KR20000077130A

KR20000077130A - 알루미늄시트의 초소성 성형을 위한 개량 실비드

Info

Publication number: KR20000077130A
Application number: KR1020000023535A
Authority: KR
Inventors: 츠로쓰제임스지.
Original assignee: 고르바토프 티모씨 지.; 제너럴 모터즈 코오포레이션
Priority date: 1999-05-10
Filing date: 2000-05-02
Publication date: 2000-12-26
Also published as: US6047583A; EP1052036A3; JP3548500B2; EP1052036B1; KR100354108B1; DE60002948T2; JP2001001065A; EP1052036A2; DE60002948D1

Abstract

초소성 다이 또는 툴(12)에서 커스프-형태의 바인더면 실 비드(22)는 시트 작업물, 특히 알루미늄 시트와 기밀형태로 맞물리지만, 작업물 재료가 거의 움직이지 않아서, 형성된 시트(16)은 상기 툴에 붙지 않고, 성형조작의 완료시 쉽게 제거된다. 상기 커스프 형태는 잘려질 수 있고, 상기 실 형태는 커스프형태 이외의 편편한 바인더면내로 움푹 들어간 인접밸리를 포함할 수 있다.

Description

알루미늄시트의 초소성 성형을 위한 개량 실비드{IMPROVED SEAL BEAD FOR SUPERPLASTIC FORMING ALUMINUM SHEET}

본 발명은 알루미늄 합금시트의 초소성 성형(superplastic forming)에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 그러한 초소성 성형공정에 있어서, 스트레치 성형툴(stretch forming tool)의 바인더면(binder surface)에서의 실 디자인(seal design)에 관한 것이다.

제어된 조건하에서 변형될 때, 우수한 연성을 나타내는 금속합금으로는, 예를 들어 몇몇 알루미늄, 마그네슘 및 티타늄 합금이 있다. 이들 알루미늄 합금은 비교적 낮은 성형력(shaping force)하에서 대규모의 변형을 수용할 수 있다. 그러한 합금들은 초소성(superplastic)으로 특징화된다. 초소성 금속합금의 인장 연성(tensile ductility)은 전형적으로 200~1000% 연신율의 범위이다.

초소성 합금시트는, 다양한 공정에 의해 종종 복잡한 형태의 제조 제품으로 성형된다. 이들 초소성 성형(SPF)공정은, 복잡한 제품을 생산하는 제어 변형공정으로 대개 비교적 느리다. 그러나, SPF공정의 장점은, 그들이 종종 종래 시트 금속 스템핑(stamping)과 같은 다른 공정으로는 제조될 수 없는 큰 단독부품(large single parts)의 제조를 가능하게 한다는 데 있다.

실제 초소성 금속합금에 대한 좋은 배경기술이, 금속 핸드북, 9판, Vol.14, p.852-868, C.H. 해밀턴과 A.K.고쉬에 의한 "초소성 시트성형"에 제시되어 있다. 이 책에는, 적절히 미세하게 그레인화된 몇몇 초소성 알루미늄과 티타늄 합금이 기술되어 있다. 또한, 초소성 재료의 성형을 위한 많은 SPF 공정 및 실시예(practice)가 기술되어 있다. 비교적 저비용의 초소성 알루미늄합금의 비교적 큰 시트를 차체패널(automobile body panel) 등으로 성형하는데 적용되는 한 실시예가 스트레치 성형(stretch forming)이다.

상기한 바와 같이, 스트레치 성형은 편편한 시트 블랭크의 모서리에서 꼭 잡거나 조이고, 그 시트를 그것의 SPF온도로 가열한 다음, 한 면을 공기나 아르곤과 같은 적절한 가스로 가압하는 것을 포함한다. 상기 가열된 시트중앙의 조이지 않은 부분은 스트레칭되어, 다이 공동면(die cavity surface)과 같은 쉐이핑면(shaping surface)에 따라 변형된다. 용어 "블로우 성형(blow forming)"은 작용하는 가스(working gas)가 초-대기압(예를 들어, 690~3400kPa 또는 100~500psi)에 있는 곳에 적용한다. 진공성형(vacuum forming)은, 시트의 한 면으로 부터 공기가 배기되고 다른 한면에 가해진 압력은 약 15psi의 대기압으로 제한되는 스트레치 성형 (stretch forming practice)을 의미한다. 상기한 바와 같이, 상기 시트와 툴들은 합금에 적합한 SPF조건으로 가열된다. SPF 알루미늄 합금에 있어서, 이 온도는 전형적으로 400~550℃의 범위이다. 변형되는 시트에서 유기되는 변형속도(strain rate)가 부분성형을 위해 요구되는 연신율과 일치하도록 압하속도(rate of pressurization)가 제어된다. 적절한 변형속도는 통상 0.0001~0.01s^-1이다.

스트레치 성형에 있어서, 블랭크(blank)는 그것의 엣지에서 마주보는 다이 부재들(die members)의 보완면(complementary surface)사이에 꽉 조인다. 개략적인 예가 Hamilton et al article,supra p.857의 도9에 나타나 있다. 상기 다이 부재들 중 적어도 하나는 시트의 한 면에 마주보는 성형면과 함께 공동(cavity)을 가진다. 시트의 다른 면에 마주보는 다른 다이는 성형공정을 위한 작용가스(working gas)를 함유하도록 시트와 함께 하나의 벽(wall)으로서 압력 챔버(pressure chamber)를 형성한다. 상기 다이들과 시트는 적절한 성형온도에서 유지된다. 전기 저항 가열 요소들(electric resistance heating elements)은 프레스 플래튼(press platen)에 배치되거나 때때로 다이 부재들(die members)과 플래튼(platens)사이에 위치된 세라믹이나 금속 압력 플레이트에 삽입된다. 공기와 같은 적절한 가압 가스가 시트의 한면에서 다이 챔버내로 점차 도입되면, 뜨겁고 비교적 연한 시트는 마주보는 다이의 성형면에 대해 영구적으로 새로운 모양(reshape)이 될때까지 적절한 변형속도로 스트레치된다. 시트의 변형(deformation)동안, 가스는 성형다이 챔버로부터 배기된다.

SPF 스트레치 성형공정에 있어서, 시트의 주변부는 성형다이 혹은 툴의 "바인더면들(binder surfaces)"사이의 고정된 위치에서 유지된다. 상기 다이의 바인더면들은 기밀 실(gas tight seal) 상태로 시트를 고정하면 그 시트는, 종래 딥드로잉 공정에서는 전형적이었던 것과 같이, 바인더 표면을 넘어 유동하지 않는다. 시트의 주변부를 고정하기 위해 양각 랜드 실 비드(raised land seal bead)를 사용하는 것이 일반적이다. Hamilton et al article의 p.857의 도10은, SPF 성형툴 중 하나의 바인더면에 가공에 의해 형성된 사다리꼴 비드를 나타내며, 이 비드 이외의 바인더면은 편편하다. 상기 마주보는 툴의 바인더 면은 도10(a)에 나타난 바와 같이 편편하게 가공되거나, 혹은 도10(b)에 나타난 바와 같이 상보적으로 사다리꼴의 요부(recess)를 갖도록 가공될 수 있다. 보다 일반적으로는, 하나의 툴 표면에는 양각 직사각 단면(maled rectangular cross-section)의 비드가 구비되지만, 마주보는 바인더면은 편편하다. 전형적인 비드는 대략 폭이 10~15mm이고 길이가 0.5~1mm인 양각 직사각형 혹은 사다리꼴의 단면을 갖는다.

초소성 성형에서 발생되는 문제는, 부품추출(part extraction)동안, 성형된 시트가 실 비드 부근에서 툴에 부착되는 것이다. 상기 시트의 구성성분들은 성형온도에서 매우 변형하기 쉽기 때문에, 패널추출(panel extraction)동안 스티킹은 패널을 왜곡시킬 수 있다. 상기 문제는 특히 알루미늄 시트에서 심각하여, 상기 툴의 바인더부로 부터 SPF-성형 부품을 효율적으로 제거하는 것을 매우 느리게 한다. 상기 알루미늄 시트와 다이 면들 사이에서의 스티킹(sticking)은 주로 융기된(양각) 비드면에서 발생하지만, 마주보는 편편한 면에서도 발생한다. 상기 스티킹은 새롭게 노출되고 비산화된 알루미늄과 다이 표면들과의 반응을 유발한다.

이러한 비산화된 반응성 알루미늄은, 시트성형 전 클램핑 공정동안 그 알루미늄 시트의 소성 변형의 결과로서 상기 시트표면에 노출된다. 다이가 밀착됨에 따라, 알루미늄은 비드와 마주보는 툴면사이에서 클램프된 체적으로 부터 밀려나게 된다(국부적으로). 그 결과, 알루미늄 시트 표면상의 보호 알루미늄 산화막은 파괴되고, 반응성이 큰 알루미늄은 툴 표면에 밀착 접촉된다. 상기 SPF성형툴은 종종 연한 캐스트 아이런 혹은 알루미늄, 즉, 1020 스틸로 제조된다. 그러한 대부분의 툴재료에 있어서, 알루미늄 시트를 툴에 국부적으로 부착시켜 다음의 부품 제거동안 스티킹(sticking) 및 찢어짐(tearing)을 유발할 수 있는 국부반응(local reaction)이나 마이크로접합(microwelding)이 발생한다.

이러한 부분 스티킹 문제는, 부피가 작은 생산부품을 툴로 부터 조심해서 얻고자 하는 경우에는 허용될 수 있지만, 고생산성을 요하는 경우에는 허용될 수 없다. 즉, 자동차 패널의 제조에 SPF를 적용하기 위해서는, 성형툴로 부터 SPF-성형부품의 신속한 제거를 용이하게 할 수 있는 방안이 반드시 개발되어야 할 것이다.

본 발명은 스트레치 성형에 적합한 기밀 실(gas tight seal)형태로 금속시트(특히 알루미늄)시트와 맞물림하는 SPF성형 툴에 대한 새로운 실 비드 형태를 제공한다.

도1은 알루미늄 합금시트를 사용하는 한쌍의 보완 SPF 성형툴의 단면도이다. 상부 툴(tool)은 시트용 성형면을 제공하고 본 발명의 커스프-형태의 비드가 구비된 바인더면을 갖는다.

도2는 도1에 나타난 2-2방향에서 본 도1의 상부 툴의 평면도이다.

도3은 도1에 나타난 툴의 바인더 표면부의 확대도이다.

도4는 도3의 것과 같은 양각진 잘려진 커스프-형태의 비드제조를 위한 가공치수를 나타내는 툴의 바인더 표면부의 확대도이다.

도5는 사각-형태의 종래 비드를 나타내는 툴의 바인더 표면부의 확대도이다.

도6은 플레인 커스프-형태의 실 비드를 나타내는 툴의 바인더 표면부의 확대도이다.

도7은 양 측면에 밸리가 있는 잘려진 커스프-형태의 비드를 나타내는 툴의 바인더 표면부의 확대도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10…보완 툴 세트, 12…툴

14…협조툴, 16…시트

20…바인더면, 22…실 비드,

40…밸리

36…성형툴, 32…사각형 실링 비드

34…바인더부 122…커스프

상기한 바와 같이, 스트레치 성형에 적합한 본 발명은 기밀 실 형태로 금속시트(특히 알루미늄)와 맞물림하는 SPF성형 툴에 대한 새로운 실 비드 형태를 제공한다. 그러나, 상기 실비드의 형태는 시트의 변형을 제한하므로 그 시트가 성형공정 동안이나 후에 비드나 툴에 들러 붙지 않게 된다.

커스프 단면 형태를 갖는 비드는, SPF 시트재료의 주변을 맞물림하는 다이들이나 성형툴들 중 하나의 바인더면에 가공(machine)에 의해 형성된다. 상기 용어 "커스프(cusp)"는 대개 두개의 호(arc)가 교차하여 형성된 형태를 말한다. 본 발명의 실시예에서는, 적당히-떨어져 있는 평행한 패스로 이동되는 두개의 옵셋 구형 절삭기(offset spherical cutters)를 이용하여 금속 SPF툴의 바인더면을 가공함으로써, 선형 커스프-형태의 실비드가 적절히 형성된다. 상기 옵셋 절삭기는 커스프 단면을 가진 비드를 형성한다. 상기 비드는, 작업물 주변을 에워싸고 실링 맞물림하는데 필요로 하는 툴 주변부의 둘레에서 적절한 패스, 특히 선형 패스,로 절단된다. 일반적으로, 협조툴들 중 하나에 있어서, 상기 커스프-형태의 단면 비드를 형성하는 것이 필요할 뿐이다.

커스프-형태의 비드는 직사각형, 사다리꼴 또는 심지어 삼각형 단면 비드보다 낮은 SPF의 체적변화를 일으킨다는 것이 알려져 있다. 따라서, 반응성 알루미늄이 보다 적게 툴에 접촉하게 되어, 스티킹 반응이 저감된다. 그러므로, 상기 커스프 형태는 기밀 실을 제공하지만 최소의 접촉면적만을 갖도록 상기 시트내로 들어가게 되므로, 성형된 제품은 상기 비드가 있는 바인더면으로 부터 쉽게 떨어지게 된다.

커스프 형성 절삭툴로 적절히 가공함(penetration)에 의해, 편편한 바인더면에 상기 커스프의 하나 혹은 양 측면에 밸리가 제공될 수 있다. 바람직하게는, 보다 상세히 후술될 것이지만, 두개의 밸리가 형성되고, 그들은 파고듬(penetration)에 의해 변형될 때 알루미늄 시트로 부터 유동되는 금속에 대하여 양 측면상에 유사한 부피를 제공한다. 또한, 커스프는 적절히 절단될 수 있는데, 즉, 상기 커스프의 팁은 본 발명의 효과를 제공하도록 편편하게 가공될 수 있다. 상기 잘려진 커스프-형태의 비드에 있어서 편편한 부분은 제조중 인접한 툴 스포팅(spotting)을 용이하게 한다.

본 발명의 이들 및 다른 목적들과 장점들은 다음 바람직한 실시형태의 상세한 설명에서 보다 잘 이해될 것이다.

본 발명의 실시예가, 초소성 알루미늄 합금시트에서 쉘로우 팬(shallow pan)을 스트레치 성형하는 것과 관련하여 설명될 것이다. 상기 쉘로우 팬의 형상(configuration)은 구부러진 차체패널(curved automotive body panel) 등의 스트레치 성형품과 유사하다. SPF 스트레치 성형 공정은, 도1에 나타난 바와 같이, 형성되는 시트상 작업물(workpiece)의 주위를 실링 맞물림하는 두개의 보완툴(complementary tool)을 전형적으로 사용한다.

보완툴 세트(complementary tool set)(10)은 스트레치 성형 다이 또는 툴(12)과 협조툴(cooperating tool)(14)을 포함한다. 성형되는 재료는, 초소성 성형에 적합한 조성 및 공정 이력(process history)을 갖는 알루미늄 합금시트(16)이다. 그러한 재료의 예로는 알루미늄 합금 5083이 있다. 이 합금은 중량%로, 4~4.9% 마그네슘, 0.4~1% 망간, 0.05~0.25% 크롬, 0.1% 이하의 구리 및 나머지 알루미늄의 공칭 조성(nominal composition)을 갖는다. 냉연 시트는 초소성 성형을 위해 가공되어, 그레인 사이즈가 약 10마이크로미터인 미세하고, 안정한 그레인 구조를 갖는다.

시트(16)은 약 1.5mm의 적절한 두께이고 원하는 팬(pan)으로 성형하기에 충분한 크기의 사각(square)형태이다. 도1과 2에 나타난 바와 같이, 상기 성형툴(12)는 주조되어 툴 본체로 가공되는 부품-성형 공동면(part-forming cavity surface)(18)을 갖는다. 성형면(18)은 팬구조의 바닥, 측면 및 립(lip)을 한정한다. 상기 툴 본체는 1020스틸, 연한 캐스트 아이런 혹은 캐스트 알루미늄으로 적절히 형성된다. 사각-성형면(18)의 주변에는, 툴(12)의 바인더면(20)부가 있다. 바인더면(20)은, 실비드(22)와 그 실비드(22)의 양 측면상에 각각 하나씩 있는 쉘로우 밸리(40)들을 제외하고는 편편하다. 즉, 상기 바인더면(20)의 주요부는 편편하고, 상기 알루미늄 시트(16)의 주변부에 대해 위치한다. 상기 바인더면(20) 영역내에는, 툴의 전체 바인더면부 주위에 사각 곡선 패스로 뻗쳐있는 실 비드(22)와 밸리(40)들이 있다.

협조툴(14)는 또한 일반적으로 사각이고, 그리고 툴(12)의 성형면(18)과 일치되는 형상으로 시트를 스트레치 성형하기 위하여 공기 혹은 아르곤과 같이 가압가스가 개구(26)을 통해 그 내부로 유입될 수 있는 공동-한정면(cavity-defining surface)을 가진다. 협조툴(14)는 또한, 성형툴(12)의 바인더면(20)에서 시트(16)의 반대면에 맞물리는 바인더 표면부(28)을 사각 평면의 형태로 갖는다. 툴(14)의 전 주변 바인더면(28)은 편편하고 시트의 주변에 대해 위치한다.

스트레치 성형 공정의 수행에 있어서, 상기 알루미늄 시트(16)은 적절한 초소성 성형온도, 예를 들어, 400~550℃로 가열되고, 성형툴(12)과 보완툴(14)이 툴 오픈위치에서 간격을 두고 분리될 때, 그들의 바인더면 부분의 사이에 배치된다. 도1에 나타난 바와 같이, 상기 툴들이 닫혀지면, 상기 바인더부는 시트의 엣지 또는 주변부와 맞물린다. 이러한 배열에 있어서, 시트를 성형하기 위해서, 공기와 같은 고압가스가 개구(opening)(26)를 통해 시트의 뒤쪽 공동(cavity)(24)으로 유입된다. 상기 고압가스, 적절하게는 약 100psi의 압력이, 상기 툴들의 바인더 부분들 내에 있는 시트(16) 부분들에 대해 도1에서의 위쪽 방향으로 힘을 가하여, 그 시트가 툴(12)의 성형면(18)과 접촉하도록 한다. 시트가 성형면에 대해 스트레치되어 뻗쳐짐에 따라, 그 챔버내의 가스는 개구(30)을 통해 배출된다. 이러한 공정을 효율적으로 수행하기 위해서는, 상기 성형툴의 바인더부 사이의 시트의 표면에 걸쳐 가스가 새어나오지 않도록 상기 알루미늄 시트의 주변부에 기밀 실(gas tight seal)이 제공되어야 한다는 것을 알 수 있다.

종래기술에서는, 도5에 나타난 바와 같은 직사각의 실링비드(32)가 예를 들어, 성형툴(36)의 바인더부(34)에 제공된다. 이러한 직사각의 비드는 성형되는 시트의 주변부 주위로 뻗쳐간다. 반대 툴(44)의 바인더면(38)은 편편하거나 혹은, 직사각 단면의 상보적 음각을 갖도록 가공된다. 이런 종류의 비드에 있어서 어려운 점은, 상기한 바와 같이, 알루미늄 시트가 그것에 들러 붙고, 심지어 그것에 접합된다는 점이고, 비드로 부터 시트를 신속하고 깨끗하게 제거하는 것이 매우 어렵게 된다. 이러한 어려움은, 보론 나이트라이드, 그라파이트 등과 같은 고형 윤활제가 비드표면과 알루미늄 시트 사이에서 배리어피막(barrier coating)으로서 이용될 때에도 발생한다. 본 발명에 의하면, 다른 비드 형상이 제공된다.

도3은, 도1에 나타낸 성형다이(12) 및 협조다이(14)의 바인더부(20,28), 알루미늄 시트(16)의 단면을 크게 확대한 것이다. 잘려진 커스프 비드(22)는 성형툴의 바인더면에 형성되어 있다. 평행한 밸리들(40)이 가공에 의해 툴에 형성되어 있으며, 이 밸리들은 커스프의 양 측면에 각각 하나씩 형성되고, 그리고 커스프와 동일한 외연(coextensive)을 갖는다. 커스프(22)상의 이러한 잘려진 면(42)은 성형툴(12)의 바인더면(20)이 편편하게 가공되는 때에 형성된다.

도4는 두개의 구형 절삭툴(미도시)에 의해 성형툴(12)의 바인더면(20) 전체 주변을 트레이스하는(trace) 커스프(22)를 형성하기 위한 몇몇 가공치수들의 예를 나타낸다. 도3과 4에 따르면, 상기 각각의 절삭툴(cutting tool)의 반경은 0.50인치이다. 상기 툴들은 커스프의 센터라인으로 부터 0.250인치의 간격으로 서로 떨어져 위치한다(offset). 각 절삭툴의 중심은 성형툴의 바인더영역에 있어 목적하는 최종의 편편한 면에서 0.486인치 떨어져 유지된다. 상기 절삭툴들이 바인더면 주위의 각 패스를 트레이스하면, 그들은 초기에 도7의 122에 묘사된 것과 유사한 뾰족한 커스프를 형성한다. 그 툴들은 또한, 초기 뾰족한 커스프의 양쪽에 밸리부(40)을 가공한다. 상기 두개의 구형 절삭툴이 바인더부에서 그들 각각의 패스를 트레이스한 후, 최종적으로 편편한 절삭툴로 커스프의 팁을 제거하여, 상기 바인더면(20)의 평면 보다 0.027인치 위에 있는 편편한 면(42)(도1,3 및 4)을 갖는 잘려진 커스프를 제공하도록 한다. 결과로서 얻은 잘려진 커스프 실링비드(22)는 양면에 밸리(40)를 갖는 잘려진 플랫(truncated flat)(42)으로 특징화되는데, 상기 플랫(42)은 툴(12)의 바인더부의 평면(20)수준보다 위에 위치한다. 그 결과, 도1 및 3에 나타난 바와 같이, 알루미늄 시트(16)의 주변이 맞물리도록 상기 두개의 보완툴(12),(14)이 인가유압(hydraulic applied pressure)하에서 함께 프레스되면, 상기 잘려진 커스프(22)는 마주보는 플랫면(28)과 함께 작용하고, 알루미늄 시트(16)재료는 잘려진 커스프(22)의 탑(top)(42)에 걸쳐 두개의 인접 밸리(40)로 변형된다. 상기 툴들의 맞물림으로 인한 알루미늄 시트의 이러한 변형은 스트레치 성형공정에 필요한 기밀 실을 제공한다. 그러나, 도3 및 4에서 커스프(22)가 크게 확대되어 표현될지라도, 상기 알루미늄 시트의 체적변화는 실제로 종래기술의 직사각 혹은 사다리꼴 혹은 심지어 삼각 커스프보다도 현저히 작다. 성형공정이 완료되면, 여전히 뜨겁지만 성형된 시트(16)은 잘려진 커스프 실(22)로 부터 쉽게 제거된다.

도6은 툴(12)의 편편한 바인더면(20)에서의 심플한 커스프 비드(222)를 나타내며, 이 비드 이외의 바인더면은 편편하다. 커스프 비드(222)는 많은 스트레치 성형공정에 효과적이다. 도6은 잘리지 않고 밸리를 포함하지 않는 풀 커스프(full cusp)(22)의 형성에 있어서 예가되는 가공치수를 제공한다. 커스프 비드(222)는 도2에 묘사된 잘려진 커스프와 같이 툴(12)의 사각 바인더부(20) 주위에 형성될 수 있다. 커스프(222)는 성형툴(12)과 보완툴(14)의 편편한 면(28) 사이에서 프레스되는 알루미늄 시트상 작업물의 내부로 들어가게 된다. 피크(222)는 기밀 실을 제공하기 위해 충분히 알루미늄을 변형시킨다. 그러나, 알루미늄의 변형(displacement)은 최소화되고, 상기 툴의 바인더부 영역에서 알루미늄 작업물은 툴로 부터 쉽게 제거된다.

도7은 본 발명의 또 다른 실시형태를 나타낸다. 이 경우, 커스프(122)는 잘리지 않고, 툴(12)의 바인더면(20)에 밸리(40)을 포함한다. 도7은 주변에 밸리를 갖는 잘리지 않은 커스프의 형성을 위한 가공치수의 예를 나타낸다.

기재된 각각의 실시형태에서, 상기 커스프 비드는 한 표면에만 형성된다. 그러므로 지금까지 조사된 모든 적용에 있어서, 플레인 커스프 혹은 잘려진 커스프는, 커스프가 한 표면에만 형성될 때는 스트레치 성형을 위한 알루미늄 작업물에 적절한 실을 제공한다. 이것은 다이로 부터 작업물의 제거를 매우 빠르고 깨끗하게 한다.

본 발명은 몇몇 구체적인 실시형태의 관점에서 기술되어 왔지만, 종래에 사용된 다른 형태들이 쉽게 적용될 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범주는 다음 청구항에 의해서만 제한되는 것으로 생각된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 초소성 성형에 있어서, 부품추출동안 성형된 시트가 실 비드 부근에서 툴에 부착되는 스티킹문제를 해결할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

금속시트(16)를 성형하는데 사용하기 위한 성형툴(12)에 있어서, 상기 툴(12)은 상기 시트(16)에 대한 성형면(18)과 상기 시트(16)와 실링 맞물림되는 바인더면(20)을 포함하고, 상기 바인더면(20)은 편편한 폭부(width) 및 상기 폭부보다 위로 확장된 실비드(22)를 갖고, 상기 실비드는 커스프-형태의 단면(cross-section)을 갖는 것을 특징으로 하는 성형툴
제1항에 있어서, 상기 바인더면(20)은 상기 비드(22)의 적어도 하나의 측면에 상기 비드와 동일한 외연(coextensive)을 갖는 밸리부(40)을 갖는 것을 특징으로 하는 성형툴
제1항에 있어서, 상기 비드(22)는 잘려진(42) 커스프-형태의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 성형툴
제2항에 있어서, 상기 비드(22)는 잘려진(42) 커스프-형태의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 성형툴
성형온도로 가열된 금속시트(16)을 성형하기 위한 보완 성형툴 세트(10)에 있어서,

상기 시트(16)은 제1, 제2면 및 주변 엣지를 갖고,

상기툴은

상기 시트가 소성적으로 변형되는 면에 마주보는 제1 성형면(18)과, 제1 툴 실링 위치에서 상기 시트의 제1면 그것의 주변 엣지에서 실링 맞물림되는 제1 툴 바인더면(20)을 갖는 제1 성형툴(12);

상기 제1 툴 실링 위치와 맞서는 위치에서 상기 시트의 제2면 그것의 엣지에서 실링 맞물림되는 제2 툴 바인더면(28)을 구비하여, 상기 제1 툴(12)을 보완하는 제2 성형툴(14); 그리고

상기 제1 및 제2 툴 바인더면 중 하나는 커스프-형태의 실링 비드(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 보완 성형툴 세트.
제5항에 있어서, 상기 제1 툴 바인더면(20)은 편편한 표면부와 상기 비드(22)의 각 측면에 그 비드와 동일한 외연을 갖는 밸리부(40)을 포함하고, 상기 각각의 밸리부(40)는 상기 비드(22)에 인접하는 것을 특징으로 하는 보완 성형툴 세트.
제5항에 있어서, 상기 비드(22)는 잘려진(42) 커스프-형태의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 보완 성형툴 세트.
제6항에 있어서, 상기 비드(22)는 잘려진(42) 커스프-형태의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 보완 성형툴 세트.
초소성 온도로 가열된 초소성-성형가능한 알루미늄 합금시트(16)의 성형을 위한 보완 성형툴 세트(10)에 있어서,

상기 시트는 제1, 제2면 및 주변 엣지를 갖고,

상기툴은

상기 가열된 시트(16)가 유압(fluid pressure)하에서 소성적으로 변형되는 면에 마주보는 제1 성형면(18)과, 상기 시트의 제1 면이 그것의 주변 엣지에서 실링 맞물림되는 제1 툴 바인더면(20)을 갖고, 상기 바인더면이 선형 커스프-형태의 실 비드(22)를 포함하는 제1 성형툴(12); 및

상기 제1 툴 바인더면(20)에 맞서 상기 시트의 제2 면이 그것의 엣지에서 실링 맞물림되는 편편한 툴 바인더면(28)을 포함하여, 상기 제1 툴(12)을 보완하는 제2 성형툴(14)을 포함하는 것을 특징으로 하는 보완 성형툴 세트.
제9항에 있어서, 상기 제1 성형툴의 바인더면이 상기 비드의 각 측면에 편편한 표면부(20)와 상기 비드와 편편한 표면부(20) 사이에서 상기 비드(22)의 적어도 한 측면에 밸리부(40)을 포함하는 것을 특징으로 하는 보완 성형툴 세트
제9항에 있어서, 상기 비드(22)는 잘려진(42) 커스프-형태의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 보완 성형툴 세트.
제10항에 있어서, 상기 비드(22)는 잘려진(42) 커스프-형태의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 보완 성형툴 세트.