KR101632695B1 - 이종재질의 판재 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이종재질의 판재 제조방법에 관한 것으로, 블로우 성형을 위한 블로잉 공간부를 구비한 금속재질의 베이스부재를 제조하는 단계, 합성수지로 블로우 성형을 위한 예비성형물을 성형하는 단계, 성형된 예비성형물을 상기 베이스부재의 블로잉 공간부로 투입하는 단계, 및 상기 베이스부재의 블로잉 공간부에 삽입된 예비성형물이 팽창하면서 베이스부재의 표면에 고착되어 블로우 성형체를 형성하도록 상기 베이스부재의 블로잉 공간부를 밀폐시킨 후 예비성형물의 내부에 공기를 주입하는 블로우 성형단계를 포함하여, 이종재질의 판재를 이루는 두 부재 간의 결합력을 높여 틈이 발생하는 것을 방지할 수 있고 강성을 높이고 경량화를 구현할 수 있게 된다.

Description

이종재질의 판재 및 그 제조방법{ Plates of different materials and manufacturing method thereof }

본 발명은 차량의 부품에 사용되는 판재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이종재질의 이중구조로 된 차량용 판재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차체는 프레임과 같이 차량 자체를 지지하는 부품을 제외하면 대부분 판재로 이루어진다. 이는 차체의 경량화 뿐만 아니라 차량 충돌시 충격을 흡수하기 위함이다.

종래 차체의 일부로 사용되는 판재는 단일의 스틸재질로 형성되어 왔으나, 차체의 중량을 감소시켜 차량의 연비를 증가시키기 위한 요구가 커지면서 스틸재질 이외의 경량금속을 사용하기 시작하였다. 그러나, 경량금속은 스틸보다 강성이 낮거나 스틸에 비해 비싸 차체 전체에 사용되기보다 부분적으로 사용되고 있는 실정이다.

한편, 최근에는 경량화와 함께 내식성이 부각되면서 경량성 및 내식성을 확보하기 위해 알루미늄이나 마그네슘 같은 경금속을 스틸과 함께 복겹으로 하여 판재를 제조하고 있다. 가령, 도 1에는 이종재질의 제1플레이트(1)와 제2플레이트(2)를 두 겹으로 이루어진 판재가 도시되어 있다.

종래에는 제1플레이트(1)를 프레스 가공한 후 그 표면에 이종재질의 용융액을 이중사출하여 제2플레이트(2)를 형성하거나, 제1플레이트(1)와 제2플레이트(2)를 겹친 후 용접 등의 방법으로 접합하여 이중 구조의 판재를 제조하였다. 또한, 이종 재질의 두 부재를 겹친 후 리벳팅 등의 체결수단에 의해 결합시키기도 하였다.

그러나, 종래의 접합방법은 용융결합이 아니므로 두 부재 사이에 틈이 발생하고 그 틈으로 전착도장시 도장 애로 및 외부의 수분이나 이물질이 유입되어 입계면이 쉽게 부식되는 문제점이 있었다. 또한, 스틸과 경량금속을 사용하는 경우 금속간의 결합에 따른 전위차로 인해 부식이 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 이종재질 판재는 도 1에 도시된 바와 같이 상부가 개방된 'ㄷ'자 형상으로 형성되어 차체의 강성을 높이고 휨에 대한 내구성을 높이는 데 한계가 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 이종재질의 판재 및 그 제조방법이 가지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로, 이종재질의 판재를 이루는 두 부재 간의 결합력을 극대화시켜 두 부재 사이에 틈이 발생하는 것을 방지할 수 있고 강성을 높이고 경량화를 구현할 수 있는 이종재질의 판재 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 이종재질의 판재 제조방법은, 블로우 성형을 위한 블로잉 공간부를 구비한 금속재질의 베이스부재를 제조하는 단계, 합성수지로 블로우 성형을 위한 예비성형물을 성형하는 단계, 성형된 예비성형물을 상기 베이스부재의 블로잉 공간부로 투입하는 단계, 및 상기 베이스부재의 블로잉 공간부에 삽입된 예비성형물이 팽창하면서 베이스부재의 표면에 고착되어 블로우 성형체를 형성하도록 상기 베이스부재의 블로잉 공간부를 밀폐시킨 후 예비성형물의 내부에 공기를 주입하는 블로우 성형단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이종재질의 판재 제조방법에 있어서, 상기 베이스부재 제조단계에서는 프레스가공에 의해 베이스부재를 제조하는 것도 가능하다.

바람직하게는, 성형된 예비성형물을 상기 베이스부재의 블로잉 공간부에 투입하기 전에 예열하여 연화시킨다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 이종재질의 판재는, 블로우 성형을 위한 블로잉 공간부를 구비한 금속재질의 베이스부재, 및 상기 베이스부재의 블로잉 공간부 내측벽에 고착되어 형성되고 내부에 블로우 성형에 의한 중공부가 형성된 합성수지 재질의 블로우 성형체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이종재질의 판재에 있어서, 상기 베이스부재는 그 단면 형상이 일측에 개방부가 형성된 'ㄷ'자 형상으로 형성된 것도 가능하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이종재질의 판재에 있어서, 상기 베이스부재는 스틸, 알루미늄, 알루미늄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금 중 어느 하나로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이종재질의 판재에 있어서, 상기 블로우 성형체는 상기 베이스부재의 블로잉 공간부 내측벽에 접촉되는 고착부, 상기 베이스부재의 개방부에 형성되는 덮개부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이종재질의 판재에 있어서, 상기 베이스부재는 양단에 플랜지부를 구비하고, 상기 블로우 성형체는 상기 베이스부재의 플랜지부에 접촉되어 형성되는 플랜지 보강부를 더 포함하는 것도 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 이종재질의 판재 및 그 제조방법에 의하면, 이종재질간의 결합력을 극대화하여 판재를 이루는 두 부재 사이에 틈이 발생하지 않게 하고, 그로 인해 수분이나 이물질의 유입에 의한 부식을 차단할 수 있으며, 금속과 합성수지를 결합시킴으로써 전위차에 의한 부식이 발생하지 않는 효과가 있다.

또한, 이종재질 판재의 중공부를 통해 전체적인 강성을 높임과 동시에 경량화를 실현할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 기술에 따른 이종재질의 판재를 나타낸 개략적 측단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종재질의 판재 제조방법을 나타낸 흐름도,
도 3 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종재질의 판재 제조방법을 나타낸 개념도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종재질의 판재 제조방법은, 베이스부재 제조단계(S10), 예비성형물 성형단계(S20), 예비성형물 예열연화단계(S25), 예비성형물 투입단계(S30), 및 블로우 성형단계(S40)를 포함하여 구성된다.

베이스부재 제조단계(S10)에서는 프레스가공에 의해 베이스부재(10)를 제조한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 프레스금형(101)에 금속재질의 평판형 기재(110)를 올려 놓고 프레스(102)로 가압하여 대략 'ㄷ'자 형상의 베이스부재(10)를 제조한다.

프레스가공된 베이스부재(10)는 그 단면 형상이 일측에 개방부(11)가 형성된 'ㄷ'자 형상으로 형성되고 블로우 성형을 위한 블로잉 공간부(12)를 구비하게 된다. 개방부(11)로 예비성형물(120)이 투입된다.

상기 베이스부재(10)는 스틸, 알루미늄, 알루미늄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금 중 어느 하나로 형성된다.

예비성형물 성형단계(S20)에서는 합성수지(플라스틱)로 블로우 성형을 위한 예비성형물(120)을 성형한다. 예비성형물(preform)은 플라스틱을 사출금형(도면미도시)에 주입하여 사출성형된다. 예비성형물(120)의 내부에 블로우 성형을 위한 공기주입공간부(121)가 형성되도록 사출성형한다. 또한, 사출성형시에는 블로우 성형장치(105)의 공기주입구(106)를 사출금형에 인서트한 후 사출함으로써 블로우 성형장치(105)의 공기주입구(106) 선단이 예비성형물(120)의 공기주입공간부(121)에 투입된 상태로 예비성형물(120)을 성형한다.

예열연화단계(S25)에서는 성형된 예비성형물(120)을 베이스부재(10)의 블로잉 공간부(12)에 투입하기 전에 예열하여 연화시킨다. 예비성형물 성형단계(S20)의 사출금형을 예열기구로 사용하는 것도 가능하나 이는 예비성형물 성형 후 곧바로 베이스부재(10)의 블로잉 공간부(12)로 투입하는 경우이다. 대량 생산시에는 다량의 예비성형물(120)이 기 제조되어 투입 전에 장시간 대기하고 있게 되므로 이 경우에는 별도의 예열기구를 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 예비성형물 성형단계(S20)에서 연속공정으로 블로우 성형단계(S40)를 수행하는 경우에는 사출금형을 블로우 성형하기에 적정한 온도로 가열, 유지하고 예열연화단계(S25)를 생략하는 것도 가능하다.

예비성형물 투입단계(S30)에서는 성형된 예비성형물(120)을 상기 베이스부재(10)의 블로잉 공간부(12)로 투입한다.

블로우 성형단계(S40)에서는 상기 베이스부재(10)의 블로잉 공간부(12)를 블로우 성형장치(105)의 커버(108)로 밀폐시킨 후 예비성형물(120)의 공기주입공간부(121)에 고압의 공기를 주입한다. 블로우 성형장치(105)의 공기주입구(106)가 예비성형물(120)의 공기주입공간부(121)에 투입된 상태에서 고압의 공기를 주입하게 되면, 베이스부재(10)의 블로잉 공간부(12)에서 예비성형물(120)이 팽창하면서 블로우 성형체(20)를 형성하게 된다. 블로우 성형체(20)는 예비성형물(120)이 팽창하면서 베이스부재(10)의 표면에 압착되어 경화됨으로써 고착되고, 그로 인해 베이스부재(10)와 블로우 성형체(20)가 일체로 이종재질의 판재를 형성하게 된다.

블로우 성형단계(S40)를 거쳐 제조된 이종재질의 판재(P)는, 블로우 성형을 위한 블로잉 공간부(12)를 구비한 금속재질의 베이스부재(10), 및 상기 베이스부재(10)의 블로잉 공간부(12) 내측벽에 고착되어 형성되는 블로우 성형체(20)를 포함하여 구성된다.

베이스부재(10)는 금속재질로 형성되고 블로우 성형체(20)는 합성수지(플라스틱)로 형성되는 한편, 베이스부재(10)의 일측 외표면에 블로우 성형체(20)가 접합되어 형성됨으로써 두 겹으로 된 이종재질의 판재(P)를 이루게 된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 블로우 성형체(20)는 베이스부재(10)의 블로잉 공간부(12) 내측벽에 접촉되는 고착부(21), 상기 베이스부재(10)의 개방부(11)에 형성되는 덮개부(22), 상기 베이스부재(10)의 플랜지부(13)에 접촉되어 형성되는 플랜지 보강부(23)를 포함하여 구성된다.

블로우 성형체(20)는 블로우 성형공정에 의해 내부에 중공부(24)가 형성된다. 상기 고착부(21)는 베이스부재(10)의 내측벽을 따라 형성됨으로써 대략 'ㄷ'자 형상으로 형성되고, 덮개부(22)는 베이스부재(10)의 개방부(11)에 형성됨으로써 'ㄷ'자 형상의 트인 부분을 덮게 된다. 즉, 고착부(21)와 덮개부(22)는 대략 'ㅁ'자 형상으로 밀폐된 형상으로 형성되고, 결국 중공부(24)를 형성하게 되는 것이다.

덮개부(22) 및 플랜지 보강부(23)는 이종재질 판재(P)에서 상부를 강화하는 역할을 하게 되고, 그로 인해 전체적인 강성을 높일 수 있게 되며, 중공부(24)에 의해 경량화도 함께 구현할 수 있게 된다.

도 6 및 7에 도시된 바와 같이, 블로우 성형공정(S40)에 의해 블로우 성형체(20)가 베이스부재(10)에 일체로 성형접합된 이후에는 블로우 성형장치(105)의 공기주입구(106)를 후퇴시키고 블로우금형(107)을 분리시켜 이종재질의 판재(P)를 취출한다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

P : 이종재질의 판재
10 : 베이스부재
11 : 개방부
12 : 블로잉 공간부
13 : 플랜지부
20 : 블로우 성형체
21 : 고착부
22 : 덮개부
23 : 플랜지 보강부
24 : 중공부
110 : 기재
120 : 예비성형물
121 : 공기주입공간부

Claims (8)

1. 블로우 성형을 위한 블로잉 공간부를 구비한 금속재질의 베이스부재를 프레스가공에 의해 제조하는 단계;
   합성수지로 블로우 성형을 위한 예비성형물을 성형하는 단계;
   성형된 예비성형물을 상기 베이스부재의 블로잉 공간부로 투입하는 단계; 및
   상기 베이스부재의 블로잉 공간부에 삽입된 예비성형물이 팽창하면서 베이스부재의 표면에 고착되어 블로우 성형체를 형성하도록 상기 베이스부재의 블로잉 공간부를 커버(108)로 밀폐시킨 후 예비성형물의 내부에 공기를 주입하는 블로우 성형단계;
   를 포함하는 이종재질의 판재 제조방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   성형된 예비성형물을 상기 베이스부재의 블로잉 공간부에 투입하기 전에 예열하여 연화시키는 것을 특징으로 하는 이종재질의 판재 제조방법.
4. 블로우 성형을 위한 블로잉 공간부(12)를 구비하고, 양단에 플랜지부(13)를 구비한 금속재질의 베이스부재; 및
   상기 베이스부재의 블로잉 공간부 내측벽에 고착되어 형성되고, 내부에 블로우 성형에 의한 중공부가 형성된 합성수지 재질의 블로우 성형체;를 포함하고,
   상기 블로우 성형체는,
   상기 베이스부재의 블로잉 공간부(12) 내측벽에 접촉되는 고착부(21)와 상기 베이스부재의 개방부(11)에 형성되는 덮개부(22) 및 상기 베이스부재의 플랜지부(13)에 접촉되어 형성되는 플랜지 보강부(23)가 상기 중공부(24)를 형성하는 것을 특징으로 하는 이종재질의 판재.
5. 제4항에 있어서, 상기 베이스부재는,
   그 단면 형상이 일측에 개방부가 형성된 'ㄷ'자 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 이종재질의 판재.
6. 제4항에 있어서, 상기 베이스부재는,
   스틸, 알루미늄, 알루미늄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 이종재질의 판재.
7. 삭제
8. 삭제

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