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초고강도 자동차 부품의 제조를 위한 열간스탬핑 기술

전문가 제언: ○ 열간스탬핑(hot stamping)은 가압과 가열에 의하여 귀금속 박막을 장식품에 전사시키는 전통공예기술과 유사하며 독일에서는 이를 1990년대부터 자동차 부품의 성형에 적용하였다. 최근 유럽에서의 1500MPa 이상의 고강도 자동차 부품 제조에는 열간스탬핑이 주류를 이루고 있어 장차 차체부재 성형에의 적용이 크게 증가할 것으로 전망되고 있다.

○ 자동차 부품의 제조에 이용되는 열간스탬핑 기술에서는 성형용 소재를 오스테나이트역에 가열한 후 고온프레스로 성형하여 금형 내에서 마텐자이트로 변태시켜 형상동결성과 고강도화를 양립시키고 있다. 후속 공정으로 트리밍, 천공, 구멍확장 등의 가공과 산화스케일의 제거를 위한 숏 피닝(shot peening) 처리가 필요하다.

○ 열간스탬핑은 치수정밀도가 우수하고 성형하중이 작아 프레스의 소형화와 대형부품의 일체화 성형이 가능하다는 장점이 있으나 최대의 결점은 생산성이 낮고 불균일한 냉각으로 부위별로 특성 편차가 발생하는 점이다. 최근 생산성의 병목구간인 가열공정의 개선을 위해 다층구조의 가열로와 통전가열과 같은 급속가열 방식이 검토되고 있다. 또 신속한 냉각율 위해 열전도율이 높은 금형의 사용, 금형 내 물 분사에 의한 직접냉각법이 개발되고 있다.

○ 열간스탬핑용 강재에서는 고강도화를 위한 탄소함량 증가, 경화능이 큰 원소(Mn, Cr, B)의 첨가, 조직의 미세화를 위한 마이크로합금원소(Nb, V, Ti )의 첨가 등의 방법으로 1500MPa 이상의 고강도화가 달성되고 있다. 그러나 강도와 상반되는 특성인 인성의 확보와 수소취화에 의한 지연파괴의 방지가 중요한 과제가 되고 있다.

○ 국내에서는 현대하이스코와 엠에스오토텍이 승용차의 보강재를 열간스탬핑으로 제조하여 현대차와 기아차에 공급하고 있으나 적용 부품은 아직 제한적이다. 열간스탬핑은 고강도 자동차 부품의 제조기술로서 세계적으로 주목되고 있는 기술이므로 적용재료의 개발, 조직제어, 생산성 향상, 공정설비의 합리화 등을 위한 체계적인 연구개발이 필요하다.

저자: Takehide Senuma
자료유형: 학술정보