KR101142175B1 - 정수압 성형 및 점진적 성형 공정을 이용한 난성형 금속 합금 판재의 성형 방법 - Google Patents

Abstract

이 발명은 난성형재로 분류되는 알루미늄 합금, 마그네슘 합금 또는 고강도 합금강과 같은 금속 판재의 제품화를 위한 성형 방법에 관한 것으로서, 금형의 상부에 플레이트 형태의 소재를 위치시키고 가압하되 소재의 표면에 정수압 형태의 압력이 작용하도록 가압해, 최종 제품의 윤곽을 갖도록 1차 성형하는 정수압 성형 단계와, 1차 성형이 완료된 소재의 표면에 회전 공구가 접촉한 상태에서 회전하면서 미세 패턴, 코너부까지 정밀 성형해 최종 제품으로 성형하는 점진적 성형 단계로 구성된다. 이 발명은 정수압 성형 공정을 통한 1차 성형을 통해 최종 형상을 위한 대강의 형상으로 성형한 뒤, 점진적 성형 공정을 통해 코너부 또는 미세한 패턴이 있는 부분까지 마무리 성형하여 최종 제품으로 가공함으로써, 생산성과 성형성을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

난성형, 금속 합금, 판재, 정수압 성형, 점진적 성형

Description

정수압 성형 및 점진적 성형 공정을 이용한 난성형 금속 합금 판재의 성형 방법{Forming Method of Metal Alloy Sheet with Low Formability Using Hydroforming and Incremental Forming Process}

이 발명은 알루미늄 합금, 마그네슘 합금 그리고 고강도 합금강 판재 등과 같은 난성형 금속 합금 판재의 성형 방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 기존의 온간 성형 공정이 아닌 상온에서도 성형이 가능하도록 정수압 성형 공정과 점진적 성형 공정을 결합한 하이브리드 방식의 성형공정으로, 정수압 성형 공정을 거친 중간 성형재를 국부적 열원을 구비한 점진적 성형을 통해 미세 영역까지 최종 성형함으로써, 다양한 난성형 금속 합금 판재에 확대 적용할 수 있는 난성형 금속 합금 판재의 성형 방법에 관한 것이다.

일반적인 판재의 성형 방법으로는 금형을 이용하여 금형 사이에 판재를 넣고 프레스로 금형을 누름으로써 금형의 형상대로 성형이 되도록 하는 매칭 다이 성형법(matching die forming)이 널리 사용되고 있다. 대표적인 난성형재인 마그네슘 합금 판재의 경우에는, 도 1에서와 같이 상온에서의 성형성이 매우 취약하고 온도의 증가에 따라 연신률이 증가하며, 약 250℃ 부근이 성형에 적합한 온도로 알려져 있다. 따라서, 마그네슘 합금 판재는 성형성을 향상시키기 위하여 온간 성형 방법을 이용하고 있다. 이때, 온간 성형 방법으로는 가열로에서 예열된 소재를 사용하여 성형하는 방법과, 금형에 히터를 장착하여 금형으로부터 전달되는 열에 의해 예열되는 소재를 성형하는 방법이 있다. 한편, 대부분의 난성형재의 경우에도 상술한 마그네슘 합금 판재와 같은 성형에 어려움을 갖고 있다. 그러나, 종래의 판재 성형법으로는 이러한 성형의 한계를 극복하고 성형성을 향상시키기 위한 방안이 없는 실정이다.

아래에서는 대표적인 난성형 소재인 마그네슘 합금 판재를 그 일례로 하여 기존의 배경 기술에 대해 설명하고자 한다.

상하부 금형을 이용하는 성형법은 코너부에서의 국부적인 변형률 집중을 초래하여 성형 한계를 높이기 어려운 제약이 있다. 이에 마그네슘 합금 판재의 드로잉 공정에서는 소재의 국부적 가열과 냉각을 통하여 성형성 향상을 꾀하려는 시도가 있었다.

도 2a는 소재의 국부적 가열 및 냉각 시스템을 적용한 드로잉 공정을 나타낸 개략도이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 종래에는 펀치(22)와 금형(24)이 접하는 부분에 열선(25)을 설치해 국부적으로 가열하고, 또한 펀치(22)의 내부 및 금형(24)의 하부에 냉각수가 통과하는 통로(23)를 각각 형성해 냉각이 이루어질 수 있는 시스템을 구성함으로써, 소재(21)인 마그네슘 합금 판재 등의 성형성을 증가 시키고자 하였다. 그러나, 종래의 시스템은 도 2a에서와 같이 펀치(22) 및/또는 금형(24)에 냉각 또는 가열장치를 설치해야 하므로, 그 구성이 복잡하고, 국부적 냉각과 가열 등의 공정 변수 조절이 까다롭다는 단점이 있다.

또한, 종래에는 축방향의 공기를 이용해 마그네슘 합금 판재를 성형하는 벌징 성형 방법을 적용한 사례가 있다. 즉, 벌징 성형 방법을 이용해 성형의 한계를 결정하고, 이를 적용해 자동차 부품을 성형한 것이다.

도 2b는 벌징 원리를 적용한 자동차용 부품 성형 공정을 나타낸 개략도이다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 이 성형 방법에서는 상하부 금형에 가열원(29)을 각각 설치해 가열 온도를 300℃로 유지시키고, 상하부에 형성된 가스 주입라인(27, 28)을 따라 압력 가스인 질소 가스를 각각 주입해 소재(26)를 성형하도록 하였다. 이 성형 방법은 스탬핑(stamping) 또는 드로잉(drawing) 성형 방법에서 초래되는 국부적인 변형률 집중이 일어나지 않고, 비교적 균일한 변형률 분포를 갖도록 할 수 있다. 따라서, 이 성형 방법은 복잡한 형상의 경우 성형 결함을 최소화할 수 있으며 성형성을 증가시킬 수 있는 방법이 될 수 있다. 하지만, 이 성형 방법은 벌징 성형을 위한 압력 챔버와 가열원 등의 시스템 구성에 있어서 여전히 복잡해 성형의 어려움이 있다.

또한, 종래에는 단순한 장치를 이용해 임의의 형상을 성형하기 위한 방법으로 점진적 성형 방법을 통해 마그네슘 합금 판재를 성형하였다.

도 3은 일반적인 회전 공구를 이용한 점진적 성형 공정을 나타낸 개략도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 점진적 성형 방법은 회전 공구(33)가 회전 하면서 소재(31)와 접촉하는 부위에서 마찰열을 발생시켜 점진적으로 소재(31)를 변형시켜 나가게 된다. 이 성형 방법은 국부적으로 또한 점진적으로 소재에 변형을 일으키므로 균일한 변형률을 얻을 수 있어 성형성을 증가시킬 수 있는 장점을 가지고 있다. 이 성형 방법은 앞서 제시한 방법과는 달리 냉간 공정으로 이루어지고 성형 장치의 구성에 있어서도 효율적이다. 그러나, 이 성형 방법은 국부적으로 또한 점진적으로 전체 영역을 성형해야 하므로, 최종 제품 성형을 위해서는 오랜 시간이 소요되는 단점이 있다. 따라서, 대량의 제품 생산에 있어 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.

따라서, 이 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 정수압 성형 공정을 통한 1차 성형을 통해 최종 형상을 위한 대강의 형상으로 성형한 뒤, 점진적 성형을 통해 코너부 또는 미세한 패턴이 있는 부분까지 마무리 성형하여 최종 제품으로 가공함으로써, 생산성과 성형성을 증가시킬 수 있는 정수압 성형 및 점진적 성형 공정을 이용한 난성형 금속 합금 판재의 성형 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

이 발명은 난성형 금속 합금 판재를 성형함에 있어서, 소재의 직접 가열에 의한 방법이 아닌 상온에서도 정밀한 형상을 성형할 수 있도록 하는 것에 목표를 두고 있다. 따라서, 이를 위한 성형법으로 정수압 성형 공정과 점진적 성형 공정의 장점을 결합하고, 각각의 공정에서 제품의 결함 최소화를 위한 세부 기술들을 통해 난성형 금속 합금 판재의 냉간 성형 한계를 극복하고자 한다.

구체적으로는, 최종 제품의 전체 형상을 성형하기 위해 기존의 정수압 성형 공정을 적용하고자 한다. 일반적으로, 정수압 성형 공정은 소재에 균일한 변형률을 발생시킬 수 있으므로, 성형이 어려운 알루미늄 또는 고강도 합금강에 적용이 가능하다는 장점이 있다. 하지만, 이 공정으로 정밀한 형상을 성형하기 위해서는 상당량의 정수압이 필요하고, 유압의 실링(sealing)을 위한 장치 등이 필요하기 때문에 시스템의 구성이 복잡해질 수 있다.

따라서, 이러한 기존 정수압 성형 공정의 단점을 보완하기 위해 유압을 사용한 가압 방식뿐만 아니라 고무 볼(rubber ball)을 사용한 정수압 성형 공정을 적용하고자 한다. 가압을 위한 매개체로 고무 볼을 사용하면, 기존 유압식 정수압 성형공정과 달리 장비 구성이 단순해져 공정 시간이 짧아지고 장치 비용이 절감될 수 있다. 또한, 고무 볼을 이용해 소재를 가압하는 경우에는, 고무의 탄성 변형으로 제품의 코너부에도 소재에 압력 전달이 가능하며, 압력을 고르게 전달할 수 있게 된다.

또한, 가압 매개체로 고무 볼 뿐만 아니라 작은 금속 구(metal sphere)를 이용하는 방법도 적용 가능하다. 작은 금속 구를 사용할 경우에는, 코너부 또는 미세 패턴에도 금속 구를 통한 압력 전달이 가능하게 된다. 또한, 상기 고무 볼과 금속 구의 장점을 이용하기 위해 금속 구에 고무 코팅하여 제작한 코팅된 금속 구를 이용할 수 있다. 코팅된 금속 구를 이용할 경우에는, 금속 구를 통해 소재에 성형 압력을 전달할 수 있고, 코팅된 고무의 탄성 변형을 이용해 코너부의 미세 성형에 활용이 가능한 장점이 있다.

이 발명은 상기와 같은 가압 매개체로 제안된 고무 구, 금속 구 및 고무가 코팅된 금속 구를 일정 온도 이상으로 가열하여 챔버에 채운 뒤, 소재 성형에 이용할 경우 소재의 온도를 상승시키는 효과를 일으켜 성형성을 증가시키는 방법으로도 사용이 가능하다.

정수압 성형 공정을 이용해 정밀한 패턴, 라운드 부 등을 성형하는 경우에는 상당한 압력이 필요하다. 이는 고무 구, 금속 구, 고무가 코팅된 금속 구 등을 사용하는데 있어서도 마찬가지이다. 또한, 정밀한 패턴 또는 코너부의 성형을 위해 압력을 증가시킬 경우에는, 성형성이 상대적으로 낮은 마그네슘 합금 판재의 경우 최종 제품으로의 성형 전에 파단이 발생하게 된다. 따라서, 이 발명은 정수압 성형 공정의 경우 성형하고자 하는 전체 형상 전에 대강의 형상(최종 제품의 윤곽)으로 1차 형상만을 성형하는데 사용하고, 최종 모서리 또는 코너부 등의 후처리 공정은 점진적 성형 공정을 이용하고자 한다.

점진적 성형 공정은 정수압 성형 공정에 의해 1차 성형된 소재를 더 정밀한 형상을 갖도록 후가공 공정으로 최종 제품을 성형하는데 적용 가능하다. 점진적 성형 공정은 일반적으로 회전 공구가 회전하면서 발생하는 마찰열이 소재에 전달되어 소재의 성형성을 증가시키므로, 미세 패턴 또는 코너부 등의 변형률이 집중되는 영역을 성형할 수 있다. 또한, 점진적 성형 공정은 회전 공구와 소재의 마찰에 의한 마찰열뿐만 아니라 외부에서 소재에 직접적으로 열을 가함으로써, 기존의 점진적 성형 공정보다 성형성을 더욱 증가시킬 수도 있다.

이 발명은 기존의 단일 성형 공정에 비해 정수압 성형 공정과 점진적 성형 공정을 순차적으로 사용하므로 소재의 성형 결함 발생을 최소화하는 효과가 있다. 특히, 이 발명은 정수압 성형 공정에서 기존에 사용하던 유압 대신에 고무 구, 금속 구 등을 사용하여 가압할 수 있으므로 성형 장치의 구성을 단순화하는데 유리하며, 성형 장치의 구성을 단순화함에 따라 정수압 공정을 통한 1차 성형 후 후속 가공이 가능하다.

성형성이 낮은 소재를 성형함에 있어서, 정밀 성형이 필요한 미세 패턴 또는 코너부 등은 성형하기가 매우 까다로운 부분이다. 그러나, 이 발명에서는 부가적인 가열원을 구비하여 국부적인 가열이 가능한 점진적 성형 공정을 추가적으로 수행함으로써 형상의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 즉, 소재에 직접적으로 열을 공급함으로써 마찰열에만 의존하는 기존의 점진적 성형 공정과는 달리 소재의 성형성을 더욱 증가시킬 수 있게 된다.

아래에서, 이 발명에 따른 정수압 성형 및 점진적 성형 공정을 이용한 난성 형 금속 합금 판재의 성형 방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 이 발명의 한 실시예에 따른 정수압 성형 및 점진적 성형 공정을 이용한 난성형 금속 합금 판재의 성형 방법을 나타낸 공정도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 난성형 금속 합금 판재의 성형 방법은 크게 정수압 성형 공정과 점진적 성형 공정으로 나눌 수 있다. 정수압 성형 공정은 일반적인 유압을 이용하여 성형할 수 있다. 이때의 성형 장치는 용기(41)와, 용기(41) 내에 설치되는 금형(42)과, 용기(41)의 상부를 밀봉하는 덮개(43), 및 덮개(43)를 따라 형성되어 용기(41)의 내외부를 연통시키는 통로(44)로 구성된다.

따라서, 이 실시예의 정수압 성형 공정에서는 금형(42)의 상부에 성형하고자 하는 플레이트 형태의 소재(P)를 위치시키고 덮개(43)로 완전 밀봉한다. 그런 다음, 통로(44)를 따라 유체를 공급하여 용기(41)의 내부에 유체를 채운 후 일정 유압력을 가해 소재(P)의 표면에 정수압 형태의 압력(45)이 작용하도록 해 소재(P)를 순차적으로 변형시킨다. 이와 같은 정수압 성형 공정을 이용해 미세 패턴, 코너부까지 성형할 경우에는 높은 압력이 필요하게 되므로, 그로 인해 더 큰 밀폐 장비, 압력 장비 등이 필요하게 된다. 따라서, 이 실시예에서는 정수압 성형 공정을 이용해 성형하고자 하는 전체 형상에 대한 대강의 형상만으로 1차 성형 한다.

정수압 성형 공정에 의해 소재(P)의 1차 성형이 완료되면, 회전 공구(46)를 이용해 미세 패턴, 코너부까지 정밀 성형해 최종 제품으로 성형하는 점진적 성형 공정을 수행한다. 점진적 성형 공정은 회전 공구(46)가 회전하면서 소재(P)와 접 촉하는 부위에서 마찰열을 발생시켜 점진적으로 소재(P)를 변형시켜 더욱 정밀한 형상을 갖도록 후가공해 최종 제품으로 성형하는 것이다.

아래에서는 정수압 성형 및 점진적 성형 공정의 보다 바람직한 실시예들에 대해 설명한다.

먼저, 정수압 성형 공정에 대해 설명하되, 도 4와 같은 유압을 사용하는 공정에 비해 그 구성 및 공정을 단순화할 수 있는 다양한 방법에 대해 설명한다.

도 5는 고무 볼을 사용한 정수압 성형 공정을 나타낸 개략도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 여기서 사용되는 성형 장치는 용기(51)와, 용기(51) 내에 설치되는 금형(52), 및 금형(52)의 상부에 위치하는 플레이트 형태의 소재(P)의 상부공간에 채워지는 다수의 고무 볼(53)로 구성된다.

따라서, 이 실시예의 정수압 성형 공정에서는 상부 펀치(55)를 하강시켜 고무 볼(53)을 가압한다. 그러면, 고무 볼(53)이 변형되면서 소재(P)와 금형(52) 사이에 압력을 전달하게 된다. 이때, 변형된 고무 볼(53)은 소재(P)와 접촉하는 전체 면적에 고르게 압력을 작용시킬 수 있으므로, 이는 정수압 공정과 유사한 방식으로 소재(P)를 성형할 수 있게 된다. 또한, 고무 볼(53)은 탄성 변형되므로 소재의 코너부 또는 미세 패턴 영역에도 압력을 전달할 수 있게 된다.

도 6은 금속 구를 사용한 정수압 성형 공정을 나타낸 개략도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 여기서 사용되는 성형 장치는 용기(61)와, 용기(61) 내에 설치되는 금형(62), 및 금형(62)의 상부에 위치하는 플레이트 형태의 소재(P)의 상면에 위치하는 고무 시트(64 ; rubber sheet), 및 고무 시트(64)의 상부공간에 채워지는 다수의 금속 구(63)로 구성된다. 여기서, 고무 시트(64)는 외부의 가압력에 의해 탄성 변형되면서 소재(P)와 금형(62) 사이에 압력을 전달함과 더불어, 금속 구(63)가 소재(P)에 직접 접촉함에 따른 소재의 표면 결함을 방지하는 역할을 한다.

따라서, 이 실시예의 정수압 성형 공정에서는 상부 펀치(65)를 하강시켜 금속 구(63)를 가압한다. 그러면, 금속 구(63)는 고무 시트(64)를 통해 소재(P)에 힘을 전달하게 된다. 즉, 소재(P)와 금형(62) 사이에 압력을 전달하게 된다. 여기서, 금속 구(63)는 소재(P)와 접촉하는 전체 면적에 고르게 압력을 작용시킬 수 있으므로, 이는 정수압 공정과 유사한 방식으로 소재(P)를 성형할 수 있게 된다. 또한, 금속 구(63)는 소재의 코너부 또는 미세 패턴 영역에도 압력을 전달할 수 있게 된다.

도 7은 표면이 고무로 코팅된 금속 구를 사용한 정수압 성형 공정에 나타낸 개략도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 여기서 사용되는 성형 장치는 도 6과 동일하게 구성하되, 금속 구(63) 대신에 표면이 고무로 코팅된 금속 구(73)를 사용하도록 구성된다. 따라서, 내부의 금속 구를 통해 소재(P)에 성형 압력을 전달할 수 있으며, 외부에 코팅된 고무의 탄성 변형을 이용해 소재의 코너부의 미세 성형에 효과적으로 사용될 수 있다.

도 5 내지 도 7에서와 같이 고무 볼(53), 금속 구(63) 또는 표면이 고무로 코팅된 금속 구(73)를 가압 매개체로 하여, 소재(P)를 가압할 경우에는, 도 4와 같은 유압식 정수압 성형 공정에 비해 장치 구성을 단순화시킬 수 있으며, 이는 공정 단순화로 이어져 공정 시간이 짧아지고, 후처리 공정에 해당하는 점진적 성형 공정 을 보다 쉽게 적용할 수가 있다.

다음으로, 점진적 성형 공정에 대해 설명하되, 상술한 정수압 성형 공정에서 완벽하게 성형하지 못한 코너부 또는 미세 패턴 영역 등을 성형할 수 있는 다양한 방법에 대해 설명한다.

도 8은 열원(내부설치)에 의해 가열된 회전 공구를 이용한 점진적 성형 공정을 나타낸 개략도이고, 도 9는 열원을 이용한 소재의 국부적 가열과 회전 공구를 이용한 점진적 성형 공정을 나타낸 개략도이다.

정수압 성형 공정에 의해 소재(P)의 1차 성형이 완료되면, 도 8 또는 도 9의 방법으로 최종 제품으로 성형하는 점진적 성형 공정을 수행한다. 즉, 도 8에서와 같이 회전 공구(86)의 내부에 가열부재(87)를 설치해, 회전 공구(87)의 온도를 증가시켜 금형(82)의 상부에 위치하는 소재(P)의 성형 온도를 간접적으로 상승시킨 상태에서, 회전 공구(86)가 회전하면서 점진적으로 소재(P)를 변형시켜 더욱 정밀한 형상으로의 가공이 가능하다.

그리고, 도 9에서와 같이 별도의 가열용 공구(97)를 이용해 소재(P)를 국부적으로 가열해 소재(P)의 성형성을 증가시키고, 일반적인 회전 공구(96)가 회전하면서 점진적으로 소재(P)를 변형시켜 더욱 정밀한 형상으로의 가공이 가능하다.

도 10은 열원을 이용한 소재의 국부적 가열과 열원(내부설치)에 의해 가열된 회전 공구를 이용한 점진적 성형 공정을 나타낸 개략도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 회전 공구(106)의 내부에 가열부재(107)를 설치하고, 회전 공구(106)의 반대편에 별도의 가열용 공구(108)를 설치함으로써, 소재(P)를 하부에서 국부적으로 가열해 소재(P)의 성형성을 증가시킨 상태에서, 회전 공구(106)가 회전하면서 금형(102)의 상부에 위치하는 소재(P)를 점진적으로 변형시켜 더욱 정밀한 형상으로의 가공이 가능하다.

도 10에서 가열용 공구(108)는 소재(P)에 직접적으로 접촉하지 않고 비 접촉식으로 열을 전달하는 방식이며, 이 방식으로 사용될 수 있는 열원으로는 열적외선을 방사하여 국부적으로 온도를 상승시킬 수 있는 적외선 가열, 렌즈를 통해 레이저를 국소 면적에 조사하여 가열하는 레이저 가열 등을 사용할 수 있다. 이렇게 비 접촉식 열원을 사용함에 따라, 이를 소재(P)에 집중시키기 위해 가열용 공구(108)의 전방 쪽에 열 집중판(109)을 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 회전 공구(106) 내에 설치되는 가열부재(107)를 통해 회전 공구(106)의 온도를 상승시킴으로써, 회전 공구(106)를 통한 점진적 성형이 진행될 때에 소재(P)와 회전 공구(106)의 접촉 부위에서의 소재(P)의 국부적 온도 상승을 통해 성형성을 증가시켜 더욱 정밀한 형상으로의 성형이 가능하다.

도 11은 열원을 이용한 소재의 국부적 가열과 열원(외부설치)에 의해 가열된 회전 공구를 이용한 점진적 성형 공정을 나타낸 개략도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 회전 공구(116)의 외부에 가열부재(117)를 설치하고, 나머지 구성요소인 가열용 공구(118)와 열 집중판(119)은 도 10과 동일하게 구성해, 회전 공구(116)가 회전하면서 금형(112)의 상부에 위치하는 소재(P)를 점진적으로 변형시켜 더욱 정밀한 형상으로의 가공이 가능하다.

이상에서 이 발명의 정수압 성형 및 점진적 성형 공정을 이용한 난성형 금속 합금 판재의 성형 방법에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 이 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 이 발명을 한정하는 것은 아니다.

또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 이 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않고 첨부한 특허청구범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

도 1은 마그네슘 합금 판재(AZ31)의 온도별 응력-변형률 선도를 나타낸 그래프이고,

도 2a는 소재의 국부적 가열 및 냉각 시스템을 적용한 드로잉 공정을 나타낸 개략도이고,

도 2b는 벌징 원리를 적용한 자동차용 부품 성형 공정을 나타낸 개략도이고,

도 3은 일반적인 회전 공구를 이용한 점진적 성형 공정을 나타낸 개략도이고,

도 4는 이 발명의 한 실시예에 따른 정수압 성형 및 점진적 성형 공정을 이용한 난성형 금속 합금 판재의 성형 방법을 나타낸 공정도이고,

도 5는 고무 볼을 사용한 정수압 성형 공정을 나타낸 개략도이고,

도 6은 금속 구를 사용한 정수압 성형 공정을 나타낸 개략도이고,

도 7은 표면이 고무로 코팅된 금속 구를 사용한 정수압 성형 공정을 나타낸 개략도이고,

도 8은 열원(내부설치)에 의해 가열된 회전 공구를 이용한 점진적 성형 공정을 나타낸 개략도이고,

도 9는 열원을 이용한 소재의 국부적 가열과 회전 공구를 이용한 점진적 성형 공정을 나타낸 개략도이고,

도 10은 열원을 이용한 소재의 국부적 가열과 열원(내부설치)에 의해 가열된 회전 공구를 이용한 점진적 성형 공정을 나타낸 개략도이며,

도 11은 열원을 이용한 소재의 국부적 가열과 열원(외부설치)에 의해 가열된 회전 공구를 이용한 점진적 성형 공정을 나타낸 개략도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

41 : 용기 42 : 금형

43 : 덮개 44 : 통로

45 : 압력 46 : 회전 공구

Claims (11)

1. 금형의 상부에 플레이트 형태의 소재를 위치시키고 가압하되 소재의 표면에 정수압 형태의 압력이 작용하도록 가압해, 최종 제품의 윤곽을 갖도록 1차 성형하는 정수압 성형 단계와,

   상기 1차 성형이 완료된 소재의 표면에 회전 공구가 접촉한 상태에서 회전하면서 미세 패턴, 코너부까지 정밀 성형해 최종 제품으로 성형하는 점진적 성형 단계를 포함하며,

   상기 정수압 성형 단계는 용기와, 상기 용기 내에 설치되는 상기 금형, 및 상기 금형의 상부에 위치하는 상기 소재의 상부공간에 채워지는 다수의 고무 볼, 다수의 금속 구 또는 표면이 고무로 코팅된 다수의 금속 구로 구성된 성형 장치를 이용하되, 펀치를 하강시켜 상기 고무 볼 또는 상기 금속 구를 가압하여 상기 소재를 정수압 성형하며,

   상기 점진적 성형 단계는 상기 회전 공구의 내부 또는 외부에 가열부재를 설치해, 상기 회전 공구의 온도를 증가시키고 상기 소재의 온도를 간접적으로 상승시킨 상태에서 성형하는 것을 특징으로 하는 정수압 성형 및 점진적 성형 공정을 이용한 난성형 금속 합금 판재의 성형 방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 소재는 알루미늄 합금, 마그네슘 합금 또는 고강도 합금강인 것을 특징으로 하는 정수압 성형 및 점진적 성형 공정을 이용한 난성형 금속 합금 판재의 성형 방법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 소재와 상기 다수의 금속 구의 사이에는 고무 시트가 위치하는 것을 특징으로 하는 정수압 성형 및 점진적 성형 공정을 이용한 난성형 금속 합금 판재의 성형 방법.
6. 삭제
7. 삭제
8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 점진적 성형 단계는 별도의 가열용 공구를 이용해 상기 소재를 국부적으로 더 가열한 상태에서 성형하는 것을 특징으로 하는 정수압 성형 및 점진적 성형 공정을 이용한 난성형 금속 합금 판재의 성형 방법.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기 가열용 공구는 상기 소재에 직접적으로 접촉하지 않는 비 접촉식 열원을 이용하는 것을 특징으로 하는 정수압 성형 및 점진적 성형 공정을 이용한 난성형 금속 합금 판재의 성형 방법.
10. 청구항 9에 있어서,

    상기 비 접촉식 열원은 적외선 또는 레이저인 것을 특징으로 하는 정수압 성형 및 점진적 성형 공정을 이용한 난성형 금속 합금 판재의 성형 방법.
11. 청구항 10에 있어서,

    상기 가열용 공구의 전방 쪽에는 상기 소재에 열을 집중시키는 열 집중판이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 정수압 성형 및 점진적 성형 공정을 이용한 난성형 금속 합금 판재의 성형 방법.

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