KR100642089B1 - 공기압에 의한 금속판 소재의 성형방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기압에 의한 금속판 소재의 성형방법에 관한 것이다.

동일한 형태로 재단된 2장의 금속판 소재의 주연부를 일체로 용접하고 어느 한면의 중앙부에 유입밸브를 관접한 다음 유입밸브를 통하여 소정의 압축공기를 주입하여 공압에 의하여 금속판 소재를 팽창시키어 입체적인 형상물을 성형하는 것이다. 성형 후에는 공기압을 제거해도 소재의 성형된 형태가 고정되어 성형금형의 사용 없이 윤활한 표면을 가진 입체적인 성형품을 얻을 수 있다.

금속판소재, 용접주연부, 유입밸브, 입체적인 형상물.

Description

공기압에 의한 금속판 소재의 성형방법{FORMING METHOD FOR METAL PLATES BY PNEUMATIC PRESSURE}

도1은 본 발명의 동일한 형태로 재단된 성형할 2장의 금속판 소재의 사시도

도2는 성형할 소재를 포개어 주연부를 일체로 용접한 사시도

도3은 동 단면도

도4는 유입밸브를 통하여 용접된 소재 사이에 공기압을 유입하여 팽창성형하는 공정을 보인 단면 예시도

도5도는 동 성형된 형상물의 예시도

도6은 도1과 동일한 금속판 소재의 주연부를 용접하고 소재의 중간부분에 점(点)용접한 단면 예시도

도7은 동 단면도

도8은 동 소재를 공기압에 의하여 1차 팽창시킨 단면 예시도

도9은 동 소재를 공기압에 의하여 2차 팽창시키어 성형한 단면 예시도

도10은 동 성형된 형상물의 사시도

[도면중 중요한 부분에 대한 부호설명]

M : 금속판 소재 R : 용접 주연부 c : 모서리 s : 점용접부

h : 유입공 V 유입밸브 F : 형상물

본 발명은 공기압에 의한 금속판 소재의 성형방법에 관한 것이다.

일반적으로 공기압을 이용하여 입체적인 형상물을 성형하는 블로우 몰딩(Blow Molding)방법은 잘 알려져 있다.

종래의 블로우 몰딩방법은 주로 용융된 합성수지를 압출기로 성형금형내에 압출하면서 압출노즐에 형성된 공기파이프를 통하여 금형에 주입된 합성수지 내부에 공기를 불어 넣어 공기의 압력에 의하여 압출된 합성수지용액이 성형금형의 내벽에 얇게 팽창 접촉되면서 냉각 성형되는 것으로 주로 속이 빈 각종 병류, 용기류, 튜브류등의 생산에 적용되고 있다.

이러한 종래의 블로우 몰딩 공법에는 성형금형이 있어야만 성형이 가능하기 때문에 막대한 금형제작비가 추가되고 더욱이 금형의 내벽을 거울면으로 처리하지 않으면 성형물의 표면이 거칠게 되기 때문에 금형의 마무리 처리가 어려운 문제점이 있다.

또 금속판 소재의 압형(壓型)경우에는 종래의 블로우 몰딩법을 적용할 수 없다. 금속판 소재를 압형하려면 프레스기구의 고정판과 가동판에 각각 암금형과 숫금형을 장착하여 두 금형사이에 금속판 소재를 넣고 압형하는 것이다. 기계부품이나 정밀성을 요하는 경우, 또는 다량의 성형물을 제작하는 경우에는 성형금형에 의하여 금속판 소재를 압형하여 제작하는 것이 당연하지만, 미술 조형물이나, 특별하게 규격에 엄격하지 않는 성형물이나, 특히 용적이 큰 성형물의 경우에도 일일이 압형금형에 의하여 성형해야 하기 때문에 성형금형의 제작비용이 높게 될 뿐 아니라 다품종(多品種) 소량(小量)의 형상물을 성형하는 경우에는 성형금형의 제작비가 매우 큰 부담이 되는 문제점이 있었다.
또 본 발명과 관련한 선행기술로 알려진 공개특허공보 공개번호 특1998-087171호 (1998. 12. 05.공고)의 "금속재 용기 및 이 생산을 위한 방법 및 장치"는 플랜지가 형성된 2개의 금속판 소재를 맞대고 플랜지끼리 용접하고 금형에 용접된 금속판 소재를 넣고 금속판 소재에 형성된 개구를 통하여 유체압력을 가하여 팽창시키어 성형하게 된 것이다. 그러나 금속판 소재의 팽창을 억제하여 형태를 부여하는 금형이 있어야 하므로 금형 프레스 작업으로 압형된 금속판 소재를 용접하는 것과 차이가 없이 금형 비용이 크게 되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 금형을 사용하지 않고 표면에 오목한 요입부가 형성된 형상물을 성형할 수 있는 공기압에 의한 금속판 소재의 성형방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 규격이 엄격하지 않는 입체적인 조형물을 다품종 소량으로 저렴하고 간편하게 성형할 수 있는 공기압에 의한 금속판 소재의 성형방법을 제공하려는데 있다.

본 발명은, 주연부가 용접된 2장의 금속판 소재를 유체압으로 팽창시키어 성형물을 제조하는 상기 선행기술을 일부 이용하여 금속판면의 중간부에 복수개의 약한 용접점을 형성하여 1차 팽창성형으로 금속판의 표면에 용접점에 의하여 오목하게 요입되게 성형되고 2차 팽창에 의하여 용접점이 박리되면서 방석처럼 복수개의 오목한 요입부가 형성된 성형물을 제조하는 금속판의 성형방법을 개발하였다.

즉, 동일한 형태로 재단된 2장의 금속판 소재의 주연부를 일체로 용접하고 소재의 어느 한면의 중앙부에 미리 형성된 공기 유입밸브를 통하여 소정의 압축공기를 주입하여 공기압에 의하여 금속판 소재를 팽창시키어 입체적인 형상물을 성형한다. 성형후에는 공기압을 제거해도 소재의 성형된 형태가 고정되어 성형금형의 사용없이 평활한 표면을 가진 입체적인 형상물을 얻을 수 있다.

이때, 4각형의 금속판 소재의 경우에는 마른모꼴 단면의 둔한 곡면의 다이야 몬드 형태의 입체적인 형상으로 팽창 성형되고 원형의 금속판 소재의 경우에는 양면이 반호상의 곡면을 이룬 입체적인 원형 형태로 팽창 성형된다.

삭제

또 사방 주연부를 용접한 금속판 소재의 중간면에 약한 점용접을 하여 두면 공기압에 의하여 1차 팽창시에는 점용접된 부분이 접합된 상태의 굴곡면으로 팽창되고 보다 강력한 높은 공기압으로 2차 팽창시에는 약한 점 용접부가 박리되면서 전체적으로 만곡된 곡면으로 팽창되는 동시 점용접부가 파인 홈으로 남게 되어 특이한 형태의 입체적인 형상물로 압형된다. 이는 마치 소파의 등받이에 단추를 대고 꿰맨 것처럼 점용접 부분이 요입되므로 요입된 부분에 장식물을 부착하여 조형물을 구현할 수 있다.

또 사방 주연부를 용접한 금속판 소재의 중간면에 약한 선(線)용접을 하면 공기압에 의하여 1차 팽창시에는 선용접 부분이 만곡된체 팽창되고 보다 고압으로 2차 팽창시에 선용접부분이 박리되어 마치 부풀은 빵의 중간면에 골이 진 것처럼 홈이 진 입체적인 형상물로 압형된다.

본 발명의 방법에 의하면, 막대한 비용이 소용되는 성형금형이 사용되지 않으므로 경제적으로 보다 저렴하게 금속판 소재를 입체적인 형상물로 성형 할 수 있다.

또 금속편의 소재의 재단의 형태에 따라 입체적인 형상물의 형태가 정해지므로 각종 형태의 재단에 의하여 여러가지 형상의 조형물을 용이하게 성형할 수 있다.

또 종래 합성수지를 용융하는 블로워 몰딩공법과 달리 공기압으로 금속판 소재를 팽창시키는 것이므로 상온에서 작업이 가능하고 연료비용이 절감되며, 다품종 소량의 형상물, 특히 규격이 엄격하지 않는 의자 좌판이나 예술조형물, 산업용 각 종 부품등을 저렴한 코스트로 용이하게 생산할 수 있다.

본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

(실시예 1)

도1에 표시된 바와 같이, 두께 1.6mm, 한 변의 길이가 약 45cm 정도의 정사각형의 금속판(철판) 소재(M) 2매를 준비하고 모서리(c)를 둥글게 재단한다. 어느 하나의 금속판 소재의 중앙부에 공기의 유입공(h)을 천공하고 유입공(h)에 고압공기를 주입하기 위한 유입밸브(V)를 용접한다. 이 밸브는 자동차 타이어의 공기 주입밸브와 같은 구조의 것으로 밸브헤드를 열기 전에는 공기가 일방향으로 유입되고 역류되지 않으며 후에 밸브헤드를 열면 공기가 빠져나오는 밸브다.

도2에 표시된 바와 같이, 동일한 형상으로 재단된 상하의 두 금속판의 소재(M)의 주연부(r)를 일체로 용접한다. 용접수단은 일반적인 것으로 아크용접이나 고주파용접을 한다. 기타 용접도 가능하다. 이때 상하의 금속판 소재(M) 사이에 공기를 주입할 경우 주입된 공기가 용접주연부(R)로 새어나오지 않도록 긴밀하게 용접하는 것이 중요하다.

도3에 표시된 바와 같이 금속판 소재(M)의 용접주연부(R)는 일체로 용접되고 그 내부측은 상하 금속판 소재(M)가 서로 접촉되어 있는 상태이다.

도4에 표시된 바와 같이, 도시되지 않은 콤푸레서에 의하여 유입밸브(V)를 통하여 유입공(h)으로 고압의 공기를 주입한다. 이때의 공기압은 약 1Kg/cm² 정도이 며 원하는 형태에 따라 유입되는 공기량에 의하여 팽창정도를 조절할 수 있다.

금속판 소재(M)는 표면적의 조건에 상응하게 외측으로 팽창되며 용접된 금속판 소재의 표면적이 작을 수록 팽창율이 작고 동 표면적이 클 수록 팽창율이 크다. 소정의 형태로 팽창된 후에는 공기주입을 중지하고 유입밸브(V)를 열어 공기를 배기시키어 도5에 표시된 바와 같이 표면이 만곡된 입체적인 네모꼴의 형상물(F)을 얻는다.

(실시예 2)

2장의 금속판 소재(M)를 도1과 같이 재단하고 금속판 소재를 포개어 주연부(r)를 일체로 용접하는 점은 실시예 1과 같다. 도6에 표시된 바와 같이, 금속판 소재(M)의 중앙면에 몇개의 약한 점용접을 한다. 이 점용접부(s)는 내부적으로 고주파 용접수단으로 접합할 수 있고 점용접부분에 상하로 통공을 먼저 천공한 다음 통공의 주연부를 용접해도 된다.

도7에 표시된 바와 같이 금속판 소재(M)의 용접주연부(R)는 일체화되고 점용접부(s)는 가용접상태로 접합력이 비교적 약하다.

도8에 표시된 바와 같이, 금속판 소재(M)의 일측면의 유입공(h)에 용접된 유입밸브(V)를 통하여 실시예 1과 같이 고압공기를 주입하여 금속판 소재(M)를 팽창시킨다.

금속판 소재(M)의 점용접부가 박리되지 않는 조건으로 1차 팽창시키며 이때 점용접부(s)는 움푹하게 요입되어 있다.

도9에 표시된 바와 같이, 공기압력을 계속가하여 점용접부(s)가 박리되게 2 차로 팽창시키면 금속판소재가 전면으로 팽창되나 점용접부(s)의 요입된 움푹한 모양은 그대로 유지된다. 금속판 소재는 어느 정도 연성이 있기 때문에 공기압력의 가감에 의하여 팽창정도의 조절이 가능하다.

도10에 표시된 바와 같이, 소정의 형태로 팽창 성형한 후에 공기의 주입을 중지하고 유입밸브(V)를 제거하면 마치 쿳숀 방석과 같은 형태의 입체적인 형상물을 얻는다.

요입된 점용접부(s)에는 장식물등을 부착하여 조형물을 구성할 수 있다.

본 발명에서는 금속판 소재를 정사각형으로 재단된 것에 대하여 설명하였으나 원형이나 삼각형 다각형은 물론 각종 형태로 재단된 금속판 소재를 용접하여 다양한 형태의 입체적인 형상물을 성형할 수 있다.

또 금속판은 철판, 동판, 알루미늄판, 스테인레스판,등을 비롯하여 강도와 연성과 가공성이 있는 각종 재질의 판상소재를 사용할 수 있다.

본 발명에 의하여 완전한 단일물품의 형상물을 성형할 수 있고 다른 물품에 조합되는 부속 조형물을 성형할 수 있다. 특히 성형금형을 사용하지 않는 점, 대형의 입체적인 형상물의 성형이 가능한 점 때문에 미술 조형물의 성형에 매우 유리하다. 또 산업적으로 사용되는 각종 형태의 형상물을 저렴한 생산코스트로 성형할 수 있다.

본 발명은 2장의 금속판 소재의 주연부를 용접하여 용접된 금속판 소재의 내부에 공기압을 주입하여 팽창에 의하여 금형 없이 각종 입체적인 형상물을 성형 할 수 있다.

성형금형을 사용하지 않으며 상온에서 성형하므로 에너지 비용의 절감과 금형제작비용의 절감으로 성형코스트가 매우 저렴하게 된다.

금속판 소재의 재단된 형태, 즉 팽창되는 표면적의 조건에 의하여 입체적인 형상물의 팽창형태가 정하여 지므로 재단에 의하여 각종 미술의 조형물, 산업용 물품, 생황에 필요한 부품등을 생산할 수 있다.

삭제

금속판 소재의 종류, 두께, 재단된 형태등에 의하여 각종 입체적인 형상물을 용이하게 성형할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 삭제
2. 재단된 2장의 금속판 소재의 주연부를 용접하고 금속판 소재의 중간면에 복수개의 비교적 약한 점용접을 하여 점용접부가 박리되지 않게 한쪽 금속판 소재에 미리 형성된 공지의 유입밸브를 통하여 압축공기를 주입하여 1차 팽창성형하고 공기압에 의하여 2차 팽창으로 점용접부를 박리하여 점용접부가 오목하게 파인 표면을 가진 형상물로 성형하는 것을 특징으로 하는 공기압에 의한 금속판 소재의 성형방법.

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