KR100627551B1

KR100627551B1 - 충격압출 성형품 및 충격압출 성형방법 및 충격압출성형장치

Info

Publication number: KR100627551B1
Application number: KR1020047012585A
Authority: KR
Inventors: 오구라겐이치; 우에노세이조; 호소가와도시유키; 에다요시야
Original assignee: 후루카와 스카이 가부시키가이샤
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2003-02-12
Publication date: 2006-09-21
Also published as: AU2003211220A1; CN1630565A; MY137046A; EP1475166A1; JP4154337B2; US20050005665A1; WO2003068427A1; KR20040077958A; EP1475166B1; DE60311232T2; NO20034605D0; JPWO2003068427A1; CN100389895C; NO325480B1; US7117704B2; NO20034605L; HK1074595A1; DE60311232D1; TWI289482B; EP1475166A4

Abstract

다이스내에 내에 세트된 슬러그 바닥면의 제품 측면으로의 메탈플로우를 억제하면서 성형한 충격압출 성형품, 그것을 제조하기 위한 충격압출 성형방법 및 그것에 사용하는 충격압출 성형장치.

Description

충격압출 성형품 및 충격압출 성형방법 및 충격압출 성형장치{IMPACT EXTRUSION FORMED ARTICLE, IMPACT EXTRUSION FORMING METHOD, AND IMPACT EXTRUSION FORMING DEVICE}

본 발명은, 예를 들면, 휴대게임기나 휴대전화기, 그 밖의 소형기기류의 커버 등, 통형상의 제품인 충격압출 성형품, 그들 제품을 성형하기 위한 충격압출 성형방법 및 충격압출 성형장치에 관한 것이다.

종래의 충격압출 성형방법에 관해서 도 15 및 도 16(a)∼도 16(c)을 참조하면서 설명한다. 한편, 각 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙인다. 도 15는 종래의 충격압출 성형장치의 일부 단면설명도이다. 도 16(a)은 재료인 슬러그(slug)의 정면도이고, 도 16(b)은 반제품(중간성형품)의 단면도이고, 도 16(c)은 성형품(제품)의 사시도이다.

도 15에 있어서, 다이스(1)는 다이스홀더(10)에 부착되어 있고, 펀치(2)는 펀치홀더(20)에 부착되어 있다. 상기 다이스(1) 및 펀치(2)는 각각 도시되어 있지 않은 프레스의 슬라이드 및 볼스타(bolster)에 설치되어 있다.

종래의 충격압출 성형방법에서는, 도 16(a)에 나타내는 것과 같은 알루미늄합금 등의 슬러그(30)를 다이스(1)내에 세트하고, 펀치(2)를 슬라이드시켜 상기 슬 러그(30)의 위에서 다이스(1)내로 소정량 밀어 넣는 것에 의해, 도 16(b)에 나타내는 것과 같은 반제품(중간성형품)(31)을 거쳐서, 도 15 및 도 16(c)에 나타내는 것과 같은 바닥이 있는 통형상의 제품(3)이 성형된다.

성형된 제품(3)은, 예를 들면, 다이스(1)의 바닥부 및 다이스홀더(10)를 관통하는 로드(4)에 의해 다이스(1)로부터 배출된다. 또한, 제품(3)이 펀치(2)에 붙은 채로 펀치(2)와 동시에 상승할 때에는, 도시되어 있지 않은 스트리퍼플레이트 등에 의해서 배출된다. 로드(4)는 성형중에 슬러그(30)에 접하도록 고정되어 있다. 성형종료 후, 로드(4)를 다이스(1)내로 압출하는 것에 의해, 제품(3)을 다이스(1)로부터 배출할 수가 있다.

상기의 성형과정에서, 펀치(2)를 다이스(1)에 어느 깊이 이상까지 밀어 넣으면, 도 16(b)에 나타내는 것과 같이, 성형되고 있는 반제품(31)의 바닥부에서는, 금속이 도 16(b)내에 나타난 화살표(r)와 같이 중심에서 측면방향을 향해서 흐르고, 반제품의 측면바닥부에 흐른 금속은 반제품(31)의 측면을 따라 압출방향(펀치의 가압방향과 반대방향의 방향)을 향해서 화살표(r')와 같이 위쪽으로 흐른다(본 명세서에 있어서, 이러한 금속의 흐름을 「메탈 플로우」라고 한다).

슬러그(30)에는 압출성형된 막대재료를 둥글게 자른 형상으로 절단한 것이나, 압연된 판재료로부터 꿰뚫거나 잘라내어 제작한 것이 있다. 따라서, 도 16(a)에 나타내는 슬러그(30)의 바깥표면부분의 금속조직과 그 바닥면부분의 금속조직과는 성상이 다른 경우가 많다. 그 경우에는, 성형된 제품(3)의 측면하부 바깥표면에는, 성상이 다른 금속조직이 혼재된 상태로 된다. 그 결과, 도 16(c)에 나타내 는 바와 같이, 가공이력이 다르기 때문에, 측면의 다른 부분과는 표면광택이나 금속조직 등의 성상이 다른 측면부위(3a)가 형성되는 것이다.

이러한 성상이 다른 부위(3a)는, 도장 등에 의해 제품(3)의 표면을 피복하는 것과 같은 표면처리를 실시할 때에는, 그 표면처리에 의해 가려지기 때문에 상기 제품(3)의 외관이 손상되는 경우는 없다. 그러나, 상기 제품(3)의 표면을 덮는 표면처리를 실시하지 않는 경우나, 특히, 상기 제품(3)에 산화피막(anodizing) 처리를 실시한 경우 등에는, 성상이 다른 부위(3a)가 남기 때문에, 상기 제품(3)의 외관이 손상된다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은, 다이스내에 세트된 슬러그 바닥면으로부터 성형된 제품의 측면으로의 메탈플로우를 억제하면서 성형한, 충격압출 성형품이다. 또, "메탈플로우를 억제한다"는 것은, 성형된 제품의 측면하부 바깥표면에 있어서의 금속조직의 변화량을 작게 하는 것을 말한다.

또한, 본 발명은, 성형품의 충격압출방향의 단면에 있어서, 측면의 두께를 t1, 바닥면의 두께를 t2, 충격압출방향의 평균결정입자크기를 a, 충격압출방향에 대하여 수직인 방향의 평균결정입자크기를 b로 한 경우, [측면의 바깥표면으로부터 1/4(t1)의 두께] ×[바닥면의 바깥표면으로부터 4(t2)의 높이]의 범위에 있어서의 a/b가 10 이하인 충격압출 성형품이다.

또한, 본 발명은, 통형상의 제품을 펀치 및 다이스를 사용하여 충격압출 성형할 때에, 성형과정의 도중에서 성형되고 있는 반제품의 바닥부에 펀치의 진행방 향과 동일방향으로 돌기를 형성하도록 압출하는 충격압출 성형방법이다.

또한, 본 발명은, 펀치와, 바닥부에 관통한 구멍을 갖는 다이스와, 상기 구멍내를 승강하여 해당 구멍을 개폐하는 개폐수단을 구비하고, 상기 개폐수단은, 적어도 상기 다이스내에 세트된 슬러그가 펀치에 의해 가압되기 시작할 때에, 상기 구멍을 막는 상태로 상기 펀치에 대향하는 방향으로 배압(back pressure)이 부하되어, 상기 펀치의 가압력이 소정치 이상에 달하였을 때, 또는/및 상기 펀치가 소정위치까지 하강하였을 때에, 상기 배압이 제하(除荷)되도록 제어되는 충격압출 성형장치이다.

본 발명의 상기 및 다른 특징 및 이점은, 첨부된 도면과 동시에 고려함에 의해, 하기의 기재로부터 보다 분명하게 될 것이다.

도 1은, 본 발명에 관한 충격압출 성형장치의 제 1 실시형태를 나타내는 일부 단면설명도이다.

도 2는, 도 1의 제 1 실시형태의 장치에 의한 반제품의 압출성형을 나타내는 일부 단면설명도이다.

도 3은, 도 2의 반제품의 성형이 더욱 진행되었을 때의 상태를 나타내는 일부 단면설명도이다.

도 4는, 도 3의 펀치 앞끝단부분의 확대 단면설명도이다.

도 5는, 압출성형된 제품의 단면도이다.

도 6은, 본 발명에 관한 성형장치의 제 2 실시형태를 나타내는 일부 단면설 명도이다.

도 7은, 본 발명에 관한 성형장치의 제 3 실시형태를 나타내는 일부 단면설명도이다.

도 8은, 본 발명에 관한 성형장치의 제 4 실시형태를 나타내는 일부 단면설명도이다.

도 9는, 본 발명에 관한 성형장치의 그 밖의 실시형태를 나타내는 일부 단면설명도이다.

도 10(a)은, 비교예의 산화피막(anodizing) 처리후의 측면사진이고, 도 10(b)은, 본 발명의 실시예의 산화피막 처리후의 측면사진이다.

도 11은, 본 발명의 충격압출 성형품의 측벽 단면을 광학현미경을 사용하여 촬영한 금속조직의 미크로사진이다.

도 12는, 본 발명의 충격압출 성형품의 측면과 바닥면과의 코너부분 근방의 측벽 단면을 광학현미경을 사용하여 촬영한 금속조직의 미크로사진이다.

도 13은, 종래의 충격압출 성형에 의해서 제작한 비교예의 충격압출 성형품의 측면과 바닥면과의 코너부분 근방의 측벽 단면을 광학현미경을 사용하여 촬영한 금속조직의 미크로사진이다.

도 14는, 충격압출방향 단면에 있어서의 평균결정입자지름의 측정방법을 나타내기 위한 모식도이다.

도 15는, 종래의 충격압출 성형장치의 일부 단면설명도이다.

도 16(a)은 재료인 슬러그의 정면도이고, 도 16(b)은 반제품(중간성형품)의 단면도이고, 도 16(c)은 성형품(제품)의 사시도이다.

[발명의 개시]

본 발명에 의하면, 이하의 수단이 제공된다.

(1) 다이스(dice)내에 세트된 슬러그(slug) 바닥면의 제품 측면으로의 메탈플로우를 억제하면서 성형한 것을 특징으로 하는 충격압출 성형품.

(2) 제품 바닥부 안쪽표면에 고리형상의 홈(groove)을 형성하기 위한 볼록부가 앞끝단에 설치된 펀치를 사용하여 성형한 것을 특징으로 하는 (1)항에 기재된 충격압출 성형품.

(3) 성형품의 충격압출방향의 단면에 있어서, 측면의 두께를 t1, 바닥면의 두께를 t2, 충격압출방향의 평균결정입자지름을 a, 충격압출방향에 대하여 수직인 방향의 평균결정입자지름을 b로 한 경우, [측면의 바깥표면으로부터 1/4(t1)의 두께] ×[바닥면의 바깥표면으로부터 4(t2)의 높이]의 범위에 있어서의 a/b가 10 이하인 것을 특징으로 하는 충격압출 성형품.

(4) 통형상의 제품을 펀치 및 다이스를 사용하여 충격압출 성형할 때에, 성형과정의 도중에서 성형되고 있는 반제품의 바닥부에 펀치의 진행방향과 동일방향으로 돌기를 형성하도록 압출하는 것을 특징으로 하는 충격압출 성형방법.

(5) 상기 펀치의 앞끝단에, 제품 바닥부의 안쪽표면에 고리형상의 홈을 형성하기 위한 볼록부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 (4)항에 기재된 충격압출 성형방법.

(6) 다이스 바닥부로 관통한 구멍을 막은 상태에서 상기 다이스내에 세트된 슬러그를 펀치에 의해 가압하면서, 상기 펀치의 가압력이 소정치 이상에 달하였을 때 또는/및 상기 펀치가 소정위치까지 하강하였을 때에, 상기 다이스 바닥부의 구멍을 여는 것을 특징으로 하는 (4) 또는 (5)항에 기재된 충격압출 성형방법.

(7) 상기 다이스 바닥부의 구멍으로 압출된 돌기가 제품 바닥부의 안쪽 표면에 설치된 고리형상의 홈부분에서 절단된 경우, 절단된 부위를 다이스내에서 배제하는 것을 특징으로 하는 (5)∼(6) 중 어느 한 항에 기재된 충격압출 성형방법.

(8) 펀치와, 바닥부로 관통하는 구멍을 갖는 다이스와, 상기 구멍내를 승강하여 해당 구멍을 개폐하는 개폐수단을 구비하고, 상기 개폐수단은, 적어도 상기 다이스내에 세트된 슬러그가 펀치에 의해 가압되기 시작할 때에, 상기 구멍을 막는 상태로 상기 펀치에 대향하는 방향으로 배압(back pressure)이 부하되고, 상기 펀치의 가압력이 소정치 이상에 달하였을 때 또는/및 상기 펀치가 소정위치까지 하강하였을 때에, 상기 배압이 제하되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 충격압출 성형장치.

(9) 상기 펀치의 앞끝단에, 제품 바닥부의 안쪽 표면에 고리형상의 홈을 형성하기 위한 볼록부가 설치되는 것을 특징으로 하는 (8)항에 기재된 충격압출 성형장치.

(10) 상기 개폐수단은 상기 다이스 바닥부의 구멍내를 승강하는 로드의 앞끝단에 부착되고, 해당 개폐수단에는 상기 로드를 통해 상기 배압이 부하 및 제하되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 (8) 또는 (9)항에 기재된 충격압출 성형장치.

(11) 상기 다이스 바닥부의 구멍에 압출된 돌기가 제품 바닥부의 안쪽 표면에 설치된 고리형상의 홈부분에서 절단된 경우, 절단된 부위를 다이스내에서 배제하는 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 (8)∼(10) 중 어느 한 항에 기재된 충격압출 성형장치.

본 발명에 있어서, [측면의 바깥표면으로부터 1/4(t1)의 두께] ×[바닥면의 바깥표면으로부터 4(t2)의 높이]의 범위란, 두께(성형품의 측면의 바깥표면으로부터 측정한, 성형품의 측면의 두께의 1/4배의 두께) 및 높이(성형품의 바닥면의 바깥표면으로부터 측정한, 성형품의 바닥면의 두께의 4배의 높이)의 단면적의 범위이다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

본 발명자들은 예의 검토를 거듭한 결과, 다이스의 바닥부에 구멍을 형성하여 이 구멍을 개폐함에 의해 슬러그 바닥면의 제품측면으로의 메탈플로우를 억제한 충격압출 성형을 할 수 있고, 제품 측면하부의 바깥표면의 금속조직의 변화량이 적고 외관의장성이 뛰어난 충격압출 성형품을 얻을 수 있는 것을 알 수 있었다.

본 발명은 이 사실에 따라서 완성하기에 이른 것이다.

이하 도 1∼도 9를 참조하면서, 본 발명에 관한 충격압출 성형품, 충격압출 성형방법 및 충격압출 성형장치의 바람직한 실시형태를 설명한다. 또, 각 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙인다.

제 1 실시형태

도 1은, 본 발명에 관한 충격압출 성형장치의 제 1 실시형태를 나타내는 일 부 단면설명도이다. 도 2 및 도 3은, 각각 도 1의 실시형태의 장치에 의한 반제품의 압출성형을 나타내는 일부 단면설명도이다. 도 4는, 도 3의 펀치 앞끝단부분의 확대 단면설명도이다. 도 5는, 압출성형된 제품의 단면도이다.

도 1에 있어서, 다이스(1)와 펀치(2)는, 종래의 장치와 같이 각각 다이스홀더(10), 펀치홀더(20)에 부착되어 있다.

다이스(1)의 바닥부와 다이스홀더(10)에는, 서로 연이어 통하는 같은 지름의 구멍(11, 12)이 관통되도록 형성되어 있다. 이들 구멍(11, 12)내에는 슬라이드하도록 로드(50)가 설치되고, 로드(50)의 상단에는, 다이스(1)의 바닥부의 구멍(11)을 개폐하는 개폐수단(5)이 설치되어 있다.

다이스홀더(10)의 아래쪽에는, 예를 들면 유압실린더로 이루어지는 배압부하수단(6)이 설치된다. 이 배압부하수단(6)은 적시에 유압펌프(60)로부터 압력이 공급되도록 구성되어 있다.

상기 개폐수단(5)은 다음과 같이 작동한다. 배압부하수단(6)으로부터 피스톤(61) 및 로드(50)를 통해 펀치(2)와 대향하는 방향의 배압이 부하되는 것에 의해, 상기 개폐수단(5)이 펀치(2)의 성형압력에 저항하여 다이스(1) 바닥부의 구멍(11)을 막는다. 배압부하수단(6)으로부터의 배압이 제하되는 것에 의해, 상기 개폐수단(5)이 하강하여 다이스(1) 바닥부의 구멍(11)을 연다.

펀치(2)의 상부에는, 해당 펀치(2)에 의한 성형가중(압력)을 검출하는 압력센서(7)가 설치되고, 펀치(2)의 옆쪽에는, 해당 펀치(2)의 레벨을 검출하는 위치센서(8)가 설치되어 있다. 이들 센서(7, 8)의 검출정보에 의해, 유압펌프(60)의 전자밸브(62)를 개폐시켜, 배압부하수단(6)을 제어하도록 구성되어 있다.

릴리프밸브(63)는 유압실린더에 과대한 압력이 생기지 않도록 하는 역할을 한다.

상기 제 1 실시형태의 성형장치의 작용을, 성형방법의 상세한 설명과 함께 다음에 설명한다.

우선, 도 1과 같이, 슬러그(30)를 다이스(1)내에 세트하고, 배압부하수단(6)의 전자밸브(62)를 열어 개폐수단(5)에 배압을 부하하여, 다이스(1) 바닥부의 구멍(11)을 막고, 이 상태에서 펀치(2)를 하강시켜 성형을 시작한다.

도 2와 같이 성형이 진행된다. 압력센서(7)로 모니터하고 있는 펀치(2)의 가압력이 소정의 값에 달하거나, 혹은 위치센서(8)로 검출하는 펀치(2)가 소정위치에 달하면, 전자밸브(62)를 닫아 개폐수단(5)에 대한 배압을 제하한다.

개폐수단(5)에 대한 배압이 제하되면, 도 3과 같이 개폐수단(5)은 소정량 하강하여 다이스(1) 바닥부의 구멍(11)의 상단부가 열린다. 이에 따라, 반제품(31)의 바닥부측으로 구멍(11)에 따라 펀치(2)의 진행방향과 동일방향으로 돌기(32)가 압출된다. 돌기(32)가 압출되기 시작하면, 반제품(31)은 도 2의 상태보다도 깊어지지만, 측벽의 위쪽으로의 신장은 정지된다.

성형의 개시에서 종료까지 펀치(2)는 정지하지 않고 연속하여 하강하여, 성형은 1공정으로 행하여진다.

도 3의 상태에서 성형을 정지하고, 펀치(2)를 상승시키는 동시에, 개폐수단(5)으로 배압을 부하하여 상승시키고, 반제품(31)을 다이스(1)로부터 배출하고, 반제품(31)의 돌기(32)를 절제하여, 도 5와 같은 바닥이 있는 통형상의 제품(3)을 만든다. 반제품(31)의 돌기(32)와 동시에 바닥부를 잘라 없애버리면, 바닥부를 갖지 않는 통형상의 제품이 된다.

펀치(2)의 앞끝단에는, 제품 바닥부의 안쪽표면에 고리형상의 홈(3b)을 형성하기 위한 볼록부(2a)를 설치하더라도 좋다.

압출된 돌기(32)의 측면에 있어서는, 펀치(2)의 가압에 의해, 슬러그에 도포한 윤활제가 재료의 압출에 따르지 않아 새로운 면이 생긴다. 이 새로운 면과 다이스구멍(11)의 측면과의 마찰저항은 서서히 커진다. 이 마찰저항이 지나치게 커지면, 성형종료 후에 로드(50)를 밀어 올렸을 때에 반제품(31)이 다이스(1)로부터 잘 배출되지 않고, 제품(3)이 되는 본체와 그 돌기(32)와의 사이에 인장력이 작용한다. 그 결과, 제품(3) 본체부분이 변형되어 버릴 가능성이 있다.

제품(3) 바닥부의 안쪽표면에 고리형상의 홈(3b)을 형성하기 위한 볼록부(2a)를 펀치(2)의 앞끝단에 설치하는 것에 의해, 이 볼록부(2a)와 다이스(1)에 끼워진 부분이 두께가 얇아져서, 성형품의 바닥부 안쪽표면에 고리형상의 홈(3b)을 형성할 수가 있다. 이 홈(3b)을 형성함으로써, 반제품 배출시에 인장력이 발생하더라도, 제품 본체가 변형되기 전에 홈(3b) 부분이 얇은 바닥벽이 절단되어, 돌기(32)가 잘라내어진다. 따라서, 제품 본체의 변형을 막을 수 있다. 제품 바닥부의 안쪽표면에 홈(3b)을 형성하기 위한 볼록부(2a)의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 볼록부(2a)는 다이스 바닥부 구멍(11)에 인접하는 위치(구멍(11)의 바깥둘레에 해당하는 위치)에 연속적으로 배치되고, 일반적으로 사다리꼴형상의 단면인 것이 바람직하다. 또한, 이 볼록부에 의해서 형성되는 홈은, 최종적으로 얻어지는 제품의 바닥부 판두께에 대하여 50∼80%(바람직하게는 60∼70%)의 깊이로 하는 것이 바람직하다.

구체적으로는, 소정의 바닥부 판두께(t2)에 50% 깊이의 고리형상의 홈이 형성된 제품을 만드는 경우에는, 소정의 바닥부 판두께(t2)의 1/2 높이의 볼록부를 펀치의 앞끝단에 만들고, 소정의 바닥부 판두께(t2)가 되는 위치에서 펀치를 멈춘다. 이와 같이 소정의 제품을 제작할 수가 있다.

펀치(2)에 설치된 볼록부(2a)에 의해서 형성된 홈(3b) 부분에서 돌기(32)가 반제품(31)으로부터 절단된 경우는, 성형을 정지하고, 펀치(2)를 상승시켜 펀치(2) 및 반제품(31)을 다이스(1)로부터 뽑아낸 후에, 개폐수단(5)으로 배압을 부하하여 상승시킨다. 다이스구멍(11)으로부터 다이스(1)내에 돌기(32)를 압출할 수 있고, 그 후 에어블로잉(air blowing), 처킹(chucking) 등으로 다이스(1)내에서 돌기(32)를 제하할 수 있다.

본 발명에 의하면, 상술한 바와 같이, 성형 도중에서 반제품(31)의 바닥부로부터 다이스구멍(11)내에 돌기(32)가 압출되는 것에 의해, 반제품(31)의 측면하부 바깥표면에 있어서의 둘레방향으로의 메탈플로우가 방지 내지 억제된다. 따라서, 제품(3)의 측면하부 바깥표면에는 도 16(c)에 표시된 부위(3a)는 형성되지 않는다.

따라서, 제품(3)의 외관은 손상되지 않고, 예를 들면 산화피막(anodizing) 처리후 제품(3)의 표면품질이 향상된다.

제 2 실시형태

도 6은 본 발명에 관한 성형장치의 제 2 실시형태를 나타내는 일부 단면설명도이다. 배압부하수단(6)은, 캠축(64)을 갖는 캠에 의해 구성되어 있다. 이 실시형태의 성형장치의 다른 구성이나 작용 및 효과는, 제 1 실시형태의 성형장치와 거의 같기 때문에, 그들의 설명은 생략한다.

제 3 실시형태

도 7은 본 발명에 관한 성형장치의 제 3 실시형태를 나타내는 일부 단면설명도이다.

이 실시형태에서는, 펀치홀더(20)의 바깥둘레하부에 적당한 수의 쿠션핀(22)을 부착하고 있다. 쿠션핀(22)은 하기와 같이 구성된다. 각 쿠션핀(22)은 펀치(2)가 하강할 때에 동시에 하강하고, 그들의 하단부가 다이스홀더(10)에 형성된 가이드구멍(13)으로부터 아래쪽으로 돌출하고, 배압부하수단(6)의 쿠션패드(65)를 밀어 내리는 것에 의해, 개폐수단(5)에 부하되어 있는 배압을 제하한다. 이 실시형태에서는, 도 1의 압력센서(7)나 위치센서(8)가 불필요하게 된다.

이 실시형태의 성형장치의 다른 구성이나 작용 및 효과는, 제 1 실시형태의 성형장치와 거의 같기 때문에, 그들의 설명은 생략한다.

제 4 실시형태

도 8은 본 발명에 관한 성형장치의 제 4 실시형태를 나타내는 일부 단면설명도이다.

이 실시형태에서는, 펀치(2)의 바깥둘레부에 반제품(31)의 둘레벽에 맞닿는 아래쪽방향의 단부(21)를 형성한다. 반제품(31)의 바닥부로 돌기(32)가 압출될 때 에, 반제품(31)의 측벽 위쪽으로의 신장을 저지하도록 구성한 것이다.

기타 실시형태

통형상 제품을 충격압출 성형할 때는, 예를 들면 도 9에서 나타내는 바와 같이, 개폐수단(5)을 도 2의 경우보다 조금 하강 또는 상승시킨 상태에서, 펀치(2)를 하강시켜서 성형을 시작하는 경우가 있다. 이러한 경우에서도, 펀치(2)를 다이스(1)로 어느 깊이 이상까지 밀어 넣으면, 반제품(31)의 바닥부면에는 측면방향으로의 메탈플로우가 발생한다. 따라서, 펀치(2)의 성형하중이 소정치 이상이 되거나, 혹은 펀치(2)가 소정의 레벨 이하가 된 단계에서, 개폐수단(5)에 대한 배압을 제하하여 해당 개폐수단(5)을 하강시킨다.

본 발명에 관한 성형장치에 있어서, 개폐수단(5)에의 배압의 부하나 제하의 기구는, 펀치의 성형압력에 저항하여 개폐수단(5)에 의해 다이스(1) 바닥부의 구멍(11)의 상단부를 막고, 적시에 개폐수단(5)을 하강시킬 수 있는 기구이면 채용할 수가 있고, 상기 실시형태의 것에 한정되지 않는다.

상기한 각각의 실시형태에 의해서 얻어지는 본 발명의 충격압출 성형품은, 성형품의 압출방향단면에 있어서, 측면의 두께를 t1, 바닥면의 두께를 t2, 충격압출방향의 평균결정입자지름을 a, 충격압출방향에 대하여 수직인 방향의 평균결정입자지름을 b로 한 경우, [측면의 바깥표면으로부터 1/4(t1)의 두께] ×[바닥면의 바깥표면으로부터 4(t2)의 높이]의 범위에 있어서의 a/b가 바람직하게는 10 이하이 고, 보다 바람직하게는 2∼8이다.

본 발명에 관한 충격압출 성형품은, 슬러그 바닥면으로부터 제품 측면으로의 메탈플로우를 억제함으로써, 외관의장성이 뛰어난 제품을 얻을 수 있다.

본 발명에 관한 충격압출 성형방법에 의하면, 성형 도중에서 반제품의 바닥부 재료를 압출하고, 반제품의 바닥면부터 제품 측면으로의 메탈플로우를 억제함으로써, 성형품의 표면품질이 향상한다.

본 발명에 관한 충격압출 성형장치는, 상기 성형방법을 원활하고 또한 확실히 실시할 수가 있다.

이하, 실시예에 의해서 본 발명을 더욱 자세히 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니다.

성형품의 상부 개구끝단의 외형이 긴 지름 40mm, 짧은 지름 15mm의 대략 타원형상이고, 높이가 90mm, 측면판두께가 0.6mm, 바닥부판두께가 1.2mm인 제품을 제작하기 위한 금형을 제작하였다. 본 금형을 사용하여 실험을 실시하였다.

슬러그 형상에 관해서는, 성형품의 상부 개구끝단의 외형형상으로부터 윤곽을 0.5mm 안쪽으로 오프세트한 단면형상을 갖는 6063-O 압출재를 준비하였다. 상기 6063-O 압출재를 소정의 제품높이를 얻을 수 있는 길이로 절단한 후, 본딩처리에 의해 윤활피막을 형성하였다. 이와 관련하여 슬러그의 절단길이는, 본 발명에 있어서는 16mm, 비교예(즉, 종래 공법)에서는 9mm이다.

충격압출에 사용한 장치는, 250톤의 기계식 프레스기이고, 본 프레스기에 금 형을 설치하였다.

다이스 바닥부구멍의 개폐는, 유압에 의해 행하였다. 즉, 프레스기계로부터 크랭크각도 신호를 집어내어 유압펌프에 접속하여, 압력을 2단계로 전환되도록 하였다. 이 유압펌프로부터의 압력을 다이스 하부에 부착한 유압실린더에 접속하였다. 소정의 크랭크각도가 된 시점에서, 개폐수단에 압력을 제하할 수 있도록 하였다. 이와 관련하여, 본 발명에 있어서는, 반제품의 바닥부판두께가 7mm가 되었을 때에 다이스 바닥부구멍이 열리도록 설정하였다. 또한, 비교예에 관해서는, 1공정을 통해서 다이스 바닥부구멍이 열린채로 행하였다.

제작한 실시예 및 비교예를 산화피막처리후, 육안으로 각각 비교하였다. 도 10(a)은 비교예의 측면사진이고, 도 10(b)은 실시예의 측면사진이다. 도 10(a) 및 도 10(b)으로부터 분명하듯이, 비교예에서는 제품의 측면하부 바깥표면(35)에 측면상부 바깥표면(34)과는 표면광택이 다른 부위가 형성된 것에 비하여, 실시예에서는 제품의 측면하부 바깥표면(37) 및 측면상부 바깥표면(36)의 표면광택은 외관상 실질적으로 동일하였다.

다음에, 실시예 및 비교예의, 측면과 바닥면과의 코너부분 근방의 측벽단면을, 올림푸스사제 도립형 광학현미경(배율 50배)을 사용하여 관찰하였다.

도 11은, 본 발명의 충격압출 성형품의 측벽단면의 금속조직을 나타내는 광학현미경 사진이다. 도 11중, 91은 제품바닥부를, 92는 제품의 바깥쪽부를, 93은 제품의 안쪽부를, 94는 제품의 상부를 각각 나타낸다. 도 11에 나타낸 틀(A)의 범위를 확대한 사진을 도 12에 나타낸다. 또한, 비교예에 있어서의 도 12에 대응하 는 부분의 단면사진을 도 13에 나타낸다. 도 12 중, 92는 제품의 바깥쪽부를, 93은 제품의 안쪽부를 각각 나타내고, 도 13중, 95는 제품의 바깥쪽부를, 96은 제품의 안쪽부를 각각 나타낸다.

도 13으로부터 명백하듯이, 비교예인 종래품에서는, 제품측면의 단면(95 및 96)이 전체적으로 섬유조직이 되고 있고, 슬러그 바닥면부터의 메탈 플로우가 현저한 것을 알 수 있었다. 여기서 "섬유조직"이란, 충격압출방향에 대하여 수직인 방향의 평균결정입자지름 b에 대하여, 충격압출방향의 평균결정입자지름 a의 치수가 극단적으로 긴 조직인 것을 의미한다.

이에 대하여 본 발명예에서는, 도 12로부터 명백하듯이, 제품 측면의 단면이, 안쪽(93)은 섬유조직으로 되어 있지만, 바깥쪽(92)은 결정조직의 변형량이 적어 섬유조직으로 되어 있지 않았다. 이것으로부터, 본 발명에서는 슬러그 바닥면으로부터의 메탈플로우가 억제되어 있는 것을 알 수 있었다.

또한, 단면사진에 있어서의 [측면의 바깥표면으로부터 1/4(t1)의 두께] ×[바닥면의 바깥표면으로부터 4(t2)의 높이]의 범위에 대해서, 베이커법(Barker method)에 의한 조직관찰을 하여, 평균결정입자지름의 측정을 하였다. 측정방법에 대해서 도 14를 참조하면서 설명한다.

도 14는, 압출방향단면에 있어서의 평균결정입자지름의 측정방법을 나타내기 위한 모식도이다. 도 14중, 97은 제품의 바깥쪽부를, 98은 제품의 안쪽부를, 99는 결정입자를 각각 나타낸다. 우선, 도 11에서 틀(B)에 의해 나타낸 측정영역내에서, 도 14중에 점선으로 그려지고 있는 바와 같이, 결정입자지름을 측정하고 싶은 방향에 평행하게 임의의 길이의 직선을 긋는다. 다음에, 이 직선이 일정범위내에서 몇 개의 결정입자(99)를 포함하는 가를 여러 번 측정하고(통상 5∼10회 정도), 측정한 직선의 길이의 총계를 측정한 결정입자의 개수의 총계로 나눠, 평균결정입자지름을 구한다.

상기의 작업을 실시예 및 비교예에 대해서 각각, 도 14중에 점선으로 나타낸 2방향에 대하여 행하여, 평균결정입자지름 a, b의 값을 구하고, a/b를 산출하였다. 그 결과, 본 발명예에서는, [측면의 바깥표면으로부터 1/4(t1)의 두께] ×[바닥면의 바깥표면으로부터 4(t2)의 높이]의 범위에 있어서의 a/b는 3.8이었다. 비교예에서는, [측면의 바깥표면으로부터 1/4(t1)의 두께] ×[바닥면의 바깥표면으로부터 4(t2)의 높이]의 범위에 있어서의 a/b는 125이었다.

따라서, 본 발명에 의하면, 슬러그 바닥면으로부터의 메탈플로우를 억제하여, 제품 측면의 하부바깥표면에 있어서의 금속조직의 변화량을 작게 할 수가 있어, 외관이 손상되지 않은 제품을 얻을 수 있는 것을 알 수 있었다.

본 발명의 충격압출 성형품은, 예를 들면, 휴대게임기나 휴대전화기 그 밖의 소형기기류의 커버 등, 통형상의 제품에 이용할 수가 있다. 또한, 본 발명의 충격압출 성형품은, 제품 측면의 하부바깥표면에 성상이 다른 부위가 생기지 않고, 제품에 표면처리를 실시하지 않은 경우나, 제품표면에 산화피막처리를 실시한 경우 등에 있어서도, 외관이 손상되지 않는다.

또한, 본 발명의 충격압출 형성방법은, 외관의장성이 뛰어난 성형품을 제조 할 수가 있다.

또한, 본 발명의 충격압출 성형장치는, 전술의 충격압출 성형방법을 원활히 실시할 수가 있다.

본 발명을 그 실시형태와 동시에 설명하였지만, 우리들은 특별히 지정하지 않는 한, 우리들의 발명을 설명한 어느 상세한 부분에 있어서도 한정하고자 하는 것이 아니고, 첨부된 청구의 범위에 나타낸 발명의 정신과 범위에 반하지 않는 범위내에서 폭넓게 해석되어야 한다고 생각한다.

Claims

통형상의 제품을 펀치 및 다이스를 사용하여 충격압출 성형할 때에, 성형과정 도중에서 성형되고 있는 반제품의 바닥부에, 펀치의 진행방향과 동일방향으로 돌기를 형성하도록 압출하여, 상기 다이스 내에 세트된 슬러그 바닥면의 성형된 제품 측면으로의 메탈플로우를 억제하면서 성형한 것을 특징으로 하는 충격압출 성형품.
제 1 항에 있어서, 제품 바닥부의 안쪽표면에 고리형상의 홈을 형성하기 위한 볼록부가, 앞끝단에 설치된 펀치를 사용하여 성형된 것을 특징으로 하는 충격압출 성형품.
성형품의 압출방향의 단면에 있어서, 측면의 두께를 t1, 바닥면의 두께를 t2, 충격압출방향의 평균결정입자지름을 a, 충격압출방향에 대하여 수직인 방향의 평균결정입자지름을 b로 한 경우, [측면의 바깥표면으로부터 1/4(t1)의 두께] ×[바닥면의 바깥표면으로부터 4(t2)의 높이]의 범위에 있어서의 a/b가 10 이하인 것을 특징으로 하는 충격압출 성형품.
통형상의 제품을 펀치 및 다이스를 사용하여 충격압출 성형할 때에, 성형과정 도중에서 성형되고 있는 반제품의 바닥부에, 펀치의 진행방향과 동일방향으로 돌기를 형성하도록 압출하는 것을 특징으로 하는 충격압출 성형방법.
제 4 항에 있어서, 상기 펀치의 앞끝단에, 상기 성형된 제품 바닥부의 안쪽 표면에 고리형상의 홈을 형성하기 위한 볼록부가 설치되는 것을 특징으로 하는 충격압출 성형방법.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 다이스 바닥부에 관통한 구멍을 막은 상태에서, 상기 다이스내에 세트된 슬러그를 펀치에 의해 가압하면서, 상기 펀치의 가압력이 정해진 값 이상에 달하였거나, 상기 펀치가 정해진 위치까지 하강하였을 때에, 상기 다이스 바닥부의 구멍을 여는 것을 특징으로 하는 충격압출 성형방법.
제 5 항에 있어서, 상기 다이스 바닥부의 구멍으로 압출된 돌기가 상기 성형된 제품 바닥부의 안쪽표면에 설치된 고리형상의 홈부분에서 절단된 경우, 절단된 부위를 다이스내에서 배제하는 것을 특징으로 하는 충격압출 성형방법.
펀치와, 바닥부에 관통한 구멍을 갖는 다이스와, 상기 구멍 내를 승강하여 해당 구멍을 개폐하는 개폐수단을 구비하고, 상기 개폐수단은, 적어도 상기 다이스내에 세트된 슬러그가 펀치에 의해 가압되기 시작할 때에, 상기 구멍을 막는 상태로 상기 펀치에 대향하는 방향으로 배압이 부하되고, 상기 펀치의 가압력이 정해진 값 이상에 달하였거나, 상기 펀치가 정해진 위치까지 하강하였을 때에 상기 배압이 제하되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 충격압출 성형장치.
제 8 항에 있어서, 상기 펀치의 앞끝단에, 상기 성형된 제품의 바닥부 안쪽표면에 고리형상의 홈을 형성하기 위한 볼록부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 충격압출 성형장치.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 개폐수단은 상기 다이스 바닥부의 구멍내를 승강하는 로드의 앞끝단에 부착되고, 해당 개폐수단에는 상기 로드를 통해 상기 배압이 부하 및 제하되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 충격압출 성형장치.
제 8 항에 있어서, 상기 다이스 바닥부의 구멍으로 압출된 돌기가 상기 성형된 제품 바닥부의 안쪽표면에 설치된 고리형상의 홈부분에서 절단된 경우, 절단된 부위를 다이스내에서 배제하는 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 충격압출 성형장치.
제 6 항에 있어서, 상기 다이스 바닥부의 구멍으로 압출된 돌기가 상기 성형된 제품 바닥부의 안쪽표면에 설치된 고리형상의 홈부분에서 절단된 경우, 절단된 부위를 다이스내에서 배제하는 것을 특징으로 하는 충격압출 성형방법.
제 9 항에 있어서, 상기 다이스 바닥부의 구멍으로 압출된 돌기가 상기 성형된 제품 바닥부의 안쪽표면에 설치된 고리형상의 홈부분에서 절단된 경우, 절단된 부위를 다이스내에서 배제하는 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 충격압출 성형장치.
제 10 항에 있어서, 상기 다이스 바닥부의 구멍으로 압출된 돌기가 상기 성형된 제품 바닥부의 안쪽표면에 설치된 고리형상의 홈부분에서 절단된 경우, 절단된 부위를 다이스내에서 배제하는 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 충격압출 성형장치.