KR101904839B1 - Apparatus and method for heating a blank for hot stamping - Google Patents
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Abstract
직접 통전에 의한 저항 가열을 위해 블랭크(1) 양단에 마련된 한 쌍의 전극(10)과, 블랭크(1)의 양단을 가열하기 위한 발열체들(20,30)이 구비된 블랭크 가열장치가 소개된다. 발열체들(20,30)을 이용하여 블랭크(1)의 양단을 가열하는 동안에 전극(10)과 발열체들(20,30)은 교번하여 통전된다.There is introduced a blank heating apparatus provided with a pair of electrodes 10 provided at both ends of a blank 1 and heating elements 20 and 30 for heating both ends of the blank 1 for resistance heating by direct energization . The electrodes 10 and the heating elements 20 and 30 are alternately energized while heating the both ends of the blank 1 using the heating elements 20 and 30. [
Description
본 발명은 직접적인 통전에 의해 핫스탬핑용 블랭크를 저항 가열하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 지식경제부의 재원으로 한국산업기술평가관리원이 지원하는 산업융합원천기술개발사업의 연구과제 수행 결과물이다.The present invention relates to an apparatus and a method for resistively heating a blank for hot stamping by direct energization. The present invention is the result of the research project of the industrial convergence technology development project supported by the Korea Industrial Technology Evaluation & Management Service under the finance of the Ministry of Knowledge Economy.
연비 규제나 안전법규의 강화 등으로 차량 부품의 경량화 및 고강도화에 대한 요구가 매우 높다. 그 결과 1 기가 파스칼(GPa)급의 초고강도강 부품이 상용화되어 있고 최근에는 2 기가급 강의 개발까지 추진되고 있다.There is a high demand for light weight and high strength of vehicle parts due to fuel efficiency regulations and strengthened safety regulations. As a result, 1 Giga Pascal (GPa) class super high strength steel parts have been commercialized and recently, 2 Giga class steels have been developed.
일반적으로 강판의 강도가 증가하면 연신율이 저하되어 가공성이 떨어진다. 이 문제의 해결을 위해 제안된 신기술이 핫스탬핑(hot stamping)이다. 핫스탬핑은 고강도 소재 강판을 900℃ 정도로 가열한 후 프레스 성형 및 냉각을 하므로 성형성이 매우 우수하다.In general, an increase in the strength of the steel sheet lowers the elongation and lowers the workability. The new technology proposed to solve this problem is hot stamping. The hot stamping is excellent in moldability because it is press-molded and cooled after heating a high-strength steel sheet to about 900 ° C.
핫스탬핑을 위한 강판 가열에는 전기로가 사용되어 왔다. 전기로는 공간을 많이 차지하며 공정속도가 느리고 유지비용도 높다. 때문에 본 출원인은 한국등록특허 제1045839호의 하이브리드 가열로를 개발 및 양산에 적용하여 국내 자동차 산업의 경쟁력을 제고시킨 바 있다.Electric furnaces have been used for heating steel sheets for hot stamping. Electric furnaces take up a lot of space, have a slow process speed and high maintenance cost. Therefore, the present applicant has improved the competitiveness of the domestic automobile industry by applying the hybrid heating furnace of Korean Patent No. 1045839 to the development and mass production.
한국등록특허 제1045839호의 하이브리드 가열로는 고주파 유도가열로와 전기로를 결합한 것이다. 고주파 유도가열를 이용하여 강판을 신속하게 가열할 수 있어 전기로에 비해 공정시간의 단축, 설비 공간의 축소, 유지비용의 절감 등이 가능하다.A hybrid heating furnace of Korean Patent No. 1045839 combines a high frequency induction heating furnace with an electric furnace. The steel sheet can be heated quickly by using the high frequency induction heating, so that it is possible to shorten the process time, the facility space, and the maintenance cost compared with the electric furnace.
이러한 하이브리드 가열로도 한계는 있다. 비약적인 공정개선 및 비용절감에도 불구하고, 2차 가열로로 전기로를 사용하므로 기존 전기로 가열방식의 한계를 어느 정도는 안고 있다고 볼 수 있다. 유도가열로도 비교적 설비가 크고 세심한 유지 관리가 필요하다.Such a hybrid heating furnace is also limited. Despite the drastic improvement of the process and cost reduction, the electric furnace is used as the secondary heating furnace, so it can be considered that the existing electric furnace heating system is limited to some extent. Induction heating also requires relatively large facilities and careful maintenance.
본 발명은 위와 같은 종래기술의 인식에 기초한 것으로, 보다 단순하며 비용 절감적인 핫스탬핑용 블랭크 가열장치 및 방법을 제공함을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is based on the recognition of the prior art as described above, and aims to provide a blank heating apparatus and method for hot stamping which is simpler and more cost-effective.
또한 본 발명은 직접적인 통전에 의해 핫스탬핑용 블랭크를 저항 가열하는 장치 및 방법을 제공함을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and a method for resistance heating of a blank for hot stamping by direct energization.
직접적인 통전에 의한 저항 혹은 주울(Joule) 가열은 강판 혹은 부품의 국부 가열용으로 사용된 적이 있으나, 핫스탬핑 용도로는 적용되지 못하고 있다. 희망적인 것은 통전 가열은 자동차 강판을 몇초 이내 700~800℃로 상승시킬 수 있으며 장치의 구성이 매우 간단할 수 있다는 것이다.Resistance or joule heating by direct energization has been used for local heating of steel plates or parts, but is not applicable for hot stamping applications. It is hoped that the electric heating can raise the temperature of the steel sheet to 700 ~ 800 ℃ within a few seconds and the structure of the device can be very simple.
핫스탬핑에 적용하기 위해서는 전기 저항열로 강판을 전체적으로 균일하게 가열할 수 있어야 한다. 본 발명자들이 적용 실험을 진행해 온 바로는 직접적인 통전에 의해 강판을 비교적 균일하게 가열할 수 있으며 또 양산 적용도 가능할 수 있다는 결론에 이르렀다.In order to apply hot stamping, the steel sheet must be uniformly heated by the electric resistance heat. As a result of the experiments conducted by the present inventors, it has been concluded that the steel sheet can be relatively uniformly heated by direct energization and mass production can be applied.
문제는 통전을 위해 전극에 의해 그립되었던 블랭크의 양단이다. 이 부분은 전극이 직접 접촉되며 전류 밀도가 낮아 타 부위보다 가열이 미흡하게 이루어진다. 전극은 비열이 낮아 복사 냉각 속도가 높고, 이에 접촉된 블랭크 양단은 전극에 의해 냉각된다.The problem is both ends of the blank that were gripped by the electrodes for energization. In this part, the electrode is in direct contact and the current density is so low that the heating is insufficient compared to other parts. The electrode has a low specific heat and thus has a high radiative cooling rate, and both ends of the blank that are contacted with the electrode are cooled by the electrode.
도 1에는 직접 통전에 의해 블랭크를 가열하는 예가 도시되어 있다. 블랭크(1)의 좌우 양단(2a,2b)을 전극으로 그립한 후 통전 가열을 하는데, 블랭크(1) 양단(2a,2b)은 타 부위보다 온도가 낮게 나타난다.Fig. 1 shows an example in which the blank is heated by direct energization. The left and
위와 같이 전극에 의해 그립되어 가열이 미흡한 블랭크의 양단은 제품면이 될 수 없다. 제품 품질에 문제가 생기지 않도록 블랭크 양단을 핫스탬핑 전이나 후에 트리밍하거나, 전극에 의해 그립된 양단을 포함해서 블랭크 전체를 보다 균일하게 가열할 수 있는 방안을 모색할 필요가 있다.Both ends of the blank, which are gripped by the electrode and are insufficiently heated, can not be the product surface. It is necessary to find a way to trim both ends of the blank before and after hot stamping or to evenly heat the entire blank including both ends gripped by the electrodes so as not to cause problems in product quality.
본 발명은 두 번째 방안과 관련되며, 핫스탬핑용 블랭크의 전극 그립부를 타 부위와 마찬가지로 균일하게 가열할 수 있는 가열장치 및 가열방법을 제공함을 또 하나의 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a heating device and a heating method which can uniformly heat the electrode grip portion of the blank for hot stamping as in the other portions.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 반드시 위에 언급된 사항에 국한되지 않으며, 미처 언급되지 않은 또 다른 과제들은 이하 기재되는 사항에 의해서도 이해될 수 있을 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not necessarily limited to those described above, and other tasks not mentioned in the present invention may be understood by the following.
본 발명에 따른 핫스탬핑용 블랭크 가열장치는, 제공된 블랭크의 일단과 타단에 배치된 한 쌍의 전도성 제1 요소; 블랭크의 일단을 한 쌍의 제1 요소 중 어느 하나와 그리핑할 수 있도록 배치된 전도성 제2 요소; 블랭크의 타단을 한 쌍의 제1 요소 중 다른 어느 하나와 그리핑할 수 있도록 배치된 전도성 제3 요소; 블랭크의 일단에서 타단방향으로 전류를 공급할 수 있도록 한 쌍의 제1 요소를 연결하는 제1 전기회로; 제2 요소의 길이방향으로 전류를 공급할 수 있도록 제2 요소의 일단과 타단을 연결하는 제2 전기회로; 및 제3 요소의 길이방향으로 전류를 공급할 수 있도록 제3 요소의 일단과 타단을 연결하는 제3 전기회로;를 포함할 수 있다.A blank heating apparatus for hot stamping according to the present invention comprises: a pair of conductive first elements arranged at one end and the other end of a provided blank; A conductive second element disposed to allow one end of the blank to be gripped by one of the pair of first elements; A conductive third element arranged to grip the other end of the blank with any other one of the pair of first elements; A first electric circuit connecting a pair of first elements to supply current from one end of the blank to the other direction; A second electrical circuit connecting one end of the second element to the other end so as to supply current in the longitudinal direction of the second element; And a third electric circuit for connecting one end and the other end of the third element so as to supply current in the longitudinal direction of the third element.
상기된 전도성 요소는 블랭크의 단부를 그리핑하거나 혹은 물리적으로 접촉할 수 있는 전도성 물체로, 전극이나 저항 발열체일 수 있다. 전도성 제1 요소는 전극, 전도성 제2 및 제3 요소는 발열체일 수 있다.The conductive element described above may be a conductive object capable of gripping or physically contacting the end of the blank, and may be an electrode or a resistance heating element. The conductive first element may be an electrode, and the conductive second and third elements may be a heating element.
실시예에 의하면 한 쌍의 전도성 제1 요소는 블랭크를 주울(Joule) 가열하기 위한 전극이다. 제1 전기회로를 통해 제1 요소에 공급된 전류는 블랭크를 일단으로부터 타단으로 가로질러 흐르며 블랭크를 저항 가열한다. 제1 요소에 공급된 전류가 다른 곳으로 흐르지 않도록 제1 요소으로 전류가 공급되는 동안, 제2 및 제3 전기회로는 차단되며, 제1 요소는 제2 및 제3 요소보다 저항값이 작다.According to an embodiment, the pair of conductive first elements are electrodes for Joule heating of the blank. The current supplied to the first element through the first electrical circuit flows across the blank from one end to the other and resistively heats the blank. While the current is supplied to the first element so that the current supplied to the first element does not flow to the other, the second and third electric circuits are cut off, and the first element has a smaller resistance value than the second and third elements.
실시예에 의하면 전도성 제2 및 제3 요소 중 적어도 어느 하나, 좋게는 제2 및 제3 요소 모두는 발열 효율이 블랭크보다 높은 전기 발열체일 수 있다. 또한 실시예에 의하면 제2 및 제3 요소 중 적어도 어느 하나는, 블랭크와 접촉되는 면에 블랭크보다 열전도성이 우수한 발열 소재가 코팅된 절연체일 수 있다.According to the embodiment, at least one of the conductive second and third elements, preferably both the second and third conductive elements, may be an electric heating element having a higher heat generating efficiency than the blank. According to the embodiment, at least one of the second and third elements may be an insulator coated with a heat-generating material having a thermal conductivity higher than that of a blank on a surface contacting with the blank.
전도성 제2 및 제3 요소의 양단 전압차를 크게 하는 경우, 요소들과 블랭크 간의 접촉면이나 블랭크 자체의 주울 발열에 의해 블랭크 양단이 가열될 수도 있을 것이나, 제2 및 제3 요소는 전기 저항 발열되는 발열체인 것이 바람직하다. 발열체는 발열 소재가 코팅된 절연체를 포함하는 의미로 받아들여질 필요가 있다.When increasing the voltage difference between both ends of the conductive second and third elements, both ends of the blank may be heated by the joule heat of the contact surface between the elements and the blank or the blank itself, but the second and third elements are electrically heated It is preferable that it is a heating element. The heating element needs to be regarded as including an insulator coated with a heat-generating material.
실시예에 의하면 전도성 제2 및 제3 요소 중 적어도 어느 하나는 블랭크와 접촉되는 면에 열전도도가 우수하며 녹는점 1000℃ 이상의 소재가 나노코팅된다. 해당 소재는 텅스텐(Tungsten), 칸탈(Kanthal) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, at least one of the conductive second and third elements is nano-coated with a material having an excellent thermal conductivity on a surface contacting with the blank and having a melting point of 1000 ° C or higher. The material may be at least one of tungsten and kanthal.
본 발명에 따른 핫스탬핑용 블랭크 가열장치는, 제공된 블랭크의 일단과 타단에 마련된 제1 및 제2 전극; 블랭크의 일단을 제1 전극과 함께 그리핑할 수 있도록 배치된 제1 발열체, 여기서 제1 전극과 제1 발열체의 사이에 블랭크의 일단이 배치됨; 블랭크의 타단을 제2 전극과 함께 그리핑할 수 있도록 배치된 제2 발열체, 여기서 제2 전극과 제2 발열체의 사이에 블랭크의 타단이 배치됨; 블랭크의 일단에서 타단방향으로 전류를 공급할 수 있도록 제1 및 제2 전극을 연결하는 제1 전기회로; 제1 발열체의 길이방향으로 전류를 공급할 수 있도록 제1 발열체의 일단과 타단을 연결하는 제2 전기회로; 및 제2 발열체의 길이방향으로 전류를 공급할 수 있도록 제2 발열체의 일단과 타단을 연결하는 제3 전기회로;를 포함할 수 있다.The blank heating apparatus for hot stamping according to the present invention comprises: first and second electrodes provided at one end and the other end of a provided blank; A first heating element disposed to be able to grip one end of the blank with the first electrode, wherein one end of the blank is disposed between the first electrode and the first heating element; A second heating element arranged to grip the other end of the blank together with the second electrode, wherein the other end of the blank is disposed between the second electrode and the second heating element; A first electrical circuit for connecting the first and second electrodes so as to supply current from one end of the blank to the other end; A second electric circuit connecting one end of the first heat generating element and the other end of the first heat generating element so as to supply current in the longitudinal direction of the first heat generating element; And a third electric circuit for connecting one end and the other end of the second heat generating element to supply current in the longitudinal direction of the second heat generating element.
본 발명에 따르면 제1 내지 제3 전기회로는 서로 공유하는 회로부를 가질 수 있으며, 파워소스도 공유될 수 있다.According to the present invention, the first to third electric circuits can have circuit portions shared with each other, and the power source can also be shared.
한편 본 발명에 따른 핫스탬핑용 블랭크 가열방법은 상기된 가열장치들을 이용할 수 있으며, a) 제공된 블랭크의 일단과 타단에 전극들 및 발열체들을 접촉시키는 단계; 및 b) 제1 및 제2 전극을 통해 일단에서 타단으로 블랭크를 가로지르는 전류를 공급하여 블랭크를 핫스탬핑에 요구되는 온도로 가열하는 단계;를 포함할 수 있다. 특징적으로 b)단계의 블랭크 가열 중에 제1 및 제2 발열체에 전류를 공급하여 블랭크의 양단을 가열할 수 있다.Meanwhile, the method for heating a blank for hot stamping according to the present invention can use the above-described heating devices, and includes the steps of: a) contacting the electrodes and the heating elements at one end and the other end of the provided blank; And b) applying a current across the blank from one end to the other end through the first and second electrodes to heat the blank to a temperature required for hot stamping. Characterized in that both ends of the blank can be heated by supplying current to the first and second heating elements during blank heating of step b).
실시예에 따르면, b) 단계에서, 블랭크를 가열하는 과정에 전극들과 발열체들은 각각 동시에 통전되지 않는다. 이에 의해 전극들이나 발열체들에 공급된 전류가 목표로 하는 곳과 다른 곳으로 흐르거나 혹은 다른 곳에서의 전류 흐름과 간섭을 일을키는 것을 최소화할 수 있다.According to the embodiment, in the step b), the electrodes and the heating elements are not energized simultaneously during the heating of the blank. This minimizes the current supplied to the electrodes or heating elements to flow to and from the target, or to interfere with current flow elsewhere.
실시예에 따르면, b) 단계에서, 발열체들을 이용하여 블랭크의 양단을 가열하는 과정에 전극들과 발열체들은 교번하여 통전된다. 핫스탬핑에 이용되는 Al도금 강판의 경우, Al 도금층의 녹는점 이하에서 산화피막이 생성되도록 하는 것이 바람직한데, 이를 위해 블랭크 온도가 400~600℃, 바람직하게는 500~600℃의 범위내 어느 온도 또는 온도 구간에서 전극들과 발열체들은 교번하여 통전될 수 있다.According to the embodiment, in the step b), the electrodes and the heating elements are alternately energized in the process of heating both ends of the blank using the heating elements. In the case of the Al-plated steel sheet used for hot stamping, it is preferable that an oxide film is formed below the melting point of the Al plating layer. For this purpose, the blank temperature is preferably 400 to 600 ° C, more preferably 500 to 600 ° C In the temperature range, the electrodes and the heating elements can be alternately energized.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면 전기로나 하이브리드 가열로와 같은 큰 규모의 시설 없이도, 직접 통전 가열이라는 간단한 방법으로 비용 경제적으로 블랭크를 핫스탬핑에 요구되는 온도로 가열할 수 있다.According to the present invention as described above, the blank can be heated to a temperature required for hot stamping in a cost-effective manner by a simple method of direct energization heating, even without a large-scale facility such as an electric furnace or a hybrid heating furnace.
또한 본 발명에 의하면 블랭크의 전극 그립부를 타 부위와 동등한 수준까지 균일하게 가열할 수 있다.Further, according to the present invention, the electrode grip portion of the blank can be uniformly heated up to the level equivalent to the other portions.
또한 블랭크의 전극 그립부를 단순히 트리밍하는 경우 블랭크의 낭비 문제(트리밍된 스크랩을 재활용하더라도 그 과정에 비용과 인력이 투입된다)도 가 있음에 비해, 본 발명에 의할 경우 거의 낭비가 없도록 블랭크의 크기와 형상을 설계할 수 있다.In addition, in the case of simply trimming the electrode grip portion of the blank, there is a waste of the blank (even if the trimming scrap is recycled, the cost and the labor are put into the process). In contrast, in the present invention, And shape can be designed.
또한 본 발명은 블랭크 가열설비의 구성을 단순화할 수 있고 종래 대비 비용 절감적이기에, 이를 적용할 경우 국내 프레스 성형, 특히 핫스탬핑 기술의 경쟁력을 더욱 강화할 수 있다.Further, the present invention can simplify the structure of the blank heating apparatus and reduce the cost compared to the prior art, so that it can further enhance the competitiveness of domestic press forming, especially hot stamping technology.
도 1은 직접 통전에 의한 블랭크 가열의 예를 보인 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 블랭크 가열장치의 개념도,
도 3은 도 2에 도시된 블랭크 가열장치의 정면도(A방향),
도 4는 도 2에 도시된 블랭크 가열장치의 저면도,
도 5는 도 2에 도시된 블랭크 가열장치의 상면도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 블랭크 가열방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view showing an example of blank heating by direct energization,
2 is a conceptual diagram of a blank heating apparatus according to an embodiment of the present invention,
Fig. 3 is a front view (A direction) of the blank heating apparatus shown in Fig. 2,
Fig. 4 is a bottom view of the blank heating apparatus shown in Fig. 2,
Fig. 5 is a top view of the blank heating apparatus shown in Fig. 2,
6 is a view for explaining a blank heating method according to an embodiment of the present invention.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 도면들에서 동일한 구성요소 또는 부품들은 설명의 편의를 위해 가능한 한 동일한 참조부호로 표시된다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same components or parts are denoted by the same reference numerals as much as possible for convenience of description.
도 2 및 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 가열장치는 제공된 블랭크(1)의 일단으로부터 타단으로 가로지르는 전류를 공급하기 위한 한 쌍의 전극(10a,10b: 10)과, 블랭크(1)의 각 단부를 가열하기 위한 제1 및 제2 발열체(20,30)를 구비한다.2 and 3, the heating apparatus according to the embodiment includes a pair of
전극(10)은 블랭크(1)에 전류를 가하여 블랭크(1)를 주울(joule) 또는 저항 가열하기 위한 것으로, 제1 전극(10a)은 블랭크(1)의 일단 하면 측에, 제2 전극(10b)은 블랭크(1) 타단의 하면 측에 각각 배치된다.The electrode 10 is for joule or resistive heating of the blank 1 by applying current to the blank 1. The
전극(10)의 재료로는 고온 성능이 우수한 통상의 전극이 사용될 수 있다. 통전 효율의 향상을 위해 전극(10)과 블랭크(1) 사이에는 내열성의 전도성 편조선이 개재될 수 있다.As the material of the electrode 10, a normal electrode excellent in high-temperature performance can be used. A heat-resistant conductive braiding line may be interposed between the electrode 10 and the blank 1 in order to improve the energizing efficiency.
제1 및 제2 전극(10a,10b)는 제1 전기회로(11)에 의해 연결되어, 제1 파워소스(12)로부터 전류를 공급받는다. 참고로 도 2 내지 도 5에서, 파워소스들(12,22,32)은 구성요소들 간의 배치관계가 알기 쉽게 파악될 수 있도록 박스로 표시되어 있다.The first and
제1 발열체(20)는 블랭크(1)의 일단을 가열하기 위한 것으로, 블랭크(1)의 일단 상면 측에 배치되며 제1 전극(10a)과 함께 블랭크(1)의 일단을 그리핑한다. 제1 전극(10a)은 블랭크(1)의 일단 하면 측에 배치된다. 제1 발열체(20)의 양단은 제2 전기회로(21)에 연결된다.The
제2 발열체(30)는 블랭크(1)의 타단을 가열하기 위한 것으로, 블랭크(1)의 타단 상면 측에 배치되며 제2 전극(10b)과 함께 블랭크(1)의 타단을 그리핑한다. 제2 전극(10b)은 블랭크(1)의 타단 하면 측에 배치된다. 제2 발열체(30)의 양단은 제3 전기회로(31)에 연결된다.The
발열체들(20,30)은 저항 발열에 의해 블랭크(1) 양단을 가열하기 위한 것으로, 열전도성 및 고온에서의 내열성이 우수한 재료가 사용된다. 핫스탬핑을 위해서는 강판을 900℃ 이상 가열해야 하므로, 발열체들(20,30)은 1000℃ 이상 고온에서의 내열성이 필요하다.The
발열체들(20,30)은 그 자체는 세라믹 절연체로서 블랭크(1)와 접촉되는 면에 텅스텐이나 칸탈과 같은 열전도성 및 고온 특성이 우수한 발열 소재가 나노 코팅된 것일 수 있다. 구리-니켈합금과 같은 코팅은 1000℃ 정도의 고온에서 반복 사용될 수 없다.The
도 4 및 도 5를 참조하여 실시예에 따른 가열장치의 작동 및 블랭크 가열방법을 살펴본다.The operation of the heating apparatus and the method of heating the blank according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG.
도 4는 전극(10)에 전류를 공급하여 블랭크(1)를 저항 가열하는 것을 개념적으로 보인 도면이다. 제1 파워소스(12)에서 공급된 전류는 제1 전기회로(11) 및 전극(10)을 거쳐 블랭크(1)로 전달되며, 그 전류에 의해 블랭크(1)는 주울 가열된다. 블랭크(1)가 주울 가열되는 동안, 제2 및 제3 전기회로(21,31)는 차단된다.Fig. 4 is a view conceptually showing resistance heating of the blank 1 by supplying current to the electrode 10. Fig. The current supplied from the
도 5는 발열체들(20,30)에 전류를 공급하여 블랭크(1)의 양단을 가열하는 것을 개념적으로 보인 도면이다.5 is a view conceptually showing that both ends of the blank 1 are heated by supplying a current to the
제2 파워소스(22)에서 공급된 전류는 제2 전기회로(21)를 통해 제1 발열체(20)에 전달되며, 그 전류에 의해 제1 발열체(20)가 발열하여 블랭크(1)의 일단이 가열된다. 제1 발열체(20)에 의해 블랭크(1)의 일단이 가열되는 동안 제1및 제3 전기회로(11,31)는 차단된다.The current supplied from the
제3 파워소스(32)에서 공급된 전류는 제3 전기회로(31)를 통해 제2 발열체(30)에 전달되며, 그 전류에 의해 제2 발열체(30)가 발열하여 블랭크(1)의 타단이 가열된다. 제1 발열체(20)에 의해 블랭크(1)의 타단이 가열되는 동안 제1및 제2 전기회로(11,21)는 차단된다.The current supplied from the
앞서의 도면들과 함께 도 6을 참조하여 실시예에 따른 블랭크 가열방법에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.The blank heating method according to the embodiment will be described in more detail with reference to FIG. 6 together with the preceding drawings.
블랭크(1)가 제공되면 전극(10)과 발열체들(20,30)을 블랭크(1)의 양단에 접촉시킨 후, 전극(10)에 전류를 공급하여 블랭크(1)를 핫스탬핑을 위해 요구되는 온도로 가열한다. 예로서 블랭크(1)를 오스테나이트화 온도 이상으로 가열한다. 보론강의 경우 900℃ 부근이다.When the blank 1 is provided, the electrode 10 and the
도 6에서 보듯이, 블랭크(1)의 가열은 3개의 구간으로 구분되어 진행될 수 있다.As shown in FIG. 6, the heating of the blank 1 can be divided into three sections.
도 6에서 (ⅰ) 구간에서는 전극(10)을 통한 통전만으로 블랭크(1)가 저항 가열되며, (ⅱ) 구간에서는 전극(10)과 발열체들(20,30)이 교번하여 통전되며, (ⅲ) 구간에서는 다시 전극(10)을 통한 저항 가열에 의해 블랭크(1)가 900℃ 이상까지 저항 가열될 수 있다.6, the blank 1 is resistively heated only by energization through the electrode 10 in the section (i), and the electrode 10 and the
(ⅱ) 구간에서 전류는, 하나의 예로서, 전극(10), 제1 발열체(20), 제2 발열체(30)의 순서로 공급될 수 있다. 이 구간에서 전극(10)은 블랭크(1)를 전체적으로 저항 가열하여 블랭크(1)가 일정 수준의 온도 혹은 범위를 유지할 수 있도록 하며, 발열체들(20,30)은 각각 블랭크(1)의 일단과 타단을 가열한다In the (ii) period, the current may be supplied in the order of the electrode 10, the
(ⅱ) 구간이 시작되는 시점 a의 온도는 500~600℃의 범위 내에서 선택되는 것이 좋다. 핫스탬핑용 Al도금강판의 경우 Al도금의 융점 이하 온도에서 표면에 산화피막을 형성하는 것이 바람직한데, 이 온도 구간에서 Al 도금강판의 표면에 산화피막을 형성함과 아울러 공정 속도의 지연 없이 안정적으로 블랭크(1)를 전체적으로 균일 가열할 수 있다.(Ii) It is preferable that the temperature at the point a at which the section starts is selected within the range of 500 to 600 ° C. In the case of the hot-stamping Al-coated steel sheet, it is preferable to form an oxide film on the surface at a temperature lower than the melting point of the Al plating. In this temperature range, an oxide film is formed on the surface of the Al- The blank 1 can be uniformly heated as a whole.
또한 (ⅱ) 구간이 시작되는 시점 a의 온도가 500℃ 미만, 나아가 450℃ 미만, 더 나아가서는 400℃ 미만인 경우에는 블랭크(1) 양단의 가열에 의해 블랭크(1) 중앙부와 양단 간의 온도 편차 해소를 통해 얻을 수 있는 이득보다 공정속도 지연의 손실이 더 클 수 있다. 600℃를 초과한 한 온도에서는, 블랭크(1)의 양단과 중앙부 간의 온도 편차가 해소되었다면, 오스테나이트 온도 이상까지 블랭크(1)를 급속 가열하여 가열 공정을 완료하는 것이 공정의 지연을 막고 전체적으로 균일한 온도 분포를 갖는 블랭크를 얻는데 바람직하다.When the temperature at the point (a) at which the section (b) starts is less than 500 deg. C, further less than 450 deg. C and further less than 400 deg. C, the temperature difference between the center and the both ends of the blank (1) The gain of the process rate delay may be greater than the gain that can be achieved through the process. If the temperature difference between both ends of the blank 1 is eliminated at a temperature exceeding 600 캜, it is necessary to rapidly heat the blank 1 to the austenite temperature or higher to complete the heating process, It is preferable to obtain a blank having a temperature distribution.
도 6에서 (ⅱ) 구간은 과장되게 길게 표현되어 있으며, 이 구간에서 블랭크(1)의 온도는 일정하지 않을 수 있다.In FIG. 6, the period (ii) is exaggeratedly long, and the temperature of the blank 1 may not be constant in this interval.
(ⅱ) 구간의 가열이 완료된 이후 (ⅲ) 구간에서는 다시 전극(10)을 통한 저항 가열에 의해 블랭크(1)는 900℃까지 급속 가열된다. 이후 블랭크(1)는 900℃ 부근에서 소킹(soaking)된 다음 혹은 곧이어 이송되어 프레스 금형에서 열간 성형될 수 있다.(Iii) after the heating of the section (ii) is completed, the blank 1 is rapidly heated up to 900 DEG C by resistance heating through the electrode 10 again. The blank 1 may then be soaked at around 900 DEG C, or may be subsequently fed and hot formed in a press mold.
이상 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 또는 변형될 수 있다는 것이 이해될 필요가 있다.While the invention has been shown and described with respect to the specific embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit of the invention as set forth in the following claims.
10a: 제1 전극 10b: 제2 전극
11: 제1 전기회로 20: 제1 발열체
30: 제2 발열체 22: 제2 전기회로
33: 제3 전기회로10a:
11: first electric circuit 20: first heating element
30: second heating element 22: second electric circuit
33: Third electric circuit
Claims (10)
블랭크의 일단을 제1 전극과 함께 그리핑할 수 있도록 배치된 제1 발열체, 여기서 제1 전극과 제1 발열체의 사이에 블랭크의 일단이 배치됨;
블랭크의 타단을 제2 전극과 함께 그리핑할 수 있도록 배치된 제2 발열체, 여기서 제2 전극과 제2 발열체의 사이에 블랭크의 타단이 배치됨;
블랭크의 일단에서 타단방향으로 전류를 공급할 수 있도록 제1 및 제2 전극을 연결하는 제1 전기회로;
제1 발열체의 길이방향으로 전류를 공급할 수 있도록 제1 발열체의 일단과 타단을 연결하는 제2 전기회로; 및
제2 발열체의 길이방향으로 전류를 공급할 수 있도록 제2 발열체의 일단과 타단을 연결하는 제3 전기회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑용 블랭크 가열장치.First and second electrodes provided at one end and the other end of the provided blank;
A first heating element disposed to be able to grip one end of the blank with the first electrode, wherein one end of the blank is disposed between the first electrode and the first heating element;
A second heating element arranged to grip the other end of the blank together with the second electrode, wherein the other end of the blank is disposed between the second electrode and the second heating element;
A first electrical circuit for connecting the first and second electrodes so as to supply current from one end of the blank to the other end;
A second electric circuit connecting one end of the first heat generating element and the other end of the first heat generating element so as to supply current in the longitudinal direction of the first heat generating element; And
And a third electric circuit connecting one end of the second heat generating element and the other end of the second heat generating element so as to supply current in the longitudinal direction of the second heat generating element.
블랭크와 접촉되는 면에 블랭크보다 열전도성이 우수한 발열 소재가 코팅된 절연체로 구성된 것을 특징으로 하는 핫스탬핑용 블랭크 가열장치.[3] The apparatus of claim 1, wherein at least one of the first and second heating elements comprises:
And an insulator coated with a heat-generating material having a thermal conductivity higher than that of the blank on the side contacting with the blank.
a) 제공된 블랭크의 일단과 타단에 전극들 및 발열체들을 접촉시키는 단계; 및
b) 제1 및 제2 전극을 통해 일단에서 타단으로 블랭크를 가로지르는 전류를 공급하여 블랭크를 핫스탬핑에 요구되는 온도로 가열하는 단계;를 포함하며,
b)단계에서 블랭크를 가열하는 중에 제1 및 제2 발열체에 전류를 공급하여 블랭크의 양단을 가열하는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑용 블랭크 가열방법.A blank heating method for hot stamping using an apparatus according to claim 1,
a) contacting the electrodes and the heating elements at one end and the other end of the provided blank; And
b) heating the blank to a temperature required for hot stamping by supplying a current across the blank from one end to the other end through the first and second electrodes,
and b) heating both ends of the blank by supplying current to the first and second heating elements while heating the blank.
블랭크를 가열하는 동안 전극들과 발열체들은 서로 동시에 통전되지 않는 것을 특징으로 하는 것을 핫스탬핑용 블랭크 가열방법.4. The method of claim 3, wherein in step b)
Characterized in that the electrodes and the heating elements are not energized simultaneously during the heating of the blank.
블랭크 온도가 400~600℃인 범위내 어느 온도 또는 온도 구간에서 전극들과 발열체들은 교번하여 통전되는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑용 블랭크 가열방법.4. The method of claim 3, wherein in step b)
Wherein the electrodes and the heating elements are alternately energized at any temperature or temperature range within the range of 400 占 폚 to 600 占 폚 in the blank temperature.
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