KR102626775B1 - Cold forming method of aluminum alloy high-pressure regulator body for fuel supply system of FCEV, and device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원통형 알루미늄재 블랭크(B)를 제조하는 블랭크 제조 단계(S10)와; 상기 블랭크(B)를 용체화 열처리하는 1차 열처리 단계(S20)와; 상기 열처리된 블랭크(B)를 금형과 소착 현상 방지 및 유동성 향상을 위해 피막 처리제로 피막 처리하는 블랭크 피막 단계(S30)와; 상기 블랭크 피막 단계(S30)를 거친 블랭크(B)로부터, 상부 펀치부(110)와 하부 다이부(120)로 구성된 단조 금형(100)을 이용하여, 원통형 외주면을 가지며 센터 홀(1a)을 구비하고 하부몸체(3)보다 더 큰 외주면 직경을 갖는 상부몸체(1)와, 상기 상부몸체(1)의 하부로 연장되어 구비되는 하부몸체(3)와, 상기 하부몸체(3)의 중심에 형성된 중공부(5)를 갖는 레귤레이터 하부바디 성형체(S)를 성형하는 단조 성형 단계(S40); 상기 레귤레이터 하부바디 성형체(S)를 스케일 제거를 위해 쇼트 처리하는 쇼트 처리단계(S50)와; 쇼트 처리된 상기 레귤레이터 하부바디 성형체(S)를 다시 용체화 열처리하는 2차 열처리 단계(S60)와; 2차 열처리된 상기 레귤레이터 하부바디 성형체(S)를 최종 설계 형상(S2)으로 후 가공하는 후 가공단계(S70);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 Body 알루미늄 합금 냉간성형 제조 방법에 관한 것이다.The present invention includes a blank manufacturing step (S10) of manufacturing a cylindrical aluminum blank (B); A first heat treatment step (S20) of solution heat treating the blank (B); A blank coating step (S30) of coating the heat-treated blank (B) with a coating agent to prevent sticking to the mold and improve fluidity; From the blank (B) that has gone through the blank coating step (S30), a forging mold (100) consisting of an upper punch part (110) and a lower die part (120) is used, which has a cylindrical outer peripheral surface and is provided with a center hole (1a). and an upper body (1) having a larger outer circumferential diameter than the lower body (3), a lower body (3) extending to the lower part of the upper body (1), and an upper body (3) formed at the center of the lower body (3). Forging forming step (S40) of forming a regulator lower body molded body (S) having a hollow portion (5); A short processing step (S50) of short-processing the regulator lower body molded body (S) to remove scale; A second heat treatment step (S60) of subjecting the short-treated regulator lower body molded body (S) to solution heat treatment again; A high-pressure regulator body aluminum for a hydrogen vehicle fuel supply device, further comprising a post-processing step (S70) of post-processing the secondary heat-treated regulator lower body molded body (S) into the final design shape (S2). It relates to an alloy cold forming manufacturing method.
Description
본 발명은 수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 Body 알루미늄 합금 냉간성형 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and device for manufacturing a high-pressure regulator body aluminum alloy cold forming for a hydrogen vehicle fuel supply device.
등록특허 제10-1808712호는 차량의 연료 공급 압력을 조절하는 고압 레귤레이터에 있어서, 축방향과 반경방향으로 다수의 포트를 형성한 중공 구조의 바디; 상기 바디의 중공에 상하운동 가능하게 수용되는 피스톤; 상기 바디의 중공에 오리피스를 형성하도록 수용되고, 원추형 내면을 지닌 가이드가 상측으로 설치되는 시트; 및 상기 피스톤과 시트를 통과하도록 설치되고, 압력조절을 위한 상하운동을 수행하는 스풀;을 포함하여 이루어지되, 상기 바디는 알루미늄을 사용하여 표면에 다공질의 산화피막을 형성한 구조이고, 상기 바디는 출구포트와 밸브포트를 경사진 경로로 연통하는 밸런스홀을 구비하며, 상기 시트는 PEEK(Polyetherethereketone) 소재를 사용하여 150℃ 이상에서 열처리된 것이고, 상기 스풀은 상부가이드를 개재하여 바디의 중공에 수용되고, 상부가이드와 하부가이드의 중간에 중간가이드를 슬라이딩 가능한 상태로 구비하는 것을 특징으로 하는 수소 연료전지 차량의 고압 레귤레이터를 개시한다.Registered Patent No. 10-1808712 is a high-pressure regulator that regulates the fuel supply pressure of a vehicle, comprising a hollow body with a plurality of ports in the axial and radial directions; A piston accommodated in the hollow of the body so as to be capable of moving up and down; A seat accommodated to form an orifice in the hollow of the body, and a guide having a conical inner surface is installed upwardly; and a spool installed to pass through the piston and the seat and performing a vertical movement for pressure control, wherein the body has a structure in which a porous oxide film is formed on the surface using aluminum, and the body is made of aluminum. It is provided with a balance hole that communicates the outlet port and the valve port in an inclined path. The seat is made of PEEK (Polyetherethereketone) and heat-treated at over 150°C, and the spool is accommodated in the hollow of the body through the upper guide. A high-pressure regulator for a hydrogen fuel cell vehicle is disclosed, which includes an intermediate guide in a sliding state between the upper guide and the lower guide.
기존의 수소연료전지차의 수소연료 공급시스템에서 대용량 감압에 사용되는 1단 감압 구조 레귤레이터의 대부분의 문제점은 2단 감압 메커니즘을 통해 쉽게 극복될 수 있지만 아직 2단 감압 메커니즘에 대하여 많은 연구가 필요한 상황이다. 수소의 점화는 낮은 에너지에도 쉽게 일어날 수 있으므로 가스 누출이 발생할 경우 폭발 등의 사고로 승객과 주변의 안전의 문제로 이어져 누설방지에 대한 기밀성 확보가 매우 중요한 부분이다. Most problems of the single-stage pressure reduction structure regulator used for large-capacity pressure reduction in the hydrogen fuel supply system of existing hydrogen fuel cell vehicles can be easily overcome through the two-stage pressure reduction mechanism, but much research is still needed on the two-stage pressure reduction mechanism. . Ignition of hydrogen can easily occur even at low energy, so if a gas leak occurs, accidents such as explosions can lead to safety issues for passengers and surroundings, making it very important to secure confidentiality to prevent leakage.
기존 내연기관에서는 LPG용 차량에서 LPG 가스용 레귤레이터가 사용되고 있으나, 사용환경이 최대 30 bar로서, 알루미늄 합금 ADC12종을 사용하여 다이캐스팅 공법으로 제작하고 있다. 다이캐스팅은 복잡형상 구현에 큰 장점이 있으며 제조 단가도 저렴하나, 공법 특성 상 내부에 기공이 함유되게 될 확률이 높아 안전성이 떨어지게 된다. In existing internal combustion engines, LPG gas regulators are used in LPG vehicles, but as the operating environment is up to 30 bar, they are manufactured using a die casting method using 12 types of aluminum alloy ADC. Die casting has great advantages in realizing complex shapes and is inexpensive to manufacture, but due to the nature of the method, there is a high probability that pores will be contained inside, which reduces safety.
또한 다이캐스팅에 사용되는 알루미늄 합금 ADC12종은 단조용 소재 Al6061과 비교하여 항복강도 및 연신율이 낮을 뿐만 아니라, 피로내구성에서도 큰 차이가 있어 높은 하중이나 반복하중에서의 사용은 문제가 발생할 가능성이 높다. In addition, the aluminum alloy ADC12 used in die casting not only has lower yield strength and elongation compared to the forging material Al6061, but also has a large difference in fatigue durability, so it is highly likely that problems will occur when used at high loads or repeated loads.
본 발명은 기존 레귤레이터 하우징의 한정적인 사용처(승용)를 확대 가능한 승용/상용차 동시 적용 가능한 레귤레이터 하우징의 개발하고 열간단조/주조의 생산 한계를 극복한 냉간단조 방식의 레귤레이터 생산공정을 확립하기 위함이다.The purpose of the present invention is to develop a regulator housing that can be simultaneously applied to passenger and commercial vehicles that can expand the limited usage (passenger vehicles) of existing regulator housings and to establish a cold forging regulator production process that overcomes the production limitations of hot forging/casting.
또한, 본 발명은 Al을 사용한 냉간단조를 통하여 부품경량화 달성, 단조소재 열처리 및 윤활피막처리를 통한 최적화된 단조재 확립, 고압수소 분위기 내, 사용 안정성 확보를 위한 내부결합검증 및 열처리 조직 제어가 가능한 수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 Body 알루미늄 합금 냉간성형 제조 방법 및 장치가 제공된다. In addition, the present invention achieves lightening of parts through cold forging using Al, establishes optimized forging materials through heat treatment and lubricating film treatment, and enables internal bond verification and heat treatment structure control to ensure use stability in a high-pressure hydrogen atmosphere. A high-pressure regulator body aluminum alloy cold forming manufacturing method and device for a hydrogen vehicle fuel supply device are provided.
본 발명의 수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 하부 바디(Body) 알루미늄 합금 냉간성형 제조 방법은, 원통형 알루미늄재 블랭크(B)를 제조하는 블랭크 제조 단계(S10)와; 상기 블랭크(B)를 용체화 열처리하는 1차 열처리 단계(S20)와; 상기 열처리된 블랭크(B)를 금형과 소착 현상 방지 및 유동성 향상을 위해 피막 처리제로 피막 처리하는 블랭크 피막 단계(S30)와; The aluminum alloy cold forming manufacturing method for the lower body of a high pressure regulator for a hydrogen vehicle fuel supply device of the present invention includes a blank manufacturing step (S10) of manufacturing a cylindrical aluminum blank (B); A first heat treatment step (S20) of solution heat treating the blank (B); A blank coating step (S30) of coating the heat-treated blank (B) with a coating agent to prevent sticking to the mold and improve fluidity;
상기 블랭크 피막 단계(S30)를 거친 블랭크(B)로부터, 상부 펀치부(110)와 하부 다이부(120)로 구성된 단조 금형(100)을 이용하여, 원통형 외주면을 가지며 센터 홀(1a)을 구비하고 하부몸체(3)보다 더 큰 외주면 직경을 갖는 상부몸체(1)와, 상기 상부몸체(1)의 하부로 연장되어 구비되는 하부몸체(3)와, 상기 하부몸체(3)의 중심에 형성된 중공부(5)를 갖는 레귤레이터 하부바디 성형체(S)를 성형하는 단조 성형 단계(S40)와;From the blank (B) that has gone through the blank coating step (S30), a forging mold (100) consisting of an upper punch part (110) and a lower die part (120) is used, which has a cylindrical outer peripheral surface and is provided with a center hole (1a). and an upper body (1) having a larger outer circumferential diameter than the lower body (3), a lower body (3) extending to the lower part of the upper body (1), and an upper body (3) formed at the center of the lower body (3). A forging forming step (S40) of forming a regulator lower body molded body (S) having a hollow portion (5);
상기 레귤레이터 하부바디 성형체(S)를 스케일 제거를 위해 쇼트 처리하는 쇼트 처리단계(S50)와; 쇼트 처리된 상기 레귤레이터 하부바디 성형체(S)를 다시 용체화 열처리하는 2차 열처리 단계(S60)와; 2차 열처리된 상기 레귤레이터 하부바디 성형체(S)를 최종 설계 형상(S2)으로 후 가공하는 후 가공단계(S70);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.A short processing step (S50) of short-processing the regulator lower body molded body (S) to remove scale; A second heat treatment step (S60) of subjecting the short-treated regulator lower body molded body (S) to solution heat treatment again; A post-processing step (S70) of post-processing the secondary heat-treated regulator lower body molded body (S) into the final design shape (S2).
본 발명의 수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 하부 바디(Body) 알루미늄 합금 냉간성형 제조 장치에서, 상부 펀치부(110)는, 프레스에 의해 승강되고 내부 중공부(111a)를 구비하는 상부펀치 홀더(111)과, 상기 상부펀치 홀더(111)의 내부 중공부(111a)에 고정되고 코어 삽입실(112a)을 구비한 중공의 상부펀치(112)와, 상기 중공 상부펀치(112)의 코어 삽입실(112a)에 삽입되고, 상부에 확장형 걸림부(113a)와 상기 상부펀치(112)의 선단면(112b)에 돌출되는 선단부(113b)를 구비한 상부 펀치 코어(113)를 포함하여 구성된다.In the high pressure regulator lower body aluminum alloy cold forming manufacturing device for a hydrogen vehicle fuel supply device of the present invention, the
본 발명의 수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 하부 바디(Body) 알루미늄 합금 냉간성형 제조 장치에서, 하부 다이부(120)는, 상기 상부 펀치부(110)의 하부에 대향되게 위치하여 센터에 성형실(R1)을 구비하는 하부 다이(121)와, 상기 하부 다이(121)의 하부에 위치하고 센터에 제1 중공실(122a)을 구비한 제1 하부다이 플레이트(122)와, 상기 제1 하부다이 플레이트(122)의 하부에 위치하고 센터에 제2 중공실(123a)을 구비한 제2 하부다이플레이트(123)를 포함하고, 상기 제1 하부다이 플레이트(122)의 제1 중공실(122a)과 제2 하부다이플레이트(123)의 제2 중공실(123a)이 연통되어 카운터 펀치 내장실(R2)을 형성하는 것이 바람직하다.In the high pressure regulator lower body aluminum alloy cold forming manufacturing apparatus for a hydrogen vehicle fuel supply device of the present invention, the
본 발명의 수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 하부 바디(Body) 알루미늄 합금 냉간성형 제조 장치는, 카운터 펀치 내장실(R2)에 이젝팅 툴(142)에 의해 승강 가능하게 설치되며 센터에 중공부(131a)를 갖는 카운터 펀치(131)와, 상기 카운터 펀치(131)의 중공부(131a)에 내삽되며 상기 레귤레이터 하부바디 성형체(S)의 중공부(5)에 상응하는 형상의 카운터 펀치 코어 선단부(133)를 갖는 카운터 펀치 코어(132)와, 상기 카운터 펀치 내장실(R2)의 하부에 연통되어 형성된 이젝팅 공구용 홈(141)과, 상기 이젝팅 공구용 홈(141)에 상향 삽입되어 상기 카운터 펀치(131)를 지지 및 승강시키는 이젝팅 툴(142)을 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.The high-pressure regulator lower body aluminum alloy cold forming manufacturing device for a hydrogen vehicle fuel supply device of the present invention is installed in the counter punch interior chamber (R2) to be able to be raised and lowered by an ejecting tool 142, and has a hollow part ( A
본 발명의 수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 하부 바디(Body) 알루미늄 합금 냉간성형 제조 장치에서, 카운터 펀치 코어 선단부(133)는, 제1 직경을 갖는 선단부(133a)와, 상기 선단부(133a)와 중간직경부(133c)를 연결하는 제1 경사면(133b)과, 상기 제1 직경보다 큰 제2 직경을 갖는 중간직경부(133c)와, 상기 중간직경부(133c)와 상기 제2 직경보다 큰 제3직경을 갖는 카운터 펀치 코어 몸체부(132a)를 연결하는 제2 경사면(133d)을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.In the high-pressure regulator lower body aluminum alloy cold forming manufacturing device for a hydrogen vehicle fuel supply device of the present invention, the counter punch
본 발명에 따르는 경우 기존 레귤레이터 하우징의 한정적인 사용처(승용)를 확대 가능한 승용/상용차 동시 적용 가능한 레귤레이터 하우징의 개발하고 열간단조/주조의 생산 한계를 극복한 냉간단조 방식의 레귤레이터 생산공정이 확립된다.According to the present invention, a regulator housing that can be simultaneously applied to passenger cars and commercial vehicles that can expand the limited use (passenger vehicles) of existing regulator housings is developed, and a cold forging regulator production process that overcomes the production limitations of hot forging / casting is established.
또한, 본 발명에 따르는 경우 Al(알루미늄)을 사용한 냉간단조를 통하여 부품경량화 달성, 단조소재 열처리 및 윤활피막처리를 통한 최적화된 단조재 확립, 고압수소 분위기 내, 사용 안정성 확보를 위한 내부결합검증 및 열처리 조직 제어가 가능한 수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 Body 알루미늄 합금 냉간성형 제조 방법 및 장치가 제공된다. In addition, according to the present invention, lightening of parts is achieved through cold forging using Al (aluminum), establishment of optimized forging materials through heat treatment and lubricating film treatment, internal joint verification to ensure stability of use in a high-pressure hydrogen atmosphere, and A method and device for manufacturing a high-pressure regulator body aluminum alloy cold forming for a hydrogen vehicle fuel supply system capable of heat treatment structure control are provided.
도 1은 본 발명의 수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 Body 알루미늄 합금 냉간성형 제조 방법 흐름도.
도 2은 본 발명의 일실시예에 따른 수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 Body 알루미늄 합금 냉간성형 제조 방법에 의해 제조된 성형체 사시도.
도 3는 본 발명의 일실시예에 따른 수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 Body 알루미늄 합금 냉간성형 제조 금형 전체 단면도.
도 4(a, b, c)은 본 발명의 일실시예에 따른 수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 Body 알루미늄 합금 냉간성형 제조 금형의 상부 금형 구성도(상부 펀치 홀더, 상부 펀치, 상부 펀치 코어).
도 5(a, b, c)는 본 발명의 일실시예에 따른 수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 Body 알루미늄 합금 냉간성형 제조 금형의 하부 금형 구성도(하부다이, 제1 하부다이 플레이트, 제2 하부다이 플레이트).
도 6(a, b)는 본 발명의 일실시예에 따른 수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 Body 알루미늄 합금 냉간성형 제조 금형 중 카운터 펀치 및 코어 구성도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 Body 알루미늄 합금 냉간성형 제조 방법 설명도.Figure 1 is a flowchart of the aluminum alloy cold forming manufacturing method of the high pressure regulator body for a hydrogen vehicle fuel supply device of the present invention.
Figure 2 is a perspective view of a molded body manufactured by the aluminum alloy cold forming manufacturing method of the high pressure regulator body for a hydrogen vehicle fuel supply device according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a cross-sectional view of the entire high-pressure regulator body aluminum alloy cold forming mold for a hydrogen vehicle fuel supply device according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 (a, b, c) is an upper mold configuration diagram (upper punch holder, upper punch, upper punch core) of a high-pressure regulator body aluminum alloy cold forming manufacturing mold for a hydrogen vehicle fuel supply device according to an embodiment of the present invention. .
Figure 5 (a, b, c) is a lower mold configuration diagram (lower die, first lower die plate, second lower die) of the aluminum alloy cold forming manufacturing mold for the high pressure regulator body for a hydrogen vehicle fuel supply device according to an embodiment of the present invention. lower die plate).
Figure 6 (a, b) is a counter punch and core configuration diagram of a high-pressure regulator body aluminum alloy cold forming mold for a hydrogen vehicle fuel supply device according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a diagram illustrating a method of manufacturing a high-pressure regulator body aluminum alloy cold forming for a hydrogen vehicle fuel supply device according to an embodiment of the present invention.
이하에서 본 발명의 일실시예에 따른 수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 Body 알루미늄 합금 냉간성형 제조 방법 및 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 Body 알루미늄 합금 냉간성형 제조 방법 흐름도, 도 2은 본 발명의 일실시예에 따른 수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 Body 알루미늄 합금 냉간성형 제조 방법에 의해 제조된 성형체 사시도, 도 3는 본 발명의 일실시예에 따른 수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 Body 알루미늄 합금 냉간성형 제조 금형 전체 단면도, 도 4(a, b, c)은 본 발명의 일실시예에 따른 수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 Body 알루미늄 합금 냉간성형 제조 금형의 상부 금형 구성도(상부 펀치 홀더, 상부 펀치, 상부 펀치 코어), 도 5(a, b, c)는 본 발명의 일실시예에 따른 수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 Body 알루미늄 합금 냉간성형 제조 금형의 하부 금형 구성도(하부다이, 제1 하부다이 플레이트, 제2 하부다이 플레이트), 도 6(a, b)는 본 발명의 일실시예에 따른 수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 Body 알루미늄 합금 냉간성형 제조 금형 중 카운터 펀치 및 코어 구성도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 Body 알루미늄 합금 냉간성형 제조 방법 설명도이다.Hereinafter, a method and device for manufacturing a high-pressure regulator body aluminum alloy cold forming for a hydrogen vehicle fuel supply device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Figure 1 is a flow chart of a high-pressure regulator body aluminum alloy cold forming manufacturing method for a hydrogen vehicle fuel supply device according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a flow chart of a high-pressure regulator body aluminum alloy cold forming manufacturing method for a hydrogen vehicle fuel supply device according to an embodiment of the present invention. A perspective view of the molded body manufactured by FIG. 3 is a cross-sectional view of the entire mold for manufacturing a high-pressure regulator body aluminum alloy cold forming for a hydrogen vehicle fuel supply device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 (a, b, c) is an embodiment of the present invention. The upper mold configuration diagram (upper punch holder, upper punch, upper punch core) of the high pressure regulator body aluminum alloy cold forming manufacturing mold for a hydrogen vehicle fuel supply device according to an example, Figure 5 (a, b, c) is an example of the present invention. Figure 6 (a, b) shows the lower mold configuration (lower die, first lower die plate, second lower die plate) of the high-pressure regulator body aluminum alloy cold forming manufacturing mold for hydrogen vehicle fuel supply device according to the embodiment. A high-pressure regulator body for a hydrogen vehicle fuel supply device according to an embodiment of the invention, a counter punch and core configuration diagram of an aluminum alloy cold forming manufacturing mold, and Figure 7 is a high-pressure regulator for a hydrogen vehicle fuel supply device according to an embodiment of the present invention. This is an explanation of the body aluminum alloy cold forming manufacturing method.
도 1, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 Body 알루미늄 합금 냉간성형 제조 방법은 수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 하부 바디(Body) 알루미늄 합금 냉간성형 제조 방법은 블랭크 제조 단계(S10)와 1차 열처리 단계(S20)와 블랭크 피막 단계(S30)와 단조 성형 단계(S40)와 쇼트 처리단계(S50)와 2차 열처리 단계(S60)와 후 가공단계(S70)를 포함하여 구성된다.As shown in Figures 1 and 2, the cold forming method for manufacturing the high pressure regulator body aluminum alloy for a hydrogen vehicle fuel supply device according to an embodiment of the present invention is to manufacture the lower body aluminum alloy of the high pressure regulator for a hydrogen vehicle fuel supply device. The cold forming manufacturing method includes a blank manufacturing step (S10), a first heat treatment step (S20), a blank coating step (S30), a forging forming step (S40), a shot treatment step (S50), a second heat treatment step (S60), and It consists of a processing step (S70).
블랭크 제조 단계(S10)는 원통형 알루미늄재 블랭크(B)를 제조한다. 1차 열처리 단계(S20)에서 블랭크(B)를 용체화 열처리한다. 블랭크 피막 단계(S30)에서 열처리된 블랭크(B)를 금형과 소착 현상 방지 및 유동성 향상을 위해 피막 처리제로 피막 처리한다.In the blank manufacturing step (S10), a cylindrical aluminum blank (B) is manufactured. In the first heat treatment step (S20), the blank (B) is subjected to solution heat treatment. In the blank coating step (S30), the heat-treated blank (B) is coated with a coating treatment agent to prevent sticking to the mold and improve fluidity.
단조 성형 단계(S40)에서, 블랭크 피막 단계(S30)를 거친 블랭크(B)로부터, 상부 펀치부(110)와 하부 다이부(120)로 구성된 단조 금형(100)을 이용하여, 원통형 외주면을 가지며 센터 홀(1a)을 구비하고 하부몸체(3)보다 더 큰 외주면 직경을 갖는 상부몸체(1)와, 상부몸체(1)의 하부로 연장되어 구비되는 하부몸체(3)와, 하부몸체(3)의 중심에 형성된 중공부(5)를 갖는 레귤레이터 하부바디 성형체(S)를 성형한다.In the forging forming step (S40), a blank (B) that has undergone the blank coating step (S30) is used, using a forging mold (100) consisting of an upper punch portion (110) and a lower die portion (120), and having a cylindrical outer peripheral surface. An upper body (1) having a center hole (1a) and a larger outer circumferential diameter than the lower body (3), a lower body (3) extending to the lower part of the upper body (1), and a lower body (3) ) is molded into a regulator lower body molded body (S) having a hollow portion (5) formed at the center.
도 1, 도 2에 도시된 바와 같이, 쇼트 처리단계(S50)에서 레귤레이터 하부바디 성형체(S)를 스케일 제거를 위해 쇼트 처리한다. 2차 열처리 단계(S60)에서 쇼트 처리된 상기 레귤레이터 하부바디 성형체(S)를 다시 용체화 열처리한다. 후 가공단계(S70)에서 2차 열처리된 상기 레귤레이터 하부바디 성형체(S)를 최종 설계 형상(S2)으로 후 가공한다.As shown in FIGS. 1 and 2, in the short processing step (S50), the regulator lower body molded body (S) is short processed to remove scale. The regulator lower body molded body (S) short-treated in the second heat treatment step (S60) is subjected to solution heat treatment again. In the post-processing step (S70), the regulator lower body molded body (S), which has undergone secondary heat treatment, is post-processed into the final design shape (S2).
도 2, 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 펀치부(110)는, 프레스에 의해 승강되고 내부 중공부(111a)를 구비하는 상부펀치 홀더(111)과, 상부펀치 홀더(111)의 내부 중공부(111a)에 고정되고 코어 삽입실(112a)을 구비한 중공의 상부펀치(112)와, 중공 상부펀치(112)의 코어 삽입실(112a)에 삽입되고, 상부에 확장형 걸림부(113a)와 상기 상부펀치(112)의 선단면(112b)에 돌출되는 선단부(113b)를 구비한 상부 펀치 코어(113)를 포함하여 구성된다.As shown in FIGS. 2 and 3, the
도 2, 도 4에 도시된 바와 같이, 하부 다이부(120)는, 상부 펀치부(110)의 하부에 대향되게 위치하여 센터에 성형실(R1)을 구비하는 하부 다이(121)와, 하부 다이(121)의 하부에 위치하고 센터에 제1 중공실(122a)을 구비한 제1 하부다이 플레이트(122)와, 제1 하부다이 플레이트(122)의 하부에 위치하고 센터에 제2 중공실(123a)을 구비한 제2 하부다이플레이트(123)를 포함한다. As shown in FIGS. 2 and 4, the
도 2, 도 4에 도시된 바와 같이, 하부 다이부(120)에서 제1 하부다이 플레이트(122)의 제1 중공실(122a)과 제2 하부다이플레이트(123)의 제2 중공실(123a)이 연통되어 카운터 펀치 내장실(R2)을 형성한다.2 and 4, in the
도 2, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 Body 알루미늄 합금 냉간성형 제조 장치는 카운터 펀치 내장실(R2)에 이젝팅 툴(142)에 의해 승강 가능하게 설치되며 센터에 중공부(131a)를 갖는 카운터 펀치(131)와, 카운터 펀치(131)의 중공부(131a)에 내삽되며 상기 레귤레이터 하부바디 성형체(S)의 중공부(5)에 상응하는 형상의 카운터 펀치 코어 선단부(133)를 갖는 카운터 펀치 코어(132)와, 카운터 펀치 내장실(R2)의 하부에 연통되어 형성된 이젝팅 공구용 홈(141)과, 이젝팅 공구용 홈(141)에 상향 삽입되어 상기 카운터 펀치(131)를 지지 및 승강시키는 이젝팅 툴(142)을 포함하여 구성된다.As shown in FIGS. 2 and 5, the high-pressure regulator body aluminum alloy cold forming manufacturing device for a hydrogen vehicle fuel supply device according to an embodiment of the present invention is installed in the ejecting tool 142 in the counter punch internal chamber (R2). A
도 2, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 Body 알루미늄 합금 냉간성형 제조 장치에서, 카운터 펀치 코어 선단부(133)는, 제1 직경을 갖는 선단부(133a)와, 선단부(133a)와 중간직경부(133c)를 연결하는 제1 경사면(133b)과, 제1 직경보다 큰 제2 직경을 갖는 중간직경부(133c)와, 중간직경부(133c)와 상기 제2 직경보다 큰 제3직경을 갖는 카운터 펀치 코어 몸체부(132a)를 연결하는 제2 경사면(133d)을 포함하여 구성된다.As shown in FIGS. 2 and 5, in the high pressure regulator body aluminum alloy cold forming manufacturing device for a hydrogen vehicle fuel supply device according to an embodiment of the present invention, the counter
수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 Body 알루미늄 합금 냉간성형 제조 장치는 원통형 외주면을 가지며 센터 홀(1a)을 구비하고 하부몸체(3)보다 더 큰 외주면 직경을 갖는 상부몸체(1)와, 상기 상부몸체(1)의 하부로 연장되어 구비되는 하부몸체(3)와, 상기 하부몸체(3)의 중심에 형성된 중공부(5)를 갖는 레귤레이터 하부바디 성형체(S)를 상부 펀치부(110)와 하부 다이부(120)로 구성된 단조 금형(100)을 이용하여 성형한다.The high-pressure regulator body aluminum alloy cold forming manufacturing device for a hydrogen vehicle fuel supply device includes an upper body (1) having a cylindrical outer peripheral surface, a center hole (1a), and a larger outer peripheral diameter than the lower body (3), and the upper body (1). The regulator lower body molded body (S) having a lower body (3) extending to the lower part of (1) and a hollow portion (5) formed at the center of the lower body (3) is connected to the upper punch part (110) and the lower body (1). It is formed using a forging mold 100 composed of a
여기서, 상부 펀치부(110)는, 프레스에 의해 승강되고 내부 중공부(111a)를 구비하는 상부펀치 홀더(111)과, 상부펀치 홀더(111)의 내부 중공부(111a)에 고정되고 코어 삽입실(112a)을 구비한 중공의 상부펀치(112)와, 중공 상부펀치(112)의 코어 삽입실(112a)에 삽입되고, 상부에 확장형 걸림부(113a)와 상기 상부펀치(112)의 선단면(112b)에 돌출되는 선단부(113b)를 구비한 상부 펀치 코어(113)를 포함하여 구성된다. 하부 다이부(120)는, 상기 상부 펀치부(110)의 하부에 대향되게 위치하여 센터에 성형실(R1)을 구비하는 하부 다이(121)와, 하부 다이(121)의 하부에 위치하고 센터에 제1 중공실(122a)을 구비한 제1 하부다이 플레이트(122)와, 제1 하부다이 플레이트(122)의 하부에 위치하고 센터에 제2 중공실(123a)을 구비한 제2 하부다이플레이트(123)를 포함한다. 제1 하부다이 플레이트(122)의 제1 중공실(122a)과 제2 하부다이플레이트(123)의 제2 중공실(123a)이 연통되어 카운터 펀치 내장실(R2)을 형성한다. Here, the
수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 Body 알루미늄 합금 냉간성형 제조 방법 및 장치에 대하여 부연설명한다. FCEV용 레귤레이터 Lower Body의 단조 공정 적합화 설계기술 개발, 기존 기계절삭가공에 의한 시제품 형상으로부터 Al 합금 냉간단조 공정에 적합한 형태로 단조품 형상 설계, 이각부 전방압출 성형을 위한 단조 형상 도출, 소재 이용률 향상을 위한 중공부 가공 최소화, 냉간 단공정으로 성형을 완료하기 위한 최적의 압출비를 달성한다.The high-pressure regulator body aluminum alloy cold forming manufacturing method and device for hydrogen vehicle fuel supply devices is further explained. Development of design technology suitable for forging process of regulator lower body for FCEV, design of forged product shape suitable for Al alloy cold forging process from prototype shape through existing mechanical cutting process, derivation of forging shape for front extrusion molding of beveled part, improvement of material utilization rate Minimize hollow part processing and achieve optimal extrusion ratio to complete molding through cold single process.
또한, 중공 형태와 더불어 플렌지와 이각 축부의 단차가 큰 레귤레이터 Lower Body 성형을 위한 Al 합금 냉간단조 공정 설계 및 금형 설계, 이각부 성형을 위한 전방 압출 모드 단조 공정 도출, 생산성 확보를 위한 성형 공정의 단공정화, 전방 압출부 소재 소착 최소화를 위한 Approach 각, Fillet 반경 및 Bearing 길이 도출 및 이를 적용한 금형 개발, 중공부 성형 금형 파손 방지를 위한 구조 설계가 이루어진다,In addition, Al alloy cold forging process design and mold design for forming the regulator lower body, which has a hollow shape and a large step difference between the flange and the beveled shaft, derived the forward extrusion mode forging process for forming the beveled part, and formed steps in the forming process to secure productivity. Processing, approach angle, fillet radius, and bearing length are derived to minimize material adhesion in the front extrusion area, mold development using these is developed, and structural design is performed to prevent damage to the hollow molding mold.
또한, 중공 이각 형상 구현시 필요한 단조 소재 성형성 확보를 위한 단조 소재 전처리 공정 최적화, Al 합금의 고압출비 냉간 단조시 수반되는 하중 증가 및 소착 현상 해소를 위한 빌렛의 윤활 피막 최적화, 기존 기계절삭으로 가공된 FCEV 용 레귤레이터 Lower Body를 대체하는 냉간 단조 시제품 개발 및 내구성 확보가 이루어진다.In addition, optimization of the forging material pretreatment process to ensure the formability of the forging material required when implementing the hollow bigonal shape, optimization of the lubricating film of the billet to eliminate the increase in load and seizure phenomenon accompanying high extrusion ratio cold forging of Al alloy, and processing using existing machine cutting. A cold forging prototype replacing the regulator lower body for FCEVs is developed and durability is secured.
본 발명은 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명됐지만, 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 이하의 특허청구범위에 의하여 정하여지는 것으로 본 발명과 균등 범위에 속하는 다양한 수정 및 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in relation to the preferred embodiments mentioned above, the scope of the present invention is not limited to these embodiments, and the scope of the present invention is determined by the following claims, which are equivalent to the present invention. It will include various modifications and variations belonging to .
아래의 특허청구범위에 기재된 도면부호는 단순히 발명의 이해를 보조하기 위한 것으로 권리범위의 해석에 영향을 미치지 아니함을 밝히며 기재된 도면부호에 의해 권리범위가 좁게 해석되어서는 안될 것이다.It is stated that the drawing symbols used in the patent claims below are merely intended to aid understanding of the invention and do not affect the interpretation of the scope of rights. The scope of rights should not be narrowly interpreted based on the drawing symbols.
1 : 상부몸체 1a : 센터 홀
3 : 하부몸체 5 : 중공부
100 : 단조 금형 110 : 상부 펀치부
111 : 상부펀치 홀더 111a : 내부 중공부
112 : 상부펀치 112a : 코어 삽입실
112b : 선단면 113 : 상부 펀치 코어
113a : 걸림부 113b : 선단부
120 : 하부 다이부 121 : 하부 다이
122 : 제1 하부다이 플레이트 122a : 제1 중공실
123 : 제2 하부다이플레이트 123a : 제2 중공실
131 : 카운터 펀치 131a : 중공부
132 : 카운터 펀치 코어
132a : 카운터 펀치 코어 몸체부
133 : 카운터 펀치 코어 선단부
133a : 제1 직경을 갖는 선단부
133b : 제1 경사면 133c : 중간직경부
133d : 제2 경사면 141 : 이젝팅 공구용 홈
142 : 이젝팅 툴1:
3: lower body 5: hollow part
100: forging mold 110: upper punch part
111:
112:
112b: front end surface 113: upper punch core
113a: catching
120: lower die 121: lower die
122: first
123: Second lower die
131:
132: Counter Punch Core
132a: Counter punch core body portion
133: Counter punch core tip
133a: tip having a first diameter
133b: first
133d: second inclined surface 141: groove for ejecting tool
142: Ejecting tool
Claims (7)
원통형 외주면을 가지며 센터 홀(1a)을 구비하고 하부몸체(3)보다 더 큰 외주면 직경을 갖는 상부몸체(1)와, 상기 상부몸체(1)의 하부로 연장되어 구비되는 하부몸체(3)와, 상기 하부몸체(3)의 중심에 형성된 중공부(5)를 갖는 레귤레이터 하부바디 성형체(S)를 상부 펀치부(110)와 하부 다이부(120)로 구성된 단조 금형(100)을 이용하여 성형하되,
상기 상부 펀치부(110)는,
프레스에 의해 승강되고 내부 중공부(111a)를 구비하는 상부펀치 홀더(111)과,
상기 상부펀치 홀더(111)의 내부 중공부(111a)에 고정되고 코어 삽입실(112a)을 구비한 중공의 상부펀치(112)와,
상기 중공 상부펀치(112)의 코어 삽입실(112a)에 삽입되고, 상부에 확장형 걸림부(113a)와 상기 상부펀치(112)의 선단면(112b)에 돌출되는 선단부(113b)를 구비한 상부 펀치 코어(113)를 포함하여 구성되고,
상기 하부 다이부(120)는,
상기 상부 펀치부(110)의 하부에 대향되게 위치하여 센터에 성형실(R1)을 구비하는 하부 다이(121)와,
상기 하부 다이(121)의 하부에 위치하고 센터에 제1 중공실(122a)을 구비한 제1 하부다이 플레이트(122)와,
상기 제1 하부다이 플레이트(122)의 하부에 위치하고 센터에 제2 중공실(123a)을 구비한 제2 하부다이플레이트(123)를 포함하고,
상기 제1 하부다이 플레이트(122)의 제1 중공실(122a)과 제2 하부다이플레이트(123)의 제2 중공실(123a)이 연통되어 카운터 펀치 내장실(R2)을 형성하고,
상기 단조 금형(100)은,
상기 카운터 펀치 내장실(R2)에 이젝팅 툴(142)에 의해 승강 가능하게 설치되며 센터에 중공부(131a)를 갖는 카운터 펀치(131)와,
상기 카운터 펀치(131)의 중공부(131a)에 내삽되며 상기 레귤레이터 하부바디 성형체(S)의 중공부(5)에 상응하는 형상의 카운터 펀치 코어 선단부(133)를 갖는 카운터 펀치 코어(132)와,
상기 카운터 펀치 내장실(R2)의 하부에 연통되어 형성된 이젝팅 공구용 홈(141)과,
상기 이젝팅 공구용 홈(141)에 상향 삽입되어 상기 카운터 펀치(131)를 지지 및 승강시키는 이젝팅 툴(142)를 더 포함하여 구성되고,
상기 카운터 펀치 코어 선단부(133)는,
제1 직경을 갖는 선단부(133a)와,
상기 선단부(133a)와 중간직경부(133c)를 연결하는 제1 경사면(133b)과,
상기 제1 직경보다 큰 제2 직경을 갖는 중간직경부(133c)와,
상기 중간직경부(133c)와 상기 제2 직경보다 큰 제3직경을 갖는 카운터 펀치 코어 몸체부(132a)를 연결하는 제2 경사면(133d)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수소자동차 연료공급장치용 고압 레귤레이터 Body 알루미늄 합금 냉간성형 제조 장치.In the high-pressure regulator body aluminum alloy cold forming manufacturing device for hydrogen vehicle fuel supply devices,
An upper body (1) having a cylindrical outer peripheral surface, a center hole (1a), and a larger outer peripheral diameter than the lower body (3), and a lower body (3) extending to the lower part of the upper body (1); , the regulator lower body molded body (S) having a hollow portion (5) formed at the center of the lower body (3) is formed using a forging mold (100) consisting of an upper punch portion (110) and a lower die portion (120). However,
The upper punch unit 110,
An upper punch holder (111) that is raised and lowered by a press and has an internal hollow portion (111a),
A hollow upper punch 112 fixed to the inner hollow portion 111a of the upper punch holder 111 and having a core insertion chamber 112a,
The upper part is inserted into the core insertion chamber 112a of the hollow upper punch 112 and has an expanded locking part 113a at the top and a distal end 113b protruding from the distal end surface 112b of the upper punch 112. Consists of a punch core 113,
The lower die portion 120,
A lower die 121 located opposite the lower part of the upper punch unit 110 and having a forming chamber R1 at the center,
A first lower die plate 122 located below the lower die 121 and having a first hollow chamber 122a at the center;
It includes a second lower die plate 123 located below the first lower die plate 122 and having a second hollow chamber 123a at the center,
The first hollow chamber 122a of the first lower die plate 122 and the second hollow chamber 123a of the second lower die plate 123 are connected to form a counter punch interior chamber R2,
The forging mold 100 is,
A counter punch (131) installed in the counter punch interior chamber (R2) to be able to be raised and lowered by an ejecting tool (142) and having a hollow portion (131a) at the center,
A counter punch core 132 interpolated into the hollow portion 131a of the counter punch 131 and having a counter punch core tip 133 of a shape corresponding to the hollow portion 5 of the regulator lower body molded body S. ,
A groove 141 for an ejecting tool formed in communication with the lower part of the counter punch interior chamber (R2),
It is configured to further include an ejecting tool 142 that is inserted upward into the ejecting tool groove 141 to support and elevate the counter punch 131,
The counter punch core tip 133 is,
A tip portion 133a having a first diameter,
A first inclined surface (133b) connecting the tip portion (133a) and the intermediate diameter portion (133c),
a middle diameter portion 133c having a second diameter larger than the first diameter;
A hydrogen vehicle fuel supply device comprising a second inclined surface (133d) connecting the intermediate diameter portion (133c) and a counter punch core body portion (132a) having a third diameter larger than the second diameter. High pressure regulator body aluminum alloy cold forming manufacturing device.
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