KR100547479B1 - Apparatus and method for measuring surface friction characteristics of tube material for tube hydroforming - Google Patents

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Abstract

본 발명은 튜브 하이드로포밍(Tube Hydroforming)용 튜브소재의 표면 마찰특성 측정장치 및 그 측정방법에 있어서, 튜브 하이드로포밍공정에 사용되는 튜브에 대하여 실제 하이드로포밍공정과 유사한 접촉압력 상태에서 튜브와 금형 사이의 마찰특성을 측정하는 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention relates to an apparatus for measuring surface friction characteristics of a tube material for tube hydroforming and a method of measuring the same, wherein a tube used in a tube hydroforming process has a contact pressure between a tube and a mold under a similar contact pressure to that of an actual hydroforming process. It is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for measuring the frictional characteristics of a.

본 발명에 따르면, 한 쌍의 금형(31, 32)과 한 쌍의 금형(31, 32) 사이에 위치하는 튜브(3)와의 마찰특성을 측정하는 장치에 있어서, 튜브(3)의 양단을 밀폐하는 밀폐부재(60, 61)와, 튜브(3) 일단의 밀폐부재(60, 61)를 관통하여 튜브(3)의 내부로 유체를 주입하며 튜브(3) 일단에서 튜브(3)의 길이방향으로 압력을 가하는 가압부재(50)와, 금형(31, 32)의 둘레에 배치되어 튜브(3)가 팽창하면서 발생하는 튜브(3) 길이의 수직방향의 힘(F1)과 가압부재(50)의 압력에 의해 한 쌍의 금형(31, 32) 중에서 어느 한 금형(31)이 튜브(3)의 길이방향으로 이동하는 힘(F2)을 측정하는 적어도 두 개 이상의 하중측정센서(41, 42)를 포함하는 하이드로포밍용 튜브의 마찰특성 측정장치가 제공된다.According to the present invention, in the apparatus for measuring the friction characteristics between the pair of molds 31 and 32 and the tube 3 positioned between the pair of molds 31 and 32, both ends of the tube 3 are sealed. Injects fluid into the tube 3 through the sealing members 60 and 61 and the sealing members 60 and 61 at one end of the tube 3, and extends in the longitudinal direction of the tube 3 at one end of the tube 3. The pressure member 50 and the pressure member 50 in the vertical direction of the length of the tube 3, which is disposed around the molds 31 and 32 and is generated while the tube 3 expands. At least two load measuring sensors 41 and 42 for measuring the force F2 of the mold 31 moving in the longitudinal direction of the tube 3 among the pair of molds 31 and 32 by the pressure of? Provided is an apparatus for measuring frictional characteristics of a tube for hydroforming comprising a.

Description

튜브 하이드로포밍용 튜브소재의 표면 마찰특성 측정장치 및 그 측정방법{Tube friction measurement apparatus for tube hydroforming and its measurement method}Tube friction measurement apparatus for tube hydroforming and its measurement method

도 1은 일반적인 하이드로포밍 공정 순서를 나타낸 개략도이고,1 is a schematic diagram showing a general hydroforming process sequence,

도 2는 하이드로포밍 공정 수행 시에 발생한 튜브의 터짐불량을 나타낸 사진이고,Figure 2 is a photograph showing the failure of the tube occurred when performing the hydroforming process,

도 3은 하이드로포밍 공정 수행 시에 발생하는 튜브의 좌굴불량을 나타낸 사진이고,Figure 3 is a photograph showing the buckling failure of the tube generated when performing the hydroforming process,

도 4는 T-형상 부품의 하이드로포밍 공정을 수행하는 과정을 나타낸 개략도이고,4 is a schematic view showing a process of performing a hydroforming process of a T-shaped part,

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 하이드로포밍용 튜브의 마찰특성 측정장치의 정단면도이고,5 is a front sectional view of an apparatus for measuring frictional characteristics of a tube for hydroforming according to an embodiment of the present invention,

도 6은 도 5에 도시된 하이드로포밍용 튜브의 마찰특성 측정장치의 분해사시도이고, FIG. 6 is an exploded perspective view of an apparatus for measuring friction characteristics of a hydroforming tube shown in FIG. 5;

도 7은 도 5에 도시된 하이드로포밍용 튜브의 마찰특성 측정장치의 작업과정을 나타낸 개략도이다.Figure 7 is a schematic diagram showing the operation of the friction characteristics measuring apparatus of the tube for hydroforming shown in FIG.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠       ♠ Explanation of symbols on the main parts of the drawing ♠

1H, 1L, 31, 32 : 금형 3 : 튜브  1H, 1L, 31, 32: Mold 3: Tube

4, 50 : 펀치 41, 42 : 로드셀  4, 50: Punch 41, 42: Load Cell

52 : 유체주입관 60 : 밀폐부재   52: fluid injection pipe 60: sealing member

61 : 오링 71, 72 : 잠금너트  61: O-ring 71, 72: lock nut

본 발명은 튜브 하이드로포밍(Tube Hydroforming)용 튜브소재의 표면 마찰특성 측정장치 및 그 측정방법에 관한 것이며, 특히, 실제 하이드로포밍 공정과 유사한 접촉압력을 가한 상태에서 튜브와 금형 사이의 마찰특성을 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for measuring the surface friction characteristics of a tube material for tube hydroforming and a method of measuring the friction characteristics between the tube and the mold in a state in which a contact pressure similar to that of an actual hydroforming process is applied. It relates to an apparatus and a method.

현재, 자동차의 차체 경량화에 대한 사회적인 요구로 인하여 자동차 생산에 있어서, 차량 부품의 무게를 줄이면서 요구강도를 충분히 유지할 수 있는 새로운 부품 가공 방법들의 사용이 대두되고 있다. At present, due to the social demand for weight reduction of the automobile body, the use of new parts processing methods that can sufficiently maintain the required strength while reducing the weight of the vehicle parts are emerging in automobile production.

이러한 신 가공법 중에서 튜브 하이드로포밍(Tube Hydroforming) 기술이 개발되었으며, 이런 튜브 하이드로포밍은 생산비용 절감, 강도향상 그리고, 부품의 경량화 등의 여러 가지 장점을 갖고 있어 수요자들의 관심이 매우 증가하고 있으며, 현재 많은 자동차 부품생산에 적용이 되고 있다. Among these new processing methods, tube hydroforming technology has been developed. This tube hydroforming has many advantages such as reduced production cost, increased strength, and lighter parts. It is applied to many automobile parts production.

도면에서, 도 1은 일반적인 하이드로포밍 공정 순서를 나타낸 개략도이고, 도 2는 하이드로포밍 공정 수행 시에 발생한 튜브의 터짐불량을 나타낸 사진이고, 도 3은 하이드로포밍 공정 수행 시에 발생하는 튜브의 좌굴불량을 나타낸 사진이며, 도 4는 T-형상 부품의 하이드로포밍 공정을 수행하는 과정을 나타낸 개략도이다.In the drawings, Figure 1 is a schematic diagram showing a general hydroforming process sequence, Figure 2 is a photograph showing the failure of the tube generated when performing the hydroforming process, Figure 3 is a buckling defect of the tube generated when performing the hydroforming process 4 is a schematic view showing a process of performing a hydroforming process of a T-shaped component.

도 1에 도시된 바와 같이, 튜브 하이드로포밍 공정은 공동부(5)가 형성된 상하부 금형(1H, 1L)에 성형 전인 원통형 튜브(3)를 놓고 상하부 금형(1H, 1L)을 닫은(close) 후에, 튜브(3)의 양단을 펀치(4)를 이용하여 밀폐한다. 그리고, 튜브(3)의 내부에 유체를 주입하여 높은 압력을 가하면, 튜브(3)는 상하부 금형(1H, 1L)에 형성된 공동부(5)와 동일한 형상으로 부풀리면서 공동부(5)와 같은 형상을 갖는 튜브(3)가 성형된다. 이때 튜브(3)의 양단은 펀치(4)에 의해 밀폐된 상태로, 유압이 튜브(3)의 내주면에 작용하도록 개발되어 있으며, 튜브(3) 내부에 가하여지는 압력의 변화에 따라 펀치(4)가 튜브(3)의 길이방향으로 피딩(Feeding)되는 길이를 조절한다.As shown in FIG. 1, the tube hydroforming process is performed by placing the cylindrical tube 3 before molding in the upper and lower molds 1H and 1L in which the cavity 5 is formed, and closing the upper and lower molds 1H and 1L. Both ends of the tube 3 are sealed using the punch 4. Then, when a fluid is injected into the tube 3 to apply a high pressure, the tube 3 is inflated to the same shape as the cavity 5 formed in the upper and lower molds 1H and 1L, and the same as the cavity 5. A tube 3 having a shape is molded. At this time, both ends of the tube (3) is developed in such a way that the hydraulic pressure acts on the inner circumferential surface of the tube (3) in a closed state by the punch (4), the punch (4) in accordance with the change in the pressure applied to the inside of the tube (3) ) Adjusts the length that is fed (Feeding) in the longitudinal direction of the tube (3).

이때, 튜브(3)의 내부압력과 피딩(Feeding)되는 길이를 적절하게 유지하여야만, 도 2에 도시된 바와 같은 튜브(3)의 터짐이나 도 3에 도시된 바와 같은 튜브(3)의 좌굴 현상을 방지할 수 있다.At this time, the internal pressure of the tube 3 and the feeding length should be properly maintained, but the bursting of the tube 3 as shown in FIG. 2 or the buckling of the tube 3 as shown in FIG. Can be prevented.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, T형의 튜브 하이드로포밍 공정을 살펴보면, 튜브(3)의 내부에서는 성형압력(Pi)이 작용하고 있어, 튜브(3)는 바깥쪽으로 확장하려고 한다. 그러나, 튜브(3)의 확관은 금형(1H, 1L)에 의하여 구속되어 금형(1H, 1L)면과 튜브(3)의 표면 사이에는 접촉압력이 발생한다. 이런 상태에서, 부품의 성 형을 위해서 펀치(4)를 이송하여 튜브(3)의 길이방향으로 적절한 피딩(Feeding)이 이루어지면, 성형 중에 있는 튜브(3)와 금형(1H, 1L)의 상대운동에 의해 그 접촉면에서 마찰현상이 발생한다. 이런 과정에서 튜브(3)를 성형하기 위한 튜브(3) 내부의 압력(Pi)은 수백Bar 내지 수천 Bar의 높은 고압이기 때문에, 금형(1H, 1L)과 튜브(3)의 접촉면에서의 접촉압력은 일반적인 판재 성형의 경우에 비하여 매우 높은 압력을 갖는다. 이러한 높은 접촉압력을 갖는 상태에서 튜브(3)와 금형(1H, 1L)의 접촉면에서의 마찰특성은 일반적인 판재의 마찰시험과는 매우 상이하다.On the other hand, as shown in Figure 4, when looking at the T-shaped tube hydroforming process, the molding pressure (Pi) is acting inside the tube 3, the tube 3 tries to expand outward. However, expansion of the tube 3 is constrained by the molds 1H and 1L so that a contact pressure is generated between the surfaces of the molds 1H and 1L and the surface of the tube 3. In this state, when the punch 4 is transported for forming the part and proper feeding is performed in the longitudinal direction of the tube 3, the relative of the tube 3 and the molds 1H and 1L being formed is formed. Movement causes friction at its contact surface. In this process, since the pressure Pi inside the tube 3 for forming the tube 3 is a high pressure of several hundred Bar to several thousand Bar, the contact pressure at the contact surface between the molds 1H and 1L and the tube 3 is high. Has a very high pressure compared to the case of general sheet forming. In the state with such a high contact pressure, the friction characteristics at the contact surface of the tube 3 and the molds 1H and 1L are very different from the friction test of a general plate.

이러한 표면 마찰특성은 표면의 거칠기와 같은 표면 개질특성에 영향을 받게 되는데, 판재를 조관공정에서 튜브로 제조할 경우에 그 표면 개질특성은 판재의 표면특성과는 매우 다른 특성을 나타낸다. 따라서, 튜브(3)의 마찰특성은 판재 상태에서의 마찰특성과는 다른 특성을 나타낸다.The surface friction characteristics are affected by surface modification characteristics such as surface roughness. When the plate is manufactured into a tube in the tube manufacturing process, the surface modification characteristics are very different from those of the plate. Therefore, the friction characteristic of the tube 3 shows a characteristic different from the friction characteristic in a board state.

그러나, 기존의 하이드로포밍공정에서 튜브(3)와 금형(1H, 1L) 사이의 마찰특성을 측정하기 위한 측정법으로 일반적인 판재의 표면 마찰 측정법을 사용하기 때문에 하이드로포밍공정에서의 튜브(3)와 금형(1H, 1L) 사이의 마찰특성을 정확하게 측정할 수 없었다는 단점이 있다.However, in the conventional hydroforming process, since the surface friction measurement method of a general plate is used as a measuring method for measuring the friction characteristics between the tube 3 and the molds 1H and 1L, the tube 3 and the mold in the hydroforming process are used. The disadvantage is that the friction characteristics between (1H, 1L) cannot be measured accurately.

따라서, 판재의 표면 마찰 측정법으로 튜브의 마찰계수를 측정하고 이를 기준으로 하이드로포밍 하였을 때에 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 튜브 터짐 및 튜브 좌굴현상이 발생하였다.Therefore, when the friction coefficient of the tube was measured by the surface friction measurement method of the sheet and hydroformed on the basis thereof, the tube burst and the tube buckling phenomenon as shown in FIGS. 2 and 3 occurred.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제 공된 것으로서, 조관공정을 통해 제작된 튜브를 하이드로포밍공정과 유사한 조건에서 튜브와 금형 사이의 마찰특성을 측정함으로써, 금형과 튜브 사이의 마찰 특성을 정확하게 측정할 수 있는 튜브 하이드로포밍용 튜브소재의 표면 마찰특성 측정장치 및 그 측정방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, by measuring the friction characteristics between the tube and the mold in the tube produced by the tubing process under similar conditions as the hydroforming process, An object of the present invention is to provide an apparatus for measuring surface friction characteristics of a tube material for tube hydroforming and a method of measuring the friction characteristics thereof.

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 한 쌍의 금형과 상기 한 쌍의 금형 사이에 위치하는 튜브와의 마찰특성을 측정하는 장치에 있어서, 상기 튜브의 양단을 밀폐하는 밀폐부재와, 상기 튜브 일단의 밀폐부재를 관통하여 상기 튜브의 내부로 유체를 주입하며 상기 튜브 일단에서 상기 튜브의 길이방향으로 압력을 가하는 가압부재와, 상기 금형의 둘레에 배치되어 상기 튜브가 팽창하면서 발생하는 상기 튜브 길이의 수직방향의 힘과 상기 가압부재의 압력에 의해 상기 한 쌍의 금형 중에서 어느 한 금형이 상기 튜브의 길이방향으로 이동하는 힘을 측정하는 적어도 두 개 이상의 하중측정센서를 포함하는 하이드로포밍용 튜브의 마찰특성 측정장치가 제공된다.According to the present invention for achieving the object as described above, in the apparatus for measuring the friction characteristics of a pair of molds and the tube located between the pair of molds, the sealing member for sealing both ends of the tube and And a pressurizing member for injecting fluid into the inside of the tube by penetrating the sealing member of one end of the tube and applying pressure in the longitudinal direction of the tube at one end of the tube, and being disposed around the mold to generate the tube. Hydroforming comprising at least two load measuring sensors for measuring the force of any one of the pair of molds in the longitudinal direction of the tube by the force in the vertical direction of the tube length and the pressure of the pressing member. An apparatus for measuring frictional characteristics of a tube for use is provided.

또한, 본 발명의 상기 한 쌍의 금형은 프레스의 상하 다이에 위치하며, 상기 프레스의 상하 다이 중에서 어느 한 다이가 다른 다이로 이동하면서 상기 한 쌍의 금형이 상기 튜브를 클램핑한다.Further, the pair of molds of the present invention are located on the upper and lower dies of the press, and the pair of molds clamp the tube while one of the upper and lower dies of the press moves to the other die.

또한, 본 발명에 따르면, 한 쌍의 금형 사이에 위치하는 튜브의 마찰특성을 측정하는 방법에 있어서, 상기 튜브의 양단을 밀폐하고 상기 한 쌍의 금형 사이에 배치하는 단계와, 상기 한 쌍의 금형을 가압하여 상기 튜브를 클램핑하는 단계와, 상기 튜브의 내부에 유체를 주입하여 상기 튜브의 내부압력을 상승시키는 단계와, 상기 튜브의 길이방향으로 상기 튜브의 일단을 가압하는 단계와, 상기 튜브의 내부압력에 의해 상기 튜브의 수직방향으로 발생하는 힘과 상기 튜브 일단의 가압에 의해 상기 금형이 이동하려는 힘을 측정하는 단계와, 상기 두 힘을 이용하여 상기 금형과 상기 튜브 사이의 마찰계수를 측정하는 단계를 포함하는 하이드로포밍용 튜브의 마찰특성 측정방법이 제공된다.In addition, according to the present invention, in the method for measuring the frictional characteristics of a tube located between a pair of molds, sealing the both ends of the tube and disposed between the pair of molds, the pair of molds Pressurizing to clamp the tube, injecting fluid into the tube to increase the internal pressure of the tube, pressing the end of the tube in the longitudinal direction of the tube, and Measuring a force generated in the vertical direction of the tube by an internal pressure and a force to be moved by the mold by pressing one end of the tube, and measuring a friction coefficient between the mold and the tube by using the two forces Provided is a method of measuring friction characteristics of a tube for hydroforming, comprising the step of:

아래에서, 본 발명에 따른 튜브 하이드로포밍용 튜브소재의 표면 마찰특성 측정장치 및 그 측정방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the surface friction characteristics measuring apparatus and the measuring method of the tube material for tube hydroforming according to the present invention will be described in detail.

도면에서, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 하이드로포밍용 튜브의 마찰특성 측정장치의 정단면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 하이드로포밍용 튜브의 마찰특성 측정장치의 분해사시도이며, 도 7은 도 5에 도시된 하이드로포밍용 튜브의 마찰특성 측정장치의 작업과정을 나타낸 개략도이다.5 is a front sectional view of a friction characteristic measuring apparatus of a hydroforming tube according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is an exploded perspective view of the friction characteristic measuring apparatus of a hydroforming tube shown in Figure 5, Figure 7 is a schematic diagram showing the operation of the friction characteristics measuring apparatus of the tube for hydroforming shown in FIG.

도 5에 도시된 바와 같이, 하이드로포밍용 튜브의 마찰특성 측정장치는 상하부 금형(31, 32)을 가압하는 프레스(10)와, 프레스(10)의 상하부 다이(11, 12) 사이에 위치하는 상하부 금형(31, 32)과, 상기 상하부 금형(31, 32)의 사이에 위치하는 튜브(3)와, 상기 튜브(3)를 피딩하는 유압시스템(22) 및, 상기 상하부 금형(31, 32)의 둘레에 설치되어 하중을 측정하는 제1, 제2 로드셀(41, 42)들을 포함한다.As shown in FIG. 5, the apparatus for measuring frictional characteristics of the hydroforming tube is located between the press 10 for pressing the upper and lower molds 31 and 32 and the upper and lower dies 11 and 12 of the press 10. Upper and lower molds 31 and 32, the tube 3 positioned between the upper and lower molds 31 and 32, the hydraulic system 22 for feeding the tube 3, and the upper and lower molds 31 and 32. The first and second load cells (41, 42) are installed around the () to measure the load.

아래에서는 본 발명의 한 실시예에 따른 하이드로포밍용 튜브의 마찰특성 측 정장치의 구성요소 및 그 유기적 결합관계에 대하여 보다 상세히 설명하겠다.Hereinafter, the components of the friction characteristics measuring device of the hydroforming tube according to an embodiment of the present invention and their organic coupling relationship will be described in more detail.

프레스(10)의 하부 다이(12)는 고정되어 있고 상부 다이(11)가 유압잭(21)에 의해 하부 다이(12)방향으로 이송되면서 상하부 다이(11, 12)의 사이에 위치한 상하부 금형(31, 32)을 가압한다. 여기에서, 하부 금형(32)은 하부 다이(12)의 상면에 안착된다.The lower die 12 of the press 10 is fixed and the upper and lower dies 31 positioned between the upper and lower dies 11 and 12 while the upper die 11 is transferred in the direction of the lower die 12 by the hydraulic jack 21. , 32). Here, the lower mold 32 is seated on the upper surface of the lower die 12.

한편, 하부 금형(32)과 상부 금형(31)의 마주하는 면에는 튜브(3)가 위치할 수 있도록 금형(31, 32)의 길이방향으로 반원홈이 형성되며, 하부 금형(32)은 그 길이에 있어서 단부가 상부방향으로 돌출된 돌출편(34)이 형성된다. 그리고, 상부 금형(31)의 상면에 제1 로드셀(41)이 위치하고, 하부 금형(32)의 돌출편(34)과 상부 금형(31)의 사이에는 제2 로드셀(42)이 위치하여 가해지는 하중의 변화를 측정한다.On the other hand, semicircular grooves are formed in the longitudinal direction of the molds 31 and 32 so that the tube 3 is located on the opposite surface of the lower mold 32 and the upper mold 31, and the lower mold 32 In the length, a protruding piece 34 with an end protruding upward is formed. The first load cell 41 is positioned on the upper surface of the upper mold 31, and the second load cell 42 is positioned between the protruding piece 34 of the lower mold 32 and the upper mold 31. Measure the change in load.

한편, 튜브(3)의 내부에는 유체가 주입되기 때문에 튜브(3)의 양단부는 밀폐되어야 하는데, 이때, 밀폐부재(60)가 튜브(3)의 양단부를 밀폐한다. 그리고, 튜브(3)의 일단에는 펀치(50)가 위치하여 튜브(3)의 방향으로 압력을 가하여 피딩한다. 이런 펀치(50)는 상기 튜브(3)의 내부에 길이방향으로 평행하게 위치하는 유체주입관(52)을 구비한다. 따라서, 튜브(3)의 양단을 폐쇄하는 두 개의 밀폐부재(60)에는 관통공이 형성되고 이런 관통공에 유체주입관(52)이 삽입되어 지지하며, 밀폐부재(60)에는 그 원주둘레를 따라 환형홈이 형성되고, 이런 환형홈에는 유체가 새지 않도록 오링(61)이 정합되어 튜브(3)의 내면과 밀폐부재(60)의 원주면 사이의 틈을 폐쇄한다. 이런 밀폐부재(60)는 튜브(3)의 양단 내부에 위치하며, 튜브(3)의 양단에는 잠금너트(71, 72)가 배치되는데, 이런 잠금너트(71, 72)는 튜브(3)의 내부압력에 의해 밀폐부재(60)가 튜브(3)의 외부로 밀려 나가는 것을 방지하기 위한 것으로서, 중심부에 암나사공이 형성되어 유체주입관(52)의 외주면에 형성된 수나사부에 체결된다. 이런 잠금너트(71, 72)에 대해 보다 상세히 설명하자면, 유체주입관(52)의 단부에 체결되는 제1 잠금너트(71)의 중심에는 암나사홈이 형성되고, 유체주입관(52)의 둘레를 감싸는 제2 잠금너트(72)는 암나사공이 형성되어 유체주입관(52)의 둘레를 감싼 상태로 유체주입관(52)에 체결된다.On the other hand, since the fluid is injected into the tube 3, both ends of the tube 3 should be sealed, and at this time, the sealing member 60 seals both ends of the tube 3. Then, a punch 50 is positioned at one end of the tube 3 to apply pressure in the direction of the tube 3 to feed it. This punch 50 is provided with a fluid injection pipe 52 located in parallel in the longitudinal direction inside the tube (3). Therefore, through holes are formed in the two sealing members 60 which close both ends of the tube 3, and the fluid injection pipe 52 is inserted and supported in the through holes, and the sealing member 60 is arranged along its circumference. An annular groove is formed, and the o-ring 61 is fitted to close the gap between the inner surface of the tube 3 and the circumferential surface of the sealing member 60 so that the fluid does not leak. The sealing member 60 is located inside both ends of the tube 3, and the locking nuts 71 and 72 are disposed at both ends of the tube 3, and the locking nuts 71 and 72 are formed in the tube 3. In order to prevent the sealing member 60 from being pushed out of the tube 3 by the internal pressure, a female screw hole is formed in the center thereof and is fastened to a male screw part formed on the outer circumferential surface of the fluid injection pipe 52. To describe the lock nuts 71 and 72 in more detail, a female thread groove is formed at the center of the first lock nut 71 which is fastened to the end of the fluid injection pipe 52, and the circumference of the fluid injection pipe 52 is provided. The second lock nut 72 surrounding the female threaded hole is formed and fastened to the fluid injection tube 52 in a state in which the circumference of the fluid injection tube 52 is wrapped.

한편, 펀치(50)는 선단에 유체주입관(52)이 연장되고, 후단에는 유체주입관(52)의 외경보다 큰 턱이 형성된다. 따라서, 제2 잠금너트(72)는 유체주입관(52)의 후단부에 체결되며 턱에 지지된 상태로 위치하는 것이 양호하다. 그리고, 경우에 따라서는 측정하는 튜브(3)의 길이가 짧을 수 있기 때문에, 제2 잠금너트(72)와 턱의 사이에 스페이서(도면에 도시안됨)가 부가적으로 위치하여 제2 잠금너트(72)를 지지하는 것이 바람직하다. 또한, 하부 금형(32)의 돌출편(34)에는 상기 제1 잠금너트(71)와 접하여 제1 잠금너트(71)를 지지하는 턱이 형성된다.On the other hand, the punch 50 is the fluid injection pipe 52 is extended to the front end, the rear end is formed with a jaw larger than the outer diameter of the fluid injection pipe 52. Therefore, the second lock nut 72 is preferably fastened to the rear end of the fluid injection pipe 52 and positioned in a state supported by the jaw. In addition, in some cases, since the length of the tube 3 to be measured may be short, a spacer (not shown) is additionally positioned between the second locking nut 72 and the jaw so that the second locking nut ( 72). In addition, the protrusion 34 of the lower mold 32 is provided with a jaw supporting the first lock nut 71 in contact with the first lock nut 71.

한편, 펀치(50)에는 중공이 형성되어 유체주입관(52)의 내부와 연통되며 펀치(50)와 유체주입관(52)은 일체형으로 형성되며, 유체주입관(52)의 중간부에는 관통공이 형성되어 펀치(50) 및 유체주입관(52)을 통해 유입된 유체가 튜브(3)로 배출되도록 한다.On the other hand, a hollow is formed in the punch 50 to communicate with the interior of the fluid injection pipe 52, the punch 50 and the fluid injection pipe 52 is formed integrally, through the middle of the fluid injection pipe 52 A ball is formed to allow fluid introduced through the punch 50 and the fluid injection tube 52 to be discharged into the tube 3.

그리고, 펀치(50)에는 유압시스템(22)이 설치되어, 유압시스템(22)의 스트로크가 신장되면서 상기 펀치(50)는 튜브(3) 방향으로 이동하면서 피딩한다.Then, the hydraulic system 22 is installed in the punch 50, and the punch 50 moves while feeding the tube 3 while the stroke of the hydraulic system 22 is extended.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 하이드로포밍용 튜브의 마찰특성 측정방법에 대하여 설명한다.The friction characteristic measuring method of the hydroforming tube of this invention comprised as mentioned above is demonstrated.

우선, 하부 금형(32)을 프레스(10)의 하부 다이(12) 상면에 안착한다. 그리고, 하부 금형(32)의 상면에 형성된 반원홈에 튜브(3)를 안착하는데, 이때, 튜브(3)에 펀치(50)의 유체주입관(52)을 삽입하고, 밀폐부재(60)를 튜브(3)의 내부에 삽입한 후 제1, 제2 잠금너트(71, 72)를 펀치(50)의 유체주입관(52)에 체결 고정한 상태의 튜브(3)를 하부 금형(32)에 안착한다. 바람직하게는 튜브(3)의 용접선이 하부 금형(32)의 반원홈 안쪽을 향하도록 위치하는데, 이는 용접부의 특성이 마찰특성 측정결과에 영향을 주지 않도록 하기 위해서이다.First, the lower die 32 is seated on the upper surface of the lower die 12 of the press 10. Then, the tube 3 is seated in the semicircular groove formed on the upper surface of the lower mold 32. At this time, the fluid injection pipe 52 of the punch 50 is inserted into the tube 3, and the sealing member 60 is inserted. Insert the tube 3 into the lower mold 32 after the first and second locking nuts 71 and 72 are fastened to the fluid injection tube 52 of the punch 50. Settle down. Preferably, the welding line of the tube 3 is positioned to face the inside of the semi-circular groove of the lower mold 32 so that the properties of the weld portion do not affect the friction characteristic measurement results.

그리고, 하부 금형(32)의 상면에 상부 금형(31)을 위치하고, 프레스(10)를 가동하여 상부 다이(11)를 하부방향으로 이동시킨다. 이와 같이, 프레스(10)가 가동하면서 상부 다이(11)가 상부 금형(31)을 가압하는데, 이때, 제1 로드셀(41)에서 가압력을 측정한다.Then, the upper die 31 is placed on the upper surface of the lower die 32, and the press 10 is operated to move the upper die 11 downward. As described above, the upper die 11 presses the upper die 31 while the press 10 operates, and at this time, the pressing force is measured by the first load cell 41.

이런 상태에서 펀치(50)의 중공을 통해 유체를 주입하면 유체는 유체주입관(52)을 통해 튜브(3)의 내부에 충진되고, 계속적으로 유체를 주입하여 튜브(3)의 내면에 압력을 가한다. 이런 상태에서 제1 로드셀(41)은 프레스(10)의 가압력과 튜브(3)의 내부 압력을 합한 하중값을 검출한다.In this state, when the fluid is injected through the hollow of the punch 50, the fluid is filled into the inside of the tube 3 through the fluid injection pipe 52, and the fluid is continuously injected to apply pressure to the inner surface of the tube 3. Add. In this state, the first load cell 41 detects a load value obtained by adding the pressing force of the press 10 and the internal pressure of the tube 3.

이런 상태에서 펀치(50)에 설치된 유압시스템(22)을 신장하면, 펀치(50)는 튜브(3)의 방향으로 이동하며 피딩하는데, 이때, 상부 금형(31)은 튜브(3)를 가압한 상태이므로 튜브(3)의 피딩방향으로 따라 상부 금형(31)은 이동하게 되고, 이런 상부 금형(31)의 이동은 제2 로드셀(42)을 가압하여 그 하중값을 검출한다.In this state, when the hydraulic system 22 installed in the punch 50 is stretched, the punch 50 moves and feeds in the direction of the tube 3, and at this time, the upper mold 31 presses the tube 3. Since the upper mold 31 is moved along the feeding direction of the tube 3, the movement of the upper mold 31 presses the second load cell 42 to detect the load value.

이와 같이, 제1 로드셀(41)로부터 측정된 하중값 F1과 제2 로드셀(42)로부터 측정된 하중값 F2에 따른 마찰계수(μ)는 하기의 수학식1 및 2를 통해 계산된다.As such, the friction coefficient μ according to the load value F 1 measured from the first load cell 41 and the load value F 2 measured from the second load cell 42 is calculated through the following equations (1) and (2).

Figure 112001034268110-pat00001
Figure 112001034268110-pat00001

여기에서, N은 금형과 튜브 사이의 접촉압력이고, R은 튜브 외경의 반지름이고, μ는 마찰계수이다.Where N is the contact pressure between the mold and the tube, R is the radius of the tube outer diameter, and μ is the coefficient of friction.

수학식 1에서의 마찰계수(μ)는 수학식 2와 같이 계산된다.The friction coefficient μ in Equation 1 is calculated as in Equation 2.

Figure 112001034268110-pat00002
Figure 112001034268110-pat00002

이와 같이, 본 발명의 하이드로포밍용 튜브의 마찰특성 측정장치는 튜브 하이드로포밍 공정과 유사한 시험방법을 이용하여 금형과 튜브표면의 마찰계수를 측정함으로써, 소재튜브를 실제 하이드로포밍 공정에서 성형할 때에, 양호한 제품으로 성형될 것인지를 용이하게 판별할 수 있다.As described above, the apparatus for measuring the friction characteristics of the hydroforming tube of the present invention measures the friction coefficient between the mold and the surface of the tube by using a test method similar to the tube hydroforming process, so that when the material tube is molded in the actual hydroforming process, It can be easily determined whether to be molded into a good product.

아래에서는 앞에서 설명한 본 발명의 하이드로포밍용 튜브의 마찰특성 측정 장치 및 방법에 의해 마찰계수 측정실험을 하였다.In the following, the friction coefficient measurement experiment was performed by the apparatus and method for measuring friction characteristics of the hydroforming tube of the present invention.

직경이 50.8mm이고 두께가 3.2mm인 튜브를 300mm길이로 절단한다. 그리고, 절단면의 버어(burr)를 제거하고, 튜브절단시 발생한 이물질들을 제거하여 튜브시편을 준비한 다음, 본 발명의 펀치(50)에 튜브를 장착하고, 이를 다시 상하부 금형의 사이에 안착한다.Cut a tube with a diameter of 50.8 mm and a thickness of 3.2 mm to a length of 300 mm. Then, the burr (burr) of the cut surface is removed, foreign substances generated during tube cutting are prepared to prepare a tube specimen, and then the tube is mounted on the punch 50 of the present invention, and it is seated between the upper and lower molds again.

그리고, 시험압력을 1000Bar, 피딩량을 100mm로 설정하고, 제1 로드셀과 제2 로드셀의 하중값을 피딩거리에 대하여 측정한다. 측정된 데이터를 시험 초기와 말기 부분을 제외하고, 나머지 부분에 대하여 평균을 구한 다음 마찰 계수를 계산하였다.Then, the test pressure is set to 1000 Bar and the feeding amount is set to 100 mm, and the load values of the first load cell and the second load cell are measured with respect to the feeding distance. The measured data were averaged over the remaining parts, except for the beginning and end of the test, and then the friction coefficient was calculated.

이 튜브시편에 대하여 하이드로포밍용 윤활유를 사용한 조건에서 3회의 반복하여 시험한 결과, 튜브시편의 마찰 계수는 0.05로 나타났다. 이때의 반복 오차범위는 ±0.005 이내였다.The tube specimen was tested three times under conditions using hydroforming lubricant, and the friction coefficient of the tube specimen was 0.05. The repetition error range at this time was within ± 0.005.

상술한 바와 같이, 본 발명은 튜브 하이드로포밍용 튜브에 대하여 마찰특성을 실제 하이드로포밍 성형 공정과 유사한 변형 조건에서 정확하고 효율적으로 시험법을 제공한다.As described above, the present invention provides a test method for the tube hydroforming tube accurately and efficiently in friction conditions similar to the actual hydroforming molding process.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 하이드로포밍용 튜브의 마찰특성 측정장치 및 그 측정방법은 하이드로포밍 공정과 유사한 조건에서 튜브의 마찰특성을 측정함으로써, 측정된 마찰특성값에 대한 신뢰도가 높다는 장점이 있다.As described in detail above, the apparatus for measuring friction characteristics of the hydroforming tube of the present invention and its measuring method have the advantage that the reliability of the measured friction characteristic is high by measuring the friction characteristics of the tube under similar conditions to the hydroforming process. have.

이상에서 본 발명의 하이드로포밍용 튜브의 마찰특성 측정장치 및 그 측정방 법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다. The technical idea of the friction characteristics measuring apparatus and the measuring method of the hydroforming tube of the present invention has been described above with the accompanying drawings, but this is by way of example to illustrate the best embodiment of the present invention to limit the present invention. It is not. In addition, it is obvious that any person skilled in the art can make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.

Claims (3)

한 쌍의 금형과 상기 한 쌍의 금형 사이에 위치하는 튜브와의 마찰특성을 측정하는 장치에 있어서,In the device for measuring the friction characteristics between a pair of molds and a tube located between the pair of molds, 상기 튜브의 양단을 밀폐하는 밀폐부재와,A sealing member for sealing both ends of the tube; 상기 튜브 일단의 밀폐부재를 관통하여 상기 튜브의 내부로 유체를 주입하며 상기 튜브 일단에서 상기 튜브의 길이방향으로 압력을 가하는 가압부재와,A pressurizing member which penetrates the sealing member of one end of the tube and injects fluid into the inside of the tube and exerts a pressure in the longitudinal direction of the tube at one end of the tube; 상기 한 쌍의 금형에 배치되어 상기 튜브가 팽창하면서 상기 튜브 길이방향의 수직으로 발생하는 수직힘과, 상기 가압부재의 압력에 의해 상기 한 쌍의 금형 중에서 어느 한 금형이 상기 튜브의 길이방향으로 이동하는 수평힘을 각각 측정하는 적어도 두 개 이상의 하중측정센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이드로포밍용 튜브의 마찰특성 측정장치.One mold of the pair of molds is moved in the longitudinal direction of the tube by the vertical force generated vertically in the longitudinal direction of the tube while the tube expands and the tube expands and the pressure of the pressing member. Friction characteristic measuring apparatus of a hydroforming tube, characterized in that it comprises at least two load sensors for measuring the horizontal force to each. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 한 쌍의 금형은 프레스의 상하 다이에 위치하며, 상기 프레스의 상하 다이 중에서 어느 한 다이가 다른 다이로 이동하면서 상기 한 쌍의 금형이 상기 튜브를 클램핑하는 것을 특징으로 하는 하이드로포밍용 튜브의 마찰특성 측정장치.The pair of molds are located on the upper and lower dies of the press, and the pair of molds clamp the tube while any one of the upper and lower dies of the press moves to the other die. Characteristic measuring device. 한 쌍의 금형 사이에 위치하는 튜브의 마찰특성을 측정하는 방법에 있어서,In the method of measuring the frictional characteristics of a tube located between a pair of molds, 상기 튜브의 양단을 밀폐하고 상기 한 쌍의 금형 사이에 배치하는 단계와,Sealing both ends of the tube and placing it between the pair of molds; 상기 한 쌍의 금형을 가압하여 상기 튜브를 클램핑하는 단계와,Pressing the pair of molds to clamp the tube; 상기 튜브의 내부에 유체를 주입하여 상기 튜브의 내부압력을 상승시키는 단계와,Injecting a fluid into the tube to increase an internal pressure of the tube; 상기 튜브의 길이방향으로 상기 튜브의 일단을 가압하는 단계와,Pressing one end of the tube in the longitudinal direction of the tube; 상기 튜브의 내부압력에 의해 상기 튜브의 수직방향으로 발생하는 수직힘과 상기 튜브 일단의 가압에 의해 상기 금형이 이동하려는 수평힘을 측정하는 단계와,Measuring a vertical force generated in the vertical direction of the tube by the internal pressure of the tube and a horizontal force to which the mold is to be moved by pressurization of one end of the tube; 상기 수직힘과 상기 수평힘을 이용하여 상기 금형과 상기 튜브 사이의 마찰계수를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이드로포밍용 튜브의 마찰특성 측정방법.And measuring the friction coefficient between the mold and the tube by using the vertical force and the horizontal force.
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