KR101873302B1 - Technology Development of Hot Press Forming using Joule Heating System for Improving Energy Efficiency - Google Patents
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Abstract
본 발명은 줄 히팅 기술을 적용 핫스탬핑 가열 시스템에 관한 것이다.
이에 본 발명의 기술적 요지는 핫스탬핑 공정 상에 저항 가열 시스템(줄 히팅 기술)을 적용하여 차량 강판 가공을 수행하도록 함으로써, 종전의 열간 프레스 성형 공정 대비 60% 이상의 효율이 보장되도록 하는 것으로, 이는 별도의 예열구간 없이 신속한 가열 공정을 제공하도록 하는 바, 설비의 소형화 및 현장 축소화와 에너지 절감 효과가 우수하고 제품(완성품)의 품질이 크게 향상되도록 하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a hot stamping heating system applying line heating technology.
Accordingly, the technical point of the present invention is to provide a steel plate processing by applying a resistance heating system (line heating technology) on a hot stamping process, thereby ensuring an efficiency of 60% or more as compared with the conventional hot press forming process. It is possible to provide a rapid heating process without a preheating section of the product, thereby making it possible to miniaturize the equipment, to reduce the size of the equipment, to reduce the energy consumption, and to greatly improve the quality of the product (finished product).
Description
본 발명은 핫스탬핑 공정 상에 저항 가열 시스템(줄 히팅 기술)을 적용하여 차량 강판 가공을 수행하도록 함으로써, 종전의 열간 프레스 성형 공정 대비 60% 이상의 효율이 보장되도록 하는 것으로, 이는 별도의 예열구간 없이 신속한 가열 공정을 제공하도록 하는 바, 설비의 소형화 및 현장 축소화와 에너지 절감 효과가 우수하고 제품(완성품)의 품질이 크게 향상되도록 하는 것을 특징으로 하는 줄 히팅 기술을 적용 핫스탬핑 가열 시스템에 관한 것이다.In the present invention, by applying a resistance heating system (row heating technique) on a hot stamping process to perform steel plate processing, an efficiency of 60% or more as compared with the conventional hot press forming process is ensured. And more particularly, to a hot stamping heating system employing a line heating technique, which is characterized in that a rapid heating process is provided and miniaturization and downsizing of the facility, energy saving effect, and quality of the finished product are greatly improved.
현재 차량 제조업계의 가장 커다란 화두 중 하나는 경량화 및 고강도화이며, 이러한 화두의 중심에는 핫스탬핑 기술이 자리 잡고 있다.One of the biggest buzzwords in the automotive industry today is light weight and high strength, and hot stamping technology is at the center of these buzzwords.
핫스탬핑 기술은 1970년대 초반 스웨덴 Norrbottens Jarnverk A.B.사에 의해 제안되었는데, 이 회사의 영국특허 제1490535호를 살펴보면 핫스탬핑 기술의 내용이 자세히 기술되어 있다.The hot stamping technique was proposed by Norrbottens Jarnverk A.B., Sweden in the early 1970s. The British Patent 1490535 describes hot stamping technology in detail.
도 14를 참조하면, 핫스탬핑 기술은 강판(1)을 가열로(10)에서 Ac3 이상의 고온으로 가열한 후 프레스(20) 내에서 성형과 동시에 열처리를 하여 1500Mpa 이상의 고강도 강판 부품(1b)을 제조하는 것을 특징으로 한다. 14, the hot stamping technique is a method of manufacturing a high strength
그리고 이러한 기술 특징으로 인해, 핫스탬핑은 핫포밍(Hot Forming), 핫프레싱(Hot Pressing) 등으로도 불리우며, 이의 소재로는 0.2중량% 내외의 탄소를 함유하며 열처리 성능 향상 위한 원소로서 Mn, B를 사용하는 이른바 보론강이 사용된다.Due to these technical features, hot stamping is also called hot forming or hot pressing. The material of the hot stamping contains carbon of about 0.2% by weight and is an element for improving the heat treatment performance. Mn, B So-called boron steel is used.
위와 같은 핫스탬핑 기술은 성형 및 열처리가 동시에 수행되므로 생산성이 우수할 뿐만 아니라 고온에서 강판이 성형되므로 성형성 및 치수 정밀도를 향상시키며 고강도 부품에서 특히 문제가 되는 스프링백이나 지연파괴가 현저하게 감소시킨다는 장점이 있다. The hot stamping technique as described above is excellent in productivity because the molding and the heat treatment are performed at the same time, and the steel sheet is molded at high temperature, thereby improving the formability and dimensional accuracy and significantly reducing the problematic springback or delayed fracture in high- There are advantages.
반면, 공정이 고온에서 이루어지므로, 강판 표면의 산화를 피할 수 없고, 따라서 성형이 완료된 제품은 도 1에서 보듯이 별도의 디스케일링(30)이 실시되어야 한다는 단점이 있다. On the other hand, since the process is performed at a high temperature, oxidation of the surface of the steel sheet can not be avoided, and therefore, the finished product is disadvantageous in that a
이러한 디스케일링 공정의 생략을 위해 제안된 것이 아르셀로나 신일본 제철에서 제공되는 Al 도금 강판 등이다.Al-coated steel sheets provided by Arcelona and Nippon Steel are proposed for omitting these descaling processes.
한편, 핫스탬핑 기술의 적용에 있어, 종래에 사용되어왔던 가열로는 주로 전기로이었다. 핫스탬핑을 위해서 강판은 Ac3 이상의 880~950℃ 정도로 가열하여 완전히 오스테나이트화시켜야 하는데, 두께 1.2mm 강판의 경우 전기로 사용 시 적어도 12~17분 이상 소요된다. On the other hand, in the application of the hot stamping technique, the heating furnace which has been conventionally used is mainly an electric furnace. For hot stamping, the steel sheet must be austenitized by heating to a temperature of 880 ~ 950 ℃ above Ac3. For 1.2mm steel sheet, it takes at least 12 ~ 17 minutes for electric furnace.
이와 같이, 전기로나 가스로와 같은 종래 가열로는 가열시간의 증가 및 이로 인한 공정속도의 저하 및 생산비용의 증가를 야기하며, 나아가, 가열로의 길이가 23~30m 정도로 상당히 길고 또한 커야 하기에 설비의 대형화에 따른 비용 상승을 야기하는 문제점이 있다.Thus, the conventional heating furnace such as the electric furnace or the gas furnace causes an increase in the heating time, resulting in a decrease in the process speed and an increase in the production cost. Further, since the length of the heating furnace is considerably long, There is a problem that the cost is increased due to the enlargement of the size.
또한, 철판의 특성 중에는 위에서 언급한 스프링 백(spring back)이란 현상이 존재하는데 이는 상온에서 철판을 굽힐 때 항복강도 이상의 외압을 가하여도 철판이 원래의 형상으로 되돌아 가려는 성질을 말한다. Also, among the characteristics of the steel sheet, there is a phenomenon called spring back mentioned above, which means that the steel sheet is returned to its original shape even when an external pressure equal to or higher than the yield strength is applied when the steel sheet is bent at room temperature.
즉, 원소재 강도가 강하면 강할수록 원상태로 되돌아 가려는 성질은 더욱 커지게 된다.That is, the stronger the raw material strength is, the greater the property of returning to the original state.
최근의 자동차 산업은 필수적으로 고강도 고성형성을 요구하는 부품을 필요로 하기 때문에 상기와 같은 성형 상의 문제점은 강도가 강한 원소재의 적용에 제약을 줄 수밖에 없다.Since the automobile industry inevitably requires components requiring high-strength high-strength formation, the problem of the above-mentioned molding process is limited to the application of a strong raw material.
최근에 개발된 60kg/㎟급의 트립(trip) 강판이나 듀얼페이스(dual phase) 강판 소재는 강도와 성형성이 우수한 것으로 흔히 알려져 왔는데, 실상 현장에서는 60kg/㎟급 이상의 고강도 소재는 치수 정밀도가 제대로 나오지 않기 때문에 아주 단순한 형상의 부품제작에만 적용을 하고 있으며, 고정밀도가 요구되는 복잡한 부품의 제작에는 거의 적용되지 않고 있는 실정이다.Recently, 60kg / ㎟ class trip steel plate or dual phase steel plate material has been widely known to have excellent strength and formability. In fact, in the field, high strength materials of 60kg / So that it is applied only to the manufacture of parts having a very simple shape and is hardly applied to the production of complex parts requiring high precision.
한편, 핫스탬핑 방식은 절단된 원소재(철판)를 고온으로 달군 후에 금형으로 성형함과 동시에 그 금형에 냉각(cooling) 효과를 주어 원소재의 온도를 급격하게 낮추는 칭(quenching) 효과를 통해 원소재의 강도를 원래보다 2~3배 이상으로 향상시키는 방식이다.On the other hand, the hot stamping method is a method in which the cut raw material (steel plate) is heated to a high temperature and then molded into a mold, and at the same time cooling effect is given to the mold, And the strength of the material is improved to two or three times or more than the original strength.
또한, 핫스탬핑 가공시 고온으로 철판을 가열하므로 철판의 성질이 매우 부드러워지고 늘어나는 성질이 탁월해져서 성형성이 우수해지게 된다. In addition, since the steel sheet is heated at a high temperature during the hot stamping process, the steel sheet is very soft in properties and excellent in elongation properties, resulting in excellent moldability.
이와 같이 핫스탬핑을 이용하여 철판의 초고강도를 확보함과 동시에 우수한 성형성으로 원하는 부품을 제조할 수 있다.As described above, by using hot stamping, it is possible to secure the ultra-high strength of the steel sheet and to manufacture desired parts with excellent formability.
그러나, 종전의 핫스탬핑 방식을 이용하여 150kg/㎟급 이상의 자동차용 고강도 보강대를 제조하기 위해서는 부품 성능에 가장 큰 영향을 주는 소재 가열시의 열처리 공정 변수와 금형 내에서 소재를 급냉시킬 때 공정 변수의 설정 및 제어가 매우 중요하나 아직까지 핫스탬핑 방식을 이용하여 자동차용 고강도 보강대를 제조하기 위한 표준적인 데이터가 없어 자동차용 고강도 보강대를 제조하기에 많은 어려움이 있었다.However, in order to manufacture a high-strength steel reinforced bar of 150kg / mm < 2 > or more by using the conventional hot stamping method, the heat treatment process parameters at the time of material heating, Setting and control are very important, but there is still no standard data for manufacturing a high-strength reinforcing bar for automobiles using a hot stamping method, which makes it difficult to manufacture high strength reinforcing bars for automobiles.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 기술적 요지는 핫스탬핑 공정 상에 저항 가열 시스템(줄 히팅 기술)을 적용하여 차량 강판 가공을 수행하도록 함으로써, 종전의 열간 프레스 성형 공정 대비 60% 이상의 효율이 보장되도록 하는 것으로, 이는 별도의 예열구간 없이 신속한 가열 공정을 제공하도록 하는 바, 설비의 소형화 및 현장 축소화와 에너지 절감 효과가 우수하고 제품(완성품)의 품질이 크게 향상되도록 하는 것을 특징으로 하는 줄 히팅 기술을 적용 핫스탬핑 가열 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is a technical object of the present invention to provide a method of manufacturing a steel plate by applying a resistance heating system (row heating technique) to a hot stamping process, This is because it is possible to provide a rapid heating process without a separate preheating section and to make it possible to miniaturize the facility, to reduce the size of the facility, to save energy, and to greatly improve the quality of the finished product And to provide a hot stamping heating system employing line heating technology.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 선택된 전류밀도와 가열시간에 의해 대상 모재에 대하여 저항 발열을 일으키도록 하되, 상측 면상에 대상 모재가 안착되도록 테이블(110)이 형성되고, 상기 테이블 외주면에 고정용 클램프가 형성되며, +,-전극 중 선택된 전극이 통전되도록 하는 하부 전극부(100)와; 상기 하부 전극부(100)와 대응되도록 상측에 형성되어 업다운 동작에 따라 하부 전극부(100)와 통전되면서 설정된 저항 가열 발열을 수행하도록 하는 상부 전극부(200)와; 상기 상부 전극부(200)의 업다운을 조장하도록 하되, 상부 전극부(200)의 상단 고정판(210) 일측에는 상하향 이송구(220)가 형성되고, 상기 이송구(220)는 업다운 슬라이더(310)와 결합되도록 형성되며, 상기 상단 고정판(210)은 업다운 로드(320)와 연결된 가동모터(330)에 의해 승하강이 이루어지도록 하는 구동장치(300)와; 상기 상,하부 전극부와 구동장치에 대하여 전원을 공급하면서 동작을 제어하도록 일측에 인버터 트랜스포머(410)가 구비되는 인버터 컨트롤러(400)가; 구성되어 이루어진다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a table (110) on an upper surface of a table (110) so as to cause resistance heat generation to a target base material by a selected current density and a heating time, A
이에, 상기 상,하부 전극부는 가압부 10mm에 전류밀도=75A/mm2 이고, 가열주기는 8 pulse 이며, 대상 모재 온도는 1000℃ 인 것이 바람직하다.Thus, the upper and lower electrode portions had a current density of 75 A / mm < 2 > , The heating period is 8 pulse, and the target base material temperature is preferably 1000 ° C.
또한, 상기 인버터 트랜스포머(410)는 AC전원을 DC전원으로 변경하는 것으로, 용량은 23,000A인 것이 바람직하다.In addition, the
이와 같이 본 발명은 핫스탬핑 공정 상에 저항 가열 시스템(줄 히팅 기술)을 적용하여 차량 강판 가공을 수행하도록 함으로써, 종전의 열간 프레스 성형 공정 대비 60% 이상의 효율이 보장되도록 하는 것으로, 이는 별도의 예열구간 없이 신속한 가열 공정을 제공하도록 하는 바, 설비의 소형화 및 현장 축소화와 에너지 절감 효과가 우수하고 제품(완성품)의 품질이 크게 향상되도록 하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, by applying a resistance heating system (row heating technology) to a hot stamping process to perform steel sheet processing, an efficiency of 60% or more as compared with the conventional hot press forming process is ensured. It is possible to provide a rapid heating process without a section, thereby making it possible to miniaturize the facility, to reduce the size of the facility, to reduce energy consumption, and to greatly improve the quality of the finished product.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 줄 히팅 시스템을 이용한 저항 발열기의 예시도,
도 4는 종전 핫스탬핑 공정을 나타낸 예시도,
도 5는 본 발명에 따른 줄 히팅 기술을 적용 핫스탬핑 가열 시스템의 개념도,
도 6은 도 5에 따른 시편단위 줄 히팅 실험시 각 변수 별 영향 분석도,
도 7은 도 5에 따른 줄 히팅 특성 평가도,
도 8은 도 5에 따른 인버터 트랜스포머의 설계 및 제작도,
도 9는 도 5에 따른 히팅 가압부 설계 및 제작도,
도 10은 도 5에 따른 대전류 발열 전극 설계 및 제작도,
도 11 내지 도 13은 본 발명에 따른 시험 성적서,
도 14는 종래의 핫스탬핑 공정도이다.1 to 3 are views illustrating an example of a resistance heater using a line heating system according to the present invention,
4 is an illustration showing a conventional hot stamping process,
5 is a conceptual diagram of a hot stamping heating system applying the line heating technique according to the present invention,
FIG. 6 is an effect analysis chart for each of the parameters in the case of the specimen unit line heating test according to FIG.
Fig. 7 is an evaluation chart of line heating characteristics according to Fig. 5,
FIG. 8 is a diagram illustrating the design and manufacture of the inverter transformer according to FIG.
FIG. 9 is a diagram showing the design and production of the heating and pressing unit according to FIG.
Fig. 10 is a diagram illustrating the design and fabrication of a large current generating electrode according to Fig.
11 to 13 are graphs showing test results,
14 is a conventional hot stamping process drawing.
다음은 첨부된 도면을 참조하며 본 발명을 보다 상세히 설명하겠다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
먼저, 도 1 내지 도 13에서 보는 바와 같이 본 발명은 저항 발열기로 하여금 운영되는 것으로, 상기 저항 발열기는 하부 전극부와 상부 전극부 그리고 구동장치와 인버터 컨트롤러로 구성된다.First, as shown in FIGS. 1 to 13, the resistance heater is operated. The resistance heater includes a lower electrode unit, an upper electrode unit, a driving unit, and an inverter controller.
이에, 상기 하부 전극부(100)는 선택된 전류밀도와 가열시간에 의해 대상 모재에 대하여 저항 발열을 일으키도록 하되, 상측 면상에 대상 모재가 안착되도록 테이블(110)이 형성되고, 상기 테이블 외주면에 고정용 클램프가 형성되며, +,-전극 중 선택된 전극이 통전되도록 형성된다.The
이때, 상기 상부 전극부(200)는 +,-전극 중 선택된 전극이 통전되도록 하되, 상기 하부 전극부(100)와 대응되도록 상측에 형성되어 업다운 동작에 따라 하부 전극부(100)와 통전되면서 설정된 저항 가열 발열을 수행하도록 형성된다.At this time, the
이에, 상기 구동장치(300)는 상기 상부 전극부(200)의 업다운을 조장하도록 하되, 상부 전극부(200)의 상단 고정판(210) 일측에는 상하향 이송구(220)가 형성되고, 상기 이송구(220)는 업다운 슬라이더(310)와 결합되도록 형성되며, 상기 상단 고정판(210)은 업다운 로드(320)와 연결된 가동모터(330)에 의해 승하강이 이루어지도록 형성된다.The
이때, 상기 인버터 컨트롤러(400)는 상기 상,하부 전극부와 구동장치에 대하여 전원을 공급하면서 동작을 제어하도록 일측에 인버터 트랜스포머(410)가 구비된다.At this time, the
이에, 상기 상,하부 전극부는 가압부 10mm에 전류밀도=75A/mm2 이고, 가열주기는 8 pulse 이며, 대상 모재 온도는 1000℃ 인 것이 바람직하다.Thus, the upper and lower electrode portions had a current density of 75 A / mm < 2 > , The heating period is 8 pulse, and the target base material temperature is preferably 1000 ° C.
또한, 상기 인버터 트랜스포머(410)는 AC전원을 DC전원으로 변경하는 것으로, 용량은 23,000A인 것이 바람직하다.In addition, the
즉, 본 발명은 현재 핫스탬핑 공정 시스템에서 적용되는 수입용 대형 가열로를 대체하기 위함으로 에너지 효율을 향상시키기 위해 줄(Joule Heating) 기술을 적용함에 주된 특징이 있다. That is, the present invention has a main feature in that a joule heating technique is applied to improve energy efficiency in order to replace a large-sized heating furnace for import currently applied in a hot stamping process system.
이에, 상기 저항 발열기는 선택된 전류밀도와 가열시간에 의해 대상 모재에 대하여 저항 발열을 일으키도록 형성된다.Accordingly, the resistance heater is formed to cause resistance heat generation for the target base material by the selected current density and heating time.
다음은 본 발명에 따른 실시예를 보다 자세히 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in more detail.
본 발명의 핫스탬핑 적용 부품군은 대부분 고강도가 필요한 차체 보강 부품으로, 본 과제에서는 효과적인 에너지 효율 분석을 위해 주관기관에서 양산 중인 중형급 SUV의 사이드 실(1.4t)을 개발 부품으로 선정하였다.The hot stamping application part of the present invention is mainly a body reinforcement part requiring high strength. In this task, the side seal (1.4t) of mid-sized SUV being mass-produced at the main engine was selected as a development part for effective energy efficiency analysis.
일반 핫스탬핑의 경우 고온 가열 시 소재의 코팅층 산화 문제로 인해 Al-Si coated 보론강을 사용하나, Joule Heating은 국내 최초 적용 기술로써 현재 표준 적용된 소재가 미비한 상태로 핫스탬핑에 주로 사용되는 아래 세 가지 소재의 코팅 산화층 및 강도 특성을 확인 후 선정 진행하였다.In general hot stamping, Al-Si coated boron steel is used due to the oxidation problem of coating layer during high temperature heating. However, Joule heating is the first applied technology in Korea. Currently, there are three kinds of materials used in hot stamping After confirming the coating oxide layer and strength characteristics of the material, selection was made.
Non Coated, Al-Si Coated, Zn Coated 보론강을 각각 시편단위 Joule Heating 공정 후 강도 측정과 현미경 통해 표면 관찰을 진행하였다.Non Coated, Al-Si Coated, and Zn Coated Boron steels were subjected to Joule heating process, and the surface was observed through a microscope.
Zn coated의 경우 미세 크랙이 관찰되며 강도도 떨어지는 것으로 확인되었고, 나머지 두 소재는 안정적인 산화층을 형성하였으며, 1.5GPa 이상의 강도를 나타냈다.In the case of Zn coated, microcracks were observed and the strength was found to be decreased. The other two materials formed a stable oxide layer and showed a strength of 1.5 GPa or more.
그러나 Non coated 보론강은 소재 수급이 원활하지 않아 본 개발에서는 Al-Si coated 보론강으로 대상 소재 선정 후 기술 개발 진행하였다.However, since the non-coated boron steel is inefficient in the supply and demand of materials, in this development, Al-Si coated boron steel was selected as the target material and technology development proceeded.
Joule Heating 기술 적용 가능성을 검토하면, 시편 및 Blank 단위 Joule Heating 특성 분석을 통해 공정 적용 가능성 검토에서 실험 데이터를 변수별로 종합하여 Joule Heating 공정에 치명적인 변수 도출 결과, 전류밀도, 가압부, 가열주기(전류인가시간)로 요약된다.The applicability of the Joule heating technology is analyzed, and it is found that the experimental data are collected by the variables of the Joule heating process, Application time).
전류밀도 및 가열주기의 경우 승온량에 비례하고, 가압부는 반비례하나, 적정 수준 이상의 변수값은 가열 소재 열변형으로 성형 공정 및 제품의 치수정밀도에 부정적인 영향을 끼칠 것으로 예측된다.The current density and the heating cycle are proportional to the temperature rise and the pressing force is inversely proportional. However, it is predicted that the parameter values above the optimum level will negatively affect the dimensional accuracy of the molding process and the product due to thermal deformation of the heating material.
이에, 실험 및 분석 결과 최적 Joule Heating 조건 도출: 전류밀도=75A/mm2, 가압부: 10mm, 가열주기=8pulse, 소재온도=1000℃ 이다.Experimental and analytical results show that the optimum Joule heating conditions are derived: current density = 75 A / mm 2 , pressure zone: 10 mm, heating period = 8 pulses, and work temperature = 1000 ° C.
Blank 형상에 따른 Joule Heating 가열성을 검토하면, Joule Heating 실험 장비는 소재를 길이방향으로 가열하여 단순 사각 Blank의 경우 뛰어난 가열성을 보이지만, 이형 Blank의 경우 균일 가열에 단점 확인하였다.Joule heating according to the blank shape shows that the material is heated in the longitudinal direction to show excellent heating property in case of simple square blank, but it shows a disadvantage in uniform heating in case of blank blank.
이에 따라 최종 Joule Heating 시스템의 컨셉 도출: 소재 두께방향 가열이 합리적이고, 상기 실험 분석 결과 Joule Heating 적용 핫스탬핑 기술의 가능성 검증 완료하였다.Accordingly, the concept of the final Joule heating system is derived: heating in the direction of the material thickness is reasonable, and as a result of the above experiment analysis, the possibility of the hot stamping technique using Joule heating has been verified.
Joule Heating 가열 시스템 개발 및 기반 시스템의 구축은 Lab-scale Joule Heating 장비 적용하여 1차 가열 시스템을 개발하였다.The Joule heating heating system was developed and the first heating system was developed by applying Lab-scale Joule heating equipment.
이에, 1차 가열 시스템 장비 사양: 최대 60,000A, Duty rate 10% 이고, 1차 가열로 적용 소재 승온시간 및 온도상승률 측정: 목표치 달성하였다.Therefore, the primary heating system equipment specification: maximum 60,000A,
개발 대상부품 3D 모델링 및 성형 공정 해석 통한 모사금형 컨셉 확정: Form die[negative]이고, SKD11, SS45C 소재 적용하여 모사 금형 제작 완료하였다.3D modeling of parts to be developed and finalization of the mold concept through analysis of the molding process: Form die [negative], and the mold of the mold was completed by applying SKD11 and SS45C materials.
아울러 냉각 효과 분석 및 노즐부 냉각수 직접 분사 제어 위한 시스템 개발하였다. 상기 장비 연동 및 Joule Heating test 라인 구축 후 1차 T/O 진행하였다.We also developed a system for cooling effect analysis and direct injection control of nozzle cooling water. After the equipment was interlocked and the Joule heating test line was built, the first T / O was carried out.
결과 분석: Draw Type 시제품 10EA 제작 완료에 따른 시편 제작 후 인장강도 시험 진행하였다.Result Analysis: Tensile strength test was conducted after fabricating specimen according to completion of 10EA prototype of Draw Type.
직접 냉각 적용 통한 제품 측벽부 강도 균일성 확보하였으나, 유량 부족으로 인해 목표 강도 도달 실패하였다.Although the uniformity of the strength of the side wall of the product was ensured through the direct cooling application, the target strength failed due to the shortage of flow rate.
이에, 노즐부 사양 변경(기존: 0.33mm, 변경: 2.0mm) 통해 2차 T/O 진행하였다. 결과 분석은 Draw Type 시제품 10EA 제작 완료에 따른 시편 제작 후 인장강도 시험 진행하였다.Therefore, the secondary T / O was carried out through the change of nozzle part specification (original: 0.33mm, change: 2.0mm). The results were analyzed by tensile strength test after specimen was manufactured according to completion of 10EA of prototype of Draw Type.
직접 냉각 적용 통한 제품 측벽부 강도 균일성 확보 및 목표 강도 달성하였다.Direct cooling was applied to achieve the uniformity of the strength of the side wall of the product and the target strength.
이와 함께 이형 및 진Blank 사용 가열 위한 2차 가열 시스템(두께방향) 제작 진행 中이고, 개발 Target: 출력 전류 150kA, 가압력 10,000kgf/cm2, 발열체 사양 - 그라파이트이며, Inverter 제어기 및 Transformer 개발과 가압부 개발 완료되었다.In addition, we are in the process of producing second heating system (thickness direction) for heating mold release and gentle blank. Development Target: Output current 150kA, pressing force 10,000kgf / cm 2 , Specification of heating element - graphite, development of inverter controller and transformer, Development has been completed.
1~5차 전극 설계 및 제작, 실험 진행으로 두께방향 가열 컨셉에 따른 소재 균일 가열 기술 가능성 검증 완료되었고, 9월 中, 6차 전극 제작에 따른 두께 방향 가열로 제작 완료 예정이다.The design of the 1st to 5th electrodes, the experiment and the progress of the experiment have confirmed the feasibility of uniform heating of the material according to the heating concept in the thickness direction.
에너지 효율 절감량 측정은 개발 대상 부품과 동일한 제품 양산라인의 Lot별 가열로 전력량 측정하였다. 양산 라인 대당 전력소비량 = 2.93kWh/EA 이고, 전류 센서 통해 개발 장비의 출력 전류 측정 후 전력 소비량을 측정하였다.Energy efficiency reduction measurement was performed by measuring the amount of electric power generated by each lot in the same mass production line as the parts to be developed. The power consumption per mass line = 2.93kWh / EA, and the power consumption was measured after measuring the output current of the development equipment through the current sensor.
Joule Heating Line 대당 전력소비량 = 1.09kWh/EA이고, 기존 대형 전기 가열로 대비 약 63% 정도의 에너지 효율을 개선 확인하였다.The power consumption per Joule Heating Line = 1.09 kWh / EA, and the energy efficiency of about 63% compared to the existing large electric heating furnace was confirmed to be improved.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims and their equivalents. Of course, such modifications are within the scope of the claims.
100 ... 하부 전극부 110 ... 테이블
200 ... 상부 전극부 210 ... 상단 고정판
220 ... 이송구 300 ... 구동장치
310 ... 업다운 슬라이더 320 ... 업다운 로드
330 ... 가동모터 400 ... 인버터 컨트롤러
410 ... 인버터 트랜스포머100 ...
200 ...
220 ...
310 ... Up Down
330 ...
410 ... Inverter transformer
Claims (3)
상기 상,하부 전극부는 가압부 10mm에 전류밀도=75A/mm2 이고, 가열주기는 8 pulse 이며, 대상 모재 온도는 1000℃ 이고, 상기 인버터 트랜스포머(410)는 AC전원을 DC전원으로 변경하는 것으로, 용량은 23,000A인 것을 특징으로 하는 줄 히팅 기술을 적용 핫스탬핑 가열 시스템
The table 110 is formed on the upper surface to allow the target base material to be placed on the upper surface, a fixing clamp is formed on the table outer circumferential surface, and the positive and negative electrodes A lower electrode unit 100 for energizing a selected one of the electrodes; An upper electrode unit 200 formed on the upper side so as to correspond to the lower electrode unit 100 and performing a resistance heating heat generation while being energized with the lower electrode unit 100 according to an up-down operation; The upper electrode unit 200 has an up-and-down feeder 220 formed at one side of the upper end fixing plate 210. The feeder 220 includes an up-down slider 310, And the upper end fixing plate 210 includes a driving device 300 for moving up and down by a movable motor 330 connected to the up-down rod 320; An inverter controller (400) having an inverter transformer (410) on one side thereof for controlling operation while supplying power to the upper and lower electrode units and the driving device; A hot stamping heating system comprising:
The upper and lower electrode portions have a current density of 75 A / mm < 2 > at a pressure of 10 mm, a heating period of 8 pulses, a target base material temperature of 1000 DEG C, and the inverter transformer 410 changes AC power to DC power , And the capacity is 23,000A. The hot-stamping heating system
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| KR1020160114543A KR101873302B1 (en) | 2016-09-06 | 2016-09-06 | Technology Development of Hot Press Forming using Joule Heating System for Improving Energy Efficiency |
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| JP2009142854A (en) * | 2007-12-13 | 2009-07-02 | Aisin Takaoka Ltd | Electric heating device, hot press forming device having the same, and electric heating method |
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2016
- 2016-09-06 KR KR1020160114543A patent/KR101873302B1/en active IP Right Grant
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| JP2009142854A (en) * | 2007-12-13 | 2009-07-02 | Aisin Takaoka Ltd | Electric heating device, hot press forming device having the same, and electric heating method |
| KR101542969B1 (en) * | 2013-09-04 | 2015-08-07 | 현대자동차 주식회사 | Blank forming device using electric direct heating method and the manufacturing method using this |
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