KR100766224B1 - 안티클래스틱 현상을 이용한 반타원형 분할경판의부분금형 성형방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 안티클래스틱 현상을 이용한 분할경판의 부분금형 성형방법에 관한 것이며, 그 목적은 전체금형보다 작은 크기의 금형을 적용하여 금형 제작비를 절감하며 동시에 저용량의 프레스를 이용하여 작업이 가능하도록 하고, 소재의 원활한 변형을 유발하도록 두 단계 성형과정을 통하여 제품에 발생하는 주름을 감소시킬 수 있는 안티클래스틱 현상을 이용한 분할경판의 부분금형 성형방법을 제공함에 있다.

본 발명은 최종 제품의 위도방향의 곡률값과 경도방향 곡률값의 사이값에 상응하는 곡률값으로서 위도방향 곡률값과 경도방향 곡률값이 동일한 구형상으로 평판 소재를 예비성형하는 단계(S1)와, 상기 단계(S1)를 거쳐 제작된 예비성형품을 경도방향의 길이가 실제품과 동일하며 위도방향의 길이가 실제품 보다 작은 크기의 부분금형으로서 가압하여 안티클래스틱 현상을 유발시킴으로서 반타원형 분할경판을 최종성형하는 단계(S2)로 이루어진 안티클래스틱 현상을 이용한 분할경판의 부분금형 성형방법에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

안티클래스틱 현상, 예비성형단계, 최종성형단계, 반타원형 분할경판, 곡률값

Description

안티클래스틱 현상을 이용한 반타원형 분할경판의 부분금형 성형방법{Part-die forming method of the semi-ellipsoidal segment head component using anti-clastic behavior of plate bending}

도 1 은 반타원형 분할경판의 형상을 나타낸 사시도

도 2a,b 는 본 발명에 따라 예비성형품을 성형하는 단계를 나타낸 예시도

도 3 은 본 발명에 의해 성형된 예비성형품의 형상을 나타낸 사시도

도 4 는 본 발명의 최종성형단계를 나타낸 예시도

도 5 는 본 발명에 따른 성형단계에서 소재의 경도방향 곡률반경과 위도방향 곡률반경의 변화를 나타낸 예시도

도 6 은 플렌트 설비의 저장용기나 선체의 선수부위의 사용되는 일반적인 경판의 형상을 나타낸 사시도

도 7 은 일반적인 경판의 너클부위에 사용되는 분할경판의 형상을 나타낸 사시도

도 8a,b 는 반구형 경판과 반타원형 경판의 형상을 나타낸 정면도

도 9 는 반타원형 분할경판의 성형과정을 나타낸 예시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 금형장치 (2) : 부분금형

(10) : 판재 (20) : 예비성형품

(30) : 최종제품

본 발명은 안티클래스틱(Anti-clastic) 현상을 이용한 반타원형 분할경판의 부분금형 성형방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초기 평판소재로부터 반타원형 경판제품을 프레스 성형에 의해 제작하는 있어서 실제품보다 작은 크기의 금형을 이용하여 제품을 두 단계의 성형작업에 의해 제작할 수 있는 분할경판의 부분금형 성형방법에 관한 것이다.

도 6은 플렌트 설비의 저장용기나 선체의 선수부위의 일부인 경판을 보여주고 있으며, 도면에서 경판의 상부를 폴(P)부위, 하부를 너클(K)부위라고 칭한다.

통상 경판의 너클부위는 도 7과 같이 분할선(S)을 따라 분할하여 제작되며, 그 각각의 부품 형상은 경도방향으로 일정한 곡률을 가지는 한편 위도방향으로 만곡된 형상으로 제작되어 "분할경판"이라 칭하고 있다.

경판은 두가지 종류로 구분할 수 있으며, 그 중에 하나는 도 8a와 같이 반구 형 경판이고, 나머지 하나는 도 8b와 같은 반타원형 경판이다.

반구형 경판은 폴부위와 너클부위가 동일한 구형상을 가지므로, 반구형 경판의 너클부위 분할경판은 제품의 경도방향의 곡률과 위도방향의 곡률이 동일하며, 제품의 어느 부위에서나 곡률반경이 일정하다. 이와 같은 반구형 경판의 분할경판을 "구형 분할경판"이라 부른다. 반면에 반타원형 경판의 경우 폴부위는 구형상을 가지나 너클부위는 구형상을 가지지 않는다. 즉, 반타원형 경판의 너클부위는 위도방향의 곡률반경이 어느 부위에서나 일정하지만, 경도방향의 곡률반경이 일정하지 않으며, 이러한 반타원형 경판의 분할경판을 "반타원형 분할경판"이라 칭한다.

상기 구형 분할경판의 경우 제품전체의 곡률이 동일하므로 초기 평판 소재의 일부부만 가압할 수 있는 크기의 금형을 이용하여 소재를 좌우로 움직이며 골고루 가압하여 제작할 수 있으며, 이러한 금형을 "소형금형"이라 칭한다.

상기 구형 분할경판과는 달리 반타원형 분할경판은 제품의 곡률반경이 제품의 부위마다 다르므로 소형금형으로 제작할 수 없게 되며, 이러한 이유로 종래에는 반타원형 경판의 너클부위 분할경판을 제작하기 위해 도 9와 같이 실제 제품과 동일한 크기로 제작된 상·하부 금형을 이용해 평판 상태의 판재를 한번 가압하여 제품을 성형하였다. 이와 같이 실제품과 동일한 폭과 너비로 제작된 금형을 "전체금형"이라 칭하며, 한번 가압에 의해 성형을 완료하는 것을 "1단성형"이라 칭한다.

상술한 바와 같이 반타원형 분할경판을 전체금형(D)을 사용하여 성형할 경우, 금형의 크기가 제품의 크기와 동일해야 하므로 부품이 대형이 경우 금형 소재비가 매우 높으며, 금형과 소재(T)의 접촉면적이 넓으므로 높은 성형하중이 소요되 어 대용량의 프레스를 사용해야만 성형이 가능해 진다. 또한, 초기 평판 소재로부터 1단성형으로 제품을 성형하는 경우 소재의 변형이 원활하지 못하여 제품의 가장자리에 주름이 발생하여 제품불량을 초래하게 되는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출되는 것으로, 그 목적은 전체금형보다 작은 크기의 금형을 적용하여 금형 제작비를 절감하며 동시에 저용량의 프레스를 이용하여 작업이 가능하도록 하고, 소재의 원활한 변형을 유발하도록 두 단계 성형과정을 통하여 제품에 발생하는 주름을 감소시킬 수 있는 안티클래스틱 현상을 이용한 분할경판의 부분금형 성형방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 최종 제품의 위도방향의 곡률값과 경도방향 곡률값의 사이값에 상응하는 곡률값으로서 위도방향 곡률값과 경도방향 곡률값이 동일한 구형상으로 평판 소재를 예비성형하는 단계(S1)와, 상기 단계(S1)를 거쳐 제작된 예비성형품의 중앙부를 경도방향의 길이가 최종 제품과 동일하고 위도방향의 길이가 최종 제품 보다 작은 크기를 구비하며, 경도방향과 위도방향의 곡률반경이 최종 제품과 동일하게 형성된 부분금형으로 가압하여 안티클래스틱 현상을 유발시킴으로서 반타원형 분할경판을 최종성형하는 단계(S2)로 이루어진 안티클래스틱 현상을 이용한 분할경판의 부분금형 성형방법을 특징으로 한다.

또한, 상기 부분금형은 경도방향의 길이가 최종 제품과 동일하며 위도방향의 길이가 최종 제품의 1/2인 부분금형을 사용하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 반타원형 분할경판의 형상을 나타낸 사시도를 도시한 것으로, 본 발명에 의한 반타원형 분할경판의 성형방법은 구형의 예비성형품을 성형하는 예비성형단계와, 안티플래스틱 현상을 이용하여 반타원형 분할경판을 성형하는 최종성형단계로 구성된다.

도 2a,b는 본 발명에 따라 예비성형품을 성형하는 단계를 나타낸 예시도를, 도 3은 본 발명에 의해 성형된 예비성형품의 형상을 나타낸 사시도를 보이고 있으며, 상기 예비성형단계는 평판 상태의 판재(10)를 구형 분할경판을 제작할 때와 동일하게 금형장치(1)로 판재 전체를 고르게 가압하여 구형상의 예비성형품(20)을 성형하게 된다.

이때 예비성형품은 성형하고자 하는 최종제품의 경도방향 곡률값(R1)과 제품 위도방향의 중앙부위 곡률값(R2)의 중간값을 갖는 곡률값으로 경도방향의 곡률값(R1`)과 위도방향 곡률값(R2`)이 동일한 반구형 분할경판을 성형하게 된다.

일예로서 경도방향 곡률값과 위도방향의 중앙부위 곡률값이 각각 5100mm, 1600mm인 반타원형 분할경판을 성형하고자 할 경우, 평판 상태의 판재를 곡률값(R1`,R2`)이 3000mm인 반구형 분할경판을 성형하게 된다.

도 4 는 본 발명의 최종성형단계를 나타낸 예시도를, 도 5 는 본 발명에 따른 성형단계에서 소재의 경도방향 곡률반경 변화를 나타낸 예시도, 도 6 는 본 발명에 따른 성형 단계에서 소재의 위도방향 곡률반경의 변화를 나타낸 예시도를 보이고 있으며, 상기 최종성형단계는 예비성형단계를 통해 얻어진 반구형의 예비성형품(20)을 경도방향의 길이(l)가 최종제품의 경도방향 길이(L)와 동일하고, 위도방향의 길이(w)가 최종제품의 위도방향 길이(W)의 1/2인 부분금형(2)을 이용하여 최종성형작업을 수행하게 된다.

상기와 같은 본 발명의 부분금형(2)은 경도방향으로 위치에 따라 서로 다른 곡률반경을 갖으며, 위도방향으로는 위치에 상관없이 일정한 곡률반경을 갖는 반타원형경판의 너클부위 분할경판을 성형하도록 경도방향으로는 최종 제품과 동일한 크기로 형성되고, 위도방향으로 최종 제품 보다 작은 크기로 형성되며, 또한 부분금형(2)의 위도방향의 곡률반경과 경도방향의 곡률반경은 최종제품의 곡률반경과 동일한 크기의 곡률을 구비하도록 형성된다.

이때, 최종성형단계는 안티클래스틱 현상(위도방향 또는 경도방향 중 한방향으로 성형하였을때 나머지 방향에서도 휘어짐이 발생하는 현상)을 이용하여 반구형의 예비성형품(20)을 반타원형의 최종제품(30)으로 성형하게 된다.

즉, 상술한 부분금형을 이용하여 예비성형품을 가압하게 되면, 경도방향으로는 굽힘력을 받아 경도방향 곡률값(R1`)은 이 감소하는 동시에 안티클래스틱 현상에 의해 그에 수직인 위도방향으로는 저절로 펴져서 위도방향의 곡률값(R2`)은 증가하게 되어 목적으로 하는 경도방향 곡률값(R1)과 위도방향 곡률값(R2)을 구비한 반타원형 분할경판을 성형하게 된다.

이와 같은 최종성형단계를 도 5,6 및 일예를 통해 설명하면, 경도방향의 중앙부위와 위도방향 중앙부위의 곡률값이 각각 1600㎜, 5100㎜인 반타원형 분할경판을 제작하고자 할 경우, 예비성형단계를 통해 위,경도방향 곡률값(R1`,R2`)이 3000mm으로 성형된 반구형 분할경판을 경도방향으로는 최종제품의 크기와 동일하며 위도방향으로는 제품의 1/2 크기를 가짐과 더불어 경도방향과 위도방향으로 최종제품의 곡률값과 동일한 곡률값을 갖는 부분금형으로 가압하게 되면 예비성형품의 경도방향 곡률값은 3000mm에서 1600mm로 감소하는 한편, 안티클래스틱 현상에 의해서 위도방향의 곡률값은 3000mm에서 5100mm로 전체적으로 증가하게 되어 목표로 하는 반타원형 분할경판을 성형하게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 종래의 전체금형을 이용하는 경우와 비교할 때 부분금형을 이용함으로써 금형의 크기 감소에 따른 금형제작비를 절감할 수 있고, 종래의 전체금형 사용시 소재 전체가 성형되는 반면에 부분금형으로 성형할 경우 소재의 일부가 성형되므로 낮은 용량의 프레스로 성형이 가능해지며, 예비성형단계와 최종성형단계를 통해 2단으로 성형함으로써 성형제품의 가장자리에 주름이 발생되는 것을 방지할 수 있는 등의 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 최종 제품의 위도방향의 곡률값과 경도방향 곡률값의 사이값에 상응하는 곡률값으로서 위도방향 곡률값과 경도방향 곡률값이 동일한 구형상으로 평판 소재를 예비성형하는 단계(S1)와, 상기 단계(S1)를 거쳐 제작된 예비성형품의 중앙부를 경도방향의 길이가 최종 제품과 동일하고 위도방향의 길이가 최종 제품 보다 작은 크기를 구비하며, 경도방향과 위도방향의 곡률반경이 최종 제품과 동일하게 형성된 부분금형으로 가압하여 안티클래스틱 현상을 유발시킴으로서 반타원형 분할경판을 최종성형하는 단계(S2)로 이루어진 것을 특징으로 하는 안티클래스틱 현상을 이용한 분할경판의 부분금형 성형방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 부분금형은 경도방향의 길이가 최종 제품과 동일하며, 위도방향의 길이가 최종 제품의 1/2인 부분금형을 사용하는 것을 특징으로 하는 안티클래스틱 현상을 이용한 분할경판의 부분금형 성형방법.

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