KR101439674B1 - 열간 롤 스탬핑장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 열간 롤 스탬핑장치는, 가열된 소재의 양면을 압박하면서 진행시키는 한 쌍의 회전롤; 상기 소재를 성형하도록 상기 회전롤의 외면에 스탬핑 구조가 형성된 성형부; 및 상기 회전롤을 냉각하도록 상기 회전롤에 설치된 냉각부;를 포함한다.
이와 같이 본 발명은, 스탬핑 구조가 적용된 성형부와 회전롤을 냉각하도록 냉각부가 구성됨으로써, 자동차 부품과 같은 복잡한 형상의 고강도 열간 성형품을 용이하게 제조할 수 있다.
아울러, 스탬핑 장치, 롤 포밍장치, 가변 롤 포밍장치 각각에 의한 고강도 열간 성형품을, 본 발명에 의해 모두 제조할 수 있다.
나아가, 저강도와 고강도를 함께 가지는 이종 강도 열간 성형품을 얻을 수 있으며, 고온 상태의 연속 작업 하에서 트리밍이 가능하여 고강도일 때 트리밍하는 공정과 기술적 어려움을 피할 수 있다.
그리고, 무엇보다도 열간 프레스 성형공법은 냉각을 위해 일정시간 이상의 냉각을 요구되는데, 본 발명의 열간 롤 스탬핑장치에 의해 소재가 롤 스탬핑 되면 생산 사이클 타임을 단축함으로써 제품의 생산성을 증대시킬 수 있다.

Description

열간 롤 스탬핑장치 및 방법{Apparatus and Method for roll stamping of hot blank}

본 발명은 열간 롤 스탬핑장치 ? 방법으로서, 자동차 부품과 같은 복잡한 형상의 고강도 열간 성형품을 용이하게 제조하고 나아가 생산 사이클 타임을 단축함으로써 제품의 생산성을 증대시키는 열간 롤 스탬핑장치 ? 방법에 관한 것이다.

최근, 각 자동차 제조사들은 자동차에 부품을 적용함에 있어서 환경친화적인 연비절감 및 경량화를 위한 사회적 요구에 대응하기 위하여 고강도 소재의 이용을 늘려가고 있다. 하지만 고강도 소재의 성형은 스프링백 및 치수동결성 등의 문제점을 안고 있으며 이러한 성형의 난해성으로 인하여 그 사용이 제한적일 수밖에 없는 것이 현실이다.

이러한 성형상 문제점은 소재를 성형성이 좋은 고온에서 성형하고, 성형과 동시에 금형 내에서 급냉하여 고강도 부품을 제조하는 방식으로 해결 할 수 있다. 이러한 방식을 열간프레스성형 공정이라고 한다. 이와 같은 공정에 의하면 통상 1500MPa의 강도를 갖는 부품을 성형할 수 있다.

아울러 열간프레스성형 공정을 통하여 단일 강도만을 갖는 부품은 충돌 성능 등의 요구 성능을 만족시키기 위한 설계 측면에서 자유도가 떨어지게 되고, 이를 해결하기 위하여 이종 강도를 갖는 부품을 생산할 수 있는 열간프레스 성형 방법이 제안되고 있다.

이상에서 언급한 방법은 주로 상부다이, 하부펀치, 블랭크홀더 등으로 구성되어 상부와 하부 다이의 형상 속에서 블랭크가 성형이 되는 방법을 사용하고 있다. 이와 같은 스탬핑장치를 이용한 열간 프레스 성형 공법은, 고강도 자동차 부품을 생산하는데 널리 활용되고 있는 기술이다. 하지만 이와 같은 열간 프레스 성형 공법은 냉각을 위해 일정시간 이상의 냉각을 요구되기 때문에 생산 사이클 타임이 20~30초 정도로 길어 생산성이 낮다는 한계점이 있다.

그리고, 다른 방법으로서 롤 포밍(Roll Forming, RF)공법이 있는데, 이는 다단의 고정된 상하부 회전롤 세트를 배열하고 이 사이를 코일 또는 재단된 형태의 소재를 통과시키도록 구성됨으로써, 일정한 단면형상을 지니면서 길이가 긴 부품인 성형품을 성형한다.

이와 같은 롤 포밍장치에 의한 롤 포밍공법은, 상대적으로 적은 용량의 장치를 활용하여 고강도강에 적용이 가능하고 연속적인 공정에 의해 생산이 가능하여 생산성이 우수하나, 일정한 단면형상의 성형품을 제조할 수밖에 없는 한계점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 자동차 부품과 같은 복잡한 형상의 고강도 열간 성형품을 용이하게 제조하고 나아가 생산 사이클 타임을 단축함으로써 제품의 생산성을 증대시키기 위해, 스탬핑 구조가 적용된 성형부와 회전롤을 냉각하도록 냉각부가 구성되는 열간 롤 스탬핑장치 ? 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열간 롤 스탬핑장치는, 가열된 소재의 양면을 압박하면서 진행시키는 한 쌍의 회전롤; 상기 소재를 성형하도록 상기 회전롤의 외면에 스탬핑 구조가 형성된 성형부; 및 상기 회전롤을 냉각하도록 상기 회전롤에 설치된 냉각부;를 포함한다.

또한, 상기 냉각부는, 상기 소재가 이종 강도 열간 성형품으로 성형되도록, 상기 회전롤의 일측부에만 배치될 수 있다.

나아가, 본 발명은 상기 회전롤의 타측부를 가열하도록 상기 회전롤의 타측부에 배치구성되는 가열부;를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 가열부는, 전기가 공급된 전기공급라인; 및 상기 전기공급라인과 연결되어, 공급된 전기의 열에 의해 상기 회전롤의 타측부를 가열시키도록 상기 회전롤 내의 타측부에 배치되는 가열코일;을 구비하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 소재가 이종 강도 열간 성형품으로 성형되도록, 상기 회전롤의 일측부와 타측부가 열전달계수가 다른 재질로 이루어질 수 있다.

아울러, 상기 냉각부는, 냉각유체가 공급되는 냉각유체 공급라인; 냉각유체가 배출되는 냉각유체 배출라인; 및 상기 냉각유체 공급라인 및 냉각유체 배출라인과 각각 연결되어, 공급된 냉각유체가 상기 회전롤을 냉각시키도록 상기 회전롤 내에 배치되는 냉각유체관;을 구비하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 열간 롤 스탬핑장치에서 상기 성형부는, 일 실시예로서 상기 소재에 가변 폭을 지닌 홈부가 형성되게 굴곡지도록, 한 쌍 중 하나의 상기 회전롤의 외면에 원주를 따라 가변 폭을 지닌 음각과, 나머지 하나의 상기 회전롤의 외면에 상기 음각과 대응되는 양각으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 성형부는, 다른 일 실시예로서 상기 소재에 폭방향 양측이 개방된 홈부가 형성되게 굴곡지도록, 한 쌍 중 하나의 상기 회전롤의 외면에 양측이 개방된 음각과, 나머지 하나의 상기 회전롤의 외면에 상기 음각과 대응되는 양각으로 구성될 수 있다.

아울러, 상기 성형부는, 다른 일 실시예로서 상기 소재에 테두리가 모두 폐쇄된 홈부가 형성되게 굴곡지도록, 한 쌍 중 하나의 상기 회전롤의 외면에 테두리가 모두 폐쇄된 음각과, 나머지 하나의 상기 회전롤의 외면에 상기 음각과 대응되는 양각으로 구성될 수 있다.

이에 더하여, 상기 성형부는, 다른 일 실시예로서 상기 소재에 형성된 홈부에 돌기 또는 핀홈이 형성되도록, 상기 회전롤의 음각 내와 나머지 하나의 상기 회전롤의 양각 내에 서로 대응되게 각각 형성된 소양각과 소음각으로 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상술된 본 발명의 열간 롤 스탬핑장치를 이용하여 롤 스탬핑하는 롤 스탬핑 단계; 및 상기 롤 스탬핑 단계 이전에, 상기 소재를 오스테나이트 변태 완료점 이상으로 가열하는 가열단계;를 포함하는 열간 롤 스탬핑방법이 제공된다.

이때, 상기 가열단계는, 상기 소재가 이종 강도 열간 성형품으로 성형되도록, 상기 소재의 일 부분을 오스테나이트 변태 완료점 이상으로 가열하고, 상기 소재의 나머지 부분을 오스테나이트 변태 시작점 이하로 가열하는 것일 수 있다.

본 발명에 따른 열간 롤 스탬핑장치는, 스탬핑 구조가 적용된 성형부와 회전롤을 냉각하도록 냉각부가 구성됨으로써, 자동차 부품과 같은 복잡한 형상의 고강도 열간 성형품을 용이하게 제조할 수 있는 장점을 지닌다.

아울러, 스탬핑 장치, 롤 포밍장치, 가변 롤 포밍장치 각각에 의한 고강도 열간 성형품을, 본 발명에 의해 모두 제조할 수 있다.

나아가, 저강도와 고강도를 함께 가지는 이종 강도 열간 성형품을 얻을 수 있으며, 고온 상태의 연속 작업 하에서 트리밍이 가능하여 고강도일 때 트리밍하는 공정과 기술적 어려움을 피할 수 있다.

그리고, 무엇보다도 열간 프레스 성형공법은 냉각을 위해 일정시간 이상의 냉각을 요구되는데, 본 발명의 열간 롤 스탬핑장치에 의해 소재가 롤 스탬핑 되면 생산 사이클 타임을 단축함으로써 제품의 생산성을 증대시킬 수 있는 효과를 가진다.

도 1(a)은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 열간 롤 스탬핑 장치를 나타낸 사시도이고, 도 1(b)는 가열된 소재를 도 1(a)의 열간 롤 스탬핑 장치에 의해 고강도 열간 성형품으로 제조하는 것을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 열간 롤 스탬핑 장치가 복수 개가 배치되어, 소재가 롤 스탬핑되어 성형된 후 반복하여 냉각되는 것을 나타낸 도면이다.
도 3(a)은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 열간 롤 스탬핑 장치를 나타낸 사시도이고, 도 3(b)는 가열된 소재를 도 3(a)의 열간 롤 스탬핑 장치에 의해 이종 강도 열간 성형품으로 제조하는 것을 나타낸 도면이다.
도 4(a)는 본 발명의 열간 롤 스탬핑장치에서 성형부가 다른 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 4(b)는 도 4(a)의 열간 롤 스탬핑장치에 의해 양측이 개방된 홈부가 형성된 성형품이 제조되는 것을 나타낸 도면이다.
도 5(a)는 본 발명의 열간 롤 스탬핑장치에서 성형부가 또 다른 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 5(b)는 도 5(a)의 열간 롤 스탬핑장치에 의해 테두리가 모두 폐쇄된 홈부가 형성된 성형품이 제조되는 것을 나타낸 도면이다.
도 6(a)는 본 발명의 열간 롤 스탬핑장치에서 성형부가 또 다른 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 6(b)는 도 6(a)의 열간 롤 스탬핑장치에 의해 홈부 내에 돌기가 형성된 성형품이 제조되는 것을 나타낸 도면이다.

본 발명의 열간 롤 스탬핑장치 ? 방법은, 자동차 부품과 같은 복잡한 형상의 고강도 열간 성형품을 용이하게 제조하고 나아가 냉각시간을 단축함으로써 제품의 생산성을 증대시키기 위해, 스탬핑 구조가 적용된 성형부와 회전롤을 냉각하도록 냉각부가 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

이하, 도면을 참고하여 본 발명을 상세하게 설명하는 과정에서, 한 쌍의 상기 회전롤이 바람직하게는, 하측과 상측에 각각 배치된 하부성형롤과 상부성형롤로 구성될 수 있다.

이하, 도면을 참고하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.

도 1(a)은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 열간 롤 스탬핑 장치를 나타낸 사시도이고, 도 1(b)는 가열된 소재를 도 1(a)의 열간 롤 스탬핑 장치에 의해 고강도 열간 성형품으로 제조하는 것을 나타낸 도면이다.

또한, 도 2는 도 1의 열간 롤 스탬핑 장치가 복수 개가 배치되어, 소재가 롤 스탬핑되어 성형된 후 반복하여 냉각되는 것을 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명은 한 쌍의 회전롤(100)과, 상기 회전롤(100)에 형성된 성형부, 및 상기 회전롤(100)에 설치된 냉각부(20)를 포함한다.

상기 회전롤(100)은 가열된 소재의 양면을 압박하면서 진행시키도록, 서로 마주보면서 회전하도록 구성된다. 이러한 회전롤(100)의 회전구동시키는 구성은 본 발명에 의해 한정되지 않고 종래의 어떠한 기술도 활용될 수 있다.

또한, 상기 성형부는 소재를 성형하도록 회전롤(100)의 외면에 스탬핑 구조가 형성될 수 있다.

이러한 성형부는 소재(10)에 가변 폭을 지닌 홈부(1)가 형성되게 굴곡지도록 구성될 수 있다.

즉, 상기 성형부는 한 쌍 중 하나의 회전롤(100)의 외면에 원주를 따라 가변 폭을 지닌 음각(110)과, 나머지 하나의 회전롤(100)의 외면에 상기 음각(110)과 대응되는 양각(120)으로 구성될 수 있다.

도면에서는, 일례로서 하부성형롤(101)에 상기 음각(110)이 형성되고, 상부성형롤(102)에 상기 양각(120)이 형성되는데, 이때 상기 음각(110)은 하부성형롤(101)의 원주를 따라 그 폭이 변화되게 형성되고 상기 양각(120)은 음각(110)과 대응되게 형합되는 형상을 지닌다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의해, 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 회전하는 하부성형롤(101)과 상부성형롤(102) 사이를 소재(10)가 통과하면서, 가변 단면형상을 지닌 성형품(11)으로 제조될 수 있다.

이와 같이, 가변 단면형상을 지닌 성형품(11)은 용이하면서도 형상오차 없이 정확하게, 또한 별도의 복잡한 회전롤(100) 운동변경장치 없이도, 본 발명에 의해 제조될 수 있다.

그리고, 상기 냉각부(20)는 회전롤(100)인 하부성형롤과 상부성형롤에 각각 설치되어, 상기 회전롤(100)을 냉각하도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 상기 냉각부(20)는 냉각유체가 공급되는 냉각유체 공급라인(21), 냉각유체가 배출되는 냉각유체 배출라인(22), 및 상기 냉각유체 공급라인(21) 및 냉각유체 배출라인(22)과 각각 연결된 냉각유체관(23)을 구비할 수 있다.

이때, 상기 냉각유체관(23)은 공급된 냉각유체가 회전롤(100)을 냉각시키도록 상기 회전롤(100) 내에 배치되며, 바람직하게 회전롤(100)의 전체적인 부위를 균일하게 냉각할 수 있도록 도시된 바와 같이 굴곡된 구조를 취할 수 있으며, 이에 한정되지 않고 어떠한 연장구조도 지닐 수 있다.

이러한 냉각유체관(23)은 홀 가공 또는 주물에 의해 냉각채널로서 형성될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 냉각부(20)로 인하여, 본 발명의 열간 롤 스탬핑 장치는 고온으로 가열된 소재를 고강도 열간 성형품으로 제조할 수 있다.

여기에서, 본 발명의 열간 롤 스탬핑방법을 살펴보면, 상술된 열간 롤 스탬핑 장치를 이용하여 롤 스탬핑하기 앞서, 상기 소재를 오스테나이트 변태 완료점 이상으로 가열하는 가열단계를 진행할 수 있다.

이와 같이 소재가 오스테나이트 변태 완료점 이상으로 가열된 상태에서, 상기 열간 롤 스탬핑 장치로 롤 스탬핑이 이루어지면, 롤 스탬핑하는 과정에서 냉각부(20)에 의해 냉각됨으로써 고강도의 열간 성형품으로 제조될 수 있다.

그러면, 이러한 냉각과정을 도 2를 참조하여 살펴보면, 상기 열간 롤 스탬핑 장치가 복수 개가 배치됨에 따라 소재가 롤 스탬핑되어 성형된 후 반복하여 냉각될 수 있다.

즉, 오스테나이트 변태 완료점 이상으로 가열된 소재가 열간 롤 스탬핑 장치의 다단 세트를 통과하면서 점차적으로 냉각되며, 최종적으로는 마르텐사이트 변태 완료 온도 이하까지 냉각됨으로써, 고강도를 갖는 열간 성형품으로 제조될 수 있다.

한편, 상기 가열단계에 있어서, 소재가 이종 강도 열간 성형품으로 성형되도록, 소재의 일 부분을 오스테나이트 변태 완료점 이상으로 가열하고, 소재의 나머지 부분을 오스테나이트 변태 시작점 이하로 가열할 수 있다.

이와 같이 소재의 일 부분이 오스테나이트 변태 완료점 이상으로 가열되고 소재의 나머지 부분이 오스테나이트 변태 시작점 이하로 가열된 상태에서, 상기 열간 롤 스탬핑 장치로 롤 스탬핑이 이루어지면, 롤 스탬핑하는 과정에서 냉각부(20)에 의해 냉각됨으로써 이종 강도의 열간 성형품으로 제조될 수 있다.

구체적으로 오스테나이트 변태 완료점 이상으로 가열된 부분은 1500MPa 수준의 고강도를 가지며, 오스테나이트 변태 시작점 이하로 가열된 부분은 600MPa 수준의 저강도를 가진다.

한편, 상기와 같이 소재가 롤 스탬핑되기 이전의 가열단계가 아닌 롤 스탬핑되는 과정에서도, 상기 소재는 이종 강도 열간 성형품으로 제조될 수 있는데, 이에 대해서 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

도 3(a)은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 열간 롤 스탬핑 장치를 나타낸 사시도이고, 도 3(b)는 가열된 소재를 도 3(a)의 열간 롤 스탬핑 장치에 의해 이종 강도 열간 성형품으로 제조하는 것을 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 냉각부(20)는 소재가 이종 강도 열간 성형품으로 성형되도록, 상기 회전롤(100)의 일측부에만 배치될 수 있다.

나아가, 상기 회전롤(100)의 타측부를 가열하도록 회전롤(100)의 타측부에 가열부(40)가 배치구성될 수 있다.

이는 회전롤(100)에 의해 스탬핑되는 소재가 회전롤(100)의 일측부만 배치된 냉각부(20)에 의해, 소재의 일 부분(일례로서 도 3(b)에서는 소재의 후측부(10b))만이 부분 냉각됨으로써 소재의 일 부분만이 고강도의 열간 성형부위가 될 수 있다.

또한, 회전롤(100)의 타측부에는 냉각부(20)가 배치되지 않고 나아가 가열부(40)가 배치됨으로써, 소재의 나머지 부분(일례로서 도 3(b)에서는 소재의 전측부(10a))만이 가열부(40)에 의해 가열되어 일 부분(소재의 후측부(10b))보다 상대적으로 서서히 냉각됨으로써 소재의 나머지 부분만이 저강도의 열간 성형부위가 될 수 있다.

이에 따라, 소재는 열간 롤 스탬핑 장치에 의해 이종 강도 열간 성형품으로 제조될 수 있다.

여기에서, 상기 가열부(40)는 구체적으로 전기공급라인(41)과, 상기 전기공급라인(41)과 연결된 전열선(42)을 구비할 수 있다.

이때, 상기 전열선(42)은 전기공급라인(41)과 연결되되 회전롤(100) 내의 타측부에 배치되어, 공급된 전기의 열에 의해 회전롤(100)의 타측부를 가열시킬 수 있다.

한편, 본 발명은 비록 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 소재가 이종 강도 열간 성형품으로 성형되도록, 회전롤(100)의 일측부와 타측부가 열전달계수가 다른 재질로 이루어질 수 있다.

물론, 이때 냉각부(20)는 도 1에 도시된 바와 같이 회전롤(100)의 전체 범위에 배치되는데, 회전롤(100)의 일측부(소재의 후측부(10b)에 대응됨)와 타측부(소재의 전측부(10a)에 대응됨)의 재질에 있어서 열전달계수가 다른 재질로 이루어지면, 소재가 이종 강도 열간 성형품으로 제조될 수 있다.

한편, 본 발명의 열간 롤 스탬핑장치에서 성형부가 다른 실시예들에 대해 도 4 내지 도 6을 참조하여 살펴보기로 한다.

이때, 도 4 내지 도 6에서는 상술된 냉각부(20)의 구성이 비록 도시되지 않았지만, 이는 냉각부(20)의 구성이 생략된 거에 불과하며 상기 냉각부(20)의 구성이 회전롤(100)에 적용될 수 있음은 물론이다.

도 4(a)는 본 발명의 열간 롤 스탬핑장치에서 성형부가 다른 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 4(b)는 도 4(a)의 열간 롤 스탬핑장치에 의해 양측이 개방된 홈부가 형성된 성형품이 제조되는 것을 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 상기 성형부는 소재(10)에 폭방향 양측이 개방된 홈부(2)가 형성되도록 구성될 수 있다.

즉, 상기 성형부는 한 쌍 중 하나의 회전롤(100)의 외면에 양측이 개방된 음각(210)과, 나머지 하나의 회전롤(100)의 외면에 상기 음각(210)과 대응되는 양각(220)으로 구성될 수 있다.

도면에서는, 일례로서 하부성형롤(101)에 상기 음각(210)이 형성되고, 상부성형롤(102)에 상기 양각(220)이 형성되는데, 이때 상기 음각(210)은 양측이 개방되어 폭방향으로 개방된 구조를 취하고, 상기 양각(220)은 상부성형롤(102)의 일측단부터 타측단까지 이어진 구조를 지닌다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의해, 도 4(b)에 도시된 바와 같이 회전하는 하부성형롤(101)과 상부성형롤(102) 사이를 소재(10)가 통과하면서, 폭방향 양측이 개방된 홈부(2)가 형성되게 굴곡진 성형품(12)으로 제조될 수 있다.

이와 같이, 바닥면 깊이 변화가 구현된, 즉 양측이 개방된 홈부(2)가 형성되게 굴곡진 성형품(12)이, 본 발명에 의해 용이하게 제조될 수 있다.

도 5(a)는 본 발명의 열간 롤 스탬핑장치에서 성형부가 또 다른 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 5(b)는 도 5(a)의 열간 롤 스탬핑장치에 의해 테두리가 모두 폐쇄된 홈부가 형성된 성형품이 제조되는 것을 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 상기 성형부는 소재(10)에 테두리가 모두 폐쇄된 홈부(3)가 형성되도록 구성될 수 있다.

즉, 상기 성형부는 한 쌍 중 하나의 회전롤(100)의 외면에 테두리가 모두 폐쇄된 음각(310)과, 나머지 하나의 회전롤(100)의 외면에 상기 음각(310)과 대응되는 양각(320)으로 구성될 수 있다.

도면에서는, 일례로서 하부성형롤(101)에 상기 음각(310)이 형성되고, 상부성형롤(102)에 상기 양각(320)이 형성되는데, 이때, 상기 음각(310)은 하부성형롤(101)의 외면에 테두리게 모두 폐쇄되게 형성되고, 상기 양각(320)은 음각(310)과 대응되게 형합되는 형상을 지닌다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의해, 도 5(b)에 도시된 바와 같이 회전하는 하부성형롤(101)과 상부성형롤(102) 사이를 소재(10)가 통과하면서, 테두리가 모두 폐쇄된 홈부(3)가 형성되게 굴곡진 성형품(13)으로 제조될 수 있다.

이와 같이, 스탬핑 형상이 구현된, 즉 테두리가 모두 폐쇄된 홈부(3)가 형성되게 굴곡진 성형품(13)이, 본 발명에 의해 용이하게 제조될 수 있다.

도 6(a)는 본 발명의 열간 롤 스탬핑장치에서 성형부가 또 다른 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 6(b)는 도 6(a)의 열간 롤 스탬핑장치에 의해 홈부 내에 돌기가 형성된 성형품이 제조되는 것을 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 상기 성형부는 소재(10)에 형성된 홈부(3)에 돌기(4) 또는 핀홈(미도시)이 형성되도록 구성될 수 있다.

즉, 상기 성형부는 회전롤(100)의 음각(310) 내와 나머지 하나의 회전롤(100)의 양각(320) 내에 서로 대응되게 각각 형성된 소양각(410)과 소음각(420)으로 구성될 수 있다.

도면에서는, 일례로서 도 5의 구조를 가진 롤 스탬핑장치에서의 하부성형롤(101) 음각(310) 내에 상기 소양각(410)이 형성되고, 상부성형롤(102)의 양각(320) 내에 상기 소음각(420)이 형성되는데, 이때 상기 소양각(410)은 하부성형롤(101)의 음각(310) 내에 돌출되어 적어도 하나 이상 구성될 수 있고, 상기 소음각(420)은 소양각(410)과 대응되게 형합되는 형상을 지닌다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의해, 도 6(b)에 도시된 바와 같이 회전하는 하부성형롤(101)과 상부성형롤(102) 사이를 소재(10)가 통과하면서, 홈부(3)에 돌기(4)가 형성된 성형품(15)으로 제조될 수 있다.

이와 같이, 도 5(b)의 스탬핑된 성형품(13) 형상에 돌기(4) 또는 핀홈이 추가 형성된 성형품(14)이, 본 발명에 의해 용이하게 제조될 수 있다.

나아가, 이에 한정되지 않고, 본 발명에 의해 다른 실시예를 포함하는 모든 스탬핑 형상에, 부가적으로 추가된 돌기 또는 핀홈이 형성된 성형품이 제조될 수 있음은 물론이다.

결과적으로, 본 발명은 스탬핑 구조가 적용된 성형부와 회전롤(100)을 냉각하도록 냉각부(20)가 구성됨으로써, 자동차 부품과 같은 복잡한 형상의 고강도 열간 성형품을 용이하게 제조할 수 있다.

아울러, 스탬핑 장치, 롤 포밍장치, 가변 롤 포밍장치 각각에 의한 고강도 열간 성형품을, 본 발명에 의해 모두 제조할 수 있다.

나아가, 저강도와 고강도를 함께 가지는 이종 강도 열간 성형품을 얻을 수 있으며, 고온 상태의 연속 작업 하에서 트리밍이 가능하여 고강도일 때 트리밍하는 공정과 기술적 어려움을 피할 수 있다.

그리고, 무엇보다도 열간 프레스 성형공법은 냉각을 위해 일정시간 이상의 냉각을 요구되는데, 본 발명의 열간 롤 스탬핑장치에 의해 소재가 롤 스탬핑 되면 생산 사이클 타임을 단축함으로써 제품의 생산성을 증대시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

10 : 소재 10a : 전측부(소재의)
10b : 후측부(소재의) 20 : 냉각부
21 : 냉각유체 공급라인 22 : 냉각유체 배출라인
23 : 냉각유체관 40 : 가열부
41 : 전기공급라인 42 : 가열코일
100 : 회전롤 101 : 하부성형롤
102 : 상부성형롤 110, 210, 310 : 음각
120, 220, 320 : 양각 410 : 소양각
420 : 소음각 1, 2, 3 : 홈부
4 : 돌기

Claims (12)

1. 가열된 소재의 양면을 압박하면서 진행시키는 한 쌍의 회전롤; 상기 소재를 성형하도록 상기 회전롤의 외면에 스탬핑 구조가 형성된 성형부; 및 상기 회전롤을 냉각하도록 상기 회전롤에 설치된 냉각부;를 포함하며,
   상기 냉각부는, 상기 소재가 이종 강도 열간 성형품으로 성형되도록, 상기 회전롤의 일측부에만 배치되며,
   상기 회전롤의 타측부를 가열하도록 상기 회전롤의 타측부에 배치구성되는 가열부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열간 롤 스탬핑장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 가열부는,
   전기가 공급된 전기공급라인; 및
   상기 전기공급라인과 연결되어, 공급된 전기의 열에 의해 상기 회전롤의 타측부를 가열시키도록 상기 회전롤 내의 타측부에 배치되는 가열코일;
   을 구비하는 것을 특징으로 하는 열간 롤 스탬핑장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 소재가 이종 강도 열간 성형품으로 성형되도록, 상기 회전롤의 일측부와 타측부가 열전달계수가 다른 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 열간 롤 스탬핑장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 냉각부는,
   냉각유체가 공급되는 냉각유체 공급라인;
   냉각유체가 배출되는 냉각유체 배출라인; 및
   상기 냉각유체 공급라인 및 냉각유체 배출라인과 각각 연결되어, 공급된 냉각유체가 상기 회전롤을 냉각시키도록 상기 회전롤 내에 배치되는 냉각유체관;
   을 구비하는 것을 특징으로 하는 열간 롤 스탬핑장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 성형부는,
   상기 소재에 가변 폭을 지닌 홈부가 형성되게 굴곡지도록, 한 쌍 중 하나의 상기 회전롤의 외면에 원주를 따라 가변 폭을 지닌 음각과, 나머지 하나의 상기 회전롤의 외면에 상기 음각과 대응되는 양각으로 구성되는 것을 특징으로 하는 열간 롤 스탬핑장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 성형부는,
   상기 소재에 폭방향 양측이 개방된 홈부가 형성되게 굴곡지도록, 한 쌍 중 하나의 상기 회전롤의 외면에 양측이 개방된 음각과, 나머지 하나의 상기 회전롤의 외면에 상기 음각과 대응되는 양각으로 구성되는 것을 특징으로 하는 열간 롤 스탬핑장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 성형부는,
   상기 소재에 테두리가 모두 폐쇄된 홈부가 형성되게 굴곡지도록, 한 쌍 중 하나의 상기 회전롤의 외면에 테두리가 모두 폐쇄된 음각과, 나머지 하나의 상기 회전롤의 외면에 상기 음각과 대응되는 양각으로 구성되는 것을 특징으로 하는 열간 롤 스탬핑장치.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 성형부는,
    상기 소재에 형성된 홈부에 돌기 또는 핀홈이 형성되도록, 상기 회전롤의 음각 내와 나머지 하나의 상기 회전롤의 양각 내에 서로 대응되게 각각 형성된 소양각과 소음각으로 구성되는 것을 특징으로 하는 열간 롤 스탬핑장치.
    
11. 제1항, 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항의 열간 롤 스탬핑장치를 이용하여 롤 스탬핑하는 롤 스탬핑 단계; 및
    상기 롤 스탬핑 단계 이전에, 상기 소재를 오스테나이트 변태 완료점 이상으로 가열하는 가열단계;
    를 포함하는 열간 롤 스탬핑방법.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 가열단계는,
    상기 소재가 이종 강도 열간 성형품으로 성형되도록, 상기 소재의 일 부분을 오스테나이트 변태 완료점 이상으로 가열하고, 상기 소재의 나머지 부분을 오스테나이트 변태 시작점 이하로 가열하는 것을 특징으로 하는 열간 롤 스탬핑방법.

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