KR102086105B1 - 생산성이 향상된 프로그레시브 금형을 이용한 부품 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생산성이 향상된 프로그레시브 금형을 이용한 부품 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생산성이 향상된 프로그레시브 금형을 이용하여 통공이 형성된 부품을 용이하게 제조할 수 있는 부품 제조 방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 제조 장치의 제1이송부 및 제2이송부에 금속 판재를 각각 안착시키는 적재 단계, 상기 제1 및 제2이송부가 상기 금속 판재를 일 측 방향으로 기 설정된 거리만큼 이동시키는 이송 단계, 상기 이송 단계 이후에 기 설정된 시간만큼 상기 금속 판재의 이동을 정지하는 정지 단계 및 상기 정지 단계에서, 드로잉 돌기 또는 펀칭 돌기 또는 둘 모두를 구비한 복수의 성형부를 포함하는 상기 제1 및 제2프로그레시브 금형이 상기 제1 및 제2이송부에 안착된 상기 금속 판재를 가압하는 성형 단계를 포함하되, 상기 성형 단계 이후에 상기 이송 단계를 반복 수행하고, 상기 부품은 상기 성형부에 의해 중앙에 통공을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

생산성이 향상된 프로그레시브 금형을 이용한 부품 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING COMPONENTS USING A PROGRESSIVE MOLD WITH IMPROVED PRODUCTIVITY}

본 발명은 생산성이 향상된 프로그레시브 금형을 이용한 부품 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생산성이 향상된 프로그레시브 금형을 이용하여 통공이 형성된 부품을 용이하게 제조할 수 있는 부품 제조 방법에 관한 것이다.

다양한 성형법 중의 한 종류인 프레스 가공은 금속판을 소성 변형시키거나 구멍을 뚫어 소정의 형상으로 가공하는 것을 의미한다. 프로그레시브 금형을 사용하는 가공법은 프레스 가공법 중의 하나이다.

프로그레시브 금형에서는 폭에 비해 길이가 긴 띠 모양의 판재를 연속적으로 이송시키면서 순차적으로 가공을 수행하여 원하는 제품을 만들게 된다.

프로그레시브 금형을 사용하는 가공법은 공간 활용성을 높일 수 있고 생산인력을 줄일 수 있으며, 생산속도를 높일 수 있는 장점이 있다.

종래 기술(등록특허 제10-0571039호)에는 프로그레시브 금형을 이용한 딥드로잉 성형법이 개시되어 있다. 그러나 종래 기술에서는 프로그레시브 금형을 이용한 딥드로잉(드로잉) 성형품(부품, 제품)에 통공을 형성하기 위해서 별도로 가공해야 하고, 금속 판재를 이송시키는 장치와 프로그레시브 금형이 각각 단수로 구비되어 생산성이 떨어진다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 금속 판재를 이송시키는 장치와 프로그레시브 금형을 복수로 구비하여 생산성이 향상된 프로그레시브 금형을 이용한 부품 제조 방법의 제공을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 프로그레시브 금형을 이용한 성형 과정 중에 드로잉과 통공을 형성하기 위한 펀칭 작업을 병행할 수 있는 생산성이 향상된 프로그레시브 금형을 이용한 부품 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 금속 판재에서 성형된 부분을 비성형 부분으로부터 용이하게 제거할 수 있는 생산성이 향상된 프로그레시브 금형을 이용한 부품 제조 방법의 제공을 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 목적으로 하는 본 발명은 다음의 구성 및 특징을 갖는다.

상기 제조 장치의 제1이송부 및 제2이송부에 금속 판재를 각각 안착시키는 적재 단계, 상기 제1 및 제2이송부가 상기 금속 판재를 일 측 방향으로 기 설정된 거리만큼 이동시키는 이송 단계, 상기 이송 단계 이후에 기 설정된 시간만큼 상기 금속 판재의 이동을 정지하는 정지 단계 및 상기 정지 단계에서, 드로잉 돌기 또는 펀칭 돌기 또는 둘 모두를 구비한 복수의 성형부를 포함하는 상기 제1 및 제2프로그레시브 금형이 상기 제1 및 제2이송부에 안착된 상기 금속 판재를 가압하는 성형 단계를 포함하되, 상기 성형 단계 이후에 상기 이송 단계를 반복 수행하고, 상기 부품은 상기 성형부에 의해 중앙에 통공을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한 프로그레시브 금형은 상기 성형부를 제외한 비돌출부를 더 포함하고, 상기 드로잉 돌기는 상기 성형부의 중앙 부분에서 돌출되어 형성되고, 상기 펀칭 돌기는, 상기 성형부의 외각에 분리되어 돌출된 제1천공부, 상기 중앙 부분의 내측에서 돌출된 제2천공부, 상기 제1천공부의 외측 둘레 일부를 따라 외측 방향으로 이격되어 돌출되는 링크형성부 및 상기 성형부의 중앙 부분에서 외측 방향으로 이격되어 상기 중앙 부분을 둘러싸며 돌출되는 링돌부를 포함하되, 상기 링돌부는 상기 링크형성부에 의해 형성된 제1링크와 상기 드로잉 돌기에 의해 성형되는 금속 판재의 성형 부분을 연결하는 제2링크를 형성하도록 링크홈을 형성하고, 상기 복수의 성형부 각각은 제1천공부, 제2천공부, 링크형성부, 링돌부 및 드로잉 돌기 중 적어도 하나를 구비할 수 있다.

또한 성형 단계는, 상기 제1천공부, 상기 링크형성부에 및 상기 링돌부에 의해 상기 제1링크 및 상기 제2링크를 형성하는 제1단계, 상기 드로잉 돌기가 상기 금속 판재의 중앙에 함몰부를 형성하는 제2단계 및 상기 제2천공부가 상기 함몰부의 내측에 통공을 형성하는 제3단계를 포함할 수 있다.

상기 구성 및 특징을 갖는 본 발명은 금속 판재를 각각 이동시키는 제1 및 제2이송부를 포함하고, 제1 및 제2이송부에 안착된 금속 판재를 사압 성형하는 제1 및 제2프로그레시브 금형을 포함함으로써, 다수의 금속 판재를 신속히 성형할 수 있으므로 생산성이 향상된다는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 드로잉 돌기 또는 펀칭 돌기 또는 둘 모두를 구비한 복수의 성형부를 포함하여, 드로잉(딥드로잉) 성형품에 통공이 형성된 부품을 용이하게 제조할 수 있는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 상기 제1천공부, 상기 링크형성부에 및 상기 링돌부에 의해 상기 제1링크 및 상기 제2링크를 형성함으로써, 성형 단계 이후에 성형된 부품을 금속 판재의 비성형 부분으로부터 제거가 용이하다는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 제조 방법의 개략적인 블록도이다.
도 2는 제1 및 제2 프로그레시브 금형에 포함된 성형부의 평단면도이다.
도 3은 프로그레시브 금형을 이용한 부품 제조 방법을 통해 생산된 부품의 사시도이다.
도 4는 보호막을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결" 또는 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 제조 방법의 개략적인 블록도이고, 도 2는 제1 및 제2 프로그레시브 금형에 포함된 성형부의 평단면도이며, 도 3은 프로그레시브 금형을 이용한 부품 제조 방법을 통해 생산된 부품의 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 부품 제조 방법(생산성이 향상된 프로그레시브 금형을 이용한 부품 제조 방법)은 적재 단계(S1), 이송 단계(S2), 정지 단계(S3) 및 성형 단계(S4)를 포함한다. 여기에서 부품 제조 방법은 제1 및 제2프로그레시브 금형을 구비한 제조 장치를 이용한 것이다. 제조 장치는 제1 및 제2프로그레시브 금형, 금속 판재가 적재되고 금속 판재를 이동 및 정지시키는 제1 및 제2이송부, 프로그레시브 금형(제1 및 제2프로그레시브 금형)이 금속 판재를 가압 및 감압(후술할 성형부(10)와 금속 판재를 접촉시키는 않는 상태)하도록 프로그레시브 금형에 선택적으로 압력을 가하는 프레스(P) 등이 구비될 수 있다.

먼저, 적재 단계(S1)는 제조 장치의 제1이송부 및 제2이송부에 금속 판재를 각각 안착시킨다.

이송 단계(S2)는 제1이송부 및 제2이송부가 상기 금속 판재를 일 측 방향으로 기 설정된 거리만큼 이동시킨다. 여기에서 일 측 방향은 도 2를 기준으로 하측 방향일 수 있다. 또한 상기 기 설정된 거리는 후술할 복수의 성형부(10) 중 어느 하나의 중심부와 이웃하는 다른 하나의 중심부 간의 거리를 의미할 수 있다.

제1이송부 및 제2이송부는 해당 분야에서 통상적으로 사용되는 방법에 의해 적재된 금속 판재를 일 측 방향으로 이동시킬 수 있다.

정지 단계(S3)는 제1이송부 및 제2이송부가 이송 단계(S2) 이후에 기 설정된 시간만큼 상기 금속 판재의 이동을 정지한다. 여기에서 기 설정된 시간은 후술할 성형 단계(S4)가 수행되는 기간 이상일 수 있다.

이때 제조 장치는 제1이송부 및 제2이송부에 금속 판재를 연속적으로 공급하는 공급부를 구비할 수 있다. 공급부는 금속 판재가 제1 및 제2이송부의 타 측에서 일 측으로 이동되도록 이송부의 타 측으로 금속 판재를 연속적으로 공급할 수 있다.

성형 단계(S4)는 정지 단계(S3) 이후에, 드로잉 돌기(11) 또는 펀칭 돌기(12) 또는 둘 모두를 구비한 복수의 성형부(10)를 포함하는 상기 제1 및 제2프로그레시브 금형이 상기 제1 및 제2이송부에 안착된 상기 금속 판재를 가압한다.

보다 구체적으로 설명하면, 제1이송부 및 제2이송부는 성형부(10)의 길이 방향(도 2를 기준으로 상측-하측 방향)에 직교하는 방향(도 2를 기준으로 좌측-우측 방향)을 따라 병렬 구비되고, 제1 및 제2프로그레시브 금형은 상기 제1 및 제2이송부에 상응하여 성형부(10)의 길이 방향에 직교하는 방향을 따라 병렬 구비될 수 있다.

따라서 부품 제조 방법은 다수의 금속 판재를 신속히 성형할 수 있으므로 생상성이 향상된다는 이점이 있다.

도 2를 참조하면, 드로잉 돌기(11)는 금속 판재를 딥드로잉 성형하기 위해 성형부(10)에서 금속 판재 방향으로 돌출된 것이다. 또한 펀칭 돌기(12)는 금속 판재를 천공하기 위한 것으로서, 성형부(10)에서 금속 판재 방향으로 돌출된 것이다. 또한 프로그레시브 금형은 성형부(10)를 제외한 비돌출부(20)를 포함할 수 있다.

상술하였듯이, 제1 및 제2프로그레시브 금형의 성형부(10)는 프레스(P)에 의해 금속 판재를 가압 및 감압(성형부(10)와 금속 판재를 접촉시키는 않는 상태)할 수 있다.

자세히 설명하면, 이송 단계(S2)에서 제1 및 제2프로그레시브 금형은 프레스(P)에 의해 감압 상태를 유지하고, 정지 단계(S3)에서 제1 및 제2프로그레시브 금형은 프레스(P)에 의해 금속 판재를 가압한 후 다시 감압 상태를 유지할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 프로그레시브 금형의 가압 상태에서 금속 판재는 성형부(10)에 의해 성형된다. 상술한 비돌출부(20)는 감압 상태에서 금속 판재를 성형하지 않도록 접촉 또는 비접촉 상태일 수 있다.

이와 같이, 성형부(10)가 드로잉 돌기(11) 및 펀칭 돌기(12)를 구비함으로써, 통공(h)을 형성한 부품(딥드로잉 성형품)(도 3 참조)을 용이하게 제조할 수 있다는 이점이 있다.

도 2를 참조하면, 복수의 성형부(10) 각각은 제1천공부(121), 제2천공부(122), 링크형성부(123), 링돌부(124) 및 드로잉 돌기(11) 중 적어도 하나를 구비할 수 있다. 이와 관련해서는 후술하는 성형 단계(S4)를 통해 자세히 설명하기로 한다.

성형 단계(S4)는 제1천공부(121), 링크형성부(123) 및 링돌부(124)에 의해 제1링크 및 제2링크를 형성하는 제1단계(S31)를 포함할 수 있다.

펀칭 돌기(12)는 성형부(10)의 외각에 분리되어 돌출된 제1천공부(121)를 포함할 수 있다. 제1천공부(121)는 예시적으로 성형부(10) 각각의 중심부를 기준으로 대칭적으로 형성될 수 있다.

또한 펀칭 돌기(12)는 제1천공부(121)의 외측 둘레 일부를 따라 외측 방향으로 이격되어 돌출되는 링크형성부(123)를 포함할 수 있다. 도 2를 참조하여 자세히 설명하면, 제1천공부(121)는 성형부(10) 각각의 중심부와 인접한 내측 둘레와, 상기 내측 둘레와 대응하여 반대 방향에 위치하는 외측 둘레를 포함한다. 또한 제1천공부(121)는 내측 둘레와 외측 둘레를 연결하는 측면 둘레를 더 포함할 수 있는데, 본 명세서에서는 측면 둘레가 외측 둘레에 포함되는 개념으로 이해하기로 한다.

링크형성부(123)는 제1천공부(121)의 외측 둘레 일부를 따라 외측 방향으로 이격되어 금속 판재 방향으로 돌출되어 형성되되, 함몰된 연결홈(123a)이 형성되어 성형 단계(S4) 이후(제1단계(S41) 이후)에 금속 판재의 성형된 부분이 금속 판재의 비성형된 부분과 연결되도록 한다.

상술하였듯이 링크형성부(123)는 제1천공부(121)의 외측 둘레를 따라 외측 방향으로 이격되어 돌출되므로, 제1단계(S41)에서 제1링크를 형성한다. 제1링크에 대해서는 후술하는 설명에서 자세히 설명하기로 한다.

또한 펀칭 돌기(12)는 성형부(10)의 중앙 부분에서 외측 방향으로 이격되어 중앙 부분을 둘러싸며 돌출되는 링돌부(124)를 포함할 수 있다. 여기에서 성형부(10)의 중앙 부분은 드로잉 돌기(11)가 돌출되는 곳으로서, 후술하는 제2단계(S42)에서 자세히 설명하기로 한다.

이때 링돌부(124)는 링크형성부(123)에 의해 형성된 제1링크와 드로잉 돌기(11)에 의해 성형되는 금속 판재의 성형 부분을 연결하는 제2링크를 형성하도록 링크홈(124a)을 형성할 수 있다. 즉, 제1단계(S41) 이후에 링돌부(124)에 의해 금속 판재의 성형 부분과 비성형 부분(비돌출부(20)와 마주하는 부분)은 이격되되, 제1링크(비성형 부분과 연결됨) 및 제2링크를 통해 연결된 상태일 수 있다. 제1링크 및 제2링크는 그 길이 방향과 직교하는 방향의 폭의 길이가 작음으로써, 성형 단계(S4) 또는 성형 단계(S4) 이후에 성형된 부품을 금속 판재의 비성형 부분으로부터 제거가 용이하다는 이점이 있다.

상술하였듯이, 링돌부(124)는 중앙 부분의 외측 방향으로 이격되어(중앙 부분의 단면적 보다 큼) 돌출됨으로써, 제1단계(S41) 이후에 중앙 부분의 둘레를 따라 외측 방향으로 연장 형성된 테두리(e)를 형성한다.

성형 단계(S4)는 드로잉 돌기(11)가 금속 판재의 중앙에 함몰부를 형성할 수 있다. 상술하였듯이 드로잉 돌기(11)는 성형부(10)의 중앙 부분에서 금속 판재 방향으로 돌출되어 형성될 수 있다.

이때 성형부(10)는 프레스(P)에 의해 금속 판재를 가압 성형할 때, 상술한 테두리(e)를 제거하도록 테두리제거부(125)를 포함할 수 있다.

도 2를 참조하여 자세히 설명하면, 금속 판재는 이송부(제1 및 제2이송부)에 의해 타 측 방향에서 일 측 방향으로 이동하는데, 여기에서 타 측은 도 2를 기준으로 상측 방향, 일 측은 도 2를 기준으로 하측 방향을 의미한다. 따라서 제1단계(S41)에서 성형된 테두리(e)를 제거하기 위해서는 테두리제거부(125)는 복수의 성형부(10) 중 링돌부(124)가 처음 형성되는 성형부(10)에서 일 측 방향에 구비되는 성형부(10)에 구비되는 것이 바람직하다. 즉, 도 2를 기준으로 상측에서 5번째 성형부(10)를 기준으로 우측에 구비되는 성형부(10)에 테두리제거부(125)가 구비되는 것이 바람직하다. 링돌부(124)에 의해 형성되는 테두리(e)는 딥드로잉 성형(드로잉 돌기(11)에 의한 성형)을 용이하게 위해 형성된 것일 수 있다. 따라서 복수의 성형부(10) 중 드로잉 돌기(11)가 처음 구비되는 성형부(10)에서 일 측 방향에 구비되는 성형부(10)에 구비되는 것이 보다 바람직하다.

성형 단계(S4)는 제2천공부(122)가 상기 함몰부의 내측에 통공(h)을 형성하는 제3단계(S43)를 포함할 수 있다. 여기에서 제2천공부(122)는 성형부(10)의 상기 중앙 부분(성형부(10)에서 드로잉 돌기(11)가 돌출되는 부분)의 내측에서 돌출되어 형성될 수 있다. 즉 제2천공부(122)의 단면적은 드로잉 돌기(11)의 단면적보다 작게 형성되어 최종 형성되는 부품의 바닥면(개구된 입구의 반대방향 면)에 통공(h)을 형성할 수 있다.

제3단계(S43)이후에 푸싱돌기부(126)를 구비하는 성형부(10)에 의해 제1링크 및 제2링크에 의해 연결된 부품을 금속 판재의 비성형된 부분으로부터 제거할 수 있다.

도 1을 참조하면, 부품 제조 방법은 상기 성형 단계(S4) 이후에 상기 이송 단계(S2)를 반복 수행한다. 즉, 성형 단계(S4) 이후에 금속 판재는 이송부(제1 및 제2이송부)에 의해 일 측 방향으로 이동하고, 공급부는 이송부(제1 및 제2이송부)의 타 측으로 금속 판재를 연속하여 공급함으로써, 상기의 단계(이송 단계(S2), 정지 단계(S3), 성형 단계(S4))들을 반복하여 실행할 수 있다.

상술한 프로그레시브 금형(제1 및 제2프로그레시브 금형)의 비돌출부(20)는 성형부(10)를 제외한 부분으로서, 금속 판재의 비성형 부분과 마주하는 부분이다. 즉 성형부(10)의 중심부를 기준으로 외측과 성형부(10)간 사이를 의미한다. 성형 단계(S4)에서 비돌출부(20)는 금속 판재의 비성형 부분과 반복하여 접촉하므로 마모가 발생하고 내구성이 감소될 수 있다. 비돌출부(20)의 마모가 발생했을 경우, 제2단계(S42)에서 드로잉 돌기(11)에 의한 딥드로잉 성형 시(제2단계(S42)) 목표로 한 부품의 깊이보다 더욱 깊이 성형될 수 있다.

또한 제조 장치가 구비된 작업 장소의 습기, 또한 제1 및 제2프로그레시브 금형의 세척에 의해 부식 등이 발생할 우려가 있다.

따라서 비돌출부(20)는 충격, 자상, 침습 등과 같은 외부요인에 대하여 보호될 필요가 있는데, 본 발명은 이를 위해 비돌출부(20)를 보호할 수 있되, 그 기능이 탁월하면서도 구비가 용이한 보호막(G)을 제시하고자 한다.

도 5를 참조하여 보호막(G)을 자세히 설명하면, 비돌출부(20)는 외면에 구비되는 보호막(G)을 더 포함하되, 이 보호막(G)은 비돌출부(20)의 외면에 침투층(G1), 침투층(G1)의 상부에 구비된 발열층(G2) 및 발열층(G2)의 상부에 구비된 보호층(G3)을 포함할 수 있음을 특징으로 한다.

이러한 보호막(G)은 자체적으로 완충 및 방수 효과가 뛰어날 뿐만 아니라 특히 발열층(G2)에 전기를 인가하면 약 300℃로 발열되어 침투층(G1)이 용융되면서 외면의 미세공이나 미세굴곡 등을 채운 후에 소결됨으로써, 향상된 결합력을 가질 뿐만 아니라 들뜸 현상까지 방지하고, 이를 통해 보다 견고한 보호 및 방수를 제공한다.(첨부된 도면에는 미세공 및 미세굴곡이 과장되게 도시되어 있음)

구체적인 실시예로, 침투층(G1)은 폴리에틸렌 100 중량부 대비, 폴리비닐 아세테이트계 저수축제 20 중량부 및 수소첨가 로젠이스테르 수지와 폴리브텐을 포함하는 점착제 50 중량부를 포함한다.

각 조성물 별로, 폴리에틸렌은 석유의 나프타로부터 분취되는 구성으로, 열가소성 수지로서 첨가되며, 방수성이 우수하다는 점과 약 130℃ 내외의 녹는점을 가진다는 점에서 채택되었다. 상기 침투층(G1)의 각 조성물은 이 폴리에틸렌 100 중량부를 기준으로 결정된다.

그리고 폴리비닐 아세테이트계 저수축제는 침투층(G1)의 소결 시에 과도하게 수축되어 들뜸이 발생하는 현상을 방지하기 위한 수축방지제로서 첨가된다. 이러한 폴리비닐 아세테이트계 저수축제는 20 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 상기 범위 미만인 경우 수축 방지 효과가 부족하고, 상기 범위를 초과하는 경우 소결이 잘되지 않는 문제가 있다.

그리고 점착제는 침투층(G1)에 점착성을 부여하여 미세공, 미세굴곡 등에의 결착력을 강화하기 위해 첨가되는데, 특히 수소첨가 로젠이스테르 수지(Hydrogenated ester of Resin)와 폴리브텐(Polybutene)을 포함한다. 수소첨가 로젠이스테르는 초기점착성을 부여하면서 소결 후의 내열성이 기여하고, 폴리브텐은 점착성질을 부여한다. 이러한 점착제는 50 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 상기 범위 미만인 경우 점착력이 저하되고, 상기 범위를 초과하는 경우 소결 후의 점착성이 급격하게 하락하는 문제가 있다.

상기 침투층(G1)은 폴리에틸렌이 용융될 수 있는 130℃ 이상의 온도 하에서 각 조성물들을 폴리에틸렌 용액에 투입하여 교반한 다음 소결하여 형성한다.

다음으로, 발열층(G2)은 이산화루테늄 100 중량부 대비, 은 200 중량부 및 이산화티타늄과 이규화몰리브덴을 포함하는 기능성 결착제 200 중량부를 포함한다. 이러한 발열층(G2)을 페이스트의 형태로 침투층(G1) 상부에 도포 시공되는 것을 특징으로 한다.

각 조성물 별로, 이산화루테늄은 백금족의 전이금속으로, 페이스트 형태의 발열층(G2)을 구성하기 위해 분말 형태로 구비된다. 이러한 이산화루테늄은 과도하게 사용되는 경우 발열온도가 너무 과하여 후술하는 보호층(G3)을 손상시킬 수 있기 때문에 발열층(G2) 전체 조성물 대비 20 중량%를 넘지 않는 것이 바람직하다. 상기 발열층(G2)의 각 조성물은 이 이산화루테늄 100 중량부를 기준으로 결정된다.

그리고 은(Ag)은 이산화루테늄과 마찬가지로 전이금속으로, 역시 페이스트 형태의 발열층(G2)을 구성하기 위해 분말 형태로 구비된다. 이러한 은은 200 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 상기 범위 미만으로 사용되는 경우 발열층(G2)이 전류 생성을 위한 충분히 낮은 저항값을 가지기 어려우며, 상기 범위를 초과하여 사용되는 경우 발열 온도가 과도해지는 문제가 있다.

그리고 기능성 결착제는 이산화루테늄 및 은의 결합을 위해 첨가되며, 부가적으로 구성 간의 분산을 용이하게 함과 더불어 발열 포화 시간 단축 및 발열 효과 지속을 제공한다. 기능성 결착제는 이산화티타늄과 이규화몰리브덴을 포함하는데, 이산화티타늄은 발열 효과 지속에 기여하고, 특히 이규화몰리브덴은 몰리브덴과 실리콘의 몰비가 1:2로 이루어진 화합물로서, 높은 융점을 가져 발열층(G2)의 발열 시에 발열층(G2)이 용융되는 것을 방지하고, 고온 하에서 실리카를 형성하여 발열 효과 지속은 물론 발열 포화시간을 상당히 단축시킨다. 이러한 기능성 결착제는 200 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 상기 범위 미만으로 사용되는 경우 효과 발현이 부족하고, 상기 범위를 초과하여 사용되는 경우 고온 발열 시의 전기 흐름이 불안정해지는 문제가 발생한다.

상기 발열층(G2)은 에틸렌글리콜(테르펜), 부틸칼비톨, 에틸셀로솔브, 에틸벤젠, 이소프로필벤젠, 메틸에틸케톤, 디옥산, 아세톤, 시클로헥사논, 3-메톡시부틸 아세테이트 등과 같은 유기용매에 상기 조성물들을 혼합한 후 혼련 과정을 거쳐 제조된다.

다음으로, 보호층(G3)은 부틸 합성고무 100 중량부 대비, 탄산칼슘과 벤토나이트를 포함하는 충진제 300 중량부, 나프텐 오일 100중량부 및 바륨알루미네이트와 지르코니아를 포함하는 내열제 50 중량부를 포함한다.

각 조성물 별로, 부틸 합성고무는 적정 내한성과 내열성을 갖고, 비교적 고탄성을 구비하며, 단열 효과가 우수하다는 점에서 채용되었다. 상기 보호층(G3)은 부틸 합성고무 100 중량부를 기준으로 결정된다.

그리고 충진제는 탄산칼슘과 벤토나이트를 포함하는데, 탄산칼슘은 방수성을 부가하기 위해 사용되며, 벤토나이트는 양이온 교환능이 상대적으로 우수하여 견고한 결합이 가능하고, 보호층(G3)에 크랙이 발생하는 경우, 흡습을 통해 팽창하면서 누수를 막는 효과를 갖는다. 특히 충진제는 모두 결합력이 우수한 조성물로 구성되어 보호층(G3)과 침투층(G1) 간의 융화가 훌륭하게 이루어질 수 있다. 이러한 충진제는 특별히 그 사용량이 한정되지는 않으나, 결합력 증대 및 경제성 측면에서 300 중량부가 포함되는 것이 바람직하다.

그리고 나프텐 오일은 가소제로서 첨가되며, 고온에서의 증발 손실이 적고, 내한성이 우수하며, 탄성유지 효과를 부가할 수 있다는 점에서 채용되었다. 이러한 나프텐 오일은 100 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 상기 범위 미만으로 사용되는 경우 유연성 및 시공성이 저하되고, 상기 범위를 초과하여 사용되는 경우 점도가 과도하게 저하되어 발열층(G2)의 동작 시에 흘러내림이 발생하고 또한 보호층(G3)의 울음 현상이 발생하게 된다.

그리고 내열제는 발열층(G2)의 발열에 보호층(G3)이 용융되지 않고 견딜 수 있도록 내열 특성을 부가하기 위해 첨가되며, 특히 보호층(G3)이 300℃ 이상의 고온에서도 견딜 수 있도록 한다. 상기 내열제는 바륨알루미네이트와 지르코니아를 포함하는데, 바룸알루미네이트는 지르코니아를 기타 조성물과 결합시키는 결합재로서 부가되고, 지르코니아는 녹는점이 약 2700℃로, 급격한 온도 변화에 대한 저항성이 우수하며, 최소 1000 ℃ 이상의 고온 하에서도 낮은 열전도도와 내열성 및 내화성을 통해 보호층(G3)이 견딜 수 있도록 하기 위해 부가된다. 특히 상기 내열제에 의하여 보호층(G3)은 복수의 내부 기공을 갖게 되고, 이러한 기공들은 열전도도를 낮추고 내열성을 부가하게 된다. 이러한 내열제는 50 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 상기 범위를 벗어나 사용되는 경우 내열 특성이 오히려 저하되는 현상이 나타났다.

상기 보호층(G3)은 각 조성물을 분말형태로 구비하여 나프텐 오일에 혼화하는 방식으로 제조되며, 필요에 따라 소정의 기능성 첨가제를 더 포함할 수도 있다.

상기 보호막(G)의 시공에 관한 실시예로, 미세공과 미세굴곡을 형성한 시험용 블록에 침투층(G1)을 적층하고, 그 상부에 발열층(G2)을 도포한 후, 그 상부에 보호층(G3)을 적층한 다음, 발열층(G2)에 전기를 인가하여 보호막(G)을 형성하였다. 보호막(G)이 형성된 시험용 블록을 잘라 단면을 확대 관찰한 결과, 미세공과 미세굴곡 내에 침투층(G1)이 침투되어 경화된 것을 확인할 수 있었다. 또한 형성된 보호막(G)에 크로스-컷(cross-cut) 시험, 스크래칭 시험, 물 분사를 통한 내부 침습도 시험을 수행한 결과, 박리율은 0.5% 미만이었으며, 파손율은 3% 미만이었고, 내부 침습이 전혀 검출되지 않았다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 통상의 기술자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

성형부: 10 드로잉 돌기: 11
펀칭 돌기: 12 제1천공부: 121
제2천공부: 122 링크형성부: 123
연결홈: 123a 링돌부: 124
링크홈: 124a 테두리제거부: 125
푸싱돌기부: 126 비돌출부: 20
e: 테두리 h: 통공

Claims (4)

1. 프로그레시브 금형을 구비한 제조 장치를 이용한 부품 제조 방법에 있어서,
   상기 제조 장치의 제1이송부 및 제2이송부에 금속 판재를 각각 안착시키는 적재 단계;
   상기 제1 및 제2이송부가 상기 금속 판재를 일 측 방향으로 기 설정된 거리만큼 이동시키는 이송 단계;
   상기 이송 단계 이후에 기 설정된 시간만큼 상기 금속 판재의 이동을 정지하는 정지 단계; 및
   상기 정지 단계에서, 드로잉 돌기 또는 펀칭 돌기 또는 둘 모두를 구비한 복수의 성형부를 포함하는 상기 제1 및 제2프로그레시브 금형이 상기 제1 및 제2이송부에 안착된 상기 금속 판재를 가압하는 성형 단계;
   를 포함하되,
   상기 성형 단계 이후에 상기 이송 단계를 반복 수행하고, 상기 부품은 상기 성형부에 의해 중앙에 통공을 갖고,
   상기 프로그레시브 금형은 상기 성형부를 제외한 비돌출부를 더 포함하고,
   상기 드로잉 돌기는 상기 성형부의 중앙 부분에서 돌출되어 형성되고,
   상기 펀칭 돌기는,
   상기 성형부의 외각에 분리되어 돌출된 제1천공부, 상기 중앙 부분의 내측에서 돌출된 제2천공부, 상기 제1천공부의 외측 둘레 일부를 따라 외측 방향으로 이격되어 돌출되는 링크형성부 및 상기 성형부의 중앙 부분에서 외측 방향으로 이격되어 상기 중앙 부분을 둘러싸며 돌출되는 링돌부를 포함하되, 상기 링돌부는 상기 링크형성부에 의해 형성된 제1링크와 상기 드로잉 돌기에 의해 성형되는 금속 판재의 성형 부분을 연결하는 제2링크를 형성하도록 링크홈을 형성하고,
   상기 복수의 성형부 각각은 제1천공부, 제2천공부, 링크형성부, 링돌부 및 드로잉 돌기 중 적어도 하나를 구비하고,
   상기 비돌출부는 외면에 보호막을 포함하되, 상기 보호막은 상기 비돌출부는 외면에 접하는 침투층, 상기 침투층의 상부에 구비된 발열층 및 상기 발열층의 상부에 구비된 보호층을 포함하고,
   상기 침투층은 폴리에틸렌 100 중량부 대비, 폴리비닐 아세테이트계 저수축제 20 중량부 및 수소첨가 로젠이스테르 수지와 폴리브텐을 포함하는 점착제 50 중량부를 포함하고,
   상기 발열층은 이산화루테늄 100 중량부 대비, 은 200 중량부 및 이산화티타늄과 이규화몰리브덴을 포함하는 기능성 결착제 200 중량부를 포함하고,
   상기 보호층은 부틸 합성고무 100 중량부 대비, 탄산칼슘과 벤토나이트를 포함하는 충진제 300 중량부, 나프텐 오일 100중량부 및 바륨알루미네이트와 지르코니아를 포함하는 내열제 50 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로그레시브 금형을 구비한 제조 장치를 이용한 부품 제조 방법.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 성형 단계는,
   상기 제1천공부, 상기 링크형성부에 및 상기 링돌부에 의해 상기 제1링크 및 상기 제2링크를 형성하는 제1단계;
   상기 드로잉 돌기가 상기 금속 판재의 중앙에 함몰부를 형성하는 제2단계 및
   상기 제2천공부가 상기 함몰부의 내측에 통공을 형성하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품 제조 방법.
   
4. 삭제

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