KR101947592B1

KR101947592B1 - Mold reinforced with composite material and method of manufacturing the same

Info

Publication number: KR101947592B1
Application number: KR1020170074761A
Authority: KR
Inventors: 유준일
Original assignee: (주)유디엠; 유준일
Priority date: 2017-06-14
Filing date: 2017-06-14
Publication date: 2019-02-13
Also published as: KR20180136164A

Abstract

본 발명에 따른 복합 소재로 보강된 금형은, 금속 재질의 금형 바디부; 상기 금형 바디부의 전(全) 측부 둘레면을 따라 함입 형성된 홈부; 상기 금형의 변형 시효를 방지하기 위하여 상기 금속의 탄성계수보다 큰 탄성계수를 갖는 섬유 복합체를 상기 홈부 내부를 따라 와인딩한 복합 소재 보강부;를 포함한다.
이를 통해 시간의 흐름에 따른 형태 변형이 거의 없는 상기 복합 소재 보강부가 상기 금형 바디부의 전 측부 둘레를 단단히 감싸 압박하며 형태를 보존해줌으로써 상기 금형 바디부의 공차 발생이 최소화될 수 있다. The metal mold reinforced with the composite material according to the present invention comprises: a metal mold body part; A recessed portion formed along the entire circumference of the mold body portion; And a composite material reinforcing part winding a fiber composite material having an elastic modulus greater than the elastic modulus of the metal along the inside of the groove to prevent aging of the mold.
Accordingly, the composite material reinforcing part hardly deforms according to the passage of time, tightly surrounds the front part of the mold body part and presses it, thereby preserving the shape, thereby minimizing the tolerance of the mold body part.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mold reinforced with a composite material,

본 발명은 금속 재질로 형성되는 금형 바디부를 탄성 계수가 큰 복합 소재를 이용하여 구조적으로 보강함으로써 금형의 변형을 방지해 치수 정밀도를 향상시킨, 복합 소재로 보강된 금형에 관한 것이다. The present invention relates to a mold reinforced with a composite material in which a metal body part made of a metal material is structurally reinforced by using a composite material having a high elastic modulus to prevent deformation of the mold and improve dimensional accuracy.

이차 전지, 반도체 등의 제조 과정에서 활용되는 강(鋼) 또는 금속 재질의 금형은, 처음에는 치수상 문제가 없으나, 시간이 흐름에 따라 잔류 오스테나이트 조직의 상 변화 또는 가공 응력에 의해 변형이 발생하는데, 이는 특히 초정밀제품의 성형, 가공시 정확한 치수의 제품 생산이 어렵고 이에 따른 급격한 파손이 발생하는 치명적인 단점을 야기한다.The steel or metal mold used in the manufacturing process of the secondary battery, the semiconductor, etc., has no problem at first, but it is deformed by the phase change of the retained austenite structure or the working stress over time In particular, it is difficult to produce precise dimensional products during molding and processing of ultra-precise products, which causes fatal disadvantages such as rapid breakage.

상술한 문제점을 해결하기 위하여, 업계에서는 가열 경화, 영하처리 및 뜨임 등의 방법을 적용하고 있으나 이 경우에도 상 변태가 완전치 못할 뿐만 아니라 내마모성 저하, 수명 저하 등의 부가적 문제를 동반하여 명확한 해결책이 되지 못하고 있다. In order to solve the above-mentioned problems, in the industry, methods such as heat curing, freezing treatment and tempering are applied. In this case, however, not only the phase transformation is incomplete but also additional problems such as deterioration of abrasion resistance, .

한국등록특허 제 10-1499061호 '고C-고Cr-(V)계 공구강 금형의 방전가공 변질층의 조직ㅇ경도ㅇ잔유응력의 개선에 의한 금형의 건전성ㅇ안전성 향상 열처리 방법'에서는, 방전가공된 금형에 대하여 1차적으로 변태점이하의 온도에서 고온뜨임 열처리에 의하여 잔유 오스테나이트 조직을 마르텐사이트 조직으로 변태시키고, 경도를 저하 시키며, 잔유응력을 해소하고, 2차적으로 다소 낮은 온도에서 고온뜨임 열처리에 의하여 잔유 오스테나이트 조직의 마르텐사이트 조직으로의 변태를 촉진하며, 1차 처리에서 생긴 마르텐사이트조직을 뜨임 마르텐사이트로 하여 조직을 안정화시키며, 내마모성과 인성의 경도를 확보하며, 잔유응력의 해소를 촉진하여 금형의 사용 중의 균열, 결육, 변형, 파손을 방지하여 금형의 건정성과 안정성을 부여하는 열처리 방법에 대하여 게시하고 있다. Korean Patent No. 10-1499061, "Structure of Electrostatic Discharge Machining Layer of High C- High Cr- (V) Type Tool Steel Mold Hardness o Durability of Mold by Improvement of Residual Stress o Improved Safety Heat Treatment Method" The cast austenite structure is first transformed into a martensite structure by a high-temperature tempering process at a temperature not higher than the transformation point, the hardness is lowered, the residual stress is eliminated, and the secondary- To promote the transformation of the residual austenite structure into the martensite structure, to stabilize the structure by using the martensite structure formed in the first treatment as the tempered martensite, to secure the hardness of the abrasion resistance and toughness, A heat treatment method which promotes moldability and stability of a mold by preventing cracking, breakage, deformation and breakage during use of the mold It has published about.

또한 한국등록특허 제 10-0936363호 '열처리 치수변화가 작은 냉간 공구강 제조방법'에서는, 단조 또는 열간압연 공정에 있어서 열간가공의 개시온도를 980℃~1050℃로 하고 종료온도를 930℃~960℃로 제어함으로써 열처리 시 발생하는 치수변화를 줄여 냉간 공구강 소재로 제작되는 각종 금형이나 펀치의 치수정밀도를 향상시키고, 금형이나 펀치로 가공되는 각종 부품의 치수정밀도를 향상시켜 줄 수 있도록 한다.Korean Patent No. 10-0936363 discloses a method of manufacturing a cold tool steel having a small change in heat treatment dimension in which the starting temperature of hot working is 980 ° C to 1050 ° C and the end temperature is 930 ° C to 960 ° C So as to improve the dimensional accuracy of various molds and punches made of cold tool steel and to improve the dimensional accuracy of various parts processed by a die or a punch.

그러나 상기 선행 기술들의 경우 1,2차에 거친 고온뜨임 열처리 또는 열간가공의 개시ㅇ종료 온도를 제어한 열처리를 통해 조직을 안정화시킨다고는 하나, 이 역시 상 변태의 완전한 완료를 보장할 수 없을뿐만 아니라 수차례의 열처리 과정에 의해 내마모성이 저하될 수 있다는 단점을 갖는다.However, in the above-mentioned prior arts, it is said that the structure is stabilized through the heat treatment in which the high temperature heat treatment or the hot working starting at the first stage and the first stage at the beginning temperature is controlled, but also the complete completion of the phase transformation can not be guaranteed The abrasion resistance may be deteriorated by the heat treatment process several times.

따라서, 별도의 열처리 등에 의한 금형 수명과 연관되는 물성 저하를 야기하지 않으면서, 효율적이고 안정적인 방식으로 금형의 공차 발생을 최소화하여 치수 정밀도를 향상시키는 기술의 개발 및 보급이 시급히 요구되는 실정이다. Therefore, it is urgently required to develop and disseminate a technique for improving the dimensional accuracy by minimizing the occurrence of the mold tolerance in an efficient and stable manner, without causing deterioration of physical properties associated with the mold life due to a separate heat treatment or the like.

한국등록특허 제 10-1499061호 '고C-고Cr-(V)계 공구강 금형의 방전가공 변질층의 조직ㅇ경도ㅇ잔유응력의 개선에 의한 금형의 건전성ㅇ안전성 향상 열처리 방법'Korean Registered Patent No. 10-1499061 'The structure of the damaged and damaged layer of tool steel of high C-high Cr- (V) system ㅇ Hardness ㅇ Durability of mold by improvement of residual stress ㅇ Improvement of safety Heat treatment method' 한국등록특허 제 10-0936363호 '열처리 치수변화가 작은 냉간 공구강 제조방법'Korean Patent No. 10-0936363 discloses a method for manufacturing a cold tool steel having a small heat-

본 발명은 금속 재질로 형성되는 금형 바디부를 탄성 계수가 큰 복합 소재를 이용하여 구조적으로 보강함으로써 금형의 변형을 방지해 치수 정밀도를 향상시키는 것을 주요 목적으로 한다. The main object of the present invention is to enhance the dimensional accuracy by preventing the deformation of the mold by structurally reinforcing the metal body part made of a metal material by using a composite material having a high elastic modulus.

본 발명의 다른 목적은, 상기 복합 소재가 상기 금형 바디부의 전 측부 둘레로부터 내부를 향해 효율적으로 보강 압력을 제공할 수 있는 물리적 구조를 마련하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a physical structure in which the composite material can efficiently provide the reinforcing pressure from the front portion of the mold body portion toward the inside.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 복합 소재로 보강된 금형은, 금속 재질의 금형 바디부; 상기 금형 바디부의 전(全) 측부 둘레면을 따라 함입 형성된 홈부; 상기 금형의 변형 시효를 방지하기 위하여 상기 금속의 탄성계수보다 큰 탄성계수를 갖는 섬유 복합체를 상기 홈부 내부를 따라 와인딩한 복합 소재 보강부; 를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a mold reinforced with a composite material, comprising: a metal mold body; A recessed portion formed along the entire circumference of the mold body portion; A composite material reinforcing part winding a fiber composite material having an elastic modulus greater than an elastic modulus of the metal along the inside of the groove to prevent aging of the mold; .

더불어, 상기 섬유 복합체는, 탄성계수가 250 내지 800 GPa인 것을 특징으로 한다.In addition, the fiber composite has an elastic modulus of 250 to 800 GPa.

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추가적으로, 상기 복합 소재 보강부의 면적은, 상기 금형 바디부의 전(全) 측부 둘레면 면적 대비 20 내지 80%인 것을 특징으로 한다.In addition, the area of the composite material reinforcing portion is 20 to 80% of the entire peripheral side surface area of the mold body portion.

추가적으로, 상기 섬유 복합체는, 표면이 레진으로 코팅된 소재인 것을 특징으로 한다.In addition, the fiber composite is characterized in that the surface is a material coated with a resin.

추가적으로, 상기 복합 소재 보강부는, 상기 홈부의 내부 공간에서 상기 섬유 복합체가 와인딩되고 남은 잔여 공간에 충진되어 경화된 레진을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the composite material reinforcing portion may further include a cured resin filled in the remaining space where the fiber composite is wound in an inner space of the groove portion.

추가적으로, 섬유 복합체로 성형된 구조물을 상기 금형 바디부 내부에 삽입한 하나 이상의 복합 소재 삽입부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the present invention is characterized by comprising at least one composite material insertion portion in which a structure molded from a fiber composite is inserted into the mold body portion.

본 발명의 복합 소재로 보강된 금형의 제조 방법은, 금속 소재로 금형 바디부를 제조하는, 금형 바디부 제조 단계; 상기 금형 바디부의 전(全) 측부 둘레면을 따라 함입된 홈부를 형성하는, 홈부 형성 단계; 상기 금속의 탄성계수보다 큰 탄성계수를 갖는 섬유 복합체를 상기 홈부 내부를 따라 와인딩하는, 복합 소재 와인딩 단계;를 포함한다.A method of manufacturing a metal mold reinforced with a composite material according to the present invention includes: a mold body part manufacturing step of manufacturing a metal mold body part with a metal material; Forming a recessed portion along the entire circumference of the mold body portion; And a composite material winding step of winding a fiber composite material having an elastic modulus greater than the elastic modulus of the metal along the inside of the groove part.

이 때 상기 복합 소재 와인딩 단계는, 표면이 레진으로 코팅된 섬유 복합체를 와인딩한 후 경화시키는 단계인 것을 특징으로 한다.At this time, the composite material winding step is a step of winding the fiber composite material whose surface is coated with resin, and then curing it.

또한, 상기 복합 소재 와인딩 단계는, 상기 홈부 내부를 따라 섬유 복합체를 와인딩한 후, 상기 홈부의 내부 공간에서 상기 섬유 복합체가 와인딩되고 남은 잔여 공간에 레진을 충진하고 경화시키는 단계인 것을 특징으로 한다.]In the composite material winding step, the fiber composite is wound along the inside of the groove, and then the fiber composite is wound in an inner space of the groove, and the remaining space is filled with resin and cured. ]

더불어, 상기 복합 소재 와인딩 단계는, 섬유 복합체를 상기 홈부의 함입 형상과 대응되는 띠 형상으로 성형한 후, 성형된 상기 섬유 복합체에서 상기 홈부의 함입단면과 맞닿는 일 면에 접착제를 도포해, 상기 홈부에 접착 결합시키는 단계인 것을 특징으로 한다.Further, in the composite material winding step, after the fiber composite is formed into a strip shape corresponding to the recessed shape of the groove portion, an adhesive is applied to a surface of the formed fiber composite that is in contact with the recessed end face of the groove portion, And the adhesive is bonded to the adhesive layer.

본 발명에 따른 복합 소재로 보강된 금형은, 강(鋼)을 비롯한 기타 금속 재질로 형성되는 금형 바디부를 탄성 계수가 큰 복합 소재를 이용하여 구조적으로 보강함으로써 금형의 변형을 방지해 치수 정밀도를 향상시키는 효과를 갖는다.The mold reinforced by the composite material according to the present invention is structurally reinforced by using a composite material having a large elastic modulus to mold the body portion of the metal body made of steel or other metal material to prevent deformation of the mold and improve dimensional accuracy .

본 발명에 따르면, 금형 제조 시 별도의 열처리 공정 등이 필요치 않아 금형 자체의 내마모성 저하를 방지하여 상기 금형의 수명을 보존하는 부가적 효과를 갖는다. According to the present invention, there is no need for a separate heat treatment process or the like in the production of a mold, thereby preventing the wear resistance of the mold itself from deteriorating and preserving the life of the mold.

도 1은 본 발명의 복합 소재로 보강된 금형의 전체적인 모습을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 복합 소재로 보강된 금형의 종단면도.
도 3은 본 발명에 따른 복합 소재로 보강된 금형의 제조 방법의 제1 실시예를 나타낸 순서도. 1 is a perspective view showing the overall shape of a mold reinforced by the composite material of the present invention.
2 is a longitudinal sectional view of a mold reinforced with the composite material of the present invention.
3 is a flowchart showing a first embodiment of a method of manufacturing a metal material reinforced with a composite material according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명의 복합 소재로 보강된 금형의 전체적인 모습을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 복합 소재로 보강된 금형의 종단면도이다. FIG. 1 is a perspective view showing the overall shape of a metal material reinforced by the composite material of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a metal material reinforced by the composite material of the present invention.

도 1과 도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 복합 소재로 보강된 금형은, 크게 금형 바디부(100)와 홈부(200) 및 복합 소재 보강부(300)를 포함한다. Referring to FIGS. 1 and 2, a mold reinforced by the composite material of the present invention includes a mold body 100, a groove portion 200, and a composite material reinforcing portion 300.

각 구성에 대해 상세히 설명하면, 상기 금형 바디부(100)는 본 발명의 복합 소재로 보강된 금형의 본체를 구성하는 것으로, 일반적으로 프레스 금형에서 노칭 공정 등이 적용되는 대상품을 수용할 수 있는 상부 공간을 마련한 판형으로 형성된다. 이 때 상기 금형 바디부(100)는 금속 재질로 형성되는데, 일반적으로 구조용 강, 냉간 공구강, 고속도 공구강 등 강(鋼) 재질로 형성되어, 잔류 오스테나이트 조직에 의한 변형 시효의 영향을 받는다. In detail, the mold body 100 constitutes a main body of a metal material reinforced by the composite material of the present invention. In general, the metal mold 100 can accommodate a large article to which a notching process is applied in a press die And is formed in a plate shape having an upper space. At this time, the mold body 100 is formed of a metal material, and is generally formed of a steel material such as structural steel, cold tool steel, and high-speed tool steel, and is influenced by deformation aging due to the residual austenite structure.

상기 금형 바디부(100)는 네 개의 각 측부 모서리 부위를 챔퍼 또는 라운딩 처리하여 전 측부 둘레면 상에 직각 모서리가 형성되지 않도록 함으로써 후술할 복합 소재 보강부(300)가 직각 모서리에 의한 손상 없이 안정적으로 와인딩된 상태를 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. The mold body 100 may be chamfered or rounded at four corners so as not to form a right angle corner on the front side circumferential surface so that the composite material reinforcing part 300 to be described later can be stably So as to maintain the wound state.

상기 홈부(200)는, 상기 금형 바디부(100)의 전(全) 측부 둘레면을 따라 함입 형성된 것으로, 각 측면의 함입 부위는 전 측면을 따라 수평 방향으로 연결되어 전체적으로 띠 형상을 형성하게 된다. 상기 홈부(200)의 함입 깊이는 후술할 복합 소재 보강부(300)의 두께를 수용할 수 있는 공간이 마련되도록 해야할 것이며, 복합 소재 보강부(300)의 두께는 복합 소재와 상기 금형 바디부(100) 간 탄성 계수의 차이, 상기 금형 바디부(100)의 전체 부피 등에 비례할 것이므로 상기 홈부(200)의 함입 깊이는 필요에 따라 조절될 수 있다. The groove portion 200 is formed along the entire circumference of the mold body portion 100 and the concave portions of the respective side surfaces are horizontally connected along the front side to form a band shape as a whole . The recess depth of the groove portion 200 should be such that a space capable of accommodating the thickness of the composite material reinforcing portion 300 to be described later is provided. The thickness of the composite material reinforcing portion 300 is determined by the thickness of the composite material and the mold body portion 100), the total volume of the mold body 100, and so on, the depth of penetration of the groove 200 can be adjusted as needed.

복합 소재 보강부(300)는, 상기 금형의 변형 시효를 방지하기 위하여 상기 금형 바디부(100)의 소재로 적용된 강(鋼) 등의 금속의 탄성계수보다 큰 탄성계수를 갖는 250GPa 이상의 섬유 복합체, 바람직하게는 탄소 섬유이거나, 아라미드 섬유, 이를 혼합 직조한 섬유 등의 섬유 복합체를 상기 홈부(200) 내부를 따라 와인딩한 것이다. 이 때 상기 섬유 복합체는 상술한 바와 같이 탄소 섬유나 아라미드 섬유 또는 탄소 및 아라미드 섬유를 혼합 직조한 섬유체를 비롯하여, 250 내지 800GPa의 탄성 계수를 갖는 소재 중 어느 하나로 선택 사용될 수 있다.The composite material reinforcing portion 300 may be formed of a fiber composite of 250 GPa or more having an elastic modulus greater than that of a metal such as steel applied to the mold body 100 in order to prevent the aging of the mold, Preferably, a fiber composite such as carbon fiber, aramid fiber, and mixed weave fiber is wound along the inside of the groove portion 200. At this time, the fiber composite may be selected from any one of materials having a modulus of elasticity of 250 to 800 GPa as well as a fibrous material in which carbon fibers, aramid fibers or carbon and aramid fibers are woven together as described above.

주의할 점은, 선택된 특정 섬유 복합체로 와인딩한 상기 복합 소재 보강부(300)가 금형 바디부(100)의 변형 시효에 의한 공차 발생을 물리적으로 제어할 수 있도록, 상기 특정 섬유 복합체의 탄성 계수가 상기 금형 바디부(100)의 소재로 적용되는 특정 금속 재질, 바람직하게는 강(鋼) 재질(구조용 강, 냉간 공구강, 고속도 공구강 등)의 탄성계수보다 커야 한다는 점이다.It should be noted that the elastic modulus of the specific fiber composite material is adjusted so that the composite material reinforcing part 300 wound with the selected specific fiber composite material can physically control the generation of tolerance due to deformation aging of the mold body part 100 Is greater than the elastic modulus of a specific metal material, preferably a steel material (structural steel, cold tool steel, high-speed tool steel, etc.) applied to the mold body 100.

상술한 기준에 의해 적용되는 상기 탄소 섬유 복합체는 상기 홈부(200) 내부를 따라 와인딩되어 전체적으로 상기 금형 바디부(100)의 전 측부 둘레를 감싸는 형태로 형성됨으로써 상기 복합 소재 보강부(300)를 구성할 수 있다. The carbon fiber composite material applied by the above-described standard is wound along the inside of the groove portion 200 so as to entirely surround the front portion of the mold body 100, thereby forming the composite material reinforcing portion 300 can do.

또한, 상기 복합 소재 보강부(300)의 면적(상기 홈부(200)의 함입단면의 면적)은 상기 금형 바디부(100)의 전(全) 측부 둘레면 면적 대비 20 내지 80%, 바람직하게는 60%를 차지하도록 형성되어, 최저 보강 강도를 보장함과 동시에 상기 금형 바디부(100)의 상하단은 특정 금속 재질, 바람직하게는 강(鋼) 재질이 노출되도록 하여 자석 등과의 반응성을 유지토록 해야 할 것이다. The area of the composite material reinforcing portion 300 (the area of the recessed cross section of the groove portion 200) is 20 to 80% of the entire circumferential surface area of the mold body 100, 60%, so that the minimum reinforcement strength is ensured and the upper and lower ends of the mold body 100 are exposed to a specific metal material, preferably a steel material, so as to maintain reactivity with the magnets. something to do.

추가적으로, 상기 복합 소재 보강부(300)는 상기 섬유 복합체가 상기 홈부(200)를 따라 상기 금형 바디부(100)를 물리적으로 보강 압박하며 와인딩된 상태로 고정되도록 해야 할 것인바, 이를 위한 세 가지 실시예를 개시하고자 한다. In addition, the composite material reinforcing portion 300 should be such that the fiber composite body physically reinforces and presses the mold body 100 along the groove portion 200 to be fixed in a wound state. An embodiment will be described.

제1 실시예는, 상기 섬유 복합체를 표면이 레진으로 코팅된 소재로 형성하여, 상기 홈부(200)를 따라 와인딩한 후 자연경화, UV 경화 등의 방식으로 자체 경화시키는 것이다. 상기 제1 실시예에 따르면 상기 섬유 복합체를 이용하여 상기 복합 소재 보강부(300)를 형성하는 과정에서 별도로 경화 고정을 위한 공정이 필요치 않아 제조 과정이 단순화될 수 있다는 장점이 있다. In the first embodiment, the fiber composite material is formed of a material whose surface is coated with a resin, wound along the groove portion 200, and self-cured by natural curing or UV curing. According to the first embodiment, since the process for forming the composite material reinforcing part 300 using the fiber composite material is not required, a manufacturing process can be simplified.

제2 실시예로서, 상기 복합 소재 보강부(300)는, 상기 홈부(200) 내부 공간을 따라 와인딩된 섬유 복합체에 더하여, 상기 홈부(200)의 잔여 공간, 즉 상기 홈부(200)의 내부 공간에서 상기 섬유 복합체가 와인딩되고 남은 공간에 충진되어 경화된 레진을 추가로 포함토록 할 수 있다. 이 경우 섬유 복합체 와인딩 과정 이후 별도의 레진 충진 공정, 레진 경화 공정이 필요하여 번거롭기는 하나 상기 홈부(200)가 전체적으로 메워질 수 있어 구조적으로 보다 안정적이고, 섬유 복합체의 와인딩 구조 자체의 변형 위험도 최소화할 수 있다. In the second embodiment, the composite material reinforcing part 300 includes a fiber composite material wound along the inner space of the groove part 200, and the remaining space of the groove part 200, that is, the inner space of the groove part 200 The fiber composite may be wound and filled in the remaining space to further include the cured resin. In this case, after the winding process of the fiber composite, a separate resin filling process and a resin curing process are required, which is cumbersome, but the groove 200 can be entirely filled, so that it is structurally more stable and minimizes the risk of deformation of the winding structure itself .

제3 실시예에서 상기 복합 소재 보강부(300)는, 상기 홈부(200)의 함입 형상과 대응되는 띠 형상으로 기 성형된 섬유 복합체가 상기 홈부(200)에 접착 결합된 것으로, 상기 섬유 복합체에서 상기 홈부(200)의 함입단면과 맞닿는 일 면에는 접착제를 도포할 수 있다. 제3 실시예에 따라 상기 복합 소재 보강부(300)를 형성하는 경우 공정이 매우 단순화될 수 있다. In the third embodiment, the composite material reinforcing portion 300 is formed by bonding a preformed fiber composite material having a band shape corresponding to the recessed shape of the groove portion 200 to the groove portion 200, An adhesive may be applied to one surface of the groove portion 200 that is in contact with the recessed end surface. In the case of forming the composite material reinforcing part 300 according to the third embodiment, the process can be greatly simplified.

더불어, 본 발명의 복합 소재로 보강된 금형은 상기 금형 바디부(100)의 내부에 삽입되는 복합 소재 삽입부(미도시)를 추가로 포함할 수 있다. In addition, the metal material reinforced by the composite material of the present invention may further include a composite material insertion portion (not shown) inserted into the mold body portion 100.

상기 복합 소재 삽입부는 탄성계수가 250GPa 내지 800Gpa 수준인 섬유 복합체를 막대 형상 등의 구조물으로 기 성형하여 이를 상기 금형 바디부(100)의 내부에 삽입한 것으로, 상기 금형 바디부(100) 전체를 내부에서 지지하여 뒤틀림 현상을 방지한다. 즉, 종래에 강 등의 단일 금속 재질로 성형되던 금형의 내부 일부에 상기 섬유 복합체가 대체 배치될 수 있도록 함으로써 상기 금형 바디부(100) 자체를 이종 재질로 형성하는 것이다. 이 때 상기 복합 소재 삽입부는 상기 금형 바디부(100)의 내부에서 각 모서리 측부를 따라 복수 개 배치되도록 함으로써 뒤틀림 현상을 보다 효율적으로 예방할 수 있도록 할 수 있으나 삽입 위치는 금형 바디부(100)의 형상, 원 재질의 특성 등에 따라 다양하게 변형 실시될 수 있음은 물론이다. The composite material inserting unit is formed by molding a fiber composite having a elastic modulus of 250 GPa to 800 Gpa into a structure such as a rod shape and inserting it into the mold body part 100. The entirety of the mold body part 100 is inserted into the inside of the mold body part 100 So as to prevent a distortion phenomenon. That is, the mold body 100 itself is made of a different material by allowing the fiber composite to be disposed in an inner part of a mold that has conventionally been molded from a single metal such as steel. In this case, a plurality of the composite material insertion portions are disposed along the respective side edges in the mold body portion 100 to prevent warpage more effectively. However, the insertion position is not limited to the shape of the mold body 100 , The characteristics of the raw material, and the like.

상술한 구성을 포함하는 본 발명의 복합 소재로 보강된 금형은, 금형 바디부(100)와 섬유 복합체 간 탄성 계수의 차이를 이용하여 금형의 변형 시효에 따른 공차 발생을 최소화하는 단순하고 효율적인 구조로 구현된다. 즉, 시간의 흐름에 따른 형태 변형이 거의 없는 상기 복합 소재 보강부(300)가 상기 금형 바디부(100)의 전 측부 둘레를 단단히 감싸 압박하며 형태를 보존해줌으로써 상기 금형 바디부(100)의 공차 발생이 최소화될 수 있다. The mold reinforced by the composite material of the present invention including the above-described structure has a simple and efficient structure that minimizes the occurrence of tolerances due to deformation aging of the mold using the difference in elastic modulus between the mold body 100 and the fiber composite . That is, the composite material reinforcing part 300, which hardly deforms with the passage of time, tightly surrounds the front portion of the mold body 100 and presses the mold body 100, thereby preserving the shape of the mold body 100, The occurrence of tolerances can be minimized.

도 3은 본 발명에 따른 복합 소재로 보강된 금형의 제조 방법을 나타낸 순서도이다. 3 is a flowchart showing a method of manufacturing a metal material reinforced with a composite material according to the present invention.

도 3을 참조하면, 복합 소재로 보강된 금형의 제조 방법은 금형 바디부 제조 단계(S100)와 홈부 형성 단계(S200) 및 복합 소재 와인딩 단계(S300)를 포함한다. Referring to FIG. 3, a method of manufacturing a metal material reinforced with a composite material includes a mold body part manufacturing step (S100), a groove forming step (S200), and a composite material winding step (S300).

금형 바디부 제조 단계(S100)는, 금속 재질, 바람직하게는 강(鋼) 소재로 형성된 것으로, 노칭 공정 등이 적용되는 대상품을 수용할 수 있는 상부 공간을 마련한 판형의 금형 바디부(100)를 제조하는 단계이고, 홈부 형성 단계(S200)는, 상기 금형 바디부(100)의 전(全) 측부 둘레면을 따라 함입된 홈부(200)를 형성하는 것이다. The mold body part manufacturing step (S100) is formed of a metal material, preferably a steel material, and includes a plate-shaped mold body part (100) provided with an upper space capable of accommodating a large article to which a notching process or the like is applied, And the groove forming step S200 forms a groove 200 embedded along the entire circumferential surface of the mold body 100. In this case,

복합 소재 와인딩 단계(S300)는, 상기 금형의 변형을 방지하기 위하여 상기 금형 바디부(100)의 소재로 적용된 강(鋼) 등 금속의 탄성계수보다 큰 탄성계수를 갖는 복합 소재, 바람직하게는 탄성계수 250Pa 이상의 섬유 복합체를 상기 홈부(200) 내부를 따라 와인딩하여 복합 소재 보강부(300)를 형성하는 단계이다. 상기 복합 소재 보강부(300)에 의해 상기 금형 바디부(100)의 공차 발생이 최소화된다. In the composite material winding step S300, a composite material having an elastic modulus greater than that of a metal, such as steel, applied as a material of the mold body 100 to prevent deformation of the mold, And winding the fiber composite material having a coefficient of 250 Pa or more along the inside of the groove portion 200 to form the composite material reinforcing portion 300. The occurrence of the tolerance of the mold body part (100) is minimized by the composite material reinforcing part (300).

이 때 상기 복합 소재 와인딩 단계(S300)는, 상기 복합 소재로 보강된 금형의 설명에서 언급된 바와 같이 세 가지 구체적인 실시예로 구현될 수 있다. In this case, the composite material winding step S300 may be implemented in three specific embodiments as described in the description of the metal material reinforced with the composite material.

상기 제1 실시예에 따라, 상기 복합 소재 와인딩 단계(S300)는 표면이 레진으로 코팅된 섬유 복합체를 와인딩한 후 상기 레진을 경화시키는 단계일 수 있다. According to the first embodiment, the composite material winding step S300 may be a step of winding the fiber composite coated with the resin on the surface, followed by curing the resin.

또한 상기 복합 소재 와인딩 단계(S300)는, 제2 실시예에 따라 상기 홈부(200) 내부를 따라 섬유 복합체를 와인딩한 후, 상기 홈부(200)의 내부 공간에서 상기 탄소 섬유 복합체가 와인딩되고 남은 잔여 공간에 레진을 충진하고 경화시키는 단계일 수 있다. In the composite material winding step S300, after winding the fiber composite along the inside of the groove 200 according to the second embodiment, the carbon fiber composite is wound in the inner space of the groove 200, Filling the space with resin and curing the resin.

마지막으로, 제3 실시예에 따라 섬유 복합체를 상기 홈부(200)의 함입 형상과 대응되는 띠 형상으로 성형한 후 성형된 상기 섬유 복합체에서 상기 홈부(200)의 함입단면과 맞닿는 일 면에 접착제를 도포해 상기 홈부(200)에 접착 결합시키는 단계일 수 있다. Finally, the fiber composite is formed into a strip shape corresponding to the recessed shape of the groove portion 200 according to the third embodiment, and then an adhesive agent is applied to the surface of the formed fiber composite body which is in contact with the recessed end face of the groove portion 200 And then adhesively bonding it to the groove portion 200.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 복합 소재로 보강된 금형의 구성 및 작용과 복합 소재로 보강된 금형의 제조 방법을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.As described so far, the structure and operation of a metal material reinforced with a composite material according to the present invention and the method of manufacturing a metal material reinforced with a composite material have been described in the above description and drawings. However, The present invention is not limited to the above description and drawings, and various changes and modifications may be made without departing from the technical idea of the present invention.

100: 금형 바디부
200: 홈부
300: 복합 소재 보강부
S100: 금형 바디부 제조 단계
S200: 홈부 형성 단계
S300: 복합 소재 와인딩 단계100: mold body part
200:
300: composite material reinforcing part
S100: Mold body part manufacturing step
S200: groove forming step
S300: Composite material winding step

Claims

A mold body portion of a metal material in which chamfered or rounded corners of each side edge portion are formed;
A recessed portion formed along the entire circumference of the mold body portion;
A composite material reinforcing part winding a fiber composite material having an elastic modulus greater than an elastic modulus of the metal along the inside of the groove to prevent aging of the mold;
At least one composite material insertion unit having a structure formed of a fiber composite material inserted into the mold body part;
Wherein the mold is reinforced with a composite material.

delete

The method according to claim 1,
The fiber composite may comprise
And a modulus of elasticity of 250 to 800 GPa.

The method according to claim 1,
The area of the composite material reinforcing portion is,
Is 20 to 80% of the entire peripheral side surface area of the mold body part.

The method according to claim 1,
The fiber composite may comprise
Wherein the surface is a material coated with a resin.

The method according to claim 1,
The composite material reinforcing portion
Further comprising a cured resin filled in the remaining space remaining after the fiber composite is wound in an inner space of the groove.

delete

A mold body part manufacturing step of fabricating a mold body part with a metal material having chamfered or rounded sides at each side edge of the circumferential surface and inserting a structure formed of a fiber composite into the mold body part;
Forming a recessed portion along the entire circumference of the mold body portion;
A composite material winding step of winding a fiber composite material having an elastic modulus greater than the elastic modulus of the metal along the inside of the groove part;
Wherein the mold is formed of a metal material.

9. The method of claim 8,
In the composite material winding step,
Wherein the step of winding the fiber composite coated with the resin on the surface is followed by curing.

9. The method of claim 8,
In the composite material winding step,
Wherein the step of winding the fiber composite along the inside of the groove and then filling the remaining space of the fiber composite in the inner space of the groove and filling the resin into the remaining space and curing the composite.

9. The method of claim 8,
In the composite material winding step,
The method comprising the steps of forming a fiber composite material into a strip shape corresponding to the recessed shape of the groove portion and then applying an adhesive agent to one surface of the formed fiber composite material which is in contact with the recessed end surface of the groove portion, Wherein the mold is reinforced with a composite material.