KR20080011701A

KR20080011701A - 업세팅 방법 및 업세팅 장치

Info

Publication number: KR20080011701A
Application number: KR1020077029229A
Authority: KR
Inventors: 아쯔시 오오따끼
Original assignee: 쇼와 덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2006-06-16
Publication date: 2008-02-05
Also published as: WO2006135112A1; US20090217730A1; EP1901865A4; EP1901865A1

Abstract

소입 변형을 방지하여 교정 공정을 생략할 수 있는 업세팅 방법이 제공된다. 이 방법은 성형 다이(11)와, 봉형상 소재(1)의 확경 예정부(2)를 좌굴 저지 상태로 유지하며, 축방향으로 관통 연장되는 삽입 구멍(21)을 갖는 가이드(20), 및 펀치(30)를 구비하는 업세팅 장치(10)를 준비하는 단계를 포함한다. 가열된 상태의 상기 소재(1)의 확경 예정부(2)를 가열된 상태의 상기 가이드(20)의 삽입 구멍(21) 내에 배치하고, 상기 가이드(20)의 선단부를 소재(1)의 온도 미만이 되도록 온도 조절된 성형 다이(11)의 공동(12) 내에 배치하며, 상기 소재를 성형 다이(11)의 고정부(13)에 고정한다. 이 상태에서, 펀치(30)를 이동시켜 소재(1)의 확경 예정부(2)를 축방향으로 가압하면서, 가이드(20)를 펀치(30)의 이동 방향(37)과 반대 방향으로 이동시킴으로써, 가이드(20)의 선단부와 성형 다이(11)의 고정부(13) 사이에서 노출되는 소재(1)의 확경 예정부(2)를 성형 다이(11)의 공동(12) 내에서 확경한다.

성형 다이, 확경 예정부, 가이드, 펀치, 분할 부재, 삽입 구멍, 시효 처리, 가열 장치

Description

업세팅 방법 및 업세팅 장치{UPSETTING METHOD AND UPSETTING APPARATUS}

관련 출원

본 출원은 그 개시 내용 전체가 본 명세서에 원용되는 2005년 6월 17일자로 출원된 일본 특허출원 제2005-177991호 및 2005년 6월 24일자로 출원된 미국 가출원 제60/693,407호에 대한 우선권을 주장한다.

본 출원은 미국 35 U.S.C. §111(b)에 준거하여 2005년 6월 24일자로 출원된 미국 가출원 제60/693,407호의 출원일의 35 U.S.C. §119(e)(1)에 따른 이익을 청구하는 35 U.S.C. §111(a)하에 출원된 미국 출원에 대응한다.

본 발명은 예를 들어 차량(자동차 및 철도 차량)용 아암, 커넥팅 로드, 압축기의 쌍두 피스톤과 같은 다양한 제품을 제작하기 위한 업세팅(upsetting: 재료를 축방향으로 압축하는 단조 작업) 방법 및 업세팅 장치에 관한 것이다.

이하의 내용은 종래 기술에 대한 발명자의 지식 및 그 문제점을 기술하는 것이며, 종래 기술에서의 지식을 인정하는 것으로 해석되지 않아야 한다.

봉형상(bar-shaped) 소재(raw material)의 확경(diameter expansion) 예정부를 확경하는 업세팅 방법으로서, 예를 들면 다음과 같은 방법이 공지되어 있다. 이 방법에서는 우선, 봉형상 소재를 고정하기 위한 고정부를 갖는 다이와, 상기 소 재의 확경 예정부를 좌굴(buckling) 저지 상태로 유지하기 위한 삽입 구멍을 갖는 가이드, 및 펀치를 구비하는 업세팅 장치를 준비한다. 이후, 다이의 고정부에 소재를 고정하고, 상기 소재의 확경 예정부를 가이드의 삽입 구멍 내에 삽입한다. 이어서, 펀치를 이동시켜 소재의 확경 예정부를 그 축방향으로 가압하면서, 가이드를 펀치의 이동 방향과 반대되는 방향으로 이동시킴으로써, 가이드의 선단부와 다이의 고정부 사이에서 노출되는 확경 예정부를 반경방향으로 확경시키는 방법이다(예를 들면, 일본 특허 공개 제2005-59097호 공보 참조).

이 업세팅 방법은 예를 들어 업세팅 시에 종종 발생하는 소재의 좌굴을 저지할 수 있고 따라서 고품질의 업세팅 제품을 제작할 수 있다는 장점을 갖는다.

한편, 봉형상이 아닌 판형상의 소재를 프레스 가공하는 방법으로서는, 예를 들어 특허 공개 제2002-248525호, 및 특허 공개 제2005-59010호 공보에 개시된 방법이 공지되어 있다.

일반적으로, 상술한 업세팅 방법에 의해 얻어진 업세팅 제품은, 업세팅 후에 열처리로서, 용해 열처리, 소입(燒入:quench hardening), 시효 처리(aging) 등이 순차 실시된다. 이 열처리는, 업세팅 제품에 소정의 강도(예: 인장 강도, 내력)를 부여하기 위한 중요한 처리이다.

그러나, 업세팅 제품에 이 열처리중 소입을 실시하면 업세팅 제품의 변형이 종종 초래된다. 따라서, 소입 후에 소입 변형을 교정하기 위한 추가적인 교정 공정이 필요하다. 그 결과, 공정 수가 증가하고, 제조 비용이 증가하게 된다.

다른 공보에 개시된 다양한 특징, 실시예, 방법, 및 장치의 장점 및 단점에 대한 본 명세서에서의 설명은 본 발명을 결코 제한하려는 의도의 것이 아니다. 실제로, 본 발명의 특정한 특징은 특정한 단점을 해결할 수 있으며, 본 명세서에 개시된 특징, 실시예, 방법, 및 장치의 일부 또는 전부를 여전히 유지할 수 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점은 후술하는 바람직한 실시예로부터 명백해질 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예는 관련 기술 분야에서의 전술한 문제 및/또는 기타 문제를 감안하여 개발된 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예는 기존의 방법 및/또는 장치에 비해 현저히 향상될 수 있다.

다른 잠재적인 장점들 중에서, 일부 실시예는 소입 변형이 발생을 방지함으로써 교정 공정을 생략할 수 있는 업세팅 방법을 제공할 수 있다.

다른 잠재적인 장점들 중에서, 일부 실시예는 업세팅 방법에 의해 얻어진 업세팅 제품을 제공할 수 있다.

다른 잠재적인 장점들 중에서, 일부 실시예는 업세팅 방법에 사용되는 업세팅 장치를 제공할 수 있다.

본 발명은 이하의 수단을 제공한다.

[1] 업세팅 방법이며,

봉형상 소재를 고정하기 위한 고정부 및 공동을 갖는 성형 다이와, 상기 소재의 확경 예정부를 좌굴 저지 상태로 유지하며, 축방향으로 관통 연장되는 삽입 구멍을 갖는 가이드, 및 펀치를 구비하는 업세팅 장치를 준비하는 단계,

가열된 상태의 상기 소재의 확경 예정부를 가열된 상태의 상기 가이드의 삽입 구멍 내에 배치하는 단계,

소재의 온도 미만이 되도록 온도가 조절된 성형 다이의 공동 내에 상기 가이드의 선단부를 배치하는 단계,

소재를 성형 다이의 고정부에 고정하는 단계를 포함하며,

상기 상태를 유지한 상태에서, 펀치를 이동시켜 소재의 확경 예정부를 그 축방향으로 가압하면서, 가이드를 펀치의 이동 방향과 반대 방향으로 이동시킴으로써, 가이드의 선단부와 성형 다이의 고정부 사이에서 노출되는 소재의 확경 예정부를 성형 다이의 공동 내에서 확경하는 업세팅 방법.

[2] 상기 1항에 있어서, 가열된 상태의 소재를 가이드의 후단부에 형성된 삽입 구멍 입구부로부터 가열된 상태의 가이드의 삽입 구멍 내에 삽입함으로써 상기 소재의 확경 예정부가 가이드의 삽입 구멍 내에 배치되는 업세팅 방법.

[3] 상기 1항 또는 2항에 있어서, 소재를 성형 다이의 고정부에 고정하는 것과 동시에 또는 그 직후에, 펀치로 소재의 확경 예정부를 그 축방향으로 가압하는 업세팅 방법.

[4] 상기 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형 다이의 고정부에는 소재 고정용 삽입 구멍이 공동과 연통하여 설치되고,

상기 성형 다이는, 삽입 구멍 및 공동을 수직 분할하는 분할면에 의해 분할되는 복수의 분할 부재를 가지며,

소재의 비확경(non-diameter-expansion) 예정부를 성형 다이의 복수의 분할 부재의 삽입 구멍의 분할된 홈 사이에 클램핑함으로써 소재를 성형 다이의 고정부에 고정하는 업세팅 방법.

[5] 상기 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소재는 소재의 용해 열처리 온도로 가열되는 업세팅 방법.

[6] 상기 5항에 있어서, 상기 소재는 열처리형 알루미늄 합금으로 제조되며, 상기 소재는 400 내지 570℃의 온도 범위로 가열되는 업세팅 방법.

[7] 상기 6항에 있어서, 성형 다이는 5 내지 120℃의 온도 범위 내에 들도록 온도 조절되는 업세팅 방법.

[8] 상기 6항 또는 7항에 있어서, 가이드는 170 내지 500℃의 온도 범위로 가열되는 업세팅 방법.

[9] 상기 1항 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소재는 그 축방향 중간부로서 비확경 예정부를 갖고 그 축방향 양 단부에 확경 예정부를 가지며,

업세팅 장치는 성형 다이 내의 공동, 가이드, 및 펀치의 개수가 모두 2개이고,

가열된 상태의 소재의 각 확경 예정부를 대응하는 가열된 상태의 가이드의 삽입 구멍 내에 배치하며,

각 가이드의 선단부를 소재의 온도 미만의 온도로 조절된 성형 다이의 공동 내에 배치하고,

소재를 성형 다이의 고정부에 고정하며,

상기 상태가 유지되는 동안, 소재의 각 확경 예정부를 대응하는 펀치로 축방향으로 동시에 가압하면서, 각 가이드를 대응하는 펀치의 이동 방향과 반대되는 방향으로 이동시킴으로써, 소재의 양 확경 예정부를 동시에 확경하는 업세팅 방법.

[10] 상기 1항 내지 9항 중 어느 한 항에 기재된 업세팅 방법에 의해 얻어진 업세팅 제품.

[11] 업세팅 제품의 제조 방법이며,

상기 1항 내지 9항 중 어느 한 항에 기재된 업세팅 방법을 소재에 실시하는 단계, 및

이후 상기 소재에 시효 처리를 실시하는 단계를 포함하는 업세팅 제품 제조 방법.

[12] 업세팅 장치이며,

봉형상 소재를 고정하기 위한 고정부 및 공동을 갖는 성형 다이 ,

상기 소재의 확경 예정부를 좌굴 저지 상태로 유지하며, 축방향으로 관통 연장되는 삽입 구멍을 갖는 가이드,

상기 가이드의 삽입 구멍 내에 배치된 소재의 확경 예정부를 축방향으로 가압하기 위한 펀치,

상기 가이드를 펀치의 이동 방향과 반대되는 방향으로 이동시키기 위한 가이드 구동 장치,

소재를 가열하기 위한 소재 가열 장치,

성형 다이를 소재 가열 장치에 의해 소재의 가열 온도 미만의 온도로 조절하기 위한 성형 다이 온도 조절 장치, 및

상기 가이드를 가열하기 위한 가이드 가열 장치를 포함하는 업세팅 장치.

[13] 상기 12항에 있어서, 소재를 가이드의 후단부에 형성된 삽입 구멍 입구부로부터 가이드의 삽입 구멍 내에 삽입하기 위한 소재 삽입 장치를 더 포함하는 업세팅 장치.

[14] 상기 12항 또는 13항에 있어서, 상기 성형 다이의 고정부에는 소재 고정용 삽입 구멍이 공동과 연통하여 설치되고, 상기 성형 다이는 삽입 구멍 및 공동을 수직 분할하는 분할면에 의해 분할되는 복수의 분할 부재를 가지며, 소재의 비확경 예정부를 상기 복수의 분할 부재의 삽입 구멍의 분할된 홈 사이에 클램핑함으로써 소재를 고정부에 고정하는 업세팅 장치.

[15] 상기 11항 내지 14항 중 어느 한 항에 있어서, 소재 가열 장치는 소재를 그 용해 열처리 온도로 가열하도록 구성되는 업세팅 장치.

[16] 상기 15항에 있어서, 상기 소재는 열처리형 알루미늄 합금으로 제조되며, 상기 소재 가열 장치는 소재를 400 내지 570℃의 온도 범위로 가열하도록 구성되는 업세팅 장치.

[17] 상기 16항에 있어서, 성형 다이 온도 조절 장치는 성형 다이를 5 내지 120℃의 온도 범위로 조절하도록 구성되는 업세팅 장치.

[18] 상기 16항 또는 17항에 있어서, 가이드 가열 장치는 가이드를 170 내지 500℃의 온도 범위로 가열하도록 구성되는 업세팅 장치.

[19] 축방향 중간부를 비확경 예정부로서 갖는 봉형상 소재의 축방향 양 단부를 확경 예정부로서 확경시키기 위한 업세팅 장치이며,

소재를 고정하기 위한 고정부 및 두 개의 공동을 갖는 성형 다이,

상기 성형 다이의 고정부에 고정된 소재의 각 확경 예정부를 각각 좌굴 저지 상태로 삽입 유지하며, 축방향으로 관통하여 연장되는 삽입 구멍을 갖는 두 개의 가이드,

각 가이드의 삽입 구멍 내에 배치된 소재의 각 확경 예정부를 각각 축방향으로 가압하기 위한 두 개의 펀치,

대응하는 가이드를 각각 대응하는 펀치의 이동 방향과 반대되는 방향으로 이동시키기 위한 두 개의 가이드 구동 장치,

소재를 가열하도록 구성된 소재 가열 장치,

성형 다이를 소재 가열 장치에 의해 소재의 가열 온도 미만의 온도로 조절하도록 구성된 성형 다이 온도 조절 장치, 및

각 가이드를 각각 가열하도록 구성된 두 개의 가이드 가열 장치를 포함하는 업세팅 장치.

[20] 상기 19항에 있어서, 소재를 가이드의 후단부에 형성된 삽입 구멍 입구부로부터 하나의 가이드의 삽입 구멍 내에 삽입하기 위한 소재 삽입 장치를 더 포함하는 업세팅 장치.

[21] 상기 19항 또는 20항에 있어서, 상기 성형 다이의 고정부에는 소재 고정용 삽입 구멍이 공동과 연통하여 설치되고, 상기 성형 다이는 삽입 구멍 및 양 공동을 수직 분할하는 분할면에 의해 분할되는 복수의 분할 부재를 가지며, 소재의 비확경 예정부를 상기 복수의 분할 부재의 삽입 구멍의 분할된 홈 사이에 클램핑함으로써 소재를 고정부에 고정하는 업세팅 장치.

[22] 상기 19항 내지 21항 중 어느 한 항에 있어서, 소재 가열 장치는 소재를 그 용해 열처리 온도로 가열하도록 구성되는 업세팅 장치.

[23] 상기 22항에 있어서, 상기 소재는 열처리형 알루미늄 합금으로 제조되며, 상기 소재 가열 장치는 소재를 400 내지 570℃의 온도 범위로 가열하도록 구성되는 업세팅 장치.

[24] 상기 23항에 있어서, 성형 다이 온도 조절 장치는 성형 다이를 5 내지 120℃의 온도 범위로 조절하도록 구성되는 업세팅 장치.

[25] 상기 23항 또는 24항에 있어서, 가이드 가열 장치는 가이드를 170 내지 500℃의 온도 범위로 가열하도록 구성되는 업세팅 장치.

본 발명은 이하의 효과를 갖는다.

상기 [1]항에 기재된 발명에 따르면, 소재의 확경 예정부를 확경할 때 소재와 가이드가 가열되고 성형 다이는 소정 온도이도록 온도 조절되어 있으므로, 소재의 확경 예정부를 확경하면서 그 확경부를 소입할 수 있다. 따라서, 소입 공정을 별도로 수행할 필요가 없다. 또한, 소입 시에 소재는 성형 다이의 고정부에 고정되어 있고 상기 소재의 확경 예정부는 공동 내에서 확경된 상태로 공동 내에 배치되어 있으므로, 소입 시에 발생하는 소입 변형을 방지할 수 있다. 따라서, 소입 변형을 교정하기 위한 교정 공정을 생략할 수 있으며, 결과적으로 제조 비용을 절감할 수 있다.

상기 [2]항에 기재된 발명에 따르면, 가열 상태의 소재를 가능한 한 고온 상태로 유지한 채로 성형 다이 및 가이드에 세팅할 수 있다. 그 때문에, 업세팅 전에 소재의 온도가 저하함으로써 상기 소재에 소입이 불충분한 부분이 발생하는 문제를 방지할 수 있으며, 따라서 업세팅 제품의 강도를 확실하게 증가시킬 수 있다.

상기 [3]항에 기재된 발명에 따르면, 성형 다이의 고정부와의 접촉으로 인해 소재에 온도 변화가 발생하는 문제를 방지할 수 있어서, 업세팅 직전까지 소재의 온도를 균일하게 유지할 수 있다. 그 때문에, 업세팅 제품의 강도를 확실하게 증가시킬 수 있다.

상기 [4]항에 기재된 발명에 따르면, 소재를 성형 다이의 고정부에 확실히 고정할 수 있음은 물론, 소입 변형을 확실히 방지할 수 있다. 더욱이, 소재를 고정할 때 소재가 성형 다이에 급속하게 접촉하므로, 소재가 급속 냉각될 수 있으며, 따라서 소입 효과를 증가시킬 수 있다.

상기 [5]항에 기재된 발명에 따르면, 소입 효과를 확실하게 발휘할 수 있으며, 업세팅 제품의 강도를 확실하게 증가시킬 수 있다.

상기 [6]항에 기재된 발명에 따르면, 열처리형 알루미늄 합금으로 만들어진 소재에 용해 열처리를 확실하게 실시할 수 있다.

상기 [7]항에 기재된 발명에 따르면, 열처리형 알루미늄 합금으로 만들어진 소재에 대해 소입 효과를 더 확실히 발휘할 수 있으며, 업세팅 제품의 강도를 더 확실하게 증가시킬 수 있다.

상기 [8]항에 기재된 발명에 따르면, 열처리형 알루미늄 합금으로 만들어진 소재에 대해 소입 효과를 더 확실히 발휘할 수 있으며, 업세팅 제품의 강도를 더 확실하게 증가시킬 수 있다.

상기 [9]항에 기재된 발명에 따르면, 축방향 양 단부에 확경부가 형성된 업세팅 제품을 효율적으로 제작할 수 있다.

상기 [10]항에 기재된 발명에 따르면, 고강도의 업세팅 제품을 제공할 수 있다.

상기 [11]항에 기재된 발명에 따르면, 더 높은 강도의 업세팅 제품을 제조할 수 있다.

상기 [12]항 내지 [25]항에 기재된 발명에 따르면, 본 발명에 따른 상술한 업세팅 방법에 적합하게 사용될 수 있는 업세팅 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예는 첨부도면에 예시적으로 또한 비제한적으로 도시되어 있다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 업세팅 장치를 도시하는 개략 분해 사시도이다.

도2는 상기 장치에 의해 소재를 성형 다이 및 양 가이드에 소재를 세팅하기 전의 상태를 도시하는 개략 평면도이다.

도3은 상기 장치에 의해 소재를 한쪽 가이드의 삽입 구멍 내에 삽입하는 도중의 상태를 도시하는 개략 평면도이다.

도4는 상기 장치에 의해 소재의 확경 예정부를 양 가이드의 삽입 구멍 내에 배치한 상태를 도시하는 개략 평면도이다.

도5a는 상기 장치에 의해 소재를 성형 다이와 양 가이드에 세팅한 상태를 도시하는 개략 평면도이다.

도5b는 도5a의 A-A선상에서 취한 단면도이다.

도6a는 상기 장치에 의해 소재의 확경 예정부를 확경하는 도중의 상태의 개략 평면도이다.

도6b는 도6a의 B-B선상에서 취한 단면도이다.

도7a는 상기 장치에 의해 소재의 확경 예정부를 확경한 상태의 개략 평면도이다.

도7b는 도7a의 C-C선상에서 취한 단면도이다.

도8은 상기 장치로부터 업세팅 장치를 취출할 때의 개략 평면도이다.

도9는 상기 장치에 의해 제조된 업세팅 제품의 사시도이다.

도10a는 업세팅 제품의 휨을 도시하는 업세팅 제품의 개략 측면도이다.

도10b는 업세팅 제품의 구부러짐을 도시하는 업세팅 제품의 개략 평면도이다.

도11은 시험편의 채취 위치를 도시하는 업세팅 제품의 개략 평면도이다.

도12는 상기 장치에 의해 제조된 다른 업세팅 제품의 사시도이다.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

도1에서, 도면부호 "10"은 본 발명의 일 실시예에 따른 업세팅 장치를 지칭한다. 도면부호 "1"은 소재를 지칭한다.

도9에서, 도면부호 "5"는 본 실시예의 업세팅 장치(10)에 의해 제조된 업세팅 제품을 지칭한다. 이 업세팅 제품(5)은, 예를 들면 자동차 및 철도차량 등의 차량용 아암을 제작하기 위한 프리폼(preform)으로서 사용된다.

도1 및 도2에 도시하듯이, 소재(1)는 열처리형 알루미늄 합금으로 만들어진 중실형이고 직선형인 봉형상의 재료이다. 소재(1)는 단면이 원형이며, 축방향 직경이 일정하다.

소재(1)의 재료인 열처리형 알루미늄 합금으로는, JIS(일본 공업 규격)에 준거한 알루미늄 합금번호로 도시하면, 2xxx계, 6xxx계, 7xxx계 등을 예시할 수 있다.

본 발명에서, 소재(1)의 재료는 알루미늄 또는 알루미늄 합금에 한정되지 않지만, 예를 들어 황동, 구리, 스틸, 스테인레스 스틸과 같은 알루미늄 이외의 금속일 수 있다. 더욱이, 소재(1)의 단면 형상은 원형상에 한정되지 않으며, 예를 들어 사각형 또는 육각형과 같은 다각형 형상일 수 있다.

이 소재(1)는 그 축방향 소정 부위에 확경 예정부를 갖는다. 본 실시예에서, 소재(1)의 축방향 중간부는 비확경 예정부(3)를 구성하고, 그 축방향 단부는 확경 예정부(2, 2)를 구성한다. 소재(1)의 각 확경 예정부(2, 2)가 설계된 형상으로 확경되면, 도9에 도시하듯이, 축방향 양 단부에 각각 대략 원형 형상을 갖는 확경부(6, 6)가 형성된다. 각 확경부(6)는 대략 원호 형상의 측방 확장된 부분을 가지며, 그 두께 측에는 평탄면을 갖는다. 도면부호 "7"은 소재(1)의 비확경 예정부(3)에 대응하는, 업세팅 제품(5)의 비확경부를 지칭한다.

이 업세팅 제품(5)에서, 각 확경부(6)는 차량용 아암의 다른 부품에 연결되는 연결부(예를 들면, 부시 장착부)에 대응하며, 비확경부(7)는 아암의 생크에 대응한다.

업세팅 장치(10)는 소재(1)의 각 확경 예정부(2, 2)를 확경하는데 사용된다. 이 업세팅 장치(10)는, 도1 및 도2에 도시하듯이, 성형 다이(11)와, 2개의 가이드(20, 20)와, 2개의 가이드 구동 장치(25, 25)와, 2개의 펀치(30, 30)와, 2개의 펀치 구동 장치(35, 35)와, 소재 가열 장치(70)와, 성형 다이 온도 조절 장치(40)와, 2개의 가이드 가열 장치(50, 50)와, 소재 삽입 장치(60)를 구비하고 있다. 도1에서는, 업세팅 장치(10)의 구조에 대한 이해를 위해서, 두 개의 가이드 구동 장치(25, 25)는 도시하지 않았다.

성형 다이(11)는, 도1에 도시하듯이, 소재(1)를 고정하기 위한 고정부(13)와, 상기 고정부(13)의 양 쪽에 형성되는 2개의 공동(12, 12)을 갖고 있다. 고정부(13)에는, 성형 다이(11)의 축방향으로 연장되는 소재 고정용 삽입 구멍(14)이 양 공동(12, 12)과 연통하여 설치되어 있다. 이 삽입 구멍(14) 내에 소재(1)의 비확경 예정부(3)가 끼워지며, 이로 인해 소재(1)가 그 축방향으로 이동하지 않도록 고정된다.

이 성형 다이(11)는, 삽입 구멍(14) 및 양 공동(12, 12)을 수직 분할하는 분할면(15)에 의해 분할되는 전후의 분할 부재(11a, 11b)로 구성되어 있다.

성형 다이(11)에는, 상기 성형 다이(11)의 양 분할 부재(11a, 11a)를 상호 분리 방향 및 접근 방향으로 이동시키는 성형 다이 구동 장치(17, 17)가 부착되어 있다. 본 실시예에서, 성형 다이 구동 장치(17)는 예를 들어 유압 실린더 또는 가스압 실린더와 같은 유체압 실린더가 사용되고 있다. 이 성형 다이 구동 장치(17, 17)를 작동시킴으로써, 양 분할 부재(11a, 11a)가 상호 분리되거나 접근하거나 한다. 이 성형 다이(11)에서, 양 분할 부재(11a, 11a)를 접근시킴으로써 상기 양 분할 부재(11a, 11a)의 삽입 구멍(14)의 분할된 홈 사이에 소재(1)의 비확경 예정부(3)가 클램핑되면, 양 분할 부재(11a, 11a)의 삽입 구멍(14)의 분할된 홈들의 합체에 의해 형성된 삽입 구멍(14) 내에 소재(1)의 비확경 예정부(3)가 삽입된 상태에서 소재(1)가 고정될 수 있다.

성형 다이 온도 조절 장치(40)는 성형 다이(11)의 온도를 가열 상태의 소재(1)의 온도 미만으로 유지하도록 조절하기 위한 것이다. 본 실시예에서는, 성형 다이 온도 조절 장치(40)로서, 예를 들어 수냉식 자켓과 같은 액체 냉각식 자켓이 성형 다이(11)의 각 분할 부재(11a, 11a)에 장착되고 있다. 도1에서, 각각의 화살표 41 및 42는 액체 냉각식 자켓을 통과하는 냉각 액체로서의 냉각수(즉, 온도 조절 액체)의 유동 방향을 도시하고 있다. 본 발명에서는, 냉각 액체로서 냉각수 대신에 냉각 오일이 사용될 수 있다.

성형 다이 온도 조절 장치(40)는, 성형 다이(11)의 온도를 5 내지 120℃, 보다 바람직하게는 20 내지 70℃의 온도 범위 이내로 조절한다.

각 가이드(20)는, 소재(1)의 대응하는 확경 예정부(2)를 좌굴 저지 상태로 유지하기 위한 삽입 구멍(21)을 갖고 있다. 이 삽입 구멍(21)은 가이드(20)의 내부를 상기 가이드(20)의 축방향으로 관통하여 연장되고 있다. 삽입 구멍(21)은 소 재(1)의 확경 예정부(2)와 동일한 단면 형상으로 형성되며, 상기 삽입 구멍(21) 내에 소재(1)가 축방향으로 슬라이드 가능하게 끼워질 수 있다. 삽입 구멍(21) 내에 소재(1)가 삽입되어 삽입 구멍(21) 내에 소재(1)의 확경 예정부(2)가 배치됨으로써, 소재(1)의 확경 예정부(2)가 좌굴 저지 상태로 유지된다.

각 가이드(20)의 선단부는 상기 가이드(20)의 후단부보다 작게 형성되어 있다. 가이드(20)의 후단부(즉, 후단면의 중앙부)에는 소재(1)를 삽입 구멍(21)에 삽입하기 위한 삽입 구멍(21)의 입구부(21a)가 형성되어 있다. 한편, 가이드(20)의 선단부(즉, 선단면의 중앙부)에는 소재(1)를 삽입 구멍(21)으로부터 빼내기 위한 삽입 구멍(21)의 출구부(21b)가 형성되어 있다.

각 가이드 가열 장치(50)는 각 가이드(20)를 가열하기 위한 것이다. 본 실시예에서는, 가이드 가열 장치(50)로서 봉 형상의 전기 가열 소자(전기 히터)가 가이드(20)의 내부에 장착되어 있다.

각 가이드 가열 장치(50)는, 각 가이드(20)를 170 내지 500℃, 보다 바람직하게는 200 내지 350℃의 온도 범위로 가열하도록 제공된다.

각 펀치(30)는, 소재(1)의 대응하는 확경 예정부(2)를 그 축방향으로 가압한다. 양 펀치(30, 30)는 소재(1)의 양 축방향 단부에 상호 대향하여 배치된다.

각 펀치 구동 장치(35)는 대응하는 펀치(30)를 소재(1)의 축방향으로 이동시키도록 구성되고, 대응하는 펀치(30)에 연결된다. 펀치 구동 장치(35)를 작동시킴으로써, 펀치(30)를 이동시켜 상기 펀치(30)로 소재(1)의 확경 예정부(2)를 그 축방향으로 가압하게 된다. 본 실시예에서는, 펀치 구동 장치(35)로서 예를 들면 유 압 또는 가스압 실린더와 같은 유체압 실린더가 사용되고 있다.

각 가이드 구동 장치(25)는, 각 가이드(20)를 대응하는 펀치(30)의 이동 방향(37)(즉, 펀치(30)에 의한 소재 확경 예정부(2)의 가압 방향)과 반대되는 방향(27)으로 이동시키도록 구성된다(도6b 참조). 본 실시예에서는, 가이드 구동 장치(25)로서 예를 들면 유압 또는 가스압 실린더와 같은 유체압 실린더가 연결 부재(26)를 거쳐서 가이드(20)에 연결되어 있다. 도1에서는, 가이드(20)의 구성을 알기 쉽게 하기 위해, 가이드 구동 장치(25) 및 연결 부재(26)가 도시되어 있지 않다.

소재 삽입 장치(60)는, 소재(1)를, 한쪽 가이드(20)의 삽입 구멍(21) 내에, 상기 가이드(20)의 후단부의 삽입 구멍 입구부(21a)로부터 슬라이드 삽입하도록 구성된다. 이 소재 삽입 장치(60)는, 가열 상태의 소재(1)를 배치하기 위한 소재 로딩 베이스(61), 및 상기 소재 로딩 베이스(61) 상에 배치된 소재(1)를 가이드(20)의 삽입 구멍(21) 내에 압입하기 위한 소재 가압 장치(62)를 갖고 있다. 본 실시예에서는, 소재 가압 장치(62)로서 예를 들면 로드리스(rodless) 실린더가 사용되고 있다. 도면부호 "63"은 소재 가압 장치(62)의 가압부이다. 이 가압부(63)는 소재 가압 장치(62)의 선형 가이드를 따라서 슬라이딩 이동한다.

펀치 구동 장치(35, 35)중 한쪽 펀치 구동 장치(35)와 소재 삽입 장치(60)는, 상호 공통하는, 수평 방향(즉, 전후 방향)으로 이동가능한 가동 스테이지(80) 상에 설치되어 있다. 가동 스테이지(80)를 가동 스테이지 구동 장치(81)에 의해 이동시킴으로써, 소재 삽입 장치(60)가 가이드(20)의 후단부의 삽입 구멍 입구 부(21a)의 위치로 이동될 수 있거나, 펀치 구동 장치(35)의 펀치(30)가 가이드(20)의 후단부의 삽입 구멍 입구부(21a)의 위치로 이동될 수 있다. 본 실시예에서는, 가동 스테이지 구동 장치(81)로서 예를 들어 유압 실린더 또는 가스압 실린더와 같은 유체압 실린더가 가동 스테이지(80)에 접속되어 있다.

소재 가열 장치(70)는 소재(1)를 가열하기 위해 사용된다. 본 실시예에서는, 소재 가열 장치(70)로서 예를 들어 전기로와 같은 가열로가 소재 삽입 장치(60)의 근방에 배치된다.

소재 가열 장치(70)는, 소재(1)를 400 내지 570℃, 바람직하게는 430 내지 560℃, 보다 바람직하게는 510 내지 560℃의 온도 범위로 가열하도록 구성된다.

다음으로, 상기 업세팅 장치(10)를 사용한 업세팅 방법을 이하에 설명한다.

우선, 소재(1) 전체를 소재 가열 장치(70)에 의해 상기 소재(1)의 용해 열처리 온도로 미리 가열한다. 본 실시예에서는, 소재(1)가 열처리형 알루미늄 합금으로 만들어지므로, 소재(1)를 그 용해 열처리 온도로서 400 내지 570℃, 바람직하게는 430 내지 560℃, 보다 바람직하게는 510 내지 560℃의 온도 범위로 가열한다. 소재(1)를 이 온도 범위로 가열함으로써, 소재(1)의 확경 예정부(2)의 변형 저항이 감소되며, 소재(1)의 확실한 용해 열처리가 가능해진다. 이 결과, 상기 소재(1)에 대한 소입 효과가 확실하게 발휘될 수 있으며, 업세팅 제품(5)의 강도가 확실하게 증가될 수 있다.

본 발명에서, 소재 가열 장치(70)에 의한 소재(1)의 가열 온도는, 소재(1)의 재료 형태에 따라 적절하게 설정된다. 예를 들어, 소재(1)의 재료가 열처리형 알 루미늄 합금으로 만들어진 경우, 소재(1)의 가열 온도 범위는 400 내지 570℃, 바람직하게는 430 내지 560℃, 보다 바람직하게는 510 내지 560℃인 것이 바람직하다. 더 상술하면, 소재(1)가 2xxx계의 열처리형 알루미늄 합금으로 만들어진 경우, 소재(1)의 가열 온도 범위는 450 내지 570℃, 보다 바람직하게는 490 내지 540℃인 것이 바람직하다. 소재(1)가 6xxx계의 열처리형 알루미늄 합금으로 만들어진 경우, 소재(1)의 가열 온도 범위는 500 내지 570℃, 보다 바람직하게는 510 내지 560℃인 것이 바람직하다. 소재(1)가 7xxx계의 열처리형 알루미늄 합금으로 만들어진 경우, 소재(1)의 가열 온도 범위는 430 내지 510℃, 보다 바람직하게는 450 내지 500℃인 것이 바람직하다.

성형 다이(11)의 양 분할 부재(11a, 11a)는 약간(예를 들면 수 mm) 분리되도록 설정된다. 더욱이, 소재 가열 장치(70)에 의해 가열된 분할 부재(11a, 11b)의 온도가 가열된 상태에서 소재(1) 온도 미만의 5 내지 120℃, 보다 바람직하게는 20 내지 70℃의 온도 범위에 있도록 성형 다이(11)의 양 분할 부재(11a, 11a)를 성형 다이 온도 조절 장치(40)에 의해 미리 조절(냉각)한다. 양 분할 부재(11a, 11a)를 각각 이 온도 범위로 조절함으로써, 소입 효과가 더 확실하게 발휘될 수 있으며, 업세팅 제품(5)의 강도를 더 확실하게 증가시킬 수 있다.

또한, 양 가이드(20, 20)를 각각 170 내지 500℃, 보다 바람직하게는 200 내지 350℃의 온도 범위로 미리 가열한다. 양 가이드(20, 20)를 각각 이 온도 범위로 가열함으로써, 업세팅 직전까지 가열 상태의 소재(1)를 고온 상태로 유지할 수 있으며, 상기 소재(1)의 온도를 균일화할 수 있다.

양 가이드(20, 20)를 가열하지 않는 경우에는 이하의 문제가 발생한다. 즉, 소재(1)의 확경 예정부(2)를 비가열 상태의 가이드(20)의 삽입 구멍(21) 내에 배치한 경우, 확경 예정부(2)의 삽입 구멍(21) 주위면과 접촉할 때 확경 예정부(2)의 온도가 저하한다. 그 결과, 확경 예정부(2)의 변형 저항이 증대하고, 그로인해 확경 예정부(2)를 확경하는 것이 곤란해진다. 이 문제를 회피하려면, 소재(1)를 가열할 필요가 있다.

또한, 소재 삽입 장치(60)를 가동 스테이지 구동 장치(81)에 의해 가이드(20)의 후단부의 삽입 구멍 입구부(21a)의 위치로 미리 이동시킨다.

다음으로, 도2에 도시하듯이, 가열 상태의 소재(1)를 소재 가열 장치(70)로부터 취출하여 소재 삽입 장치(60)의 소재 로딩 베이스(61) 상에 배치한다.

다음으로, 이 소재(1)를 소재 삽입 장치(60)의 소재 가압 장치(62)에 의해 상기 소재(1)의 축방향으로 가압함으로써, 도3에 도시하듯이, 상기 소재(1)를 한쪽 가이드(20)의 삽입 구멍(21) 내에, 상기 가이드(21)의 후단부의 삽입 구멍 입구부(21a)로부터 슬라이드 삽입한다.

다음으로, 가동 스테이지 구동 장치(81)에 의해 가동 스테이지(80)를 이동시킴으로써 펀치(30) 및 펀치 구동 장치(35)를 가이드(20)의 후단부의 삽입 구멍 입구부(21a)의 위치로 이동시킨다.

다음으로, 도4에 도시하듯이, 펀치 구동 장치(35)에 의해 펀치(30)를 이동시켜 펀치(30)로 소재(1)를 가압함으로써, 소재(1)의 각 확경 예정부(2, 2)를 가열 상태의 가이드(20, 20)의 대응하는 삽입 구멍(21, 21) 내에 배치한다.

다음으로, 도5a 및 도5b에 도시하듯이, 성형 다이 구동 장치(17, 17)에 의해 성형 다이(11)의 양 분할 부재(11a, 11a)를 상호 접근시킴으로써, 상기 양 분할 부재(11a, 11a)의 삽입 구멍(14)의 분할된 홈 사이에 소재(1)의 비확경 예정부(3)를 클램핑한다. 따라서, 양 분할 부재(11a, 11a)의 삽입 구멍(14)의 분할된 홈들의 합체에 의해 형성된 삽입 구멍(14)에 비확경 예정부(3)가 끼워지는 상태에서 소재(1)의 비확경 예정부(3)가 성형 다이(11)의 고정부(13)에 고정된다. 이와 동시에, 각 가이드(20)의 적어도 선단부가 성형 다이(11)의 대응하는 공동(12) 내에 배치된다.

이상의 순서로, 소재(1)가 성형 다이(11)와 양 가이드(20, 20)에 세팅된다.

이 상태에서, 도6a 및 도6b에 도시하듯이, 양 펀치 구동 장치(35, 35)에 의해 양 펀치(30, 30)를 동시에 이동시켜, 소재(1)의 각 확경 예정부(2, 2)를 대응하는 펀치(30, 30)로 축방향으로 동시에 가압한다. 동시에, 양 가이드 구동 장치(25, 25)에 의해 각 가이드(20, 20)를 대응하는 펀치(30, 30)의 이동 방향(37)과 반대되는 방향(27)으로 이동시킨다. 이로 인해, 각 가이드(20, 20)의 선단부와 성형 다이(11)의 고정부(13) 사이에서 노출되는 소재(1)의 양 확경 예정부(2, 2)를, 성형 다이(11)의 공동(12, 12) 내에서 동시에 확경한다.

본 실시예에서는, 소재(1)를 성형 다이(11)의 고정부(13)에 고정하는 것과 동시에 또는 그 직후에, 소재(1)의 각 확경 예정부(2, 2)를 대응하는 펀치(30, 30)로 가압한다.

본 발명에서는, 소재(1)를 성형 다이(11)의 고정부(13)에 고정하는 것과 동 시에 또는 그 직후에 가능한 한 단시간에 소재(1)의 각 확경 예정부(2, 2)의 가압을 행하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 소재(1)를 고정한 후 30초, 보다 바람직하게는 13초 이내에 가압을 행하는 것이 바람직하다. 그 이유는 다음과 같다. 소재(1)를 성형 다이(11)의 고정부(13)에 고정하면, 소재(1)의 비확경 예정부(3)가 성형 다이(11)의 고정부(13)와의 접촉에 의해 국부적으로 냉각된다. 그 결과, 소재(1)의 비확경 예정부(3)의 온도가 확경 예정부(2, 2)의 온도보다 낮아져서, 소재(1)에 온도 변화가 발생한다. 이렇게 되면, 소재(1)의 불충분한 소입이 초래된다. 이 문제를 해결하기 위해, 본 실시예에서는, 소재(1)를 성형 다이(11)의 고정부(13)에 고정하는 것과 동시에 또는 그 직후에, 소재(1)를 가압한다. 그 결과, 소재(1)의 온도를 균일하게 유지할 수 있고, 그로 인해 업세팅 제품(5)의 강도를 확실하게 증가시킬 수 있다. 소재(1)의 확경 예정부(2, 2) 각각이 확경되면, 대략 원형 형상을 갖는 확경부(6, 6)가 도9에 도시하듯이 소재(1)의 축방향 단부에 형성된다.

본 발명에서, 펀치(30)의 이동 속도 및 가이드(20)의 이동 속도는, 소재(1)의 각 확경 예정부(2)의 확경 설계 형상에 따라 설정된다. 또한, 이들 이동 속도는 일정하거나 변동될 수 있다.

펀치(30) 및 가이드(20)의 이동에 따라, 소재(1)의 확경 예정부(2)는 공동(12) 내에서 서서히 확경된다. 확경 예정부(2)의 확경에 따라, 확경 예정부(2)와 공동(12)의 주위면과의 접촉 면적이 서서히 증가한다. 따라서, 확경 예정부(2)가 확경되면서 그 확경부(6)는 급속히 냉각된다.

도7a 및 도7b에 도시하듯이, 소재(1)의 각 확경 예정부(2, 2)가 대응하는 공동(12, 12) 내에서 소정 형상(즉, 대략 원판 형상)으로 확경되었을 때, 양 펀치(30, 30) 및 양 가이드(20, 20)의 이동이 정지된다.

다음으로, 도8에 도시하듯이, 성형 다이 구동 장치(17, 17)에 의해 성형 다이(11)의 양 분할 부재(11a, 11a)를 분리시킨다. 이후, 소재(1)를 성형 다이(11)로부터 취출함으로써, 도9에 도시한 업세팅 제품(5)이 얻어진다.

이어서, 펀치(30, 30), 가이드(20, 20), 가동 스테이지(80) 등은 도2에 도시한 초기 위치로 돌아간다. 이후, 새로운 소재(1)의 업세팅이 전술한 것과 동일한 순서로 이루어진다.

본 실시예에서는, 얻어진 업세팅 제품(5)에 대해, 업세팅 후의 열처리로서, 예를 들어 인공 시효 처리 또는 자연 시효 처리와 같은 시효 처리를 실시한다. 이렇게 함으로써, 더 높은 강도의 업세팅 제품(5)을 얻을 수 있다.

이 시효 처리의 조건은, 소재(1)의 재료 형태에 따라서 적절히 설정되며, 종래 조건 하에서 소재(1)에 시효 처리가 실시된다. 예를 들어, 소재(1)가 6xxx계의 열처리형 알루미늄 합금으로 만들어진 경우에는, 시효 처리의 조건으로서, 시효 온도가 150 내지 210℃, 보다 바람직하게는 160 내지 190℃이며, 시효 온도의 유지 시간이 5 내지 10시간, 보다 바람직하게는 7 내지 9시간인 것이 바람직하다.

상기 실시예의 업세팅 방법에 따르면, 소재(1)의 확경 예정부(2)를 확경할 때, 소재(1)와 가이드(20)는 가열되어 있으며, 또한 성형 다이(11)는 소재(1)의 가열 온도 미만의 온도로 조절되어 있다. 따라서, 소재(1)의 비확경 예정부(2)는 성 형 다이(11)의 고정부(13)와의 접촉에 의해 냉각되어 소입되며, 소재(1)의 각 확경 예정부(2)는 확경되면서 성형 다이(11)의 공동(12)의 주위면과의 접촉에 의해 냉각되어 소입된다. 따라서, 소재(1)의 확경 예정부(2)를 확경하면서 그 확경부(6)를 소입할 수 있다. 즉, 확경 예정부(2)의 확경과 확경부(6)의 소입을 동시에 행할 수 있다. 그러므로, 이 업세팅 방법에서는 소입 공정을 별도로 수행할 필요가 없다는 이점이 있다. 또한, 소입 시에, 소재(1)는 성형 다이(11)의 고정부(13)에 고정되어 있으며, 상기 소재(1)의 확경 예정부(2)는 공동(12) 내에서 확경된 상태에서 공동(12) 내에 배치되어 있다. 따라서, 소입 시에 발생할 수 있는 소입 변형을 방지할 수 있다. 이 때문에, 소입 변형을 교정하기 위한 교정 공정을 생략할 수 있으며, 결과적으로 제조 비용을 절감할 수 있다.

또한, 가열 상태의 소재(1)를, 양 가이드(20, 20) 중 한쪽 가이드(20)의 삽입 구멍(21) 내에, 상기 가이드(20)의 후단부의 삽입 구멍 입구부(21a)로부터 삽입하기 때문에, 소재(1)를 가능한 한 고온 상태로 유지한 채로 성형 다이(11)와 양 가이드(20, 20)에 세팅할 수 있다. 그러므로, 업세팅 전에 소재(1)의 온도가 저하하여 소입이 불충분한 부분이 초래되는 단점을 방지할 수 있으며, 따라서 업세팅 제품(5)의 고강도화를 확실하게 달성할 수 있다.

또한, 소재(1)를 성형 다이(11)의 고정부(13)에 고정하는 것과 동시에 또는 그 직후에, 펀치(30)로 소재(1)의 확경 예정부(2)를 축방향으로 가압함으로써, 업세팅 직전까지 소재(1)의 온도를 균일하게 유지할 수 있다. 그 때문에, 업세팅 제품(5)의 강도가 더 확실하게 증가될 수 있다.

또한, 소재(1)의 비확경 예정부(3)를 성형 다이(11)의 양 분할 부재(11a, 11a)의 삽입 구멍(134)의 분할된 홈 사이에 클램핑함으로써, 소재(1)를 성형 다이(11)의 고정부(13)에 확실히 고정할 수 있다. 또한, 소입 변형을 확실하게 방지할 수 있다. 더욱이, 소재(1)를 고정할 때 소재(1)가 성형 다이(11)에 급속히 접촉하므로, 소재(1)가 급속 냉각되고, 따라서 소입 효과를 더 높일 수 있다.

또한, 소재(1)를 상기 소재(1)의 용해 열처리 온도로서 소정의 온도 범위로 가열함으로써, 소재(1)에 용해 열처리를 확실하게 실시할 수 있다. 추가적으로, 소입 효과가 더 확실히 발휘될 수 있으며, 업세팅 제품(5)의 강도를 더 확실하게 증가시킬 수 있다.

더욱이, 소재(1)의 양 확경 예정부(2, 2)가 동시에 확경되므로, 양 축방향 단부에 확경부(6, 6)가 형성되는 업세팅 제품(5)이 효과적으로 제작될 수 있다.

이상에서, 본 발명의 일 실시예에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 그 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있다.

본 발명에서는, 도12에 도시한 업세팅 제품(5)을 제작하는 것도 가능하다. 이 업세팅 제품(5)에서는, 소재(1)의 전체 축방향 단부가 확경되어 확경부(6, 6)가 형성된다.

물론, 본 발명은, 차량의 아암용 프리폼을 제작하는 경우에 한정되지 않으며, 예를 들어 차량용 커넥팅 로드 또는 압축기용 쌍두 피스톤과 같은 각종 제품용의 프리폼을 제작하는 경우에도 적용될 수 있다.

또한 본 발명에서는, 소재(1)의 확경 예정부(2)가, 예를 들어 소재(1)의 축 방향 중간부 또는 축방향 일단부와 같은 일 개소에만 위치할 수 있다.

또한 본 발명에서, 펀치(30)는 가열될 수도 있고 냉각될 수도 있다.

또한 본 발명에서, 소재(1)는 압출 재료, 주조 재료, 압연 재료(예를 들면, Properzi 방법에 의해 제작된 연속 주조 압연 재료 등), 또는 임의의 다른 방법에 의해 제작된 다른 재료일 수 있다.

(예)

다음으로, 본 발명의 구체적 실시예 및 비교예를 이하에 설명한다.

소재(1)로서, JIS에 따른 합금번호 6061의 열처리형 알루미늄 합금 압출재로 이루어진 것을 복수개 준비하였다. 소재(1)의 직경은 16mm이다. 각각의 소재(1)에는 상기 실시예에서 설명한 업세팅 방법에 따라 업세팅을 실시하였다. 이 때, 소재(1)의 가열 온도, 양 가이드(20, 20)의 가열 온도, 성형 다이(11)의 온도, 소재(1)의 세트 방법, 및 업세팅 후의 열처리를 후술하는 바와 같이 다양하게 변경하였다.

다음으로, 얻어진 업세팅 제품(5)에 대해 휨(a)과 구부러짐(b)을 측정하였다. 또한, 이 업세팅 제품(5)의 기계적 강도로서, 업세팅 제품(5)의 비확경부(7)와 확경부(6) 각각의 인장 강도 및 0.2% 내력을 측정하였다.

도10a에서 "a"는 업세팅 제품(5)의 휨 정도를 나타내고 있다. 또한, 도10b에서 "b"는 업세팅 제품(5)의 구부러짐 정도를 나타내고 있다. 또한, 도11은 업세팅 제품(5)의 비확경부(7)의 인장 강도 및 0.2% 내력을 측정하기 위한 시험편(T1)의 채취 위치와, 확경부(6)의 인장 강도 및 0.2% 내력을 측정하기 위한 시험편(T2) 의 채취 위치를 나타내고 있다.

이상의 측정 결과를 표1에 나타낸다.

표1에서, "소재의 세팅 방법"란의 부호 및 "업세팅 후의 열처리"란의 부호는, 이하의 것을 나타낸다.

<"소재의 세팅 방법"란의 부호에 대하여>

A…소재(1)를, 한쪽 가이드(20)의 삽입 구멍(21) 내에, 상기 가이드(20)의 후단부의 삽입 구멍 입구부(21a)로부터 삽입함으로써, 소재(1)를 성형 다이(11) 및 양 가이드(20, 20)에 세팅하였다.

B…소재(1)를, 성형 다이(11)의 양 분할 부재(11a, 11a) 사이에 그 측방으로부터 직접 세팅함으로써, 소재(1)를 성형 다이(11) 및 양 가이드(20, 20)에 세팅하였다.

<"업세팅 후의 열처리"란의 부호에 대하여>

A…업세팅 후에, 업세팅 제품(5)에 190℃×8시간의 조건에서 인공 시효 처리를 실시하였다.

B…업세팅 후에, 업세팅 제품(5)에 530℃×3시간의 조건에서 용해 열처리, 및 물 소입을 순서대로 실시하고, 이후 업세팅 제품(5)에 190℃×8시간의 조건에서 인공 시효 처리를 실시하였다.

실시예1 내지 8에서는, 업세팅 시에, 가이드(20)가 가열되어 있으며, 성형 다이(11)는 온도 조절되어 있다. 비교예1 내지 3에서는, 업세팅 시에, 가이드(20)가 가열되어 있으며, 성형 다이(11)는 온도 조절되어 있지 않다. 비교예4에서는, 업세팅 시에, 가이드(20)가 가열되어 있지 않고, 성형 다이(11)는 온도 조절되어 있다.

표1에 나타내듯이, 실시예1 내지 8에서는, 그 각각의 인장 강도 및 0.2% 내력이 증가되었으며, 휨 및 구부림이 감소되었다.

한편, 비교예1에서, 비확경부(7) 및 확경부(6)는 인장 강도 및 0.2% 내력이 저하되었다. 비교예2에서는, 휨 및 구부러짐이 커졌다. 비교예3에서는, 비확경부(7) 및 확경부(6) 각각의 인장 강도 및 0.2% 내력이 비교적 낮아졌다. 비교예4에서는, 소재(1)의 확경 예정부(2)를 확경할 수 없었다. 그 이유는 다음과 같다. 즉, 비교예4에서는 가이드(20)가 가열되어 있지 않기 때문에, 소재(1)의 확경 예정부(2)가 가이드(20)의 삽입 구멍(21) 내에 배치되면, 상기 확경 예정부(2)의 삽입 구멍(21) 주위면과의 접촉에 따라 확경 예정부(2)의 온도가 저하하며, 그 결과 확경 예정부(2)의 변형 저항이 증가했기 때문이다.

본 명세서에 사용된 용어 및 표현들은 설명을 위해 사용된 것이지 제한적으로 간주되도록 사용된 것이 아니며, 본 명세서에 도시 및 개시된 특징들의 어떠한 등가물도 배제하지 않으며, 청구범위의 범위에 포함되는 다양한 수정을 허용하는 것임을 알아야 한다.

본 발명은, 차량(자동차 및 철도 차량)용 아암, 커넥팅 로드, 또는 압축기의 쌍두 피스톤 등의 다양한 제품을 제작하기 위해 사용되는 업세팅 방법 및 업세팅 장치에 적용될 수 있다.

본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구체화될 수 있지만, 본 명세서에는 여러가지 예시적인 실시예가 기재되었는 바, 본 명세서가 본 발명의 원리의 예를 제공하는 것으로 간주되어야 하고 이러한 예가 본 발명을 본 명세서에 기재 및 개시된 바람직한 예로 한정하려는 것이 아님을 알아야 한다.

본 발명의 예시적인 실시예를 기술하였으나, 본 발명은 본 명세서에 기재된 다양한 실시예들에 제한되지 않으며, 본 명세서에 기초하여 당업자가 알 수 있는 등가 요소를 포함한 임의의 모든 실시예, 수정예, 생략예, 조합예(예를 들면, 각종 실시예에 걸친 태양들의 조합), 적응예, 및/또는 변형예를 포함한다. 청구범위에서의 제한은 청구범위에 사용된 언어에 기초하여 폭넓게 해석되어야 하고, 본 명세 서에 또는 출원 과정 중에 기재된 예에 제한되지 않아야 하며, 이들 예는 비배타적인 것으로 간주되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에서, "바람직하게"란 용어는 비배타적이며 "바람직"하지만 그것에 한정되지 않음을 의미한다. 본 명세서에서 그리고 본 출원의 과정 중에는, 특정한 청구범위 한정을 위해서 그 제한에 있어서 이하의 조건이 전부 존재하는 경우에만 수단-기능(means plus function) 또는 공정-기능(step-plus-function) 한정이 사용될 수 있는 바, 상기 조건은 (a) "수단" 또는 "공정"이 명시되고, (b) 대응하는 기능이 명시되며, (c) 구조, 재료, 또는 그 구조를 지지하는 작용이 명시되지 않은 경우이다. 본 명세서에서 그리고 본 출원의 과정 중에는, "본 발명" 또는 "발명"이란 용어가 본 명세서 내의 하나 이상의 태양을 언급하는 표현으로서 사용될 수 있다. 본 발명 또는 발명의 언어는 임계 상태의 확인으로서 부적절하게 해석되지 않아야 하고, 모든 태양 또는 실시예에 걸쳐서 적용되는 것으로서 부적절하게 해석되지 않아야 하며(즉, 본 발명이 수많은 태양과 실시예를 가짐을 알아야 한다), 명세서의 범위 또는 청구범위를 제한하는 것으로 부적절하게 해석되지 않아야 한다. 본 명세서에서 그리고 본 출원의 과정 중에는, 임의의 태양, 특징, 공정 또는 단계, 그 임의의 조합, 및/또는 그 임의의 부분 등을 기술하기 위해 "실시예"라는 용어가 사용될 수 있다. 일부 예에서, 여러 실시예는 중복되는 특징을 가질 수도 있다. 본 명세서에서 그리고 본 출원의 과정 중에는, "예를 들면"을 의미하는 "e.g." 및 "주의"를 의미하는 "NB"와 같은 약어가 사용될 수도 있다.

Claims

업세팅 방법이며,

봉형상 소재를 고정하기 위한 고정부 및 공동을 갖는 성형 다이와, 상기 소재의 확경 예정부를 좌굴 저지 상태로 유지하며, 축방향으로 관통 연장되는 삽입 구멍을 갖는 가이드, 및 펀치를 구비하는 업세팅 장치를 준비하는 단계,

가열된 상태의 상기 소재의 확경 예정부를 가열된 상태의 상기 가이드의 삽입 구멍 내에 배치하는 단계,

소재의 온도 미만이 되도록 온도가 조절된 성형 다이의 공동 내에 상기 가이드의 선단부를 배치하는 단계,

소재를 성형 다이의 고정부에 고정하는 단계를 포함하고,

상기 상태를 유지한 상태에서, 펀치를 이동시켜 소재의 확경 예정부를 그 축방향으로 가압하면서, 가이드를 펀치의 이동 방향과 반대 방향으로 이동시킴으로써, 가이드의 선단부와 성형 다이의 고정부 사이에서 노출되는 소재의 확경 예정부를 성형 다이의 공동 내에서 확경하는 것을 특징으로 하는 업세팅 방법.
제1항에 있어서, 가열된 상태의 소재를 가이드의 후단부에 형성된 삽입 구멍 입구부로부터 가열된 상태의 가이드의 삽입 구멍 내에 삽입함으로써 상기 소재의 확경 예정부가 가이드의 삽입 구멍 내에 배치되는 업세팅 방법.
제1항에 있어서, 소재를 성형 다이의 고정부에 고정하는 것과 동시에 또는 그 직후에, 펀치로 소재의 확경 예정부를 그 축방향으로 가압하는 업세팅 방법.
제1항에 있어서, 상기 성형 다이의 고정부에는 소재 고정용 삽입 구멍이 공동과 연통하여 설치되고,

상기 성형 다이는, 삽입 구멍 및 공동을 수직 분할하는 분할면에 의해 분할되는 복수의 분할 부재를 가지며,

소재의 비확경 예정부를 성형 다이의 복수의 분할 부재의 삽입 구멍의 분할된 홈 사이에 클램핑함으로써 소재를 성형 다이의 고정부에 고정하는 업세팅 방법.
제1항에 있어서, 상기 소재는 소재의 용해 열처리 온도로 가열되는 업세팅 방법.
제5항에 있어서, 상기 소재는 열처리형 알루미늄 합금으로 제조되며, 상기 소재는 400 내지 570℃의 온도 범위로 가열되는 업세팅 방법.
제6항에 있어서, 성형 다이는 5 내지 120℃의 온도 범위 내에 들도록 온도 조절되는 업세팅 방법.
제6항에 있어서, 가이드는 170 내지 500℃의 온도 범위로 가열되는 업세팅 방법.
제1항에 있어서, 상기 소재는 그 축방향 중간부로서 비확경 예정부를 갖고 그 축방향 양 단부에 확경 예정부를 가지며,

업세팅 장치는 성형 다이 내의 공동, 가이드, 및 펀치의 개수가 모두 2개이고,

가열된 상태의 소재의 각 확경 예정부를 대응하는 가열된 상태의 가이드의 삽입 구멍 내에 배치하며,

각 가이드의 선단부를 소재의 온도 미만의 온도로 조절된 성형 다이의 공동 내에 배치하고,

소재를 성형 다이의 고정부에 고정하며,

상기 상태가 유지되는 동안, 소재의 각 확경 예정부를 대응하는 펀치로 축방향으로 동시에 가압하면서, 각 가이드를 대응하는 펀치의 이동 방향과 반대되는 방향으로 이동시킴으로써, 소재의 양 확경 예정부를 동시에 확경하는 업세팅 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 업세팅 방법에 의해 얻어진 업세팅 제품.
업세팅 제품의 제조 방법이며,

제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 업세팅 방법을 소재에 실시하는 단계, 및

이후 상기 소재에 시효 처리를 실시하는 단계를 포함하는 업세팅 제품 제조 방법.
업세팅 장치이며,

봉형상 소재를 고정하기 위한 고정부 및 공동을 갖는 성형 다이,

상기 소재의 확경 예정부를 좌굴 저지 상태로 유지하며, 축방향으로 관통 연장되는 삽입 구멍을 갖는 가이드,

상기 가이드의 삽입 구멍 내에 배치된 소재의 확경 예정부를 축방향으로 가압하기 위한 펀치,

상기 가이드를 펀치의 이동 방향과 반대되는 방향으로 이동시키기 위한 가이드 구동 장치,

소재를 가열하기 위한 소재 가열 장치,

성형 다이를 소재 가열 장치에 의해 소재의 가열 온도 미만의 온도로 조절하기 위한 성형 다이 온도 조절 장치, 및

상기 가이드를 가열하기 위한 가이드 가열 장치를 포함하는 업세팅 장치.
제12항에 있어서, 소재를 가이드의 후단부에 형성된 삽입 구멍 입구부로부터 가이드의 삽입 구멍 내에 삽입하기 위한 소재 삽입 장치를 더 포함하는 업세팅 장치.
제12항에 있어서, 상기 성형 다이의 고정부에는 소재 고정용 삽입 구멍이 공동과 연통하여 설치되고, 상기 성형 다이는 삽입 구멍 및 공동을 수직 분할하는 분할면에 의해 분할되는 복수의 분할 부재를 가지며, 소재의 비확경 예정부를 상기 복수의 분할 부재의 삽입 구멍의 분할된 홈 사이에 클램핑함으로써 소재를 고정부에 고정하는 업세팅 장치.
제11항에 있어서, 소재 가열 장치는 소재를 그 용해 열처리 온도로 가열하도록 구성되는 업세팅 장치.
제15항에 있어서, 상기 소재는 열처리형 알루미늄 합금으로 제조되며, 상기 소재 가열 장치는 소재를 400 내지 570℃의 온도 범위로 가열하도록 구성되는 업세팅 장치.
제16항에 있어서, 성형 다이 온도 조절 장치는 성형 다이를 5 내지 120℃의 온도 범위로 조절하도록 구성되는 업세팅 장치.
제16항에 있어서, 가이드 가열 장치는 가이드를 170 내지 500℃의 온도 범위로 가열하도록 구성되는 업세팅 장치.
축방향 중간부를 비확경 예정부로서 갖는 봉형상 소재의 축방향 양 단부를 확경 예정부로서 확경시키기 위한 업세팅 장치이며,

소재를 고정하기 위한 고정부 및 두 개의 공동을 갖는 성형 다이,

상기 성형 다이의 고정부에 고정된 소재의 각 확경 예정부를 각각 좌굴 저지 상태로 삽입 유지하며, 축방향으로 관통하여 연장되는 삽입 구멍을 갖는 두 개의 가이드,

각 가이드의 삽입 구멍 내에 배치된 소재의 각 확경 예정부를 각각 축방향으로 가압하기 위한 두 개의 펀치,

대응하는 가이드를 각각 대응하는 펀치의 이동 방향과 반대되는 방향으로 이동시키기 위한 두 개의 가이드 구동 장치,

소재를 가열하도록 구성된 소재 가열 장치,

성형 다이를 소재 가열 장치에 의해 소재의 가열 온도 미만의 온도로 조절하도록 구성된 성형 다이 온도 조절 장치, 및

각 가이드를 각각 가열하도록 구성된 두 개의 가이드 가열 장치를 포함하는 업세팅 장치.
제19항에 있어서, 소재를 가이드의 후단부에 형성된 삽입 구멍 입구부로부터 하나의 가이드의 삽입 구멍 내에 삽입하기 위한 소재 삽입 장치를 더 포함하는 업세팅 장치.
제19항에 있어서, 상기 성형 다이의 고정부에는 소재 고정용 삽입 구멍이 공동과 연통하여 설치되고, 상기 성형 다이는 삽입 구멍 및 양 공동을 수직 분할하는 분할면에 의해 분할되는 복수의 분할 부재를 가지며, 소재의 비확경 예정부를 상기 복수의 분할 부재의 삽입 구멍의 분할된 홈 사이에 클램핑함으로써 소재를 고정부에 고정하는 업세팅 장치.
제19항에 있어서, 소재 가열 장치는 소재를 그 용해 열처리 온도로 가열하도록 구성되는 업세팅 장치.
제22항에 있어서, 상기 소재는 열처리형 알루미늄 합금으로 제조되며, 상기 소재 가열 장치는 소재를 400 내지 570℃의 온도 범위로 가열하도록 구성되는 업세팅 장치.
제23항에 있어서, 성형 다이 온도 조절 장치는 성형 다이를 5 내지 120℃의 온도 범위로 조절하도록 구성되는 업세팅 장치.
제23항에 있어서, 가이드 가열 장치는 가이드를 170 내지 500℃의 온도 범위로 가열하도록 구성되는 업세팅 장치.