KR101541117B1 - 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 장치 및 이를 사용한 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 방법 - Google Patents

열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 장치 및 이를 사용한 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 본체와; 상기 본체에 설치되며, 열간 압연용 금형의 시편을 설정된 가열 조건으로 형성하는 시편 준비 유닛과; 상기 본체에 설치되며, 상기 가열 조건으로 형성된 상기 시편을 전달 받아, 상기 시편에 대해 설정되는 열간 압연 조건으로 시험하여 크랙 발생을 감지하는 시험 유닛; 및 상기 크랙이 발생됨을 기준으로 상기 시편의 수명 및 품질을 판단하는 수명 판단 유닛을 포함하는 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 장치를 제공한다. 또한, 본 발명은 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 방봅도 제공한다.

Description

열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 장치 및 이를 사용한 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 방법{APPARATUS FOR TESTING LIFE TIME AND QUALITY OF HOT-PRESS FORMING MOLD AND METHOD FOR TESTING LIFE TIME AND QUALITY OF HOT-PRESS FORMING MOLD}
본 발명은 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실제의 열간 압연 조건을 부여하는 상태에서 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질을 시험할 수 있는 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 장치 및 이를 사용한 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차용 부품이나 기계 부품을 얻기 위해 금속 판재를 냉간으로 프레스 성형하여 성형품을 제조하는 방법이 행해져 왔다.
그러나, 냉간 프레스 성형 방법에서는, 금속판은 그 고강도화에 수반하여 연성이 저하되는 특성을 갖고, 파단(소위, 깨짐)이 발생해 버리므로 복잡한 형상의 프레스 제품을 얻는 것이 곤란하다.
따라서, 냉간 프레스 성형 방법을 대신하는 고강도인 성형품이나 성형 부품을 얻는 기술로서는, 가열된 금속 판재를 프레스 성형하는 열간 프레스 성형 방법이 알려져 있다.
상기와 같은 열간 성형에 사용되는 금형은 압연 공정시, 고온으로 가열된 피성형체와 물리적으로 접촉되고, 서냉되는 공정을 반복하게 된다.
더하여, 열간 성형용 금형으로 핫 롤러를 사용하는 성형 공정의 경우, 피성형체에 압착 및 마찰이 반복적으로 작용된다.
이에 따라, 고온의 피성형체에 수만번 이상으로 압착 및 마찰이 행하여 지는 열간 성형용 금형 자체의 수명을 예측함과 아울러, 등급을 설정하는 기술이 요구된다.
본 발명과 관련된 선행문헌으로는 대한민국 공개특허 공개번호 제10-2008-0090551호(공개일: 2008년 10월 08일)가 있다.
본 발명의 목적은, 열간 압연용 금형의 시편을 준비하고, 상기 시편에 실제의 열간 압연 조건을 부여하여, 시편의 수명 및 품질을 시험함으로써, 열간 압연용 금형의 수명 및 품질을 예측할 수 있는 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 장치 및 이를 사용한 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 설정된 열간 압연 조건을 형성하는 시편에, 압착 또는 압착과 마찰을 선택하여 시험 조건을 부여할 수 있는 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 장치 및 이를 사용한 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 준비되는 시편에 압착 및, 마찰 조건을 부여하는 압착 부재 및 마찰 부재의 파손 여부를 실시간으로 모니터링하여, 파손시 다른 압착 부재 및 마찰 부재로 교체함으로써 시험 결과의 신뢰성을 확보할 수 있는 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 장치 및 이를 사용한 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 방법을 제공함에 있다.
일 양태에 있어서, 본 발명은 본체와; 상기 본체에 설치되며, 열간 압연용 금형의 시편을 설정된 가열 조건으로 형성하는 시편 준비 유닛과; 상기 본체에 설치되며, 상기 가열 조건으로 형성된 상기 시편을 전달 받아, 상기 시편에 대해 설정되는 열간 압연 조건으로 시험하여 크랙 발생을 감지하는 시험 유닛; 및 상기 크랙이 발생됨을 기준으로 상기 시편의 수명 및 품질을 판단하는 수명 판단 유닛을 포함하는 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 장치를 제공한다.
상기 시편 준비 유닛은, 상기 시편의 둘레에 배치되며, 고주파 가열을 사용하여 상기 시편의 외면을 설정된 가열 온도로 가열 처리하는 것이 바람직하다.
상기 시험 유닛은, 상기 설정된 가열 온도로 가열되는 시편을 그립하는 안착부와, 상기 시편의 둘레에 설정되는 압착 압력값을 이루도록 반복 가압하는 압착 가압부와, 상기 반복 가압되는 상기 시편에서 크랙이 발생됨을 감지하고, 크랙 발생 감지에 대한 신호를 발생하는 크랙 발생 감지부와, 상기 압착 압력값을 설정하고, 상기 크랙 발생 감지에 대한 신호를 전달 받고, 상기 크랙 발생 감지에 대한 신호가 발생될 때의 압착 압력값과, 반복 가압되는 압착 회수를 전송 받는 제어부를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 시험 유닛은, 상기 시편의 외면에 밀착되고, 설정된 마찰 속도를 이로도록 반복 이동되어 상기 시편의 외면에 마찰력을 제공하는 마찰 제공부를 더 구비한다.
상기 제어부는, 상기 크랙 발생 감지에 대한 신호가 발생될 때의 마찰 속도를 상기 마찰 제공부로부터 전송받는다.
상기 시험 판단 유닛은, 서로 다른 기준 압착 압력값 범위들로 형성되는 등급 판단 기준 정보가 설정되는 저장부와, 상기 저장부와 전기적으로 연결되며, 상기 기준 압착 압력값 범위들에서, 상기 크랙 발생 감지에 대한 신호가 발생될 때의 압착 회수와, 압착 압력값을 포함하는 시험 결과 정보가 포함되는 기준 압착 압력값 범위를 선정하여, 해당 등급을 판단하는 판단부를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 등급 판단 기준 정보에는, 서로 다른 기준 마찰 속도 범위들이 포함되고, 상기 시험 결과 정보에는, 상기 크랙 발생 감지에 대한 신호가 발생될 때의 마찰 속도가 포함될 수 있다.
상기 판단부는, 상기 기준 마찰 속도 범위들에서, 상기 크랙 발생 감지에 대한 신호가 발생될 때의 마찰 속도를 포함하는 상기 시험 결과 정보가 포함되는 기준 마찰 속도 범위를 선정하여, 해당 등급을 판단하는 것이 바람직하다.
상기 압착 가압부와 상기 마찰 제공부는 하나의 몸체로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 시험 유닛에는, 상기 설정된 가열 온도로 가열된 시편의 외면 온도를 상기 설정된 가열 온도를 유지하도록 추가 가열하는 추가 가열부를 더 구비하는 것이 바람직하다.
상기 압착 가압부는, 상기 시편을 반복 가압하는 압착 부재를 구비한다.
상기 마찰 제공부는, 상기 시편의 외면에 상기 마찰력을 제공하는 마찰 부재를 구비한다.
상기 시험 유닛에는, 상기 압착 부재와 상기 마찰 부재 중 적어도 어느 하나에 크랙이 발생되는 지의 여부를 감지하는 보조 크랙 감지부와, 상기 크랙이 발생되는 상기 압착 부재와 상기 마찰 부재 중 적어도 어느 하나를 입출하고, 다른 압착 부재 또는 마찰 부재를 교체하는 부재 교체부가 더 설치되는 것이 바람직하다.
다른 양태에 있어서, 본 발명은 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 장치를 사용하여 시편의 수명 및 품질을 판단하는 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 방법을 제공한다.
본 발명은, 열간 압연용 금형의 시편을 준비하고, 상기 시편에 실제의 열간 압연 조건을 부여하여, 시편의 수명 및 품질을 시험함으로써, 열간 압연용 금형의 수명 및 품질을 예측할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은, 설정된 열간 압연 조건을 형성하는 시편에, 압착 또는 압착과 마찰을 선택하여 시험 조건을 부여할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은, 준비되는 시편에 압착 및, 마찰 조건을 부여하는 압착 부재 및 마찰 부재의 파손 여부를 실시간으로 모니터링하여, 파손시 다른 압착 부재 및 마찰 부재로 교체함으로써 시험 결과의 신뢰성을 확보할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따르는 시편 준비 유닛을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따르는 시험 유닛을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따르는 압착 가압부 및 마찰 제공부의 구성을 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 선 A-A를 따르는 단면도이다.
도 6은 시편이 압착된 상태를 보여주는 도면이다.
도 7은 시편이 압착 및 마찰되는 상태를 보여주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 장치 및 이를 사용한 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 방법을 설명한다.
먼저, 본 발명의 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 장치의 구성을 설명한다.
도 1은 본 발명의 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 장치의 구성을 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명에 따르는 시편 준비 유닛을 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명에 따르는 시험 유닛을 보여주는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조 하면, 본 발명의 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 장치는 크게 본체(100)와, 시편 준비 유닛(200)과, 시험 유닛(300)과, 수명 판단 유닛(400)으로 구성된다.
본체(100)
상기 본체(100)에는, 상기 시편 준비 유닛(200)과 시험 유닛(300)이 서로 다른 공간으로 구획되어 구성될 수 있다.
즉, 상기 본체(100)에는, 상기 시편 준비 유닛(200)이 배치되는 제 1공간부와, 시험 유닛(300)이 배치되는 제 2공간부로 구성된다.
여기서, 상기 제 1공간부와 제 2공간부의 사이에는 이송 챔버(101)가 배치될 수 있다.
상기 제 1공간부와 이송 챔버(101), 이송 챔버(101)와 제 2공간부는 각각 개폐 도어(120)가 설치된다.
상기 이송 챔버(101)에는 시편(10)을 제 1공간부에서 제 2공간부로 이송하는 셔틀(120)이 설치될 수 있다.
또한, 상기 제 1,2공간부 및 이송 챔버(101)의 내부는 도시되지 않은 진공 제공부를 통해 설정된 진공을 이루는 상태를 이룰 수 있다.
시편 준비 유닛(200)
도 1 및 도 2를 참조 하면, 본 발명에 따르는 시편 준비 유닛(200)은 그립부(210)와, 가열부(200)로 구성되며, 상기 제 1공간부에 배치된다.
또한, 본 발명에 따르는 시편(10)은 열간 압연에 사용되는 금형으로, 열간 압연 공정 중, 그 외면은 고온으로 가열되고, 반복적인 압착이 가해지는 공정 조건을 갖는다.
상기 그립부(210)는, 상기와 같은 시편(10)의 양측면부를 그립한다.
상기 그립부(210)는 한 쌍의 그립 실린더(211)를 구비하고, 각 그립 실린더(211)는 신축 가능하고 시편(10)의 양측면부를 가압하여 그립하는 그립축(212)을 갖는다.
상기 가열부(220)는 중공 형상의 몸체(221)를 구비하고, 상기 몸체(221)의 내부에는 유도 가열 코일(222)이 매설될 수 있다. 상기 유도 가열 코일(222)은 전원 제공부(224)를 통해 전원을 인가 받는다.
상기 전원 제공부는 후술되는 제어부(350)에 의해 제어되고, 상기 제어부(350)에는 기준 가열 온도가 미리 설정된다.
여기서, 상기 몸체(221)의 중공에는 상기 시편(10)이 배치될 수 있다.
또한, 상기 시편(10)의 인근에는 온도 센서(230)가 설치되고, 온도 센서(230)는 고주파 유동 가열되는 시편(10)의 외면온도를 측정하고, 측정한 온도를 제어부(350)로 전송한다. 상기 온도 센서(230)는 비접촉식 온도를 측정하는 센서이다.
따라서, 제어부(350)는 전원을 인가 받는 유도 가열 코일(222)은 중공에 배치되는 시편(10)의 외면을 상기 기준 가열 온도를 이루도록 전원 제공부(224)를 사용하여 고주파 유도 가열을 실시할 수 있다.
상기와 같이 기준 가열 온도로 가열된 시편(10)은 셔틀(110)에 의해 이송 챔버(101)를 경유하여 제 2공간부로 이송 될 수 있다.
이때, 개폐 도어(120)는 제 1,2공간부를 개방하고, 시편(10)이 제 2공간부로 이송되면, 개폐도어(120)는 폐쇄 상태를 이룰 수 있다.
시험 유닛(300)
도 4는 본 발명에 따르는 압착 가압부 및 마찰 제공부의 구성을 보여주는 도면이고, 도 5는 도 4의 선 A-A를 따르는 단면도이다.
도 1, 도 4 및 도 5를 참조 하면, 본 발명에 따르는 시험 유닛은 제 2공간부에 배치되며, 안착부(310)와, 압착 가압부(320)와, 카운터(370)와, 마찰 제공부(330)와, 크랙 발생 감지부(340)와, 상술한 제어부(350)와, 시험 선택부(360)로 구성된다.
상기 안착부(310)는 척(311)과, 전자석(312)과, 전류 제공기(313)로 구성된다.
상기 척(311)의 상면에는 이송되는 시편(10)이 안착된다.
상기 전자석(312)은 상기 척(311)의 상면에 노출되도록 척(311)의 내부에 고정 설치된다.
상기 전류 제공기(313)는 제어부(350)로부터 제어 신호를 받아 전자석(312)으로 전류를 제공하여 자회시킬 수 있다.
따라서, 척(311)의 상단에 안착된 금속인 시편(10)은 자회된 전자석(312)에 의해 자력으로 부착되어 강제 그립될 수 있다.
상기 압착 가압부(320)는 안착부(310)의 상부에 배치된다.
상기 압착 가압부(320)는 상하로 신축 가능한 실린더 축(322)을 갖는 압착 실린더(321)와, 상기 실린더 축(322)의 하단에 설치되는 압착 부재(323)와, 압착 부재(323)에 설치되며, 압착 부재(323)와 시편(10)의 사이에 발생되는 압력값을 측정하여, 이를 제어부(350)로 전송하는 압력 센서(324)로 구성된다.
상기 카운터(370)는 압착 가압부(320)에 의해 시편(10)을 반복 압착하는 경우, 압착 회수를 카운트하고, 이를 제어부(350)로 전송한다.
상기 마찰 제공부(330)는 상술한 압착 가압부(320)에 설치될 수 있다.
상기 마찰 제공부(330)는 마찰 부재(331)와, 왕복 이동기(332)로 구성된다.
도 5에 도시되는 바와 같이, 상기 마찰 부재(331)는 압착 부재(323)의 하단에 수평 방향을 따라 이동 가능하게 연결된다. 상기 압착 부재(323)와 마찰 부재(331)는 슬라이딩 홈 및 슬라이딩 돌기로 연결되어 수평 이동 가능하게 구성된다.
상기 왕복 이동기(332)는 한 쌍의 왕복 실린더(332a)로 구성된다. 상기 왕복 실린더(332a)는 수평 방향을 따라 신축 가능한 왕복축(332b)을 갖는다.
상기 한 쌍의 왕복 실린더(332a)는 마찰 부재(331)의 양측에 위치된다.
그리고, 각 왕복 실린더(332a)의 왕복축(332b)은 마찰 부재(331)의 측면에 연결된다.
제어부(350)는 상기 한 쌍의 왕복 실린더(332a)의 왕복축(332b) 신축 동작 및 신축 속도를 교차로 제어한다.
따라서, 양측부가 각 왕복축(332b)에 연결된 마찰 부재(331)는 압착 부재(323)의 하단에서 일정 속도로 왕복 이동될 수 있다.
상기 마찰 부재(331)는 시편(10)의 외면에 밀착되는 상태로 수평 왕복 이동되면서, 시편(10)의 외면에 마찰력을 가할 수 있다.
또한, 상기 제어부(350)는 설정된 마찰 속도를 이루도록 상술한 왕복 실린더(332a)의 왕복축(332b)의 신축 속도를 제어한다.
상기 크랙 발생 감지부(340)는 시편(10)에서 크랙이 발생되는 지에 대한 신호를 발생하고, 이를 제어부(350)로 전송한다.
상기 크랙 발생 감지부(340)는 로드셀(341)과, 크랙 제어부(342)를 구비한다. 상기 로드셀(341)은 시편에 장착될 수 있다.
상기 로드셀(341)은 반복 압착, 마찰됨에 따른 압력값 패턴을 측정하여, 이를 크랙 제어부(342)로 전송한다.
상기 크랙 제어부(342)에는 크랙이 발생되지 않는 상태의 기준 압력값 패턴이 설정된다.
따라서, 크랙 제어부(342)는 측정된 압력값이 설정된 기준 압력값 패턴에서 일부가 벗어나는 경우, 크랙 발생으로 판단하고, 크랙 발생에 대한 신호를 제어부(350)로 전송한다.
상기 제어부(350)는 압착 가압부(320)에 의한 압착 압력값을 설정하고, 상기 크랙 발생 감지에 대한 신호를 전달 받고, 상기 크랙 발생 감지에 대한 신호가 발생될 때의 압착 압력값과, 반복 가압되는 압착 회수를 전송 받는다.
여기서, 상기 압착 가압부(320)와, 마찰 제공부(330)는, 크랙이 발생되는 경우, 시편에 가해진 압착 회수와, 마찰 속도를 제어부(350)로 전송하고, 제어부(350)는 이를 후술되는 시험 판단 유닛(400)으로 전송한다.
더하여, 상기 시험 선택부(360)는 제어부(350)와 전기적으로 연결되고, 압착 가압부(320)와 마찰 제공부(330) 중, 어느 하나 또는 모두를 사용할 수 있는 선택 신호를 제어부(350)로 전송할 수 있다.
즉, 시험 선택부(360)를 통해, 압착 시험만을 실시할 지 또는 압착 시험과 마?? 시험을 동시에 실시할 지의 여부를 선택할 수 있다.
시험 판단 유닛(400)
본 발명에 따르는 시험 판단 유닛(400)은 상술한 제어부(350)와 전기적으로 연결된다.
상기 시험 판단 유닛(400)은 서로 다른 기준 압축 압력값 범위들로 형성되는 등급 판단 기준 정보가 설정되는 저장부(410)와, 상기 저장부(410)와 전기적으로 연결되며, 상기 기준 압축 압력값 범위들에서, 상기 크랙 발생 감지에 대한 신호가 발생될 때의 압축 회수와, 압축 압력값을 포함하는 시험 결과 정보가 포함되는 기준 압축 압력값 범위를 선정하여, 해당 등급을 판단하는 판단부(420)로 구성된다.
상기 등급 판단 기준 정보에는, 서로 다른 기준 마찰 속도 범위들이 포함된다.
상기 시험 결과 정보에는, 상기 크랙 발생 감지에 대한 신호가 발생될 때의 마찰 속도가 포함된다.
상기 판단부(420)는, 상기 기준 마찰 속도 범위들에서, 상기 크랙 발생 감지에 대한 신호가 발생될 때의 마찰 속도를 포함하는 상기 시험 결과 정보가 포함되는 기준 마찰 속도 범위를 선정하여, 해당 등급을 판단한다.
다음은, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 장치의 작용을 통해, 본 발명의 방법을 설명한다.
시편 준비 단계
도 6은 시편이 압착된 상태를 보여주는 도면이고, 도 7은 시편이 압착 및 마찰되는 상태를 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조 하면, 열간 성형을 위한 금형 시편(10)은 제 1공간부의 그립부(210)에 의해 그립되는 상태를 이룰 수 있다.
이동기(223)는 가열부(220)의 몸체(221) 중공에 시편(10)이 위치되도록 몸체(221)를 이동시킬 수 있다.
따라서, 시편(10)은 가열부(220)의 몸체(221)에 의해 에워싸여지는 상태를 이룬다.
제어부(350)는 전원 제공기(224)를 사용하여 전원을 유도 가열 코일(222)로 제공한다.
유도 가열 코일(222)에 의해, 시편(10)의 외면은 고주파 유도 가열이 이루어짐으로써, 가열된다.
그리고, 온도 센서(370)는 가열되는 시편(10)의 외면 온도를 측정하고, 이를 제어부(350)로 전송한다.
상기 제어부(350)는 측정되는 시편(10)의 외면 온도가 기설정된 기준 가열 온도에 이르도록 전원 제공부(224)의 구동을 제어한다.
이와 같은 방식에 의해, 시편(10)은 기준 가열 온도로 가열될 수 있다.
가열이 완료되면, 가열부(220)의 몸체(221)는 이동기(223)에 의해 원위치로 복귀되고, 셔틀(110)은 가열된 시편(10)을 이송 챔버(101)를 통해 제 2공간부로 이송시킬 수 있다. 이때, 개폐 도어(120)는 개방된 상태를 이룬다.
상기 이동기(223)는 수평 방향을 따르는 겐트리(223b)와, 고정바(223a), 직선 모터(223c)로 구성된다.
고정바(223a)의 하단은 가열부(220)의 몸체(221)에 연결되고, 상단은 겐트리(223b)를 따라 이동 가능하게 설치된다.
직선 모터(223c)는 제어부(350)로부터 제어신호를 받아 가열부(220)의 몸체(221)의 위치를 겐트리(223b)를 따라 이동시킬 수 있다.
시험 단계
도 1, 도 6, 도 7을 참조 하면, 이송되는 시편(10)은 안착부(310)의 척(311) 상단에 안착되고, 셔틀(110)은 원위치로 복귀되며, 개폐 도어(120)는 폐쇄되는 상태를 이룬다.
제어부(350)는 전자석(312)을 자화시켜, 척(311) 상단에 안착된 시편(10)을 자력을 사용하여 강제 그립한다.
이어, 제어부(350)는 압착 실린더(321)의 실린더 축(322)을 하강시킨다. 따라서, 실린더 축(322)의 하단에 설치된 압착 부재(323)는 시편(10)의 외면에 압착될 수 있다.
이때, 압착 부재(323)에 설치되는 압력 센서(324)는 압착됨으로 인해 발생되는 압착 압력값을 제어부(350)로 전송한다.
상기 제어부(350)는 설정되는 압착 압력값을 이루도록 압착 실린더(321)의 구동을 제어하고, 설정된 시간 간격으로 압착 실린더(321)를 구동시켜, 압착 부재(324)가 시편(10)의 외면에 반복적으로 압착되도록 한다.
이와 동시에, 카운터(370)는 반복되는 압착 회수를 카운트하고, 이를 제어부(350)로 전송한다.
한편, 본 발명에 따르는 크랙 발생 감지부(340)는 반복적으로 압착되는 시편(10)에서 크랙이 발생됨을 감지한다.
즉, 로드셀(341)은 시편(10)에 설치되어, 압착될 때 발생되는 압력값 패턴을 측정하고, 이를 크랙 제어부(342)로 전송한다.
상기 크랙 제어부(342)는 전송되는 압력값 패턴이 기설정되는 기준 압력값 패턴에서 일부분, 즉 오차 범위 이상으로 벗어나는 경우, 이를 크랙 발생이 된 것으로 판단하고, 크랙 발생에 대한 감지 신호를 제어부(350)로 전송한다.
시험 판단 단계
한편, 시험 판단 유닛(400)의 저장부(410)에는 서로 다른 기준 압축 압력값 범위들로 형성되는 등급 판단 기준 정보가 설정된다.
따라서, 판단부(420)는 상기 크랙 발생 감지에 대한 신호가 발생될 때의 압축 회수와, 압축 압력값을 포함하는 시험 결과 정보가 상기 기준 압축 압력값 범위들 중 어느 범위에 포함되는 지 판단한다.
이에 따라, 판단부(420)는 해당 시편의 등급을 판단할 수 있다.
상기에서는 시편에 대해 반복적인 압착을 가하는 경우, 시편에 대한 수명 및 등급 평가를 설명하였다.
더하여, 본 발명에서는 압착 및 마찰을 함께 시편에 가할 수 있다.
상기와 같이, 압착 부재(323)가 시편(10)에 압착되는 상태에서, 제어부(350)는 왕복 이동기(332)를 사용하여 압착 부재(323)의 하단에 수평 이동 가능하게 설치된 마찰 부재(331)를 수평 방향을 따라 왕복 이동시킨다.
이때, 제어부(350)는 기설정된 속도를 이루도록 왕복 이동기(332)를 사용하여 마찰 부재(331)를 이동시킨다.
이에 따라, 시편(10)의 외면은 압착 가압부(320)에 의해 설정된 압착 가압력을 반복적으로 가할 수 있음과 동시에, 시편(10)의 외면에 상기 마찰 속도를 이루는 마찰력을 가할 수 있다.
이러한 시험 과정에서, 크랙 발생 감지부(340)는 상술한 방식으로 시편(10)에 크랙이 발생되는 지의 여부를 감지하고, 크랙 발생 감지 신호를 제어부(350)로 전송한다.
이러한 경우, 상술한 등급 판단 기준 정보에는, 서로 다른 기준 마찰 속도 범위들이 포함된다.
상기 시험 결과 정보에는, 상기 크랙 발생 감지에 대한 신호가 발생될 때의 마찰 속도가 포함된다.
따라서, 상기 판단부(420)는 상기 기준 마찰 속도 범위들에서, 상기 크랙 발생 감지에 대한 신호가 발생될 때의 마찰 속도를 포함하는 상기 시험 결과 정보가 포함되는 기준 마찰 속도 범위를 선정하여, 해당 등급을 판단할 수 있다.
상기와 같은 구성 및 작용을 통해, 본 발명에 따르는 실시예는 열간 압연용 금형의 시편을 준비하고, 상기 시편에 실제의 열간 압연 조건을 부여하여, 시편의 수명 및 품질을 시험함으로써, 열간 압연용 금형의 수명 및 품질을 예측할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르는 실시예는, 설정된 열간 압연 조건(압착 압력값, 압착 회수, 마찰 속도)을 형성하는 시편에, 압착 또는 압착과 마찰을 선택하여 시험 조건을 부여할 수 있다.
한편, 도면에 도시되지는 않지만, 본 발명에 따르는 시험 유닛(300)에는 상기 설정된 가열 온도로 가열된 시편(10)의 외면 온도를 상기 설정된 가열 온도를 유지하도록 추가 가열하는 추가 가열부를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 시험 유닛(300)에는, 상기 압착 부재(323)와 상기 마찰 부재(331) 중 적어도 어느 하나에 크랙이 발생되는 지의 여부를 감지하는 보조 크랙 감지부와, 상기 크랙이 발생되는 상기 압착 부재(323)와 상기 마찰 부재(331) 중 적어도 어느 하나를 입출하고, 다른 압착 부재 또는 마찰 부재를 교체하는 부재 교체부가 더 설치될 수 있다.
상기 보조 크랙 감지부는 상술한 크랙 발생 감지부의 구성과 동일할 수 있고, 크랙 감지 방법 역시 동일하다.
도면에 도시되지는 않았지만, 부재 교체부는 압착 부재를 실린더 축에서 탈거 및 장착 할 수 있다. 압착 부재와 마찰 부재가 서로 결합되는 구성에서는 동시에 탈거 및 장착 할 수 있다.
또한, 상기 부재 교체부는 대기 위치에서 대기되는 다른 마찰 부재를 갖는 압착 부재를 실린더 축의 단부에 재설치할 수 있다.
여기서, 압착 부재는 실린더 축의 하단에서 탈착 가능한 것이 좋다.
이에 따라, 본 발명에 따르는 실시예는 준비되는 시편에 압착 및, 마찰 조건을 부여하는 압착 부재 및 마찰 부재의 파손 여부를 실시간으로 모니터링하여, 파손시 다른 압착 부재 및 마찰 부재로 교체함으로써 시험 결과의 신뢰성을 확보할 수도 있다.
이상, 본 발명의 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 장치 및 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 본체
101 : 이송 챔버
110 : 셔틀
120 : 개폐 도어
200 : 시편 준비 유닛
210 : 그립부
220 : 가열부
300 : 시험 유닛
310 : 안착부
320 : 압착 가압부
330 : 마찰 제공부
340 : 크랙 발생 감지부
350 : 제어부
360 : 시험 선택부
400 : 수명 판단 유닛
410 : 저장부
420 : 판단부

Claims (10)

  1. 본체;
    상기 본체에 설치되며, 열간 압연용 금형의 시편을 설정된 가열 조건으로 형성하는 시편 준비 유닛;
    상기 본체에 설치되며, 상기 가열 조건으로 형성된 상기 시편을 전달 받아, 상기 시편에 대해 설정되는 열간 압연 조건으로 시험하여 크랙 발생을 감지하는 시험 유닛; 및
    상기 크랙이 발생됨을 기준으로 상기 시편의 수명 및 품질을 판단하는 수명 판단 유닛을 포함하고,
    상기 시험 유닛은, 상기 설정된 가열 온도로 가열되는 시편을 그립하는 안착부와, 상기 시편의 둘레에 설정되는 압착 압력값을 이루도록 반복 가압하는 압착 가압부와, 상기 반복 가압되는 상기 시편에서 크랙이 발생됨을 감지하고, 크랙 발생 감지에 대한 신호를 발생하는 크랙 발생 감지부와, 상기 압착 압력값을 설정하고, 상기 크랙 발생 감지에 대한 신호를 전달 받고, 상기 크랙 발생 감지에 대한 신호가 발생될 때의 압착 압력값과, 반복 가압되는 압착 회수를 전송 받는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 시편 준비 유닛은,
    상기 시편의 둘레에 배치되며, 고주파 가열을 사용하여 상기 시편의 외면을 설정된 가열 온도로 가열 처리하는 것을 특징으로 하는 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 시험 유닛은,
    상기 시편의 외면에 밀착되고, 설정된 마찰 속도를 이로도록 반복 이동되어 상기 시편의 외면에 마찰력을 제공하는 마찰 제공부를 더 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 크랙 발생 감지에 대한 신호가 발생될 때의 마찰 속도를 상기 마찰 제공부로부터 전송받는 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 시험 판단 유닛은,
    서로 다른 기준 압착 압력값 범위들로 형성되는 등급 판단 기준 정보가 설정되는 저장부와,
    상기 저장부와 전기적으로 연결되며, 상기 기준 압착 압력값 범위들에서, 상기 크랙 발생 감지에 대한 신호가 발생될 때의 압착 회수와, 압착 압력값을 포함하는 시험 결과 정보가 포함되는 기준 압착 압력값 범위를 선정하여, 해당 등급을 판단하는 판단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 등급 판단 기준 정보에는, 서로 다른 기준 마찰 속도 범위들이 포함되고,
    상기 시험 결과 정보에는, 상기 크랙 발생 감지에 대한 신호가 발생될 때의 마찰 속도가 포함되고,
    상기 판단부는, 상기 기준 마찰 속도 범위들에서, 상기 크랙 발생 감지에 대한 신호가 발생될 때의 마찰 속도를 포함하는 상기 시험 결과 정보가 포함되는 기준 마찰 속도 범위를 선정하여, 해당 등급을 판단하는 것을 특징으로 하는 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 장치.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 압착 가압부와 상기 마찰 제공부는 하나의 몸체로 구성되는 것을 특징으로 하는 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 시험 유닛에는,
    상기 설정된 가열 온도로 가열된 시편의 외면 온도를 상기 설정된 가열 온도를 유지하도록 추가 가열하는 추가 가열부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 장치.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 압착 가압부는, 상기 시편을 반복 가압하는 압착 부재를 구비하고,
    상기 마찰 제공부는, 상기 시편의 외면에 상기 마찰력을 제공하는 마찰 부재를 구비하되,
    상기 시험 유닛에는,
    상기 압착 부재와 상기 마찰 부재 중 적어도 어느 하나에 크랙이 발생되는 지의 여부를 감지하는 보조 크랙 감지부와,
    상기 크랙이 발생되는 상기 압착 부재와 상기 마찰 부재 중 적어도 어느 하나를 입출하고, 다른 압착 부재 또는 마찰 부재를 교체하는 부재 교체부가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 장치.
  10. 제 1항, 제 2항, 제 4항 내지 제 9항 중 어느 한 항의 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 장치를 사용하여 시편의 수명 및 품질을 판단하는 것을 특징으로 하는 열간 성형을 위한 금형의 수명 및 품질 시험 방법.
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