KR102070995B1 - 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법 - Google Patents

이종 금속 경량 볼트의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102070995B1
KR102070995B1 KR1020180080539A KR20180080539A KR102070995B1 KR 102070995 B1 KR102070995 B1 KR 102070995B1 KR 1020180080539 A KR1020180080539 A KR 1020180080539A KR 20180080539 A KR20180080539 A KR 20180080539A KR 102070995 B1 KR102070995 B1 KR 102070995B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hollow
dissimilar metal
housing
outer portion
bolt
Prior art date
Application number
KR1020180080539A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200006768A (ko
Inventor
홍석무
Original Assignee
공주대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 공주대학교 산학협력단 filed Critical 공주대학교 산학협력단
Priority to KR1020180080539A priority Critical patent/KR102070995B1/ko
Publication of KR20200006768A publication Critical patent/KR20200006768A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102070995B1 publication Critical patent/KR102070995B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/24—Making other particular articles nuts or like thread-engaging members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/14—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces applying magnetic forces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B35/00—Screw-bolts; Stay-bolts; Screw-threaded studs; Screws; Set screws

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

본 발명은 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법은 중심에 중공이 형성된 외측부를 준비하는 외측부준비단계; 상기 외측부의 중공에 삽입되고 외측면에 나사선이 구비된 중심부를 준비하는 중심부준비단계; 상기 중심부를 상기 외측부의 중공에 삽입한 후 전자기 성형에 의해 상기 외측부와 상기 중심부를 결합시키는 전자기성형단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이종 금속 경량 볼트의 제조 방법 {How to manufacture dissimilar metal lightweight bolts}
본 발명은 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 스틸과 알루미늄의 용접 한계를 극복하여 강도와 내구성을 겸비하면서도 비중이 낮아 무게 절감이 가능한 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 나사는 머리부와 나사부가 구비된 축으로 형성된 볼트와 상기 볼트의 축에 형성된 나사부와 나사 결합되도록 형성된 너트로 이루어진 것으로, 통상적으로 2개 이상의 분리 형성되는 물체를 단일체로 체결 조립하는 용도로 매우 다양하게 사용되고 있다.
이러한, 나사는 높은 경도와 인장 강도가 요구되기 때문에 주로 금속재로 이루어지는 것이 일반적이나 이렇게 금속으로 이루어진 볼트의 경우 무게가 무거워 연료 소모량이 증가하는 문제점이 있을 뿐 아니라 엔진 계통에 사용되는 볼트의 경우는 파손시 운전자나 사용자에게 큰 위험이 되는 경우가 발생하게 된다.
따라서, 항공이나 자동차 산업에서는 특히 무게와 연료 소모량을 줄일 수 있는 볼트와 같은 파스너의 경량화가 요구되고 있다.
이에 종래의 기술들은 상기의 문제점을 보완코저, 플라스틱 나사를 성형하는 신소재의 합성수지가 제공되지만, 이러한 플라스틱 나사는 경도 및 인장 강도를 향상시키는데 한계가 있었다.
또한, 합성수지의 단점 중 하나인 열에 약하다는 문제로 설치 위치의 환경적, 내부적 요인에 따른 열 변화가 심할 경우, 플라스틱 나사의 합성수지 수축률에 의해 나사가 용이하게 풀리게 되어 체결력이 상실되는 문제점이 있었다.
이 때문에, 고강도 강관(high strength steel) 및 알루미늄 합금의 사용이 두드러지고 있다.
따라서, 스틸과 알루미늄은 여러 산업에서 가장 널리 사용되는 소재로써 경제적인 효과가 매우 큰 특징이 있다.
알루미늄은 방식성과 가공성이 우수하여 다양한 분야에서 이미 널리 사용되고 있다.
알루미늄의 중요한 특성 중 하나는 비중이 낮다는 점이며, 이러한 특성 때문에 항공이나 자동차 산업에서 알루미늄은 무게와 연료 소모량을 줄이는데 기여할 수 있는 것이다.
이로 인해 알루미늄과 스틸을 적절히 조합하여 사용할 경우에는 두 가지 재질이 가진 장점들을 잘 활용할 수 있게 되는 것이다.
그러나, 일반적으로 알루미늄이나 스틸을 열로써 접합하기에는 많은 문제점이 있다.
알루미늄과 스틸은 서로 용해되지 않는 불용해성이 있으며 화학적·물리적 특성(용융점, 열팽창계수, 열전도도 등)이 다르기 때문에 용접부의 경계에 취약한 금속간 상(Intermetallic phase, IMP)이 형성되는 문제점이 생기게 되는 것이다.
지금까지 이 두 재질의 접합에는 클린칭이나 리베팅과 같은 기계적인 방법이 거의 이용되어 왔다.
마찰 용접이나 스폿용접 또는 폭발 압점과 같은 열에 의한 접한 방법도 있지만 특정한 시임형상에만 적용이 가능할 뿐만 아니라 여러가지 제약이 따른다.
또한, 레이저 용접과 같은 경우에는 공정 안정화를 위한 많은 노력이 필요로 한다.
이에, 스틸과 알루미늄의 용접 한계를 극복하여 강도와 내구성을 겸비하면서도 비중이 낮아 무게 절감이 가능한 이종 금속 경량 볼트의 연구가 시급한 실정이다.
[특허 문헌] KR 20-0380014 (발명의 명칭: 플라스틱 볼트)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 강도 및 내구성이 필요한 볼트의 외측부는 스틸을 사용하고 축 방향 중심부에는 방식성과 가공성이 우수하며 비중이 낮은 알루미늄 심을 사용함으로서, 강도와 내구성을 겸비하면서도 비중이 낮아 무게 절감이 가능한 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법은 중심에 중공이 형성된 외측부를 준비하는 외측부준비단계; 상기 외측부의 중공에 삽입되고 외측면에 나사선이 구비된 중심부를 준비하는 중심부준비단계; 상기 중심부를 상기 외측부의 중공에 삽입한 후 전자기 성형에 의해 상기 외측부와 상기 중심부를 결합시키는 전자기성형단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 외측부준비단계는 상단에 헤드가 구비된 제1하우징을 준비하는 제1하우징준비공정; 상기 제1하우징의 중심에 중공을 형성하는 중공형성공정;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 중심부준비단계는 상기 중공에 삽입되는 제2하우징을 준비하는 제2하우징준비공정; 상기 제2하우징의 외측면에 나사선을 형성하는 나사선형성공정;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 외측부는 스틸재로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 중심부는 알루미늄재로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 전자기성형단계는 상기 외측부의 중공에 상기 중심부를 삽입하는 중심부삽입공정; 상기 외측부의 외측에 가압부재를 위치시키는 가압부재배치공정;상기 가압부재의 외측에 코일을 위치시키는 코일배치공정; 상기 코일에 전기를 공급하여 상기 가압부재에 의한 가압력에 의해 상기 외측부와 상기 중심부를 결합시키는 결합공정;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 코일배치공정 후, 상기 가압부재와 상기 외측부 사이에 상기 외측부에 대한 가압력을 증가시키기 위한 가압증폭부재를 위치시키는 가압증폭부재배치공정;을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 가압증폭부재는 구리나 알루미늄으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 가압부재는 내주면 일부에 자기장을 집중시켜 가압력을 증가시키는 돌기가 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법에 의해 제조된 이종 금속 경량 볼트인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법에 의하면, 외측부의 스틸에 의해 강도와 내구성을 겸비하면서도 중심부의 알루미늄에 의해 비중이 낮아 무게 절감이 가능하도록 하는 효과가 있다.
또한, 스틸재와 알루미늄재을 결합하는 방법으로 사용되는 전자기 성형 방법은 비접촉 성형 특성을 갖는 초고속 성형 공법을 전기소성효과와 접목하여 성형재의 유동 응력을 일시적으로 낮추고 순간적으로 전자기 성형을 적용하여 초고강도강과 난성형 소재 성형이 가능한 효과가 있다.
또한, 상기와 같이 성형재의 응력이 저하되는 시점에 소정의 성형력을 인가하므로 성형력에 소비되는 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 윤활제 사용 없이 성형이 가능하여 친환경으로 공법이 가능하며, 성형 시간의 단축으로 생산성이 향상되고, 일체화 성형으로 생산 공정이 단축되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 이종 금속 경량 볼트의 외측부 준비 단계의 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 이종 금속 경량 볼트의 중심부 준비 단계의 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 이종 금속 경량 볼트의 전자기 성형 단계의 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 이종 금속 경량 볼트의 결합 전과 결합 후를 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법의 블록도이고, 도 5는 본 발명에 따른 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.
본 발명에 따른 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법은 도 1에 도시된 바와 같이 외측부준비단계(S100), 중심부준비단계(S200) 및 전자기성형단계(S300)를 포함한다.
상기 외측부준비단계(S100)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 경량 볼트의 외장을 구성하는 외측부(100)를 제조 및 준비하는 단계이다.
상기 외측부(100)는 상단에 헤드(111)가 구비되고 상기 헤드(111)와 일체로 연장 형성된 원통형의 몸체(112)를 갖는다.
또한, 상기 외측부(100) 중심에는 상기 외측부(100)의 상단부터 하단까지 이어진 중공(120)을 포함한다.
또한, 상기 외측부(100)는 강도 및 내구성이 필요한 부분으로 강도가 높은 스틸재로 형성된다.
도 2는 본 발명에 따른 이종 금속 경량 볼트의 외측부 준비 단계(S100)의 블록도이다.
본 발명에 따른 이종 금속 경량 볼트의 외측부 준비 단계(S100)는 도 2에 도시된 바와 같이 제1하우징준비공정(S110) 및 중공형성공정(S120)을 포함한다.
상기 제1하우징준비공정(S110)은 상단에 헤드(111)가 구비되고 상기 헤드(111)와 일체로 연장 형성된 원통형의 몸체(112)로 구성된 제1하우징(110)을 제조 및 준비하는 공정이다.
또한, 상기 제1하우징(110)은 강도와 내구성이 높은 스틸재로 형성된다.
스틸재는 경도와 인장 강도가 높아 이러한 특성이 요구되는 볼트에 일반적으로 사용된다.
상기 중공형성공정(S120)은 상기 제1하우징준비공정(S110)에서 공정이 준비된 제1하우징(110)의 중심에 중공(120)을 형성하는 공정이다.
상기 중공은 후술할 중심부를 삽입시키기 위한 구성이다.
또한, 상기 중공(120)은 상기 제1하우징(110)의 상단부터 하단까지를 관통하는 홀 형상일 수 있으며, 상기 제1하우징(110)의 상단에서 하부로 이어지는 홈 형상일 수도 있다.
또한, 상기 중공(120)이 홈 형상일 경우 상기 중공(120)의 깊이는 볼트의 경량 정도에 따라 상이하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 중공(120)의 직경은 볼트의 경량 정도에 따라 상이하게 형성될 수 있다.
상기 중공형성공정(S120)에서 제1하우징 내부에 중공(120)을 형성하는 공정은 공지의 것을 사용할 수 있다.
상기 중심부준비단계(S200)는 상기 경량 볼트의 외측부 중공(120)에 삽입되는 중심부(200)를 제조 및 준비하는 단계이다.
상기 중심부(200)는 상단에 헤드(211)가 구비되고 상기 헤드(211)와 일체로 연장 형성된 원통형의 몸체(212)를 갖을 수 있다.
또한, 상기 중심부(200)는 상단에 헤드(211)가 구비되지 않은 원기둥일 수 있다.
또한, 상기 중심부(200)는 외주면 일정 구간에 나사선(220)을 포함한다.
또한, 상기 중심부(200)는 상기 볼트의 무게 절감을 위해 비중이 낮은 알루미늄재로 형성된다.
알루미늄재는 방식성과 가공성이 우수하여 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다.
또한, 알루미늄의 중요한 특성 중 하나는 비중이 낮다는 점이고 이러한 특성을 지닌 알루미늄은 항공이나 자동차 산업에서 무게와 연료 소모량을 줄이는데 기여하고 있다.
도 3은 본 발명에 따른 이종 금속 경량 볼트의 중심부 준비 단계(S200)의 블록도이다.
본 발명에 따른 이종 금속 경량 볼트의 중심부 준비 단계(S200)는 도 3에 도시된 바와 같이 제2하우징준비공정(S210) 및 나사선형성공정(S220)을 포함한다.
상기 제2하우징준비공정(S210)은 상기 외측부(100)의 중공(120)에 삽입되는 제2하우징(210)을 제조 및 준비하는 공정이다.
상기 제2하우징(210)은 상단에 헤드(211)가 구비되고 상기 헤드(211)와 일체로 연장 형성된 원통형의 몸체(212)를 갖을 수 있다.
또한, 상기 제2하우징(210)은 상단에 헤드(211)가 구비되지 않은 길이 방향의 원기둥일 수도 있다.
또한, 상기 제2하우징(210)의 직경은 상기 중공(120)의 직경과 유사하거나 조금 작게 구성되어 상기 제2하우징(210)이 상기 중공(120)에 삽입될 수 있도록 구성된다.
또한, 상기 제2하우징(210)은 상기 볼트의 무게 절감을 위해 비중이 낮은 알루미늄재로 형성된다.
상기 나사선형성공정(S220)은 상기 제2하우징(210)의 외주면에 일정 구간 나사선(220)을 형성하는 공정이다.
상기 나사선(220)은 상기 제2하우징(210)이 상기 외측부(100)에 삽입된 후 상기 외측부(100)의 내주면이 나사선(220)의 홈에 삽입되어 상기 외측부(100)와 상기 중심부(200)의 결합력을 증가시키기 위한 구성이다.
또한, 상기 나사선(220)은 상기 외측부(100)와 상기 중심부(200)가 결합할 때 상기 나사선(220)과 유사하게 상기 외측부(100)의 외주면에 나사선을 형성하게 한다.
또한, 상기 나사선(220)은 상기 제2하우징(210)의 하단부터 상단까지 연속적으로 이어질 수 있으며, 상기 제2하우징(210) 하단에서 일정 높이까지 연속적으로 이어질 수도 있다.
또한, 상기 나사선(220)과 나사선(220) 사이의 간격은 상기 경량 볼트의 크기에 따라 다양하게 구성될 수 있으며, 상기 나사선(220)의 간격은 상기 제2하우징(210)과 상기 외측부(100)의 결합을 가능하게 하는 정도의 간격으로 구성될 수 있다.
상기 나사선형성공정(S220)에서 상기 제2하우징(210)에 나사선(220)을 형성하는 공정은 공지의 것을 사용할 수 있다.
상기 전자기성형단계(S300)는 상기 외측부(100)를 상기 중심부(200)에 삽입한 후 결합시키는 단계이다.
구체적으로, 상기 전자기성형단계(S300)는 화학적 물리적 특성이 달라 접합에 여러가지 제약이 따랐던 외측부(100)의 스틸재와 중심부(200)의 알루미늄재를 결합하기 위한 방법이다.
상기 전자기성형은 전기에너지를 순간적으로 코일에 방전할 때 코일 주변에 형성되는 자기장과 금속판재에 유도되는 전류의 상호 작용에 의해서 발생하는 전자기력을 이용하여 금속판재를 고속으로 가공하는 기술이다.
이러한, 상기 전자기성형은 전기를 에너지원으로 하는 고속성형(high speed forming) 또는 충격 성형(impulse forming)이라고 한다.
보다 구체적으로, 상기 전자기성형은 고강도의 자기장을 이용하여 고속(15~300m/s)으로 금속을 성형하는 기술이다.
또한, 상기 전자기성형은 성형 코일에 의해 순간적으로 전류가 방전되고 주위의 자속 변화 때문에 성형체의 유도기전류가 발생한다.
이러한, 유도 전류가 가공물에 흐르게 되면 로렌쯔의 힘(Lorentz force)으로 성형체가 성형된다.
로렌즈의 힘은 전류가 흐르는 도체가 자기장으로 인하여 받는 힘을 말한다.
상기 로렌즈의 힘을 식으로 표시하면,
F = Idl × B 이며,
여기서 I는 도체에 흐르는 전류, dl은 도체의 길이, B는 자속 밀도, F는 로렌즈의 힘을 의미한다.
상기 로렌즈의 힘이 전자기성형에서의 성형력이 된다.
한편, 상기 전자기성형에서 전류가 인가하게 되면 성형재의 응력이 순간적으로 떨어지게 되는 금속의 응력 변화가 발생하게 되는데 이러한 현상을 전기소성이라고 한다.
구체적으로, 상기 전기소성은 성형재에 일정 레벨 이상의 전류가 흐르게 되면 성형재의 응력이 순간적으로 일정치 이하로 저하되는 현상을 말한다.
따라서, 성형재의 응력이 일정치 이하로 저하된 시간에 동기되어 성형력을 성형재에 가하는 경우 전기소성 효과를 가하지 않은 경우보다 더 낮은 성형력으로 성형할 수 있다는 이점이 있다.
따라서, 상기 전자기성형은 "전기소성효과를 이용한 초고속 성형"이라고도 할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 이종 금속 경량 볼트의 전자기 성형 단계(S300)의 블록도이다.
구체적으로, 본 발명에 따른 이종 금속 경량 볼트의 전자기 성형 단계(S300)는 도 4에 도시된 바와 같이 중심부삽입공정(S310), 가압부재배치공정(S320), 코일배치공정(S330), 가압증폭부재배치공정(S340) 및 결합공정(S350)을 포함할 수 있다.
상기 중심부삽입공정(S310)은 상기 외측부(100)의 중공(120)에 상기 중심부(200)를 삽입하는 공정이다.
상기 가압부재배치공정(S320)은 중심부(200)가 삽입된 외측부(100)의 외측에 가압부재(300)를 위치시키는 공정이다.
상기 가압부재(300)는 상기 외측부(100)에 자기장을 집중시키기 위해 상기 외측부(100)의 외측 둘레를 둘러싸는 부재이다.
또한, 상기 가압부재(300)는 상기 외측부(100)와 접촉하지 않고 일정 간격을 유지한 상태로 배치될 수 있다.
또한, 상기 가압부재(300)는 일측에 상기 외측부(100) 방향으로 돌출된 돌기(310)를 포함하고, 상기 돌기(310)는 가압부재(300)에 발생하는 자기장을 상기 돌기(310)로 집중시켜 성형 하중을 강화시킴으로써 고압력이 발생하도록 한다.
상기 코일배치공정(S330)은 상기 가압부재(300)에 전기를 유입시키는 코일(500)을 상기 가압부재(300) 외주면에 위치시키는 공정이다.
상기 코일(500)은 순간적으로 자장을 발생시켜 가압부재(300)의 돌기(310)를 통하여 고압력이 발생하도록 유도한다.
또한, 상기 코일(500)은 충전회로(미도시)와 연결되고 상기 충전회로에서 상기 코일(500)로 전기가 공급된다.
또한, 상기 충전회로는 전력을 충전시켰다가 순간적으로 상기 코일(500)에 전기를 공급하여 상기 코일(500)에 큰 유도 전류가 발생하도록 한다.
상기 가압증폭부재배치공정(S340)은 상기 외측부(100)에 가해지는 가압력을 증대시키기 위한 가압증폭부재(400)를 상기 가압부재(300)와 상기 외측부(100) 간에 삽입시키는 공정이다.
일반적으로, 성형재가 스틸과 같은 전도성이 낮은 부재로 구비될 경우 유도자장을 용이하게 발생시키기 어려워 가압부재(300)로 반력을 발생시켜 성형재에 고압을 가하기가 어렵다.
이러한 경우, 상기 성형재와 가압부재(300) 사이에는 전도성이 큰 알루미늄 또는 구리 재질로 이루어진 가압증폭부재(400)를 삽입시켜 성형재에 고압을 용이하게 가하도록 한다.
따라서, 상기 가압증폭부재(400)는 전도성이 큰 알루미늄 또는 구리 재질로 구성되어, 전도성이 낮은 스틸이 알루미늄 외측으로 결합한 본 발명과 같은 구성을 갖는 성형재의 전자기성형 효율을 증대시키는 작용을 한다.
상기 결합공정(S350)은 상기 코일(500)에 전기를 공급하여 상기 가압부재(300)에 의한 가압력으로 상기 외측부(100)와 상기 중심부(200)를 결합시키는 공정이다.
구체적으로, 상기 결합공정(S350)은 상기 충전회로(미도시)에 충전해 두었던 전기를 상기 코일(500)로 공급하고 이렇게 공급된 전기는 상기 코일(500)에 유도 전류를 발생시킨다.
이때, 코일(500) 주변에 자기장이 형성되고 가압부재(300) 및 가압증폭부재(400)에 유도전류가 발생한다.
이러한 유도 전류가 가압부재(400) 및 가압증폭부재(500)에 흐르게 되면 로렌쯔의 힘에 의해 상기 외측부(100)와 상기 중심부(200)에 가압력이 작용하여 상기 외측부(100)와 상기 중심부(200)가 결합하게 되는 것이다.
또한, 상기 결합공정(S350)은 상기 성형재가 유도전류에 의해 응력이 소정치 이하로 떨어지는 시점에 충전된 회로를 작동시켜 소정의 힘을 성형재에 가하여 성형재의 성형이 이루어지는 전기소성효과를 이용함으로써 성형재의 성형을 보다 용이하게 구현할 수 있다.
또한, 상기 결합공정(S350)은 코일(500)에 의해 발생된 자기력이 성형재에 직접 가해져 어떠한 물리적 접촉 없이 성형이 이루어지므로, 표면 결함, 윤활, 마멸 등의 문제가 발생하지 않으며 반복적인 성형이 가능하다는 장점이 있다.
본 발명에 따른 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법에 따른 제조 장치의 단면도는 도 5에 도시된 바와 같이 나사선(220)이 형성된 중심부(200)가 삽입된 외측부(100) 외측에 가압증폭부재(400), 상기 가압증폭부재(400) 외측에 내부로 돌출된 돌기(310)가 형성된 가압부재(300), 상기 가압부재(300) 외측에 코일(500)을 위치시킬 수 있다.
상기 코일(500)에 전력이 공급되면 자기장이 형성되어 가압부재(300)와 가압증폭부재(400)에 유도 전류가 형성되어 상기 외측부(100)와 중심부(200)에 가압력이 작용하게 되는 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 이종 금속 경량 볼트의 결합 전과 결합 후를 나타내는 단면도이다
본 발명에 따른 이종 금속 경량 볼트의 결합 전과 후의 형태를 살펴보면 도 6에 도시된 바와 같이 상기 중심부(200)와 상기 외측부(100)는 서로 밀착 결합하게 되며 이에, 상기 중심부(200) 하단에 형성되었던 나사선(220)의 형태와 유사한 형태로 상기 외측부(100)의 외주면에 나사선이 형성된다.
따라서, 상기 이종 금속 경량 볼트는 중심부(200) 외주면, 외측부(100) 내주면 및 외측부(100) 외주면에 나사선이 형성되고, 상기 중심부(200) 외주면 나사선(220)과 상기 외측부(100) 내주면 나사선은 결합되어 일체로 구성된다.
따라서, 본 발명의 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법에 의해 제조된 이종 금속 경량 볼트는 강도 및 내구성이 필요한 볼트의 외측부(100)는 스틸을 사용하고 축 방향 중심부(200)에는 방식성과 가공성이 우수하며 비중이 낮은 알루미늄 심을 사용함으로서, 강도와 내구성을 겸비하면서도 비중이 낮아 무게 절감이 가능하도록 구성된다.
따라서, 상기와 같은 본 발명에 따른 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법에 의하면, 외측부의 스틸에 의해 강도와 내구성을 겸비하면서도 중심부의 알루미늄에 의해 비중이 낮아 무게 절감이 가능하도록 하는 효과가 있다.
또한, 스틸재와 알루미늄재을 결합하는 방법으로 사용되는 전자기 성형 방법은 비접촉 성형 특성을 갖는 초고속 성형 공법을 전기 소성 효과와 접목하여 성형재의 유동 응력을 일시적으로 낮추고 순간적으로 전자기성형을 적용하여 초고강도강과 난성형 소재 성형이 가능한 효과가 있다.
또한, 상기와 같이 성형재의 응력이 저하되는 시점에 소정의 성형력을 인가하므로 성형력에 소비되는 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 윤활제 사용 없이 성형이 가능하여 친환경으로 공법이 가능하며, 성형 시간의 단축으로 생산성이 향상되고, 일체화 성형으로 생산 공정이 단축되는 효과가 있다.
이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
100 : 외측부
110 : 제1하우징
111 : 제1하우징 헤드
112 : 제1하우징 몸체
120 : 중공
200 : 중심부
210 : 제2하우징
211 : 제2하우징 헤드
212 : 제2하우징 몸체
220 : 나사선
300 : 가압부재
310 : 돌기
400 : 가압증폭부재
500 : 코일
S100 : 외측부 준비 단계
S110 : 제1하우징 준비 공정
S120 : 중공 형성 공정
S200 : 중심부 준비 단계
S210 : 제2하우징 준비 공정
S220 : 나서선 형성 공정
S300 : 전자기 성형 단계
S310 : 중심부 삽입 공정
S320 : 가압부재 배치 공정
S330 : 코일 배치 공정
S340 : 가압증폭부재 배치 공정
S350 : 결합 공정

Claims (10)

  1. 중심에 중공이 형성된 외측부를 준비하는 외측부준비단계;
    상기 외측부의 중공에 삽입되고 외측면에 나사선이 구비된 중심부를 준비하는 중심부준비단계;
    상기 중심부를 상기 외측부의 중공에 삽입한 후 전자기 성형에 의해 상기 외측부와 상기 중심부를 결합시키는 전자기성형단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 외측부준비단계는,
    상단에 헤드가 구비된 제1하우징을 준비하는 제1하우징준비공정;
    상기 제1하우징의 중심에 중공을 형성하는 중공형성공정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 중심부준비단계는,
    상기 중공에 삽입되는 제2하우징을 준비하는 제2하우징준비공정;
    상기 제2하우징의 외측면에 나사선을 형성하는 나사선형성공정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 외측부는 스틸재로 형성되는 것을 특징으로 하는 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 중심부는 알루미늄재로 형성되는 것을 특징으로 하는 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 전자기성형단계는,
    상기 외측부의 중공에 상기 중심부를 삽입하는 중심부삽입공정;
    상기 외측부의 외측에 가압부재를 위치시키는 가압부재배치공정;
    상기 가압부재의 외측에 코일을 위치시키는 코일배치공정;
    상기 코일에 전기를 공급하여 상기 가압부재에 의한 가압력에 의해 상기 외측부와 상기 중심부를 결합시키는 결합공정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 코일배치공정 후,
    상기 가압부재와 상기 외측부 사이에 상기 외측부에 대한 가압력을 증가시키기 위한 가압증폭부재를 위치시키는 가압증폭부재배치공정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 가압증폭부재는 구리나 알루미늄으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 가압부재는 내주면 일부에 자기장을 집중시켜 가압력을 증가시키는 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법.
  10. 삭제
KR1020180080539A 2018-07-11 2018-07-11 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법 KR102070995B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180080539A KR102070995B1 (ko) 2018-07-11 2018-07-11 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180080539A KR102070995B1 (ko) 2018-07-11 2018-07-11 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200006768A KR20200006768A (ko) 2020-01-21
KR102070995B1 true KR102070995B1 (ko) 2020-01-29

Family

ID=69322154

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180080539A KR102070995B1 (ko) 2018-07-11 2018-07-11 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102070995B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006255765A (ja) 2005-03-18 2006-09-28 Maruemu Seisakusho:Kk 貫通孔付きねじ部品の製造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09295100A (ja) * 1996-05-02 1997-11-18 Ebara Corp 軽量ボルト・ナット及びその製造方法
KR100527482B1 (ko) * 2003-11-10 2005-11-09 현대자동차주식회사 전자기 성형을 이용한 결합장치
KR200380014Y1 (ko) 2005-01-11 2005-03-24 (주) 와이 디 티 플라스틱 볼트
KR20070008900A (ko) * 2005-07-12 2007-01-18 한국생산기술연구원 이종 볼트

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006255765A (ja) 2005-03-18 2006-09-28 Maruemu Seisakusho:Kk 貫通孔付きねじ部品の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200006768A (ko) 2020-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5813264A (en) Method for forming a workpiece by a magnetic field generated by a current impulse
CN106714999B (zh) 用于将管状型材磁脉冲焊接到柱形内部构件上的焊接头
JP3810073B2 (ja) 電磁気成形を利用した結合方法
CN111842610B (zh) 一种电磁驱动-电液管件成形装置及方法
US20130292156A1 (en) Bus bar and method of manufacturing the bus bar
CN110193546B (zh) 一种单电源单线圈电磁吸引力成形金属板件的装置及方法
CN109967593B (zh) 一种采用径向恒定磁场与感应涡流实现管件电磁胀形轴向压缩的装置及方法
US20160175980A1 (en) Pulse Joining Cartridges
CN108025355A (zh) 铝结构构件
CN208466939U (zh) 一种变截面金属管材电磁胀形装置
US20160229465A1 (en) Structural member and method for manufacturing structural member
KR102070995B1 (ko) 이종 금속 경량 볼트의 제조 방법
JP2013252744A (ja) 自動車のバンパー構造体及びその製造方法
US11034096B2 (en) Method of assembling two pieces of different materials and assembly resulting from the method of assembling
CN106457485B (zh) 用于将球体焊接到第一构件上的方法以及用于连接两个构件的方法
CN109483032B (zh) 焊接部形成结构和金属部件的接合方法
US11161196B2 (en) Metallic member bonding device for pressing rod-shaped or cylindrical first metallic member into hole portion of annular second metallic member to bond the same and bonding method therefor
CN107735581B (zh) 用于连接构件的方法和构件复合结构
CN109435619A (zh) 一种驾驶室稳定杆及其组装工艺
US6666582B2 (en) Siamese bolt holes in powder metal components
KR20090113041A (ko) 전자기 성형장치 및 이를 이용하여 제작되는 범퍼 스테이성형품
JP4786474B2 (ja) 電磁成形用インダクター
CN108421874B (zh) 一种变截面金属管材电磁胀形装置及方法
Chen et al. State-of-the-art of joining technologies for assembled camshaft
CN209134151U (zh) 一种直流电动机主极结构

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant