KR100508981B1 - A device for warm hydro-forming of aluminium alloy and a method - Google Patents
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Abstract
고강도 알루미늄 튜브소재의 온도에 따른 연신율 특성을 이용하여 설정 온도범위 내에서 충분한 성형성을 확보한 상태로 온간 액압 성형을 순차적으로 수행할 수 있도록;By using the elongation characteristics according to the temperature of the high-strength aluminum tube material to perform the warm hydraulic molding in order to ensure sufficient moldability within the set temperature range;
하부에 구성되는 하형다이와; 상기 하형다이 상의 중앙에 장착되며, 내부면은 튜브소재의 확관성형을 위한 성형면이 형성되는 하형과; 상기 하형의 외측으로 상기 하형다이의 상에 수직방향으로 세워져 장착되는 복수개의 슬라이딩 가이더와; 상기 슬라이딩 가이더의 상단에 장착 프레임을 통하여 작동로드가 하향하도록 장착되는 구동 실린더와; 상기 슬라이딩 가이더에 의해 슬라이딩 가이드 되도록 설치되며, 상단의 중앙이 상기 구동 실린더의 작동로드와 연결되는 상형다이와; 상기 하형에 대응하여 그 상부에서 상형다이의 하단면 상에 장착되며, 내부면은 상기 하형과 함께, 상기 튜브소재의 확관성형을 위한 성형면이 형성되는 상형과; 상기 하형의 내측에 장착되어 상기 튜브소재의 일단이 끼워지며, 내부에는 액압을 공급하기 위한 액압 공급로가 형성되는 하부 피딩펀치와; 상기 상형의 내측에 장착되어 상기 튜브소재의 타단이 끼워지며, 상기 상형다이와의 사이에는 소재유입을 위한 가압수단과 연결되는 상부 피딩펀치와; 상기 하부 피딩펀치의 내부 액압 공급로와 액압 공급관을 통하여 연결되어 외부에 구성되며, 제어신호에 따라 상기 액압을 공급액압과 성형액압으로 구분하여 공급하는 증압기와; 상기 증압기와 액압 공급로를 연결하는 액압 공급관 상의 일측에 구성되어 공급되는 액압의 압력을 검출하는 압력검출센서와; 상기 하부 피딩펀치 상에 장착되어 제어신호에 따라 튜브소재 내부로 충진된 액압을 설정온도까지 가열하는 가열수단과; 상기 하부 피딩펀치 상에 장착되어 튜브소재 내부로 충진된 액압의 온도를 검출하는 온도검출센서와; 상기 상부 피딩펀치와 연결되는 가압수단에 작동압를 공급하는 작동유관 상에 장착되어 제어신호에 따라 작동압을 제어하는 압력제어밸브와; 상기 구동 실린더에 구동압을 공급하는 구동유관 상에 장착되어 제어신호에 따라 상기 구동압을 제어하는 구동서보밸브와; 상기 압력검출센서와 온도검출센서로부터 검출신호를 입력받아 설정된 맵에 따라 상기 구동서보밸브, 압력제어밸브, 증압기 및 가열수단을 제어하는 제어기를 포함하는 알루미늄 합금의 온간 액압 성형 장치 및 그 제어방법을 제공한다. A lower die formed at a lower portion thereof; A lower mold which is mounted at the center of the lower die and has an inner surface formed with a molding surface for expanding the tube material; A plurality of sliding guiders mounted vertically on the lower die and outwardly of the lower die; A driving cylinder mounted to an upper end of the sliding guider so that an operation rod is downwardly mounted through a mounting frame; An upper die formed to be slid guided by the sliding guider, the upper die being connected to an operating rod of the driving cylinder; An upper mold mounted on a lower surface of the upper die in correspondence with the lower mold, and having an inner surface formed thereon together with the lower mold, a forming surface for expanding the tube material; A lower feeding punch mounted on an inner side of the lower mold to which one end of the tube material is fitted, and a hydraulic supply path for supplying hydraulic pressure therein; An upper feeding punch mounted on an inner side of the upper mold and fitted with the other end of the tube material, and connected to a pressurizing means for introducing a material between the upper die and the upper die; An intensifier connected externally through an internal hydraulic pressure supply passage of the lower feeding punch and a hydraulic pressure supply pipe, and configured to supply the hydraulic pressure separately into a supply liquid pressure and a molding liquid pressure according to a control signal; A pressure detection sensor configured to detect a pressure of a hydraulic pressure, which is configured at one side on a hydraulic pressure supply pipe connecting the pressure intensifier and the hydraulic pressure supply passage; Heating means mounted on the lower feeding punch to heat the hydraulic pressure filled into the tube material according to a control signal to a predetermined temperature; A temperature detection sensor mounted on the lower feeding punch and detecting a temperature of the hydraulic pressure filled into the tube material; A pressure control valve mounted on a working oil pipe for supplying a working pressure to the pressurizing means connected to the upper feeding punch to control the working pressure according to a control signal; A drive servo valve mounted on a drive oil pipe for supplying drive pressure to the drive cylinder to control the drive pressure according to a control signal; Warm hydraulic forming apparatus and control method of the aluminum alloy comprising a controller for receiving the detection signal from the pressure detection sensor and the temperature detection sensor to control the drive servo valve, pressure control valve, booster and heating means according to the set map To provide.
Description
본 발명은 알루미늄 합금의 액압 성형 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고강도 알루미늄 튜브소재의 온도에 따른 연신율 특성을 이용하여 고온에서 그 성형성을 확보하여 확관 액압 성형을 순차적으로 수행할 수 있도록 하는 알루미늄 합금의 온간 액압 성형 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hydraulic molding apparatus of aluminum alloy and a method of controlling the same, and more particularly, by using the elongation characteristics of the high-strength aluminum tube material to ensure its formability at high temperature to expand the hydraulic molding in sequence The present invention relates to a warm hydraulic forming apparatus of an aluminum alloy and a control method thereof.
일반적으로 액압 성형(HYDRO-FORMING) 방법은 상온(10℃~30℃)에서 이루어지며, 액압(hydraulic pressure)을 이용하여 튜브소재를 확관 성형하는 기계 판금의 특수한 가공법 중의 하나로써, 자동차 산업 등에서 프론트 사이드 멤버류와 같이 크고 작은 단품패널의 조합으로 이루어지는 프레스 생산품의 경량화 및 성형 원가의 절감에 효과가 크다. In general, the hydraulic forming method is performed at room temperature (10 ° C to 30 ° C), and is one of the special processing methods of machine sheet metal that expands and forms tube materials using hydraulic pressure. It is effective in reducing the weight and molding cost of press products made of a combination of large and small unit panels such as side members.
상기한 바와 같은 액압 성형(HYDRO-FORMING)에 적용되는 튜브소재에 있어서도, 경량화를 위하여 최근 철계 소재를 대신하여 고강도의 알루미늄 합금이 많이 사용되며, 이러한 고강도의 알루미늄 합금의 경우, 상온에서의 성형성은 철계 소재에 비하여 떨어지나, 성형 전에 연화처리를 통하여 성형성을 확보한 후, 단계별 액압 성형을 이루고 있다. 여기서 연화처리라 함은 알루미늄 소재의 강도를 낮추면서 연신율을 증가시키는 것으로 풀림(어닐링)열처리가 가장 흔하게 사용된다. Also in the tube material applied to the above-mentioned hydraulic forming (HYDRO-FORMING), in order to reduce the weight, high-strength aluminum alloy is often used in place of iron-based materials, and in the case of such high-strength aluminum alloy, formability at room temperature Compared with iron-based materials, the moldability is secured through softening treatment before molding, and then stepwise hydraulic molding is performed. In this case, the softening treatment increases the elongation while lowering the strength of the aluminum material, and the annealing heat treatment is most commonly used.
이 때, 상기 고강도 알루미늄 합금소재의 성형성 확보를 위해서는 성형품의 형상에 따른 변형량이 최대인 부위를 고려하여 충분한 연신율을 확보하여야 하며, 적어도 20% 이상의 연신율 확보를 위하여 상기의 연화처리과정은 필수공정이라 할 수 있다.In this case, in order to secure the formability of the high-strength aluminum alloy material, a sufficient elongation must be secured in consideration of a portion having a maximum deformation amount according to the shape of the molded article. This can be called.
이와 같은 알루미늄 합금의 종래 액압 성형 방법을 도 9를 통하여 살펴보면, 먼저, 성형품의 형상에 따른 변형량을 고려하여 소재의 연신율을 충분히 확보할 수 있도록 상기 고강도 알루미늄 합금의 튜브소재를 미리 연화처리하게 된다.(S110) Referring to the conventional hydraulic molding method of such an aluminum alloy through FIG. 9, first, the tube material of the high-strength aluminum alloy is softened in advance so as to sufficiently secure the elongation of the material in consideration of the deformation amount according to the shape of the molded product. (S110)
이와 같이, 연화처리를 통하여 연신율을 확보한 튜브소재를 액압 성형용 프레스 금형의 하형에 로딩하고(S120), 그 상부의 상형이 하강하여 하형과 합형된 상태에서, 상기 튜브소재의 양단에 액압 실린더를 장착하게 된다.(S130) As such, the tube material having the elongation secured through the softening treatment is loaded on the lower mold of the hydraulic die press mold (S120), and the upper mold of the upper portion is lowered to be combined with the lower mold, so that the hydraulic cylinder is provided at both ends of the tube material. Will be mounted. (S130)
이러한 상태로, 상기 액압 실린더는 자체 축압과 함께, 상기 튜브소재의 내부로 액압을 공급하여 상형과 하형의 각 성형면을 따라 상기 튜브소재를 확관 성형시킴으로써, 상온에서의 액압 성형을 이루게 되며,(S140) 액압 성형이 완료된 상기 튜브소재는 상기 금형으로부터 취출되어 상기의 연신율 확보를 위하여 연화처리 공정을 거치는 과정에서 강성이 약해진 상기 튜브소재의 강도를 보강하기 위한 별도의 경화처리 공정을 수행하여 성형품으로서의 요구강도를 확보하게 되는 것이다.(S150)In this state, the hydraulic cylinder is supplied with hydraulic pressure to the inside of the tube material together with the self-accumulation to expand the tube material along each forming surface of the upper and lower molds, thereby forming hydraulic molding at room temperature. S140) the tubing material, which has completed hydraulic molding, is taken out of the mold and subjected to a separate hardening process for reinforcing the strength of the tube material, which is weakened in the course of undergoing a softening process to secure the elongation, as a molded article. The required strength is to be secured. (S150)
그러나 상기한 바와 같은 종래의 액압 성형 방법에 의하여 고강도의 알루미늄 합금의 튜브소재를 액압 성형하기 위해서는 그 성형성을 확보하기 위하여 성형 전에 연화처리 공정이 필수적이나, 이러한 연화처리 공정은 상기 소재의 강도를 현저하게 떨어뜨리는 원인이 되어 성형 품질을 보장할 수 없으며, 성형 후에도, 상기 소재의 강도를 보강하기 위하여 별도의 경화처리 공정을 추가하고는 있으나, 이러한 추가공정단계로 인하여 성형 품질과 생산성에는 부정적인 영향을 미치는 등의 단점이 있어, 최근에는 고강도의 알루미늄 합금 튜브소재를 열처리에 의한 연화처리 공정을 수행하지 않고도, 알루미늄의 온도에 따른 연신율의 특성 즉, 알루미늄의 온도가 고온(약 50℃~300℃ 정도로 임의 설정함)으로 증가하면, 강도가 떨어지고, 연신율은 급격히 증가하였다가, 다시 온도가 상온(약 10℃~30℃ 정도의 작업장의 실내온도)으로 낮아지면, 상기 강도는 다시 높아지고, 연신률은 다시 낮아져 최초 상온 상태의 강도 및 연신율의 성질을 유지하는 특성을 이용하여 상기 튜브소재를 상기 고온(약 50℃~300℃까지) 상태에서의 온간 액압 성형방법을 통하여 성형성 및 요구 강도를 동시에 확보할 수 있도록 하고 있다. However, in order to hydraulically mold a high-strength aluminum alloy tube material by the conventional hydraulic molding method as described above, a softening process is necessary before molding in order to secure its formability. Molding quality cannot be guaranteed due to a significant drop, and after molding, a separate hardening process is added to reinforce the strength of the material. However, this additional processing step has a negative effect on molding quality and productivity. In recent years, without performing a softening process by heat treatment of a high-strength aluminum alloy tube material, the characteristics of elongation according to the temperature of aluminum, that is, the temperature of aluminum is high temperature (about 50 ℃ ~ 300 ℃ Increase randomly), the strength drops and the elongation rapidly increases. When the temperature is lowered to room temperature (room temperature of the workplace of about 10 ° C. to 30 ° C.), the strength is increased again, and the elongation is lowered again to maintain the properties of the strength and elongation at the initial room temperature. By using the tube material in the high temperature (up to about 50 ℃ ~ 300 ℃) through the warm hydraulic molding method to ensure the formability and the required strength at the same time.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 고강도 알루미늄 튜브소재의 온간 액압 성형을 이룰 수 있도록 창출된 장치 및 그 제어방법으로서, 본 발명의 목적은 고강도 알루미늄 튜브소재의 온도에 따른 연신율 특성을 이용하여 설정 온도범위 내에서 충분한 성형성을 확보한 상태로 온간 액압 성형을 순차적으로 수행하는 알루미늄 합금의 온간 액압 성형 장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.Therefore, the present invention is a device and a control method created to achieve a warm hydraulic molding of the high-strength aluminum tube material as described above, the object of the present invention is to set the temperature range using the elongation characteristics according to the temperature of the high-strength aluminum tube material The present invention provides a warm hydraulic forming apparatus for aluminum alloy and a method of controlling the same, which sequentially perform warm hydraulic forming while securing sufficient moldability therein.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 알루미늄 합금의 온간 액압 성형 장치는 하부의 하형다이 상에 장착되어 튜브소재의 확관성형을 위한 성형면을 내부면에 형성한 하형과, 상기 하형의 상부에서 상형다이에 장착되며, 내부면에는 상기 하형과 함께, 합형된 상태로 액압에 의해 상기 튜브소재를 확관성형하기 위한 성형면을 형성하는 상형을 포함하는 액압 성형 장치에 있어서, 상기 하형의 외측으로 상기 하형다이의 상에 수직방향으로 세워지며, 상기 상형다이가 장착되어 상하방향으로 슬라이드 안내하는 복수개의 슬라이딩 가이더와; 상기 슬라이딩 가이더의 상단에 장착 프레임을 통하여 작동로드가 하향하도록 장착되며, 그 작동로드는 상기 상형다이와 연결되는 구동 실린더와; 상기 하형의 내측에 장착되어 상기 튜브소재의 일단이 끼워지며, 내부에는 액압을 공급하기 위한 액압 공급로가 형성되는 하부 피딩펀치와; 상기 상형의 내측에 장착되어 상기 튜브소재의 타단이 끼워지며, 상기 상형다이와의 사이에는 소재유입을 위한 가압수단과 연결되는 상부 피딩펀치와; 상기 하부 피딩펀치의 내부 액압 공급로와 액압 공급관을 통하여 연결되어 외부에 구성되며, 제어신호에 따라 상기 액압을 공급액압과 성형액압으로 구분하여 공급하는 증압기와; 상기 증압기와 액압 공급로를 연결하는 액압 공급관 상의 일측에 구성되어 공급되는 액압의 압력을 검출하는 압력검출센서와; 상기 하부 피딩펀치 상에 장착되어 제어신호에 따라 튜브소재 내부로 충진된 액압을 설정온도까지 가열하는 고주파 가열기와; 상기 하부 피딩펀치 상에 장착되어 튜브소재 내부로 충진된 액압의 온도를 검출하는 온도검출센서와; 상기 상부 피딩펀치와 연결되는 가압수단에 작동압를 공급하는 작동유관 상에 장착되어 제어신호에 따라 작동압을 제어하는 압력제어밸브와; 상기 구동 실린더에 구동압을 공급하는 구동유관 상에 장착되어 제어신호에 따라 상기 구동압을 제어하는 구동서보밸브와; 상기 압력검출센서와 온도검출센서로부터 검출신호를 입력받아 설정된 맵에 따라 상기 구동서보밸브, 압력제어밸브, 증압기 및 가열수단을 제어하는 제어기를 포함한다.하부의 하형다이 상에 장착되어 튜브소재의 확관성형을 위한 성형면을 내부면에 형성한 하형과, 상기 하형의 상부에서 상형다이에 장착되며, 내부면에는 상기 하형과 함께, 합형된 상태로 액압에 의해 상기 튜브소재를 확관성형하기 위한 성형면을 형성하는 상형을 포함하는 액압 성형 장치에 있어서, 상기 하형의 외측으로 상기 하형다이의 상에 수직방향으로 세워지며, 상기 상형다이가 장착되어 상하방향으로 슬라이드 안내하는 복수개의 슬라이딩 가이더와; 상기 슬라이딩 가이더의 상단에 장착 프레임을 통하여 작동로드가 하향하도록 장착되며, 그 작동로드는 상기 상형다이와 연결되는 구동 실린더와; 상기 하형의 내측에 장착되어 상기 튜브소재의 일단이 끼워지며, 내부에는 액압을 공급하기 위한 액압 공급로가 형성되는 하부 피딩펀치와; 상기 상형의 내측에 장착되어 상기 튜브소재의 타단이 끼워지며, 상기 상형다이와의 사이에는 소재유입을 위한 가압수단과 연결되는 상부 피딩펀치와; 상기 하부 피딩펀치의 내부 액압 공급로와 액압 공급관을 통하여 연결되어 외부에 구성되며, 제어신호에 따라 상기 액압을 공급액압과 성형액압으로 구분하여 공급하는 증압기와; 상기 증압기와 액압 공급로를 연결하는 액압 공급관 상의 일측에 구성되어 공급되는 액압의 압력을 검출하는 압력검출센서와; 상기 하부 피딩펀치 상에 장착되어 제어신호에 따라 튜브소재 내부로 충진된 액압을 설정온도까지 가열하는 고주파 가열기와; 상기 하부 피딩펀치 상에 장착되어 튜브소재 내부로 충진된 액압의 온도를 검출하는 온도검출센서와; 상기 상부 피딩펀치와 연결되는 가압수단에 작동압를 공급하는 작동유관 상에 장착되어 제어신호에 따라 작동압을 제어하는 압력제어밸브와; 상기 구동 실린더에 구동압을 공급하는 구동유관 상에 장착되어 제어신호에 따라 상기 구동압을 제어하는 구동서보밸브와; 상기 압력검출센서와 온도검출센서로부터 검출신호를 입력받아 설정된 맵에 따라 상기 구동서보밸브, 압력제어밸브, 증압기 및 가열수단을 제어하는 제어기를 포함한다. Warm hydraulic forming apparatus of the aluminum alloy according to the present invention for achieving the object as described above is mounted on the lower die die of the lower die and the forming surface for expanding the tube material formed on the inner surface, and A hydraulic forming apparatus including an upper mold mounted on an upper die at an upper portion, and having an inner mold formed on an inner surface thereof to form a molding surface for expanding the tube material by hydraulic pressure together with the lower mold. A plurality of sliding guiders erected vertically on the lower die and mounted with the upper die to slide in an up and down direction; An actuating rod is mounted on an upper end of the sliding guider through a mounting frame, the actuating rod being connected to the upper die; A lower feeding punch mounted on an inner side of the lower mold to which one end of the tube material is fitted, and a hydraulic supply path for supplying hydraulic pressure therein; An upper feeding punch mounted on an inner side of the upper mold and fitted with the other end of the tube material, and connected to a pressurizing means for introducing a material between the upper die and the upper die; An intensifier connected externally through an internal hydraulic pressure supply passage of the lower feeding punch and a hydraulic pressure supply pipe, and configured to supply the hydraulic pressure separately into a supply liquid pressure and a molding liquid pressure according to a control signal; A pressure detection sensor configured to detect a pressure of a hydraulic pressure, which is configured at one side on a hydraulic pressure supply pipe connecting the pressure intensifier and the hydraulic pressure supply passage; A high frequency heater mounted on the lower feeding punch to heat the hydraulic pressure filled into the tube material according to a control signal to a set temperature; A temperature detection sensor mounted on the lower feeding punch and detecting a temperature of the hydraulic pressure filled into the tube material; A pressure control valve mounted on a working oil pipe for supplying a working pressure to the pressurizing means connected to the upper feeding punch to control the working pressure according to a control signal; A drive servo valve mounted on a drive oil pipe for supplying drive pressure to the drive cylinder to control the drive pressure according to a control signal; And a controller for receiving the detection signals from the pressure detection sensor and the temperature detection sensor and controlling the driving servo valve, the pressure control valve, the pressure intensifier and the heating means according to the set map. A lower mold having a molding surface for expanding the molding of the lower mold, and mounted on the upper die from the upper portion of the lower mold, and the inner mold together with the lower mold for expanding the tube material by hydraulic pressure in a combined state. A hydraulic forming apparatus comprising an upper mold forming a molding surface, the hydraulic molding apparatus comprising: a plurality of sliding guiders erected vertically on the lower mold die to the outside of the lower mold and mounted with the upper mold die to slide in the vertical direction; An actuating rod is mounted on an upper end of the sliding guider through a mounting frame, the actuating rod being connected to the upper die; A lower feeding punch mounted on an inner side of the lower mold to which one end of the tube material is fitted, and a hydraulic supply path for supplying hydraulic pressure therein; An upper feeding punch mounted on an inner side of the upper mold and fitted with the other end of the tube material, and connected to a pressurizing means for introducing a material between the upper die and the upper die; An intensifier connected externally through an internal hydraulic pressure supply passage of the lower feeding punch and a hydraulic pressure supply pipe, and configured to supply the hydraulic pressure separately into a supply liquid pressure and a molding liquid pressure according to a control signal; A pressure detection sensor configured to detect a pressure of a hydraulic pressure, which is configured at one side on a hydraulic pressure supply pipe connecting the pressure intensifier and the hydraulic pressure supply passage; A high frequency heater mounted on the lower feeding punch to heat the hydraulic pressure filled into the tube material according to a control signal to a set temperature; A temperature detection sensor mounted on the lower feeding punch and detecting a temperature of the hydraulic pressure filled into the tube material; A pressure control valve mounted on a working oil pipe for supplying a working pressure to the pressurizing means connected to the upper feeding punch to control the working pressure according to a control signal; A drive servo valve mounted on a drive oil pipe for supplying drive pressure to the drive cylinder to control the drive pressure according to a control signal; And a controller configured to receive the detection signals from the pressure detection sensor and the temperature detection sensor and control the driving servo valve, the pressure control valve, the booster and the heating means according to the set map.
그리고 상기한 바와 같은 본 발명의 알루미늄 합금의 온간 액압 성형 장치의 제어를 위한 제어방법은 알루미늄 합금으로 구성되는 튜브소재를 온간 액압 성형 장치의 하형 상의 하부 피딩펀치에 끼워 로딩하는 단계(S11)와, 구동 서보밸브를 통한 구동압 제어로 구동 실린더를 작동시켜 하형에 상기 튜브소재가 로딩된 상태로 상형과 하형을 합형하는 단계(S12)와, 증압기를 구동하여 하부 피딩펀치 내부의 액압 공급로를 통하여 작동액압을 상기 튜브소재의 내부로 공급하여 충진시키는 단계(S13)로 이루어지는 소재로딩 및 합형단계(S10)와; 압력검출센서를 통하여 튜브소재 내부로 공급되는 작동액압의 압력을 검출하고, 상기 튜브소재의 내부에 충진된 액압을 가열수단을 통하여 가열함과 동시에, 온도검출센서를 통하여 상기 튜브소재 내부의 작동액압의 온도를 검출하는 액압가열 및 압력, 온도검출단계(S20)와; 상기 검출된 작동액압의 압력이 기 설정된 공급 설정압에 도달하였는가를 판단하는 단계(S31)와, 상기 단계(S31)의 조건을 만족하지 않으면, 상기 액압가열 및 압력, 온도검출단계(S20)로 리턴하고, 상기 조건을 만족하면, 상기 검출된 작동액압의 온도가 설정온도 이상인가를 판단하는 단계(S32)로 이루어지는 검출신호 판단단계(S30)와; 상기 검출신호 판단단계(S30)의 모든 조건을 만족하면, 상기 증압기를 다시 구동하여 하부 피딩펀치 내부의 액압 공급로를 통하여 성형액압을 상기 튜브소재의 내부로 공급하는 단계(S41)와, 상기 단계(S41)와 동시에, 압력제어밸브의 제어를 통하여 제어된 작동압으로 가압수단을 구동하여 소재 유입량 만큼 상부 피딩펀치를 통하여 튜브소재를 가압 구동하는 단계(S42)로 이루어지는 소재가압 성형단계(S40)와; 상기 소재가압 성형단계(S40)의 진행중에, 검출된 작동액압의 압력이 기 설정된 성형 설정압에 도달하였는가를 판단하는 단계(S51)와, 상기 단계(S51)의 조건을 만족하지 않으면, 상기 소재가압 성형단계(S40)로 리턴하며, 상기 조건을 만족하면, 증압기 및 상부 피딩펀치 가압수단의 구동을 정지시키며, 튜브소재 내부의 액압을 회수하는 단계(S52)와, 상기 단계(S52)에 이어, 상기 구동서보밸브의 구동압 제어를 통하여 구동 실린더를 복원 작동시키는 단계(S53)와, 상기 단계(S53)에 이어, 튜브소재의 성형이 완료되면, 소재를 취출하는 단계(S54)로 이루어지는 소재성형 및 취출단계(S50)를 포함하여 각 단계를 순차적으로 수행한다.And the control method for the control of the warm hydraulic forming apparatus of the aluminum alloy of the present invention as described above, the step of loading the tube material consisting of the aluminum alloy in the lower feeding punch on the lower mold of the warm hydraulic forming apparatus (S11), Operating the driving cylinder by controlling the driving pressure through the driving servo valve to combine the upper mold and the lower mold with the tube material loaded on the lower mold (S12); and driving the pressure intensifier to supply the hydraulic pressure supply passage inside the lower feeding punch. A material loading and shaping step (S10) comprising a step (S13) of supplying and filling a working hydraulic pressure into the inside of the tube material ; Detects the pressure of the working liquid pressure supplied into the tube material through the pressure detection sensor, heats the liquid pressure filled in the tube material through the heating means, and at the same time, the working liquid pressure inside the tube material through the temperature detection sensor Hydraulic heating and pressure detecting the temperature of the temperature , temperature detection step (S20); In step S31, it is determined whether the detected pressure of the working liquid pressure reaches a preset supply set pressure, and if the condition of the step S31 is not satisfied, the liquid heating, pressure, and temperature detection step S20. A detection signal determination step (S30) comprising a step (S32) of determining whether or not the temperature of the detected working hydraulic pressure is equal to or higher than a set temperature when the condition is satisfied ; If all the conditions of the detection signal determination step (S30) is satisfied, driving the pressure intensifier again and supplying the molding liquid pressure to the inside of the tube material through the hydraulic pressure supply passage in the lower feeding punch (S41); step (S41) and at the same time, by driving the pressing means in a controlled operating pressure comprising a tube material through the upper sheet feeding punch by the material flow rate in step (S42) for urging the driving material press-molding step (S40 through control of the pressure control valve )Wow; In the process of the material press forming step (S40) , the step (S51) of determining whether the pressure of the detected working liquid pressure reaches a predetermined molding set pressure, and if the condition of the step (S51) is not satisfied, Returning to the pressure forming step (S40), and if the above conditions are satisfied, stopping the driving of the pressure intensifier and the upper feeding punch pressing means, and recovering the hydraulic pressure inside the tube material (S52), and in the step (S52) Subsequently, the step of restoring and operating the drive cylinder through the control of the drive pressure of the drive servo valve (S53), and after the step (S53), when the molding of the tube material is completed, taking out the material (S54) Each step is performed sequentially, including material forming and taking out step (S50) .
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명 실시예에 따른 알루미늄 합금의 온간 액압 성형 장치의 전체 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금의 온간 액압 성형 장치의 부분 확대 단면 구성도로써, 본 발명에 따른 알루미늄 합금의 온간 액압 성형 장치의 실시예에 의한 구성은, 하부에 하형다이(1)가 구성된다. 1 is an overall configuration diagram of a warm hydraulic forming apparatus of an aluminum alloy according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a partial enlarged cross-sectional configuration diagram of a warm hydraulic forming apparatus of an aluminum alloy according to an embodiment of the present invention, The lower die | dye 1 is comprised in the structure by the Example of the warm hydraulic forming apparatus of the aluminum alloy which concerns on this.
상기 하형다이(1) 상의 중앙에는 하형(3)이 장착되며, 상기 하형(3)의 내부면은 튜브소재(5; 도 4참조)의 확관성형을 위한 성형면이 형성된다. A lower die 3 is mounted at the center of the lower die 1, and an inner surface of the lower die 3 is formed with a molding surface for expanding the tube material 5 (see FIG. 4).
상기 하형(3)의 외측으로 상기 하형다이(1)의 상에는 수직방향으로 복수개의 슬라이딩 가이더(7)가 세워져 장착되며, 상기 슬라이딩 가이더(7)의 상단에는 장착 프레임(9)을 통하여 작동로드(11)가 하향하도록 구동 실린더(13)가 장착된다. A plurality of sliding guiders 7 are vertically mounted on the lower die 1 to the outside of the lower die 3, and an operating rod (9) is mounted on an upper end of the sliding guide 7 through a mounting frame 9. The drive cylinder 13 is mounted so that 11) moves downward.
그리고 상기 슬라이딩 가이더(7)에 의해 슬라이딩 가이드 되도록 상형다이(15)가 설치되는데, 상기 상형다이(15)는 그 상단 중앙이 상기 구동 실린더(13)의 작동로드(11)와 연결된다. An upper die 15 is installed to slide by the sliding guider 7, and an upper end of the upper die 15 is connected to an operation rod 11 of the driving cylinder 13.
상기 상형다이(15)의 하단면 상에는 상기 하형(3)에 대응하여 상형(17)이 장착되는데, 상기 상형(17)의 내부면은 상기 하형(3)과 함께, 상기 튜브소재(5)의 확관성형을 위한 성형면이 형성된다.The upper die 17 is mounted on the lower end of the upper die 15 to correspond to the lower die 3, and the inner surface of the upper die 17 together with the lower die 3 of the tube material 5. A forming surface for expansion molding is formed.
그리고 상기 하형(3)의 내측에는, 도 2에서와 같이, 하부 피딩펀치(19)가 장착되는데, 상기 하부 피딩펀치(19)는 상기 튜브소재(5; 도 4참조)의 일단이 끼워지며, 내부에는 상기 튜브소재(5) 내측으로 액압을 공급하기 위한 액압 공급로(23)가 형성된다. And inside the lower die 3, as shown in Figure 2, the lower feeding punch 19 is mounted, the lower feeding punch 19 is fitted with one end of the tube material 5 (see Figure 4), A hydraulic pressure supply passage 23 for supplying a hydraulic pressure into the tube material 5 is formed therein.
또한, 상기 상형(17)의 내측에는 상부 피딩펀치(21)가 장착되는데, 상기 상부 피딩펀치(21)에는 상기 튜브소재(5)의 타단이 끼워진다. In addition, an upper feeding punch 21 is mounted inside the upper die 17, and the other end of the tube material 5 is fitted into the upper feeding punch 21.
상기 상부 피딩펀치(21)는 상기 상형다이(15)와의 사이에 소재유입을 위하여 구성되는 가압수단과 연결되는데, 상기 가압수단은 상기 상형다이(15)의 내부에 작동유관(25)으로부터 압력이 제어된 작동압을 공급받는 오일챔버(27)가 형성되며, 상기 오일챔버(27) 내에는 상기 작동압에 의해 상하로 작동하는 피스톤(29)이 상기 상부 피딩펀치(21)와 로드(31)를 통하여 연결된다.The upper feeding punch 21 is connected to the pressurizing means configured for inflow of the material between the upper die 15 and the pressing means has a pressure from the working oil pipe 25 inside the upper die 15. An oil chamber 27 is provided to receive a controlled operating pressure, and in the oil chamber 27, a piston 29 which is operated up and down by the operating pressure is provided with the upper feeding punch 21 and the rod 31. Connected via
또한, 상기 피스톤(29)과 상형(17)의 내면 사이에는 복원력을 제공하는 탄성부재(33)가 개재되는데, 상기 탄성부재(33)는 코일 스프링으로 이루어지는 것이 바람직하다. In addition, between the piston 29 and the inner surface of the upper die 17 is provided with an elastic member 33 for providing a restoring force, the elastic member 33 is preferably made of a coil spring.
그리고 상기 하부 피딩펀치(19)의 내부 액압 공급로(23)와 액압 공급관(37)을 통하여 액압을 발생시키는 외부의 증압기(35)가 연결되어, 제어신호에 따라 상기 액압을 공급액압과 성형액압으로 구분하여 공급하게 된다. Then, an internal pressure supply passage 23 of the lower feeding punch 19 and an external pressure intensifier 35 for generating a hydraulic pressure through the hydraulic pressure supply pipe 37 are connected, and the hydraulic pressure is formed in accordance with a control signal. Supply by dividing by hydraulic pressure.
상기 증압기(35)와 액압 공급로(23)를 연결하는 액압 공급관(37) 상의 일측에는 공급되는 액압의 압력을 검출하는 압력검출센서(39)가 구비되며, 상기 하부 피딩펀치(19) 상에는 제어신호에 따라 튜브소재(5) 내부로 충진된 액압을 설정온도까지 가열하는 가열수단(41)이 장착된다.One side on the hydraulic pressure supply pipe 37 connecting the pressure intensifier 35 and the hydraulic pressure supply passage 23 is provided with a pressure detection sensor 39 for detecting the pressure of the hydraulic pressure supplied, and on the lower feeding punch 19. Heating means 41 for heating the liquid pressure filled into the tube material 5 to the set temperature in accordance with the control signal is mounted.
여기서, 상기 가열수단(41)은 고주파 가열기로 이루어지는 것이 바람직하며, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the heating means 41 is preferably made of a high frequency heater, but is not limited thereto.
그리고 상기 하부 피딩펀치(19) 상에는 튜브소재(5) 내부로 충진된 액압의 온도를 검출하는 온도검출센서(43)가 장착된다.And on the lower feeding punch 19 is mounted a temperature detection sensor 43 for detecting the temperature of the hydraulic pressure filled into the tube material (5).
상기 상부 피딩펀치(21)와 연결되는 가압수단의 상기 오일챔버(27)에 작동압를 공급하는 작동유관(25) 상에는 제어신호에 따라 작동압을 제어하는 압력제어밸브(45)가 장착되며, 상기 구동 실린더(13)에 구동압을 공급하는 구동유관(47) 상에는 제어신호에 따라 상기 구동압을 제어하는 구동서보밸브(49)가 장착된다. On the hydraulic oil pipe 25 for supplying the working pressure to the oil chamber 27 of the pressurizing means connected to the upper feeding punch 21, a pressure control valve 45 for controlling the working pressure according to a control signal is mounted. On the drive oil pipe 47 for supplying drive pressure to the drive cylinder 13, a drive servo valve 49 for controlling the drive pressure in accordance with a control signal is mounted.
그리고 상기 압력검출센서(39)와 온도검출센서(43)로부터 검출신호를 입력받아 설정된 맵에 따라 상기 구동서보밸브(49), 압력제어밸브(45), 증압기(35) 및 가열수단(41)을 제어하는 제어기(51)가 별도로 구비된다. The driving servo valve 49, the pressure control valve 45, the booster 35, and the heating means 41 receive the detection signals from the pressure detection sensor 39 and the temperature detection sensor 43 according to the set map. A controller 51 for controlling) is provided separately.
여기서 상기 액압은 50℃∼300℃의 온도에서 압력전달매체로 사용이 가능한 물, 수용성 액체 및 유성 액체를 사용하는 것이 바람직하며, 특히, 본 실시예에서는 상기 액압을 고온에서 이루어지는 액압 성형의 특성상 고온(150℃~370℃)에서도 안정성 있는 실리콘 오일을 적용하여 상기 고온에 대응할 수 있도록 한다.Here, the hydraulic pressure is preferably water, a water-soluble liquid and an oil liquid that can be used as a pressure transfer medium at a temperature of 50 ℃ to 300 ℃, in particular, in the embodiment, the high pressure in the nature of the hydraulic molding in which the hydraulic pressure is formed at a high temperature (150 ℃ ~ 370 ℃) to apply a stable silicone oil to cope with the high temperature.
또한, 상기 튜브소재(5)는 튜브로 만들 수 있는 순수알루미늄과 합금을 포함한 모든 알루미늄 소재가 적용 가능하다. In addition, the tube material 5 is applicable to any aluminum material including pure aluminum and alloy that can be made into a tube.
즉, 본 실시예의 이러한 온간 액압 성형 장치를 이용한 알루미늄 합금의 온간 액압 성형은 상기 고강도 알루미늄 합금의 온도에 따른 연신율의 특성을 이용한 것으로, 상기 튜브소재(5)가 설정범위 내에서의 온도에서는 강도가 다소 떨어지나, 연신율이 급격히 증가하여 성형품의 변형량을 충분히 확보할 수 있도록 해줌으로, 상기 튜브소재(5)의 성형온도를 연신율이 급격히 증가하는 대략 50℃~300℃의 범위를 온도설정범위로 하게 된다. That is, the warm hydraulic forming of the aluminum alloy using the warm hydraulic forming apparatus of the present embodiment utilizes the property of elongation according to the temperature of the high strength aluminum alloy, and the tube material 5 has a strength at a temperature within a setting range. Although slightly dropped, the elongation increases rapidly to ensure sufficient deformation of the molded article, so that the molding temperature of the tube material 5 is approximately 50 ° C to 300 ° C in which the elongation rapidly increases. .
따라서, 도 3 내지 도 8을 통하여, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 알루미늄 합금의 온간 액압 성형 장치의 제어방법을 통하여 그 작동을 설명한다. Therefore, the operation thereof will be described with reference to FIGS. 3 to 8 through the control method of the warm hydraulic forming apparatus of the aluminum alloy having the configuration as described above.
먼저, 본 발명의 알루미늄 합금의 온간 액압 성형 장치의 제어방법은, 먼저, 도 3과 도 4 및 도 5에서와 같이, 알루미늄 합금으로 구성되는 튜브소재(5)를 온간 액압 성형 장치의 하형(3) 상의 하부 피딩펀치(19)에 끼워 로딩하시킨 후,(S11) 제어기(51)에 의한 구동서보밸브(49)의 구동압 제어로 구동 실린더(13)를 작동시켜 하형(3)에 상기 튜브소재(5)가 로딩된 상태로 상형(17)과 하형(3)을 합형하게 된다.(S12)First, the control method of the warm hydraulic forming apparatus of the aluminum alloy of the present invention, first, as shown in Figs. 3, 4 and 5, the tube material (5) consisting of an aluminum alloy, the lower mold (3) of the warm hydraulic forming apparatus After loading into the lower feeding punch 19 on the ()) (S11) the drive cylinder 13 by operating the drive pressure control of the drive servo valve 49 by the controller 51 to operate the tube to the lower mold (3) The upper mold 17 and the lower mold 3 are combined in a state where the material 5 is loaded. (S12)
이어서, 상기 제어기(51)는 증압기(35)를 구동하여 하부 피딩펀치(19) 내부의 액압 공급로(23)를 통하여 작동액압을 상기 튜브소재(5)의 내부로 공급하여 충진시킴으로써(S13), 소재로딩 및 합형단계(S10)를 이루게 된다. Subsequently, the controller 51 drives the pressure intensifier 35 to supply and fill the working liquid pressure into the tube material 5 through the hydraulic pressure supply passage 23 inside the lower feeding punch 19 (S13). ), Material loading and shaping step (S10) is achieved.
이와 같이, 소재로딩 및 합형단계(S10)를 이룬 후에는, 도 6에서와 같이, 제어기(51)가 상기 압력검출센서(39)를 통하여 튜브소재(5) 내부로 공급되는 작동액압의 압력을 검출하면서, 상기 튜브소재(5)의 내부에 충진된 액압을 가열수단(41)을 통하여 가열함과 동시에, 온도검출센서(43)를 통하여 상기 튜브소재(5) 내부의 작동액압의 온도를 검출하는 액압가열 및 압력, 온도검출단계(S20)를 이룬다. Thus, after the material loading and shaping step (S10) is achieved, as shown in Figure 6, the controller 51 is the pressure of the working liquid pressure supplied into the tube material (5) through the pressure detection sensor 39 While detecting, the liquid pressure filled in the inside of the tube material 5 is heated by the heating means 41 and the temperature of the working liquid pressure inside the tube material 5 is detected by the temperature detection sensor 43. The hydraulic heating and pressure to achieve a temperature detection step (S20).
그리고 상기 제어기(51)는 상기 액압가열 및 압력, 온도검출단계(S20)로부터 검출된 작동액압의 압력이 기 설정된 공급 설정압에 도달하였는가를 판단하고,(S31); 상기 단계(S31)의 검출된 작동액압의 압력이 기 설정된 공급 설정압에 도달하지 않았으면, 상위 단계인 액압가열 및 압력, 온도검출단계(S20)로 리턴하고, 상기 조건을 만족하면, 상기 검출된 작동액압의 온도가 설정온도 이상인가를 다시 판단하는(S32) 검출신호 판단단계(30)를 수행한다. And the controller 51 determines whether the pressure of the working liquid pressure detected from the hydraulic heating and pressure, the temperature detection step (S20) has reached a predetermined supply set pressure (S31); If the pressure of the detected working liquid pressure in the step S31 does not reach the preset supply set pressure, the process returns to the upper stage of hydraulic pressure heating and pressure, temperature detection step S20. A detection signal determination step 30 is performed to determine again whether the temperature of the operating hydraulic pressure is greater than or equal to the set temperature (S32).
상기 검출신호 판단단계(S30)에서 두 조건 모두를 만족하면, 도 7에서와 같이, 제어기(51)는 증압기(35)를 구동하여 하부 피딩펀치(19) 내부의 액압 공급로(23)를 통하여 튜브소재(5)의 확관성형을 위한 작동액압보다 고압의 성형액압을 상기 튜브소재(5)의 내부로 공급하게 된다.(S41)If both conditions are satisfied in the detection signal determination step S30, as shown in FIG. 7, the controller 51 drives the pressure intensifier 35 to open the hydraulic pressure supply path 23 inside the lower feeding punch 19. The molding liquid pressure of a higher pressure than the working liquid pressure for expansion molding of the tube material 5 is supplied to the inside of the tube material 5 through the tube material (S41).
상기 단계(S41)와 동시에, 제어기(51)는 압력제어밸브(45)의 제어를 통하여 제어된 작동압으로 가압수단 내의 피스톤(29)을 함께, 전진 구동하여 소재 유입량 만큼 상부 피딩펀치(21)의 전진을 통하여 튜브소재(5)를 가압 구동함으로써,(S42) 소재가압 성형단계(S40)를 진행한다. At the same time as the step S41, the controller 51 drives the piston 29 in the pressurizing means forward and forward together with the operating pressure controlled through the control of the pressure control valve 45 to feed the upper feeding punch 21 by the amount of material inflow. By pressing and driving the tube material 5 through the advancement of (S42), the material pressing step (S40) proceeds.
이 후, 도 8에서와 같이, 상기 제어기(51)는 압력검출센서(39)로부터 검출된 작동액압의 압력이 기 설정된 성형 설정압에 도달하였는가를 판단하고,(S51) 상기 단계(S51)의 조건을 만족하지 않으면, 상기 소재가압 성형단계(S40)로 리턴하며, 상기 조건을 만족하면, 상기 증압기(35) 및 가압수단의 구동을 정지시키며, 동시에 튜브소재(5) 내부의 액압을 회수하게 된다.(S52) Thereafter, as shown in FIG. 8, the controller 51 determines whether the pressure of the working liquid pressure detected from the pressure detection sensor 39 reaches a predetermined molding set pressure (S51). If the condition is not satisfied, the material is returned to the pressure forming step (S40). If the condition is satisfied, the driving of the pressure intensifier 35 and the pressurizing means is stopped, and at the same time, the hydraulic pressure in the tube material 5 is recovered. (S52)
상기 단계(S52)에 이어, 제어기(51)는 상기 구동서보밸브(49)의 구동압 제어를 통하여 구동 실린더(13)를 복원 작동시키게 되며,(S53) 이로써, 튜브소재(5)의 성형이 완료되면, 소재를 취출함으로써,(S54) 상기 소재성형 및 취출단계(S50)로 종료된다.Following the step (S52), the controller 51 is to restore the operation of the drive cylinder 13 through the control of the drive pressure of the drive servo valve 49 (S53), thereby forming the tube material (5) When finished, by taking out the material (S54), the material forming and taking out step (S50) is completed.
즉, 고온의 온간에서의 액압 성형이 완료된 상기 튜브소재(5)를 냉각시키면, 상기 알루미늄 합금의 튜브소재(5)는 최초 상온에서의 강도를 회복하며, 연신율 또한, 현저하게 낮아져 최소 상온 상태의 기계적 특성을 다시 유지하게 된다. That is, when the tube material 5 in which the hydraulic molding at high temperature warm is completed is cooled, the tube material 5 of the aluminum alloy recovers the strength at the initial room temperature, and the elongation is also markedly lowered so that the Mechanical properties are retained again.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 알루미늄 합금의 온간 액압 성형 장치 및 그 제어방법에 의하면, 고강도 알루미늄 합금의 튜브소재를 그 온도에 따른 연신율 특성을 이용하여 설정 온도범위 내에서 충분한 성형성을 확보한 상태로 확관 액압 성형을 실시함으로, 종래 고강도 소재의 액압 성형시 연화처리를 통하여 연신율을 높여 성형성을 좋게 하던 공정 및 별도의 경화처리를 위한 추가공정 등을 삭제할 수 있어 공정이 단순해지며, 이로 인한 성형 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. As described above, according to the warm hydraulic forming apparatus and control method of the aluminum alloy according to the present invention, the tube material of the high-strength aluminum alloy is secured in a set temperature range by using an elongation characteristic according to its temperature. By carrying out the hydraulic expansion of the furnace, the process of improving the moldability by increasing the elongation through the softening treatment in the conventional hydraulic molding of high strength materials and the additional process for the separate curing treatment can be eliminated, thereby simplifying the process. There is an effect that can improve the molding quality and productivity.
도 1은 본 발명 실시예에 따른 알루미늄 합금의 온간 액압 성형 장치의 전체 구성도이다. 1 is an overall configuration diagram of a warm hydraulic forming apparatus of an aluminum alloy according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금의 온간 액압 성형 장치의 부분 확대 단면 구성도이다. 2 is a partially enlarged cross-sectional configuration diagram of a warm hydraulic molding apparatus of an aluminum alloy according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금의 온간 액압 성형 장치의 제어방법에 따른 흐름도이다.Figure 3 is a flow chart according to the control method of the warm hydraulic forming apparatus of an aluminum alloy according to an embodiment of the present invention.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금의 온간 액압 성형 장치의 단계별 작동 상태도이다. 4 to 8 is a step-by-step operational state diagram of the warm hydraulic forming apparatus of an aluminum alloy according to an embodiment of the present invention.
도 9는 종래 알루미늄 합금의 액압 성형 방법에 따른 단계별 공정을 도시한 블록도이다.9 is a block diagram showing a step-by-step process according to the conventional hydraulic molding method of aluminum alloy.
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