During hot stamping of hot-dip zinc-coated steel sheets such as hot-dip galvanized steel sheets and hot-dip galvannealed steel sheets, an oxide mainly composed of ZnO is formed on the sheet surface. However, excessive formation of ZnO can lead to a decrease in the amount of metal Zn in the coating layer, decreasing the corrosion resistance of hot-stamped members. Therefore, it is important to suppress excessive formation of ZnO. While the formation of Al oxides and Mn oxides along with ZnO layer during the hot stamping of hot-dip zinc-coated steel sheets can affect ZnO formation, crystal structures of such oxides have not been elucidated clearly. Thus, this study aimed to analyze structures of oxides formed during hot stamping of hot-dip galvannealed steel sheets using transmission electron microscopy. Results indicated the formation of an oxide layer comprising ZnAl2O4 at the interface between ZnO and the coating layer with Mn3O4 at the outermost of an oxide layer.
As the supply of eco-friendly vehicles increases, the application rate of hot stamping components is rising to reduce vehicle weight and improve safety. Although Al-Si coated steel sheets are commonly used in hot stamping processes, their manufacturing costs are elevated due to process patents and royalties. Various hot stamping studies have been conducted to reduce these production costs. In this study, we derived a process control method for suppressing the oxide layer of hot stamping parts using uncoated boron steel sheets. Firstly, hat-shaped parts were hot stamped under atmospheric conditions to analyze the tendency of oxide layer formation by location. Then, the Gleeble system was used to observe oxide layer formation based on oxygen content under various atmospheric conditions. Finally, the oxide layer thickness was quantitatively measured using SEM images.
Quenchable boron steel is a new type of high strength steel to reduce the weight of automobiles and maintain the safety conditions. Quenchable blanks can be hot-stamped and hardened in a water-cooled tool to achieve high strength. In this paper, new alloy for hot stamping is designed based on requirement of mechanical properties and two types of surface coating are investigated in viewpoints of oxidization and exfoliation. An automotive part of center pillar is manufactured by hot-stamping using Al-Si coated sheet. The performance of developed part is compared by static compression test and side impact crash test.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2008.10a
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pp.241-244
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2008
Automotive companies have conducted a study for light weigh body and crash safety. But It is difficult to adapt a mass production because of formability with high strength steel in the conventional stamping process. Recently, Automotive maker in the Europe, USA, Japan has applied a hot stamping with boron steel in the body structure. Hot stamping technology spread fast in various body parts of automobile. Bumper beam has been applied in the foreign automotive company so much nowadays. In this study, We will optimize crash performance of bumper beam using hot stamping through comparison with conventional bumper beam.
Kim, Yong;Park, Ki-Young;Lee, Kyoung-Don;Jeong, Jun-Kou;Kim, Dong-Wha
Laser Solutions
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v.13
no.4
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pp.1-6
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2010
Recently the use of ultra high strength steels (UHSS) in structural and safety component is rapidly increasing in the automotive industry. For example, 1.5GPa grade hot stamping with die-quenching of boron steel 22MnB5 could apply crash-resistant parts such as bumpers and pillars. The development of laser welding process of hot stamping steels, fundamental bead-on-plate welding and lap joint welding test were carried out using 3kW Nd:YAG laser. Local hardening & HAZ softening occurred in hot stamping steel as a result of metallurgical change caused by the welding heat input in the Nd:YAG laser welding process. The size of soft zones in the hot stamping steel was related to the welding heat input, being smaller at high speeds which generated a smaller heat input. Also in the case of lap joint design structure, same welded characteristics were shown. The HAZ softening degree was controlled to ensure the joint strength.
To improve corrosion resistance and reduce the hydrogen uptake of 22MnB5, up to 5% Mg was added to the AlSi coating of 22MnB5. After hot-stamping and electrocoating were done on the metallic-coated specimen, the surface characteristics of the steel, hydrogen uptake content, and corrosion resistance were examined by transmittance electron microscopy, thermal desorption spectrometry, cyclic corrosion testing, and electrochemical impedance spectroscopy. Mg was investigated as MgO on the surface layer after hot-stamping while it existed as Mg2Si before hot-stamping. The total hydrogen content of 22MnB5 was decreased along with the Mg content. However, there was no difference at 0.2 wt% or more. When a small amount of Mg was added, the coating corrosion resistance was decreased, but when it was added at around 1.0 wt%, the greatest corrosion resistance increase was seen. However, when 3 wt% or more was added excessively, the corrosion resistance was decreased. MgO on the surface was considered to suppress H uptake by the AlSi melting solution and increase the barrier effect of the coating.
A hot stamping technology of vehicle door impact beam made of thin sheet steel has been developed, with the aim of ensuring occupant safety in a side collision. This technology has been implemented to increase the strength of vehicle body parts and to reduce not only the weight of door impact beam but also the number of work processes. Mechanical tests were performed to obtain material properties of hot-stamped specimen and those were used as input data in stamping and structural simulation for optimal design of door impact beam. Strength of hot-stamped door impact beam increased to the value 102% higher than that of conventional pipe-shaped door impact beam and structural simulation showed that hot-stamped door impact beam achieved 28% weight reduction.
In this study, the direct water quenching technique is applied to validate the applicability of direct water quenching as a cooling method in the hot stamping process of 3.2 mm thick boron steel sheet. Cooling performance of conventional die quenching and direct water quenching is compared. Higher cooling rate is obtained by hot stamping with direct water quenching compared to die quenching. As the flow rate of cooling water increases, the cooling rate increases, and a high cooling rate of 71 ℃/s is achieved under flow rate conditions of 0.8 L/min. Through direct water quenching, the cooling time required for sufficient cooling of the sheet is reduced. Full martensitic microstructure is obtained under flow rate condition of 0.8 L/min. Hardness increases with increasing flow rate. From these results, it is verified that the direct water quenching is applicable to the hot stamping of thick boron steel sheet.
K. J. Park;J. M. Park;J. Y. Kong;J. Y. Kim;S. C. Yoon;J. S. Hyun;Y. D. Jung
Transactions of Materials Processing
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v.32
no.2
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pp.81-86
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2023
The hot stamping process is widely used for high strength of vehicle parts, with heating 900 ℃ or higher in a furnace and in-die quenching to achieve strength above 1.5 GPa of the quenchable boron alloyed steel 22MnB5. First of all, the hot stamping process consisted of heating, forming, quenching and trimming. In the trimming process case, the laser method has been conventionally adopted. For laser trimming process, it has the problems pertaining to low productivity and high cost while the hot stamping process, accordingly the trimming process need to investigate the research for alternative method. In order to overcome these issues, many research groups have studied the mechanical trim solution on the hot stamped parts at high temperature. In this study, the mechanical piercing was performed during the hot stamping process at the high temperature for overcome the disadvantages of laser cutting. Also, the process parameters such as piercing time after die closing, clearances of between die and punch were controlled for obtaining the reasonable shear characteristics.
In this study, Al-Si coated boron steel(1.2 mm) were laser welded by $CO_2$ laser and hot-stamping was applied to the laser joints. Tensile properties and microstructures of the joints were investigated before and after hot-stamping. Tensile and yield strengths of the as welded specimen similar with base metal and fracture occurred base metal of boron steel. Although, in case of heat treated specimen, fracture occurred fusion zone that Al segregated zone near the bond line. These could be explained by the existence of ferrite, in the Al segregated zone near the bond line and base metal of boron steel. Before hot-stamping, hardness of base metal is lower than fusion zone and heat affected zone in spite of exist Al segregation zone($Fe_3$(Al,Si)). So fracture occurred base metal. Although, after hot-stamping, microstructure of base metal and welds zone transformed to martensite and bainite except in Al segregation zone near the bond line that $Fe_3$(Al,Si) transformed to a-ferrite. So fracture occurred Al segregation zone near the bond line.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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