KR0137394B1 - Testing apparatus for the friction calculation of coated steel plate - Google Patents
Testing apparatus for the friction calculation of coated steel plateInfo
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Abstract
본 발명은 자동차용 도금강판의 스탬핑 성형공정중 마찰불량에 의한 파단을 방지할 수 있는 강판의 마찰특성을 평가시 롤러에 밀착되게 고정된 작업대에 시편을 안착시킨 다음 적정압력으로 가압후 작업대를 인발시킴으로 시편의 두께에 구애받지 않으면서 마찰계수의 측정작업이 가능한 것이며, 도금강판의 표면마찰 특성을 평가하기 위한 마찰계수 시험장치에 있어서, 작업대(11)상에 고정되는 시편(12)에 가압하는 시험공구(13)가 하단부에 탈착가능하게 장착되고 상방에 설치된 유압실린더(14) 구동으로 상·하이동되는 상부 슬라이더(15)와, 상기 작업대(11) 저면에 밀착되게 설치된 수 개의 롤러(16) 하방에 설치되어 시편(12)에 가압되는 수직하중 측정용 센서(17)와, 상기 작업대(11) 일방에 설치되어 시편(12)을 가압 후 작업대(11) 인발시 시험공구(13)에 작용하는 마찰하중 측정용 센서(18)로 구성된 것이다.The present invention seats the specimen on a work bench fixed to the roller and then pulls out the work bench at an appropriate pressure when evaluating the friction characteristics of the steel sheet to prevent fracture due to friction failure during the stamping molding process of the automotive steel plate It is possible to measure the coefficient of friction regardless of the thickness of the specimen by applying a friction coefficient, and the friction coefficient test apparatus for evaluating the surface friction characteristics of the plated steel sheet, which is pressed against the specimen 12 fixed on the work table 11 The test tool 13 is detachably mounted at the lower end and the upper slider 15 which is moved up and down by driving the hydraulic cylinder 14 installed above, and several rollers 16 which are closely attached to the bottom surface of the worktable 11. The vertical load measurement sensor 17 is installed below and pressurized on the test piece 12 and the work bench 11 is installed on one side of the work bench 11 to press the test piece 12 to the test tool 13 when the work bench 11 is pulled out.It is configured with a sensor 18 for measuring the friction force for.
Description
제1도는 종래 기술에 의한 마찰계수 시험장치의 계략적인 서사시.1 is a schematic epic of the friction coefficient test apparatus according to the prior art.
제2도는 본 발명에 의한 마찰계수 시험장치의 정면도.2 is a front view of the friction coefficient test apparatus according to the present invention.
제3도는 제2도에서 다이부의 분해사시도.3 is an exploded perspective view of the die portion in FIG.
제4도는 본 발명에 사용되는 시험공구의 변형예시도.4 is a modified example of the test tool used in the present invention.
제5도는 본 발명에 의해 측정된 마찰계수를 도시한 그래프이다.5 is a graph showing the friction coefficient measured by the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
11 : 작업대 12 : 시편11: Workbench 12: Specimen
13 : 시험공구 14 : 유압실린더13: test tool 14: hydraulic cylinder
15 : 상부슬라이더 16 : 롤러15: upper slider 16: roller
17, 18 : 센서 19 : 하우징17, 18: sensor 19: housing
20 : 삽입편 21 : 체결구20: insertion piece 21: fastener
22 : 상부지지체 23 : 로드22: upper support 23: rod
24 : 반구형막대 25 : 요홈24: hemispherical rod 25: groove
26 : 베어링 27 : 홀더26: bearing 27: holder
28 : 그립 29 : 볼스크류28: grip 29: ball screw
30 : 롤러체인 31 : 모터30: roller chain 31: motor
본 발명은 자동차용 도금강판의 마찰계수 시험장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 도금강판의 스탬핑 성형공정중 마찰불량에 의한 파단을 방지할 수 있는 강판의 마찰특성을 평가시 롤러에 밀착되는 작업대에 안착되는 시편을 적정압력으로 가압한 후 작업대를 인발시킴으로서 재료의 두께와 기계적 특성에 무관하게 시편의 마찰계수를 정확하게 측정할 수 있도록 한 것에 관한 것이다.The present invention relates to a friction coefficient test apparatus for automotive plated steel sheets, and more particularly, to a work table that is in close contact with a roller when evaluating the friction characteristics of a steel sheet that can prevent fracture due to friction failure during the stamping molding process of the plated steel sheet. It is related to the fact that the friction coefficient of the specimen can be accurately measured regardless of the thickness and mechanical properties of the material by pressing the seating specimen to the appropriate pressure and drawing the work bench.
일반적으로 도금강판은 자동차, 가전 등의 내구성 소비재의 고급화 및 장수명화 요구추세에 따라 일반 냉연강판에 표면을 전기화학적 또는 도금하고자 하는 용액에 통과시켜 표면을 적층 형성한 것으로, 제조공정 특성상 코일전체에 걸쳐 균일한 도금을 실시하기가 어렵기 때문에 동일코일내에서도 부위별로 도금층의 표면특성, 도금부착량, 도금층의 경도, 표면형상등이 상이하여 마찰특성에 있어서 큰 편차를 나타내므로 일반 냉연강판과는 다른 성형특성을 갖게 되어, 실제 프레스 가공하는 작업현장에서 스탬핑 공정에서의 마찰에 의한 파단, 좌굴, 도금피막의 박리등의 성형불량의 발생으로 생산성에 많은 문제점이 대두되는 실정이다.In general, plated steel sheet is formed by stacking the surface by passing the surface through electrochemical or plating solution to general cold rolled steel sheet according to the trend of high quality and long life of durable consumer goods such as automobiles and home appliances. Since it is difficult to perform uniform plating over the same coil, the surface characteristics of the plating layer, the amount of coating layer, hardness of the plating layer, surface shape, etc. are different for each part within the same coil, and thus show a large variation in friction characteristics. It has a characteristic, many problems in productivity due to the occurrence of molding defects such as fracture, buckling, peeling of the coating film due to friction in the stamping process in the actual work site to press.
즉, 스탬핑 공정에 있어서의 성형불량은 강판자체의 기계적 성질, 금형조건, 윤활조건 등의 영향을 민감하게 받고 있으며 특히 자동차용 도금강판 재료와 같이 피가공재인 강판이 부피에 비해 금형과 강판의 접촉면적이 아주 크기 때문에 금형과 강판사이의 마찰특성이 강판의 성형성에 미치는 영향은 매우 크게 작용하게 된다. 따라서 도금된 표면의 마찰특성의 양호유무에 의하여 스탬핑공정의 성공여부를 결정하게 되는데, 제조공정 특성상 도금층의 도금량의 관리가 어려워 도금량이 많으면 도금층의 박리등의 무제가 발생하게 되어 부식성의 저하와 후속공정의 도장시 도장후의 선형성에 영향을 미치게 되며 도금량이 적을 경우에 마찰특성의 불량에 의하여 성형불량을 초래하게 되는 것이다.That is, the molding defect in the stamping process is sensitive to the mechanical properties of the steel sheet itself, mold conditions, lubrication conditions, and the like, and in particular, the contact between the mold and the steel sheet in comparison with the volume of the steel sheet being processed, such as automotive plated steel sheet material. Since the area is very large, the effect of friction between the mold and the steel sheet on the formability of the steel sheet is very large. Therefore, it is determined whether the stamping process is successful by the presence or absence of friction characteristics of the plated surface.However, it is difficult to manage the plating amount of the plating layer due to the manufacturing process characteristics. When painting the process, it affects the linearity after painting, and when the plating amount is small, it causes mold failure due to poor friction characteristics.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 선진 철강회사에서는 마찰특성을 사전에 평가할 수 있는 다양한 모사 시험방법들이 발명되고 있으나 특정한 한가지 시험법을 통해 구한 마찰계수는 재료 고유의 특성값이 아니고 금형재질, 판재의 표면 거칠기 및 표면처리 유무, 금형곡률, 접촉압력, 윤활정도, 실험온도, 슬립속도 및 거리 그리고 변형크기 등에 복합적으로 의존하는 시스템 특성값이기 때문에 실험결과는 각 실험방법에 따라 마찰특성의 절대값에 있어서는 큰 차이를 보이고 있다. 이 때문에 절대적인 마찰특성의 비교는 불가능하고 상대적인 비교평가로 제품의 품질보증에 활용하고 있는 실정이다.In order to solve the above problems, various simulated test methods have been invented in advanced steel companies to evaluate the friction characteristics in advance. However, the coefficient of friction obtained through one specific test method is not the characteristic value of the material, The experimental results depend on the absolute value of the friction characteristics according to each test method because it is a system characteristic value which is complex depending on surface roughness and surface treatment, mold curvature, contact pressure, lubrication degree, test temperature, slip speed and distance, and deformation size. There is a big difference. For this reason, it is impossible to compare absolute friction characteristics, and it is used for quality assurance of products through relative comparative evaluation.
그리고 전·후면에 도금량이 상이하게 도금된 편차도금강판 또는 판재의 한쪽 면만을 도금한 편면도금강판(또는 Flash강판 이라고 함)의 마찰특성을 평가하는데 이용되는 종래기술의 시험장치는 제1도에 개략적으로 표기된 바와 같이, 대향하는 상·하형공구(1), (2)가 시편(3)을 양쪽에서 가압한 후 인발하도록 형성되어 있어 시편의 일면에만 도금된 판재의 마찰특성의 평가를 위한 마찰계수를 측정할 수 없는 것이었다.In addition, the test apparatus of the prior art used to evaluate the frictional characteristics of the uneven plated steel sheet (or flash steel sheet) plated with only one side of the plate or the plated plate with different amounts of plating on the front and rear surfaces is shown in FIG. As schematically indicated, the opposing upper and lower tools (1) and (2) are formed to draw after pressing the specimen (3) from both sides, so that friction for evaluation of the friction characteristics of the plate plated on only one surface of the specimen The coefficient could not be measured.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 수 개의 롤러상에 이동가능토록 밀착고정된 작업대상에 안착되는 시편을 적정압력으로 가압한 다음 작업대를 인발시킴에 따라 시편의 일면에 마찰력이 작용하고 타측면은 롤러에 의해 슬라이딩 이동되므로 도금된 량에 무관하게 시편의 마찰계수를 정확하게 측정할 수 있도록 된 도금강판의 마찰계수 시험장치를 제공하는데 본 발명의 목적이 있는 것이다.The present invention has been made in view of the problems of the prior art as described above, one side of the specimen by pressing the specimen seated on the work object fixed to be closely adhered to a number of rollers at an appropriate pressure and then drawing the work bench It is an object of the present invention to provide an apparatus for testing friction coefficient of plated steel sheet, which is capable of accurately measuring the friction coefficient of a specimen regardless of the amount of plating, since the friction force acts and the other side slides by a roller.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 작업대상에 고정되는 시편을 가압하는 시험공구가 고정된 상부슬라이더가 이의 상방에 설치된 유압실린더 구동으로 상·하 이동되고, 상기 작업대 저면에 밀착고정된 롤러 하방에 형성된 센서가 시편에 가압되는 수직하중을 측정하며, 작업대 일방에 설치된 센서가 시편을 가압후 작업대 인발시 시험공구에 작용하는 마찰하중을 측정하도록 구성된 것이다.A characteristic of the present invention for achieving the above object is the upper slider fixed to the test tool for pressing the test piece to be fixed to the work object is moved up and down by the hydraulic cylinder drive installed above, fixed close contact with the bottom of the work table The sensor formed below the roller measures the vertical load applied to the specimen, and the sensor installed on one side of the bench is configured to measure the frictional load acting on the test tool when the specimen is pulled out after pressing the specimen.
이하, 본 발명에 의한 도금강판에 마찰계수 시험장치를 첨부도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면, 작업대(11)상에 안착되는 시편(12)을 가압하는 시험공구(13)가 착탈가능하게 고정되는 시험공구체결구(21)를 매개체로 하방에 고정되는 상부슬라이더(15)가 상부지지체(22)의 상부에 장착된 유압실린더(14)구동으로 상기 지지체(22)내에서 상·하 이동되도록 형성하되, 유압실린더(14)의 작동압이 시편(12)에 균일하게 가압되도록 유압실린더(14)의 로드(23)에 반구형막대(24)가 연결되고 상기 막대(24)의 하단부와 밀착되는 반구형 요홈(25)이 상부 슬라이더(15) 상면에 형성된 것이다.Hereinafter, the friction coefficient test apparatus to the plated steel sheet according to the present invention in more detail with reference to the accompanying drawings, the test tool 13 for pressing the specimen 12 seated on the worktable 11 is detachably fixed The upper slider 15 fixed downward by the test tool fastener 21 to be moved as a medium is moved up and down in the support 22 by driving the hydraulic cylinder 14 mounted on the upper part of the upper support 22. The hemispherical rod 24 is connected to the rod 23 of the hydraulic cylinder 14 so that the working pressure of the hydraulic cylinder 14 is uniformly pressurized to the specimen 12, and is in close contact with the lower end of the rod 24. Hemispherical groove 25 is formed on the upper slider 15.
상기 작업대(11) 저면에 밀착되는 수 개의 롤러(16)가 양단부에 장착된 베어링(26)에 의해 회전자재토록 하형다이홀더(27)에 고정되고, 상기 시편(12)에 가압되는 수직하중을 감지하는 가압로드셀(17)이 홀더(27) 저면에 밀착되게 장착된 것이며, 상기 작업대(11) 상에 안착되는 시편(12)의 고정은 작업대(11) 측면에 형성된 요홈(11a)과 대응되는 돌기부(19a)가 형성된 하우징(19)과 상기 하우징(19)에 대해 일방향으로 착탈가능하게 삽입되도록 삽입편(20)에 경사면(20a)이 형성되며, 삽입편(20)의 저면에는 시편(12)고정후 이의 미끄러짐을 방지하기 위한 톱니형 돌기부(20b)가 형성된 것이다.Several rollers 16 in close contact with the bottom surface of the worktable 11 are fixed to the lower die holder 27 by rotating the bearings 26 mounted at both ends thereof, and the vertical load applied to the specimen 12 is applied. The sensing load cell 17 is mounted in close contact with the bottom surface of the holder 27, and the fixing of the specimen 12 seated on the worktable 11 corresponds to the groove 11a formed on the side of the worktable 11. An inclined surface 20a is formed on the insertion piece 20 to be detachably inserted in one direction with respect to the housing 19 and the projection 19 in which the protrusions 19a are formed, and the specimen 12 is formed on the bottom of the insertion piece 20. After fixing, the sawtooth-shaped protrusion 20b is formed to prevent the sliding thereof.
그리고 작업대(11)의 일단부에는 시편(12)을 가압후 그립(28)의 동작과 동시에 발생되는 볼스크류(29)와 작업대(11)의 상·하 방향으로의 유동됨을 방지해주는 롤러체인(30)이 연결되며, 그립(28)의 일단부에는 시편(12)을 가압후 작업대(11)를 인발시키는 모터(31)에 의해 안내슬라이드(32)를 따라 좌·우 이동되는 볼스크류(29)의 이동에 의한 시험공구(13)에 작용하는 마찰하중을 측정하는 인발로드셀(18)이 장착된 것이다.One end of the workbench 11 has a roller chain which prevents the ball screw 29 and the workbench 11 from flowing upward and downward in the same direction as the grip 28 is pressed after pressing the specimen 12. 30 is connected, the ball screw 29 is moved to the left and right along the guide slide 32 by the motor 31 for drawing the work table 11 after pressing the specimen 12 to one end of the grip 28 The drawing load cell 18 for measuring the frictional load acting on the test tool 13 by the movement of the c) is mounted.
한편 유압실린더(14)와 볼스크류(29)의 구동모타(31)의 작동을 자동제어하는 제어부(33)가 안내슬라이드(32) 하방 일측에 설치되며, 상기 작업대(11)의 일측과 시험공구체결구(21)에는 시편(12) 가압시 열발생에 따라 윤활유의 성능 저하됨을 감지하기 위해 열선 및 센서를 삽입하기 위한 구멍(34), (35)이 각각 형성되며, 시편(12)을 가압하는 시험공구(13)는 제4도(a)∼(b)에 표기된 바와 같이 시험목적에 따라 형상을 변형시켜 사용할 수 있음은 물론이다.On the other hand, the control unit 33 for automatically controlling the operation of the hydraulic cylinder 14 and the drive motor 31 of the ball screw 29 is installed on one side below the guide slide 32, one side of the work table 11 and the test tool The fastener 21 is provided with holes 34 and 35 for inserting a heating wire and a sensor, respectively, to detect deterioration of the lubricating oil according to heat generation when the specimen 12 is pressurized, and pressurize the specimen 12. Of course, the test tool 13 can be used to change the shape according to the test purpose as shown in Figure 4 (a) to (b).
상기와 같이 구성된 본 발명의 마찰계수 시험장치의 작업 및 효과를 설명하면, 시험하고자 하는 도금강판을 코일의 폭 혹은 직각방향으로 폭 45㎜×길이 200㎜ 크기로 절단하여 가장자리의 버어(burr)를 줄이나 그라인더 등을 이용하여 완전히 제거하여 시편을 준비한 다음, 필요에 따라 평가하려는 윤활유를 시편에 도포 후, 시편을 작업대(11)의 상면홈을 따라 삽입한 다음 시편고정용 하우징(19)을 작업대의 측면에 형성된 홈(11a)을 따라 끼워 맞춘 후 시편고정구(20)를 시편 고정용 하우징(19) 내면으로 밀어 넣어 시편(12)을 고정한다.Referring to the operation and effect of the friction coefficient test apparatus of the present invention configured as described above, the burr of the edge is cut by cutting the plated steel sheet to be tested to a width of 45 mm x length 200 mm in the width or right direction of the coil. Prepare the specimen by completely removing it using a file or grinder, apply lubricant to the specimen as needed, insert the specimen along the top groove of the workbench 11, and then install the specimen fixing housing 19 on the workbench. After fitting along the groove (11a) formed on the side of the specimen fixture 20 is pushed into the inner surface of the specimen fixing housing 19 to fix the specimen (12).
다음에 컴퓨터(33)에 제어에 의해 유압실린더(14) 구동으로 로드(23)가 하강하여 시험공구(13)로 시편(12)을 가압한 후 볼스크류모터(31)에 의해 작업대(12)를 우측으로 인발하면 시험공구(13)에만 작용하는 마찰에 의한 하중을 그립부(28)의 로드셀(18)에 의해 알 수 있으며, 시편(12)에 가압되는 가압하중은 하부지지체(34)내에 장착된 로드셀(17)에 의해 알 수 있는 것이며, 한편, 종래와 같이 시편의 마찰계수 측정시에는 하형 다이홀드(27)에 시험공구(13)와 시험공구체결구(21)를 체결한 후 작업대(11) 제거 후 시편(12)을 바로 인발 그립(28)에 체결하면 가능한 것이며, 이 때 크롬마찰법칙에 따른 마찰계수(μ)는 μ=마찰하중/가압력=드로잉하중/가압하중으로 표기되는 것이다. 즉, 제5도에 도시된 바와 같이 본 발명에 의해 자동차용 도금강판의 시편의 마찰계수를 측정한 결과 제어부(33)의 모니터상에 나타나는 인발거리-인발하중, 가압하중곡선과 크롬마찰계수를 도시한 그래프로부터 마찰계수(μ)는 88.6/704.6=0.126을 정확하게 측정할 수 있었다.Next, the rod 23 is lowered by the hydraulic cylinder 14 driving under the control of the computer 33 to press the specimen 12 with the test tool 13 and then the work table 12 by the ball screw motor 31. When drawn to the right, the load due to friction acting only on the test tool 13 can be known by the load cell 18 of the grip portion 28, and the pressure load applied to the specimen 12 is mounted in the lower support 34. The test cell 13 and the test tool fastener 21 are fastened to the lower die hold 27 when measuring the friction coefficient of the specimen as in the prior art. 11) It is possible to fasten the specimen 12 to the drawing grip 28 after removal, where the coefficient of friction (μ) according to the chrome friction law is expressed as μ = friction load / pressurization = drawing load / pressurization load. . That is, as shown in FIG. 5, the frictional coefficient of the specimen of the automotive plated steel sheet according to the present invention is measured, and the drawing distance-draw load, the pressure load curve and the chromium friction coefficient appear on the monitor of the controller 33. From the graph shown, the friction coefficient (μ) was able to accurately measure 88.6 / 704.6 = 0.126.
이상에서와 같이 본 발명에 의한 도금강판의 마찰계수 시험장치는 롤러상에 슬라이딩 이동되도록 밀착고정된 작업대에 안착된 시편을 적정압력으로 가압한 후 작업대를 인발시켜 시편의 가압면에만 작용하는 마찰하중을 측정함에 따라 상·하면에 도금량이 동일한 일반 도금강판은 물론 편차도금강판 및 편면도금강판에서와 같이 재료의 두께에 전혀 영향을 받지 않고 마찰계수를 측정하는 작업이 가능한 것이다.As described above, the friction coefficient test apparatus of the plated steel sheet according to the present invention pressurizes the specimen seated on the workbench fixed to the tightly fixed worktable so as to slide on the roller at an appropriate pressure, and then pulls out the workbench to act on the pressing surface of the test piece. As a result, the friction coefficient can be measured without affecting the thickness of the material as in the plated steel plate and single-sided plated steel plate, as well as general plated steel sheet having the same plating amount on the upper and lower surfaces.
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| Publication number | Publication date |
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| KR960014916A (en) | 1996-05-22 |
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