KR100396059B1 - 금속제 소재의 굴곡 변형부의 가공법과 이것에 사용되는소성 가공용 금속제 소재 - Google Patents

금속제 소재의 굴곡 변형부의 가공법과 이것에 사용되는소성 가공용 금속제 소재 Download PDF

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Abstract

금속제 소재를 압연함으로써 중간부의 양측에 상기 중간부보다 얇은 편육부를 갖는 대판재를 성형한다. 이어서, 이 대판재를 롤 성형에 의해 폭 방향으로 굽힘 변형하여 상기 중간부에 굴곡 변형부를 형성한다.
압연 공정과 롤 성형 공정으로 이루어지므로, 비교적 간소한 공정으로 경제적인 가공을 행할 수 있다. 소둔 공정을 갖지 않으므로, 제품 마무리도 양호해진다. 특히, 압연 공정과 롤 성형 공정을 연속시킴으로써, 압연시에 발생하는 가공열을 이용하여 롤 성형을 효율적으로 행할 수 있다. 굴곡 변형부의 두께가 두껍고, 그 양측의 편육부의 두께가 얇으므로, 종래 제품과 동등한 강도를 유지하면서 제품 경량화에 공헌할 수 있다.

Description

금속제 소재의 굴곡 변형부의 가공법과 이것에 사용되는 소성 가공용 금속제 소재{Method for processing a bending deformation portion of metallic material, and metallic material for plastic processing used in the same}
본 발명은 소성 가공용 금속제 소재와 이것에 굴곡 변형부를 형성하기 위한 가공법에 관한 것이다.
선소재나 평판재 등의 금속제 소재에 예를 들면 앵글형상의 굴곡 변형부를 형성하는 경우, 통상 롤 성형, 가압 성형, 굽힘 성형 또는 프레스 성형 등의 방법이 사용된다.
또, 브라운관 내의 색 선택 전극(섀도우 마스크)을 지지하는 횡 프레임과 같이 특수한 것의 경우, 예를 들면 둥근 강봉(鋼棒)을 열간 압연하여 소정의 앵글 형상으로 하고, 드로잉 가공에 의해 형상을 다듬은 후, 소둔하여 제품화된다.
그러나, 종래의 가공법의 경우, 굴곡 변형부를 포함하여 같은 두께의 것밖에 성형할 수 없다. 그래서, 상기한 색 선택 전극의 지지 프레임과 같이, 어느 정도의 강도가 요구되는 부재에 적용하려 하면, 필연적으로 중량이 무거워진다.
상기한 압연과 드로잉에 의한 경우, 압연시에 강대한 압력과 열량을 필요로하고 소둔 공정도 필요해지므로, 전체 설비가 대형화하고 비용이 높아질 뿐 아니라, 가공에 시간이 걸리고, 또 소둔이 불량한 경우에는 깨짐이 발생하거나 하는 경우가 있다.
본 발명의 목적은 종래와 거의 동등한 강도를 유지하면서 제품의 경량화에 공헌할 수 있고, 게다가 비교적 단순한 공정으로 경제적인 가공을 행할 수 있고, 제품 마무리도 양호한, 소성 가공용 금속제 소재와 이것에 굴곡 변형부를 형성하기 위한 가공법을 제공하는 것에 있다.
도 1 은 본 발명의 가공법을 나타낸 블록도,
도 2 는 본 발명의 실시형태 1에서의 소성 가공용 띠모양 금속제 소재의 사시도,
도 3 은 도 2 의 띠모양 금속제 소재가 롤 성형에 의해 굴곡 변형하는 상태를 나타낸 사시도,
도 4 는 굴곡 변형이 더욱 진행된 상태를 나타내는 사시도,
도 5 는 본 발명의 실시형태 1의 가공 방법에 의해 얻어진 소성 성형품을 나타낸 사시도,
도 6 은 본 발명의 실시형태 2에서의 소성 가공용 띠모양 금속제 소재의 단면도,
도 7 은 도 6 의 띠모양 금속제 소재를 사용한 소성 성형품의 단면도,
도 8 은 본 발명의 실시형태 3에 의해 얻어진 소성 성형품의 사시도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1, 11 … 소성 가공용 금속제 소재 2, 12 … 중간부
3, 4, 13, 14 … 편육부(thickness deviation)
5, 6 … 돌출부 7 … 오목부
8 … 육후부(肉厚部) 9, 19 … 테이퍼면
29 … 팽출부
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 다음 구성을 구비한다.
즉, 본 발명 방법에서는, 먼저 금속제 소재를 압연함으로써 중간부의 양측에 상기 중간부보다 얇은 편육부(thickness deviation)를 갖는 대판재(帶板材)를 성형한다. 그리고, 이 대판재를 롤 성형에 의해 폭 방향으로 굽힘 변형하여 상기 중간부에 굴곡 변형부를 형성하는 것이다.
상기 가공법에 의하면, 롤 성형에 의한 굴곡 변형부는 금속제 소재의 본래의 두께와 동등하거나 그 이상의 두께를 갖고, 굴곡 변형부의 양측에 위치하는 편육부는 롤 성형에 앞선 압연 공정에 의해 얇게 형성되므로, 굴곡 변형부를 갖는 소성 성형품을 종래와 거의 동등한 강도를 유지하면서 경량화시킬 수 있다.
또, 압연 공정과 롤 성형 공정으로 이루어지므로, 비교적 간단한 공정으로 경제적인 가공을 행할 수 있다. 게다가, 소둔 공정을 갖지 않으므로, 제품 마무리도 양호해진다.
금속제 소재는 소성 가공에 적합한 강재(鋼材) 기타 금속제 소재이면, 그 재질 및 형상의 여하를 불문한다.
금속제 소재로부터 대판재를 성형하는 압연 공정에서는, 중간부에서 중간부의 양 측부에 걸쳐 서서히 얇아지는 편육부를 형성한다. 또, 예정되는 굴곡 변형부의 외각부(外角部)에 상당하는 상기 중간부 소정 위치에, 적절하게 육후부(肉厚部)가 형성된다. 육후부는 1개이어도 되나, 대판재 중간부에 길이 방향으로 연속적으로 이어지는 근접한 2개의 돌출부로 하고, 양 돌출부 사이를 원호상으로 오목하게 한 것이어도 된다. 편육부보다 두껍게 형성된 중간부를 갖는 대판재는 중간부의 위치에서 롤 성형에 의해 폭 방향으로 굽힘 변형하여 굴곡 변형부가 형성된다.
압연시 또는 롤 성형시에, 필요에 따라 한쪽 또는 양쪽 편육부의 단부에 테이퍼면 또는 두꺼운 팽출부를 형성해도 된다. 종래에는 독립된 공정으로 부여하고있었던 테이퍼면 또는 팽출부를 압연 성형 공정 또는 롤 성형 공정시에 함께 형성할 수 있어, 공정의 간략화가 가능하다.
또, 압연은 온간 압연으로 행할 수 있으나, 상온하에서 행하여(냉간 압연), 압연시에 발생하는 가공열이 상기 대판재에 잔류하고 있는 동안 다음 공정인 상기 롤 성형을 행하는 것이 바람직하다. 즉, 압연 공정과 롤 성형 공정을 연속시킴으로써, 압연시에 발생하는 가공열을 이용하여 롤 성형을 효율적으로 행할 수 있다.
상기 압연 공정과 상기 롤 성형 공정을 별도의 공정으로 행하지 않고, 양 공정을 거의 동시에 병행하여 행할 수도 있다.
즉, 금속제 소재를 압연함으로써 중간부의 양측에 상기 중간부보다 얇은 편육부를 형성하면서, 상기 금속제 소재를 롤 성형에 의해 폭 방향으로 굽힘 변형하여 상기 중간부에 굴곡 변형부를 형성할 수도 있다. 또한, 편육부를 형성할 때, 예정되는 굴곡 변형부의 외각부에 상당하는 중간부 소정 위치에 육후부를 함께 형성하여, 육후부 위치에서 굽힘 변형할 수도 있다.
이렇게, 압연 성형에 의해 편육부(필요에 따라 또한 육후부)를 형성하면서 롤 성형에 의해 굽힘 변형시켜도, 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 양 공정을 병행하여 행함으로써, 성형 공정을 간략화할 수 있고, 압연 성형시의 가공열을 롤 성형에 유효하게 이용할 수 있어, 성형 효율이 향상한다.
본 발명의 소성 가공용 금속제 소재는, 상기 압연 공정이 종료된 소재로, 폭 방향 중간부의 양측에 상기 중간부보다 얇은 편육부를 갖고, 또한 중간부를 굴곡 변형부로 하는 금속제 소판(素板)으로 이루어진다.
또, 폭 방향 중간부의 양측에 상기 중간부보다 얇은 편육부를 가짐과 동시에 예정되는 굴곡 변형부의 외각부에 상당하는 중간부 소정 위치에 후육부를 갖고, 또한 중간부를 굴곡 변형부로 하는 금속제 소판으로 이루어진다.
이러한 금속제 소재를 사용하여, 롤 성형 등으로 굴곡 변형부를 성형하면, 종래와 동등한 강도를 가지면서, 경량화된 앵글형상 부재를 얻을 수 있다.
얻어진 앵글형상 부재는 브라운관의 색 선택 전극의 지지 프레임이나, 자동차의 보강용 프레임으로서 사용할 수 있다.
이하, 본 발명을 도시한 실시형태에 기초하여 상세히 설명한다.
(실시형태 1)
도 1 은 본 발명 방법의 실시형태 1의 공정을 나타낸 블록도, 도 2 는 그 압연 공정에 의해 성형된 소성 가공용 금속제 소재의 사시도이다.
이 소성 가공용 금속제 소재(1)는 대판상의 강제(鋼製) 소판으로 이루어지고, 굴곡 변형되는 중간부(2)와 이 중간부로부터 좌우로 일체적으로 이어진 두께가 균등하지 않은 편육부(3, 4)를 구비한다. 중간부(2)에는 도 2중 상면에 2개의 돌출부(5, 6)를 갖는 육후부(8)가 형성되어 있다. 육후부(8)는 굴곡 변형시의 외각부에 상당하는 위치에 있고, 길이 방향을 따라 연속하고 있다. 돌출부 사이에는 원호상의 오목부(7)가 형성되어 있다. 오목부(7)는 강제 소판의 편육부(3, 4)의 상면보다도 상방 위치에 있다.
편육부(3, 4)는 소성 가공용 금속제 소재의 중간부(2)로부터 좌우의 양측단에 걸쳐 도 2중 하면을 서서히 조금씩 얇게 함으로써 형성된다.
이 소성 가공용 금속제 소재(1)는 두께가 같은 강제 소판의 상하면 및 좌우 양측단의 사방으로부터 압연 롤을 접하게 해, 강제 소판이 압연 롤 사이를 통과하는 동안에 상기 편육부(3, 4)와 육후부(8)를 형성함으로써 얻어진다.
소성 가공용 금속제 소재는 그 후, 롤 성형에 의해 중간부(2)를 굴곡부로서 굽힘 변형된다. 굽힘 변형은 육후부(8)를 외측에 위치시켜 행해진다. 그리고, 소정 길이로 절단됨으로써, 소성 성형품인 도 5에 나타낸 앵글형상 부재가 얻어진다.
롤 성형 공정은 압연 공정에 연속하여 설치되는 것이 바람직하다. 압연에 의해 소성 가공용 금속제 소재(1)에 가공열이 발생하므로, 이 가공열이 잔류하는 동안 롤 성형에 의한 굽힘 소성 변형을 행함으로써, 굽힘을 비교적 용이하고 효율적으로 행할 수 있다.
롤 성형 공정에 있어서, 육후부(8)가 있는 중간부(2) 하면과 좌우 편육부(3, 4) 상면에 각각 압접 롤을 대어, 육후부(8)의 오목부(7)를 중심으로 하여 중간부(2)를 서서히 굴곡시켜 가면, 육후부(8) 좌우의 돌출부(5, 6)는 서로 떨어지는 방향으로의 인장력을 받는다. 이에 의해, 도 3과 도 4에 보이는 바와 같이 돌출부(5, 6)는 서서히 평평해지고, 한편 오목부(7)는 솟아올라, 전체적으로 평탄한 상태가 된다. 그리고, 원하는 굴곡 강도에까지 굽힘 변형되면, 앵글형상 부재가 성형된다. 롤 성형 공정시에, 편육부(3, 4)의 폭방향 단부에 테이퍼면(9)이 형성된다. 테이퍼면(9)을 포함하는 편육부 단면은 롤 성형시의 압출력을 이용하여 절삭날 또는 다듬질 롤을 접하게 함으로써 소판의 공정 주행중에 형성된다.
이 앵글형상 부재는 예를 들면 브라운관의 색 선택 전극용 횡 프레임으로서 사용할 수 있다. 본 실시형태에 의해 얻어지는 횡 프레임재는 굴곡 변형부로부터 일체적으로 이어지는 부분이 강제 소판의 본래 두께보다도 선단으로 갈수록 서서히 얇아지도록 형성되어 있기 때문에, 종래의 제품에 비해 경량이다. 또, 그 반면, 굴곡 변형부 자체는 충분한 두께를 유지하고 있으므로, 강도적으로는 종래 제품과 거의 차이가 없다.
편육부(3, 4)의 상면으로부터의 각 돌출부(5, 6)의 높이와 양 돌출부의 간격 및 오목부(7)의 깊이 등은 소판의 신장율이나 굴곡 각도 또는 굴곡 변형부의 곡률 등에 기초하여 적절하게 설정되고, 이에 따라 압연 공정시의 롤러의 위치나 접하는각도 등이 결정된다.
(실시형태 2)
도 6과 도 7은 각각 본 발명의 실시형태 2의 소성 가공용 금속제 소재의 단면도와, 굴곡 상태에서의 단면도이다.
본 금속제 소재(11)는 도 6에서 보는 바와 같이, 도중 상면이 중간부(12)로부터 양측에 걸쳐 평평하게 아래로 기울어짐으로써, 중간부(12)의 좌우에 편육부(13, 14)가 형성되어 있다. 실시형태 1과 달리, 중간부(12)에는 육후부가 형성되어 있지 않다. 금속제 소재(11)는 상기 실시형태 1과 동일하게 압연 공정을 거쳐 생성된다.
그리고, 중간부(12)의 중심을 굴곡 중심으로 하여, 롤 성형에 의해 굽힘 변형되어, 도 7에 나타낸 굴곡 변형부의 외각에 거의 둥그스름한 앵글형상의 제품이 된다. 이 때, 실시형태 1과 동일하게, 편육부(13, 14)의 단부에 테이퍼면(19)을 형성할 수도 있다.
편육되지 않는 중간부(12)를 굴곡 변형부로 하고 있으므로, 강도는 유지되고, 편육부(13, 14)에 의한 중량 감소에 의해 경량화가 달성된다.
(실시형태 3)
도 8은 실시형태 3에서 얻어진 앵글형상 부재를 나타낸다. 도 8에 있어서, 2는 굴곡 변형부(중간부), 3, 4는 그 양측에 형성된 편육부를 나타낸다. 도 8의 앵글형상 부재는 압연 공정을 거쳐 얻어진 실시형태 1에 나타낸 소성 가공용 금속제 소재(1)(도 1 참조)를 사용하여, 실시형태 1과 동일하게 롤 성형 가공을 실시하여얻어진 것이다. 단, 롤 성형 공정시에 실시형태 1에서는 편육부(3, 4)의 단부에 테이퍼면(9)을 형성했으나, 본 실시형태 3에서는 테이퍼면 대신에, 한쪽 편육부(3)의 단부에 팽출부(29)를 형성하고 있다. 팽출부(29)는 편육부(3)에 대해 편육부(4)와 동일한 측에, 편육부(4)와 대략 평행으로 형성되어 있다. 이러한 팽출부(29)는 테이퍼면(9)과 동일하게, 롤 성형시에 롤을 편육부(3)의 단부에 접하게 함으로써, 굴곡 변형부의 형성과 병행하여 형성할 수 있다.
본 발명 방법은 상기한 실시형태 1 ∼ 3과 같이 하나의 대략 L자상의 굴곡부를 형성하는 경우에 한정되지 않고, 금속제 소재에 복수의 굴곡 변형부를 형성하는 경우에도 적용할 수 있고, 굴곡 각도도 임의로 설정할 수 있다. 복수의 굴곡 변형부를 형성하는 경우에는, 중간부와 이것을 사이에 둔 양 측부가 복수 쌍 필요하며, 각각에 대해 압연과 롤 성형이 적용된다.
또, 육후부에 형성되는 돌출부는 반드시 2개일 필요는 없고, 굴곡 변형부의 곡률이나 크기에 따라 단수 또는 다수로 되는 경우도 있다.
또, 상기 실시형태에서는 테이퍼면 및 팽출부를 롤 성형 공정시에 형성했으나, 편육부를 형성하는 압연 공정시에 상기한 것과 동일한 방법으로 형성해도 된다.
또, 테이퍼면이나 팽출부는 필요에 따라 필요한 단부에 형성할 수 있고, 테이퍼면을 형성하는 측이나 경사 각도, 팽출부의 크기나 팽출 방향 등은 그 용도에 따라 적절하게 변경할 수 있다.
또, 상기 실시형태 1 ∼ 3에서는 거의 동등한 두께의 강제 소재에 대해, 압연 성형과 롤 성형을 차례로 실시하여 단면이 대략 L자상인 앵글형상 부재를 얻었으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 즉, 상기 거의 동등한 두께의 강제 소재에 대해, 압연 성형과 롤 성형을 거의 동시에 실시함으로써, 폭 방향의 양측에 편육부를 형성하면서, 중간부에 굴곡 변형부를 형성할 수도 있다. 이에 의해, 성형 공정을 간략화할 수 있고, 또 편육부의 형성시에 발생하는 가공열을 유효하게 이용하여 굴곡 변형부를 형성할 수 있다.
본 발명에 의하면, 다음 효과를 발휘한다.
롤 성형에 의한 굴곡 변형부는 금속제 소재의 본래의 두께와 동등하거나 그 이상의 두께를 갖고, 굴곡 변형부의 양측에 위치하는 편육부는 롤 성형에 앞선 압연 공정에 의해 얇게 형성되므로, 굴곡 변형부를 갖는 소성 성형품을 종래와 거의 동등한 강도를 유지하면서 경량화시킬 수 있다.
또, 압연 공정과 롤 성형 공정으로 이루어지므로, 비교적 간단한 공정으로 경제적인 가공을 행할 수 있다. 게다가, 소둔 공정을 갖고 있지 않으므로, 제품 마무리도 양호해진다.
특히, 압연 공정과 롤 성형 공정을 연속시킴으로써, 압연시에 발생하는 가공열을 이용하여 롤 성형을 효율적으로 행할 수 있다.

Claims (11)

  1. 금속제 소재(1; 11)를 압연함으로써 중간부(2; 12)의 양측에 상기 중간부보다 얇은 편육부(3, 4; 13, 14)를 갖는 대판재를 성형하고,
    이 대판재를 롤 성형에 의해 폭 방향으로 굽힘 변형하여 상기 중간부(2; 12)에 굴곡 변형부를 형성하는 것을 특징으로 하는 금속제 소재의 굴곡 변형부의 가공법.
  2. 제 1 항에 있어서, 금속제 소재(1; 11)를 상온하에서 압연함으로써 중간부(2; 12)의 양측에 상기 중간부보다 얇은 편육부(3, 4; 13, 14)를 갖는 대판재를 성형하고,
    상기 압연시에 발생하는 가공열이 대판재에 유지되어 있는 동안 대판재를 롤 성형에 의해 폭 방향으로 굽힘 변형하여 상기 중간부에 굴곡 변형부를 형성하는 것을 특징으로 하는 금속제 소재의 굴곡 변형부의 가공법.
  3. 금속제 소재(1; 11)를 압연함으로써 중간부(2; 12)에 중간부의 양 측부에 걸쳐 얇은 편육부(3, 4; 13, 14)를 형성하면서, 상기 금속제 소재를 롤 성형에 의해 폭 방향으로 굽힘 변형하여 상기 중간부에 굴곡 변형부를 형성하는 것을 특징으로 하는 금속제 소재의 굴곡 변형부의 가공법.
  4. 금속제 소재(1; 11)를 압연함으로써, 중간부(2; 12)의 양측에 상기 중간부보다 얇은 편육부(3, 4; 13, 14)를 가짐과 동시에 예정되는 굴곡 변형부의 외각부에 상당하는 상기 중간부 소정 위치에 육후부(8)를 갖는 대판재를 성형하고,
    이 대판재를 롤 성형에 의해 상기 육후부 위치에서 폭 방향으로 굽힘 변형하여 굴곡 변형부를 형성하는 것을 특징으로 하는 금속제 소재의 굴곡 변형부의 가공법.
  5. 제 3 항에 있어서, 금속제 소재(1; 11)를 상온하에서 압연함으로써, 중간부(2; 12)의 양측에 상기 중간부보다 얇은 편육부(3, 4; 13, 14)를 가짐과 동시에 예정되는 굴곡 변형부의 외각부에 상당하는 상기 중간부 소정 위치에 육후부(8)를 갖는 대판재를 성형하고,
    압연시에 발생하는 가공열이 대판재에 유지되어 있는 동안, 이 대판재를 롤 성형에 의해 상기 육후부 위치에서 폭 방향으로 굽힘 변형하여 굴곡 변형부를 형성하는 것을 특징으로 하는 금속제 소재의 굴곡 변형부의 가공법.
  6. 금속제 소재(1; 11)를 압연함으로써, 중간부(2; 12)의 양측에 상기 중간부보다 얇은 편육부(3, 4; 13, 14)를 가짐과 동시에 예정되는 굴곡 변형부의 외각부에 상당하는 상기 중간부 소정 위치에 육후부(8)를 형성하면서, 상기 금속제 소재(1; 11)를 롤 성형에 의해 상기 육후부(8) 위치에서 폭 방향으로 굽힘 변형하여 굴곡 변형부를 형성하는 것을 특징으로 하는 금속제 소재의 굴곡 변형부의 가공법.
  7. 제 4 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 육후부(8)는 길이 방향으로 연속적으로 이어지는 근접한 2개의 돌출부(5, 6)를 갖고, 양 돌출부 사이가 원호상으로 오목한 것을 특징으로 하는 금속제 소재의 굴곡 변형부의 가공법.
  8. 폭 방향 중간부(2; 12)의 양측에 상기 중간부보다 얇은 편육부(3, 4; 13, 14)를 갖고, 또한 중간부(2; 12)를 굴곡 변형부로 하는 금속제 소판으로 이루어지는 소성 가공용 금속제 소재.
  9. 폭 방향 중간부(2; 12)의 양측에 상기 중간부보다 얇은 편육부(3, 4; 13, 14)를 가짐과 동시에 예정되는 굴곡 변형부의 외각부에 상당하는 중간부 소정 위치에 육후부(8)를 갖고, 또한 중간부(2; 12)를 굴곡 변형부로 하는 금속제 소판으로 이루어지는 소성 가공용 금속제소재.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 육후부(8)는 길이 방향으로 연속적으로 이어지는 근접한 2개의 돌출부(5, 6)를 갖고, 양 돌출부(5, 6) 사이가 원호상으로 오목한 소성 가공용 금속제 소재.
  11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 색 선택 전극용 지지 프레임으로서 사용되는 소성 가공용 금속제 소재.
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