KR102512143B1 - 타이타늄 고온 성형의 품질 향상을 위한 Multi-press 초소성 성형 기술 - Google Patents

타이타늄 고온 성형의 품질 향상을 위한 Multi-press 초소성 성형 기술 Download PDF

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Abstract

본 발명은 타이타늄 멀티 프레스 성형 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 자세하게는 타이타늄으로 형성된 금속판재를 금형 성형 및 블로우 성형을 하나의 장치 내에서 진행하도록 하여 기존의 블로우 성형보다 두꺼운 금속판재를 성형할 수 있으며, 기존의 금형 성형보다 표면품질이 향상된 제품을 생산하는 멀티프레스 장치 및 방법에 관한 것이다. 투입되는 금속판재를 가압 전 초소성 온도로 가열하여 진행함으로써 시간적 이점을 갖는 효과가 있으며, 플랜지형성부에 의해 장치 내부공간이 밀폐되는 특징을 가지고 있어 복잡한 형상에 맞게 성형할 수 있는 것을 특징으로 하는 타이타늄 고온 성형의 품질 향상을 위한 멀티프레스 초소성 성형 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

타이타늄 고온 성형의 품질 향상을 위한 Multi-press 초소성 성형 기술 {Multi-press super plastic forming technology to improve the quality of high-temperature titanium molding}
본 발명은 멀티 프레스 성형 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 자세하게는 타이타늄으로 형성된 금속판재를 금형 성형 및 블로우 성형을 하나의 장치 내에서 성형하여 품질이 향상된 제품을 제공하는 타이타늄 고온 성형의 품질 향상을 위한 멀티프레스 장치 및 방법에 관한 것이다.
타이타늄 성형은 열간성형방법과 초소성 성형 방법이 주로 사용된다. 열간성형은 높은 온도로 달군 금속을 틀 위에 놓고 가압장치를 이용하여 원하는 형태로 형성하는 방법이고, 초소성 성형은 얇은 금속 제품을 고온의 성형 틀에 넣은 후 열과 압력을 가해 원하는 형태로 형성하는 방법이다.
도 1은 종래 성형기술 예시도 이다. 도 1(a)을 참고하면, 열간성형방법은 재결정 온도 이상으로 가열된 금속이 상하 치 공구로 가압하여 성형하는 것으로 CP 타이타늄부터 알파-베타 상의 타이타늄까지 다양한 종류의 타이타늄 성형을 수행할 수 있다. 그러나 Bead와 같은 성형 형상이 복잡하고 정밀한 표면 표현에 어려움이 있다.
도 1(b)을 참고하면, 초소성 성형 방법은 초소성 온도로 가열되며 진공상태에서 아르곤 가스를 이용해 가압하는 방식이 사용된다. 이때, 800℃ 이상의 초소성 성형을 수행하기 위해서는 고온에서 초소성 성질을 가진 Ti 6Al-4V와 같은 알파-베타 상의 타이타늄 자재를 사용하여 성형하게 된다.
초소성 성형 방법의 경우 가스만을 이용하여 가압하는 방식은 Ti 6Al-4V 타이타늄 성형에 필요한 압력을 가하는데 한계가 존재하여 복잡하고 두꺼운 형상의 성형이 어렵다. 국내 장비의 가스 압력은 최대 3MPa 수준이며 3mm 이상의 타이타늄 판재를 성형하기 어려움이 있다. 또한, 가스 압력 주입방식만 사용하면 표면이 균일하지 못하고 부분적으로 얇아지는 Thin-out 현상이 발생한다. 부품의 두께가 두꺼워 감형 가압방식의 성형을 수행할 경우 Flange 및 Bead 부분의 표면품질이 낮아지거나 요구도를 만족하기 어려움이 있다.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 초소성 형성 치 공구 개념에 열간성형 치 공구 개념을 추가 적용하여 두꺼운 판재를 성형을 수행하는 멀티프레스 초소성 형성 장치 및 방법을 제안한다.
또한, 부품의 Flange 및 Bead 부분과 같은 복잡한 성형품을 표면품질의 요구도에 만족하기 위한 멀티프레스 초소성 형성 장치 및 방법을 제안한다.
또한, 블로우 성형 시 부분적으로 얇아지는 Thin-out 현상을 방지하기 위한 멀티프레스 초소성 형성 장치 및 방법을 제안한다.
또한, 재가열 공정을 생산성을 늘리는 멀티프레스 초소성 형성 장치 및 방법을 제안한다.
본 발명은 상면에 하형 성형면이 형성된 하형;
상기 하형의 상부에 배치되고, 하면에 상기 하형 성형면에 대응하는 상형 성형면이 형성되고, 상면에서 상기 상형 성형면까지 관통 형성된 상형 가스통로를 포함하는 상형;, 상기 하형의 하면에 배치되고, 내부에 열을 발산하는 복수의 하부 전기히터를 포함하는 하형 가압부; 및 상기 상형의 상면에 배치되고, 상기 상형을 수직으로 힘을 가하며, 내부에 열을 발산하는 복수의 상부 전기히터가 배치되는 상형 가압부; 를 포함하고, 상기 상형 가압부는 상면에 가스주입구가 형성되고, 관통 형성된 가압부 가스통로를 포함하며, 상기 가압부 가스통로는 상기 상형 가스통로와 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전기히터는 판재의 초소성 온도까지 가열되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상형의 가장자리에 형성된 상형 수평부, 상기 하형에 형성되고, 상기 상형 수평부와 대응하는 하형 수평부를 포함하는 플랜지 형성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상형 수평부는 볼록부가 형성되고, 상기 하형 수평부는 상기 볼록부에 대응하는 오목부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상형은 상기 상형 성형면에 형성된 다수의 가스배출구, 상기 상형 내에 형성되고, 상기 가스배출구와 연결되는 가스배출통로, 상기 상형 내에 형성되고, 상기 상형 가스통로와 상기 가스배출통로가 연결되는 가스분배부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하형 성형면은 비드 성형부를 포함하고, 상기 하형은 상기 비드 성형부 간의 사이에 형성되고, 상기 하형과 상기 비드 성형부 사이에 형성된 공간부를 포함하고, 상기 가스배출구는 상기 공간부의 위치에 대응하여 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 판재가 초소성온도로 가열되는 가열단계; 상기 상형과 상기 하형을 합하도록 수직으로 가압하여 상기 판재가 성형되는 1차 성형단계; 상기 판재의 온도를 초소성온도로 유지한 상태에서 상기 상형 가압부에 형성된 가스주입구에 가스를 주입하여 판재가 성형되는 2차 성형단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 1차 성형단계는 상기 상형과 상기 하형에 형성된 플랜지 성형부에 의해 플랜지가 형성되는 플랜지 성형단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 1차 성형단계는 상기 플랜지 성형단계와 동시에 상기 플랜지성형부에 형성된 볼록부와 오목부에 의해 내부공간이 밀폐되는 밀폐단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 1차 성형단계와 상기 2차 성형단계의 성형시간의 합은 1차 성형 온도에 따른 최대 성형시간 이내에서 작업하는 것을 특징으로 하는 멀티프레스 초소성 성형방법.
본 발명에 의하여 초소성 형성과 열간성형을 적용하여 두꺼운 판재를 성형 가 두꺼운 판재를 성형할 수 있다.
또한, Flange 및 Bead 부분과 같은 복잡한 성형품을 표면품질의 요구도에 만족할 수 있다.
또한, 부분적으로 얇아지는 Thin-out 현상을 방지할 수 있다.
또한, 동일한 온도에서 1차 2차 가압을 실시하여 시간을 단축하여 생산성을 높일 수 있다.
도 1은 종래 성형기술 예시도
도 2는 본 발명의 사시도
도 3은 본 발명의 정면도
도 4는 본 발명의 정단면도
도 5는 본 발명의 평면도
도 6은 본 발명의 상형 가압부 단면도
도 7은 본 발명의 확대 단면도
도 8은 본 발명의 1차 가압 확대 단면도
도 9는 본 발명의 2차 가압 확대 단면도
타이타늄 판재를 성형하기 위해 종래에는 열간성형방법과 초소성성형방법이 이용되었으나 열간성형방법의 경우 복잡한 형상을 가진 금형에 적합하지 않으며, 초소성성형방법의 경우 가스압력으로 성형하기에 판재 두께 한계와 Thin out 현상으로 인한 표면 품질 저하가 야기된다.
이에 반하여 본 발명의 열간성형방법과 초소성 성형방법을 결함함으로써 종래의 문제점을 모두 해결하고자 한다.
본 발명은 상형과 하형으로 이루어진 성형 장치로 전기히터 가열방식을 통해 초소성 온도로 가열한 후 1차 금형성형과 2차 블로우 성형이 하나의 장치에서 진행되어 기존보다 두꺼운 판재를 가공하고 향상된 표면품질의 제품을 제공한다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 대한 멀티프레스 초소성 성형 장치 및 방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
[1] 본 발명의 전체구성 및 동작원리
먼저, 도 2는 본 발명의 사시도이다. 도 2를 참고하면, 하형(300)은 상면에 하형 성형면(310)이 형성된다. 하형(300)의 하면에는 하형 가압부(400)가 배치되며, 하형 가압부(400) 내부에 열을 발산하는 복수의 하부 전기히터(410)가 포함된다. 상형(200)은 하형(300)의 상부에 배치되고, 하면에 대응하는 상형 성형면(210)이 돌출 형성된다. 상형(200)의 상면에는 상형 가압부(100)가 배치되며, 상형 가압부(100) 내부에 열을 발산하는 복수의 상부 전기히터(110)가 포함된다. 상형 가압부(100)의 상면 중앙에는 가압가스가 주입되는 가스주입구(120)가 형성되며, 상형 성형면(210)까지 가스통로가 관통 형성된다.
일정 두께를 가지는 판재가 상형(200)과 하형(300) 사이에 배치되고, 상부 전기히터(110)와 하부 전기히터(410)에 의해 판재가 가열되며, 상형 가압부(100)와 하형 가압부(400)의 가압에 의해 판재가 1차 성형된다.
이때, 하형 가압부(400) 또한 수직방향으로 하형에 힘을 가하거나 판재가 성형될 때 발생하는 힘을 지지할 수 있다.
상형 가압부(100)의 중앙에 형성된 가스주입구(120)를 통해 가압가스가 주입되어 상형 성형면(210)에 형성된 가스배출구(244)로 유동되어 판재가 가압가스에 의해 2차 성형하게 된다.
이때, 가압가스로 아르곤가스가 이용되는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 정면도이다. 도 3을 참고하면, 상형의 상면에 다수의 상부 전기히터(110)를 포함하는 상형 가압부(100)가 배치되고, 하형(300)의 하면에 다수의 하부 전기히터(410)를 포함하는 하형 가압부(400)가 배치된다. 하형(300)의 상면에 하형 성형면(310)이 형성되고 상형(200)에 하형 성형면(310)과 대응되는 상형 성형면(210)이 돌출 형성된다.
상형 가압부(100)와 하형 가압부(400)의 내부에 배치된 다수의 전기히터는 상형(200)과 하형(300) 뿐 아니라 투입되는 판재(500)에 열이 전달할 수 있도록 한다.
이때, 판재(500)는 3mm 이상 두께를 가질 수 있으며, Ti 6AI-4V를 포함한 알파-베타 타이타늄 판재(500)가 사용될 수 있다.
상형(200)의 하면 모서리부에 수평면을 가진 상형 수평부(230)가 형성되고, 하형(300)에 상형 수평부(230)에 대응하는 하형 수평부(330)가 형성된다. 상형 수평부(230)와 상형 성형면(210)이 수직으로 연결된 면을 상형 수직부(220)라 하고, 하형 수평부(330)와 하형 성형면(310)이 수직으로 연결된 면을 하형 수직부(320)라 할 때, 상형 수평부(230), 상형 수직부(220), 하형 수평부(330), 및 하형 수직부(320)를 플랜지 성형부라 한다. 플랜지 성형부는 사용자의 목적에 맞게 사방에 형성이 가능하다.
이때, 상형 수평부(230)는 볼록부(231)가 돌출 형성되고, 하형 수평부(330)는 볼록부(231)에 대응하는 오목부(331)가 형성되어 판재(500)를 성형 시 플랜지에 추가적인 성형이 가능하며, 상형(200)과 하형(300)의 모서리에 형성됨으로서 내부에 밀폐된 공간을 형성하는 효과가 있다.
도 4는 본 발명의 정단면도이다. 도 4를 참고하면, 판재(500)를 사이로 상부에 상형(200)이 배치되고 하부에 하형(300)이 배치되며, 상형(200)의 상면에 상부 전기히터(110)를 포함한 상형 가압부(100)가 배치되고, 하형(300)의 하면에 하부전기히터를 포함한 하형 가압부(400)가 배치된다.
하형(300)의 하형 성형면(310)은 도면에서와 같이 비드 성형부(311)가 돌출 형성될 수 있으며, 비드 성형부(311)는 오목하거나 복잡한 형상이 형성될 수 있다.
이때, 상형 가압부(100)의 상면에서 상형(200)의 상형 성형면(210)까지 가스통로가 형성된다. 상형 가압부(100)는 상면에 가스주입구(120)가 형성되고 수직방향으로 가압부 가스통로(130)가 형성된다. 상형(200)은 내부에 가압부 가스통로(130)와 연결된 상형 가스통로(240)가 형성되고, 상형(200)의 내부 중앙에 가스분배부(241)가 형성되며, 가스분배부(241)에서 제1가스통로(242) 및 제2가스통로(243)를 포함한 여러 통로로 나눠지게 된다. 갈라진 가스통로는 상형 성형면(210)에 형성된 다수의 가스배출구(244)에 연결된다.
이때, 상형(200)의 중심부에 형성된 가스통로를 제1가스통로(242)라 하고, 중심에서 멀어진 가스 통로를 제2가스통로(243)라 할 때, 제1가스통로(242)와 제2가스통로(243)는 하형(300)에 형성된 비드 성형부(311)의 크기 및 가압 되어야 할 가스의 압력을 고려하여 가스 통로의 단면을 상이하게 형성될 수 있다.
판재(500)의 가장자리는 상형(200)의 하면 가장자리에 상형 수평부(230)가 형성되며, 하형(300)에 상형 수평부(230)에 대응하는 하형 수평부(330)가 형성되어 플랜지 성형부에 의해 플랜지가 형성될 수 있다.
이때, 상형 수평부(230)는 볼록부(231)가 형성되고, 하형 수평부(330)는 볼록부(231)에 대응하는 오목부(331)를 형성하여 플랜지에 형상을 더 형성할 수 있다. 이때, 하형 수평부(330)에 볼록부(231)가 형성되고, 상형 수평부(230)에 오목부(331)가 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 평면도이다. 도 5를 참고하면, 상형(200)의 상면에 배치된 상형 가압부(100)는 중앙에 가스 주입구가 형성되며, 다수의 전기히터가 내부에 배치된다. 다수의 전기히터는 각각 선으로 연결되어 온도를 제어하는 제어부(600)에 연결되어 초소성 온도까지 가열된다. 제어부(600)는 상형 가압부(100) 및 하형 가압부(400)와 연결되어 판재(500)가 가하는 압력과 시간을 조절할 수 있다.
이때, 전기히터는 상형 가압부(100)로부터 일정간격 돌출되어 배치될 수 있으며, 판재(500) 또한 상형 가압부(100)로부터 길이 또는 폭 방향으로 일정거리 돌출되어 배치될 수 있다.
도 6은 본 발명의 상형 가압부(100) 단면도이다. 도 6을 참고하면, 상형 가압부(100) 내에는 상면의 가스주입구(120)와 연결된 가압부 가스통로(130)가 형성되어 있으며, 가압부 가스통로(130)의 좌우로 상부 전기 히터가 배치되며, 가압부 가스통로(130)에 가장 가까이에 배치된 전기히터는 주입되는 가스의 온도를 가열하는 역할을 한다.
도 7은 본 발명의 1차 성형 확대 단면도이다. 도 7을 참고하면, 상형(200)과 하형(300) 사이에 배치된 판재(500)는 상형 가압부(100)와 하형 가압부(400)의 힘을 받고 상형 성형면(210)과 하형 성형면(310)에 의해 성형되나, 하형 성형면(310)에 형성된 비드 성형부(311)와 같이 복잡한 형상으로 인해 공간부(340)가 형성된다. 공간부(340)는 하형 성형면(310)과 비드 성형부(311) 및 판재(500)에 의해 밀폐된 공간이 형성된다. 1차 성형으로 판재(500) 성형 시 상형(200)과 하형(300)에 형성된 플랜지 성형부에 의해 플랜지가 형성된다. 플랜지 성형부는 상형의 볼록부(231)와 하형의 오목부(331)가 서로 결합하여 형상을 형성할 수 있으며, 2차 성형을 위한 내부 밀폐를 목적으로 형상을 형성할 수 있다. 2차 성형의 경우 기존의 초소성 성형 방법을 이용한 방법으로 가스를 이용하여 판재(500)가 가압되는 성형으로 정밀하게 성형되지 않은 부분을 하형 성형면(310)에 밀착되어 성형되도록 한다.
도 8은 본 발명의 플랜지 형성부 확대단면도이다. 도 8(a)을 참고하면, 판재(500)의 상부에 상형(200)이 배치되며, 판재(500)의 하부에 하형(300)이 배치된다. 상형(200)의 주변부에 상형 수평부(230)가 형성되고, 상형 수평부(230)는 볼록부(231)가 돌출 형성된다. 하형(300)은 상형의 상형 수평부(230)와 볼록부(231)에 대응하는 하형 수평부(330)와 오목부(331)가 형성된다. 도 8(b)을 참고하면, 상형(200)과 하형(300)이 수직으로 합하면서, 사이의 판재(500)가 성형되고, 플랜지 형성부에 의해 플랜지가 형성되며, 볼록부(231)와 오목부(331)에 의해 플랜지가 성형됨과 동시에 판재(500)와 하형(300)의 사이 공간이 밀폐된다.
도 9는 본 발명의 2차 성형 확대 단면도이다. 도 9를 참고하면, 상형(200)에 형성된 가스통로를 통해 가스가 판재(500)를 가압하여 판재(500)와 하형 사이에 형성된 공간부(340)를 채워 정밀한 성형이 된다. 상형(200)의 상부에 형성된 상형 가스통로(240)를 통해 가스가 유입되며, 내부에 형성된 가스분배부(241)에 의해 가스배출구(244)와 연결된 제1가스통로(242)와 제2가스통로(243)로 가스가 분배되고, 가스배출구(244)와 제1가스통로(242)와 제2가스통로(243)를 포함하는 가스통로는 공간부(340)의 크기에 따라 주입되는 가스압력이 조절된다.
이때, 상형 성형면(210)에 형성된 가스배출구(244)는 하형 성형면(310)과 판재(500) 사이에 형성된 공간부(340)의 위치에 대응되며, 공간부(340)의 크기에 따라 가스배출구(244)의 수가 증감하도록 형성된다. 또한, 공간부(340)의 크기에 따라 가스배출구(244)의 단면적이 좁아지며, 가스통로 또한 좁아질 수 있다.
[2] 본 발명의 장치 순서
도 4, 도 7 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 순서를 설명하도록 한다. 본 발명은 상형과 하형 사이에 배치된 판재를 배치하고 상형 가압부와 하형 가압부에 배치된 상부 전기히터와 하부 전기히터를 이용하여 상형과 하형 및 판재를 가열하는 가열단계, 가열단계 이후 상형 가압부와 하형 가압부가 상형과 하형이 합하도록 가압하여 판재를 성형하는 1차 성형단계, 및 1차 성형단계 이후 상형과 하형이 판재를 가압하는 상태에서 상형 가압부에 형성된 가스주입구로 가스를 주입하되 상형 성형면에 형성된 다수의 가스배출구에서 배출되는 가스의 압력에 의해 판재를 더 성형하는 2차 성형단계를 포함한다.
이때, 가열단계에서 판재는 상형과 하형 사이에 배치되기 전, 일정 온도 또는 초소성 온도로 가열되어 배치될 수 있으며, 상형과 하형 사이에 배치된 후 전기히터에 의해 초소성 온도로 가열될 수 있다. 상형 가압부와 하형 가압부에 배치된 전기히터를 이용한 가열보다 효율적인 가열장치로 판재를 가열하여 가열된 상태의 판재를 투입할 경우, 시간적 이점을 갖는 효과가 발생될 수 있다.
1차 형성단계는 상형 가압부와 하형 가압부에 의해 상형과 하형을 수직으로 가압하여 판재가 성형되되, 상형과 하형에 형성된 플랜지형성부에 의해 판재 주변부에 플랜지를 형성하는 플랜지성형단계를 포함한다.
플랜지 성형단계는 상형 수평부에 형성된 볼록부와 하형 수평부에 형성된 오목부에 의해 판재의 플랜지에 형상을 성형할 수 있으며, 밀폐공간을 형성하는 밀폐단계를 더 포함한다.
예를 들어, 1차 성형단계는 성형되는 판재가 3mm 이상 두께를 가진 Ti 6AI-4V를 포함한 알파-베타 타이타늄일 경우, 초소성 온도에서 30분 내지 40분간 100ton 내지 120ton의 압력으로 가압 성형될 수 있다.
또한, 1차 성형단계는 판재에 열간성형 시 물성에 변화가 없는 온도 및 압력을 가하여 성형하는 특징을 가지고 있다.
2차 성형단계는 상형 가압부의 상면에 형성된 가스주입구로부터 가스가 유입되며, 수직으로 형성된 가압부통로, 가압부통로와 연결된 상형 가스통로, 상형 가스통로와 연결되고 유입된 가스가 분배되는 가스분배부와 가스 배출구와 연결된 제1가스통로, 제2가스통로를 통해 가스가 배출되어 판재를 가압한다. 이로 인해 판재는 판재와 하형 성형면 사이에 형성된 공간부를 채워 복잡한 형상도 성형할 수 있다.
예를 들어, 2차 성형 시 판재는 초소성온도를 유지한 상태이며, 15분 내지 20분간 2MPa 내지 3MPa의 압력으로 판재를 성형되며, 사용되는 가스는 Argon 가스가 바람직하다.
이때, 2차 성형단계는 상기 판재에 초소성 성형 시 물성에 변화가 없는 온도 및 압력을 가하여 성형하는 특징을 가지고 있다.
열 노출에 일정시간 경과된 타이타늄은 물성이 변화되어 파단되는 특성을 갖는 가능성이 있기에 작업시간이 한정된다. 1차 성형단계와 2차 성형단계의 시간의 합은 1차 성형 온도에 따른 최대 성형시간 이내에서 작업된다.
예를 들어 1차 성형 온도가 850℃에서 최대 성형시간이 2시간이내 일 때, 1차 성형단계와 2차 성형단계의 작업시간의 합이 2시간 이내로 작업된다.
이때, 판재의 열노출 시간을 2시간 이내로 조절되며, 1차 성형단계에서 판재가 최대 1시간 내에 성형되고, 2차 성형단계에서 판재가 최대 1시간 내에 성형될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라 하나의 장치에서 1차 성형단계인 금형 가압방법과 2차 성형단계인 가스 주입식 방법을 초소성 온도에서 성형되어 한 공정 내에 동시 적용하여 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
또한, 3mm 이상의 두께를 가진 판재를 성형할 수 있으며, 이로 인해 기계가공, 복합제 등에 적용할 경우 적용된 품목 또는 해외에서 제작하여 구매해야 하는 품목들의 국산화가 가능할 것으로 판단된다. 또한, 본 발명을 적용하여 티타늄 성형을 실시하여 난이도가 어려운 품목들의 사업화도 확장될 것으로 예상된다.
본 발명은 상기한 실시예로 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100 : 상형 가압부
110 : 상형 전기히터 120 : 가스주입구 130 : 가압부 가스통로
200 : 상형
210 : 상형 성형면 220 : 상형 수직부 230 : 상형 수평부
231 : 볼록부
240 : 상형 가스통로
241 : 가스분배부 242 : 제 1 가스통로 243 : 제 2 가스통로
244 : 가스배출구
300 : 하형
310 : 하형 성형면
311 : 비드 성형부
320 : 하형 수직부 330 : 하형 수평부
331 : 오목부
340 : 공간부
400 : 하형 가압부
410 : 하부 전기히터
500 : 판재
600 : 제어부

Claims (13)

  1. 상면에 하형 성형면이 형성된 하형;
    상기 하형의 상부에 배치되고, 하면에 상기 하형 성형면에 대응하는 상형 성형면이 형성되고, 상면에서 상기 상형 성형면까지 관통 형성된 상형 가스통로를 포함하는 상형;
    상기 하형의 하면에 배치되고, 내부에 열을 발산하는 복수의 하부 전기히터를 포함하는 하형 가압부;
    상기 상형의 상면에 배치되고, 상기 상형을 수직으로 힘을 가하며, 내부에 열을 발산하는 복수의 상부 전기히터가 배치되는 상형 가압부; 및
    상기 하부 전기히터와 상기 상부 전기히터와 연결되어, 판재의 온도를 초소성 온도로 가열되도록 제어하고, 판재가 가압되어 성형되도록 상기 상형과 상기 하형을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 상형 가압부는 상면에 가스주입구가 형성되고, 관통 형성된 가압부 가스통로를 포함하며, 상기 가압부 가스통로는 상기 상형 가스통로와 연결되며,
    상기 제어부는 판재가 상형 및 하형의 가압에 의해 성형된 후, 판재를 초소성 온도로 유지되도록 상기 하부 전기히터와 상기 하부 전기히터를 제어하고, 상기 가스 주입구에 가스가 주입하여 주입된 가스에 의해 판재가 성형되는 것을 특징으로 하는 멀티프레스 초소성 성형장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전기히터는 판재의 초소성 온도까지 가열되는 것을 특징으로 하는 멀티프레스 초소성 성형장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 상형의 가장자리에 형성된 상형 수평부,
    상기 하형에 형성되고, 상기 상형 수평부와 대응하는 하형 수평부를 포함하는 플랜지 형성부를 포함하는 멀티프레스 초소성 성형장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 상형 수평부는 볼록부가 형성되고, 상기 하형 수평부는 상기 볼록부에 대응하는 오목부가 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티프레스 초소성 성형장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상형은 상기 상형 성형면에 형성된 다수의 가스배출구,
    상기 상형 내에 형성되고, 상기 가스배출구와 연결되는 가스배출통로,
    상기 상형 내에 형성되고, 상기 상형 가스통로와 상기 가스배출통로가 연결되는 가스분배부,
    를 포함하는 멀티프레스 초소성 성형장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 하형 성형면은 비드 성형부를 포함하고,
    상기 하형은 상기 비드 성형부 간의 사이에 형성되고, 상기 하형과 상기 비드 성형부 사이에 형성된 공간부를 포함하고,
    상기 가스배출구는 상기 공간부의 위치에 대응하여 배치되는 것을 특징으로 하는 멀티프레스 초소성 성형장치.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 멀티프레스 초소성 성형장치를 이용한 멀티프레스 초소성 성형방법에 있어서,
    판재가 초소성 온도로 가열되는 가열단계;
    상기 상형과 상기 하형을 합하도록 수직으로 가압하여 상기 판재가 성형되는 1차 성형단계;
    상기 판재의 온도를 초소성 온도로 유지한 상태에서 상기 상형 가압부에 형성된 가스주입구에 가스를 주입하여 판재가 성형되는 2차 성형단계;
    를 포함하는 멀티프레스 초소성 성형방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 1차 성형단계는 상기 상형과 상기 하형에 형성된 플랜지 성형부에 의해 플랜지가 형성되는 플랜지 성형단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티프레스 초소성 성형방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 1차 성형단계는 상기 플랜지 성형단계와 동시에 상기 플랜지성형부에 형성된 볼록부와 오목부에 의해 내부공간이 밀폐되는 밀폐단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 프레스 초소성 성형방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 멀티 프레스 초소성 성형방법은 상기 판재의 물성이 변화가 없는 온도 및 압력을 가하여 성형 하는 것을 특징으로 하는 멀티프레스 초소성 성형방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 1차 성형단계는 작업시간이 최대 1시간 내에 판재를 성형하는 것을 특징으로 하는 멀티프레스 초소성 성형방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 2차 성형단계는 작업시간이 최대 1시간 내에 판재를 성형하는 것을 특징으로 하는 멀티프레스 초소성 성형방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 1차 성형단계와 상기 2차 성형단계의 성형시간의 합은 1차 성형 온도에 따른 최대 성형시간 이내에서 작업하는 것을 특징으로 하는 멀티프레스 초소성 성형방법.
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