루프센터링포스(천장보강부재) 적용, 0.3㎏ 경량화
JFE스틸은 22일 자사가 개발한 초고장력 자동차강판 냉간 프레스 자재가 도요타 자동차의 신형 ‘렉서스NX’에 채택됐다고 발표했다.
채용 제품은 1.5기가파스칼(㎬)급(1470㎫) 핫스탬프(고장력강판의 고온 프레스재)와 맞먹는 천장 보강 부재(루프센터링포스)로 도요타는 이 자재 사용으로 기존 대비 0.3㎏ 경량화를 달성했다고 밝혔다.
냉간 프레스 제품은 프레스 성형 후 스프링백(성형 후 복원)이 커 높은 치수 정밀도를 달성하기 어려웠다. JFE스틸은 스프링백을 억제하는 냉간 성형공법 ‘스트레스 리버스 공법’을 개발, 적용해 1.5㎬급 냉간 프레스 재료를 도요타자동차에 납품하게 됐다. JFE스틸이 이 공법을 제품에 적용한 것은 이번이 처음이다.
JFE스틸은 이산화탄소(CO₂) 배출량 삭감과 연비 향상을 목적으로 차제 경량화 요청에 부응해 1㎬를 넘는 초고장력강판의 공급을 늘려왔다. 그러나 냉간 프레스 성형 시 스프링백이라 불리는 성형 후 원래 형태에 복원하는 현상에 대한 대처가 필요했다. 지금까지는 스프링백 후에도 부품 형상을 유지하기 위해 정밀한 금형 형상 설계가 필요해 금형 제작에 많은 시간과 비용을 투입해 왔다.
이에 초고장력강판의 스프링백을 억제하는 성형 공법에 대한 요구가 컸고 JFE스틸은 ‘스트레스리버스공법’을 개발해냈다. 일반적으로 프레스 성형 후 재료에 남는 응력이 작으면 스프링백은 작아진다. JFE스틸은 이 점에 주목해 바우싱어 효과로 불리는 변형의 방향을 뒤집은 직후의 변형 응력이 작아진다는 강판의 특성을 살려 프레스 성형 시에 재료에 남는 응력을 감소시켰다. 스트레스리버스공법은 2021년 일본소성가공학회 논문상을 수상하는 등 학술적으로 높이 평가되고 있다.
JFE스틸은 소재 제공뿐만 아니라 고객의 제품 개발, 상품 성능향상을 가능케 하는 솔루션을 제공하기 위해 자동차의 개발 초기 단계부터 고객과 협력하는 EVI(Early Vendor Involvement) 활동을 적극적으로 전개하고 있다. 앞으로도 자동차부품의 초고장력 강판의 적용 확대에 기여하고 차체 성능 향상과 경량화를 실현함으로써 지속가능한 사회 실현에 공헌하겠다고 밝혔다.
1.5㎬급 냉간 프레스재를 처음 채용한 일본 자동차 회사는 닛산자동차의 소형 승용차인 ‘노트e-POWER’로 골격에 적용했다. 닛산은 1.5㎬급 냉간 프레스재를 자동차 부재로 사용한 것은 이 차량이 최초라고 밝힌 바 있다. 이로써 핫프탬핑에 비해 간편한 가공 공정에도 불구하고 강도가 높아지면 성형성이 나빠지는 냉간 프레스재의 문제점을 극복하고 이를 신형 차에 적용하는 자동차 회사들이 늘어날 전망이다.
