KR101577333B1 - High speed forming method using Electroplascity effect - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 초고속 성형 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 피가공 성형재에 소정의 전류를 인가하여 피가공 성형재의 응력을 순간적으로 떨어뜨린 후 피가공 성형재에 초고속으로 소정의 힘을 인가하여 피가공 성형재를 성형하기 위한 "전기소성효과를 이용한 초고속 성형 방법"에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to an ultra-high-speed forming method, and more particularly, to a method of manufacturing a super high-speed forming method by applying a predetermined electric current to a workpiece to instantaneously drop the stress of the workpiece, Speed molding method using an electric firing effect "for molding a molded workpiece.
최근 자동차 또는 항공 산업에서는 연료의 효율을 개선하기 위하여 경량금속의 사용이 늘어나고 있다. In recent years, the use of light metals has been increasing in the automotive or aviation industry to improve fuel efficiency.
이 때문에, 고강도강판 (High strength steel) 및 알루미늄 합금의 사용이 두드러지고 있다.For this reason, the use of high strength steel and aluminum alloys is prominent.
그러나 이러한 특수한 목적을 가진 소재들은 일반적인 상온 환경에서 본래의 철강 합금에 비하여 제한된 성형성(난성형성)을 같기 때문에 산업적 활용에 어려움이 따른다.However, these special purpose materials have difficulty in industrial application because they have the limited formability (egg formability) compared with the original steel alloy under ordinary room temperature environment.
이러한 이유로 인하여, 난성형 합금의 성형성을 개선하기 위해서는 다양한 기술들이 연구되고 있다. For this reason, various techniques are being studied to improve the moldability of the cast alloy.
금속의 성형성을 향상시키기 위해서 전형적인 방법으로는 고온에서 성형하는 온간성형(Hot stamping)법이 있다. As a typical method for improving the moldability of a metal, there is a hot stamping method of molding at a high temperature.
하지만 온간 성형법은 금형과 재료 사이의 점착, 윤활의 어려움, 그리고 금형의 강도 저하로 인한 수명문제와 같이 고온 처리로 인한 단점들이 발생한다. However, the hot molding method has disadvantages due to the high temperature treatment such as adhesion between the mold and the material, difficulty in lubrication, and lifetime due to the reduction of the strength of the mold.
이 때문에, 고강도강판의 경우, 성형공정 후 스프링백으로 인한 성형치수 정밀도의 불량으로 인해 고강도강판 성형에 적합한 성형공정의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
For this reason, in the case of a high-strength steel sheet, development of a molding process suitable for forming a high-strength steel sheet is required due to a defect in the accuracy of molding dimension due to springback after the molding process.
한편 금속 재료의 속성에 대한 다양한 연구들이 진행되고 있는데 그 중의 하나로 금속에 전기를 통하는 경우 금속 재료의 특성이 변한다는 사실이 밝혀지고 있다. 특히, 금속에 전류를 공급하는 경우 금속의 응력이 변한다는 사실이 다양한 여구들에 의하여 알려지고 있으며 이를 학문적으로는 전기소성이라고 한다.On the other hand, various studies on the properties of metal materials are being carried out, and it is revealed that the characteristics of metal materials are changed when electricity is passed through the metal. In particular, the fact that the stress of a metal changes when a current is supplied to the metal is known by various folks, and this is called electro-plasticity in academic terms.
이하에서는 전기소성 기공지된 논문을 참조하여 간단히 설명하기로 한다. Hereinafter, the electrosolator will be briefly described with reference to known articles.
울산대학교 자동차선박기술대학원 2013년 5월 "주기적 펄스 전류통전간 5052 알루미늄 합금의 기계적 거동에 관한 연구" 논문에는 다음과 같이 전기소성에 대하여 설명하고 있다.University of Ulsan College of Automotive Engineering and Technology May 2013 "Study on the Mechanical Behavior of 5052 Aluminum Alloy between Periodic Pulse Currents" This paper describes electroselection as follows.
1969년 Troitskii가 나트륨과 같은 특정 물질에 통전된 전류가 물질의 속성을 변화시킨다는 현상을 설명한 이후로, 1984년에는 Klimov 등, 그리고 2000년에 Conrad는 금속재료의 변형간 펄스형태의 전류가 유동응력을 낮춘다는 연구결과를 밝혔다.Since Troitskii in 1969 described the phenomenon that a current applied to a particular material, such as sodium, changes the properties of a material, Klimov et al. In 1984 and Conrad in 2000 found that currents in the form of inter- The researchers said.
이러한 연구를 통하여 전류가 가져오는 응력의 변화, 결정구조의 변화는 저항발열이 원인이 아님을 알 수 있었다. Through these studies, it was found that the change of the stress brought about by the current and the change of the crystal structure were not caused by the resistance heating.
2002년 Conrad의 연구에서는 여러 금속과 세라믹에서 연속된 전류 혹은 펄스형태의 전류를 통한 소성현상과 상변태를 유도하였다.Conrad's work in 2002 led to the firing and phase transformation through continuous current or pulsed currents in various metals and ceramics.
이러한 현상을 전기소성(electroplasticity)이라고 정의한 최근의 연구들은 전기 소성 현상을 이용하여 성형성을 향상 시킬 수 있는 Electrically Assisted Manufacturing(EAM) 기술을 선보였다. Recent researches that define this phenomenon as electroplasticity have demonstrated Electrically Assisted Manufacturing (EAM) technology that can improve the formability by using the electroplating phenomenon.
2007년의 Ross와 동료의 연구, 그리고 Perkins와 동료의 연구에 따르면 연속된 전류를 통전시킴으로써 금속의 유동응력을 비약적으로 감소함을 알 수 있었다.According to a 2007 study by Ross et al., And a study by Perkins and colleagues, it was found that the conduction of a continuous current drastically reduced the flow stress of the metal.
또한 Ross와 Perkins의 연구결과의 비교를 통하여 금속의 변형간 연속된 통전이 인장시험의 경우에는 최대로 얻을 수 있는 연신율이 저하되는 반면 압축시험의 경우에는 비약적으로 연신율이 향상됨을 알 수 있었다. The comparison of the results of Ross and Perkins showed that the continuous energization between the metal deformation decreased the maximum elongation in the tensile test while the elongation improved dramatically in the compression test.
해당 연구에서 최대 연신율이 저하되는 이유는 인장시험간 시편의 단면이 좁아짐에 따라 단위 면적당 유입된 전기 에너지(electric energy density)가 커지게 되고 이는 시편의 이른 파단을 야기할 정도로 과한 온도상승 효과를 가져왔기 때문이다. The reason for the decrease in the maximum elongation rate in the study is that as the cross section of the specimen between the tensile tests narrows, the electric energy density per unit area becomes large, which causes an excessive temperature rise effect to cause early fracture of the specimen It is because it came.
이 결과에 따라 연속 전류를 통한 통전 가공기술은 박판 제조 공정에 적용하기에는 최대 연신율의 저하 현상때문에 이용할 수 없었다.According to these results, the electrification processing technique through the continuous current could not be utilized due to the phenomenon of the maximum elongation deterioration to be applied to the thin plate manufacturing process.
통전소성 현상은 전류를 인가하여 소재에 열을 발생시켜 유동응력을 낮추고자 하는 곳으로 금속 성형을 연구기관들과 금속 제품을 다루는 산업분야로부터 집중을 받기 시작했다. The electric firing phenomenon started to concentrate on the metal forming industry from the research institutes and the industry that deals with the metal products, where the electric current is applied to generate heat to lower the flow stress.
그리하여 인장하는 금속의 통전소성간 최대연신율이 감소하는 단점을 극복할 방안이 2008년, 2009년, 2010년 Roth와 Salandro에 의해 시도 되었다. In 2008, 2009 and 2010, Roth and Salandro attempted to overcome the drawback that the maximum elongation between tensile metals was reduced.
2008년 Roth와 동료는 연속전류가 아닌 주기적 형태의 펄스 전류를 이용하여 5754 알루미늄합금의 최대 연신율을 전형적인 일반 인장시의 파단 연신율에 400% 정도로 향상시킬 수 있었다. In 2008, Roth and colleagues were able to improve the maximum elongation of the 5754 aluminum alloy to about 400% of the typical elongation at break using a periodic pulse current rather than a continuous current.
2009년의 Salandro 등의 연구에서는 AZ31BO 마그네슘합금을 이용하여 통전펄스의 지속시간과 단위면적당 전류변수의 효과를 조사하고 가장 큰 연실율을 가져오는 공정변수를 제안하기도 하였다.Salandro et al. (2009) investigated the effect of current duration per unit area and duration of energized pulses using AZ31BO magnesium alloy, and proposed a process parameter that yields the largest yield rate.
그 뒤를 이은 연구인 Salandro의 2010년 연구에서는 여러 종의 5xxx계열 및 열처리 조건의 알루미늄 합금을 대상으로 주기적 펄스 전류의 성형성 증가 효과를 연구하였다. In a subsequent study, Salandro's 2010 study, investigated the effect of increasing the formability of periodic pulse currents on various 5xxx series and annealed aluminum alloys.
이 연구를 통해서 통전 성형이 가져오는 성형성 향상에 관한 유효성이 합금의 종류나 열처리조건에 따라 다르다는 사실을 알 수 있었다. Through this study, it can be seen that the effectiveness of the improvement of the formability brought about by the electrification is different depending on the kinds of the alloy and the heat treatment conditions.
추가로 2009년의 Green 등의 연구에 따르면, 단 한번의 높은 전류밀도의 전류를 가공간 하중을 제거하기 직전 혹은 성형의 마지막 단계에 가하여 탄성복원을 제거하거나 그 정도를 줄이기 위한 기술로 활용될 수 있다고 입증하였다. In addition, according to a study by Green et al. In 2009, a single current with a high current density can be used as a technique to remove or reduce the elastic restoration just before removing the load between processes or at the final stage of molding .
이는 통전성형 기술이 더 많이 늘이기 위한 장점만이 아닌 보다 정확한 치수 및 형상을 위하여 사용될 수 있는 가능성을 보여주는 시도였다.This was an attempt to demonstrate the possibility of being used for more accurate dimensions and shapes, rather than merely for the purpose of further expanding the current shaping technique.
전류가 가져오는 다양한 금속에서 기계적 거동의 변화 효과는 많은 연구자와 산업계의 관심이 증대 함에도 불구하고, 전류의 지속시간, 전류밀도, 전류 주기를 포함한 펄스 변수의 효과에 관한 양적인 평가에 관한 연구는 매우 제한적이다. Despite the increasing interest of many researchers and industry, the effects of changing the mechanical behavior of various metals brought by currents have been studied extensively in quantitative evaluation of the effects of pulse parameters including current duration, current density and current cycle Limited.
2011년에 Salandro는 굽힘 공정에 304 스테인리스 합금을 대상으로 펄스 전류를 통해 통전소성 효과를 조사하였고 3점식 굽힘 공정의 하중 및 변형량 구하기 위한 해석기법을 제시하였다. In 2011, Salandro investigated the effect of electrification on the 304 stainless steel alloy in the bending process through the pulse current, and presented an analytical technique to determine the load and deformation of the 3-point bending process.
이 연구에서는 electroplastic bending coefficient를 도입하여 EAB (electrically assisted bending) 공정의 설계를 위해 연구결과를 활용할 수 있도록 하였다. 이 모델은 실험의 결과들과 잘 맞아 떨어졌으며 10~15% 차이 내에서 굽힘 하중을 예측할 수 있었다.In this study, the electroplastic bending coefficient was introduced to make use of the results for the design of EAB (electrically assisted bending) process. This model fit well with the experimental results and predicted bending loads within 10-15% difference.
도 1은 한국생산제조시스템학회 2014년도 춘계학술대회 논문집 61페이지에 게재된 통전 성형을 이용한 1Gpa 이상 초 고강도 강 및 Al5000계 차체제품의 제조 기반 기술 관련 전기소성효과를 보여주는 예시적 그래프이다.FIG. 1 is an exemplary graph showing the electroless effect of manufacturing technology based on manufacturing of super high strength steel and Al5000 body products of 1 Gpa or more using electrospinning, which is published on the 61st Spring, 2014 Spring Conference of the Korean Manufacturing and Manufacturing Systems Society.
도시된 바와 같이, 소정 크기의 펄스 전류를 0.01s 간격으로 통전시킨 경우 금속의 응력(strain)이 일시적으로 소정치 이하로 다운되는 현상이 나타나는 것을 있다. 특히, 응력 저하의 정도는 통전 전류의 크기에 비례하는 것도 알 수 있다. As shown in the figure, when a pulse current of a predetermined magnitude is supplied at intervals of 0.01s, the stress of the metal temporarily falls below a predetermined value. In particular, the degree of the stress reduction is proportional to the magnitude of the energizing current.
이처럼, 전기소성(Electroplascity) 효과는 금속이 소성변형을 하는 동안 연속전류를 흘려주면 Flow stress가 확연하게 감소하는 것을 확인할 수 있었다. As such, the electroplastic effect showed that the flow stress was significantly reduced when a continuous current was flowed during the plastic deformation of the metal.
하지만 이러한 효과는 도 1의 그래프에서도 알 수 있는 바와 같이 1~2ms 정도의 짧은 시간에 순간적으로 발생하고 금형과의 절연문제로 인해 성형시간이 1~2초인 기존의 일반적인 성형공법을 그대로 적용하기에는 문제점을 안고 있으며 이 때문에 단시간에 소정의 힘을 가할 수 있는 성형 방법이 필요하다. However, as can be seen from the graph of FIG. 1, these effects occur instantaneously in a short time of about 1 to 2 ms, and it is difficult to apply the conventional general molding method having a molding time of 1 to 2 seconds due to insulation problem with the mold Therefore, a molding method capable of applying a predetermined force in a short time is required.
한편, 초고속의 성형 방법으로는 폭발성형(explosive forming), 전자기 성형 공법(electromagnetic forming:EMF) 등이 알려져 있다. On the other hand, explosive forming, electromagnetic forming (EMF), and the like are known as ultra-high speed molding methods.
폭발성형은 화약의 폭발에 의한 에너지를 이용해서 성형하는 가공법으로, 가공속도가 매우 빠르고 단단한 재료에 임의의 형상으로 성형할 수 있다는 특성이 있다Explosion molding is a molding method in which energy is generated by the explosion of a gunpowder and has a characteristic of being able to be formed into an arbitrary shape in a hard material with a very high processing speed
다음, 전자기 성형(electromagnetic forming:EMF)은 고강도의 자기장을 이용하여 고속(15~300m/s)으로 금속을 성형하는 기술로, 자계가 가지는 에너지를 직접 금속의 성형에 이용하는 성형법으로 폭발성형과 더불어 대표적인 고속 성형법 중의 하나이다(high-velocity forming process)[1].Next, electromagnetic forming (EMF) is a technique of forming a metal at high speed (15 to 300 m / s) using a magnetic field of high strength. It is a molding method in which the energy of a magnetic field is directly used for metal forming. It is one of the typical high-velocity forming processes [1].
이러한 전자기 성형법은 성형코일의 자기장이 작용하는 범위 내에서 성형이 이루어지기 때문에 피가공재의 성형 범위에 제한이 있고, 전기전도도가 낮은 소재는 성형을 위한 충분한 성형력을 얻기 위해 구리와 같은 고전도성 드라이버(driver)를 이용해야 하지만, 성형코일에 의해 발생된 자기압력이 가공물에 직접 가해져 어떠한 물리적 접촉없이 성형이 이루어지므로(비접촉식 성형), 표면 결함, 윤활, 마멸 등의 문제가 발생하지 않으며 반복적인 성형이 가능하다는 장점이 있다. Such an electromagnetic molding method is limited in the molding range of the material to be processed because the molding is performed within a range in which the magnetic field of the forming coil operates. In order to obtain a sufficient forming force for forming the material having a low electric conductivity, However, since the magnetic pressure generated by the molding coil is directly applied to the workpiece and the molding is performed without any physical contact (non-contact molding), problems such as surface defects, lubrication and wear are not generated, Is possible.
또한 전자기 성형은 냉간 가공법으로서 기계적 성질을 그대로 유지하는 것이 가능하다. 따라서, 축관/확관, 평판 성형, 접합 공정 등 다양한 성형공정에 적용이 가능하다. Electroforming can also be used as a cold working method to maintain mechanical properties. Therefore, it can be applied to various molding processes such as shaft / pipe expansion, flat plate forming and joining process.
뿐만 아니라 전자기 성형은 복잡한 형상도 효과적으로 성형이 가능하기 때문에 가전제품 산업은 물론, 자동차 산업과 항공 산업 등 다양한 분야에 응용 할 수 있다[2].In addition, electromagnetic molding can be applied to various fields such as the automobile industry and the aviation industry as well as the household appliances industry because the complicated shapes can be effectively formed [2].
국내에서는 1990년대 초에 국외에서 장비를 도입해 수치적 접근과 실험 결과를 비교하는 등의 연구가 진행 되었고 2005년에는 자동차의 spaceframe에 적용하기 위한 단계로서 알루미늄 튜브의 접합공정에 대한 연구가 진행되었으나 기술 기반과 경험의 부족으로 실용화 되지는 못하고 있다[3].In Korea, studies were carried out by introducing equipments from outside the country in the early 1990s and comparing the numerical approach with experimental results. In 2005, research on the joining process of aluminum tubes was carried out as a step for application to automobile spaceframe It has not been put into practical use due to lack of technology base and experience [3].
국외에서도 미국과 유럽, 일본, 중국 등지에서 전자기 성형에 대한 연구가 활발히 진행되고 있지만 부분적으로만 실용화 되고 있는 실정이다[4].
In addition, studies on electromagnetic molding in the United States, Europe, Japan, and China have been actively conducted outside the country, but they are only partially used [4].
이하에서는 이러한 전자기 성형의 원리 및 방법에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the principle and method of such electromagnetic forming will be described.
임의의 폐회로에서 자속이 시간에 따라 변하게 되면 자속의 시간변화율과 같고 방향은 반대인 유도기전력이 유도된다. 이를 패러데이 법칙(Faraday's law)이라 하고 식 (1)과 같이 표현된다.If the magnetic flux changes with time in an arbitrary closed circuit, the induced electromotive force which is the same as the rate of change of the magnetic flux and whose direction is opposite is derived. This is called Faraday's law and is expressed as Equation (1).
식 (1)에서 ε은 유도 기전력, Φ는 자속, t는 시간을 나타낸다. 전자기 성형에서 커패시터를 통해 코일에 순간적으로 도 2와 같이 수백 μs의 짧은 시간 이내에 감쇠하는 전류를 방전하게 되면 자속의 변화로 인해 주위의 피가공재(workpiece)에 유도 기전력이 발생하게 된다. 이 유도 기전력에 의해 도체인 피가공물에 유도전류(induced current)가 흐르게 된다.In Eq. (1), ε is induced electromotive force, Φ is magnetic flux, and t is time. In the electromagnetic forming, if the electric current attenuating within a short time of several hundreds of microseconds is discharged instantaneously to the coil through the capacitor, an induced electromotive force is generated in the surrounding workpiece due to the change of the magnetic flux. The induced electromotive force causes an induced current to flow through the workpiece as a conductor.
자기장으로 인하여 전류가 흐르는 도체가 받는 힘을 로렌쯔의 힘(Lorentz? force)이라고 하고 식 (2)로 표현된다.The force received by the conductor through which the current flows due to the magnetic field is called the Lorentz force and expressed by equation (2).
F = Idl × B (2) F = Idl x B (2)
여기서 I는 도체에 흐르는 전류, dl은 도체의 길이, B는 자속밀도, F는 로렌쯔의 힘이다. 도체의 길이 dl과 자속밀도 B에 의해 정의 되는 면에 수직으로 도 3과 같이 로렌쯔의 힘이 발생하게 된다. 이 힘이 전자기 성형에서 성형력이 된다[5]. Where I is the current through the conductor, dl is the length of the conductor, B is the magnetic flux density, and F is the Lorentz force. A Lorentz force is generated perpendicular to the plane defined by the length dl of the conductor and the magnetic flux density B as shown in Fig. This force is the shaping force in electromagnetic molding [5].
전자기 성형 장비는 고용량의 커패시터와 성형코일, 커패시터를 충전하기 위한 제어 회로 및 전력공급장치, 충/방전 스위치, 금형으로 구성되어 있으며 기본적인 회로 구성도는 도 4와 같다.The electromagnetic molding machine is composed of a high-capacity capacitor and a forming coil, a control circuit and a power supply for charging the capacitor, a charge / discharge switch, and a mold.
도 4와 같이 전력공급장치와 연결된 고용량의 커패시터(capacitor)는 충전 스위치를 통해 충전이 이루어지게 된다. As shown in FIG. 4, a high capacity capacitor connected to the power supply apparatus is charged through the charge switch.
성형을 하기 위한 목표 에너지까지 커패시터가 충전이 되면 방전스위치를 통해 순간적으로 방전시킴으로써 성형코일(forming coil)에 충격전류가 흐르게 된다. When the capacitor is charged up to the target energy for forming, the impulse current flows through the forming coil by discharging momentarily through the discharging switch.
코일에 인가되는 입력전류는 도 2과 같이 수백 μs 이내에 감쇠하면서 성형코일에 강력한 자기장을 발생 시키게 된다. 성형코일의 강한 자기장은 패러데이의 법칙에 의해 피가공재에 반대 방향의 유도전류를 발생시키고 로렌쯔의 힘에 의해 성형력이 발생되어 성형이 이루어진다. The input current applied to the coil is attenuated within a few hundreds of microseconds as shown in FIG. 2, and a strong magnetic field is generated in the forming coil. The strong magnetic field of the forming coil generates the induction current in the opposite direction to the material to be processed by Faraday's law, and the molding force is generated by the Lorentz force to perform the molding.
도 5는 전자기 성형에 사용되는 성형 코일의 일예이고, 도 6은 성형코일을 에폭시(Epoxy)를 이용하여 절연을 시킨 상태의 외관 사시도이며, 도 7은 전자기 성형을 실시하기 위하여 피가공 성형재(work piesce)를 금형(die)과 전자기 성형 코일 사이에 배치시킨 상태를 보여주는 도면이다.Fig. 5 is an example of a molding coil used for electromagnetic molding, Fig. 6 is an outer perspective view in a state where a molding coil is insulated by using epoxy, Fig. 7 is an exploded perspective view of a molding member work piesce is placed between a die and an electromagnetic forming coil.
알려진 바와 같이, 전자기 성형을 위해서는 전자기 성형장비의 입력 전압의 조절을 통한 커패시터의 저장 에너지 제어와 충전 및 방전을 위한 시스템, 일정 전류계를 통해 커패시터를 안정적으로 충전하기 위한 제어 시스템의 구축이 필요하며, 입력 전압 조절 장치를 통해 커패시터의 저장 에너지 조절을 가능하도록 하고 이를 전압계를 통해 커패시터의 전압을 확인 할 수도 있다.
As is known, in order to perform electromagnetic molding, it is necessary to construct a control system for stably charging a capacitor through a constant ammeter and a system for charging and discharging control of a storage energy of a capacitor through adjustment of an input voltage of an electromagnetic molding machine, The input voltage regulator allows the storage energy of the capacitor to be adjusted and the voltage of the capacitor through the voltmeter.
이러한 전자기 성형 공법을 이용한 관련 선행 특허 기술로는 Related prior art technologies using this electromagnetic molding method include
1. 한국특허번호 제10-0956027호, "전자기 성형장치 및 이를 이용하여 제작되는 범퍼 스테이성형품", 2010.04.27. 1. Korean Patent No. 10-0956027, entitled " Electromagnetic molding apparatus and bumper stay molded article using the same, "2010.04.27.
2. 한국특허번호 제10-1344867호, "하부 성형 수단을 갖는 전자기 성형 장치", 2013.12.18.2. Korean Patent No. 10-1344867, "Electroforming Apparatus with Lower Molding Means ", 2013.12.18.
3. 한국특허번호 제10-1034592호, "다수의 성형 펀치를 포함하는 판재 성형 장치 및 이를 이용한 판재 성형 방법", 2011.05.04.3. Korean Patent No. 10-1034592, "Plate material forming apparatus including a plurality of forming punches and method of forming plate material using the same," 2011.05.04.
4. 한국특허번호 제10-1034593호, "다수의 성형 펀치를 포함하는 스트레칭 판재 성형 장치 및 이를 이용한 스트레칭 판재 성형 방법", 2011.05.04. 등이 있다.4. Korean Patent No. 10-1034593, " Stretching plate molding apparatus including a plurality of forming punches and method of forming stretch plate using the same, "2011.05.04. .
그런데, 이러한 전자기 성형을 이용한 성형력은 수십 내지 수백 μs의 짧은 순간에 작용되기 때문에 효과적인 성형이 이루어지기 위해서는 피가공재에 충분한 운동에너지를 줄 수 있을 정도로 소재의 항복응력의 수배 이상이 되는 상당한 성형력이 발생되어야 한다는 문제점을 안고 있다.However, since the molding force using such electromagnetic molding acts at a short time of several tens to several hundreds of microseconds, in order to achieve effective molding, a considerable shaping force, which is more than several times the yield stress of the material, Has to be generated.
이 때문에, 전자기 성형시 상당한 양의 전력이 소모된다는 문제점이 있다. For this reason, there is a problem that a considerable amount of electric power is consumed in electromagnetic molding.
본 발명은 동일 성형 조건하에서 피가공 성형재에 가해지는 성형력을 감소시킬 수 있는 방법을 제안하고자 한다.The present invention proposes a method capable of reducing the forming force applied to a workpiece under the same molding conditions.
이를 위하여, 본 발명에서는 피가공 성형재에 전기소성 현상을 발생시켜 피가공 성형재의 응력을 떨어뜨린 후, 전자기 성형력을 인가하는 방법을 제안한다.To this end, the present invention proposes a method of applying an electromagnetic forming force after an electric firing phenomenon occurs in a workpiece to reduce the stress of the workpiece.
참고로, 본 발명에서 제안하는 피가공 성형재에 대한 소성 처리는 피가공 성형재에 대하여 소정 시간 동안 소정의 전류를 통전시키는 방법으로 이루어진다.For reference, the firing treatment for the workpiece to be proposed in the present invention is performed by applying a predetermined current to the workpiece for a predetermined time.
이를 위하여, 본 발명은 피가공 성형재에 전기소성을 가하여 순간적으로 피가공 성형재의 응력을 떨어뜨린 후 피가공 성형재의 응력이 떨어져 있는 짧은 시간동안 피가공 성형재에 소정의 성형력을 가하여 피가공 성형재를 성형하고자 하는 방법을 제안한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method of manufacturing a workpiece by applying a predetermined shaping force to a workpiece for a short period of time in which a stress of the workpiece is separated by applying electrospinning to the workpiece, A method for molding a molding material is proposed.
본 발명에 있어서, 피가공 성형재에 인가되는 성형력은 전기소성에 의하여 피가공 성형재의 응력이 떨어진 시간내에 인가되는 것이 바람직하며, 이러한 성형력은 폭발성형 또는 전자기 성형 공법에 의하여 제공될 수 있다. In the present invention, it is preferable that the forming force applied to the workpiece is applied within a time when the stress of the workpiece is deteriorated by the electric firing, and such a forming force can be provided by explosion molding or electromagnetic molding .
본 발명에 따른 전기소성효과를 이용한 초고속 성형 방법은 (a) 피가공 성형재에 대하여 전기소성을 수행하는 단계; (b) 상기 피가공 성형재에 대하여 소정의 성형력을 초고속으로 제공하여 상기 피가공 성형재를 성형하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다. An ultra-high-speed forming method using an electropolishing effect according to the present invention includes the steps of: (a) performing electrospinning on a workpiece; (b) molding the workpiece by providing a predetermined forming force to the workpiece at an extremely high speed.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 전기소성효과를 이용한 초고속 성형 방법은 (a) 피가공 성형재에 대하여 전류를 흘리는 단계; (b) 상기 피가공 성형재의 응력이 일정치 이하로 떨어지는 단계; (c) 상기 피가공 성형재의 응력이 일정치 이하로 떨어져 있는 시간 동안 상기 피가공재에 소정의 성형력을 가하여 성형하는 단계로 이루어질 수 있다.More specifically, an ultra-high speed forming method using an electropolishing effect according to the present invention includes: (a) flowing a current to a workpiece; (b) the stress of the workpiece falls below a predetermined value; (c) a step of applying a predetermined shaping force to the material to be processed for a period of time during which the stress of the workpiece is kept below a predetermined value.
본 발명의 효과는 다음과 같다.The effects of the present invention are as follows.
본 발명은 피가공 성형재를 초고속(성형시간: 150~300㎲)으로 성형할 수 있다는 이점이 있다.The present invention is advantageous in that the workpiece can be molded at an extremely high speed (molding time: 150 to 300 占 퐏).
또한 본 발명은 피가공 성형재의 응력이 저하되는 시점에 동기되어 소정의 성형력을 피가공 성형재에 인가하므로 그렇지 않은 경우보다 성형력에 소비되는 에너지를 절감할 수 있다는 이점이 있다. Further, the present invention is advantageous in that the energy to be consumed in the forming force is reduced compared to the case where the predetermined molding force is applied to the workpiece in synchronization with the time when the stress of the workpiece is lowered.
또한, 본 발명은 초고속 성형 방법인 폭발 성형 이외에도 비접촉 성형특성을 가지는 초고속 전자기성형공법을 전기소성효과와 접목하여 피가공 성형재의 유동응력을 일시적으로 낮추고 순간적으로 전자기성형을 적용하여 냉간성형에서도 초고강도강과 난성형 소재 성형이 가능하다는 이점이 있다.In addition, the present invention combines the ultra-high speed electromagnetism method with non-contact molding characteristics with the electropolishing effect in addition to the explosion molding, which is an ultra-high speed molding method, temporarily lowering the flow stress of the workpiece and instantaneously applying electromagnetic molding, It has the advantage of being able to mold steel and lumber.
본 발명에서 제안하는 전기소성효과를 고려한 초고속 성형 예컨대 전기소성효과를 고려한 전자기성형기술은 아직까지 국내외 어디에서도 연구되거나 제안된 바 없는 것으로 이러한 본 발명을 산업계에 적용하는 경우 초고강도를 가지는 제품의 냉간성형으로 인하여 기존공법 대비 생산비용을 획기적으로 절감시킬 수 있을 뿐만 아니라 제품의 성형 품질에도 개선시킬 수 있으며, 향후 차세대 초고강도강 판재성형기술의 획기적인 발전에 기여가 가능하다고 보여진다. The electromagnetic forming technology considering the electropolishing effect proposed in the present invention, taking into account the electropolishing effect, for example, has not been studied or proposed anywhere in the home and abroad. When the present invention is applied to an industrial field, It is possible not only to remarkably reduce the production cost compared with the existing method due to the molding but also to improve the molding quality of the product and to contribute to the breakthrough development of the next generation super high strength steel plate forming technology.
도 1은 한국생산제조시스템학회 2014년도 춘계학술대회 논문집 61페이지에 게재된 통전 성형을 이용한 1Gpa 이상 초 고강도 강 및 Al5000계 차체제품의 제조 기반 기술 관련 전기소성효과를 보여주는 예시적 그래프이다.
도 2 내지 도 4는 전자기 성형의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 전자기 성형에 사용되는 성형 코일의 일예이다
도 6은 성형코일을 에폭시(Epoxy)를 이용하여 절연을 시킨 상태의 외관 사시도이다.
도 7은 전자기 성형을 실시하기 위하여 피가공 성형재(work piesce)를 금형(die)과 전자기 성형 코일 사이에 배치시킨 상태를 보여주는 도면이다.
도 8은 전자기 성형 장비에 사용되는 충방전 회로의 개념을 보여주는 도면이다.
도 9 내지 도 10은 본 발명에 따른 전기소성효과를 이용하여 전자기 성형을 수행하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 전자기 성형 방법을 설명하는 도면이다.FIG. 1 is an exemplary graph showing the electroless effect of manufacturing technology based on manufacturing of super high strength steel and Al5000 body products of 1 Gpa or more using electrospinning, which is published on the 61st Spring, 2014 Spring Conference of the Korean Manufacturing and Manufacturing Systems Society.
Figs. 2 to 4 are diagrams for explaining the concept of electromagnetic molding. Fig.
5 is an example of a molded coil used for electromagnetic molding
Fig. 6 is an external perspective view of the molded coil in an insulated state using epoxy. Fig.
7 is a view showing a state in which a workpiece is disposed between a die and an electromagnetic forming coil to perform electromagnetic forming.
Fig. 8 is a view showing the concept of a charge-discharge circuit used in an electromagnetic molding machine.
9 to 10 are views for explaining a method of performing electromagnetic molding using the electropolishing effect according to the present invention.
11 is a view for explaining an electromagnetic forming method according to the present invention.
이하, 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
Hereinafter, the technical structure of the present invention will be described in detail with reference to an embodiment shown in the accompanying drawings.
본 발명에 따른 전기소성효과를 이용한 초고속 성형 방법은 피가공 성형재에 대한 전기소성 단계 및 피가공 성형재에 대한 초고속 성형 단계로 이루어진다.
The ultra-high speed forming method using the electropolishing effect according to the present invention comprises an electrification step for a workpiece and an ultra-high speed molding step for the workpiece.
1. 먼저, 전기소성 단계에 다하여 설명하기로 한다.1. First, it will be explained at the electric firing step.
전기소성 단계는 피가공 성형재에 소정의 전류를 흘려 피가공 성형재의 응력을 일정치 이하로 저하시키는 과정이다The electric firing step is a process of flowing a predetermined current through the workpiece to reduce the stress of the workpiece to a predetermined value or less
알려진 바와 같이, 피가공 성형재에 대하여 일정 레벨 이상의 전류를 흘리면 피가공 성형재의 응력이 순간적으로 일정치 이하로 저하되는 현상이 발생한다.As is known, when a current exceeding a certain level is caused to flow to the member to be processed, the stress of the member to be processed instantaneously drops below a predetermined value.
따라서, 피가공 성형재의 응력이 일정치 이하로 저하된 시간에 동기되어 소정의 성형력을 피가공 성형재에 가하는 경우 전기소성 효과를 가하지 않은 경우보다 더 낮은 성형력으로 피가공 성형재를 성형할 수 있다는 이점이 있다.
Therefore, when a predetermined forming force is applied to the member to be processed in synchronization with the time when the stress of the member to be processed is lowered to a predetermined value or less, the member to be processed is molded at a lower molding force than the case where the electric firing effect is not applied There is an advantage to be able to.
2. 다음 초고속 성형 단계에 대하여 설명하기로 한다. 2. The following super-fast forming steps will be described.
전술한 전기소성 효과에 의하여 피가공 성형재의 응력이 저하되는 시간은 피가공 성형재의 종류에 따라 차이가 있기는 하지만 그 시간은 매우 짧다.The time for the stress of the workpiece to be lowered due to the above-described electric firing effect varies depending on the type of the workpiece, but the time is very short.
따라서 전기소성 효과를 이용하기 위해서는 피가공 성형재의 응력이 저하되어 있는 시간내에 소정의 성형력을 피가공 성형재에 인가할 필요가 있다.Therefore, in order to utilize the electropolishing effect, it is necessary to apply a predetermined shaping force to the workpiece in a time period during which the stress of the workpiece is lowered.
이 때문에 피가공 성형재에 가해지는 성형력은 전기소성 효과에 의하여 응력이 저하되어 있는 시간내에 가해져야 하며 또한 동기화되는 것이 바람직할 것이다.Therefore, the forming force applied to the workpiece to be formed should preferably be applied within a period of time in which the stress is lowered due to the electric firing effect, and also be synchronized.
예컨대, 전기 소정 효과에 의하여 피가공 성형재의 응력이 저하되어 있는 시간이 약 A[sec] 동안 이라고 하면, 피가공 성형재를 성형하기 위하여 인가되는 소정의 성형력은 A[sec] 이내이어야 할 것이다.
For example, if the time during which the stress of the member to be processed is lowered by the predetermined electric effect is about A [sec], the predetermined shaping force applied to mold the member to be processed should be within A [sec] .
통상 전기소성효과가 이루어지는 시간은 매우 짧으므로 일반적인 성형 방법으로는 그 적용이 곤란하다.Since the time during which the electric firing effect is usually performed is very short, it is difficult to apply it to general molding methods.
따라서, 본 발명에서는 전기소성효과에 따른 피가공 성형재의 짧은 응력 저하 시간 동안 성형력을 제공할 수 있는 방법을 강구하였다.Therefore, in the present invention, a method capable of providing a forming force during a short stress reduction time of a workpiece according to an electropolishing effect has been proposed.
이러한 성형력은 폭발 성형, 전자기 성형 중 적어도 어느 하나가 가능할 수 있다.The forming force may be at least one of explosion molding and electromagnetic molding.
왜냐하면, 이들 폭발 성형, 전자기 성형은 초고속으로 소정의 성형력을 피가공 성형재에 가할 수 있기 때문이다.This is because explosion molding and electromagnetic molding can apply a predetermined molding force to the workpiece at an extremely high speed.
본 발명에서는 이러한 본 발명의 일 실시예 중의 하나로, 전자기 성형을 이용하여 피가공 성형재의 짧은 응력 저하 시간 동안 성형력을 제공할 수 있는 방법에 대하여 설명하기로 한다. In the present invention, a method of providing a forming force during a short stress reduction time of a workpiece using an electromagnetic forming will be described as one of the embodiments of the present invention.
참고로, 본 발명에서는 전기소성효과에 부응하여 고속 처리 가능한 전자기 성형을 일예로 설명하지만 본 발명의 실시예는 이에 제한되지 아니하며 폭발 성형에도 동일하게 적용 가능할 것이다.
For reference, in the present invention, an electromagnetic molding capable of high-speed processing in response to an electropolishing effect is described as an example, but the embodiment of the present invention is not limited thereto and can be applied to explosion molding as well.
[본 발명의 실시를 위한 전자기 성형에 대한 설명][Description of Electromagnetic Shaping for Implementation of the Present Invention]
당업계에 알진 바와 같이 전자기 성형(Electromagnetic forming: EMF)은 고강도의 자기장을 이용하여 고속(15~300m/s)으로 금속을 성형하는 기술이다. As is known in the art, electromagnetic forming (EMF) is a technique of forming a metal at high speed (15 to 300 m / s) using a high-strength magnetic field.
전자기성형법은 성형 코일에 의해 순간적으로 전류가 방전되고 주위의 자속 변화 때문에 피 가공재(workpiece)에 유도기전력이 발생한다. In the electromagnetic forming method, an electric current is momentarily discharged by a forming coil, and an induced electromotive force is generated in a workpiece due to a change in magnetic flux around the coil.
이러한 유도전류가 가공물에 흐르게 되면 로렌쯔 힘(Lorentz force)으로 피 가공물이 성형된다. When this induced current flows through the workpiece, the workpiece is formed with a Lorentz force.
전자기성형법은 성형코일에 의해 발생된 자가력이 가공물에 직접 가해져 어떠한 물리적 접촉 없이 성형이 이루어지므로, 표면 결함, 윤활, 마멸 등의 문제가 발생하지 않으며 반복적인 성형이 가능하다는 장점이 있다.
The electromagnetic forming method is advantageous in that repetitive molding is possible without any problems such as surface defects, lubrication, wear and the like because the self-generated force generated by the forming coil is directly applied to the workpiece and is molded without any physical contact.
전자기 성형 장비는 도 8에 도시된 바와 같이 저항, 인덕터, 고용량의 커패시터, 성형코일, 충/방전 스위치를 기본적으로 구비한다. 참고로 도 8에 도시된 전자기 성형 장비 중에서 성형코일을 제외한 나머지 부분은 성형코일에 소정의 전류를 공급하기 위한 충방전 회로이다(도 9의 충방전 회로). The electromagnetic forming apparatus basically includes a resistor, an inductor, a high-capacity capacitor, a molded coil, and a charge / discharge switch as shown in Fig. 8 is a charge / discharge circuit for supplying a predetermined current to the molding coil (charge / discharge circuit of FIG. 9).
한편, 도시되지는 않았지만 이러한 전자기 성형 장비는 충방전 스위치를 제어하기 위한 제어 회로는 물론 전력공급장치, 금형을 더 포함하는 포괄적인 개념으로 이해하여야 할 것이다.
Although not shown, such electromagnetic molding equipment should be understood as a comprehensive concept including a control circuit for controlling charge / discharge switches, as well as a power supply device and a mold.
전력공급장치와 연결되는 고용량의 커패시터(Capacitor)는 충전 스위치를 통해 충전이 이루어지게 되고, 성형하기 위한 목표 에너지까지 커패시터가 충전되면 방전 스위치를 통해 순간적으로 방전시킴으로써 성형 코일(Forming coil)에 충격전류가 흐르게 된다.A high capacity capacitor connected to the power supply device is charged through a charging switch. When the capacitor is charged up to the target energy for forming, the capacitor is momentarily discharged through the discharging switch, .
일반적으로 코일에 인가되는 입력전류는 수백 μs 이내에 감쇠하면서 성형 코일에 강력한 자기장을 발생시키게 된다. Generally, the input current applied to the coil is attenuated within a few hundreds of microseconds, generating a strong magnetic field in the forming coil.
성형 코일의 강한 자기장은 패러데이의 법칙에 의해 피가공재에 반대 방향의 유도전류를 발생시키고 로렌쯔의 힘으로 성형력이 발생하여 성형이 이루어지는 과정을 거친다.The strong magnetic field of the forming coil generates the induction current in the opposite direction to the material to be processed by the Faraday's law and the shaping force is generated by the Lorentz force.
그런데, 이러한 전자기 성형에는 피가공 성형재에 인가되는 성형력이 일정 수준 이상되어야 하며 이 때문에 전자기 성형에는 상당한 양의 에너지가 소비된다.
However, in such electromagnetic molding, the molding force applied to the workpiece must be at least a certain level, and therefore a considerable amount of energy is consumed in the electromagnetic molding.
이에 본 발명에서는 피가공 성형재의 응력을 저하시킨 상태에서 전자기 성형을 적용하는 방법을 제안하여 전자기 성형에 필요한 에너지를 상대적으로 감소시킬 수 있는 방안을 제시한다.
Accordingly, the present invention proposes a method of applying electromagnetic molding in a state where the stress of the workpiece is lowered, and suggests a method of relatively reducing the energy required for electromagnetic molding.
도 9 및 도 10은 본 발명에 제안하는 전기소성효과를 이용하여 전자기 성형 방법(초고속 성형 방법 중의 일예)을 실시하는 전자기 성형장비의 개념도이다.Figs. 9 and 10 are conceptual diagrams of an electromagnetic forming apparatus that performs an electromagnetic forming method (an example of an ultra-high speed forming method) using the electroless effect proposed in the present invention.
도 9의 (a), (b)는 성형코일에 전류가 공급되면 피가공 성형재(10)가 성형되는 과정을 개념적으로 도시한 도면이고, 도 10의 (a)는 피가공 성형재(10)에 펄스 전류 발생기를 연결시켜 피가공 성형재(10)에 전기소성 효과를 얻기 위한 전류를 공급하는 개념을 도시한 도면이고, 도 10의 (b)는 성형코일에 도 8에 도시된 것과 동일 유사한 충방전 회로를 전기적으로 연결한 개념을 설명하는 도면이다. FIGS. 9A and 9B conceptually illustrate the process of forming the
즉, 도 9에서 도시되지는 않았지만 도 9의 피가공 성형재(10)와 성형코일에는 도 10에 도시된 펄스 전류 발생기와 충방전 회로가 각각 연결되어 있다. That is, although not shown in FIG. 9, the pulse current generator and charge / discharge circuit shown in FIG. 10 are connected to the
먼저, 전자기 성형 장비를 준비한다. 도 9와 같이 전자기 성형 장비의 일 구성 요소인 성형 코일은 안착부에 안착되어 있는 상태를 유지하며, 성형 코일 상부에는 도면과 같이 소정 형상의 금형이 위치한다.
First, prepare the electromagnetic molding equipment. As shown in FIG. 9, the forming coil, which is a component of the electromagnetic forming machine, remains in a state of being seated in the seating part, and a mold having a predetermined shape is placed on the upper part of the forming coil.
다음, 가공하고자 하는 피가공 성형재(10)를 성형 코일 상부에 위치시킨다. 이 때, 필요에 따라서는 성형 코일 상부에 강자성 소재의 중간 부재를 안착시킨 후 피가공 성형재(10)를 강자성 소재의 중간 부재 상부에 안착시킬 수 있으나 이는 선택적인 사항일 수 있다.
Next, the
다음, 피가공 성형재에 도 10의 (a)에 도시된 펄스 전류 발생기를 이용하여 소정의 펄스 전류를 도전시켜 전기 소성 효과를 얻는다. Next, a predetermined pulse current is applied to the workpiece using the pulse current generator shown in Fig. 10 (a) to obtain an electroless effect.
알려진 바와 같이 피가공 성형재의 종류, 인가된 전류의 세기, 펄스 전류의 듀티비에 따라 피가공 성형재의 응력이 소정치 이하로 다운되는 시점에 차이가 있을 수 있다.
As is known, there may be a difference at the time when the stress of the workpiece material falls below a predetermined value according to the type of the workpiece, the intensity of the applied current, and the duty ratio of the pulse current.
다음, 본 발명에서는 소정의 펄스 전류를 피가공 성형재에 공급하여 피가공 성형재의 응력이 소정치 이하로 떨어지는 시점에 동기화되도록 전자기 성형 장비의 충방전 회로를 제어하여 성형 코일에 소정의 전류를 공급시킨다.
Next, in the present invention, a predetermined pulse current is supplied to the workpiece to control the charging / discharging circuit of the electromagnetic molding machine so that the predetermined current is supplied to the molding coil so that the stress is synchronized when the stress of the workpiece falls below a predetermined value .
도 11은 본 발명에 따른 전자기 성형 코일을 이용하여 피가공 성형재에 소정의 전자기력을 수회 인가하여 피가공 성형재를 소정 형상으로 가공하는 개념을 도시하였다.
Fig. 11 shows a concept of applying a predetermined electromagnetic force several times to a workpiece to be machined using the electromagnetic formed coil according to the present invention to machine the workpiece to a predetermined shape.
따라서, 본 발명에서와 같이 피가공 성형재의 응력이 소정치 이하로 떨어지는 시점에 동기화시켜 충방전 회로를 작동시킴으로써 피가공 성형재의 성형을 보다 용이하게 구현할 수 있다.
Therefore, as in the present invention, when the stress of the workpiece falls to a predetermined value or less, the charging and discharging circuit is synchronized to operate the molding of the member to be processed more easily.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 전기소성효과를 이용한 초고속 성형 방법은 전자기 성형력을 인가하는 실시예로 설명되었으나 본 발명은 폭발 성형 등과 같이 피가공 성형재의 응력이 소정치 이하로 다운되는 시점에 동기화되어 소정의 힘을 피가공 성형재에 가할 수 있는 모든 종류의 성형 방법에도 동일하게 적용되며 본 발명의 보호범위는 이러한 기술 분야에까지 미치는 것으로 해석되어야 한다.Although the high-speed forming method using the electro-plasticizing effect according to the present invention has been described as an embodiment in which an electromagnetic forming force is applied, the present invention is not limited to the case where the stress of the work- The same applies to all kinds of molding methods in which a predetermined force can be applied to the workpiece, and the protection scope of the present invention should be construed as applying to such a technical field.
Claims (11)
(a) 소정의 펄스 전류를 피가공 성형재에 인가하여 상기 피가공 성형재의 응력을 소정치 이하로 순간적으로 다운시키는 전기소성효과를 일으키는 단계;
(b) 상기 피가공 성형재의 응력이 상기 소정치 이하로 떨어져 있는 시간동안 동기되어 상기 피가공 성형재에 대하여 전자기 성형력을 초고속으로 제공하여 상기 전기소성효과가 없을 때보다 더 낮은 성형력으로 상기 피가공 성형재를 성형하는 단계로 이루어지고,
상기 전자기 성형력이 제공되는 시점은 상기 피가공 성형재의 응력이 소정치 이하로 떨어지는 시점을 포함하여 150~300㎲ 범위내인 것을 특징으로 하는 전기소성효과를 이용한 초고속 성형 방법.
As an ultra-high-speed molding method using an electropolishing effect,
(a) applying a predetermined pulse current to a workpiece to cause an electric firing effect to instantaneously lower the stress of the workpiece to a predetermined value or less;
(b) an electromagnetic forming force is provided at an extremely high speed to the workpiece in synchronization with a time during which the stress of the workpiece is kept below the predetermined value, And molding the workpiece,
Wherein the time at which the electromagnetic forming force is provided is within a range of 150 to 300 占 포함 including a time point at which the stress of the workpiece falls below a predetermined value.
상기 피가공 성형재에 인가되는 상기 소정의 펄스 전류의 세기는 상기 피가공 성형재의 종류에 따라 변하고,
상기 피가공 성형재의 종류에 따라 상기 피가공 성형재의 응력의 소정치는 상이한 것을 특징으로 하는 전기소성효과를 이용한 초고속 성형 방법.
The method according to claim 1,
The intensity of the predetermined pulse current applied to the workpiece varies depending on the type of the workpiece,
Wherein the predetermined value of the stress of the workpiece is different depending on the type of the workpiece.
Priority Applications (3)
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| KR1020140171808A KR101577333B1 (en) | 2014-12-03 | 2014-12-03 | High speed forming method using Electroplascity effect |
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| KR (1) | KR101577333B1 (en) |
| WO (1) | WO2016089097A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180069330A (en) * | 2016-12-15 | 2018-06-25 | 현대자동차주식회사 | High strength aluminum alloy plate parts and manufacturing method thereof |
| KR20190066234A (en) | 2017-12-05 | 2019-06-13 | 현대자동차주식회사 | Apparatus and method for forming aluminum plate |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102016206943A1 (en) * | 2016-04-25 | 2017-10-26 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Device and method for forming workpieces by magnetic pulse transformation |
| EP3723921B1 (en) | 2017-12-15 | 2023-03-22 | Magna International Inc | Electromagnetic extrusion and the method of operating thereof |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001321847A (en) * | 2000-05-18 | 2001-11-20 | Honda Motor Co Ltd | Superplastic forming apparatus and superplastic working method |
| KR101458345B1 (en) * | 2014-06-24 | 2014-11-04 | 부산대학교 산학협력단 | Adjustable coil-forming apparatus using electromagnetic |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120032968A (en) * | 2010-09-29 | 2012-04-06 | 현대제철 주식회사 | Apparatus and method for deep drawing mold using electromagnetic forming |
| KR101344867B1 (en) * | 2012-08-24 | 2013-12-24 | 웰메이트 주식회사 | Electromagnetic forming apparatus having lower die |
| KR101465464B1 (en) * | 2013-12-18 | 2014-11-26 | 한국생산기술연구원 | Electromagnetic forming coil and electromagnetic forming apparatus having the coil |
-
2014
- 2014-12-03 KR KR1020140171808A patent/KR101577333B1/en active IP Right Grant
-
2015
- 2015-12-02 WO PCT/KR2015/013027 patent/WO2016089097A1/en active Application Filing
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001321847A (en) * | 2000-05-18 | 2001-11-20 | Honda Motor Co Ltd | Superplastic forming apparatus and superplastic working method |
| KR101458345B1 (en) * | 2014-06-24 | 2014-11-04 | 부산대학교 산학협력단 | Adjustable coil-forming apparatus using electromagnetic |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180069330A (en) * | 2016-12-15 | 2018-06-25 | 현대자동차주식회사 | High strength aluminum alloy plate parts and manufacturing method thereof |
| KR102506754B1 (en) * | 2016-12-15 | 2023-03-07 | 현대자동차주식회사 | High strength aluminum alloy plate parts and manufacturing method thereof |
| KR20190066234A (en) | 2017-12-05 | 2019-06-13 | 현대자동차주식회사 | Apparatus and method for forming aluminum plate |
| US11504757B2 (en) | 2017-12-05 | 2022-11-22 | Hyundai Motor Company | Apparatus and method for forming aluminum plate |
Also Published As
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