KR101220725B1 - 판재 프레스 연속 성형성 및 금형 마멸 평가 방법 및 평가 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양산 프레스 성형라인의 특성을 반영하여 소폭으로 절단한 도금 강판을 장착하여 한 금형내에서 성형을 위한 블랭크 형상을 가공한 후 특정 제품을 성형하고 절단하여 완성품을 취출하여, 실제 프레스 연속 성형 조건을 반영하여 프레스 양산 성형 시 나타나는 결함 분석, 연속 성형성 평가 및 금형마멸 측정을 통한 금형의 수명을 평가할 수 있으며, 소폭의 판재를 사용함으로써 소요비용도 크게 절감할 수 있다. 또한, 본 발명의 연속 성형성 평가 장치는 판재 이송과 프레스 성형 속도를 임의로 조정할 수 있으므로 평가시간을 단축할 수 있다는 장점이 있다.

프레스, 연속 성형성, 마멸, 모사 금형, 강판, 금형

Description

판재 프레스 연속 성형성 및 금형 마멸 평가 방법 및 평가 장치{METHOD AND APPARATUS FOR EVALUATING GALLING AND CONTINOUS FORMABILITY OF STEEL SHEET}

도 1은 종래 기술에 따른 프레스 장치를 도시한 도면,

도 2는 종래 기술에 따른 금형의 성형성을 측정하기 위한 장치의 개략도,

도 3는 본 발명에 따른 연속 성형을 구현하기 위한 금형 장치의 요부 단면도, 및

도 4는 본 발명에 따른 모사 금형에 적용되는 금형의 상세도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

(1): 피어싱 금형(Piercing die) (2): 노칭 금형(Notch die)

(3): 드로잉 금형(Drawing die) (4): 전단 금형(Cutting die)

본 발명은 강판의 프레스 연속 성형성 및 금형의 마멸을 평가하는 금형 장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 자동차나 전자제품의 프레스 제품을 양산할 경우 발생하는 결함, 재료별 성형성 및 금형의 마멸을 평가하는 방법에 관한 것이다.

현재, 프레스 성형성은 도 1에 도시한 바와 같은 방식 등으로 단 한번의 프레스 작동으로 일정한 형상을 성형하여 성형성을 측정하고 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이 성형성 평가 시험에서 정한 일정한 크기의 판재(8)를 마련하여 정해진 형상을 성형할 수 있는 상부 금형(7), 하부 금형(5) 및 펀치(6) 사이에에 장착한 후 프레스(9)를 사용하여 1회 성형하여 성형성을 평가하는 것이다.

종래의 금형의 마멸 평가는 도 2와 같이 핀(11)과 회전 디스크(10)를 이용하여, 소재 재질로 디스크(10)를 만들고 금형재질로 핀(11)을 제작하여 미끄럼 거리에 따른 핀의 체적 변화를 측정하여 금형재질의 마멸량으로 측정한다. 이러한 방법은 자동차나 전자제품용 강판과 같이 박판의 경우에는 얇은 두께로 인하여 디스크(10)를 만드는 것이 매우 어렵다.

실제 대부분의 양산과정에서 프레스 성형은 Coil 상태의 소재를 풀면서 곧 바로 성형하거나, 판재 상태로 절단하여 쌓아 놓은 다음에 프레스에 연속적으로 공급하여 분당 수십 매씩 성형하게 된다. 이러한 경우 변형이 심한 부위를 중심으로 금형의 온도가 상승하여 소재의 성형성이 저하되거나 심한 경우 크랙과 같은 결함으로 나타날 수 있으며, 최근 도금재 및 고강도 강재의 사용이 증가되면서 잦은 결함의 원인이 되기도 한다. 또한 이러한 금형의 온도 상승은 고압으로 성형되는 공정의 특성으로 인해 금형 표면의 조기마멸로 수명 단축의 원인이 되기도 한다.

따라서, 프레스 연속작업으로 소재의 성형성, 결함 발생 경향 및 금형의 마멸을 조기에 파악해야하는데, 실제 프레스 라인을 이용하여 시험하기에는 시간과 예산이 많이 소요되고 제품을 생산해야 하는 프레스 라인을 성형성 평가에 사용하기에는 현실적으로 불가능하다.

본 발명은 이러한 문제점 등을 감안하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 제품을 생산하는 프레스 라인을 이용하지 않고, 실제 프레스 라인에서와 유사한 조건으로 프레스 연속 성형성, 결함 예측 및 금형이 마멸을 평가할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 연속 프레스 성형이 한 개의 프레스내에서 가능하게 구성되어진다. 슬릿팅한 코일을 연속적으로 프레스내에 이송시켜 먼저 피어싱 및 노칭 공정을 통해 성형될 소재의 형상을 만든 다음 사각형태의 제품으로 드로잉된 후 절단되는 단계를 포함하여 구성되는 특징이 있다. 즉, 실제 프레스라인의 연속 성형을 모사할 수 있고 임의의 속도로 연속 성형을 수행할 수 있는 구조로 구성되어 프레스의 연속 성형성을 효과적으로 평가할 수 있게 한 것이다.
여기서, 블랭크 형상은 피어싱 및 노칭 공정에서 형성되며, 후술할 피어싱금형(1) 및 노칭금형(2)으로 형성될 수 있다.
또한, 블랭크 형상을 가공한 후 특정 제품을 성형하기 위해, 사각형태의 제품으로 드로잉된 후 절단되는 공정을 거칠 수 있다. 이는 후술할 드로잉금형(3) 및 전단금형(4)으로 형성될 수 있다.
다만, 상기 블랭크 형상 및 블랭크 형상을 가공한 후 성형되는 특정 제품은 평가하고자하는 제품에 따라 다양하게 적용될 수 있다.

이하, 본 발명의 평가 장치와 방법을 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 프레스 연속 성형을 모사할 금형은 도 4에 나타낸 것과 같이 성형될 초기 소재형상을 만들기 위한 피어싱금형(1), 노칭금형(2), 구성되고, 제품 성형을 위한 드 로잉금형(3), 성형된 컵을 슬릿팅 소재로부터 분리하는 전단금형(4), 드로잉성형 동안의 온도 상승을 측정할 수 있는 구멍(12) 및 금형마멸 평가를 위한 금형팁(13)으로 구성된다. 슬릿팅된 소재가 금형내부로 자동으로 이송되면, 피어싱 금형(1)이 X 자형태로 소재를 피어싱하게 된다. 피어싱된 소재는 다음 노칭 금형(2)으로 이송되어 소재의 양끝단을 V 자형태로 가공하여 성형을 위한 소재의 형상을 만든 후 사각 드로잉 금형(3) 내로 이송되어 사다리꼴의 단면을 가진 사각컵이 성형되게 된다. 성형된 사각컵은 전단공정(4)에서 전단된후 금형밖으로 취출된다. 사각컵의 성형동안 온도계측기를 통하여 실시간으로 온도가 측정되며, 일정 작업 후에 금형팁의 마멸정도를 측정하여 금형의 마멸양을 평가하게 된다.

본 발명에서는 연속 성형성 평가에 소요되는 비용을 줄이기 위하여 사이즈 효과 (Size Effect)가 없는 범위에서 최소로 제품을 성형할 수 있는 소폭의 판재가 성형될 수 있게 금형을 구성하였으며, 5000회 이상의 연속 성형을 빠르게 평가하거나 연속 성형 속도의 영향을 보기 위하여 액추에이터 (Actuator)를 사용하여 판재 이송속도를 임의로 조절할 수 있게 하였다.

이상에서 본 발명의 프레스 연속 성형성 및 금형의 마멸을 평가하는 금형장치에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 프레스 연속 성형성 및 금형의 마멸을 평가하는 방법은 실제 프레스 연속 성형 조건을 반영하여 프레스 양산 성형 시 나타나는 결함 분석, 연속 성형성 평가 및 금형마멸 측정을 통한 금형의 수명을 평가할 수 있으며, 소폭의 판재를 사용함으로써 소요비용도 크게 절감할 수 있다. 또한, 본 발명의 연속 성형성 평가 장치는 판재 이송과 프레스 성형 속도를 임의로 조정할 수 있으므로 평가시간을 단축할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (6)

1. 연속 프레스 성형라인의 특성이 하나의 금형내에 일체로 반영되도록, 소폭으로 절단한 도금 강판을 장착하여 하나의 금형내에서 성형을 위한 블랭크 형상을 가공한 후 특정 제품을 성형하고 절단하여 완성품을 취출함을 특징으로 하는 판재 프레스 연속 성형성 및 금형 마멸 평가 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   판재 이송 장치와 프레스를 동시에 연속적으로 제어하여, 임의의 속도로 프레스 성형을 실시하여 성형성을 평가함을 특징으로 하는 판재 프레스 연속 성형성 및 금형 마멸 평가 방법.
3. 제 2항에 있어서,

   조정장치가 계측 장치로부터 온도나 하중과 같은 계측 정보를 피드백(Feedback) 받아 프레스 성형 속도를 조정하여 성형성을 평가함을 특징으로 하는 판재 프레스 연속 성형성 및 금형 마멸 평가 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   일정량의 연속 프레스 작업 후 금형에서 설치되어 있던 금형팁을 추출하여 마멸형상 및 마멸량을 측정하여 금형의 수명을 평가함을 특징으로 하는 판재 프레스 연속 성형성 및 금형 마멸 평가 방법.
5. 연속 프레스 성형라인의 특성이 일체로 반영된 하나의 금형;

   소폭으로 절단한 도금강판을 이송시켜, 상기 금형의 각 모사형상에 위치시키는 이송수단; 및

   상기 금형을 이송된 상기 도금강판에 임의의 속도로 프레싱하는 액추에이터;

   를 포함하는 판재 프레스 연속 성형성 및 금형 마멸 평가 장치.
6. 제 5항에 있어서,

   온도 측정을 위한 온도계측기; 및

   금형마멸 평가를 위한 금형팁;

   중 적어도 하나를 더 포함하는 판재 프레스 연속 성형성 및 금형 마멸 평가 장치.

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