KR101870932B1 - Process and installation for producing a component from sheet magnesium - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시트 마그네슘으로 만들어진 반제품(2), 특히 시트 마그네슘 블랭크 형태인 반제품을 성형하기 위한 펀치(3.1) 및 다이(3.2)를 포함하는 성형 툴(3)과 성형하기 전에 반제품(2)을 고온 바람직하게는 적어도 200℃의 온도로 가열하기 위한 장치(1)를 포함하고 있는, 시트 마그네슘으로 부품(2')을 제조하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 부품 비용을 감소시키기 위하여, 성형 툴(3)은 내부 열 공급원 없이 설계되고, 가열된 반제품(2)이 펀치(3.1) 및 다이(3.2)와 직접 접촉하지 않고 성형 툴(3)에 배치될 수 있게 하는 반제품 홀더(3.3)를 구비하며, 15 mm/s 내지 500 mm/s 범위로 펀치와 다이의 폐쇄 속도를 제공하는 구동기를 포함하는 것을 본 발명이 제시한다. The present invention relates to a process for producing a semi-finished product (2) made of sheet magnesium, in particular a molding tool (3) comprising a punch (3.1) for molding a semi-finished product in the form of a sheet magnesium blank and a die (3.2) To an apparatus and a method for manufacturing a part (2 ') with sheet magnesium, comprising an apparatus (1) for heating to a temperature of at least 200 < 0 > C. The molding tool 3 is designed without an internal heat source and the heated semi-finished product 2 can be placed in the forming tool 3 without direct contact with the punch 3.1 and the die 3.2 The present invention includes a semi-finished product holder (3.3) that provides a punch and die closing speed in the range of 15 mm / s to 500 mm / s.

Figure R1020137013415
Figure R1020137013415

Description

시트 마그네슘으로 부품을 제조하기 위한 방법 및 장치{PROCESS AND INSTALLATION FOR PRODUCING A COMPONENT FROM SHEET MAGNESIUM}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing parts with sheet magnesium,

본 발명은 시트(sheet) 마그네슘으로 만들어진 반제품, 특히 시트 마그네슘 블랭크 형태인 반제품을 성형함으로써 시트 마그네슘으로 부품을 제조하기 위한 방법에 관한 것이며, 반제품은 성형하기 전에 고온 바람직하게는 적어도 200℃의 온도로 가열되며 펀치와 다이를 포함하는 성형 툴(forming tool)에서 성형되고, 내부 열 공급원 없이 설계된 성형 툴이 가열된 반제품을 성형하기 위해 사용되고, 가열된 반제품은 펀치 및 다이와 직접 접촉하지 않고 성형 툴에 배치된다. 또한 본 발명은 시트 마그네슘으로 부품을 제조하기 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a process for the production of semi-finished products made of sheet magnesium, in particular semi-finished products in the form of sheet magnesium blanks, by means of sheet magnesium, wherein the semi-finished products are preheated to a temperature of at least 200 ° C A molding tool that is heated and molded in a forming tool that includes a punch and die and wherein a molding tool designed without an internal heat source is used to mold a heated semi-finished article, wherein the heated semi-finished article is placed in a forming tool do. The present invention also relates to an apparatus for manufacturing parts with sheet magnesium.

마그네슘의 육방 격자 구조로 인하여, 마그네슘 시트는 실온에서 가공하기 어렵다. 특히, 복잡한 3차원 형상을 갖는 시트 마그네슘으로 만들어지는 부품들은 균열을 회피하기 위하여 고온 성형하여야 한다. 일반적으로, 마그네슘 블랭크들은 예열된 툴을 사용하여 가열된 상태에서 성형된다. 마그네슘 시트를 성형하기 위한 예열된 툴의 다양한 구성이 종래 기술에 공지되어 있다. 예를 들어, 한국 특허공개공보 제10 2006 0057901호는 시트 마그네슘을 열간 성형하기 위한 프레스를 개시하고 있는데, 프레스에는 전기저항 가열장치가 구비된다. 이 경우에, 전기저항 가열장치는 상부 툴 부분(다이) 및 관련 시트 홀더에 통합된다.Due to the hexagonal lattice structure of magnesium, the magnesium sheet is difficult to process at room temperature. Particularly, parts made of sheet magnesium having a complicated three-dimensional shape must be molded at a high temperature in order to avoid cracking. Generally, magnesium blanks are molded in a heated state using preheated tools. Various configurations of preheated tools for molding magnesium sheets are known in the prior art. For example, Korean Patent Laid-Open No. 10 2006 0057901 discloses a press for hot-forming sheet magnesium, which is equipped with an electric resistance heating device. In this case, the electrical resistance heating device is integrated into the upper tool part (die) and the associated sheet holder.

냉간 성형에 사용되는 통상적인 툴과 비교하여, 예열되는 성형 툴은 높은 수준의 기술적인 복잡함을 내포하며 따라서 투자 비용 및 운용 비용이 높다. 이것은 마그네슘으로 만들어진 부품들의 비용에 부정적인 영향을 준다.
또한, 국제 특허공개공보 WO 03/076096 A1호는 성형가능한 금속, 특히 마그네슘 합금을 가열하기 위한 장치 및 방법을 개시하고 있다. 이 장치는 열전도 플레이트들이 금속 가공품(workpiece) 위와 아래에 배열되어 있는 가열 유닛으로 구성된다. 이송 장치를 통해 금속 가공품이 가열 플레이트 사이로 안내된 직후에, 가열 플레이트들이 가공품을 가열하기 위하여 금속 가공품에 대하여 눌려진다. 가열 후에 금속 가공품은 성형기 내로 운반되어 성형기에서 성형된다.Compared to conventional tools used in cold forming, the preformed forming tool has a high level of technical complexity and therefore high investment and operating costs. This negatively affects the cost of parts made of magnesium.
In addition, International Patent Publication No. WO 03/076096 A1 discloses an apparatus and a method for heating a moldable metal, especially a magnesium alloy. The device consists of a heating unit in which the heat conducting plates are arranged above and below the metal workpiece. Immediately after the metal workpiece is guided through the transfer device through the heating plates, the heating plates are pressed against the metal workpiece to heat the workpiece. After heating, the metal workpiece is transported into a molding machine and molded in a molding machine.

본 발명의 목적은 시트 마그네슘으로부터 3차원 부품을 낮은 부품 비용으로 생산하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for producing three-dimensional parts from sheet magnesium at low parts cost.

본 발명에 따라, 이러한 목적은 청구항 1의 특징을 갖는 방법 및 청구항 8의 특징을 갖는 장치에 의해서 달성된다.According to the invention, this object is achieved by a method having the features of claim 1 and an apparatus having the features of claim 8.

본 발명에 따른 방법은, 반제품 홀더가 활동적인 시트 홀더로서 설계되고 다이와 연계된 펀치 위에 위치되며, 반제품 홀더에 배치된 가열된 반제품은 그 다음에 15 mm/s 내지 500 mm/s 범위의 성형 속도로 성형되는 것을 특징으로 한다. The method according to the invention is characterized in that the semi-finished product holder is designed as an active sheet holder and placed on a punch associated with the die and the heated semi-finished product placed in the semi-finished holder is then fed at a forming speed in the range of 15 mm / s to 500 mm / s Is formed.

본 발명에 따른 장치는 반제품 홀더가, 펀치 위에 위치될 수 있고 펀치 및 다이와 직접 접촉하지 않고 성형 툴에 가열된 반제품이 배치될 수 있는 활동적인 시트 홀더로서 설계되고, 성형 툴은 15 mm/s 내지 500 mm/s 범위로 펀치와 다이의 폐쇄 속도를 제공하는 구동기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The apparatus according to the invention is designed as an active sheet holder in which the semi-finished product holder can be placed on the punch and the heated semi-finished product can be placed in the molding tool without direct contact with the punch and die, And a driver that provides a punch and die closing speed in the range of 500 mm / s.

본 발명에 따르면, 내부 열 공급원으로 성형 툴의 예열하는 것에 의해 야기되는 부가적인 복잡함은 적용되지 않는다. 본 발명은 내부 열 공급원 없이 성형 툴에서 가열되는 마그네슘 반제품의 가공을 제공한다. 결과적으로 툴 비용과 가동 비용 및 최종적으로 부품 비용들이 상당히 감소한다. 특히, 비교적 소량의 부품을 생산할 때, 부품 비용의 감소로 인하여 부품의 수익성이 실질적으로 높아질 수 있다. According to the present invention, the additional complexity caused by the preheating of the forming tool as an internal heat source is not applicable. The present invention provides for the processing of magnesium semi-products heated in a forming tool without an internal heat source. As a result, tool costs, operating costs and, ultimately, component costs are significantly reduced. Particularly, when producing a relatively small amount of parts, the profitability of the parts can be substantially increased due to the reduction of the parts cost.

시험을 통해서 본 발명자들은 마그네슘 블랭크가 성형 툴에 배치될 때 가열된 판재가 펀치 또는 다이에 직접 배치되는 것을 방지하고 그 후에 성형이 비교적 빠른 성형 속도(15 - 500 mm/s)로 이루어지게 함으로써, 실제 성형 공정 이전에 과도한 온도 손실을 회피할 경우, 예열하지 않은 성형 툴에서 예를 들어 250℃로 가열된 마그네슘 블랭크로부터 균열이 발생하지 않고 3차원 형상 부품이 제조될 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.Through testing, the inventors have found that by preventing the heated sheet material from being placed directly on the punch or die when the magnesium blank is placed in the forming tool and then allowing the forming to be done at a relatively high forming speed (15-500 mm / s) It was confirmed that when the excessive temperature loss is avoided before the actual forming process, the three-dimensional shaped part can be manufactured without cracking from the magnesium blank heated to, for example, 250 캜 in the non-preheated molding tool.

200℃ 내지 250℃ 범위의 온도로 가열된 2.00 mm 두께의 마그네슘 시트에 대한 평균 냉각 속도는 예를 들어 20℃ 실온의 공기 중에서 2 내지 12 K/s이다. 이와 같이 비교적 낮은 온도 손실 때문에, 가열된 반제품 또는 가열된 블랭크는 적절한 이송 시스템에서 소정의 변형량으로 결함 없이 특히 균열 없이 부품을 생산할 수 있는 충분히 높은 출발 온도를 성형 이전에 갖는다는 것이 보장될 수 있다. The average cooling rate for a 2.00 mm thick magnesium sheet heated to a temperature in the range of 200 < 0 > C to 250 [deg.] C is, for example, 2 to 12 K / s in air at room temperature at 20 [deg.] C. Because of this relatively low temperature loss, the heated semi-finished or heated blank can be ensured to have a sufficiently high starting temperature prior to molding to be able to produce the part with a certain amount of deformation without defects, particularly without cracking, in a suitable transfer system.

본 발명에 따라, 가열된 마그네슘 블랭크들을 성형하기 위해 예열하지 않은 툴을 사용하는 것은 이 방식으로 생산된 부품들의 취급 및 치수 정확도에 대한 긍정적 효과를 또한 갖는다. 예열하지 않은 성형 툴로부터 부품이 제거될 때 부품은 상당히 감소한 온도를 갖기 때문에, 부품이 예열된 툴에서 생산된 부품과 비교하여 치수 안정성이 높고 따라서 부품이 성형 툴로부터 제거될 때 및 후속 취급 과정에서 원치않는 변형에 덜 민감하며, 이것은 부품의 치수 정확도에 긍정적 효과를 나타낸다. 게다가, 본 발명에 따라 생산된 부품들은 예열하지 않은 툴에서 제거될 때 상당히 감소한 온도 때문에 취급하기 더욱 용이하다. 이 경우, 온도 안정성을 갖지 않거나 비교적 온도 안정성이 낮은 통상적인 이송 시스템들이 사용될 수 있다.In accordance with the present invention, using a tool that has not been preheated to form heated magnesium blanks also has a positive effect on the handling and dimensional accuracy of the parts produced in this manner. Since the part has a significantly reduced temperature when the part is removed from the non-preformed forming tool, the part is more dimensionally stable compared to the part produced in the preheated tool, and therefore when the part is removed from the forming tool, Less susceptible to unwanted deformation, which has a positive effect on the dimensional accuracy of the part. In addition, the parts produced in accordance with the present invention are easier to handle due to the significantly reduced temperature when removed from the non-preheated tool. In this case, conventional transport systems which do not have temperature stability or are relatively low in temperature stability can be used.

이와 관련해서, 본 발명에 따른 방법의 유리한 양태는 성형 툴로서, 성형 툴에 강제 냉각 장치(active cooling apparatus)를 포함하는 펀치 및/또는 다이를 포함하는 성형 툴이 사용되는 것을 제공한다. 결과적으로, 부품의 온도는 더욱 신속하게 낮아질 수 있고, 부품의 치수 정확도는 더욱 향상될 수 있으며, 부품의 취급이 더욱 간소화될 수 있다. 소정 시간에 비교적 대량으로 성형할 때, 즉 원하는 성형 능력이 비교적 높을 때, 펀치 및/또는 다이의 강제 냉각은 특히 유리하다. 그러나, 결과물인 완성된 부품의 치수 정확도에 대한 부정적 영향이 없는 경우, 가열된 반제품으로 인한 제조 중에 성형 툴의 가열은 허용될 수도 있다.In this regard, an advantageous aspect of the method according to the present invention provides that as a forming tool, a forming tool comprising a punch and / or die including an active cooling apparatus is used in the forming tool. As a result, the temperature of the part can be lowered more quickly, the dimensional accuracy of the part can be further improved, and the handling of the part can be further simplified. Forced cooling of punches and / or dies is particularly advantageous when molding relatively large quantities at a given time, i. E. When the desired molding capabilities are relatively high. However, if there is no negative effect on the dimensional accuracy of the resulting finished part, heating of the forming tool during manufacture due to the heated semi-finished product may be allowed.

본 발명에 따르면, 가열된 시트 마그네슘 반제품이 펀치 또는 다이에 직접 배치되지 않고, 그 대신에 가열된 반제품이 성형 툴과 관련된 반제품 홀더에 배치되고 따라서 가열된 반제품의 필수적인 표면 구역이 실제 성형 공정 이전에 펀치와 다이 사이의 주위 분위기에 간격을 두고 자체 지지 방식으로 배열된다. 이 경우에 주위 분위기, 바람직하게는 주위 공기는 단열재로서 작용한다. 이것은 가열된 반제품이 실제 성형 공정 이전에 단지 아주 약간 냉각되는 것을 보장한다. 본 발명에 따라, 이 경우에 반제품 홀더는 다이와 결합하는 펀치 위에 위치되는 활동적인 시트 홀더로서 설계된다. According to the present invention, the heated sheet magnesium semi-finished product is not placed directly on the punch or die, but instead the heated semi-finished product is placed in the semi-finished product holder associated with the molding tool so that the essential surface area of the heated semi- And are arranged in a self-supporting manner with an interval in the ambient atmosphere between the punch and the die. In this case, the ambient atmosphere, preferably the ambient air, acts as an insulating material. This ensures that the heated semi-finished product is only slightly cooled before the actual molding process. In accordance with the present invention, in this case the semi-finished product holder is designed as an active sheet holder located on a punch that engages with the die.

본 발명에 다른 방법의 다른 바람직한 양태는, 반제품 홀더로서, 가열된 반제품과 접촉하는 홀더의 표면 구역은 다공성이거나 오목부(indentations)를 포함하는 표면 구조를 갖는 반제품 홀더가 사용되는 것을 특징으로 한다. 이것은 가열된 반제품으로부터 반제품 홀더로 열전도에 의해 야기되는 가열된 반제품의 열 손실 또는 온도 손실을 감소시킨다.Another preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that as a semi-finished product holder, the surface area of the holder in contact with the heated semi-finished product is porous or uses a semi-finished product holder having a surface structure comprising indents. This reduces the heat loss or temperature loss of the heated semi-finished product caused by thermal conduction from the heated semi-finished product to the semi-finished product holder.

부가적으로 또는 대안으로, 본 발명에 따른 방법의 다른 바람직한 양태는, 반제품 홀더로서, 가열된 반제품과 접촉하는 홀더의 표면 구역이 30℃ 내지 100℃의 주위 온도에서 기껏해야 20 W/mK의 열 전도율을 갖는 재료로 만들어지거나 코팅을 구비하는 반제품 홀더가 사용된다. 마찬가지로, 이것은 가열된 반제품으로부터 반제품 홀더로 열전도에 의해 야기되는 가열된 반제품의 열 손실 또는 온도 손실을 감소시킨다.Additionally or alternatively, another preferred embodiment of the method according to the invention is a semi-finished holder, wherein the surface area of the holder in contact with the heated semi-finished article is at least 20 W / mK at an ambient temperature of 30 [ A semi-finished product holder made of a material having conductivity or having a coating is used. Likewise, this reduces the heat loss or temperature loss of the heated semi-finished product caused by thermal conduction from the heated semi-finished product to the semi-finished product holder.

본 발명에 따른 방법의 다른 유리한 양태는, 다이로서, 성형할 가열된 반제품과 마주하는 다이의 성형 면에 가열된 반제품과 마주하는 접촉면의 감소를 초래하는 오목부를 구비한 다이가 사용되는 것을 특징으로 한다. 오목부 또는 오목부에 수용된 공기는 단열 효과를 나타내며, 따라서, 가열된 반제품의 열 손실 또는 온도 손실은 이와 같은 방식으로 감소할 수 있다. Another advantageous embodiment of the method according to the invention is characterized in that as the die is used a die with a recess which results in a reduction of the contact surface facing the heated semi-finished product on the die face of the die facing the heated semi-finished product to be molded do. The air contained in the recesses or recesses exhibits an adiabatic effect, and thus the heat loss or temperature loss of the heated semi-finished product can be reduced in this way.

본 발명에 따른 방법의 다른 유리한 양태는, 전도열 공급원이 구비된 이송 장치를 사용하여 반제품이 성형 툴 내로 직접 운반되는 것을 제공한다. 결과적으로, 성형할 반제품에는 성형 이전에 충분히 높은 출발 온도가 부여될 수 있는 동시에 성형 이전에 반제품의 온도 손실이 최소화될 수 있다.Another advantageous aspect of the method according to the present invention provides that the semi-finished product is transported directly into the forming tool using a transfer device equipped with an electrically conductive heat source. As a result, a sufficiently high starting temperature can be imparted to the semi-finished product to be molded before molding, and the temperature loss of the semi-finished product before molding can be minimized.

예열하지 않은 성형 툴을 사용하기 때문에, 시트 마그네슘으로 구성된 반제품의 성형 중에 비용 효율적인 통합된 부품 트리밍(trimming)이 또한 가능하다. 따라서, 본 발명에 따른 방법의 다른 유리한 양태는 성형 중에 반제품이 성형 툴에 통합된 적어도 하나의 절단 부재(cutting member)에 의해 동시에 트리밍 되는 것을 특징으로 한다. Because of the use of non-preheated shaping tools, cost effective integrated component trimming during molding of semi-finished products made of sheet magnesium is also possible. Thus, another advantageous embodiment of the method according to the invention is characterized in that the semi-finished products are simultaneously trimmed by at least one cutting member integrated in the forming tool during molding.

본 발명에 따른 장치의 다른 바람직하고 유리한 양태들은 종속항들에 기재되어 있다. Other preferred and advantageous aspects of the device according to the invention are described in the dependent claims.

도 1은 마그네슘 반제품으로부터 3차원 형상의 부품들을 제조하기 위한 장치 또는 공정 라인을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 마그네슘 반제품으로부터 3차원 형상의 부품들을 제조하기 위한 공정 라인의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 성형 툴의 개략적인 수직 단면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view of an apparatus or process line for producing three-dimensional shaped parts from a magnesium semi-finished product. FIG.
2 is a schematic view of another embodiment of a process line for manufacturing three-dimensional shaped parts from a magnesium semi-finished product.
3 is a schematic vertical cross-sectional view of a forming tool according to the present invention.

복수의 실시예를 나타내는 도면들을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. The present invention will be described in detail with reference to the drawings showing a plurality of embodiments.

기본적으로 도 1에 도시된 장치는 시트 마그네슘으로 만들어진 반제품(2)을 가열하기 위한 장치(1)와 가열된 반제품(2)을 성형하기 위한 내부 열 공급원이 없는 성형 툴(3)을 포함한다. 성형할 반제품(2)은 예를 들어 시트 마그네슘 블랭크일 수 있다. Basically, the apparatus shown in Fig. 1 comprises an apparatus 1 for heating a semi-finished product 2 made of sheet magnesium and a forming tool 3 without an internal heat source for shaping the heated semi-finished product 2. The semi-finished product 2 to be molded may be, for example, a sheet magnesium blank.

이 경우에, 반제품(2)을 가열하기 위한 장치(1)는 연속로, 바람직하게는 롤러 하스로(roller hearth furnace)로 설계된다. 연속로 또는 롤러 하스로(1)에는 인턱터, 복사 히터, 열풍 버너 및/또는 복열 버너가 구비된다. 성형할 반제품(2)을 가열하기 위하여 적외선 방열기를 사용하는 것도 가능하다. In this case, the apparatus 1 for heating the semi-finished product 2 is designed continuously, preferably in a roller hearth furnace. A continuous or roller hearth 1 is provided with an inductor, a radiation heater, a hot air burner and / or a double heat burner. It is also possible to use an infrared radiator to heat the semi-finished product 2 to be molded.

도시된 실시예에서, 성형할 시트 마그네슘 블랭크(2)가 컨베이어 벨트 또는 공급 스택(4)으로부터 보내지,며 성형 종료시에 가공품의 온도가 실질적으로 여전히 180℃ 내지 220℃보다 높은 온도가 되도록 선택되는 고온으로 연속로(1)에서 가열된다. 이러한 목적으로, 시트 마그네슘 블랭크 또는 반제품(2)은 예를 들어 230℃ 내지 260℃ 범위의 온도로 가열된다.In the illustrated embodiment, the sheet magnesium blank 2 to be molded is fed from the conveyor belt or feed stack 4 and is heated to a temperature at which the temperature of the workpiece is substantially still at a temperature higher than < RTI ID = 0.0 & In the continuous furnace (1). For this purpose, the sheet magnesium blank or semi-finished product 2 is heated to a temperature in the range of, for example, 230 to 260 占 폚.

가열된 반제품(2)은 그 후에 연속로의 출구 구역에서 이송 장치(5) 바람직하게는 로봇에 의해 파지(grasped) 되어 펀치(3.1) 및 다이(3.2)와 직접 접촉하지 않고 성형 툴(3)에 배치된다. 이를 위해, 성형 툴(3)에는 그 위에 놓인 반제품(2)이 펀치(3.1) 또는 다이(3.2)와 접촉하지 않도록 하는, 성형 툴(3)이 개방될 때 펀치 헤드 위에 위치되는 반제품 홀더(시트 홀더)(3.3)가 구비된다. 도 1에서, 성형 툴에 놓이는 블랭크(2)는 초기에 반제품 홀더(3.3)에 배치되고 펀치(3.1) 및 다이(3.2) 모두와 이격되어 배열되는 것을 알 수 있다. 이것은 가열된 시트 마그네슘 블랭크(2)의 지나치게 급격한 냉각을 방지한다. The heated semi-finished product 2 is then grasped by a transfer device 5, preferably a robot, in the outlet area of the continuous furnace, and is not contacted directly with the punch 3.1 and the die 3.2, . To this end, the forming tool 3 is provided with a semi-finished product holder (sheet) 3 positioned above the punch head when the forming tool 3 is opened, such that the semi-finished product 2 placed thereon does not contact the punch 3.1 or the die 3.2, Holder) 3.3 are provided. It can be seen in Figure 1 that the blank 2 placed in the forming tool is initially arranged in the semi-finished product holder 3.3 and spaced apart from both the punch 3.1 and the die 3.2. This prevents excessively rapid cooling of the heated sheet magnesium blank 2.

그 다음에 툴(3)은 가열된 반제품을 펀치(3.1) 및 다이(3.2)에 의해 소정의 형상으로 성형하기 위하여 폐쇄된다. 가열된 가공품(반제품)(2)의 온도 손실이 성형 중에 또한 낮게 유지되도록, 성형은 비교적 빠른 성형 속도로 실행된다. 상대적으로 빠른 성형 속도를 달성하기 위하여, 성형 툴(3)은 15 mm/s 내지 500 mm/s 범위로 펀치(3.1) 및 다이(3.2)의 폐쇄 속도를 제공하는 구동기(도시 생략)를 포함한다. The tool 3 is then closed to form the heated semi-finished product into the desired shape by the punch 3.1 and die 3.2. The molding is carried out at a relatively high molding speed so that the temperature loss of the heated workpiece (semi-finished product) 2 is kept low even during molding. To achieve a relatively fast forming speed, the forming tool 3 includes a driver (not shown) which provides a punch 3.1 and a closing speed of the die 3.2 in the range of 15 mm / s to 500 mm / s .

성형 툴(3)이 개방된 후에, 이러한 방식으로 제조된 부품(2')은 적절한 이송 장치(6), 바람직하게는 로봇에 의해 성형 툴(3)로부터 제거되며 선택적으로 운반 수단 예를 들어 운반 플레이트 또는 운반 플레이트와 유사한 것에 배치되거나 놓인다. After the shaping tool 3 is opened, the part 2 'produced in this way is removed from the shaping tool 3 by means of a suitable transfer device 6, preferably a robot, Plate or carrier plate.

통상적인 공구강을 사용함으로 인해 부품 형상 또는 가공 정도를 위한 온도 손실이 지나치게 커질 수 있으므로, 툴(3)은 적어도 서브 구역(sub-regions)들에 비교적 낮은 열 전도율을 갖는 재료들로 구성 및/또는 낮은 열 전도율을 갖는 코팅을 구비할 수 있다. 세라믹 재료들 외에, 특수 공구강들은 이러한 요건을 또한 충족할 수 있다. 예를 들어, 성형 툴(3)의 펀치(3.1) 및/또는 다이(3.2)는 적어도 서브 구역들에, 30℃ 내지 100℃ 주위 온도에서 기껏해야 20 W/mK의 열 전도율을 갖는 재료로 만들어질 수 있다. 대안으로, 열 전도율은 적절한 코팅으로 또한 감소될 수 있다. The use of conventional tool steels can result in too much temperature loss for the part shape or degree of machining so that the tool 3 is constructed of materials having a relatively low thermal conductivity in at least sub-regions and / A coating having a low thermal conductivity may be provided. In addition to ceramic materials, special tool steels can also meet these requirements. For example, the punches 3.1 and / or 3.2 of the forming tool 3 may be made of materials having a thermal conductivity of at most 20 W / mK at at least subregions at an ambient temperature between 30 DEG C and 100 DEG C Can be. Alternatively, the thermal conductivity can also be reduced with a suitable coating.

본 발명에 따른 장치의 다른 바람직한 양태는 가열된 반제품(2)과 접촉하는 반제품 홀더(3.3)의 표면 구역(3.31)이, 다공성이거나 오목부(3.32)를 포함하는 표면 구조를 구비한 것을 포함한다. 이것은 가열된 반제품(2)의 온도 손실을 더욱 감소시킨다. 부가적으로 또는 대안으로, 가열된 반제품(2)과 접촉하는 반제품 홀더(3.3)의 표면 구역(3.31)이, 상대적으로 낮은 열 전도율을 갖는 재료로 만들어지거나 그러한 재료로 코팅된다. 바람직하게는, 반제품 홀더(3.3)를 위해 사용되는 재료 또는 반제품 홀더(3.3)를 위해 사용되는 코팅의 열 전도율은 30℃ 내지 100℃ 주위 온도에서 기껏해야 20 W/mK이다. Another preferred embodiment of the apparatus according to the invention comprises a surface region 3.31 of the semi-finished product holder 3.3 in contact with the heated semi-finished product 2, which is porous or has a surface structure comprising a recessed portion 3.32 . This further reduces the temperature loss of the heated semi-finished product (2). Additionally or alternatively, the surface zone 3.31 of the semi-finished product holder 3.3 in contact with the heated semi-finished product 2 is made of or coated with a material having a relatively low thermal conductivity. Preferably, the thermal conductivity of the material used for the semi-finished product holder 3.3 or the coating used for the semi-finished product holder 3.3 is at most 20 W / mK at an ambient temperature between 30 and 100 ° C.

도 2는 시트 마그네슘으로부터 3차원 형상의 부품(2')을 제조하기 위한 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예를 도시한다. 성형할 시트 마그네슘 블랭크(2)가 연속로에서 가열되지 않고 로봇과 같은 이송 장치(5')에서 또는 이송 장치에 의해 가열된다는 점에서 이 장치는 도 1에 따른 장치와 상이하다. 이를 위해, 이송 장치(5')는 공급 스택(4) 또는 컨베이어 벨트로부터 성형 툴(3) 내로 운반되는 동안 마그네슘 시트(2)가 가열되도록 가열 장치 또는 전도열 공급원(5.1)을 구비한다. 이 경우에, 전도열 공급원 또는 가열 장치(5.1)는 이송 장치(5')의 파지 또는 유지 부재들 내에 통합되어 있고, 이 부재들에 의해서 마그네슘 시트(반제품)(2)가 파지되어 성형 툴(3)에 운반되고 성형 툴에 놓인다. Fig. 2 shows another embodiment of an apparatus according to the invention for producing a three-dimensional shaped part 2 'from sheet magnesium. This device differs from the device according to Fig. 1 in that the sheet magnesium blank 2 to be formed is heated in a conveying device 5 ', such as a robot, or by a conveying device, without heating in a continuous furnace. To this end, the conveying device 5 'comprises a heating device or an electro-thermal source 5.1 so that the magnesium sheet 2 is heated while being conveyed from the feed stack 4 or the conveyor belt into the forming tool 3. In this case, the conduction heat source or heating device 5.1 is integrated in the holding or holding members of the transfer device 5 ', and the magnesium sheet (semi-finished product) 2 is held by these members, ) And placed in a forming tool.

도 2에 도시된 장치에서 성형 툴(3)은 도 1에 따른 장치에서의 성형 툴(3)과 마찬가지로 설계되며, 따라서 반복해서 설명하지 않기 위하여 앞서 설명한 도 1에 관한 것을 참조한다. The molding tool 3 in the apparatus shown in Fig. 2 is designed in the same way as the molding tool 3 in the apparatus according to Fig. 1, and therefore reference is made to Fig. 1 as described above in order not to be repeated.

도 1 및 도 2에 개략적으로 도시된 장치들은 실질적으로 연속해서 작업하는 공정 라인들이다. 도시하지는 않았지만 코일로부터 풀어내어 가공하는 것도 가능하다. 즉, 재료는 코일로부터 풀려나오며 설치되어 있는 공정 라인을 따라 예를 들어 성형 중에 또는 성형 후에 트리밍이 실행될 때 장방형 블랭크들이 일정 길이로 절단되거나 형상 블랭크들로 절단될 수 있으며, 윤곽 단부들은 완성 부품의 표준 크기와 실질적으로 일치한다. The devices schematically illustrated in Figures 1 and 2 are process lines that work substantially continuously. Although not shown, it is also possible to unwind from the coil and process it. That is, the material is unwound from the coil and the rectangular blanks can be cut to a certain length or cut into shape blanks, for example when the trimming is performed during or after shaping along the process line being installed, It is substantially consistent with the standard size.

도 3은 예를 들어 도 1 또는 도 2에 따른 장치에서 사용될 수 있는 본 발명에 따른 성형 툴(3)의 개략적인 수직 단면도이다. 개방되어 도시된 성형 툴은 시트 마그네슘 블랭크(2)를 성형하기 위한 펀치(3.1) 및 다이(3.2)를 포함한다. 성형 툴(3)은 내부 열 공급원을 포함하지 않는다. 가열된 블랭크(2)가 펀치(3.1) 및 다이(3.2)와 직접 접촉하지 않고 놓일 수 있는 반제품 홀더(블랭크 홀더)(3.3)를 구비되어 있다. 가열된 블랭크(2)를 위한 접촉 표면으로서의 역할을 하는 표면 구역인 반제품 홀더(3.3)의 표면 구역(3.31)은, 성형 툴(3)이 개방되어 있는 적재 상태(loading state)에 있을 때 펀치(3.1) 위에 배치된다. 반제품 홀더(3.3)의 표면 구역(3.31)은 홈 형상의 만입부 또는 오목부(3.32)를 구비한 표면 구조를 갖는다. 게다가, 다이(3.2)의 캐비티(cavity)의 표면에 만입부 또는 오목부(3.21)가 또한 형성되며, 다이의 캐비티가 펀치 헤드를 수용한다. 만입부 또는 오목부(3.32, 3.31)들은 단열 효과를 나타내며 따라서 가열된 블랭크(2)의 급격한 열 손실이나 온도 손실을 방지하는 공극(air gaps) 또는 공기 덕트(air ducts)를 형성한다. 이와 대조적으로, 블랭크(2)를 성형하기 위하여 다이(3.2)의 캐비티 내로 이동하는 펀치(3.1)의 블랭크(2)와 마주하는 표면은 공기 덕트를 형성하는 오목부들을 포함하고 있지 않은데, 왜냐하면 이 경우에 이러한 펀치 표면은 성형 툴(3)의 실제 성형 면이기 때문이다. 3 is a schematic vertical cross-sectional view of a forming tool 3 according to the present invention which can be used, for example, in an apparatus according to Fig. 1 or Fig. The molding tool shown as open comprises a punch 3.1 and a die 3.2 for forming a sheet magnesium blank 2. The forming tool 3 does not include an internal heat source. (Blank holder) 3.3 in which the heated blank 2 can be placed without being in direct contact with the punch 3.1 and the die 3.2. The surface area 3.31 of the semi-finished product holder 3.3, which is a surface area serving as the contact surface for the heated blank 2, is punched when the forming tool 3 is in the loading state, 3.1). The surface area 3.31 of the semi-finished product holder 3.3 has a surface structure with a depressed portion or recessed portion 3.32 in the shape of a groove. In addition, an indentation or recess (3.21) is also formed in the surface of the cavity of the die (3.2), and the cavity of the die receives the punch head. The indentations or recesses 3.32 and 3.31 form air gaps or air ducts which exhibit an adiabatic effect and thus prevent sudden heat loss or temperature loss of the heated blank 2. In contrast, the surface facing the blank 2 of the punch 3.1 moving into the cavity of the die 3.2 for forming the blank 2 does not include the recesses forming the air duct, Since such a punch surface is the actual forming surface of the forming tool 3.

시트 마그네슘으로부터 생산할 부품(2')들이 대량인 경우에 성형 툴(3)로부터 제거되는 부품(2')의 온도를 낮게 유지하기 위하여, 펀치(3.1) 및/또는 다이(3.2)가 강제 냉각 시스템(도시 생략)을 또한 구비할 수 있다. 이러한 타입의 냉각 시스템은 예를 들어 크라운 구조물 및/또는 냉각 덕트에 의해서 펀치(3.1) 및/또는 다이(3.2)에 통합될 수 있다. In order to keep the temperature of the part 2 'removed from the forming tool 3 low when the parts 2' to be produced from the sheet magnesium are large, the punch 3.1 and / (Not shown). This type of cooling system may be integrated into the punch 3.1 and / or the die 3.2, for example, by a crown structure and / or a cooling duct.

Claims (16)

시트 마그네슘으로 만들어진 반제품(2)을 성형함으로써 시트 마그네슘으로 부품(2')을 생산하기 위한 제조 방법으로서, 반제품(2)은 성형하기 전에 고온으로 가열되며 펀치(3.1)와 다이(3.2)를 포함하는 성형 툴(3)에서 성형되며, 내부 열 공급원 없이 설계된 성형 툴(3)이 가열된 반제품(2)을 성형하기 위해 사용되고, 가열된 반제품(2)은 펀치(3.1) 및 다이(3.2)와 직접 접촉하지 않고 성형 툴(3)과 연계된 반제품 홀더(3.3)에 배치되는, 상기 제조 방법에 있어서,
반제품 홀더(3.3)는 활동적인 시트 홀더로서 설계되고, 다이(3.2)와 관련된 펀치(3.1) 위에 위치하며, 반제품 홀더(3.3)에 놓인 가열된 반제품(2)은 그 다음에 15 mm/s 내지 500 mm/s 범위의 성형 속도로 성형되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.A method for producing a part 2 'with sheet magnesium by molding a semi-finished product 2 made of sheet magnesium, wherein the semi-finished product 2 is heated to a high temperature before molding and comprises punch 3.1 and die 3.2 The molding tool 3 which is molded in the molding tool 3 without the internal heat source is used to mold the heated semi-finished product 2 and the heated semi-finished product 2 is used in the punch 3.1 and the die 3.2 In the semi-finished product holder (3.3) associated with the forming tool (3) without direct contact,
The semi-finished product holder 3.3 is designed as an active sheet holder and is placed on the punch 3.1 associated with the die 3.2 and the heated semi-finished product 2 placed on the semi-finished product holder 3.3 is then heated to a temperature of 15 mm / Lt; RTI ID = 0.0 > mm / s. ≪ / RTI > 제1항에 있어서,
반제품 홀더로서, 가열된 반제품과 접촉하는 홀더의 표면 구역(3.31)은 다공성이거나 오목부(3.32)를 포함하는 표면 구조를 갖는 반제품 홀더(3.3)가 사용되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.The method according to claim 1,
As a semi-finished product holder, the surface area (3.31) of the holder in contact with the heated semi-finished product is porous or a semi-finished product holder (3.3) having a surface structure including the recesses (3.32) is used. 제1항 또는 제2항에 있어서,
반제품 홀더로서, 가열된 반제품(2)과 접촉하는 홀더의 표면 구역(3.31)이 30℃ 내지 100℃의 주위 온도에서 기껏해야 20 W/mK의 열 전도율을 갖는 재료로 만들어지거나 코팅을 구비한 반제품 홀더(3.3)가 사용되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
As a semi-finished product holder, a surface area (3.31) of the holder in contact with the heated semi-finished product (2) is made of a material having a thermal conductivity of at most 20 W / mK at an ambient temperature of 30 DEG C to 100 DEG C, Wherein a holder (3.3) is used. 제1항에 있어서,
다이로서, 성형할 가열된 반제품(2)과 마주하는 다이의 성형 면에 가열된 반제품(2)과 마주하는 접촉면의 감소를 초래하는 오목부(3.21)를 구비한 다이(3.2)가 사용되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.The method according to claim 1,
As a die, a die 3.2 with a recess 3.21 which causes a reduction in the contact surface facing the heated semi-finished product 2 is used on the die surface of the die facing the heated semi-finished product 2 to be molded . 제1항에 있어서,
성형 툴로서, 강제 냉각 장치를 포함하는 펀치(3.1) 및/또는 다이(3.2)가 있는 성형 툴(3)이 사용되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.The method according to claim 1,
Characterized in that, as a forming tool, a forming tool (3) with a punch (3.1) comprising a forced cooling device and / or a die (3.2) is used. 제1항에 있어서,
반제품(2)은 전도열 공급원(5.1)이 구비된 이송 장치(5')를 사용하여 성형 툴(3) 내로 직접 운반되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.The method according to claim 1,
Characterized in that the semi-finished product (2) is conveyed directly into the forming tool (3) by means of a transfer device (5 ') equipped with an electrically conductive heat source (5.1). 제1항에 있어서,
성형 중에 반제품(2)은 성형 툴(3)에 통합된 적어도 하나의 절단 부재에 의해 동시에 트리밍 되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.The method according to claim 1,
Characterized in that the semi-finished products (2) are simultaneously trimmed by at least one cutting member incorporated in the forming tool (3) during molding. 시트 마그네슘으로 만들어진 반제품(2)을 성형하기 위한 펀치(3.1) 및 다이(3.2)를 포함하는 성형 툴(3)로서 내부 열 공급원 없이 설계되는 상기 성형 툴(3)과 성형하기 전에 반제품(2)을 고온으로 가열하기 위한 장치(1, 5.1)를 포함하며, 상기 성형 툴(3)이 반제품 홀더(3.3)을 구비하고 있는, 시트 마그네슘으로 부품(2')을 제조하기 위한 장치에 있어서,
반제품 홀더(3.3)은, 펀치(3.1) 위에 위치될 수 있고 가열된 반제품(2)이 펀치(3.1) 및 다이(3.2)와 직접 접촉하지 않고 성형 툴(3)에 배치될 수 있게 하는 반제품 홀더로서 설계되고, 성형 툴(3)은 15 mm/s 내지 500 mm/s 범위로 펀치와 다이의 폐쇄 속도를 제공하는 구동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 장치.A molding tool (3) comprising a punch (3.1) and a die (3.2) for forming a semi-finished product (2) made of sheet magnesium, said molding tool (3) being designed without an internal heat source, 1. An apparatus for manufacturing a part (2 ') of sheet magnesium, comprising a device (1, 5.1) for heating a mold (3) to a high temperature, said molding tool (3) comprising a semi-finished product holder
The semi-finished product holder 3.3 can be placed on the punch 3.1 and can be placed on the molding tool 3 without allowing the heated semi-finished product 2 to come into direct contact with the punch 3.1 and the die 3.2, , And the forming tool (3) comprises a driver that provides a closing speed of the punch and die in the range of 15 mm / s to 500 mm / s. 제8항에 있어서,
가열된 반제품(2)과 접촉하는 표면 구역인 반제품 홀더(3.3)의 표면 구역(3.31)은, 다공성이거나 오목부(3.32)를 포함하는 표면 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 제조 장치.9. The method of claim 8,
Characterized in that the surface zone (3.31) of the semi-finished product holder (3.3), which is a surface zone in contact with the heated semi-finished product (2), is porous or has a surface structure including the recesses (3.32). 제8항 또는 제9항에 있어서,
가열된 반제품(2)과 접촉하는 표면 구역인 반제품 홀더(3.3)의 표면 구역(3.31)은, 30℃ 내지 100℃ 주위 온도에서 기껏해야 20 W/mK의 열 전도율을 갖는 재료로 만들어지거나 코팅을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 제조 장치.10. The method according to claim 8 or 9,
The surface area (3.31) of the semi-finished product holder (3.3), which is the surface area in contact with the heated semi-finished product (2), is made of a material having a thermal conductivity of at most 20 W / And the first and second substrates. 제8항에 있어서,
성형 툴(3)의 펀치(3.1) 및/또는 다이(3.2)는 적어도 서브 구역에, 30℃ 내지 100℃ 주위 온도에서 기껏해야 20 W/mK의 열 전도율을 갖는 재료로 만들어지거나 코팅을 구비하는 것을 특징으로 하는 제조 장치.9. The method of claim 8,
The punch 3.1 and / or the die 3.2 of the forming tool 3 are made of a material having a thermal conductivity of at most 20 W / mK at at least subregions at an ambient temperature of 30 DEG C to 100 DEG C, . 제8항에 있어서,
성형 툴(3)의 펀치(3.1) 및/또는 다이(3.2)는 강제 냉각 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 장치.9. The method of claim 8,
Characterized in that the punch (3.1) and / or the die (3.2) of the forming tool (3) comprise a forced cooling device. 제8항에 있어서,
전도열 공급원(5.1)을 구비한 이송 장치(5')가 성형 툴(3)과 연계되고, 이송 장치에 의해 성형할 반제품(2)은 반제품 홀더(3.3)에 직접 놓일 수 있는 것을 특징으로 하는 제조 장치. 9. The method of claim 8,
Characterized in that a transfer device (5 ') with an electrically conductive heat source (5.1) is associated with the molding tool (3) and the semi-finished product (2) to be molded by the transfer device can be placed directly in the semi-finished product holder Device. 제8항에 있어서,
가열된 반제품(2)과 마주하는 접촉면의 감소를 초래하는 오목부(3.21)가 다이(3.2)에 형성된 것을 특징으로 하는 제조 장치.9. The method of claim 8,
Characterized in that a recess (3.21) is formed in the die (3.2) which results in a reduction of the contact surface facing the heated semi-finished product (2). 제8항에 있어서,
성형 툴(3)은 적어도 하나의 절단 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 제조 장치.9. The method of claim 8,
Wherein the forming tool (3) comprises at least one cutting member. 삭제delete
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