KR102098271B1 - Hot press forming method of Al alloy sheet - Google Patents

Hot press forming method of Al alloy sheet Download PDF

Info

Publication number
KR102098271B1
KR102098271B1 KR1020180142070A KR20180142070A KR102098271B1 KR 102098271 B1 KR102098271 B1 KR 102098271B1 KR 1020180142070 A KR1020180142070 A KR 1020180142070A KR 20180142070 A KR20180142070 A KR 20180142070A KR 102098271 B1 KR102098271 B1 KR 102098271B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hot press
press forming
mold
aluminum alloy
cooling
Prior art date
Application number
KR1020180142070A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이찬주
김형익
강성욱
성지현
이정민
윤왕호
Original Assignee
한국생산기술연구원
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 한국생산기술연구원 filed Critical 한국생산기술연구원
Priority to KR1020180142070A priority Critical patent/KR102098271B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102098271B1 publication Critical patent/KR102098271B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20Deep-drawing
    • B21D22/208Deep-drawing by heating the blank or deep-drawing associated with heat treatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/10Die sets; Pillar guides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/16Heating or cooling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/18Lubricating, e.g. lubricating tool and workpiece simultaneously

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

According to one perspective of the present invention, provided is a hot press forming method of an aluminum alloy sheet. The hot press forming method of the aluminum alloy sheet comprises: a step of heating the sheet at a temperature wherein a solution heat treatment of the alloy is conducted; a first cooling step to insert the heated sheet into a mold of the hot press forming apparatus and to cool the sheet to the range of forming temperatures; a step of forming the sheet within the range of forming temperatures; a second cooling step to cool the formed sheet to room temperature; a step of rapidly cooling the formed sheet to the range between -50°C and -200°C to perform a treatment of extremely low temperatures; and a step of performing the up-hill quenching on the formed sheet on which the treatment of extremely low temperatures is performed. The present invention aims to provide the hot press forming method of the aluminum alloy sheet, which is able to reduce damage by heat on the mold and remove residual stress existing in the materials.

Description

알루미늄 합금 판재의 핫 프레스 성형 방법 {Hot press forming method of Al alloy sheet}Hot press forming method of aluminum alloy sheet {Hot press forming method of Al alloy sheet}

본 발명은 알루미늄 합금 판재의 핫 프레스 성형 방법에 대한 것으로서, 더 상세하게는 핫 프레스 성형과정에서 자주 발생되는 금형의 열에 의한 손상을 방지하고, 핫 포밍 ?칭에 의한 잔류응력을 제거할 수 있는 알루미늄 합금 판재의 핫 프레스 성형 방법에 대한 것이다. The present invention relates to a method for hot press forming an aluminum alloy plate, and more specifically, aluminum that can prevent damage due to heat of a mold frequently generated in a hot press forming process and remove residual stress due to hot forming quenching. It relates to a hot press forming method of an alloy plate.

최근 자동차 분야의 경량화 추세에 따라 차체를 구성하는 철강 소재가 경량 소재인 알루미늄 합금으로 대체되는 경우가 점점 증가 되고 있다. 자동차에 사용되는 컴포넌트는 최종 용도에 적합하도록 적은 수의 부품으로 제조되는 것이 바람직하다. 이러한 필요사항에 부합하는 기술로는 금형을 이용한 프레스 공정으로 단일의 금속 판재로 부품을 성형하는 기술이 있다. 자동차용 알루미늄 합금 부품 제조 분야에서는 주로 용체화 처리 후 자연시효 처리한 판재(T4 처리)를 이용한 냉간 프레스 성형 방법이 이용되고 있다. 그러나 이러한 냉간 프레스 성형의 경우 상온에서 성형이 이루어지기 때문에 성형의 난이도가 높아 다단계의 냉간 프레스 단계를 거치는 경우가 많으며, 따라서 고강도의 알루미늄 합금에 적용하기에는 성형성 측면에서 불리하다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 알루미늄 합금을 고온으로 가열하여 성형성을 증가시킨 후 프레스 성형하는 핫 프레스 성형 방법이 제안되고 있다. 통상 알루미늄 합금의 핫 프레스 성형 공정은 용체화 처리된 판재를 성형온도까지 가열한 후 고온에서 프레스 장치의 금형 내로 투입하여 성형하고 이를 실온까지 ?칭하는 단계로 수행된다. 핫 프레스 성형의 경우에는 고온 상태의 피가공재를 성형하기 때문에 다량의 열이 피가공재로부터 금형에 전달되는데, 반복되는 열 사이클은 금형의 더 빠른 열화 및 마모를 초래할 수 있으며, 이에 따라 금형의 설계, 작동 및 유지관리를 복잡하게 하는 문제점이 발생할 수 있다. 또한 용체화 처리 이후에 고온에서 성형하고 이를 실온까지 ?칭하는 단계에서 급격한 온도변화에 따른 부피변화에 기인하여 성형된 제품 내에 높은 수준의 잔류응력이 존재할 수 있다. 이러한 제품 내 존재하는 잔류응력은 제품의 품질을 저해하는 요인으로 작용할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 후판의 경우에는 핫 프레스 성형 과정에서 발생한 잔류응력에 의해 후속되는 절삭가공 시에 소재가 잔류응력을 견디지 못하고 절곡되는 현상이 나타날 수 있다. 따라서 이러한 핫 프레스 성형 후 제품 내부의 잔류응력을 제거할 수 있는 새로운 공정 개발이 필요하다.In recent years, in accordance with the trend of light weight in the automobile field, the case of steel materials constituting the vehicle body is increasingly being replaced by aluminum alloys, which are lightweight materials. It is desirable that components used in automobiles are made of a small number of parts to suit the end use. As a technology that meets these requirements, there is a technology of forming a part from a single metal plate by a press process using a mold. In the field of manufacturing aluminum alloy parts for automobiles, a cold press forming method using a plate material (T4 treatment) that has been subjected to natural aging treatment after solution treatment is mainly used. However, in the case of such cold press molding, since the molding is performed at room temperature, the difficulty of molding is often high, so it is often subjected to a multi-stage cold pressing step, and therefore, it is disadvantageous in terms of formability to be applied to a high-strength aluminum alloy. In order to solve this problem, a hot press molding method is proposed in which an aluminum alloy is heated to a high temperature to increase formability and then press-molded. In general, the hot press forming process of an aluminum alloy is performed by heating the solution-treated sheet material to a molding temperature and then inserting it into a mold of a press device at a high temperature and molding it to room temperature. In the case of hot press molding, a large amount of heat is transferred from the workpiece to the mold because the workpiece is molded in a high temperature state, and repeated heat cycles may lead to faster deterioration and wear of the mold, thereby designing the mold, Problems may arise that complicate operation and maintenance. In addition, a high level of residual stress may be present in the molded product due to the volume change according to the rapid temperature change in the step of molding at a high temperature after solution treatment and quenching it to room temperature. Residual stress present in these products can act as a factor that hinders product quality. For example, in the case of an aluminum thick plate, a material may be unable to withstand the residual stress and bend during the subsequent cutting process due to the residual stress generated in the hot press forming process. Therefore, it is necessary to develop a new process that can remove residual stress inside the product after such hot press molding.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 금형의 열에 의한 손상을 감소시키고 소재 내부에 존재하는 잔류응력을 제거할 수 있는 알루미늄 합금 판재의 핫 프레스 성형 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention is to solve a number of problems, including the problems as described above, to reduce the damage caused by heat of the mold and to provide a hot press forming method of an aluminum alloy plate that can remove the residual stress existing inside the material The purpose. However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereby.

본 발명의 일 관점에 따르면 알루미늄 합금 판재의 핫 프레스 성형 방법을 제공한다. According to one aspect of the present invention, there is provided a method for hot press forming an aluminum alloy sheet.

상기 알루미늄 합금 판재의 핫 프레스 성형 방법은, 상기 합금의 용체화 처리가 실행되는 온도로 상기 판재를 가열하는 단계; 상기 가열된 판재를 핫 프레스 성형 장치의 금형 내부로 장입한 후 성형온도 범위까지 상기 판재를 냉각하는 제 1 냉각 단계; 상기 성형온도 범위에서 상기 판재를 성형하는 단계; 성형된 판재를 실온까지 냉각하는 제 2 냉각 단계; 상기 성형된 판재를 -50℃ 내지 -200℃ 범위로 급냉하여 극저온 처리하는 단계; 및 상기 극저온 처리된 성형된 판재를 업-힐 ?칭(up-hill quenching)하는 단계;를 포함한다.The hot press forming method of the aluminum alloy plate includes: heating the plate to a temperature at which the solution treatment of the alloy is performed; A first cooling step of charging the plated material to a mold temperature range after charging the heated plated material into a mold of a hot press forming apparatus; Forming the plate material in the forming temperature range; A second cooling step of cooling the molded plate material to room temperature; Quenching the molded plate material in a range of -50 ° C to -200 ° C to perform cryogenic treatment; And up-hill quenching the molded sheet material subjected to cryogenic treatment.

상기 알루미늄 합금 판재의 핫 프레스 성형 방법에 있어서, 상기 업-힐 ?칭(up-hill quenching)하는 단계 이후에 인공시효처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the hot press forming method of the aluminum alloy plate, it may further include an artificial aging treatment after the step of the up-hill quenching.

상기 알루미늄 합금 판재의 핫 프레스 성형 방법에 있어서, 상기 제 1 냉각 단계는, 상기 금형 내에서 상기 판재에 냉각매체를 직접 분사하여 수행하는 단계를 포함할 수 있다.In the hot press forming method of the aluminum alloy plate material, the first cooling step may include performing a direct injection of a cooling medium to the plate material in the mold.

상기 알루미늄 합금 판재의 핫 프레스 성형 방법에 있어서, 상기 제 1 냉각 단계는, 상기 냉각매체와 함께 윤활제를 같이 분사하는 단계를 포함할 수 있다.In the hot press forming method of the aluminum alloy plate, the first cooling step may include spraying a lubricant together with the cooling medium.

상기 알루미늄 합금 판재의 핫 프레스 성형 방법에 있어서, 상기 제 2 냉각 단계는, 상기 금형 내에 구비된 채널로 냉각매체를 공급하여 상기 금형을 냉각하고, 상기 금형으로 상기 성형된 판재를 직접 접촉하여 열전달을 통해 상기 성형된 판재를 냉각시키는 단계를 포함할 수 있다.In the hot press forming method of the aluminum alloy plate, the second cooling step, by supplying a cooling medium to the channel provided in the mold to cool the mold, and heat transfer by directly contacting the molded plate with the mold It may include the step of cooling the molded plate material through.

상기 알루미늄 합금 판재의 핫 프레스 성형 방법에 있어서, 상기 업-힐 ?칭(up-hill quenching)하는 단계는, 상기 금형 내에 구비된 채널로 가열매체를 공급하여 상기 금형을 급속가열하고, 상기 금형으로 상기 성형된 판재를 직접 가압하여 열전달을 통해 상기 성형된 판재를 승온시키는 단계를 포함할 수 있다.In the hot press forming method of the aluminum alloy plate material, the up-hill quenching step comprises: rapidly heating the mold by supplying a heating medium to a channel provided in the mold, and heating the mold into the mold. And directly heating the molded plate to heat the molded plate through heat transfer.

상기 알루미늄 합금 판재의 핫 프레스 성형 방법에 있어서, 상기 가열매체는 고온의 오일 또는 수증기를 포함할 수 있다.In the hot press forming method of the aluminum alloy plate, the heating medium may include high temperature oil or water vapor.

상기 알루미늄 합금 판재의 핫 프레스 성형 방법에 있어서, 상기 업-힐 ?칭(up-hill quenching)하는 단계는, 통전가열하여 상기 성형된 판재를 가열하는 단계를 포함할 수 있다.In the hot press forming method of the aluminum alloy plate material, the up-hill quenching may include heating the molded plate material by energizing heating.

상기 알루미늄 합금 판재의 핫 프레스 성형 방법에 있어서, 상기 극저온 처리하는 단계는, 액체 질소를 이용하여 상기 성형된 판재를 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.In the hot press forming method of the aluminum alloy plate material, the cryogenic treatment may include cooling the molded plate material using liquid nitrogen.

상기 알루미늄 합금 판재의 핫 프레스 성형 방법에 있어서, 상기 업-힐 ?칭하는 단계는, 상기 업-힐 ?칭의 종료온도가 100℃ 내지 200℃ 범위를 가질 수 있다.In the hot press forming method of the aluminum alloy plate material, the up-heel quenching step may have an end temperature of the up-heel quenching range of 100 ° C to 200 ° C.

상기 알루미늄 합금 판재의 핫 프레스 성형 방법에 있어서, 상기 업성형온도 범위는, 200℃ 내지 400℃ 범위를 가질 수 있다.In the hot press forming method of the aluminum alloy plate material, the up-forming temperature range may have a range of 200 ℃ to 400 ℃.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 실시예에 따르면, 종래의 핫 프레스 성형에서와 같이 고온으로 가열된 판재를 성형하는 과정에서 발생되는 금형의 손상을 감소시킬 수 있다. 또한 알루미늄 합금의 핫 프레스 성형 과정 중에 포함된 핫 포밍 ?칭에 의해 발생되는 잔류응력을 효과적으로 제거 또는 감소시키는 효과를 가질 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to the embodiment of the present invention made as described above, it is possible to reduce the damage to the mold generated in the process of forming a plate material heated to a high temperature as in the conventional hot press molding. In addition, it can have an effect of effectively removing or reducing the residual stress generated by hot forming quenching included in the hot press forming process of the aluminum alloy. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 프레스 성형 시스템을 개략적으로 도해하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 합금 판재의 핫 프레스 성형 방법을 개략적으로 도해하는 공정순서도이다.
도 3은 본 발명의 실험예 및 비교예에 따른 알루미늄 합금 판재 샘플들의 잔류응력 값을 비교분석한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실험예 및 비교예에 따른 알루미늄 합금 판재 샘플들의 비커스 경도값 및 인장강도 값을 분석한 그래프이다.
1 is a view schematically showing a hot press forming system according to an embodiment of the present invention.
2 is a process flow chart schematically illustrating a hot press forming method of an aluminum alloy sheet according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph comparing and analyzing residual stress values of aluminum alloy sheet samples according to experimental and comparative examples of the present invention.
4 is a graph analyzing Vickers hardness values and tensile strength values of aluminum alloy sheet samples according to Experimental Examples and Comparative Examples of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those of ordinary skill in the art, and the following embodiments can be modified in various other forms, and the scope of the present invention is as follows. It is not limited to the Examples. Rather, these embodiments are provided to make the present disclosure more faithful and complete, and to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art.

일반적으로 알루미늄 합금의 경우, 용체화처리 이후에 고온에서 성형하고 급냉할 때, 판재 내에 잔류응력이 발생하는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해서, 본 발명에서는 고온에서 성형한 후 급냉할 때, 극저온처리 및 업-힐 ?칭을 통해 종래에 비해 잔류응력이 감소된 알루미늄 합금 판재의 핫 프레스 성형 방법을 제공한다.In general, in the case of an aluminum alloy, there is a problem in that residual stress is generated in the plate material when forming and rapidly cooling at a high temperature after solution treatment. In order to solve this, the present invention provides a method for hot press forming of an aluminum alloy plate having a reduced residual stress compared to the prior art through cryogenic treatment and up-heel quenching when molding at a high temperature and then rapidly cooling.

도 1에는 본 발명의 일 실시예를 따르는 핫 프레스 성형 시스템을 도해하는 도면이 나타나 있다. 구체적으로, 도 1의 (a)는 핫 프레스 성형 시스템(1000)의 구조를 개략적으로 도해하는 도면이고, 도 1의 (b) 및 (c)는 핫 프레스 성형 장치(300)를 개략적으로 도해하는 도면이다. 1 is a diagram illustrating a hot press forming system according to an embodiment of the present invention. Specifically, Figure 1 (a) is a view schematically showing the structure of the hot press forming system 1000, Figure 1 (b) and (c) schematically illustrates the hot press forming apparatus 300 It is a drawing.

도 1의 (a)를 참조하면, 핫 프레스 성형 시스템(1000)은 온도조절부(100), 매체 공급 라인(200), 핫 프레스 성형 장치(300), 매체 순환 탱크(400) 및 쿨러/히터(500)를 포함할 수 있다. 1 (a), the hot press forming system 1000 includes a temperature control unit 100, a medium supply line 200, a hot press forming apparatus 300, a media circulation tank 400 and a cooler / heater It may include 500.

도 1의 (b) 및 (c)를 참조하면, 핫 프레스 성형 장치(300)는 하부 금형(310), 상부 금형(320) 및 냉각매체 분사 장치(330)을 포함한다. Referring to (b) and (c) of FIG. 1, the hot press forming apparatus 300 includes a lower mold 310, an upper mold 320 and a cooling medium injection device 330.

하부 금형(310)은 피성형재(600)의 하면을 가압하여 성형하는 펀치부(315)를 포함한다. 상부 금형(320)은 금형의 형합시 펀치부(315)를 수용할 수 있는 수용공간을 가지며, 펀치부(315)와 함께 피성형재(600)을 홀딩하는 홀딩부(325)를 포함한다. The lower mold 310 includes a punch portion 315 that is formed by pressing the lower surface of the object to be molded 600. The upper mold 320 has a receiving space that can accommodate the punch portion 315 when the mold is molded, and includes a holding portion 325 for holding the molded object 600 together with the punch portion 315.

냉각매체 분사 장치(330)는 분사 냉각 방식으로 피성형재(600)를 냉각시킬 수 있도록, 피성형재(600)의 상면에 상기 냉각매체를 직접 분사시키는 장치이다. 상기 냉각매체는, 예를 들어 공기(air)를 포함할 수 있으며, 별도의 냉각매체를 공기와 함께 투입하는 것도 가능하다. 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 하부 금형(310) 및 상부 금형(320)이 형개된 상태에서 하부 금형(310) 및 상부 금형(320) 사이 공간의 외측에 배치되며, 피성형재(600)의 상측에서 냉각매체를 피성형재(600)에 직접 분사하게 된다. The cooling medium injection device 330 is a device that directly injects the cooling medium onto the upper surface of the object to be formed, so that the object to be cooled can be cooled by the injection cooling method. The cooling medium, for example, may include air (air), it is also possible to input a separate cooling medium with air. As shown in (b) of FIG. 1, the lower mold 310 and the upper mold 320 are disposed outside the space between the lower mold 310 and the upper mold 320 in the opened state, and the molded material Cooling medium from the upper side of (600) is injected directly to the molded object (600).

상기 냉각매체 분사 장치(330)는, 냉각매체와 함께 분사되는 윤활제를 공급하는 장치를 더 포함할 수 있다. 따라서 선택적으로 냉각매체 분사 장치(330)를 통해 냉각매체와 함께 윤활유를 동시에 피성형재(600)에 분사할 수 있다. 이를 통해 성형시 피성형재의 표면에 윤활유를 도포하여 피성형재(600)의 성형면에 손상을 방지하고, 효율적인 성형을 수행할 수 있다.The cooling medium injection device 330 may further include a device that supplies a lubricant injected with the cooling medium. Therefore, it is possible to selectively jet the lubricating oil together with the cooling medium to the molding material 600 through the cooling medium injection device 330. Through this, by applying a lubricant to the surface of the object to be molded, it is possible to prevent damage to the molded surface of the object to be molded 600 and perform efficient molding.

또한, 상부 금형(320) 및 하부 금형(310)의 내부에는 피성형재(600)와 맞닿는 부분에 유체를 유동시키는 채널(340)을 각각 포함할 수 있다. 또한 피성형재(600)의 온도를 측정하기 위해서, 피성형재(600)의 하면에 접촉하는 온도센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. In addition, the inside of the upper mold 320 and the lower mold 310 may include a channel 340 for flowing a fluid to a portion in contact with the molded object 600, respectively. In addition, in order to measure the temperature of the molded object 600, it may further include a temperature sensor (not shown) contacting the lower surface of the molded object 600.

채널(340)은 핫 프레스 성형 장치(300)의 사용 목적에 따라 유동되는 매체로서 냉각수, 액체 질소와 같은 냉각 매체가 사용될 수 있거나 혹은 고온/고압의 수증기(steam)나 오일(oil)과 같은 가열 매체가 사용될 수 있다. 즉, 냉각 매체 및 가열 매체는 채널(340)을 공유하고, 매체 공급 라인(200)을 통해서 핫 프레스 성형 장치(300) 내에 공급된다. The channel 340 is a medium that flows depending on the purpose of use of the hot press forming apparatus 300. Cooling media such as cooling water or liquid nitrogen may be used, or heating such as high temperature / high pressure steam or oil may be used. Media can be used. That is, the cooling medium and the heating medium share the channel 340 and are supplied into the hot press forming apparatus 300 through the medium supply line 200.

핫 프레스 성형 장치(300)를 통과한 매체는 매체 순환 탱크(400)를 거쳐 온도조절부(100)로 공급되어 지속적으로 피성형재(600)을 가열하거나 또는 냉각할 수 있다. 이때, 효율적으로 매체를 순환시키기 위해서, 쿨러/히터(500)를 이용하여 매체 순환 탱크(400)를 거친 매체를 냉각/가열하여 매체 온도조절부(100)로 공급한다. The medium that has passed through the hot press forming apparatus 300 is supplied to the temperature control unit 100 through the medium circulation tank 400 to continuously heat or cool the molded object 600. At this time, in order to efficiently circulate the medium, the medium that has passed through the medium circulation tank 400 is cooled / heated by using the cooler / heater 500 and supplied to the medium temperature control unit 100.

이하 도 1에 도시된 핫 프레스 성형 시스템(1000)을 이용하여 알루미늄 판재의 핫 프레스 성형 방법에 대해서 기술한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 합금 판재의 핫 프레스 성형 방법을 개략적으로 도해하는 공정 순서도이다.Hereinafter, a hot press forming method of an aluminum sheet will be described using the hot press forming system 1000 illustrated in FIG. 1. 2 is a process flow chart schematically illustrating a hot press forming method of an aluminum alloy plate according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 알루미늄 합금 판재의 핫 프레스 성형 방법은 상기 합금의 용체화 처리가 실행되는 온도로 상기 판재를 가열하는 단계(A) 및 용체화 처리 온도에서 유지하는 단계(B)가 수행된다. 상기 용체화 처리를 위한 온도는 알루미늄 합금 내에 있는 석출물을 모두 알루미늄 기지에 고용할 수 있는 온도로서, 예를 들어 480~550℃의 범위를 가질 수 있다. 상기 알루미늄 합금은 예를 들어 2000계, 6000계 및 7000계 합금을 포함할 수 있다. 용체화 처리는 통상적인 가열로에서 수행될 수 있다. Referring to FIG. 2, in the hot press forming method of an aluminum alloy plate, a step (A) of heating the plate at a temperature at which the solution treatment of the alloy is performed and a step (B) of maintaining at the solution treatment temperature are performed. . The temperature for the solution treatment is a temperature at which all of the precipitates in the aluminum alloy can be dissolved in the aluminum base, for example, may have a range of 480 to 550 ° C. The aluminum alloy may include, for example, 2000-based, 6000-based, and 7000-based alloys. The solution treatment can be carried out in a conventional heating furnace.

용체화 처리가 완료된 판재는 핫 프레스 성형 장치의 금형 내부로 장입된 후 성형온도 범위까지 상기 판재를 냉각하는 제 1 냉각 단계(C), 상기 성형온도 범위에서 상기 판재를 성형하는 단계(D) 및 성형된 판재를 실온까지 냉각하는 제 2 냉각 단계(E)가 연속적으로 수행된다. After the solution treatment is completed, the plate material is charged into the mold of the hot press forming apparatus, and then the first cooling step (C) of cooling the plate material to a molding temperature range, forming the plate material in the molding temperature range (D), and The second cooling step (E) of cooling the molded sheet material to room temperature is continuously performed.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 금형 내부로 투입된 알루미늄 판재는 용체화 처리 온도 이하로 소정 온도만큼 냉각시키는 제 1 냉각 단계 후에 성형을 수행한다. 예를 들어, 상기 성형온도는 200 내지 400℃ 범위를 가질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the aluminum plate material introduced into the mold is molded after the first cooling step of cooling the solution treatment temperature below a predetermined temperature. For example, the molding temperature may range from 200 to 400 ° C.

이러한 제 1 냉각 단계에 의해 알루미늄 판재가 성형 전에 냉각된 후에 성형됨에 따라 고온의 피가공재를 성형할 때 발생되는 금형의 열적 손상 문제가 방지하면서도 냉간 프레스 공정에 비해 상대적을 우수한 성형성을 확보할 수 있게 된다. 성형온도가 400℃를 초과하면, 열간성형의 문제점이 나타날 수 있다. 반면 200℃ 미만이면 낮은 성형온도로 인하여 성형성이 나빠지는 문제점이 나타날 수 있다. As the aluminum sheet is cooled before molding by the first cooling step, it is possible to secure a relatively good formability compared to the cold press process while preventing the thermal damage problem of the mold that occurs when molding a high-temperature workpiece. There will be. When the molding temperature exceeds 400 ° C, hot forming problems may occur. On the other hand, if it is less than 200 ° C., a problem that moldability deteriorates due to a low molding temperature may appear.

제 1 냉각 단계에서는 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 상부 금형(320) 및 하부 금형(310)이 형개된 상태에서 냉각매체 분사 장치(330)를 이용하여 피성형재(600)인 알루미늄 판재에 직접 냉각매체를 분사하여 냉각을 수행한다. 예를 들어 압축공기를 윤활유와 함께 알루미늄 판재로 직접 분사할 수 있다. 이때 온도센서를 이용하여 상기 알루미늄 판재가 목적하는 온도 범위에 도달하였는지 확인할 수 있으며, 해당 온도 범위에 도달된 것이 확인되면 분사를 중지하여 제 1 냉각 단계를 완료한다. In the first cooling step, as shown in (b) of FIG. 1, the molded material 600 is used by using the cooling medium spraying device 330 while the upper mold 320 and the lower mold 310 are opened. Cooling is performed by spraying the cooling medium directly onto the aluminum plate. For example, compressed air can be injected directly into an aluminum plate with lubricant. At this time, it can be confirmed whether the aluminum plate has reached a desired temperature range using a temperature sensor, and when it is confirmed that the temperature range is reached, injection is stopped to complete the first cooling step.

제 1 냉각 단계가 완료된 후 도 1의 (c)와 같이 상부 금형(320) 및 하부 금형(310)을 형합하여 판재를 소성변형시켜 성형한다. After the first cooling step is completed, the upper mold 320 and the lower mold 310 are molded to plastically deform the plate material as shown in FIG.

판재의 성형이 완료된 후 제 2 냉각 단계(E)가 시작된다. 제 2 냉각 단계는 상부 금형(320) 및 하부 금형(310)이 형합된 상태에서 채널(340)로 냉각매체를 투입하여 금형을 냉각함으로써, 금형과 직접 접촉하고 있는 알루미늄 판재를 냉각할 수 있다. After the molding of the plate is completed, the second cooling step (E) is started. In the second cooling step, the cooling medium is cooled by inputting a cooling medium into the channel 340 in a state where the upper mold 320 and the lower mold 310 are mixed, thereby cooling the aluminum sheet that is in direct contact with the mold.

다른 예로서, 성형이 완료된 후 상부 금형(320) 및 하부 금형(310)을 형개한 후 성형된 판재로 냉각매체 분사 장치(330)을 이용하여 냉각매체를 직접 분사하여 실온까지 냉각시킬 수 있다. As another example, after the molding is completed, the upper mold 320 and the lower mold 310 are opened, and then the cooling medium is directly injected into the molded plate using a cooling medium injection device 330 to cool to room temperature.

제 1 냉각 단계 및 제 2 냉각 단계에서는 알루미늄 합금 기지에 석출물들이 석출되지 않을 정도의 빠른 냉각속도로 냉각되는 것이 중요하다. 제 1 냉각 단계에서의 석출은 판재의 성형에 영향을 줄 수 있으며, 제 2 냉각 단계에서의 석출은 후속되는 인공시효 단계에서의 기계적 특성 향상에 영향을 줄 수 있다. 상기 냉각속도는 가공되는 알루미늄의 종류, 조성 및 소재 두께와 크기 등에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 10℃/sec 내지 50℃/sec의 냉각속도, 보다 바람직하게는 20℃/sec 내지 30℃/sec의 냉각속도로 냉각할 수 있다. In the first cooling step and the second cooling step, it is important to cool the aluminum alloy matrix at a rapid cooling rate such that precipitates are not precipitated. Precipitation in the first cooling step can affect the shaping of the plate material, and precipitation in the second cooling step can affect mechanical properties in the subsequent artificial aging step. The cooling rate may be determined according to the type, composition, material thickness and size of aluminum to be processed. For example, it may be cooled at a cooling rate of 10 ° C / sec to 50 ° C / sec, more preferably at a cooling rate of 20 ° C / sec to 30 ° C / sec.

상술한 방법에 의해 성형된 알루미늄 판재는 성형 전후 급냉처리에 의해 성형된 판재 내부에 잔류응력이 존재할 수 있으며, 이러한 잔류응력을 감소시킬 필요가 있다. 이를 위해 상기 제 2 냉각 단계 이후에 상기 성형된 판재의 잔류응력을 감소시키는 단계가 수행된다. The aluminum plate molded by the above-described method may have residual stress inside the plate molded by rapid cooling before and after molding, and it is necessary to reduce the residual stress. To this end, after the second cooling step, a step of reducing the residual stress of the molded plate is performed.

구체적으로, 상기 잔류응력을 감소시키는 단계는, 상기 성형된 판재를 -50℃ 내지 -200℃ 범위에서 극저온 처리하는 단계(F) 및 상기 성형된 판재를 실온 이상의 온도로 업-힐 ?칭(up-hill quenching)하는 단계(G)를 포함한다. Specifically, the step of reducing the residual stress includes the step (F) of treating the molded sheet material at a cryogenic temperature in a range of -50 ° C to -200 ° C and up-heel the molded sheet material at a temperature higher than room temperature. -hill quenching).

상기 성형된 판재를 -50℃ 내지 -200℃ 범위에서 극저온 처리하는 단계는 대표적으로 액체질소를 이용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 금형에서 탈장된 후 실온까지 냉각된 성형된 판재를 액체 질소 배스(bath)에 직접 투입하여 냉각하거나 혹은 액체 질소를 직접 성형된 판재에 분사함으로써 극저온 처리를 수행할 수 있다. The step of treating the molded sheet material at a cryogenic temperature in the range of -50 ° C to -200 ° C may be typically performed using liquid nitrogen. For example, a cryogenic treatment may be performed by cooling the molded sheet material that has been sealed in the mold and then cooled to room temperature by directly introducing it into a liquid nitrogen bath, or by spraying liquid nitrogen directly into the molded sheet material.

극저온 처리가 완료된 후 이를 실온 이상의 온도로 다시 급속하게 가열하는 업-힐 ?칭(up-hill quenching)을 수행하는 단계(G)가 수행된다. 업-힐 ?칭시 소재의 빠른 승온속도를 이용하여 잔류응력을 제거할 수 있다. 업-힐 ?칭시 승온속도는 10℃/sec 내지 50℃/sec의 범위, 보다 바람직하게는 20℃/sec 내지 30℃/sec 범위를 가질 수 있다. 업-힐 ?칭의 종료온도는 100 내지 200℃ 범위를 가질 수 있다. After the cryogenic treatment is completed, a step (G) of performing up-hill quenching to rapidly heat it back to a temperature above room temperature is performed. Residual stress can be eliminated by using the fast heating rate of the material when up-hill? The up-heel quench heating rate may have a range of 10 ° C / sec to 50 ° C / sec, more preferably 20 ° C / sec to 30 ° C / sec. The end temperature of the up-hill quenching may range from 100 to 200 ° C.

상술한 극저온 처리 및 업-힐 ?칭에 의해 성형된 판재 내부에 존재하는 잔류응력을 현저하게 감소시킬 수 있으며, 그 이유는 다음과 같다. 극저온 처리 단계에서는 소재는 실온에서 극저온으로 ?칭되며 이 경우 급격한 부피수축이 일어나며 이로 인해 내부에 강한 압축응력이 걸린다. 그러나 이후에 수행되는 업-힐 ?칭 단계에서 소재의 온도가 빠르게 상승하면서 급격한 부피팽창에 의해 내부의 강한 압축응력이 이완되는 과정을 거치게 된다. 이러한 업-힐 ?칭이 효과적으로 작용하기 위해서는 빠른 승온속도와 잔류응력 이완의 구동력이 될 수 있을 정도의 수준을 가지는 온도차이가 있어야 한다. 이러한 온도차이를 구현하기 위해서 업-힐 ?칭의 시작온도를 가능한 낮추는 것이 필요하며, 따라서 업-힐 ?칭 전에 극저온까지 온도를 하강시키는 단계가 수행되게 된다. The residual stress existing inside the molded plate material by the above-described cryogenic treatment and up-heel quenching can be significantly reduced, and the reason is as follows. In the cryogenic treatment step, the material is quenched from room temperature to cryogenic temperature, and in this case, a rapid contraction of volume occurs, which causes a strong compressive stress inside. However, in the up-heel quenching step performed later, the temperature of the material rises rapidly, and the internal compressive stress is relaxed by rapid volume expansion. In order for this up-heel quenching to work effectively, there must be a temperature difference with a level that can be a driving force for fast temperature rise and residual stress relaxation. In order to realize this temperature difference, it is necessary to lower the starting temperature of the up-heel quenching as much as possible, so that the step of lowering the temperature to cryogenic temperature before the up-heel quenching is performed.

업-힐 ?칭을 위한 가열은 예를 들어, 극저온 처리된 부재에 고온의 수증기와 같은 가열매체를 직접 분사함으로 수행될 수 있다. Heating for up-heel quenching can be performed, for example, by directly spraying a heating medium such as hot water vapor to a cryogenically treated member.

다른 예로서, 유체가 유동되는 채널을 구비한 금형을 이용하여 수행할 수 있다. 즉, 금형 내에 구비된 채널로 고온/고압의 오일이나 수증기와 같은 가열매체를 공급하여 상기 금형을 급속가열하고, 상기 금형으로 상기 성형된 판재를 직접 가압하여 열전달을 통해 상기 성형된 판재를 승온시키는 단계가 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 (c)에 나타낸 바와 같이, 성형된 판재를 금형에 장입하여 형합한 후 금형의 채널로 가열매체를 유동시켜 금형을 가열한 후 상기 금형으로부터 열이 상기 성형된 판재로 전달되게 함으로서 업-힐 ?칭을 수행할 수 있다. 이러한 업-힐 ?칭을 위한 금형은 성형에 사용된 금형과 동일한 것이 사용될 수 있으나, 별도의 장치로서 따로 마련된 금형일 수도 있다. As another example, it may be performed using a mold having a channel through which the fluid flows. That is, by supplying a heating medium such as high temperature / high pressure oil or water vapor to a channel provided in a mold, the mold is rapidly heated, and the molded plate is directly pressed into the mold to heat the molded plate through heat transfer. Steps can be performed. For example, as shown in Fig. 1 (c), after charging the molded plate material into a mold, and then heating the mold by flowing a heating medium through a channel of the mold, heat from the mold to the molded plate material Up-hill quenching can be performed by allowing it to be delivered. The mold for up-heel quenching may be the same as the mold used for molding, but it may also be a mold provided separately as a separate device.

또 다른 예로서, 극저온 처리 후 업-힐 ?칭을 위하여 통전가열을 수행할 수 있다. 통전가열은 알루미늄 부재에 양극 및 음극을 연결하고 전력을 인가함으로써 저항열에 의해 통전 대상인 상기 알루미늄 부재를 가열하는 방식이다. 통전가열에 의할 경우 투입되는 전력을 제어하여 목적하는 온도로 급속가열이 가능하다. 따라서 극저온 처리가 된 성형된 판재를 통전가열 장치로 이동시킨 후 통전가열을 통해 업-힐 ?칭을 수행할 수 있다. As another example, after the cryogenic treatment, energizing heating may be performed for up-heel quenching. The energization heating is a method of heating the aluminum member to be energized by resistance heat by connecting an anode and a cathode to the aluminum member and applying electric power. In the case of energized heating, it is possible to rapidly heat to the desired temperature by controlling the power input. Therefore, after the molded sheet material subjected to the cryogenic treatment is moved to the energizing heating device, up-heel quenching can be performed through energizing heating.

극저온 처리 및 업-힐 ?칭이 완료된 후 추가적으로 인공시효을 수행하여 알루미늄 기지에 석출물을 석출시킴으로써 성형된 판재의 경도, 강도 등과 같은 기계적 특성을 향상시킬 수 있다. 인공시효의 온도는 예를 들어, 110 내지 200℃ 범위에서 수행될 수 있다.After the cryogenic treatment and the up-hill quenching are completed, additional artificial aging is performed to precipitate precipitates on the aluminum base, thereby improving mechanical properties such as hardness and strength of the molded plate. The temperature of artificial aging can be performed, for example, in the range of 110 to 200 ° C.

이하에서는, 본 발명의 이해를 돕기 위한 실험예들을 설명한다. 다만, 하기의 실험예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 아래의 실험예들만으로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, experimental examples for understanding the present invention will be described. However, the following experimental examples are only to help understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the following experimental examples.

<실험예><Experimental Example>

본 발명의 실험예에 따른 알루미늄 합금 판재의 성형 방법을 이용하여 알루미늄 합금 판재 샘플을 제조하였다. 실험에 사용된 알루미늄 합금은 Al2014 합금이었다. An aluminum alloy plate sample was prepared using the molding method of the aluminum alloy plate according to the experimental example of the present invention. The aluminum alloy used in the experiment was an Al2014 alloy.

도 1을 참조하면, 판재 형태의 샘플을 가열로에 투입하여 500℃에서 용체화 처리를 수행하였다. 용체화 처리가 완료된 샘플을 핫 프레스 장치의 금형에 투입한 후 300℃까지 제 1 냉각 단계를 수행하였다. 이때 냉각매체 분사 장치를 이용하여 압축공기와 윤활유를 직접 샘플에 분사하여 냉각하였다. 제 1 냉각 단계 후 성형온도에서 금형을 이용하여 프레스 성형을 수행한 후 금형 내부에 구비된 냉각채널로 냉각수를 유동시켜 실온까지 제 2 냉각 단계를 수행하였다. 제 2 냉각 단계가 완료된 후 프레스 성형된 샘플을 상기 금형에서 꺼낸 후 액체질소 내에 투입하여 약 -80℃의 온도에서 극저온 처리를 수행하였다. 극저온 처리가 완료된 후 상기 부재를 액체 질소로부터 꺼낸 후 뜨거운 수증기(10.9bar, 175℃)를 공급하여 175℃까지 승온하여 유지한 후 다시 실온으로 냉각하였다. 최종적으로 상기 샘플를 175℃에서 10시간동안 인공시효함으로써 본 발명의 실험예 1을 제조하였다.Referring to FIG. 1, a sample in the form of a plate was introduced into a heating furnace to perform solution treatment at 500 ° C. After the solution treatment was completed, the sample was introduced into a mold of a hot press apparatus, and then a first cooling step was performed up to 300 ° C. In this case, compressed air and lubricant were directly sprayed onto the sample using a cooling medium injection device to cool. After the first cooling step, press molding was performed using a mold at a molding temperature, and then cooling water was flowed through a cooling channel provided inside the mold to perform a second cooling step to room temperature. After the second cooling step was completed, the press-molded sample was taken out of the mold and then poured into liquid nitrogen to perform a cryogenic treatment at a temperature of about -80 ° C. After the cryogenic treatment was completed, the member was taken out of liquid nitrogen and then supplied with hot water vapor (10.9bar, 175 ° C), heated to and maintained at 175 ° C, and then cooled to room temperature. Finally, the sample was artificially aged at 175 ° C. for 10 hours to prepare Experimental Example 1 of the present invention.

또한, 상술한 바와 동일하게 수행하되, 극저온 처리 및 업-힐 ?칭 처리를 3회 반복한 후 인공시효를 수행하여 본 발명의 실험예 2를 제조하였다.In addition, it was performed in the same manner as described above, and after repeating the cryogenic treatment and the up-heel quenching treatment three times, artificial aging was performed to prepare Experimental Example 2 of the present invention.

한편, 이와 비교하기 위해서, 동일한 소재에 대해서 용체화 처리를 수행하고, 성형온도까지 제 1 냉각 단계를 수행하였다. 이후에 성형온도에서 성형을 하고 실온까지 제 2 냉각 단계를 수행한 후에 자연시효를 실시하여 비교예 1를 제조하였다. 또, 비교예 1과 동일하게 공정을 수행하되, 다만 제 2 냉각 단계를 종료하고 자연시효 대신 인공시효를 실시하여 비교예 2를 제조하였다.On the other hand, for comparison, a solution treatment was performed on the same material, and a first cooling step was performed up to a molding temperature. After molding at a molding temperature and performing a second cooling step to room temperature, natural aging was performed to prepare Comparative Example 1. In addition, the process was performed in the same manner as in Comparative Example 1, except that the second cooling step was terminated and artificial aging was performed instead of natural aging to prepare Comparative Example 2.

각 실험예 및 비교예들에 대해서 잔류응력, 비커스 경도 및 인장강도 결과를 비교 분석하였다.Residual stress, Vickers hardness, and tensile strength results were compared and analyzed for each experimental example and comparative examples.

도 3은 본 발명의 실험예 및 비교예에 따른 샘플들의 잔류응력 값을 분석한 그래프이다. 잔류응력은 하나의 샘플 내에서 5 영역을 선택하여 측정하였다. 3 is a graph analyzing residual stress values of samples according to experimental and comparative examples of the present invention. Residual stress was measured by selecting 5 regions in one sample.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실험예 1 및 실험예 2에서의 잔류응력이 비교예 1 및 비교예 2 대비 현저하게 낮아진 것을 확인할 수 있다. 이를 통해 본 발명의 극저온 처리 및 얼-힐 ?칭에 의해 고온 성형 이후에 성형된 박판 내에 잔류하는 응력이 현저하게 해소된 것을 알 수 있다. Referring to Figure 3, it can be seen that the residual stresses in Experimental Example 1 and Experimental Example 2 of the present invention were significantly lower than Comparative Example 1 and Comparative Example 2. Through this, it can be seen that the stress remaining in the molded sheet after high temperature molding by the cryogenic treatment and ear-heel quenching of the present invention is significantly resolved.

한편, 실험예 1 및 실험예 2을 서로 비교하면, 극저온 처리 및 업-힐 ?칭을 3회 반복한 실험예 2가 실험예 1에 비해 더 낮은 잔류응력값을 나타내었다. 극저온 처리 및 업-힐 ?칭을 반복 수행한다면, 잔류응력을 제거하는데 보다 효율적인 것을 확인할 수 있었다.On the other hand, when comparing Experimental Example 1 and Experimental Example 2, Experimental Example 2, which repeated three times of cryogenic treatment and up-heel quenching, exhibited a lower residual stress value than Experimental Example 1. If the cryogenic treatment and the up-heel quenching were repeatedly performed, it was confirmed that the residual stress was more efficient.

도 4는 본 발명의 실험예 및 비교예에 따른 샘플들의 비커스 경도값 및 인장강도 값을 비교분석한 그래프이다.4 is a graph comparing and analyzing Vickers hardness values and tensile strength values of samples according to Experimental Examples and Comparative Examples of the present invention.

도 4를 참조하면, 비교예 1 및 비교예 2에 비해 실험예 1 및 실험예 2의 비커스 경도 값 및 인장강도 값이 모두 큰 것을 확인할 수 있다. 비교예 2 및 실험예 1은 비커스 경도 값이 유사하게 측정되었으나, 인장강도 값을 비교해 보면, 실험예 1이 비교예 2보다 더 높은 것을 확인할 수 있다. 또한 극저온 처리 및 업-힐 ?칭을 3회 반복한 실험예 2의 기계적 물성이 실험예 1보다 더 큰 것을 확인할 수 있다.Referring to Figure 4, it can be seen that both the Vickers hardness value and the tensile strength value of Experimental Example 1 and Experimental Example 2 are larger than Comparative Example 1 and Comparative Example 2. Comparative Example 2 and Experimental Example 1, the Vickers hardness value was measured similarly, but comparing the tensile strength value, it can be seen that Experimental Example 1 is higher than Comparative Example 2. In addition, it can be seen that the mechanical properties of Experimental Example 2 in which cryogenic treatment and up-heel quenching were repeated three times were greater than in Experimental Example 1.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실험예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, but this is only exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other experimental examples are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

100 : 온도조절부
200 : 매체 공급 라인
300 : 핫 프레스 성형 장치
310 : 하부 금형
315 : 펀치부
320 : 상부 금형
325 : 홀딩부
330 : 냉각매체 분사 장치
340 : 채널
400 : 매체 순환 탱크
500 : 쿨러/히터
600 : 피성형재
1000: 핫 프레스 성형 시스템
100: temperature control unit
200: medium supply line
300: hot press forming device
310: lower mold
315: punch
320: upper mold
325: holding unit
330: cooling medium injection device
340: channel
400: medium circulation tank
500: cooler / heater
600: molded material
1000: hot press forming system

Claims (11)

알루미늄 합금 판재의 핫 프레스 성형 방법으로서,
상기 합금의 용체화 처리가 실행되는 온도로 상기 판재를 가열하는 단계;
상기 가열된 판재를 핫 프레스 성형 장치의 금형 내부로 장입한 후 성형온도 범위까지 상기 판재를 냉각하는 제 1 냉각 단계;
상기 성형온도 범위에서 상기 판재를 성형하는 단계;
성형된 판재를 실온까지 냉각하는 제 2 냉각 단계;
상기 성형된 판재를 -50℃ 내지 -200℃ 범위로 급냉하여 극저온 처리하는 단계; 및
상기 극저온 처리된 성형된 판재를 업-힐 ?칭(up-hill quenching)하는 단계;
를 포함하고,
상기 제 1 냉각 단계는,
상기 금형 내에서 상기 판재의 표면 전체에 냉각매체와 윤활제를 동시에 직접 분사하여 수행하는 단계를 포함하는,
알루미늄 합금 판재의 핫 프레스 성형 방법.
As a method of hot press forming an aluminum alloy sheet,
Heating the plate to a temperature at which the solution treatment of the alloy is performed;
A first cooling step of charging the plated material to a mold temperature range after charging the heated plated material into a mold of a hot press forming apparatus;
Forming the plate material in the forming temperature range;
A second cooling step of cooling the molded plate material to room temperature;
Quenching the molded plate material in a range of -50 ° C to -200 ° C to perform cryogenic treatment; And
Up-hill quenching the cryogenic molded sheet;
Including,
The first cooling step,
Including the step of performing a direct injection of a cooling medium and a lubricant simultaneously on the entire surface of the plate in the mold,
Hot press forming method of aluminum alloy plate.
제 1 항에 있어서,
상기 업-힐 ?칭(up-hill quenching)하는 단계 이후에 인공시효처리하는 단계를 더 포함하는,
알루미늄 합금 판재의 핫 프레스 성형 방법.
According to claim 1,
Further comprising the step of artificial aging after the step of up-hill quenching (up-hill quenching),
Hot press forming method of aluminum alloy plate.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 냉각 단계는,
상기 금형 내에 구비된 채널로 냉각매체를 공급하여 상기 금형을 냉각하고, 상기 금형으로 상기 성형된 판재를 직접 접촉하여 열전달을 통해 상기 성형된 판재를 냉각시키는 단계를 포함하는,
알루미늄 합금 판재의 핫 프레스 성형 방법.
According to claim 1,
The second cooling step,
Cooling the mold by supplying a cooling medium to a channel provided in the mold, and cooling the molded plate through heat transfer by directly contacting the molded plate with the mold,
Hot press forming method of aluminum alloy plate.
제 1 항에 있어서,
상기 업-힐 ?칭(up-hill quenching)하는 단계는,
상기 금형 내에 구비된 채널로 가열매체를 공급하여 상기 금형을 급속가열하고, 상기 금형으로 상기 성형된 판재를 직접 가압하여 열전달을 통해 상기 성형된 판재를 승온시키는 단계를 포함하는,
알루미늄 합금 판재의 핫 프레스 성형 방법.
According to claim 1,
The step of up-hill quenching,
A step of rapidly heating the mold by supplying a heating medium to a channel provided in the mold, and directly heating the molded plate with the mold to heat the molded plate through heat transfer.
Hot press forming method of aluminum alloy plate.
제 6 항에 있어서,
상기 가열매체는 고온의 오일 또는 수증기를 포함하는,
알루미늄 합금 판재의 핫 프레스 성형 방법.
The method of claim 6,
The heating medium comprises high temperature oil or water vapor,
Hot press forming method of aluminum alloy plate.
제 1 항에 있어서,
상기 업-힐 ?칭(up-hill quenching)하는 단계는,
통전가열하여 상기 성형된 판재를 가열하는 단계를 포함하는,
알루미늄 합금 판재의 핫 프레스 성형 방법.
According to claim 1,
The step of up-hill quenching,
Comprising the steps of heating the molded plate by energizing heating,
Hot press forming method of aluminum alloy plate.
제 1 항에 있어서,
상기 극저온 처리하는 단계는,
액체 질소를 이용하여 상기 성형된 판재를 냉각하는 단계를 포함하는,
알루미늄 합금 판재의 핫 프레스 성형 방법.
According to claim 1,
The cryogenic treatment step,
Cooling the molded plate using liquid nitrogen,
Hot press forming method of aluminum alloy plate.
제 1 항에 있어서,
상기 업-힐 ?칭하는 단계는,
상기 업-힐 ?칭의 종료온도가 100℃ 내지 200℃ 범위를 가지는,
알루미늄 합금 판재의 핫 프레스 성형 방법.
According to claim 1,
The step of calling up-hill,
The end temperature of the up-hill quenching ranges from 100 ° C to 200 ° C,
Hot press forming method of aluminum alloy plate.
제 1 항에 있어서,
상기 성형온도 범위는,
200℃ 내지 400℃ 범위를 가지는,
알루미늄 합금 판재의 핫 프레스 성형 방법.
According to claim 1,
The molding temperature range,
Having a range of 200 ° C to 400 ° C,
Hot press forming method of aluminum alloy plate.
KR1020180142070A 2018-11-16 2018-11-16 Hot press forming method of Al alloy sheet KR102098271B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180142070A KR102098271B1 (en) 2018-11-16 2018-11-16 Hot press forming method of Al alloy sheet

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180142070A KR102098271B1 (en) 2018-11-16 2018-11-16 Hot press forming method of Al alloy sheet

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102098271B1 true KR102098271B1 (en) 2020-04-07

Family

ID=70290639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180142070A KR102098271B1 (en) 2018-11-16 2018-11-16 Hot press forming method of Al alloy sheet

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102098271B1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112359300A (en) * 2020-09-30 2021-02-12 江苏永茂普隆汽车配件制造有限公司 Method for reducing quenching residual stress of die forging
CN113621900A (en) * 2021-08-09 2021-11-09 中国航空制造技术研究院 Heat treatment method for regulating and controlling residual stress of aluminum-based composite material/aluminum alloy
KR20230120445A (en) 2022-02-09 2023-08-17 삼우금속공업 주식회사 Forming method for titanium alloy thick plate with low formability
KR20240078985A (en) 2022-11-28 2024-06-04 삼우금속공업 주식회사 Forming method for titanium alloy large plate

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08155558A (en) * 1994-11-29 1996-06-18 Nissan Motor Co Ltd Press forming method for aluminum or aluminum alloy stock and device therefor
KR20070015900A (en) * 2004-03-24 2007-02-06 하이드로 알루미늄 도이칠란트 게엠베하 Uphill method for the heat treatment and reduction of internal stresses of cast parts produced from a light metal melt, especially an aluminium melt
JP2014087837A (en) * 2012-10-31 2014-05-15 Aisin Takaoka Ltd Die quench device and die quench method of aluminum alloy material
KR20180056697A (en) * 2015-10-08 2018-05-29 노벨리스 인크. Optimization of aluminum hot working

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08155558A (en) * 1994-11-29 1996-06-18 Nissan Motor Co Ltd Press forming method for aluminum or aluminum alloy stock and device therefor
KR20070015900A (en) * 2004-03-24 2007-02-06 하이드로 알루미늄 도이칠란트 게엠베하 Uphill method for the heat treatment and reduction of internal stresses of cast parts produced from a light metal melt, especially an aluminium melt
JP2014087837A (en) * 2012-10-31 2014-05-15 Aisin Takaoka Ltd Die quench device and die quench method of aluminum alloy material
KR20180056697A (en) * 2015-10-08 2018-05-29 노벨리스 인크. Optimization of aluminum hot working

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112359300A (en) * 2020-09-30 2021-02-12 江苏永茂普隆汽车配件制造有限公司 Method for reducing quenching residual stress of die forging
CN112359300B (en) * 2020-09-30 2021-12-24 江苏永茂普隆汽车配件制造有限公司 Method for reducing quenching residual stress of die forging
CN113621900A (en) * 2021-08-09 2021-11-09 中国航空制造技术研究院 Heat treatment method for regulating and controlling residual stress of aluminum-based composite material/aluminum alloy
CN113621900B (en) * 2021-08-09 2022-06-10 中国航空制造技术研究院 Heat treatment method for regulating and controlling residual stress of aluminum-based composite material/aluminum alloy
KR20230120445A (en) 2022-02-09 2023-08-17 삼우금속공업 주식회사 Forming method for titanium alloy thick plate with low formability
KR20240078985A (en) 2022-11-28 2024-06-04 삼우금속공업 주식회사 Forming method for titanium alloy large plate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102098271B1 (en) Hot press forming method of Al alloy sheet
US11441216B2 (en) Method of forming parts from sheet metal alloy
CN104532154B (en) High rigidity height polishing pre-hardening plastic mould steel and preparation technology thereof
CN109706297B (en) Heat treatment method of H13 die steel
KR101147952B1 (en) Heat treatment for removing residual stress
CN102312112B (en) Composite modifier for improving thermal fatigue performances of aluminum-silicon alloy
CN110088313A (en) Alpha and beta titanium alloy squeezes out profile
KR100315076B1 (en) Diffusion-bonded sputtering target assembly with precipitation hardened backplate and method of manufacturing the same
CN101538643A (en) Process for quenching H13 steel by high-pressure gas stepped quick cooling
KR101620735B1 (en) Heating device and hot press forming method
CN117535606A (en) Process and method for effectively improving dimensional stability and residual stress of aluminum alloy
CN1218055C (en) Therma processing method for crankshaft of high-power engine
CN105755266A (en) Gear quenching technology
CN102732699A (en) Heat treatment process for powder part
US20220042122A1 (en) Gradient steel material having high-plasticity surface layer and high-strength inner layer, and manufacturing method
CN104164543A (en) Quenching method for hot work die steel
KR102560881B1 (en) Local heat treatment method of work roll
CN114959215B (en) 7-series aluminum alloy hot extrusion die steel and heat treatment method thereof
CN115365361A (en) 7075-T6 aluminum alloy contact heating forming method
CN111373059A (en) Method for forming parts from sheet metal
CN117488034A (en) Heat treatment method for manufacturing low alloy steel/duplex stainless steel structural member by additive
Wingens Maximizing quenching and cooling in vacuum heat treating
CN117230282A (en) Cooling method for oversized die steel
CN114867885A (en) Aluminum forming method
CN108220565A (en) A kind of NAK80 plastic die steels initial curing process

Legal Events

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