KR100397842B1 - 복합재료 가이드 보 제작용 외부 금형 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복합재료 가이드 보의 제작 공정 및 제작비용을 줄이기 위하여 외부 금형을 사용하였고, 알루미늄 파이프에 적층된 복합재료의 제조 성능을 향상시키기 위하여 열팽창이 크고 강성을 갖는 실리콘 고무와 같은 재질의 소재를 외부 금형 내에 부착하였고, 외부 금형 및 실리콘 고무의 형상은 장착 및 탈착을 용이하게 하고 동시에 복합재료 가이드 보의 표면상태를 향상시킬 수 있도록 하는 복합재료 가이드 보 제작용 외부 금형을 제공하는 것으로, 외부금형틀과; 상기 외부금형틀에 설치되어 복합재료가 적층되어 있는 복합재료 가이드 보를 열팽창에 의해 성형하는 가압부재와; 상기 외부금형틀에 체결수단으로 설치되어 외부금형틀과 함께 상기 가압부재를 고정하는 금형 덮개로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

복합재료 가이드 보 제작용 외부 금형{Outside mold for manufacturing the composite guide beam}

본 발명은 복합재료 가이드 보를 제작하는 외부 금형에 관한 것으로, 특히 복합재료 가이드 보의 제작을 위한 가압부재가 부착된 외부 금형을 제공하여 복합재료 가이드 보의 성형 후의 후가공 공정을 배제하여 제작시간 및 제조비용을 절감할 수 있도록 하는 복합재료 가이드 보 제작용 외부 금형에 관한 것이다.

복합재료 가이드 보는 물건의 이송을 위한 일종의 프레임으로 자동차 공장 등의 부품 이송에 사용되는 단순지지 보를 지칭한다.

상기 복합재료 가이드 보는 사각의 알루미늄 파이프 표면에 복합재료를 적층하고 복합재료와 알루미늄 파이프를 동시경화방법으로 접착하거나 또는 접착제를 이용한 접합방법으로 접착하여 제작한다.

기존의 복합재료 가이드 보는 오토 클레이브(Autoclave)를 이용한 진공백 성형 공정을 통하여 제작되며, 성형 후에는 외면의 치수 정밀도를 얻기 위한 밀링, 연삭 등의 공정을 거치게 된다.

그러나 복합재료 가이드 보의 치수 정밀도를 얻기 위한 밀링, 연삭 등의 후가공은 가공 공정의 추가와 재료손실로 인한 비용증대를 가져오며, 후가공으로 인한 복합재료 섬유조직의 손상 및 파단은 복합재료 가이드 보의 성능을 저하시키는 원인이 된다.

또한 후가공으로 인하여 손상된 표면은 에폭시 코팅 공정이나 표면용 복합재료 프리프레그의 추가적인 적층 및 경화 공정이 요구되기 때문에 부가적인 제작 시간 및 비용이 소요된다.

이와 같이 기존의 오토 클레이브를 이용한 진공백 성형공정을 통한 복합재료 가이드 보의 제작은 복잡한 여러 가지 제작 공정이 요구되며, 이에 따라 제작 기간이 길어지고, 제작비용이 증가하여 생산성이 떨어지고 생산 단가가 높아지는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 복합재료 가이드 보의 제작 공정 및 제작비용을 줄이기 위하여 외부 금형을 사용하였고, 알루미늄 파이프에 적층된 복합재료의 제조 성능을 향상시키기 위하여 열팽창이 크고 강성이 낮은 실리콘 고무와 같은 재질의 소재를 외부 금형 내에 부착하였고, 외부 금형 및 실리콘 고무의 형상은 장착 및 탈착을 용이하게 하고 동시에 복합재료 가이드 보의 표면상태를 향상시킬 수 있도록 하는 복합재료 가이드 보 제작용 외부 금형을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 외부금형틀과; 상기 외부금형틀에 설치되어 복합재료가 적층되어 있는 복합재료 가이드 보를 열팽창에 의해 성형하는가압부재와; 상기 외부금형틀에 체결수단으로 설치되어 외부금형틀과 함께 상기 가압부재를 고정하는 금형 덮개로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 가압부재는 열팽창 계수가 크고 경도 및 강성을 갖는 실리콘 고무 또는 폴리머 재질로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 외부금형틀에는 복합재료 가이드 보의 탈형을 위한 탈형 구멍이 형성된 것을 특징으로 한다.

도 1a는 본 발명의 복합재료 가이드 보의 사시도.

도 1b는 본 발명의 복합재료 가이드 보의 단면도.

도 2a는 본 발명의 알루미늄 사각파이프와 적층 전의 복합재료 프리프레그의 사시도.

도 2b는 본 발명의 복합재료 가이드 보를 외부 금형에 장착하는 예의 분리 사시도.

도 2c는 본 발명의 외부 금형에 장착된 복합재료 가이드 보의 단면도.

도 3a, 3b는 본 발명의 복합재료 성형에 일정 수준의 압력을 제공하기 위한 실리콘 고무판의 형상 예시도.

도 4a, 4b, 4c, 4d는 본 발명의 복합재료 가이드 보의 제작을 위한 외부 금형의 다양한 예시도.

도 5a는 본 발명의 복합재료 가이드 보의 탈형을 위해 외부금형틀의 배면에 가공된 탈형 구멍의 예시도.

도 5b는 본 발명의 복합재료 가이드 보의 탈형 공정을 나타낸 예시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 복합재료 가이드 보 20 : 외부 금형

22 : 외부금형틀 24 : 실리콘 고무판

26 : 금형 덮개 28 : 볼트

30 : 탈형 볼트

이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 복합재료 가이드 보(10)는 도 1a, 1b에 도시된 바와 같이 소정의 길이를 갖는 알루미늄 사각 파이프(10a)의 외표면에 복합재료(10b)가 부착되어 구성된다.

상기 알루미늄 사각 파이프(10a)와 복합재료(10b)는 동시경화법 혹은 접착제로 접착되어 있다.

상기 복합재료 가이드 보(10)는 부품의 이송에 사용되며, 복합재료(10b)의 표면이 부품의 이송시 안내면의 역할을 담당하기 때문에 면의 치수 정밀도가 매우 중요하다. 따라서 기존의 공정으로 제작할 경우, 가공 공정 및 표면 처리 공정이 필수적으로 요구되었다.

본 발명에서는 복합재료 가이드 보(10)의 표면 치수를 확보하고 가공 공정의 단축 및 제품 성능 향상을 통한 비용절감을 위하여 가압부재가 부착된 외부 금형을제안하였다.

본 발명에서 제안된 외부 금형을 이용한 복합재료 가이드 보(10)의 제작 공정은 도 2a, 2b, 2c와 같다. 본 발명에서 제안된 외부 금형을 이용하여 복합재료 가이드 보(10)를 제작할 경우, 복합재료 가이드 보(10)의 제작, 표면 가공, 표면 처리의 세 가지 공정을 외부 금형을 이용하여 한가지 공정으로 줄일 수 있으며, 진공백 성형 공정에 필요한 성형보조부품을 생략할 수 있다.

즉, 도 2a와 같이 요구되는 치수에 따라 복합재료 가이드 보(10)의 강성을 계산하여 내부에 복합재료와 동시경화법에 의해 접착되는 알루미늄 사각 파이프 (10a)의 두께와 복합재료(10b)의 두께 및 적층 각도를 결정한다. 계산된 적층 각도에 따라 시트 형태의 복합재료(10b)를 알루미늄 사각 파이프(10a) 외부 둘레에 적층한 후, 테프론 필름으로 복합재료(10b) 표면을 감싼 상태에서 도 2b와 같이 준비된 외부금형틀(22)에 가압부재인 실리콘 고무판(24)을 넣고 상기 복합재료 가이드 보(10)의 4면을 감싸 금형덮개(26)를 볼트(28)의 체결수단으로 외부금형틀(22)에 체결하여 도 2c와 같이 복합재료 가이드 보(10)의 성형을 위한 외부 금형(20)의 준비를 완료한다.

상기와 같이 준비된 외부 금형(20)을 오토 클레이브 내부에서 온도 경화 사이클을 따라 경화시킨다. 이에 따라 복합재료(10b)의 경화는 일반적으로 고압과 고온을 동시에 가하나, 본 발명에서 제안된 외부 금형(20)을 사용하는 경우에는 온도만을 높여서 온도 상승에 따른 실리콘 고무판(24)의 열팽창으로 복합재료(10b)를 가압하기 때문에 고가의 고압용 오토 클레이브 대신 온도 제어기만 부착된 오토 클레이브에서도 성형이 가능하다.

경화가 끝난 후에는 도 5a, 5b에 도시된 바와 같이 먼저 볼트(28)를 풀어 금형덮개(26)를 해체하고 외부금형틀(22)에 형성된 탈형 구멍(22a)에 탈형 볼트(30)를 체결하여 추력으로 탈형시켜 경화된 복합재료 가이드 보(10) 제품을 얻어낸다.

상기에서 실리콘 고무판(24)은 열팽창 계수가 큰 재료가 사용되며 외부금형틀(22)의 3면과 금형덮개(26)의 1면에 위치되어 복합재료 가이드 보(10)의 복합재료(10b) 4면을 감쌀 수 있도록 4개가 구성되며, 도 3a와 같이 상,하,좌,우의 결합되는 부위에 45도 각도로 경사면을 주어 실리콘 고무판(24)을 제작할 수 있고, 3b와 같이 상,하,좌,우를 서로 맞대어 제작할 수 있다.

한편 상기 실리콘 고무판(24)은 복합재료(10b)의 성형시에 열팽창에 의해 복합재료(10b)에 압력을 가하여 성형된 복합재료 가이드 보(10)의 품질을 높이고 실리콘 고무판(24)의 표면을 복합재료 가이드 보(10)의 표면에 전사하여 깨끗한 복합재료 가이드 보(10)의 표면을 얻게 해준다. 따라서 열팽창시의 발생압력과 모서리 부분에서의 실리콘 고무판(24) 간의 간섭을 배제하기 위하여 실리콘 고무판(24)의 정밀한 치수가 중요하다.

복합재료 가이드 보(10)에 효과적으로 압력을 가하기 위해서는 경도 및 강성을 갖는 재질의 실리콘 고무를 사용하여야 한다. 가압을 위한 소재는 실리콘 고무에 국한되지 않으며 열팽창 계수가 크고 경도 및 강성이 실리콘 고무와 유사한 폴리머 재질의 소재가 가압을 위하여 사용될 수 있다.

한편 외부 금형(20)을 구성하는 외부금형틀(22)과 금형덮개(26)는 도 4a,4b, 4c, 4d와 같이 다양한 형태로 제작할 수 있으며, 이러한 외부 금형(20)의 형상은 복합재료 가이드 보(10)의 외부 금형(20) 장착 시에 실리콘 고무판(24)과 복합재료(10b)와의 마찰을 줄이고 외부 금형(20)의 장착 및 탈착이 용이한 형태로 결정되었다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 복합재료 가이드 보의 제작에 가압부재인 실리콘 고무판이 부착된 외부 금형을 사용하여 기존의 제작 공정보다 간단한 공정으로 복합재료 가이드 보를 제작하여 제조비용을 절감하고 작업효율을 높였으며, 가공으로 인한 복합재료 섬유의 파단 및 손상을 방지하여 복합재료 가이드 보의 하중절단 능력을 향상시켰으며, 외부 금형은 기존의 복합재료 가이드 보의 제작 공정인 진공백 성형 공정에 사용되는 성형보조 소모품의 사용을 배제하여 반영구적으로 사용할 수 있고, 열팽창 계수가 큰 실리콘 고무 등 폴리머 재질의 소재를 사용하는 가압 방식에 의하여 복합재료 가이드 보를 성형함으로써 고가의 고압용 오토 클레이브를 사용하지 않아도 성형할 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (3)

1. 외부금형틀(22)과;

   상기 외부금형틀(22)에 설치되어 복합재료(10b)가 적층되어 있는 복합재료 가이드 보(10)를 열팽창에 의해 성형하기 위한 실리콘 고무판 등의 가압부재(24)와;

   상기 외부금형틀(22)에 체결수단으로 설치되어 외부금형틀(22)과 함께 상기 가압부재를 고정하는 금형덮개(26)로 구성된 것을 특징으로 하는 복합재료 가이드 보 제작용 외부 금형.
2. 제 1항에 있어서, 상기 가압부재는 열팽창 계수가 크고, 경도 및 강성이 작은 실리콘 고무 또는 폴리머 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 복합재료 가이드 보 제작용 외부 금형.
3. 제 1항에 있어서, 상기 외부금형틀(22)에는 복합재료 가이드 보(10)의 탈형을 위한 탈형 구멍(22a)이 형성된 것을 특징으로 하는 복합재료 가이드 보 제작용 외부 금형.