KR100775809B1 - A device for warm hydro-forming of aluminium alloy and method thereof - Google Patents

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Abstract

An apparatus for warm hydro-forming of an aluminium alloy and a method for controlling the same are provided to simplify the hydro-forming process and improve forming quality and productivity accordingly by eliminating a process of improving formability of the workpiece by increasing elongation of the workpiece through a softening treatment during hydro-forming of a high strength workpiece and an additional process for separate hardening of the workpiece. In an apparatus for warm hydro-forming of an aluminium alloy, comprising an upper mold(3) and a lower mold(1), and both side hydraulic pressure cylinders(5,7), the apparatus further comprises: insert molds(13) respectively mounted on the upper and lower molds by forming faces(F) of a tube workpiece(10) on reciprocal equal inner surfaces of the upper and lower molds; heating units(HU) correspondingly mounted on backsides of the respective insert molds within the upper and lower molds to heat the tube workpiece to a set temperature according to a control signal of a controller(20); an operating oil tank(15) for storing an operating oil to be supplied to the one side hydraulic pressure cylinder(5); an operating oil pump(17) for pumping the operating oil stored in the operating oil tank according to the control signal of the controller to supply the operating oil to the one side hydraulic pressure cylinder(5) at a set pressure; and an operating oil heating unit(19) installed at one side of an operating oil supply pipe(L) to heat the operating oil supplied according to the control signal of the controller to a set temperature.

Description

알루미늄 합금의 온간 하이드로 포밍 장치 및 그 제어방법{A DEVICE FOR WARM HYDRO-FORMING OF ALUMINIUM ALLOY AND METHOD THEREOF} Warm hydroforming device of aluminum alloy and control method thereof {A DEVICE FOR WARM HYDRO-FORMING OF ALUMINIUM ALLOY AND METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명 실시예의 알루미늄 합금의 온간 하이드로 포밍 장치의 개략적인 구성도이다. 1 is a schematic configuration diagram of a warm hydroforming apparatus of an aluminum alloy of an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명 실시예의 알루미늄 합금의 온간 하이드로 포밍 장치의 제어방법을 도시한 흐름도이다. 2 is a flowchart illustrating a method of controlling a warm hydroforming apparatus of an aluminum alloy according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3은 종래 알루미늄 합금의 하이드로 포밍 방법에 따른 단계별 공정을 도시한 블록도이다.Figure 3 is a block diagram showing a step-by-step process according to the conventional hydroforming method of aluminum alloy.

도 4 내지 도 6은 종래 알루미늄 합금의 온간 하이드로 포밍 장치의 각 단계별 공정 상태도이다. 4 to 6 is a process state diagram for each step of the warm hydroforming apparatus of the conventional aluminum alloy.

본 발명은 알루미늄 합금의 온간 하이드로 포밍 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 하이드로 포밍 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a warm hydroforming 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 secure its formability at high temperature, expansion-liquid hydraulic molding is sequentially performed. The present invention relates to a warm hydroforming apparatus of an aluminum alloy and a control method thereof.

일반적으로 하이드로 포밍(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 hydro-forming method is performed at room temperature (10 ° C. to 30 ° C.), and is one of the special processing methods of mechanical 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 하이드로 포밍(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 하이드로 포밍 성형을 이루고 있다. 여기서 연화처리라 함은 알루미늄 소재의 강도를 낮추면서 연신율을 증가시키는 것으로 풀림(어닐링)열처리가 가장 흔하게 사용된다. In the tube material applied to the hydroforming as described above, in order to reduce the weight, aluminum alloys of high strength are frequently used in place of iron-based materials, and in the case of such aluminum alloys of high strength, formability at room temperature Compared to the iron-based material, but before forming, through the softening treatment to secure the formability, forming a step-by-step hydroforming. 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.

이때, 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, and the above softening process is an essential process in order to secure an elongation of at least 20%. can do.

이와 같은 알루미늄 합금의 종래 하이드로 포밍 성형을 도 3과 도 4 내지 도 7를 통하여 살펴보면, 먼저, 성형품의 형상에 따른 변형량을 고려하여 소재의 연신율을 충분히 확보할 수 있도록 상기 고강도 알루미늄 합금의 튜브소재(100)를 미리 연화처리하게 된다.(S110) Referring to the conventional hydroforming molding of the aluminum alloy through FIGS. 3 and 4 to 7, first, in consideration of the deformation amount according to the shape of the molded article, the tube material of the high-strength aluminum alloy to sufficiently secure the elongation of the material ( 100 is softened in advance. (S110)

이와 같이, 연화처리를 통하여 연신율을 확보한 상기 튜브소재(100)는 도 9에 도시된 바와 같은, 하이드로 포밍용 프레스 금형의 하형(101)상에 로딩되며(S120), 이어서 도 10에서와 같이 그 상부의 상형(103)이 하강한 상태에서, 상기 튜브소재(100)의 양단에 각각 배치되는 액압 실린더(105,107)가 실링펀치를 통하여 길이방향으로 이를 가압하여 시일링(sealing)과 동시에, 축압(axial compress)을 가하여 금형의 합형 및 액압 실린더의 장착을 완료하게 된다.(S130) As such, the tube material 100 having the elongation obtained through the softening process is loaded on the lower mold 101 of the hydroforming press mold as shown in FIG. 9 (S120), and as shown in FIG. 10. In the state where the upper die 103 of the upper portion is lowered, the hydraulic cylinders 105 and 107 respectively disposed at both ends of the tube material 100 are pressurized in the longitudinal direction through a sealing punch to seal and seal at the same time. (axial compress) is applied to complete the mounting of the mold and the hydraulic cylinder (S130).

이와 같이, 상기 튜브소재(100)는, 도 11에서와 같이, 상기 하형(101)과 상형(103) 및 양측 액압 실린더(105,107)에 의해 고정된 상태에서, 상기 액압 실린더(105,107)의 자체 축압과 함께, 상기 튜브소재(100)의 내부로 일측 실링펀치를 통하여 액압을 공급하여 내부에서 상형(103)과 하형(101)에 각각 형성된 성형면(109,111)을 따라 상기 튜브소재(100)를 확관 성형시킴으로써, 상온에서의 하이드로 포밍 성형을 이루게 된다.(S140)Thus, the tube material 100, as shown in Figure 11, in the state fixed by the lower die 101, the upper die 103 and both hydraulic cylinders 105, 107, the self-accumulation of the hydraulic cylinders 105, 107 In addition, by supplying a hydraulic pressure through the one-side sealing punch into the inside of the tube material 100, the tube material 100 is expanded along the molding surfaces 109 and 111 formed in the upper mold 103 and the lower mold 101, respectively. By molding, hydroforming molding at room temperature is achieved. (S140)

상기한 바와 같이, 하이드로 포밍 성형이 완료된 상기 튜브소재(100)는, 도 12에서와 같이, 상기 하형(101) 및 상형(103)으로부터 취출되며, 상기 튜브소재는 상기의 연신율 확보를 위하여 연화처리 공정을 거치는 과정에서 약해진 상기 튜브소재(100)의 강도를 보강하기 위한 별도의 경화처리 공정을 수행하여 성형품으로서의 요구강도를 확보할 수 있도록 한다.(S150)As described above, the tube material 100, the hydroforming molding is completed, is taken out from the lower mold 101 and the upper mold 103, as shown in Figure 12, the tube material is softened to secure the elongation By performing a separate hardening process for reinforcing the strength of the tube material 100 weakened during the process to ensure the required strength as a molded product.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 하이드로 포밍 성형에 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 문제점을 내포하고 있다.However, in order to hydraulically mold a tube material of high strength aluminum alloy by the conventional hydroforming molding as described above, a softening process is necessary before forming in order to secure its formability, but such a softening process increases the strength of the material. 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. There are problems such as affecting.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 고강도 알루미늄 튜브소재의 온도에 따른 연신율 특성을 이용하여 설정 온도범위 내에서 충분한 성형성을 확보한 상태로 확관 액압 성형을 순차적으로 수행하는 알루미늄 합금의 온간 하이드로 포밍 장치 및 그 제어방법를 제공하는 것이다.Therefore, the present invention was created in order to solve the above problems, and an object of the present invention is to expand-liquid hydraulic molding in a state in which sufficient moldability is secured within a set temperature range by using an elongation characteristic of the high-strength aluminum tube material. It is to provide a warm hydroforming apparatus and a control method of the aluminum alloy performed sequentially.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 알루미늄 합금의 온간 하이드로 포밍 장치는 확관 성형할 튜브소재의 상하부에서 이를 가압하는 상형 및 하형과; 상기 튜브소재의 양단에서 축방향으로 이를 가압하여 축압을 제공함과 동시에, 확관을 위한 액압을 제공하는 양측 액압 실린더를 포함하는 알루미늄 합금의 온간 하이드로 포밍 장치에 있어서, Warm hydroforming device of the aluminum alloy according to the present invention for achieving the object as described above is the upper and lower molds for pressing it in the upper and lower parts of the tube material to be expanded pipe forming; In the warm hydroforming apparatus of an aluminum alloy including both hydraulic cylinders to provide pressure in the axial direction by pressing it in the axial direction at both ends of the tube material, and at the same time provides a hydraulic pressure for expansion pipe,

상기 상형 및 하형의 상호 대등하는 내부면에는 상기 튜브소재의 성형면을 형성하여 상기 상형과 하형에 각각 장착되는 인서트 금형; 상기 상형 및 하형의 내부에서 상기 각 인서트 금형의 배면에 대응하여 각각 장착되어 제어기의 제어신호 에 따라 상기 튜브소재를 설정온도로 가열하는 히팅유닛; 상기 일측 액압 실린더로 공급할 작동유를 저장하는 작동유 탱크; 상기 제어기의 제어신호에 따라 작동유 탱크에 저장된 작동유를 펌핑하여 작동유 공급관을 통하여 상기 일측 액압 실린더로 작동유를 설정압으로 공급하는 작동유 펌프; 상기 작동유 공급관의 일측에 구성되어 제어기의 제어신호에 따라 공급되는 작동유를 설정온도롤 가열하는 작동유 가열유닛을 포함한다.Insert molds which are formed on the upper and lower molds by forming molding surfaces of the tube material on the inner surfaces of the upper and lower molds; A heating unit mounted inside the upper mold and the lower mold corresponding to the back surface of each insert mold, and heating the tube material to a set temperature according to a control signal of a controller; A hydraulic oil tank for storing hydraulic oil to be supplied to the one hydraulic cylinder; A hydraulic oil pump pumping hydraulic oil stored in the hydraulic oil tank according to a control signal of the controller to supply hydraulic oil to the one hydraulic cylinder through a hydraulic oil supply pipe at a set pressure; Comprising one side of the hydraulic oil supply pipe comprises a hydraulic oil heating unit for heating the operating oil supplied according to the control signal of the controller to a set temperature roll.

그리고 상기한 바와 같은 본 발명의 알루미늄 합금의 온간 하이드로 포밍 장치의 제어방법은 먼저, 성형할 튜브소재를 상형과 하형 사이에 투입한 후, 제어기가 작동유 가열유닛에 전기적 신호를 출력하여 작동시키며, 동시에 온도센서를 통하여 작동유 가열유닛 내부의 온도를 검출하는 제1단계(S11); 상기 제1단계에서, 검출된 작동유 가열유닛 내부의 검출온도가 설정온도 범위 내에 있는가를 판단하는 제2단계(S12); 상기 제2단계에서, 조건을 만족하지 않으면, 제1단계로 리턴되며, 조건을 만족하면, 제어기는 액압 실린더가 전진 구동하였는가를 판단하는 제3단계(S13); 상기 제3단계의 조건을 만족하면, 제어기는 작동유 펌프에 구동신호를 출력하여 작동유 펌프를 구동시켜, 성형할 튜브소재 내부로 작동유 가열유닛을 거쳐 가열된 작동유를 액압으로 공급하며, 동시에 상기 제어기는 히팅유닛에 제어신호를 출력하여 발열시킴으로써 상기 금형 내부의 튜브소재를 설정온도까지 가열하는 제4단계(S14); 상기 제4단계의 진행에 따라 상기 튜브소재의 가열과, 가열된 액압에 의해 튜브소재를 금형 내에서 확관하는 하이드로 포밍 성형하는 제5단계(S15); 상기 제5단계에 의한 튜브소재의 하이드로 포밍 성형이 완료되었는가를 판단하는 제6 단계(S16); 상기 제6단계의 조건을 만족하면, 제어기는 상기 작동유 펌프의 구동을 종료하고, 동시에 히팅유닛의 작동을 종료하는 제7단계(S17); 상기 제7단계에 이어, 상기 액압 실린더를 복귀시키고, 상형과 하형을 이형한 후, 성형된 제품을 취출하는 제8단계(18)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.And the control method of the warm hydroforming device of the aluminum alloy of the present invention as described above, first, the tube material to be molded between the upper and lower molds, and then the controller operates by outputting an electrical signal to the hydraulic oil heating unit, A first step (S11) of detecting the temperature inside the hydraulic oil heating unit through the temperature sensor; In the first step, a second step (S12) of determining whether the detected temperature of the detected inside of the operating oil heating unit is within the set temperature range; In the second step, if the condition is not satisfied, the process returns to the first step, and if the condition is satisfied, the controller determines whether the hydraulic cylinder is driven forward (S13); When the condition of the third step is satisfied, the controller outputs a driving signal to the hydraulic oil pump to drive the hydraulic oil pump, thereby supplying the hydraulic fluid heated by the hydraulic oil heating unit through the hydraulic oil heating unit to the hydraulic fluid, and at the same time the controller A fourth step (S14) of heating the tube material inside the mold to a set temperature by outputting a control signal to a heating unit to generate heat; A fifth step (S15) of hydroforming molding the tube material in a mold by heating the tube material and heating the hydraulic pressure according to the fourth step; A sixth step (S16) of determining whether the hydroforming molding of the tube material according to the fifth step is completed; If the condition of the sixth step is satisfied, the controller terminates the driving of the hydraulic oil pump, and at the same time the operation of the heating unit (S17); Following the seventh step, the hydraulic cylinder is returned, and after the upper and lower molds are released, an eighth step 18 of taking out the shaped product is characterized in that it comprises.

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 실시예의 알루미늄 합금의 온간 하이드로 포밍 장치의 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명 실시예의 알루미늄 합금의 온간 하이드로 포밍 장치의 제어방법을 도시한 흐름도이다. 1 is a schematic configuration diagram of a warm hydroforming apparatus of an aluminum alloy of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart illustrating a control method of a warm hydroforming apparatus of an aluminum alloy of an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 알루미늄 합금의 온간 하이드로 포밍 장치 및 그 제어방법은 고강도의 알루미늄 합금 튜브소재(이하, 튜브소재로 칭함)를 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 하이드로 포밍 성형을 통하여 성형성 및 요구 강도를 동시에 확보할 수 있도록 하기 위한 것이다. The warm hydroforming apparatus of aluminum alloy according to the present embodiment and a method of controlling the same according to the embodiment of the present invention provide a method of controlling elongation according to the temperature of aluminum without performing a softening process by heat treatment of a high strength aluminum alloy tube material (hereinafter referred to as a tube material). In other words, when the temperature of aluminum increases to a high temperature (optionally set at about 50 ° C to 300 ° C), the strength decreases, the elongation rapidly increases, and then the temperature rises to room temperature (about 10 ° C to 30 ° C). When the temperature is lowered to room temperature), 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 state of the tube material at the high temperature (up to about 50 ° C to 300 ° C). It is to ensure the formability and the required strength at the same time through the warm hydroforming molding of.

이러한 하이드로 포밍 장치의 구성은, 상기 도 1에서 도시한 바와 같이, 프레스 장비(미도시)의 하부에 장착되는 하형(1)과 그 상부에서 프레스 장비(미도시) 에 의해 하부로 진행하여 상기 하형(1)과 함께 튜브소재(10)를 가압하는 상형(3)이 구비된다. As shown in FIG. 1, the hydroforming apparatus has a lower mold 1 mounted at a lower portion of a press equipment (not shown) and a lower mold 1 at a lower portion thereof. Together with (1), an upper die 3 for pressing the tube material 10 is provided.

그리고 상기 튜브소재(10)의 양단에 대응하여 상기 하형(1)의 양측부에는 각각 좌,우측 액압 실린더(5,7)가 배치되어 각 실링펀치(9)(11)를 통하여 상기 튜브소재(10)의 양단에 끼워져 각각 축방향으로 축압(axial compress)을 가할 수 있도록 이루어진다.In addition, left and right hydraulic cylinders 5 and 7 are disposed at both sides of the lower mold 1 so as to correspond to both ends of the tube material 10, respectively, through the sealing punches 9 and 11. 10) are inserted at both ends so that axial compress can be applied in the axial direction, respectively.

상기 상형(3) 및 하형(1)의 상호 대등하는 내부면에는 상기 튜브소재(10)의 성형면(F)을 형성하는 각 인서트 금형(13)이 상기 상형(3)과 하형(1)에 각각 장착된다. On the inner surface of the upper mold 3 and the lower mold 1, the insert mold 13 forming the molding surface F of the tube material 10 is formed on the upper mold 3 and the lower mold 1. Each is equipped.

그리고 상기 상형(3) 및 하형(1)의 내부에서 상기 각 인서트 금형(13)의 배면에 대응하여서는 히팅유닛(HU)이 각각 장착되어 제어기(20)의 제어신호에 따라 상기 튜브소재(10)를 설정온도로 가열하게 된다. And corresponding to the back surface of each of the insert mold 13 in the upper mold (3) and the lower mold (1) is equipped with a heating unit (HU), respectively, in accordance with the control signal of the controller 20, the tube material (10) Heating to the set temperature.

여기서, 상기 히팅유닛(HU)은 외부 제어기(20)로부터 전기적인 신호에 의해 작동하여 설정온도까지 발열하는 히팅코일로 구성되거나, 또는 상기 제어기(20)로부터 제어신호에 따라 작동하여 상기 튜브소재(10)를 설정온도까지 가열하는 고주파 유도가열기로 이루어지는 것이 바람직하다.Here, the heating unit (HU) is composed of a heating coil that generates heat up to a set temperature by operating by an electrical signal from the external controller 20, or operated in accordance with a control signal from the controller 20 to the tube material ( It is preferable that it consists of a high frequency induction heater for heating 10) to a set temperature.

그리고 상기 일측 액압 실린더(5)로 공급할 작동유를 저장하기 위한 작동유 탱크(15)가 구비된다.And a hydraulic oil tank 15 for storing the hydraulic oil to be supplied to the one hydraulic cylinder (5) is provided.

또한, 상기 제어기(20)의 제어신호에 따라 작동유 탱크(15)에 저장된 작동유를 펌핑하여 작동유 공급관(L)을 통하여 상기 일측 액압 실린더(5)로 작동유를 설 정압으로 공급하는 작동유 펌프(17)가 구비된다. In addition, the hydraulic oil pump 17 for pumping the hydraulic oil stored in the hydraulic oil tank 15 according to the control signal of the controller 20 and supplying the hydraulic oil to the one hydraulic cylinder 5 through the hydraulic oil supply pipe L at a set pressure. Is provided.

상기 작동유 공급관(L)의 일측에는 제어기(20)의 제어신호에 따라 공급되는 작동유를 설정온도롤 가열하여 상기 튜브소재(10)의 내부에 액압으로 공급되도록 작동유 가열유닛(19)이 구성된다.One side of the hydraulic oil supply pipe (L) is configured to heat the hydraulic fluid supplied according to the control signal of the controller 20 at a set temperature to supply the hydraulic oil heating unit 19 to be supplied to the inside of the tube material (10).

상기 작동유 가열유닛(19)은 상기 작동유 공급관(L)의 일측을 코일형상을 감아 작동유 가열부(21)를 형성하고, 상기 작동유 가열부(21)를 수용하도록 내부에 원형의 공간부(23)를 형성하는 가열 하우징(25)이 구비된다. 이때, 상기 가열 하우징(25)은 단열소재를 이용하여 구성되는 것이 바람직하다. The hydraulic oil heating unit 19 forms a hydraulic oil heating part 21 by winding a coil shape around one side of the hydraulic oil supply pipe L, and has a circular space 23 therein to accommodate the hydraulic oil heating part 21. A heating housing 25 is formed. At this time, the heating housing 25 is preferably configured using a heat insulating material.

그리고 상기 가열 하우징(25)의 내벽면을 따라서는 제어기(20)의 전기적인 신호에 의해 작동하여 설정온도까지 발열하는 히팅코일(27)이 구성되고, 상기 가열 하우징(25)의 상부 일측에는 가열 하우징(25)의 내부 온도를 검출하여 그 신호를 제어기로 출력하는 온도센서(29)가 구성된다.And along the inner wall surface of the heating housing 25 is configured by a heating coil 27 that operates by an electrical signal of the controller 20 to generate a set temperature, the heating one side of the upper housing 25 The temperature sensor 29 is configured to detect the internal temperature of the housing 25 and output the signal to the controller.

따라서 이러한 구성을 갖는 알루미늄 합금의 온간 하이드로 포밍 장치의 제어방법은, 상기 도 2에서 도시한 바와 같이, 먼저, 성형할 튜브소재(10)를 상형(3)과 하형(1) 사이에 투입한 후, 제어기(20)가 작동유 가열유닛(19)에 전기적 신호를 출력하여 이를 작동시키며, 동시에 온도센서(29)를 통하여 작동유 가열유닛(25)의 가열 하우징(25) 내부의 온도를 지속적으로 검출하게 된다.(S11) Therefore, in the method of controlling the warm hydroforming apparatus of the aluminum alloy having such a configuration, as shown in FIG. 2, first, the tube material 10 to be molded is introduced between the upper mold 3 and the lower mold 1. In addition, the controller 20 outputs an electrical signal to the hydraulic oil heating unit 19 to operate the same, and simultaneously detects the temperature inside the heating housing 25 of the hydraulic oil heating unit 25 through the temperature sensor 29. (S11)

그리고 제어기(20)는 상기 단계(S11)에서, 검출된 가열 하우징(15) 내부의 검출온도가 설정온도 범위 내에 있는가를 판단하게 된다.(S12)In operation S11, the controller 20 determines whether the detected temperature in the detected heating housing 15 is within a set temperature range.

상기 단계(S12)에서, 조건을 만족하지 않으면, 제어기(20)는 상위 단계(S11) 로 리턴되며, 상기 조건을 만족하면, 제어기(20)는 양측 액압 실린더(5)(7)가 전진 구동하였는가를 판단하게 된다.(S13)In the step S12, if the condition is not satisfied, the controller 20 returns to the upper step S11, and if the condition is satisfied, the controller 20 drives both hydraulic cylinders 5 and 7 forward. It is judged whether or not. (S13)

여기서, 상기 양측 액압 실린더(5)(7)의 작동 여부는 미도시된 별도의 프레스 제어기로부터 신호를 수신한다.Here, the operation of the two hydraulic cylinders (5) (7) receives a signal from a separate press controller not shown.

이때, 상기 제어기(20)는 상기 단계(S13)의 조건을 만족하면, 상기 작동유 펌프(17)에 구동신호를 출력하여 작동유 펌프917)를 구동시켜 성형할 튜브소재(10) 내부로 작동유 가열유닛(19)을 거쳐 가열된 작동유를 액압으로 공급하게 된다. 이와 동시에, 상기 제어기(20)는 히팅유닛(HU)에 제어신호를 출력하여 히팅유닛(HU), 즉, 히팅코일 또는 고주파 유도가열기를 작동시킴으로써 상기 금형 내부의 튜브소재를 설정온도까지 가열하게 된다.(S14) At this time, the controller 20 outputs a driving signal to the hydraulic oil pump 17 when the condition of the step (S13) is satisfied, driving the hydraulic oil pump 917 to the hydraulic fluid heating unit into the tube material 10 to be molded The hydraulic oil heated via (19) is supplied to the hydraulic pressure. At the same time, the controller 20 outputs a control signal to the heating unit HU to heat the tube material inside the mold to a set temperature by operating the heating unit HU, that is, a heating coil or a high frequency induction heater. (S14)

상기 단계(S14)에 이어, 상기 금형 내에서는 상기 단계(S14)의 진행에 따라 상기 튜브소재(10)의 가열과, 가열된 액압에 의해 튜브소재(10)를 금형 내에서 확관하는 하이드로 포밍 성형과정을 이루게 된다.(S15)Following the step S14, the hydroforming molding in which the tube material 10 is expanded in the mold by heating the tube material 10 and heating the hydraulic pressure according to the progress of the step S14 in the mold. The process is achieved (S15).

여기서 상기 튜브소재(10)가 히팅유닛(HU) 및 가열된 작동유의 액압에 의해 설정온도까지 온도가 상승한 상태가 되면, 그 강도는 다소 떨어지는 반면, 그 연신율은 현저하게 상승하여 상기 액압 실린더(5,7)로부터의 축압과 함께, 상기 튜브소재(10) 내부로 공급되는 작동유 액압에 의해 상형(3)과 하형(1) 상의 인서트 금형(13)의 성형면(F)을 따라 확관 성형되어 온간에서의 액압 성형을 이루게 되는 것이다. Here, when the tube material 10 is in a state in which the temperature rises to the set temperature by the hydraulic pressure of the heating unit HU and the heated hydraulic fluid, the strength thereof is somewhat lowered, while the elongation of the tube material 10 is significantly increased to increase the hydraulic cylinder 5. , Along with the accumulating pressure from (7), is expanded and formed along the forming surface (F) of the insert mold (13) on the upper mold (3) and the lower mold (1) by the hydraulic fluid pressure supplied into the tube material (10). It is to achieve the hydraulic molding at.

이와 같이, 상기 단계(S15)의 진행 중에 제어기(10)는 확관 성형에 의한 튜 브소재(10)의 하이드로 포밍 성형이 완료되었는가를 판단한다.(S16)As such, during the progress of the step S15, the controller 10 determines whether the hydroforming molding of the tube material 10 by expansion pipe forming is completed.

상기 단계(16)에서, 제어기(20)는 조건을 만족하는 경우, 상기 작동유 펌프(17)의 구동을 종료하고, 동시에 히팅유닛(HU)의 작동을 종료한다.(S17)In the step 16, when the controller 20 satisfies the condition, the controller 20 ends the driving of the hydraulic oil pump 17, and at the same time ends the operation of the heating unit HU. (S17)

이와 같이, 작동유 펌프(17)와 히팅유닛(HU)의 작동을 종료한 후, 상기 액압 실린더(5)(7)를 복귀시키고, 상형(3)과 하형(1)을 이형한 후, 성형된 제품을 취출하게 된다. 또한, 상기 취출된 튜브소재(10;제품)가 냉각되면, 상기 알루미늄 합금의 최초 상온에서의 강도를 회복하며, 연신율 또한, 현저하게 낮아져 최소 상온 상태의 물리적 특성을 다시 유지하게 된다. In this manner, after the operation of the hydraulic oil pump 17 and the heating unit HU is finished, the hydraulic cylinders 5 and 7 are returned, the upper mold 3 and the lower mold 1 are released, and then molded Product will be taken out. In addition, when the extracted tube material 10 (product) is cooled, the strength of the aluminum alloy is restored at the initial room temperature, and the elongation is also significantly lowered to maintain the physical properties of the minimum normal temperature state again.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 알루미늄 합금의 온간 하이드로 포밍 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 이점을 갖는다. As described above, according to the warm hydroforming apparatus of the aluminum alloy and the control method thereof according to the present invention, the tube material of the high strength aluminum alloy has a sufficient formability within 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. It has the advantage of improving molding quality and productivity.

Claims (5)

확관 성형할 튜브소재의 상하부에서 이를 가압하는 상형 및 하형과; 상기 튜브소재의 양단에서 축방향으로 이를 가압하여 축압을 제공함과 동시에, 확관을 위한 액압을 제공하는 양측 액압 실린더를 포함하는 알루미늄 합금의 온간 하이드로 포밍 장치에 있어서, Upper and lower molds pressurizing the upper and lower portions of the tube material to be expanded; In the warm hydroforming apparatus of an aluminum alloy including both hydraulic cylinders to provide pressure in the axial direction by pressing it in the axial direction at both ends of the tube material, and at the same time provides a hydraulic pressure for expansion pipe, 상기 상형 및 하형의 상호 대등하는 내부면에는 상기 튜브소재의 성형면을 형성하여 상기 상형과 하형에 각각 장착되는 인서트 금형; Insert molds which are formed on the upper and lower molds by forming molding surfaces of the tube material on the inner surfaces of the upper and lower molds; 상기 상형 및 하형의 내부에서 상기 각 인서트 금형의 배면에 대응하여 각각 장착되어 제어기의 제어신호에 따라 상기 튜브소재를 설정온도로 가열하는 히팅유닛;A heating unit mounted inside the upper mold and the lower mold corresponding to the back surface of each insert mold, and heating the tube material to a set temperature according to a control signal of a controller; 상기 일측 액압 실린더로 공급할 작동유를 저장하는 작동유 탱크;A hydraulic oil tank for storing hydraulic oil to be supplied to the one hydraulic cylinder; 상기 제어기의 제어신호에 따라 작동유 탱크에 저장된 작동유를 펌핑하여 작동유 공급관을 통하여 상기 일측 액압 실린더로 작동유를 설정압으로 공급하는 작동유 펌프; A hydraulic oil pump pumping hydraulic oil stored in the hydraulic oil tank according to a control signal of the controller to supply hydraulic oil to the one hydraulic cylinder through a hydraulic oil supply pipe at a set pressure; 상기 작동유 공급관의 일측에 구성되어 제어기의 제어신호에 따라 공급되는 작동유를 설정온도롤 가열하는 작동유 가열유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금의 온간 하이드로 포밍 장치.And a hydraulic oil heating unit configured to be provided at one side of the hydraulic oil supply pipe and configured to heat the hydraulic oil supplied according to a control signal of the controller at a set temperature. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 히팅유닛은 The heating unit 상기 제어기로부터 전기적인 신호에 의해 작동하여 설정온도까지 발열하는 히팅코일로 이루어지는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금의 온간 하이드로 포밍 장치.A warm hydroforming apparatus of an aluminum alloy, the heating coil being operated by an electrical signal from the controller and generating heat to a set temperature. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 히팅유닛은 The heating unit 상기 제어기로부터 제어신호에 따라 작동하여 상기 튜브소재를 설정온도까지 가열하는 고주파 유도가열기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금의 온간 하이드로 포밍 장치.And a high frequency induction heater for operating the tube material to a set temperature by operating in response to a control signal from the controller. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 작동유 가열유닛은 The hydraulic oil heating unit 상기 작동유 공급관의 일측을 코일형상을 감아 작동유 가열부를 형성하고, One side of the hydraulic oil supply pipe is wound around a coil to form a hydraulic oil heating unit, 상기 작동유 가열부를 수용하도록 내부에 원형의 공간부를 형성하는 가열 하우징;A heating housing forming a circular space therein to accommodate the hydraulic oil heating unit; 상기 가열 하우징의 내벽면을 따라 구성되어 제어기의 전기적인 신호에 의해 작동하여 설정온도까지 발열하는 히팅코일; 및 A heating coil configured along an inner wall of the heating housing to operate by an electrical signal of a controller to generate heat to a set temperature; And 상기 가열 하우징의 상부 일측에 구성되어 가열 하우징의 내부 온도를 검출하여 그 신호를 제어기로 출력하는 온도센서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 알 루미늄 합금의 온간 하이드로 포밍 장치.And a temperature sensor configured on an upper side of the heating housing and configured to detect an internal temperature of the heating housing and output a signal to a controller. 알루미늄 합금의 온간 하이드로 포밍 장치의 제어방법에 있어서, In the control method of the warm hydroforming apparatus of an aluminum alloy, 먼저, 성형할 튜브소재를 상형과 하형 사이에 투입한 후, 제어기가 작동유 가열유닛에 전기적 신호를 출력하여 작동시키며, 동시에 온도센서를 통하여 작동유 가열유닛 내부의 온도를 검출하는 제1단계(S11); First, after inserting the tube material to be molded between the upper mold and the lower mold, the controller outputs an electrical signal to the hydraulic oil heating unit to operate, and at the same time detects the temperature inside the hydraulic oil heating unit through a temperature sensor (S11). ; 상기 제1단계에서, 검출된 작동유 가열유닛 내부의 검출온도가 설정온도 범위 내에 있는가를 판단하는 제2단계(S12);In the first step, a second step (S12) of determining whether the detected temperature of the detected inside of the operating oil heating unit is within the set temperature range; 상기 제2단계에서, 조건을 만족하지 않으면, 제1단계로 리턴되며, 조건을 만족하면, 제어기는 액압 실린더가 전진 구동하였는가를 판단하는 제3단계(S13);In the second step, if the condition is not satisfied, the process returns to the first step, and if the condition is satisfied, the controller determines whether the hydraulic cylinder is driven forward (S13); 상기 제3단계의 조건을 만족하면, 제어기는 작동유 펌프에 구동신호를 출력하여 작동유 펌프를 구동시켜, 성형할 튜브소재 내부로 작동유 가열유닛을 거쳐 가열된 작동유를 액압으로 공급하며, 동시에 상기 제어기는 히팅유닛에 제어신호를 출력하여 발열시킴으로써 상기 금형 내부의 튜브소재를 설정온도까지 가열하는 제4단계(S14); When the condition of the third step is satisfied, the controller outputs a driving signal to the hydraulic oil pump to drive the hydraulic oil pump, thereby supplying the hydraulic fluid heated by the hydraulic oil heating unit through the hydraulic oil heating unit to the hydraulic fluid, and at the same time the controller A fourth step (S14) of heating the tube material inside the mold to a set temperature by outputting a control signal to a heating unit to generate heat; 상기 제4단계의 진행에 따라 상기 튜브소재의 가열과, 가열된 액압에 의해 튜브소재를 금형 내에서 확관하는 하이드로 포밍 성형하는 제5단계(S15);A fifth step (S15) of hydroforming molding the tube material in a mold by heating the tube material and heating the hydraulic pressure according to the fourth step; 상기 제5단계에 의한 튜브소재의 하이드로 포밍 성형이 완료되었는가를 판단하는 제6단계(S16);A sixth step S16 of determining whether or not the hydroforming molding of the tube material according to the fifth step is completed; 상기 제6단계의 조건을 만족하면, 제어기는 상기 작동유 펌프의 구동을 종료 하고, 동시에 히팅유닛의 작동을 종료하는 제7단계(S17);If the condition of the sixth step is satisfied, the controller terminates the operation of the hydraulic oil pump, and at the same time the operation of the heating unit (7) (S17); 상기 제7단계에 이어, 상기 액압 실린더를 복귀시키고, 상형과 하형을 이형한 후, 성형된 제품을 취출하는 제8단계(18);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금의 온간 하이드로 포밍 장치의 제어방법.Following the seventh step, the hydraulic cylinder is returned, and the eighth step (18) for releasing the upper mold and the lower mold, and taking out the molded product; control of the warm hydroforming apparatus of the aluminum alloy Way.
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