KR20060034639A

KR20060034639A - 금속 튜브 프레스 성형 방법

Info

Publication number: KR20060034639A
Application number: KR1020057021110A
Authority: KR
Inventors: 티모시 제이. 크립시
Original assignee: 프로토튜브, 아이엔씨.
Priority date: 2003-05-08
Filing date: 2004-05-07
Publication date: 2006-04-24
Also published as: MXPA05011842A; WO2004101187A3; EP1635983A2; AU2004238826A1; JP2007501714A; CA2526929A1; WO2004101187A2

Abstract

서로 다른 두께 및/또는 재료를 가진 서브 블랭크(22, 24, 26)는 결합선 또는 경계선(28, 30)을 따라 서로 결합된다. 상기 결합선은 축방향 요소 및/또는 반경방향 요소를 가진다. 상기 블랭크는 2개의 거의 나란한 아암(121, 123)을 가진 U 자형 구조체(120)로 성형되며, 상기 아암은 U 자형 부재의 축방향 길이를 따라 변화하는 거리로 서로를 향하여 오버벤딩될 수 있다. 상기 U 자형 부재는 거의 관형상 부재(220)를 형성하도록 프레스 성형 공증을 겪는다. 거의 관형상 부재는 비원형의 단면을 가진다. 서로 다른 두께의 서브 블랭크로 인하여 결합선에는 단차가 형성된다. 상기 단차는 외측을 향하여 드레스 성형되는 위치에 있어서, 상기 단차는 프레스 성형 공정동안 감소된다.

금속 프레스 성형

Description

금속 튜브 프레스 성형 방법{Process for press forming metal tubes}

본 발명은 관형상 부재 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프레스 형성 작업을 포함하는 관형상 부재 제조 방법에 관한 것이다.

관형상 부재(tubular member)는 역사적으로 원형 단면을 가지는 관형상 부재에 평평한 재료를 연속적으로 롤 형성하여 만들어져 왔다. 이러한 관형상 부재는 단면으로 절단되거나 원하는 길이로 파이프로 절단되었다. 축방향 길이를 따라 직경이 변화하는 원형의 단면을 가진 관형상 부재를 제공하기 위하여, 이러한 관형상 부재를 성형한 후에 다양한 파이프 부분이 서로 용접된다.

최근에는, 관형상 부재는 다양한 프레스 성형 방법을 사용하여 성형된다. 프레스 성형 방법을 사용함으로 인하여, 축방향 길이를 따라 변화하는 단면을 가진 관형상 부재를 제조할 수 있는 제조상의 유연성이 확보된다. 축방향 길이를 따라 추가적인 단면 변화는 관형상 부재를 후속 하이드로 성형(hydro forming) 공정에서 처리하여 얻어진다. 그러나, 관형상 부재를 보다 향상된 방식으로 제조할 수 있게 하고 관형상 부재의 제조에 있어서 가변성을 증가시키며, 비용을 절감하고 다른 장점을 나타내어야 하는 요구사항들이 남아 있었다.

본 발명의 일특징으로서, 관형상 부재를 성형하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 두께를 가지는 제 1 서브 블랭크와 이와 다른 두께를 가지는 제 2 서브 블랭크를 포함한다. 제 1 및 제 2 서브 블랭크는 제 1 및 제 2 서브 블랭크 사이의 결합부 및 대향하는 측면 모서리에서 단차를 가지는 평평한 블랭크를 형성하도록 결합 라인을 따라 서로 결합된다. 상기 블랭크는 다이의 절반부(half)를 향하여 외측으로 단차가 향하도록 두 개의 프레스 성형 다이 절반부 사이에 위치된다. 상기 2개의 다이 절반부는 관형상 부재에 블랭크를 형성하도록 서로 프레스되어, 결합부에서 단차를 감소시킨다.

본 발명의 다른 특징으로서, 관형상 부재 제조 방법이 제공된다. 상기 방법은 제 1 및 제 2 서브 블랭크를 성형하는 단계와 대향하는 측면 모서리를 가진 평평한 블랭크를 형성하도록 축방향 구성요소를 가지는 결합 라인을 따라 제 1 및 제 2 서브 블랭크를 결합하는 단계를 포함한다. 평평한 블랭크의 대향하는 측면 모서리는 관형상 부재를 성형하도록 서로 결합된다.

본 발명의 다른 특징으로서, 관형상 부재 제조 방법이 제공된다. 상기 방법은 경계선을 따라 제 2 부분에 인접한 제 1 부분을 포함하는 평평한 블랭크를 형성하는 단계를 포함하며, 제 1 부분의 적어도 하나의 재료와 두께는 제 2 부분과 다르며, 상기 경계선은 축방향 요소와 반경방향 요소를 동시에 가진다. 상기 블랭크는 블랭크의 대향하는 측면 모서리를 결합함으로써 관형상 부재로 형성된다.

본 발명의 다른 특징으로서, 관형상 부재 제조방법이 제공된다. 상기 방법은 평평한 블랭크의 축방향 길이를 따라 변화하는 스프링이 후진하는 경향을 가지는 평평한 블랭크를 형성하는 단계를 포함한다. 중앙의 축방향 힘이 2개의 거의 나란한 아암으로 U 자형의 구조를 형성하는 블랭크에 가해져서 각각의 아암은 원거리 단부를 가진다. 일정 거리에는 아암의 원거리 단부를 서로 이동하게 하도록 다른 힘이 가해져서, 상기 거리는 U 자형의 구조의 축방향 길이를 따라 변화한다.

본 발명의 다른 특징으로서, 관형상 부재 제조방법이 제공된다. 상기 방법은 초기 단면을 가지는 관형상의 부재를 거의 형성하는 단계를 포함한다. 거의 관형상의 부재는 초기 단면 형상과는 다르며 거의 원형이 아닌 형상으로 몰딩 캐비티를 형성하는 2개의 암 다이 절반부 사이에서 프레스 성형되어 위치된다. 상기 2개의 암 다이 절반부는 서로 이동하여 관형상 부재는 몰드 캐비티의 단면형상이 되게 된다.

본 발명의 다른 특징으로서, 관형상 부재의 제조방법이 제공된다. 상기 방법은 거의 U자형 부재를 성형하는 단계와 거의 원형이 아닌 단면을 가진 몰드 캐비티를 형성하는 2개의 암 다이 절반부 사이의 프레스 성형 다이의 거의 U 자형 부재를 위치시키는 단계를 포함한다. 상기 2개의 암 다이 절반부는 서로 이동하여 관형상 부재가 몰드 캐비티의 단면상에 오게 된다.

본 발명의 다른 특징으로서, 관형상 부재의 제조방법이 제공된다. 상기 방법은 제 1 및 제 2 서브 블랭크를 성형하는 단계와, 대향하는 측면 모서리를 가지는 평평한 블랭크를 형성하도록 아치형 결합 라인을 따라 제 1 및 제 2 서브 블랭크를 결합하는 단계를 포함한다. 평평한 블랭크의 대향하는 측면 모서리는 관형상 부재를 형성하도록 서로 결합된다.

본 발명의 다른 특징으로서, 관형상 부재의 제조방법이 제공된다. 상기 방법은 평평한 시트 재료로부터 제 1 서브 블랭크를 형성하는 단계와, 평평하지만 이와 다른 재료로부터 제 2 서브 블랭크를 형성하는 단계를 포함한다. 제 1 및 제 2 서브 블랭크는 대향하는 측면 모서리를 가지는 평평한 블랭크를 형성하도록 결합 라인을 따라 서로 결합된다. 평평한 블랭크는 거의 U 자형의 부재로 프레스 성형되며, 거의 U 자형의 부재는 관형상 부재로 변형된다. 거의 관형상 부재의 대향하는 측면 모서리는 관형상 부재를 이루도록 서로 결합된다.

본 발명의 다른 특징으로서, 관형상 부재의 제조방법이 제공된다. 상기 방법은 평평한 시트 재료로부터 제 1 서브 블랭크를 형성하는 단계와, 평평한 시트 재료로부터 제 2 서브 블랭크를 형성하는 단계를 포함한다. 제 1 및 제 2 서브 블랭크는 대향하는 측면 모서리를 가지는 평평한 블랭크를 형성하도록 결합 라인을 따라 서로 마찰 교반 용접(friction stir weld)된다. 상기 평평한 블랭크는 거의 U 자형 부재로 프레스 성형된다. 거의 U자형의 부재는 관형상 부재로 프레스 성형된다. 거의 관형상 부재의 대향하는 측면 모서리는 관형상 부재를 형성하도록 서로 마찰 교반 용접된다.

본 발명의 응용 분야는 하기에서 더욱 상세하게 드러나게 될 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 상세한 설명 및 특정 예는 본 발명의 범위를 한정하지 않는 범위에서 의도된 것이다.

본 발명은 첨부한 도면을 참조하여 상세한 설명에서 보다 더욱 명확하게 이 해된다.

도 1은 본 발명의 예시적인 방법에 따라 형성된 예시적인 블랭크의 평면도이다.

도 2는 본 발명의 예시적인 방법에 따라 형성된 선택적인 블랭크의 평면도이다.

도 3은 본 발명의 예시적인 방법에 따라 형성된 다른 예시적인 블랭크의 평면도이다.

도 4는 본 발명의 예시적인 방법에 따라 형성된 추가적인 예시적인 블랭크의 평면도이다.

도 5는 도 3의 블랭크의 대향하는 모서리의 용접 결합선의 부분 확대 사시도이다.

도 6은 암 다이 절반부(female die half)와 수 다이 절반부(male die half)를 포함하는, U 자 형상 성형 작업을 도시하는 모식도이다.

도 7은 오버벤딩 작업을 도시하는 모식도이다.

도 8은 오버 벤딩 작업에 사용되는 암 다이 절반부의 실시예를 도시하는 확대 사시도이다.

도 9는 2개의 암 다이 절반부 사이에 몰드 캐비티 내에 위치된 거의U 자형의 구조체를 도시하는 모식도이다.

도 10은 몰드 절반부가 서로 프레스된 도 9에 유사한 모식도이다.

도 11은 거의 관형상 부재이 사시도이다.

도 12는 용접 작업을 수행하는 도 11이 거의 관형상 부재의 사시도이다.

도 13은 몰드 캐비티가 비원형 단면을 가지는 도 10에 유사한 단부 모식도이다.

바람직한 실시예에 대한 하기의 설명은 단지 본질적인 것에 관한 예시이며, 본 발명이나 그 응용례, 사용례를 한정하고자 하는 것은 아니다. 예를 들어, 거의 U자형의 부재를 형성하는 작업 및 다른 관형상 부재를 형성하는 작업이 프레스 공정으로 본원에서 설명되어 있더라도, 하나 이상의 다른 작업이 롤 성형 작업으로 교체될 수도 있다.

일실시예에 따른 방법은 평평한 블랭크를 형성하는 단계, U자형의 구조체에 평평한 블랭크를 성형하는 단계, 블랭크의 원거리 단부들 사이에 작은 길이의 간격으로써 관형상 구조체로 U자형 구조체를 성형하는 단계, 관형상 구조체를 완성하도록 원거리 단부를 서로 결합하는 단계를 포함한다. 여기서 사용된 "관형상" 이라는 용어는 부재의 원주 또는 주변 형상에 관계 없이 약 360도 원주방향으로 완전히 연장된 벽에 의해 형성되는 단면을 가지는 부재를 설명하는 것이다. 관형상 부재는 예를 들어 관형상 부재의 틈을 가로지르는 추가적인 단면을 동시에 가져서, 완전히 360도의 벽을 제공하지는 않는다. 유사하게, "U 자형 "이라는 용어는 다른 형성 베으스를 가진 구조체와 베이스에서의 부드러운 곡률을 가진 구조체를 포함하는 것이다.

도 1 내지 도 4는 상기 방법의 일부에 의해 번갈아 형성되는 다양한 평평한 블랭크를 도시한다. 도 1을 참조하면, 이러한 예시적인 평평한 블랭크(20)는 다소 사각형상의 중앙에 위치된 서브 블랭크(22)를 포함한다. 중앙에 위치된 서브 블랭크(22)의 각 측면을 따라, 추가적으로 서브 블랭크(24, 26)가 측면에 위치된다. 각각의 이러한 측면의 서브 블랭크(24, 26)는 동일하며 직사각형부를 가지며 다소 사다리꼴 형상의 부분을 가진다. 각각의 서브 블랭크(22, 24, 26)는 스탬핑 되거나 그렇지 않으면 금속의 평평한 시트로 형성된다.

각각의 측면 서브 블랭크(24, 26)는 결합선(28, 30)을 따라 중앙 서브 블랭크(22)에 각각 결합된다. 각 결합선(28, 30)은 평평한 블랭크(20)의 다양한 부분들 사이에 경계선을 제공한다. 이러한 결합선(28, 30) 또는 경계선은 축방향 요소를 가진다. 환언하면, 결합선(28, 30) 또는 경계선은 후속하여 형성된 관형상 부재의 중심축에 그리고/또는 블랭크(20)의 축에 단순히 수직하지 않은 방향으로 연장된다. 사실, 이러한 실시예에서, 결합선(28, 30) 또는 경계선은 형성된 관형상부재(220)의 축 및/또는 블랭크(20)의 축에 거의 나란한 방향으로 연장된다.

상기 서브 블랭크는 레이저 용접, 가스 금속 아크 용접, 고주파 용접, 매시 시임 용접, 마찰 교반 용접 등과 같은 재료에 적합한 용접 작업에 의해 서로 결합될 수 있다. 이 경우, 마찰 교반 용접이 가장 바람직하다. 마찰 교반 용접은 서로 용접될 재료를 지지하는 단계를 포함한다. 비소모성 핀(미도시)은 압력하에 결합선을 따라 회전하여 재료에 가해진다. 상기 핀에 관련된 쇼울더는 결합선의 재료와 접촉하게 된다.

핀의 회전은 접촉 재료를 가열하고 소성화한다. 핀이 결합선을 따라 움직 임에 따라, 핀의 전방부로부터의 재료는 후방으로 치워져서 재료들 사이의 결합을 형성하도록 고형화된다. 상기 핀의 깊이는 재료의 다양한 두께 변화를 수용하도록 용접하는 동안에 조절될 수 있다. 또한, 상기 핀은 복잡한 결합 경로를 따라 필요한 방향으로 이동하게 된다. 상기 핀은 분당 약 180 내지 300 회전하게 된다. 인치당 약 5000 내지 10000파운드의 압력하에 못이 재료에 가해진다.

전술한 바와 같이, 상기 결합선(28, 30) 또는 경계선은 다양한 요소로 평평한 블랭크(20)를 분리한다. 중앙 서브 블랭크(22)에 대응하는 평평한 블랭크(20) 부분은 상당히 두꺼운 재료로부터 형성된다. 추가하여, 측면 블랭크 (24, 26)에 대응하는 평평한 블랭크(20) 부분은 중앙 블랭크(22) 부분과 동일한 재료로 형성되지만 비교하여 얇다. 따라서, 단차부는 도 6에 도시된 바와 같이 결합선(28, 30) 또는 경계선에 각각 제공된다. 선택적으로, 다양한 부분(22, 24, 26)은 다양한 두께부로 단일 시트 재료를 롤링하여 성형된다.

도 2를 참조하면, 선택적인 예시로서 평평한 블랭크(32)는 스탬프되거나 그렇지 않으며 평평한 금속 시트로부터 절삭되는 2개의 서브 블랭크(34, 36)로부터 간단히 형성된다. 이 경우, 거의 직사각형 서브 블랭크(34)는 약간 두꺼운 시트 재료로부터 절개된다. 거의 사다리꼴 형상의 서브 블랭크(36)은 상당히 얇은 시트 재료로부터 절개된다. 전술한 바와 같이, 이러한 서브블랭크는 평평한 블랭크(32)를 형성하는 결합선(38) 또는 경계선을 따라 용접 또는 다른 적절한 과정에 의해 이어서 서로 결합된다.

결합선(38) 또는 경계선은 반경방향 요소만을 가지면 어떠한 축방향 요소도 가지지 않는다. 환언하면, 결합선(38) 또는 경계선은 블랭크(32)의 축 및/또는 이어서 형성된 관형상 부재의 축에 수직한 방향으로 연장된다. 이러한 결합선(38) 또는 경계선은 2부분으로 평평한 블랭크(32)를 분리한다. 직사각형 서브 블랭크(34)에 대응하는 평평한 블랭크(32)의 부분은 상당히 얇은 재료로 형성되고 사다리꼴 형상의 서브블랭크(36)은 비교적 두껍기 때문에, 단차는 도 1의 실시예에 대하여 전술한 것과 유사한 결합선(38) 또는 경계선에서 형성된다.

도 3을 참조하면, 다른 선택적인 평평한 블랭크(40)가 형성된다. 이 경우, 상기 평평한 블랭크(40)는 처리된 재료를 가진 부분 및/또는 코팅된 표면 및 그렇지 않은 재료를 가진 부분(44)을 포함한다. 따라서, 여기서 사용된 바와 같이, 각각의 부분(42, 44)은 다른 부분과 다른 재료로 이루어진다. 이 경우, 평평한 블랭크(40)는 스탬핑되거나 아니면 평평한 시트 재료로부터 절개된다. 코팅 및/또는 저리된 표면은 절개 작업후에 또는 그 전에 처리된 부분(42)에 제공될 수 있다.

선택적으로, 상기 평평한 블랭크(40)는 평평한 블랭크(40)의 2 부분(42, 44)에 대응하는 2개의 다른 서브블랭크로부터 형성될 수 있다. 2개의 서브 블랭크(42, 44)는 전술한 바와 같은 예를 들면 용접에 의해 서로 결합된다. 서브 블랭크(42, 44)를 형성하는데 사용될 수 있는 다른 재료의 예는 중간 정도 강도의 강, 고강도 강, 스테인레스 강, 갈바나이즈 강, 어닐링 강을 포함한다.

경계선(46)은 처리된 부분(42)과 처리되지 않은 부분(44) 사이의 경계를 나타내도록 도시된다. 이 경우, 평평한 블랭크(40)의 부분들 사이의 경게선(46)은 아치형이며, 따라서 축방향 요소를 포함한다. 경계선(46)은 축방향에 나란한 세그 먼트를 포함한다. 또한, 상기 경계선(46)은 축방향에 수직한 세그먼트를 포함한다. 또한 상기 경계선(46)은 평평한 블랭크(40)의 대향하는 측면 모서리(48, 50)에 교차한다.

도 4를 참조하면, 추가적인 예시의 평평한 블랭크(52)는 서로 다른 재료로부터 형성된 서브블랭크(54) 인서트를 가지며 서브 블랭크(56) 재료를 둘러싸는 것보다 다른 두께를 가지는 것으로 도시된다. 도 1의 평평한 블랭크(20)와 도 2의 평평한 블랭크(32)로써, 이러한 평평한 블랭크(52)는 전술한 바와 같이 결합선(58) 또는 경계선을 따라 서로 결합되는 2개의 서브 블랭크(54, 56)를 포함한다. 선택적으로, 서브 블랭크(56)의 재료는 서브 블랭크(54)의 구간에서 제거되지 않는다. 대신에, 서브 블랭크(54)는 용접되거나, 아니면 두꺼운 부분을 형성하는 서브 블랭크(56)의 표면에 결합된다.

결합선(58) 또는 경계선은 축방향 요소와 반경 방향 요소를 가진다. 결섭선(58) 또는 경계선은 축방향에 거의 나란한 2개의 세그먼트를 포함한다. 추가하여, 상기 결합선(58) 또는 경계선은 축방향에 거의 수직한 2개의 세그먼트를 포함한다.

대표적으로 도 1의 블랭크를 참조하면, 평평한 블랭크(20)의 대향하는 모서리(60, 62)는 선택적으로 각을 이루어 제공되어, 대향하는 측면 모서리(60, 62)는 하기에서 설명되는 바와 같이 프레스 성형 작업동안에 서로 거의 나란하게 된다. 이러한 각은 스카이빙(skiving) 공정 또는 시어링(shearing) 공정에 의해 블랭크(20)의 대향하는 모서리(60, 62)상에 제공된다. 상기 스카이빙 공정으로 인하여 시어링 공정보다 재료를 덜 제거하여 재료 단가를 의미있는 수준으로 절감할 수 있게 된다.

도 5를 참조하면, 도 2의 평평한 블랭크(32)의 대향하는 측면 모서리(66) 중 하나와 교차하는 곳에서 결합선(38)의 부분 확대 사시도가 도시된다. 이러한 것은 용접선이 종료하게 될 때 종종 나타나는 결과로서 재료 간격(70)이 보여진다. 평평한 블랭크(32)의 대향하는 측면 모서리(64, 66)를 따라 각이진 모서리를 제공하는 단계의 결과로서, 결합선(38)에서의 재료 간격(70)이 제거되는 대향 모서리(64)를 따라 재료를 충분하게 제거하는 것이 바람직하다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 이러한 예시적인 단계는 암 다이 절반부(female die half: 76)의 부분을 형성하는 한 쌍의 이격된 롤러(72, 74) 위로 평평한 블랭크(20)를 위치시키고, 평평한 블랭크(20)에 수 다이 절반부(male die half: 78)의 하향 운동에 의해 제공된 중심축 방향 힘을 가하는 단계를 포함한다. 평평한 블랭크(20)는 평평한 블랭크(20)가 형성되는 U자형 부재의 외측면 또는 암 다이 절반부(76)를 향하여 그리고 수 다이 절반부(78)로부터 멀어지는 방향으로 평평한 블랭크(20)의 다양한 부분(22, 24, 26)들 사이의 두께의 차이에 의해 결합선(28, 30)에서 단차가 형성되도록 위치된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 수 다이 절반부(78)는 하향 운동하여 암 다이 절반부(76)의 롤러(72, 74)에 대하여 평평한 블랭크(20)를 강제한다. 블랭크(20)가 암 다이 절반부(76)의 저부(80)와 접촉하므로, 상기 롤러(72, 74)는 180도 이상으로 블랭크(20)를 오버벤딩하도록 내측으로 회동하게 된다. 이러한 오버벤딩 작업 은 블랭크(20)가 재료의 용수철성에도 불구하고(즉 평평한 망치 형상을 향하여 재료가 스프링 후진하는 경향) 암 다이 절반부(76)로부터 제거시에 적어도 약 180도로 굽어진 채 유지되는 것을 보조한다. 따라서, 상기 블랭크(20)가 암 다이 절반부로부터 제거될 때, 거의 나란한 아암(121, 123)을 가지는 거의 U 자형상으로 남게 된다. 이러한 방식으로, 평평한 블랭크(20)는 거의 U 자 형상 부재(120)로 형성된다.

도 8을 참조하면, 예를 들어, 거의 U 자형상 부재가 축방향 길이를 따라 두께가 변화거나 강직도가 변화할 때, 성형 작업 후에 거의 U 자형 부재가 스프링 후진되는 경향은 그 축방향 길이를 따라 변화하게 된다. 예를 들어, 거의 U자형 부재가 그 축방향 길이를 따라 스프링 후진되는 경향이 변화하는 경우, 그 길이를 따라 오버벤딩하는 양을 서로 다르게 하는 것이 바람직하다.

이와 관련하여 대표적인 사항으로 도 2의 블랭크(32)를 참조하면, 상기 암 다이 절반부(76)는 블랭크의 두꺼운 부분(34)에 대응하는 U 자형 부재(132)의 길이를 따라 짧은 거리로 서로를 향하여 내측으로 아암을 이동시키는 제 1 부분(82)을 포함한다. 상기 암 다이 절반부(76)는 블랭크(32)의 얇은 부분(36)에 대응하는 상당히 긴 거리로 서로를 향하여 내측으로 아암(133, 135)를 이동시키는 제 2 부분(84)를 포함한다. 따라서, 얇은 부분(36)은 두껍거나 강직한 부분(34)보다는 스프링 후진하는 경향을 가지더라도, 이러한 두 부분은 오버벤딩 작업후에 그리고 상기 암 다이 절반부(76)로부터 제거된 후에 거의 정렬된다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 U 자형 부재(120)는 2개의 암 다이 절반부 (86, 88) 사이의 몰드 캐비티에 놓이며 프레스 성형 작업을 받게 된다. 선택적인 실시예로서, 상기 너부 암 다이 절반부(86)은 전술한 U 자형상 성형 공정에 사용되는 바와 동일한 암 다이 절반부(76)가 된다. 이러한 암 다이 절반부(86, 88)는 그 내부에 몰드 캐비티를 형성한다.

프레스 성형 공정동안, 2개의 다이 절반부(86, 88)는 서로 프레스된다. 다이 절반부(86, 88)가 거의 U 자형상의 부재(120)의 아암(121, 123)의 원거리 단부에서 서로를 향하여 이동함에 따라, 평평한 블랭크(20)의 대향하는 측면 모서리(60, 62)에 대응하여 서로 접촉하게 된다.

따라서, 거의 U 자형상의 부재(120)는 서로에 대하여 거의 관형상 부재(220) 및 아암(121, 123)이 되어 거의 관형상 부재(220)는 압축되어 몰드 캐비티(90)의 형상이 된다. 추가하여, 이로 인하여, 결합선(28, 30)에서의 단차 주위의 재료는 외측으로 이동하게 되며, 거의 관형상 부재(120)의 두꺼운 부분(22) 및 얇은 부분(24, 26) 사이에서 매끄러운 전이부를 형성한다. 이러한 것은 내측 맨드렐이 후속적인 성형 공정에서 사용될 때 특히 유익하다.

도 11을 참조하면, 거의 관형상의 부재(220)는 상기 암 다이 절반부(86, 88)로부터 제거되며, 아암(121, 123)의 원거리 단부가 서로 이동하게 되는 전체 축방향 길이를 따라 작은 간격(227)을 가진다. 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 간격(227)은 대향하는 화살표에 의해 도시된 클램핑 작업에 의해 폐쇄된다. 상기 간격(227)은 거의 관형상 부재(220)가 일정 위치에 클램핑됨에 따라 상기 간격(227)으로부터 제거되는 위치 나이프(미도시)를 사용하여 배향된다. 일단 클램핑되면, 평평한 블랭크(20)의 대향하는 측면 모서리(60, 62)에 대응하는 아암(121, 123)의 원거리 단부는 용접되거나 그렇지 않으면 도 12에 도시된 바와 같이 결합선(229)를 따라 서로 적절하게 결합된다.

마찰 교반 용접이 상기 대향하는 측면 모서리를 서로 결합하는데 사용되면, 상기 대향하는 측면 모서리는 일정 위치에 지지되어, 서로 분리되지 않은 채 걸리는 압력을 견딜 수 있게 된다. 또한, 전술한 시어링 공정 또는 스카이빙 공정은 대향하는 측면 모서리를 사로 결합하는 방법에 따라 선택적일 수 있다. 예를 들어, 시어링 공정 또는 스카이빙 공정은 대향하는 측면 모서리가 마찰 교반 용접을 사용하여 결합되면 많은 경우에 생략될 수 있다. 상기 대향하는 측면 모서리가 서로 결합된 후에, 상기 관형상 부재(220)는 후속적인 프레스 성형 공정을 겪게 된다. 예를 들어, 상기 관형상 부재(220)는 하이드로 성형 공정을 겪게 된다.

도 13을 참조하면, 용접된 관형상 부재(220)는 후속적인 프레스 성형 공정을 번갈아 겪게 된다. 이 경우, 용접된 관형상 부재(220)는 2개의 암 다이 절반부(92, 94)를 가지는 다이 내에 다시 위치하게 된다. 상기 다이 절반부(92, 94)가 서로 프레스됨에 따라, 상기 관형상 부재(220)는 암 다이(92, 94)의 몰드 캐비티(96)의 형상이 된다. 따라서, 이 경우에, 거의 U 자 형상의 부재(120)는 초기 단면 형상을 가지는 거의 관형상 부재(220)로 프레스 형성된다. 상기 축방향 간격(227)은 용접될 수 있다. 상기 관형상 부재(220)는 다른 비원형 단면 형상을 가지는 몰드 캐비티(96)를 사용하여 추가적으로 프레스 성형된다.

선택적인 경우로서, 거의 U 자형의 부재(120)는 비원형 단면을 가지는 거의 관형상의 부재(220)로 바로 성형될 수 있다. 이 경우, U 자 형상의 부재(120)의 거의 관형상 부재(220)로 변형되는 도 9 및 도 10의 상기 암 다이 절반부(86, 88)는 비원형 단면을 가진 몰드 캐비티(96)를 가진다. 예를 들어, 이러한 암 다이 절반부(86, 88)는 비원형 단면 형상을 가진 몰드 캐비티(96)를 가진 도 13의 암 다이 절반부(92, 94)와 교체될 수 있다.

어떠한 경우에라도, 비원형 단면 형상은 각각 다른 치수를 가진 2개 이상의 반경에 의해 형성된다. 선택적으로, 다른 단면 형상은 서로로부터 분리된 적어도 3개의 반경에 의해 형성된다. 3개 반경 중 적어도 2개의 반경은 거의 동일한 치수를 가진다. 각각의 3개 반경에 의해 형성된 단면부분은 단면 부분의 다른 반경부에 의해, 또는 단면의 거의 직선부에 의해 또는 다른 반경부와 거의 직선부 양자에 의해 다른 부분과 분리될 수 있다.

본 발명의 설명은 본질적인 것이며 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위의 변형은 본 발명이 범위내의 발명이다. 이러한 변형은 본 발명의 범위와 정신으로부터 벗어난 것으로 간주되지 않는다.

Claims

a. 두께를 가진 제 1 서브 블랭크와 이와 다른 두께를 가진 제 2 서브 블랭크를 형성하는 형성 단계;

b. 제 1 및 제 2 서브 블랭크와 대향하는 측면 모서리 사이의 결합부에 단차를 가지는 평평한 블랭크를 형성하는 결합선을 따라 제 1 서브 블랭크와 제 2 서브 블랭크를 서로 결합시키는 결합 단계;

c. 다이 절반부를 형성하는 2개의 프레스 사이에 평평한 블랭크를 위치시켜서 상기 다이 절반부를 향하여 외측으로 상기 단차가 향하게 하는 위치 단계;

d. 상기 평평한 블랭크를 거의 관형상 부재로 성형하도록 2개의 다이 절반부를 서로 프레스하여 결합부에서 단차를 감소시키는 프레스 단계;를 포함하는 관형상 부재 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 거의 관형상 부재를 관형상 부재의 축방향 길이를 따라 변화하는 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 결합선은 축방향 요소를 구비하는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 결합선은 반경방향 요소를 구비하는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 2 항에 있어서,

상기 결합선은 축방향 요소와 반경방향 요소 양자를 구비하는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
a. 제 1 서브 블랭크와 제 2 서브 블랭크를 형성하는 형성단계;

b. 대향하는 측면 모서리를 가지는 평평한 블랭크를 형성하도록 축방향 요소를 가지는 결합선을 따라 제 1 서브 블랭크와 제 2 서브 블랭크를 결합시키는 결합단계;

c. 관형상 부재를 형성하도록 평평한 블랭크의 대향하는 측면 모서리를 결합시키는 결합 단계;를 포함하는 관형상 부재 제조방법.
제 6 항에 있어서,

상기 관형상 부재는 관형상 부재의 축방향 길이를 따라 변화하는 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 6 항에 있어서,

상기 제 1 서브 블랭크 및 제 2 서브 블랭크는 두께 또는 재료 중 어느 하나에서 서로 다른 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 6 항에 있어서,

상기 결합선은 반경방향 요소를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 6 항에 있어서,

2개의 암 다이 절반부들 사이에 평평한 블랭크를 프레스 성형하는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 6 항에 있어서,

평평한 블랭크의 대향하는 측면 모서리를 마찰 교반 용접 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 11 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 서브 블랭크는 마찰 교반 용접 공정을 함께 구비하는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
a. 경계선을 따라 제 2 부분에 인접한 제 1 부분을 포함하는 평평한 블랭크를 형성하는 형성 단계로서, 제 1 부분의 재료와 두께 중 적어도 하나는 제 2 부분과 다르며, 상기 경계선은 축방향 요소와 반경방향 요소 양자를 구비하는 형성 단계;

b. 블랭크의 대향하는 측면 모서리를 서로 결합하여 블랭크를 관형상 부재로 성형하는 성형 단계를 포함하는 관형상 부재 제조방법.
제 13 항에 있어서,

블랭크를 관형상 부재로 성형하는 단계는 평평한 블랭크를 거의 U 자형의 부재로 형성하는 단계와 거의 U자형의 부재를 거의 관형상의 부재로 프레스 성형하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 14 항에 있어서,

거의 관형상의 부재는 거의 관형상 부재의 축방향 길이를 따라 변화하는 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 13 항에 있어서,

상기 경계선은 아치형인 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 13 항에 있어서,

제 1 부분의 재료는 제 2 부분의 재료와 다르며, 상기 재료는 평평한 블랭크의 제 1 부분에 코팅 고정이나 처리 공정을 가하여 서로 다르게 되는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 13 항에 있어서,

상기 블랭크의 대향하는 측면 모서리를 결합하는 결합단계는 마찰 교반 용접 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
a. 평평한 블랭크의 축방향 길이를 따라 변화하는 스프링 후진 경향을 가지는 평평한 블랭크 형성 단계;

b. 각각 원거리 모서리를 구비하는 2개의 거의 나란한 아암을 구비한 거의 U 자형의 구조체를 형성하도록 상기 블랭크에 중앙 축방향 힘을 가하는 단계;

c. 거의 U 자형의 부재의 축방향 길이를 따라 변화하는 거리를 두고 상기 아암의 원거리 모서리들을 서로 이동시키는 힘을 가하는 단계;를 포함하는 관형상 부재 제조방법.
제 19 항에 있어서,

거의 U 자형의 부재를 거의 관형상 부재로 프레스 성형하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 20 항에 있어서,

상기 거의 관형상 부재는 거의 관형상 부재의 축방향 길이를 따라 변화하는 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 19 항에 있어서,

상기 평평한 블랭크 형성 단계는 두께를 가진 서브 블랭크를 다른 두께를 가진 서브 블랭크에 결합하여 그 축방향 길이를 따라 변화하는 두께를 가진 평평한 블랭크를 제공하는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 19 항에 있어서,

상기 평평한 블랭크를 형성하는 단계는 평평한 블랭크의 일부분과 다른 부분이 서로 다른 재료로 만들어지게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
a. 초기 단면 형상을 가지는 거의 관형상 부재를 형성하는 단계;

b. 초기 단면 형상과 다르며 거의 원형이 아닌 단면 형상을 가진 몰드 캐비티를 서로 형성하는 2개의 암 다이 절반부들 사이의 프레스 성형 다이에 거의 관형상의 부재를 위치시키는 단계;와

c. 관형상 부재가 몰드 캐비티의 단면 형상이 되도록 2개의 암 다이 절반부 를 서로 이동시키는 단계를 포함하는 관형상 부재 제조방법.
제 24 항에 있어서,

거의 관형상 부재를 형성하는 단계는 평평한 블랭크를 거의 U 자형 부재로 성형하는 단계와 거의 U 자형 부재를 거의 관형상 부재로 프레스 성형하는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 24 항에 있어서,

각각 다른 치수를 가지는 2이상의 반경에 의해 서로 다른 단면 형상이 형성되는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 24 항에 있어서,

서로 분리된 적어도 3개의 반경에 의해 서로 다른 단면 형상이 형성되는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 27 항에 있어서,

적어도 3개의 반경 중 적어도 3개는 거의 동일한 치수를 가지는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 27 항에 있어서,

각각 3개이 반경에 의해 형성된 단면 부분이 다른 반경의 단면 부분에 의해, 또는 단면 부분의 거의 직선 부분에 의해, 또는 다른 반경부분과 거의 직선부분 양자에 의해 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
a. 거의 U 자형 부재를 형성하는 단계;

b. 원형이 아닌 단면 형상을 가진 몰드 캐비티를 서로 형성하는 2개의 암 다이 절반부 사이에 프레스 성형 다이의 거의 U 자형 부재를 위치시키는 단게;

c. 상기 관형상 부재가 상기 몰드 캐비티의 단면 형상이 되도록 2개의 암 다이 절반부를 서로 이동시키는 단계를 포함하는 관형상 부재 제조방법.
제 30 항에 있어서,

상기 단면 형상은 각각 다른 치수를 가지는 2이상의 반경에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 30 항에 있어서,

단면 형상은 서로 분리된 적어도 3개의 반경에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 32 항에 있어서,

적어도 3개의 반경 중 적어도 2개는 거의 동일한 치수를 가지는 것을 특징 으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 32 항에 있어서,

각각의 3개의 반경에 의해 형성된 단면 부분은 다른 반경의 단면 부분에 의해, 또는 단면의 거의 직선부분에 의해, 또는 다른 직경부와 거의 직선 부분 양자에 의해 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
a. 제 1 서브 블랭크 및 제 2 서브 블랭크를 형성하는 단계;

b. 대향하는 측면 모서리를 가지는 평평한 블랭크를 형성하도록 아치형 결합선을 따라 제 1 및 제 2 서브 블랭크를 결합시키는 단계;

c. 관형상 부재를 형성하도록 평평한 블랭크의 대향하는 측면 모서리를 서로 결합시키는 단계를 포함하는 관형상 부재 제조방법.
제 35 항에 있어서,

상기 관형상 부재는 관형상 부재의 축방향 길이를 따라 변화하는 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 35 항에 있어서,

제 1 및 제 2 서브 블랭크는 두께 또는 재료 중 하나에서 서로 다른 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 35 항에 있어서,

2개의 암 다이 절반부 사이에 평평한 블랭크를 프레스 성형하는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 35 항에 있어서,

제 1 및 제 2 서브 블랭크를 서로 결합시키는 단계는 용접 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 39 항에 있어서,

상기 용접 공정은 마찰 교반 용접 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 40 항에 있어서,

블랭크의 대향하는 측면 모서리를 결합시키는 단계는 마찰 교반 용접 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
a. 평평한 시트 재료로부터 제 1 서브 블랭크를 형성하는 단계;

b. 다른 재료로 된 평평한 시트로부터 제 2 서브 블랭크를 형성하는 단계;

c. 대향하는 측면 모서리를 가지는 평평한 블랭크를 형성하도록 결합선을 따라 제 1 및 제 2 서브 블랭크를 결합시키는 단계;

d. 상기 평평한 블랭크를 거의 U 자형 부재로 프레스 성형하는 단계;

e. 상기 거의 U 자형 부재를 거의 관형상 부재로 프레스 성형하는 단계;

f. 관형상 부재를 형성하도록 거의 관형상 부재의 대향하는 측면 모서리를 결합시키는 단계를 포함하는 관형상 부재 제조방법.
제 42 항에 있어서,

상기 관형상 부재는 관형상 부재의 축방향 길이를 따라 변화하는 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 42 항에 있어서,

제 1 및 제 2 서브 블랭크를 결합시키는 단계는 용접 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 44 항에 있어서,

상기 대향하는 측면 모서리를 결합시키는 단계는 용접 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 43 항에 있어서,

제 1 및 제 2 서브 블랭크를 결합시키는 단계 및 대향 측면 모서리를 결합 시키는 단계중 적어도 하나는 마찰 교반 용접 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
a. 평평한 시트 재료로부터 제 1 서브 블랭크를 형성하는 단계;

b. 평평한 시트 재료로부터 제 2 서브 블랭크를 형성하는 단계;

c. 대향하는 측면 모서리를 가지는 평평한 블랭크를 형성하도록 결합선을 따라 제 1 및 제 2 서브 블랭크를 마찰 교반 용접하는 단계;

d. 평평한 블랭크를 거의 U 자형 부재로 프레스 성형하는 단계;

e. 거의 U 자형 부재를 거의 관형상 부재로 프레스 성형하는 단계;

f. 관형상 부재를 형성하도록 거의 관형상 부재의 대향하는 측면 모서리들을 서로 마찰 교반 용접하는 단계를 포함하는 관형상 부재 제조방법.
제 47 항에 있어서,

대향하는 측면 모서리를 서로 마찰 교반 용접하는 동안 상기 대향하는 측면 모서리들은 접촉한 상태로 있도록 거의 U자형의 부재를 지지하는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 48 항에 있어서,

상기 관형상 부재는 관형상 부재의 축방향 길이를 따라 변화하는 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 47 항에 있어서,

제 2 서브 블랭크를 형성하는 단계는, 제 1 서브 블랭크의 두께와 다른 두께를 가진 평평한 시트 재료로부터 제 2 서브 블랭크를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.
제 50 항에 있어서,

상기 대향하는 측면 모서리를 마찰 교반 용접하는 단계는 서브 블랭크가 서로 다른 두께를 수용하는 용접 핀의 길이를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 관형상 부재 제조방법.