KR102220747B1 - Molding apparatus for composite material - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 복합소재의 성형장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하형과 상형으로 이루어는 하나의 금형에 매체유 챔버를 갖는 냉온블록을 적용하여 매체유 챔버에 공급되는 열매체유와 냉매체유를 이용하여 열간 성형공정과 냉각 공정을 하나의 공정에서 진행할 수 있도록 하는 복합소재의 성형장치에 관한 것이다.The present invention relates to a molding apparatus for a composite material, and more particularly, by applying a cooling block having a medium oil chamber to a single mold consisting of a lower mold and an upper mold, the heat medium oil and the coolant oil supplied to the medium oil chamber are used. Thus, it relates to a molding apparatus for a composite material that enables the hot forming process and the cooling process to proceed in one process.
최근 산업 전반에 걸쳐 소재의 고강도 경량화의 추세에 따라 고강도 금속소재 또는 경량의 비철금속재뿐만 아니라, 섬유 강화 플라스틱(FRP: Fiber Reinforced Plastics, 이하, FRP라 칭함)으로 이루어지는 섬유 복합소재를 적용하는 사례가 빈번해 졌다.According to the recent trend of high-strength and lightweight materials throughout the industry, a case of applying fiber composite materials made of fiber reinforced plastics (FRP: Fiber Reinforced Plastics, hereinafter referred to as FRP) as well as high-strength metal materials or lightweight non-ferrous metal materials. It became frequent.
특히, 섬유 복합소재는 섬유 강화재에 액상 합성수지를 침투시킨 프리프레그(Prepreg) 형태로 제공되는 것이 일반적이며, 금형 내에서 열과 압력을 받으면 기계적, 열적 물성이 뛰어나 고강도 경량의 복합재 부품(composite part)의 제작에 적합하다.In particular, fiber composite materials are generally provided in the form of a prepreg in which a liquid synthetic resin is penetrated into a fiber reinforcement material, and when heat and pressure are applied within the mold, it has excellent mechanical and thermal properties, making it a high-strength lightweight composite part. It is suitable for production.
이러한 섬유 복합소재는 강도, 탄성률, 경량성, 안정성이 우수하기 때문에, 높은 성능이 요구되는 산업분야에서는 주요한 재료 중, 하나로 각광받고 있으며, 경제적인 조건만 해결되면 향후 사용량이 비약적으로 증가될 것으로 기대된다.Since these fiber composite materials are excellent in strength, elastic modulus, light weight, and stability, they are in the spotlight as one of the major materials in industries that require high performance, and if economic conditions are resolved, their usage is expected to increase dramatically in the future. do.
상기 섬유 복합소재의 원재료로 사용되는 섬유 강화재는 유리섬유(glass fiber), 탄소섬유(carbon fiber), 케블라(Kevlar)로 대표되는 아라미드 섬유(aramid fiber)섬유가 주로 사용되며, 사용빈도가 적은 보론 섬유(boron fiber)와 실리콘 카바이드(silicon carbide) 등의 세라믹(ceramic) 섬유 등도 사용된다. The fiber reinforcement material used as a raw material for the fiber composite material is mainly aramid fiber fiber represented by glass fiber, carbon fiber, and Kevlar, and boron with low frequency of use. Ceramic fibers such as boron fibers and silicon carbide are also used.
이러한 섬유 강화재에 침투되어 기지재료로 사용되는 액상 합성수지는 일반적으로 에폭시 수지(epoxy resin), 불포화 폴리에스테르 수지(unsaturated polyester resin)가 일반적으로 사용되며, 고온용으로 페놀(phenol resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin)와 같은 열경화성 수지가 사용되며, 최근에는 열가소성 수지도 사용되는 추세이다. Liquid synthetic resin that penetrates into such fiber reinforcement and is used as a matrix material is generally epoxy resin, unsaturated polyester resin, and phenol resin and polyimide resin for high temperature use. Thermosetting resins such as (polyimide resin) are used, and in recent years, thermoplastic resins are also used.
이와 같이, 재료의 효율적인 조합에 의하여 높은 강도 및 강성뿐만 아니라, 경량이라는 재료의 특성을 갖는 섬유 복합소재는 그 특성을 효과적으로 활용함으로써 기존의 재료를 대체하고 있으며, 항공우주, 자동차, 스포츠, 산업기계, 의료기기, 군수용품, 건축 및 토목자재와 같이 다양한 산업 분야에서 응용되고 있다. In this way, fiber composite materials having high strength and stiffness, as well as lightweight material characteristics by efficient combination of materials, are replacing the existing materials by effectively utilizing the properties. Aerospace, automobiles, sports, industrial machinery , Medical devices, military supplies, construction and civil engineering materials.
한편, 다양한 섬유 복합소재를 성형하는 방법에 있어서도 재료의 특성에 따라 다양하게 이루어지는데, 고분자 물질을 기지로 하는 섬유 복합소재의 성형방법으로, 오토클레이브(Autoclave) 성형법, 진공백 성형법(Vacuum Bag Molding), 압축성형법(Compression Molding), 필라멘트 와인딩(Filament Winding), SMC 성형법(Sheet Molding Compound) 또는 BMC 성형법(Bulk Molding Compound), RTM 성형법(Resin Transfer Molding), 인발 성형법(Pultrusion), 열프레스 성형법 등이 있다.On the other hand, the method of molding various fiber composite materials is also made variously according to the characteristics of the material.It is a method of molding fiber composite materials based on polymer materials, such as autoclave molding and vacuum bag molding. ), Compression Molding, Filament Winding, SMC Molding Method (Sheet Molding Compound) or BMC Molding Method (Bulk Molding Compound), RTM Molding Method (Resin Transfer Molding), Pultrusion, Heat Press Molding Method, etc. There is this.
이러한 섬유 복합소재의 활용은 산업 전반에 걸쳐 점차 늘어나는 추세이나, 재료의 특성에 따라 다양한 성형방법을 구현하기 위한 성형장치에 대한 연구는 저조한 실정이며, 특히, 열경화성 섬유 복합소재의 경우, 금형 내에서 열간 상태로 성형이 이루어진 후, 금형 내에서 다시 상온까지 냉각되어야 성형 부품의 변형 및 뒤틀림을 방지할 수 있는데, 기존에는 이러한 열간 성형과 냉각을 각각 다른 금형에서 진행하여 성형 부품의 금형 간 이동 시, 부품이 변형되거나 뒤틀려 제품 불량의 원인이 되었으며, 공정 사이클 타임이 길어지는 단점이 있었다. The use of such fiber composite materials is gradually increasing throughout the industry, but research on molding devices to implement various molding methods according to the properties of materials is poor. In particular, in the case of thermosetting fiber composite materials, in the mold After forming in a hot state, it must be cooled to room temperature again in the mold to prevent deformation and distortion of the molded part.In the past, such hot forming and cooling are carried out in different molds to move the molded parts between molds, Parts are deformed or warped, which caused product defects, and the process cycle time was prolonged.
상기와 같은 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.The matters described in the background section as described above are prepared to enhance an understanding of the background of the invention, and may include matters other than the prior art already known to those of ordinary skill in the field to which this technology belongs.
본 발명의 실시 예는 하형과 상형으로 이루어는 하나의 금형에서, 매체유 챔버를 갖는 냉온블록을 상기 하형과 상형에 각각 구성하여 각 매체유 챔버에 공급되는 열매체유와 히팅 카트리지에 의한 고주파 유도 가열을 이용한 열간 성형과, 상기 각 매체유 챔버에 공급되는 냉매체유를 이용한 냉각 공정을 하나의 공정에서 진행할 수 있도록 하는 복합소재의 성형장치를 제공하고자 한다. In an embodiment of the present invention, in one mold consisting of a lower mold and an upper mold, a cooling block having a medium oil chamber is configured in the lower mold and the upper mold, respectively, and high frequency induction heating by the heat medium oil and the heating cartridge supplied to each medium oil chamber It is an object of the present invention to provide a molding apparatus of a composite material that enables hot forming using a method and a cooling process using refrigerant oil supplied to each of the medium oil chambers in one process.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 내부에 제품 성형면을 갖는 하형과 상형 사이에 투입되는 열경화성 복합소재를 가압 성형하는 복합소재의 성형장치에 있어서, 상기 하형의 하면에 체결되며, 내부에는 열매체유 또는 냉매체유가 공급되어 채워지는 매체유 챔버가 형성되는 하부 냉온블록; 상기 상형의 상면에 체결되며, 내부에는 열매체유 또는 냉매체유가 공급되어 채워지는 매체유 챔버가 형성되는 상부 냉온블록; 상기 하부 및 상부 냉온블록의 각 매체유 챔버에 설치되어 상기 각 매체유 챔버에 채워지는 상기 열매체유를 고주파 유도 가열하는 복수개의 히팅 카트리지; 상기 하형 및 상형의 내부에 설치되어 상기 하형 및 상형의 온도를 각각 검출하는 복수의 온도센서; 상기 열매체유를 일정온도로 가열하여 저장하며, 제1, 제2 공급라인 및 제1, 제2 회수라인을 통하여 상기 하부 및 상부 냉온블록의 각 매체유 챔버와 연결되어 상기 열매체유를 펌핑하여 공급하거나 회수하는 히팅 탱크; 상기 냉매체유를 일정온도로 냉각하여 저장하며, 제1, 제3 공급라인 및 제1, 제3 회수라인을 통하여 상기 하부 및 상부 냉온블록의 각 매체유 챔버와 연결되어 상기 냉매체유를 펌핑하여 공급하거나 회수하는 쿨링 탱크; 상기 제1, 제2, 제3 공급라인을 연결하여 제어신호에 따라 상기 제1 공급라인을 상기 제2 공급라인 또는 제3 공급라인에 선택적으로 연결하는 제1 제어밸브; 상기 제1, 제2, 제3 회수라인을 연결하여 제어신호에 따라 상기 제1 회수라인을 상기 제2 회수라인 또는 제3 회수라인에 선택적으로 연결하는 제2 제어밸브; 상기 복수개의 히팅 카트리지와, 상기 복수의 온도센서와, 상기 제1, 제2 제어밸브와 전기적으로 연결되어 상기 히팅 카트리지의 전원을 제어하고, 상기 온도센서의 검출신호를 수신하여 기준값과 비교 판단하며, 상기 제1, 제2 제어밸브의 제어신호를 출력 제어하는 제어기를 포함하는 복합소재의 성형장치가 제공될 수 있다.In one or more embodiments of the present invention, in the composite material molding apparatus for press-molding a thermosetting composite material injected between a lower mold and an upper mold having a product molding surface therein, it is fastened to the lower surface of the lower mold, and the heat medium therein A lower cold/hot block having a medium oil chamber filled with oil or refrigerant oil supplied; An upper cold and hot block fastened to the upper surface of the upper mold and having a medium oil chamber filled with heat medium oil or coolant oil therein; A plurality of heating cartridges installed in respective medium oil chambers of the lower and upper cooling and heating blocks to heat the heat medium oil filled in each medium oil chamber by high frequency induction heating; A plurality of temperature sensors installed inside the lower and upper molds to detect temperatures of the lower and upper molds, respectively; The heat medium oil is heated and stored at a certain temperature, and the heat medium oil is pumped and supplied by being connected to the medium oil chambers of the lower and upper cooling and heating blocks through the first and second supply lines and the first and second recovery lines. A heating tank to recover or recover; The refrigerant body oil is cooled to a certain temperature and stored, and the refrigerant body oil is pumped by being connected to the medium oil chambers of the lower and upper cooling and heating blocks through the first and third supply lines and the first and third recovery lines. A cooling tank for supplying or recovering; A first control valve connecting the first, second, and third supply lines to selectively connect the first supply line to the second supply line or the third supply line according to a control signal; A second control valve connecting the first, second, and third recovery lines to selectively connect the first recovery line to the second recovery line or the third recovery line according to a control signal; The plurality of heating cartridges, the plurality of temperature sensors, and the first and second control valves are electrically connected to control power of the heating cartridge, receive a detection signal from the temperature sensor, and compare and determine a reference value. , An apparatus for molding a composite material including a controller for controlling the output of control signals of the first and second control valves may be provided.
상기 하부 및 상부 냉온블록은 각각 매체유 챔버가 형성되는 블록 몸체와, 상기 블록 몸체에 체결되어 상기 매체유 챔버를 밀폐시키는 블록 커버로 이루어질 수 있다.Each of the lower and upper cooling and heating blocks may include a block body in which a medium oil chamber is formed, and a block cover that is fastened to the block body to seal the medium oil chamber.
또한, 상기 블록 몸체와 상기 블록 커버 사이에는 상기 블록 몸체 상의 상기 매체유 챔버의 둘레면에 형성되는 링 홈에 실링이 삽입된 상태로, 상기 블록 커버에 의해 압입되어 상기 매체유 챔버의 기밀을 유지할 수 있다.In addition, between the block body and the block cover, a seal is inserted into a ring groove formed on the circumferential surface of the medium oil chamber on the block body, and is press-fitted by the block cover to maintain airtightness of the medium oil chamber. I can.
상기 하부 및 상부 냉온블록은 각 매체유 챔버의 내부를 격벽에 의해 구획되는 일방향의 매체유 통로로 형성하며, 일측에 형성되는 흡입구와, 타측에 형성되는 토출구를 포함할 수 있다. The lower and upper cooling and heating blocks form the inside of each medium oil chamber as a medium oil passage in one direction partitioned by a partition wall, and may include a suction port formed at one side and a discharge port formed at the other side.
또한, 상기 히팅 카트리지는 상기 하부 및 상부 냉온블록의 각 블록 몸체의 측면을 통하여 삽입되어 상기 매체유 통로 상에 나란히 배치될 수 있다.In addition, the heating cartridge may be inserted through the side surfaces of each block body of the lower and upper cooling and heating blocks and disposed side by side on the medium oil passage.
또한, 상기 히팅 탱크는 상기 열매체유를 일정온도로 가열하도록 내부에 히팅 코일이 구성되고, 상부 일측에는 내부의 열매체유를 펌핑하여 상기 제1, 제2 공급라인을 통하여 하부 및 상부 냉온블록의 각 매체유 챔버로 공급하는 펌프가 구성될 수 있다.In addition, the heating tank is configured with a heating coil inside to heat the heating medium oil to a certain temperature, and pumping the internal heating medium oil at one side of the upper side, and each of the lower and upper cooling and heating blocks through the first and second supply lines. A pump for supplying the medium oil chamber may be configured.
또한, 상기 쿨링 탱크는 상기 냉매체유를 일정온도로 냉각하도록 내부에 쿨링 코일이 구성되고, 상부 일측에는 내부의 냉매체유를 펌핑하여 상기 제1, 제3 공급라인을 통하여 하부 및 상부 냉온블록의 각 매체유 챔버로 공급하는 펌프가 구성될 수 있다.In addition, the cooling tank has a cooling coil therein to cool the refrigerant body oil to a certain temperature, and pumps the internal refrigerant body oil at one side of the upper side, and the lower and upper cold and hot blocks through the first and third supply lines. A pump that supplies each medium oil chamber may be configured.
또한, 상기 제어기는 상기 복수의 온도센서로부터 검출되는 하형 및 상형의 온도를 설정값과 비교하여 상기 히팅 카트리지의 전원을 제어하며, 공정별 사이클 타임의 신호에 따라 상기 제1, 제2 제어밸브를 작동을 제어하는 제어로직을 포함할 수 있다.In addition, the controller controls the power of the heating cartridge by comparing the temperatures of the lower and upper molds detected from the plurality of temperature sensors with a set value, and controls the first and second control valves according to a signal of a cycle time for each process. It may include control logic to control the operation.
본 발명의 실시 예는 하형과 상형으로 이루어는 하나의 금형 내에서, 매체유 챔버를 갖는 냉온블록을 상기 하형과 상형에 각각 구성하여 각 매체유 챔버에 공급되는 열매체유와 히팅 카트리지에 의한 고주파 유도 가열을 이용한 열간 성형과, 이후, 상기 각 매체유 챔버에 공급되는 냉매체유를 이용한 냉각 공정을 하나의 공정에서 진행할 수 있어 설비비를 저감할 수 있으며, 공정을 최소화하여 사이클 타임을 줄일 수 있다. In an embodiment of the present invention, in one mold consisting of a lower mold and an upper mold, a cooling block having a medium oil chamber is configured in the lower mold and the upper mold, respectively, and high frequency induction by the heating medium oil and the heating cartridge supplied to each medium oil chamber The hot forming using heating and then the cooling process using the refrigerant oil supplied to each of the medium oil chambers can be performed in one process, thereby reducing equipment cost and minimizing the process to reduce the cycle time.
또한, 열경화성 섬유 복합소재의 성형 시, 금형 내에서 열간 상태로 성형이 이루어진 후, 금형 내에서 다시 상온까지 냉각 공정을 진행할 수 있어, 성형 부품의 변형 및 뒤틀림을 방지할 수 있다.In addition, when molding the thermosetting fiber composite material, after the molding is performed in a hot state in the mold, the cooling process can be performed again to room temperature in the mold, so that deformation and distortion of the molded part can be prevented.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재의 성형장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재의 성형장치의 하부 금형의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재의 성형장치의 상부 금형의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재의 성형장치의 전체 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재의 성형장치의 열간 성형 공정의 작동 상태도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재의 성형장치의 냉각 공정의 작동 상태도이다. 1 is a perspective view of a molding apparatus for a composite material according to an embodiment of the present invention.
2 is an exploded perspective view of a lower mold of a molding apparatus for a composite material according to an embodiment of the present invention.
3 is an exploded perspective view of an upper mold of an apparatus for forming a composite material according to an embodiment of the present invention.
4 is an overall configuration diagram of an apparatus for molding a composite material according to an embodiment of the present invention.
5 is an operational state diagram of a hot forming process of a molding apparatus for a composite material according to an embodiment of the present invention.
6 is an operating state diagram of a cooling process of the molding apparatus for a composite material according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.However, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to those shown in the drawings, and the thickness is enlarged to clearly express various parts and regions. Done.
또한, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.In addition, in order to clearly describe the embodiments of the present invention, parts irrelevant to the description have been omitted, and the same or similar components will be described with the same reference numerals throughout the specification.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재의 성형장치의 사시도이다고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재의 성형장치의 하부 금형의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재의 성형장치의 상부 금형의 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재의 성형장치의 전체 구성도이다. 1 is a perspective view of an apparatus for molding a composite material according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of a lower mold of the apparatus for molding a composite material according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an implementation of the present invention. It is an exploded perspective view of an upper mold of an apparatus for molding a composite material according to an example, and FIG. 4 is an overall configuration diagram of an apparatus for molding a composite material according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재의 성형장치에 적용되는 복합소재는 아라미드 섬유 함유량 50% 이상을 가지는 열경화성 WLF(Wet Laid FRP)를 소재를 예로 하여 금형 내에서, 열간 성형 공정과 냉각 공정을 하나의 공정에서 진행하게 된다. 1 to 4, the composite material applied to the molding apparatus of the composite material according to the embodiment of the present invention is a thermosetting WLF (Wet Laid FRP) having an aramid fiber content of 50% or more as an example in a mold. , The hot forming process and the cooling process are performed in one process.
즉, 상기 열경화성 WLF(Wet Laid FRP)는 아라미드 섬유, 탄소섬유 및 유리섬유 등 단섬유를 페놀수지와 같은 열경화성 수지에 함침시켜 제작된 시트를 주요 보강재로 사용하는 섬유 강화 복합재료(FRP, Fiber Reinforced Plastics)이다.That is, the thermosetting WLF (Fiber Reinforced FRP) is a fiber reinforced composite material (FRP, Fiber Reinforced) that uses a sheet produced by impregnating short fibers such as aramid fiber, carbon fiber, and glass fiber into a thermosetting resin such as phenol resin as a main reinforcing material. Plastics).
본 발명의 실시 예에 따른 복합소재의 성형장치는 상기 열경화성 WLF를 설정온도에서 설정시간 동안 열간 성형을 진행한 후, 이어서 상기 금형 내에서 냉각 공정을 진행할 수 있도록 구성된다. The apparatus for forming a composite material according to an embodiment of the present invention is configured to perform hot forming of the thermosetting WLF at a set temperature for a set time, and then perform a cooling process in the mold.
즉, 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재의 성형장치는 내부에 제품 성형면을 갖는 하형(11)과 상형(13)이 구비되며, 하부 냉온블록(21), 상부 냉온블록(31), 복수개의 히팅 카트리지(29)(39), 복수의 온도센서(43), 히팅 탱크(TK1), 쿨링 탱크(TK2), 제1, 제2 제어밸브(V1)(V2), 및 제어기(C)를 포함한다. That is, the molding apparatus of a composite material according to an embodiment of the present invention includes a
상기 하부 냉온블록(11)은 상기 하형(11)의 하면에 체결되며, 내부에는 열매체유 또는 냉매체유가 공급되어 채워지는 매체유 챔버(27)가 형성된다.The lower cooling and
또한, 상기 상부 냉온블록(13)은 상기 상형(13)의 상면에 체결되며, 내부에는 열매체유 또는 냉매체유가 공급되어 채워지는 매체유 챔버(37)가 형성된다. In addition, the upper cold and
여기서, 상기 하부 및 상부 냉온블록(21)(31)은 각각 매체유 챔버(27)(37)가 형성되는 블록 몸체(23)(33)와, 상기 블록 몸체(23)(33)에 체결되어 상기 매체유 챔버(27)(37)를 밀폐시키는 블록 커버(25)(35)로 이루어진다. Here, the lower and upper cold and
이때, 상기 블록 몸체(23)(33)와 상기 블록 커버(25)(35) 사이에는 상기 블록 몸체(23)(33) 상의 상기 매체유 챔버(27)(37)의 둘레면에 형성되는 링 홈(G)에 실링(41)이 삽입된 상태로, 상기 블록 커버(25)(35)에 의해 압입되어 상기 매체유 챔버(27)(37)의 기밀을 유지할 수 있도록 구성된다. At this time, between the block body (23) (33) and the block cover (25) (35), a ring formed on the circumferential surface of the medium oil chamber (27) (37) on the block body (23) (33) With the sealing 41 inserted in the groove G, it is press-fitted by the block covers 25 and 35 to maintain airtightness of the
또한, 상기 하부 및 상부 냉온블록(21)(31)은 각 블록 몸체(23)(33)에 형성되는 매체유 챔버(27)(37)의 내부를 격벽(F)에 의해 구획되는 일방향의 매체유 통로로 형성하며, 일측에 형성되는 흡입구(H1)와, 타측에 형성되는 토출구(H2)를 포함하여 이루어진다.In addition, the lower and upper cooling and
그리고 상기 복수개의 히팅 카트리지(29)(39)는 상기 하부 및 상부 냉온블록(23)(33)의 각 매체유 챔버(27)(37)에 설치되어 제어기(C)의 제어신호에 따라 상기 각 매체유 챔버(27)(37)에 채워지는 상기 열매체유를 고주파 유도 가열하여 설정온도까지 급속 가열할 수 있도록 구성된다. And the plurality of heating cartridges (29) (39) are installed in each medium oil chamber (27) (37) of the lower and upper cold and hot blocks (23, 33), and each of the above according to the control signal of the controller (C). It is configured to rapidly heat the heat medium oil filled in the
즉, 상기 히팅 카트리지(29)(39)는 상기 하부 및 상부 냉온블록(21)(31)의 각 블록 몸체(23)(33)의 측면을 통하여 삽입되어 체결되며, 상기 매체유 챔버(27)(37)의 매체유 통로 상에 나란히 배치된다. That is, the
상기 복수의 온도센서(43)는 상기 하형(11) 및 상형(13)의 내부에 설치되어 상기 하형(11) 및 상형(11)의 온도를 각각 검출하도록 구성된다. The plurality of
그리고 상기 히팅 탱크(TK1)는 상기 열매체유를 일정온도로 가열하여 저장하는 탱크로 구성되며, 제1, 제2 공급라인(SL1)(SL2) 및 제1, 제2 회수라인(RL1)(RL2)을 통하여 상기 하부 및 상부 냉온블록(21)(31)의 각 매체유 챔버(27)(37) 상의 흡입구(H1)와 토출구(H2)에 각각 연결되어 상기 열매체유를 펌핑하여 공급하거나 회수하도록 구성된다. In addition, the heating tank TK1 includes a tank for heating and storing the heat medium oil at a predetermined temperature, and the first and second supply lines SL1 and SL2 and the first and second recovery lines RL1 and RL2 ) Through the inlet (H1) and outlet (H2) on each medium oil chamber (27, 37) of the lower and upper cooling blocks (21, 31) to pump the heat medium oil to supply or recover Is composed.
즉, 상기 히팅 탱크(TK1)는 상기 열매체유를 일정온도로 가열하도록 내부에 히팅 코일(C1)이 구성되어 제어기(C)에 의해 제어되며, 상부 일측에는 펌프(P)가 구성되어 내부의 열매체유를 펌핑하여 상기 제1, 제2 공급라인(SL1)(SL2)을 통하여 하부 및 상부 냉온블록(21)(31)의 각 매체유 챔버(27)(37)로 공급하도록 구성된다. That is, the heating tank (TK1) has a heating coil (C1) therein to heat the heat medium oil to a certain temperature and is controlled by the controller (C), and a pump (P) is configured on one side of the upper portion to heat the heat medium oil. It is configured to pump oil and supply it to the
또한, 상기 쿨링 탱크(TK2)는 상기 냉매체유를 일정온도로 냉각하여 저장하는 탱크로 구성되며, 제1, 제3 공급라인(SL1)(SL3) 및 제1, 제3 회수라인(RL1)(RL3)을 통하여 상기 하부 및 상부 냉온블록(21)(31)의 각 매체유 챔버(27)(37) 상의 흡입구(H1)와 토출구(H2)에 각각 연결되어 상기 냉매체유를 펌핑하여 공급하거나 회수하도록 구성된다. In addition, the cooling tank TK2 is composed of a tank that cools and stores the refrigerant oil at a predetermined temperature, and first and third supply lines SL1 and SL3 and first and third recovery lines RL1 It is connected to the suction port H1 and the discharge port H2 on each
즉, 상기 쿨링 탱크(TK2)는 상기 냉매체유를 일정온도로 냉각하도록 내부에 쿨링 코일(C2)이 구성되어 상기 제어기(C)에 의해 제어되며, 상부 일측에는 펌프(P)가 구성되어 내부의 냉매체유를 펌핑하여 상기 제1, 제3 공급라인(SL1)(SL3)을 통하여 하부 및 상부 냉온블록(21)(31)의 각 매체유 챔버(27)(37)로 공급하도록 구성된다. That is, the cooling tank (TK2) has a cooling coil (C2) therein to cool the refrigerant body oil to a certain temperature and is controlled by the controller (C), and a pump (P) is configured in the upper side. It is configured to pump the refrigerant oil of and supply it to the
그리고 상기 제1 제어밸브(V1)는 상기 제1, 제2, 제3 공급라인(SL1)(SL2)(SL3)을 연결하는 3웨이 전자밸브로 이루어질 수 있으며, 제어기(C)의 제어신호에 따라 상기 제1 공급라인(SL1)을 상기 제2 공급라인(SL2) 또는 제3 공급라인(SL3)에 선택적으로 연결하도록 구성된다. In addition, the first control valve V1 may be formed of a three-way solenoid valve connecting the first, second, and third supply lines SL1, SL2, and SL3, and the control signal of the controller C Accordingly, it is configured to selectively connect the first supply line SL1 to the second supply line SL2 or the third supply line SL3.
또한, 상기 제2 제어밸브(V2)는 상기 제1, 제2, 제3 회수라인(RL1)(RL2)(RL3)을 연결하는 3웨이 전자밸브로 이루어질 수 잇으며, 제어기(C)의 제어신호에 따라 상기 제1 회수라인(RL1)을 상기 제2 회수라인(RL2) 또는 제3 회수라인(RL3)에 선택적으로 연결하도록 구성된다. In addition, the second control valve V2 may be formed of a 3-way solenoid valve connecting the first, second, and third recovery lines RL1, RL2, and RL3, and the control of the controller C It is configured to selectively connect the first recovery line RL1 to the second recovery line RL2 or the third recovery line RL3 according to a signal.
그리고 상기 제어기(C)는 상기 복수개의 히팅 카트리지(29)(39)와, 상기 복수의 온도센서(43)와, 상기 제1, 제2 제어밸브(V1)(V2)와 전기적으로 연결되어 상기 히팅 카트리지(29)(39)의 전원을 제어하고, 상기 온도센서(43)의 검출신호를 수신하여 기준값과 비교 판단하며, 상기 제1, 제2 제어밸브(V1)(V2)의 제어신호를 출력 제어하도록 구성된다.And the controller (C) is electrically connected to the plurality of heating cartridges (29) (39), the plurality of temperature sensors (43), and the first and second control valves (V1) (V2) Controls the power of the
즉, 상기 제어기(C)는 상기 복수의 온도센서(43)로부터 검출되는 하형(11) 및 상형(13)의 온도를 설정값과 비교하여 상기 히팅 카트리지(29)(39)의 전원을 제어하여 상기 하형(11) 및 상형(13)의 온도를 제어하며, 공정별 사이클 타임의 신호에 따라 상기 제1, 제2 제어밸브(V1)(V2)를 작동을 제어하여 열매체유 혹은 냉매체유의 흐름을 제어하는 제어로직을 포함한다. That is, the controller C compares the temperatures of the
따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 복합소재의 성형장치는 하형(11)과 상형(13)의 내부로 투입되는 인서트 소재(1)와 상기 열경화성 WLF 소재(3)를 열간 성형 공정을 진행한 후, 이어서 냉각 공정을 바로 진행하여 변형 및 뒤틀림 없는 양호한 품질의 부품을 생산할 수 있도록 한다.Therefore, the molding apparatus of a composite material having the above-described configuration performs a hot forming process of the insert material (1) and the thermosetting WLF material (3) that are introduced into the lower mold (11) and the upper mold (13), Subsequently, the cooling process is immediately carried out, so that good quality parts can be produced without deformation and distortion.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재의 성형장치의 열간 성형 공정의 작동 상태도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재의 성형장치의 냉각 공정의 작동 상태도이다. 5 is an operational state diagram of a hot forming process of a molding apparatus for a composite material according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an operational state diagram of a cooling process of a molding apparatus for a composite material according to an embodiment of the present invention.
이하, 도 5와 도 6을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재의 성형장치를 이용한 열간 성형 공정과 냉각 공정을 각 단계별로 설명한다.Hereinafter, a hot forming process and a cooling process using an apparatus for forming a composite material according to an embodiment of the present invention will be described in each step with reference to FIGS. 5 and 6.
도 5를 참조하면, 상기 열간 성형 공정에서는 상기 하형(11)과 상형(13)의 내부에 성형할 인서트 소재(1)와 열경화성 WLF 소재(3)를 투입한 상태로, 상형(13)을 하형(11)에 합형한다.5, in the hot forming process, insert
이러한 상태로, 제어기(C)는 제1 제어밸브(V1)를 제어하여 제1 공급라인(SL1)과 제2 공급라인(SL2)을 연결하고, 제2 제어밸브(V2)를 제어하여 제1 회수라인(RL1)과 제3 회수라인(RL3)을 연결한다. In this state, the controller C controls the first control valve V1 to connect the first supply line SL1 and the second supply line SL2, and controls the second control valve V2 to control the first control valve V1. The recovery line RL1 and the third recovery line RL3 are connected.
이와 동시에, 상기 제어기(C)는 상기 히팅 탱크(TK1)의 펌프(P)를 구동하여 일정온도로 가열된 열매체유를 펌핑하여 제2 공급라인(SL2)과 제1 공급라인(SL1), 및 상기 흡입구(H1)를 통하여 하부 및 상부 냉온블록(21)(31)의 각 매체유 챔버(27)(37)에 열매체유를 공급하고, 기존에 각 매체유 챔버(27)(37)에 남아 있던 냉매체유는 토출구(H2)와 제1 회수라인(RL1) 및 제3 회수라인(RL3)을 통해 상기 쿨링 탱크(TK2)로 회수되도록 한다. At the same time, the controller (C) drives the pump (P) of the heating tank (TK1) to pump the heat medium oil heated to a certain temperature to the second supply line (SL2) and the first supply line (SL1), and Heat medium oil is supplied to the
이러한 상태에서, 상기 제어기(C)는 상기 온도센서(43)로부터 검출되는 하형(11) 및 상형(13)의 온도를 설정값과 비교하여 상기 히팅 카트리지(29)(39)의 전원을 제어함으로써 고주파 유도 가열을 통해 상기 매체유 챔버(27)(37)에 공급된 열매체유를 급속 가열하여 하형(11)과 상형(13)이 설정온도까지 신속하게 가열되도록 한다.In this state, the controller C compares the temperatures of the
이후, 하형(11) 및 상형(13)의 온도가 설정온도에 도달하면, 상기 상형(13)을 하형(11)에 대하여 가압하면서 상기 인서트 소재(1)와 열경화성 WLF 소재(3)를 열간 상태로 가압 성형하게 된다. Thereafter, when the temperature of the
이와 같이, 열간 성형 공정이 완료되면, 하형(11)과 상형(13)의 합형 상태를 유지한 상태로, 상기 제어기(C)는 제1 제어밸브(V1)를 제어하여 제1 공급라인(SL1)과 제3 공급라인(SL3)을 연결하고, 제2 제어밸브(V2)를 제어하여 제1 회수라인(RL1)과 제2 회수라인(RL2)을 연결한다. In this way, when the hot forming process is completed, the
이와 동시에, 상기 제어기(C)는 상기 쿨링 탱크(TK2)의 펌프(P)를 구동하여 일정온도로 냉각된 냉매체유를 펌핑하여 제3 공급라인(SL3)과 제1 공급라인(SL1), 및 상기 흡입구(H1)를 통하여 하부 및 상부 냉온블록(21)(31)의 각 매체유 챔버(27)(37)에 냉매체유를 공급하고, 기존에 각 매체유 챔버(27)(37)에 남아 있던 열매체유는 토출구(H2)와 제1 회수라인(RL1) 및 제2 회수라인(RL2)을 통해 상기 히팅 탱크(TK1)로 회수되도록 한다. At the same time, the controller (C) drives the pump (P) of the cooling tank (TK2) to pump the refrigerant oil cooled to a certain temperature, and the third supply line (SL3) and the first supply line (SL1), And supplying refrigerant oil to the
이와 같이, 각 매체유 챔버(27)(37)에 냉매체유가 공급된 하부 및 상부 냉온블록(21)(31)은 하형(11)과 상형(13)을 상온까지 냉각하면서 상기 인서트 소재(1)와 열경화성 WLF 소재(3)가 일체로 성형이 완료된 부품을 생산하게 된다. In this way, the lower and upper cooling blocks 21 and 31 supplied with the refrigerant oil to each
따라서 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재의 성형장치에 의하면, 하나의 성형금형 내에서, 매체유 챔버를 갖는 냉온블록을 각각 구성하여 각 매체유 챔버에 공급되는 열매체유와 히팅 카트리지에 의한 고주파 유도 가열을 이용한 열간 성형 공정과, 이후, 상기 각 매체유 챔버에 공급되는 냉매체유를 이용한 냉각 공정을 하나의 공정에서 진행할 수 있어 설비비를 저감할 수 있으며, 공정을 최소화하여 사이클 타임을 줄이는 효과가 있다. Therefore, according to the molding apparatus of a composite material according to an embodiment of the present invention, in one molding mold, each cooling block having a medium oil chamber is configured to induce high frequency by the heating cartridge and the heat medium oil supplied to each medium oil chamber. The hot forming process using heating and the cooling process using the refrigerant oil supplied to each of the medium oil chambers can be performed in one process, thereby reducing equipment cost and reducing the cycle time by minimizing the process. have.
또한, 열경화성 섬유 복합소재의 성형 시, 금형 내에서 열간 상태로 성형이 이루어진 후, 금형 내에서 다시 상온까지 냉각 공정을 진행함으로써, 성형 중에 제품의 이동이 불필요하여 성형 부품의 변형 및 뒤틀림을 방지하여 품질을 보장할 수 있다.In addition, when molding the thermosetting fiber composite material, the mold is formed in a hot state in the mold, and then the cooling process is performed in the mold again to room temperature, thereby preventing the deformation and distortion of the molded part due to the need for product movement during molding. Quality can be guaranteed.
이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.One embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment, and is easily changed by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains from the embodiment of the present invention. It includes all changes to the extent deemed acceptable.
1: 인서트 소재
3: 열경화성 WLF 소재
11: 하형
13: 상형
21: 하부 냉온블록
31: 상부 냉온블록
27, 37: 매체유 챔버
29, 39: 히팅 카트리지
41: 실링
43: 온도센서
TK1: 히팅 탱크
TK2: 쿨링 탱크
V1, V2: 제1, 제2 제어밸브
P: 펌프
H1: 흡입구
H2: 토출구
SL1, SL2, SL3: 제1, 제2, 제3 공급라인
RL1, RL2. RL3: 제1, 제2, 제3 회수라인
F: 격벽
C: 제어기1: insert material
3: Thermosetting WLF material
11: lower brother
13: hieroglyph
21: lower cold and hot block
31: upper cold and hot block
27, 37: medium oil chamber
29, 39: heating cartridge
41: sealing
43: temperature sensor
TK1: heating tank
TK2: cooling tank
V1, V2: first, second control valve
P: pump
H1: inlet
H2: discharge port
SL1, SL2, SL3: 1st, 2nd, 3rd supply line
RL1, RL2. RL3: 1st, 2nd, 3rd recovery line
F: bulkhead
C: controller
Claims (8)
상기 하형의 하면에 체결되며, 내부에는 열매체유 또는 냉매체유가 공급되어 채워지는 매체유 챔버가 형성되는 하부 냉온블록; 상기 상형의 상면에 체결되며, 내부에는 열매체유 또는 냉매체유가 공급되어 채워지는 매체유 챔버가 형성되는 상부 냉온블록; 상기 하부 및 상부 냉온블록의 각 매체유 챔버에 설치되어 상기 각 매체유 챔버에 채워지는 상기 열매체유를 고주파 유도 가열하는 복수개의 히팅 카트리지; 상기 하형 및 상형의 내부에 설치되어 상기 하형 및 상형의 온도를 각각 검출하는 복수의 온도센서; 상기 열매체유를 일정온도로 가열하여 저장하며, 제1, 제2 공급라인 및 제1, 제2 회수라인을 통하여 상기 하부 및 상부 냉온블록의 각 매체유 챔버와 연결되어 상기 열매체유를 펌핑하여 공급하거나 회수하는 히팅 탱크; 상기 냉매체유를 일정온도로 냉각하여 저장하며, 제1, 제3 공급라인 및 제1, 제3 회수라인을 통하여 상기 하부 및 상부 냉온블록의 각 매체유 챔버와 연결되어 상기 냉매체유를 펌핑하여 공급하거나 회수하는 쿨링 탱크; 상기 제1, 제2, 제3 공급라인을 연결하여 제어신호에 따라 상기 제1 공급라인을 상기 제2 공급라인 또는 제3 공급라인에 선택적으로 연결하는 제1 제어밸브; 상기 제1, 제2, 제3 회수라인을 연결하여 제어신호에 따라 상기 제1 회수라인을 상기 제2 회수라인 또는 제3 회수라인에 선택적으로 연결하는 제2 제어밸브; 및 상기 복수개의 히팅 카트리지와, 상기 복수의 온도센서와, 상기 제1, 제2 제어밸브와 전기적으로 연결되어 상기 히팅 카트리지의 전원을 제어하고, 상기 온도센서의 검출신호를 수신하여 기준값과 비교 판단하며, 상기 제1, 제2 제어밸브의 제어신호를 출력 제어하는 제어기를 포함하며,
상기 하부 및 상부 냉온블록은 각각 매체유 챔버가 형성되는 블록 몸체와, 상기 블록 몸체에 체결되어 상기 매체유 챔버를 밀폐시키는 블록 커버로 이루어지고,
상기 블록 몸체와 상기 블록 커버 사이에는 상기 블록 몸체 상의 상기 매체유 챔버의 둘레면에 형성되는 링 홈에 실링이 삽입된 상태로, 상기 블록 커버에 의해 압입되어 상기 매체유 챔버의 기밀을 유지하는 복합소재의 성형장치.In the molding apparatus for a composite material that pressurizes a thermosetting composite material that is input between a lower mold and an upper mold having a product molding surface inside,
A lower cold/hot block which is fastened to the lower surface of the lower mold and has a medium oil chamber filled with heat medium oil or coolant oil therein; An upper cold/hot block fastened to the upper surface of the upper mold and having a medium oil chamber filled with heat medium oil or coolant oil therein; A plurality of heating cartridges installed in respective medium oil chambers of the lower and upper cooling and heating blocks to heat the heat medium oil filled in each of the medium oil chambers by high frequency induction heating; A plurality of temperature sensors installed inside the lower and upper molds to detect temperatures of the lower and upper molds, respectively; The heat medium oil is heated and stored at a certain temperature, and the heat medium oil is pumped and supplied by being connected to the medium oil chambers of the lower and upper cooling and heating blocks through the first and second supply lines and the first and second recovery lines. A heating tank to recover or recover; The refrigerant body oil is cooled to a certain temperature and stored, and the refrigerant body oil is pumped by being connected to the medium oil chambers of the lower and upper cooling and heating blocks through the first and third supply lines and the first and third recovery lines. A cooling tank for supplying or recovering; A first control valve connecting the first, second, and third supply lines to selectively connect the first supply line to the second supply line or the third supply line according to a control signal; A second control valve connecting the first, second, and third recovery lines to selectively connect the first recovery line to the second recovery line or the third recovery line according to a control signal; And the plurality of heating cartridges, the plurality of temperature sensors, and the first and second control valves are electrically connected to control power of the heating cartridge, and a detection signal from the temperature sensor is received to determine a comparison with a reference value. And a controller that outputs control signals of the first and second control valves,
Each of the lower and upper cold and hot blocks includes a block body in which a medium oil chamber is formed, and a block cover that is fastened to the block body to seal the medium oil chamber,
Between the block body and the block cover, a sealing is inserted into a ring groove formed on the circumferential surface of the medium oil chamber on the block body, and is pressed by the block cover to maintain airtightness of the medium oil chamber. Material molding device.
상기 하부 및 상부 냉온블록은
각 매체유 챔버의 내부를 격벽에 의해 구획되는 일방향의 매체유 통로로 형성하며, 일측에 형성되는 흡입구와, 타측에 형성되는 토출구를 포함하는 복합소재의 성형장치.The method of claim 1,
The lower and upper cold and hot blocks are
An apparatus for forming a composite material that forms an interior of each medium oil chamber as a medium oil passage in one direction partitioned by a partition wall, and includes a suction port formed on one side and a discharge port formed on the other side.
상기 히팅 카트리지는
상기 하부 및 상부 냉온블록의 각 블록 몸체의 측면을 통하여 삽입되어 상기 매체유 통로 상에 나란히 배치되는 복합소재의 성형장치.The method of claim 4,
The heating cartridge
A molding apparatus of a composite material that is inserted through the side surfaces of each block body of the lower and upper cold and hot blocks and is arranged side by side on the medium oil passage.
상기 히팅 탱크는
상기 열매체유를 일정온도로 가열하도록 내부에 히팅 코일이 구성되고, 상부 일측에는 내부의 열매체유를 펌핑하여 상기 제1, 제2 공급라인을 통하여 하부 및 상부 냉온블록의 각 매체유 챔버로 공급하는 펌프가 구성되는 복합소재의 성형장치.The method of claim 1,
The heating tank is
A heating coil is internally configured to heat the heating medium oil to a certain temperature, and pumping the internal heating medium oil on one side of the upper part and supplying it to each medium oil chamber of the lower and upper cooling and heating blocks through the first and second supply lines. A composite material molding device consisting of a pump.
상기 쿨링 탱크는
상기 냉매체유를 일정온도로 냉각하도록 내부에 쿨링 코일이 구성되고, 상부 일측에는 내부의 냉매체유를 펌핑하여 상기 제1, 제3 공급라인을 통하여 하부 및 상부 냉온블록의 각 매체유 챔버로 공급하는 펌프가 구성되는 복합소재의 성형장치.The method of claim 1,
The cooling tank is
A cooling coil is internally configured to cool the refrigerant body oil to a certain temperature, and an internal refrigerant body oil is pumped at one side of the upper side to each medium oil chamber of the lower and upper cold and hot blocks through the first and third supply lines. A composite material molding device comprising the supply pump.
상기 제어기는
상기 복수의 온도센서로부터 검출되는 하형 및 상형의 온도를 설정값과 비교하여 상기 히팅 카트리지의 전원을 제어하며, 공정별 사이클 타임의 신호에 따라 상기 제1, 제2 제어밸브를 작동을 제어하는 제어로직을 포함하는 복합소재의 성형장치.The method of claim 1,
The controller is
Control for controlling the power of the heating cartridge by comparing the temperatures of the lower and upper molds detected from the plurality of temperature sensors with a set value, and controlling the operation of the first and second control valves according to a signal of a cycle time for each process Composite material molding apparatus including logic.
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