KR20110069007A

KR20110069007A - 프레스 제품

Info

Publication number: KR20110069007A
Application number: KR1020117005946A
Authority: KR
Inventors: 류이치 이노우에; 노조무 가와베; 유키히로 오이시; 노부유키 오쿠다; 노부유키 모리; 마사타다 누마노; 다카히코 기타무라; 고지 모리
Original assignee: 스미토모덴키고교가부시키가이샤
Priority date: 2008-09-18
Filing date: 2009-07-16
Publication date: 2011-06-22
Also published as: WO2010032545A1; EP2329897B1; US20110165431A1; EP2329897A4; TW201014661A; JP2010069504A; US20130104619A1; KR20160020585A; AU2009293983A1; RU2011114987A; BRPI0917892A2; CN105537350A; EP2329897A1; CN102159339A; RU2497624C2

Abstract

금속판(1)을 프레스 성형한 프레스체(F)로서, 상기 프레스체(F)를 구성하는 외주면 중, 2면을 잇는 코너부(12)를 갖고 있고, 상기 코너부(12)의 외측 굽힘 반경(R)이 상기 금속판(1)의 두께(t) 이하인 예리한 코너부(12)를 갖는 프레스체(F)를 제공한다.

Description

프레스체{PRESSED BODY}

본 발명은, 모바일 전기기기의 하우징 등에 이용되는 프레스체에 관한 것이다. 특히, 코너부가 예리한 프레스체에 관한 것이다.

휴대전화나 노트형 PC라고 하는 모바일 전기기기류의 하우징 재료로서, 알루미늄이나 그 합금이라고 하는 금속이 이용되고 있다. 금속은, 일반적으로 수지보다 강도가 높고, 충격에 강하다.

상기 하우징 재료로서, 마그네슘에 여러 가지의 첨가 원소를 함유한 마그네슘 합금이 이용되고 있다. 마그네슘 합금은, 비강도, 비강성이 우수하지만, 육방정의 결정 구조(hcp 구조)를 갖기 때문에 상온에서의 소성 가공성이 부족하다. 따라서, 하우징 등에는, 다이캐스트(die-casting)법이나 틱소몰드(thixo mold)법에 의한 주조재가 주류이다. 최근, 마그네슘 합금에 프레스 가공을 실시하는 것이 검토되고 있다(특허문헌 1, 2).

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2002-239644호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2007-098470호 공보

하우징의 형태는, 직사각 형상의 천판과, 천판의 둘레 가장자리로부터 세워 설치되는 4개의 측벽을 구비하는 상자형이 대표적이다. 이 상자형의 성형체로서, 천판과 측벽을 잇는 코너부나, 2개의 측벽을 잇는 코너부가 예리한 하우징이 요구되고 있다. 수지의 사출 성형이나 주조를 이용하면, 예리한 코너부를 갖는 하우징을 형성할 수 있다고 생각된다. 그러나, 수지재나 주조재는, 일반적으로 금속 프레스체에 비해 강도가 낮다.

여기서, 상자형의 성형체가 낙하하여 지면 등에 충돌할 때, 충돌시의 충격이 상기 코너부에 가해지는 경우가 많다. 이 때문에 강도가 낮은 수지재나 주조재로서는, 코너부가 변형되어(찌그러져), 코너부가 예리한 상태를 유지하는 것이 어렵다.

본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 예리한 코너부를 가지며, 강도가 높은 성형체를 제공한다. 구체적으로는, 본 발명은 금속판을 프레스 성형한 프레스체로서, 이 프레스체를 구성하는 외주면 중, 2면을 잇는 코너부를 갖는다. 그리고, 상기 코너부의 외측 굽힘 반경(R)은, 상기 금속판의 두께(t) 이하이다.

상기 구성에 의하면, 금속판에 프레스 성형을 실시함으로써, 소성 가공에 의한 가공 경화에 의해 코너부의 경도를 높여, 코너부 등에 충격이 가해져도 잘 변형되지 않아, 예리한 코너부를 장기간에 걸쳐 유지할 수 있다. 또한, 본 발명의 프레스체는, 금속판에 프레스 성형을 실시하여 이루어짐으로써, 소재 자체의 강도에 추가로, 소성 가공에 의한 강도의 향상을 얻어, 프레스체 전체의 강도도 높다. 또한 본 발명의 프레스체는, 상기 예리한 코너부를 가짐으로써, 디자인적으로도 세련된 스타일리쉬한 인상을 부여할 수 있어, 상품으로서 외관이 우수하고, 상품 가치가 높아질 것으로 기대된다.

상기 예리한 코너부를 갖는 본 발명의 프레스체는, 예컨대 이하의 다단계의 프레스 가공을 금속으로 이루어지는 소재판에 실시함으로써 제조할 수 있다. 구체적으로는, 금속판에 프레스 가공을 실시하여, 코너부를 갖는 프레스체를 제조하는 방법으로서, 이하의 공정을 구비한다.

소재판의 준비 공정: 금속으로 이루어지는 소재판을 준비한다.

제1 프레스 공정: 소재판을 200℃ 이상 300℃ 이하의 온도로 가열한 상태로 하여, 외주면 중, 2면을 잇는 코너부를 하나 이상 갖는 프레스재를 제조한다. 특히, 숄더부의 굽힘 반경(Rp)이 실질적으로 0 ㎜인 펀치를 이용하여, 상기 코너부 중, 하나 이상의 코너부의 내측 굽힘 반경(r)이 실질적으로 0 ㎜가 되도록 제1 프레스 가공을 실시한다.

제2 프레스 공정: 상기 프레스재를 200℃ 이상 300℃ 이하의 온도로 가열한 상태로 하여, 제2 프레스 가공을 실시하여, 하나 이상의 코너부의 외측 굽힘 반경(R)이, 금속판의 두께(t) 이하인 프레스체를 제조한다. 특히, 프레스재의 단부면, 및 제1 프레스 공정에서 내주면에 형성된 r≒0의 코너부를 압박하는 단차 형상의 펀치를 이용하여, 상기 내측 굽힘 반경(r)이 실질적으로 0 ㎜인 코너부에서의 외측 굽힘 반경(R)이, 상기 두께(t) 이하가 되도록 제2 프레스 가공을 실시한다.

외측 굽힘 반경(R)이 금속판의 두께(t) 이하라는 예리한 코너부를 형성하기 위해서는, 프레스에 제공하는 소재판의 두께를 가능한 한 얇게 하면 형성하기 쉬워진다. 그러나, 소재판 자체를 너무 얇게 하면, 프레스체의 강도가 낮아져, 모바일 전기기기의 하우징에 요구되는 강도나 강성을 충족시키지 못하게 된다. 한편, 낙하 등의 충격이 가해지기 쉬운 프레스체의 코너부를 가공 경화에 의해 경도를 늘리기 위해서는, 코너부를 높은 가공도로 형성하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 높은 가공도로 굽힘 성형이나 딥 드로잉(deep drawing) 성형을 하면, 소재판에서 코너부의 형성 지점이 부분적으로 늘어나 얇아지고, 이 박육화에 의해, 강도의 저하를 초래한다.

그래서, 상기 제조 방법에서는, 높은 가공도의 프레스 성형을 한번에 행하는 것이 아니라, 전술과 같이 다단계로 나눠 행함으로써, 코너부가 극단적으로 얇아지지 않고, 박육화에 의한 강도의 저하를 억제할 수 있다. 이 때문에 상기 제조 방법에 의하면, 예리한 코너부를 갖는 프레스체를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 예리한 코너부를 장기간에 걸쳐 유지할 수 있다.

또한, 상기 제조 방법에 의하면 가열 상태로 프레스 가공을 행하기 때문에, 냉간 가공에서는 스프링백(springback)이 생기거나, 균열 등이 생기는 소성 가공성이 뒤떨어지는 금속, 예컨대 상온에서의 신장율이 최대라도 20% 정도인 마그네슘 합금이라는 금속이어도, 프레스시에서의 가공 대상(소재판이나 프레스재)의 신장율을 100% 이상으로 할 수 있다. 그리고, 가공 대상이 충분한 신장율을 가짐으로써, 코너부의 외측 굽힘 반경(R)이 매우 작은 프레스체를 정밀도 좋게 제조할 수 있다.

본 발명의 프레스체는, 코너부가 예리하고, 강도가 높다.

또한, 상기 제조 방법에 의하면, 외주면이 만드는 코너부, 즉 외관을 만드는 코너부가 예리할뿐만 아니라, 내주면이 만드는 코너부도 예리해지기 때문에, 프레스체의 내부 공간이 넓다. 따라서, 상기 제조 방법에 의해 얻어진 프레스체를 하우징으로 이용하는 경우, 하우징 내부에 각종 부품을 충분히 수납할 수 있다.

도 1은 예리한 코너부를 갖는 프레스체의 제조 공정에 있어서, 프레스 가공의 단계를 설명하는 단면 모식도이다. 도 1의 (A) 부분은, 소재판을 금형에 배치한 상태이다. 도 1의 (B) 부분은, 제1 프레스 가공에 의해, 프레스재를 형성한 상태이다. 도 1의 (C) 부분은, 제2 프레스 가공에서 펀치에 의해 압박되어 있는 상태이다. 도 1의 (C') 부분은, (C) 부분의 코너부의 부분 확대도이다. 도 1의 (D) 부분은, 제2 프레스 가공에 의해, 예리한 코너부를 갖는 프레스체를 형성한 상태이다. 도 1의 (E) 부분은, 얻어진 프레스체를 도시한다.

이하, 본 발명의 실시형태를 설명한다. 또한, 도면의 설명에서는, 동일 요소에는 동일 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다. 또한, 도면의 치수 비율은 설명과 반드시 일치하지 않는다.

<프레스체>

《조성》

본 발명의 프레스체를 구성하는 금속은, 200℃ 이상 300℃ 이하의 온도 영역에서 프레스 성형성이 우수한 여러 가지의 것을 이용할 수 있다. 특히, 마그네슘이나 그 합금은 경량이고, 강도도 높으며, 내충격성도 우수하여, 경량화가 요구되는 모바일 전자기기의 하우징 등의 구성 재료에 바람직하다.

마그네슘 합금은, Mg에 첨가 원소를 함유한 여러 가지 조성의 것(나머지부: Mg 및 불순물)을 이용할 수 있다. 예컨대 Mg-Al계, Mg-Zn계, Mg-RE(희토류 원소)계, Y 첨가 합금 등을 들 수 있다. 특히 Al을 함유하는 Mg-Al계 합금은 내식성이 높다. Mg-Al계 합금은, 예컨대 ASTM 규격에서의 AZ계 합금(Mg-Al-Zn계 합금, Zn: 0.2 질량%∼1.5 질량%), AM계 합금(Mg-Al-Mn계 합금, Mn: 0.15 질량%∼0.5 질량%), AS계 합금(Mg-Al-Si계 합금, Si: 0.6 질량%∼1.4 질량%), Mg-Al-RE(희토류 원소)계 합금 등을 들 수 있다. Al량은 1.0 질량%∼11 질량% 이하가 바람직하고, 특히, Al을 8.3 질량%∼9.5 질량%, Zn을 0.5 질량%∼1.5 질량% 함유하는 Mg-Al계 합금, 대표적으로는 AZ91 합금은, AZ31 합금이라는 다른 Mg-Al계 합금과 비교하여, 내식성이나 강도, 내소성 변형성이라는 기계적 특성이 우수하다. Zn을 함유하는 Mg-Zn계 합금은, 예컨대 ASTM 규격에서의 ZK계 합금(Mg-Zn-Zr계 합금, Zn: 3.5 질량%∼6.2 질량%, Zn: 0.45 질량% 이상) 등을 들 수 있다.

《형상》

본 발명의 프레스체는, 금속판에 굽힘 가공이나 딥 드로잉 가공이라는 프레스 가공을 실시하여 이루어지고, 외주면 중, 2면을 잇는 코너부를 하나 이상 갖는다. 대표적으로는, 천판부(바닥면부)와, 천판부의 둘레 가장자리로부터 세워 설치되는 측벽부를 갖는 형상을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 직사각형 판형의 천판부와, 대향하는 한 쌍의 측벽부만을 갖는 상자체, 대향하는 한 쌍의 측벽부를 2조 갖는 상자체나, 천판부가 원판형이고, 측벽부가 원통형인 덮개가 있는 통형체 등을 들 수 있다. 천판부나 측벽부는, 실질적으로 평행한 외측면과 내측면으로 구성되고, 본 발명의 프레스체는, 2개의 외측면을 잇는 코너부가 예리하다.

상기 천판부 및 측벽부의 형태는, 대표적으로는, 평탄한 면으로 이루어지고, 형상·크기는 특별히 한정되지 않는다. 보스(boss) 등을 일체로 성형 또는 접합하고 있거나, 표리에 관통하는 구멍이나 두께 방향으로 움푹 팬 홈을 갖고 있거나, 단차 형상으로 되어 있거나, 소성 가공이나 절삭 가공 등에 의해 국소적으로 두께가 상이한 부분을 갖고 있어도 좋다. 코너부 이외의 지점은, 상기 보스나 오목부, 두께가 상이한 부분을 제외하면, 두께가 대략 일정하다. 따라서, 프레스체를 구성하는 금속판의 두께(t)란, 상기 보스 등, 및 코너부를 제외하는 부분 전체의 평균 두께로 한다. 구체적으로는, 상기 보스 등을 제외하는 부분으로부터 측정점을 5점 이상 선택하여, 그 평균으로 한다. 천판부가 평탄한 면으로 이루어지는 경우, 상기 두께(t)는, 천판부 전체의 평균 두께로 하여도 좋다. 이 두께(t)는, 소재판의 두께에 대략 의존하여, 프레스 가공에 의해 압축되어 있지 않은 경우, 실질적으로 소재판의 두께와 동일하다.

상기 금속판의 두께(t)가 0.4 ㎜ 이상 2.0 ㎜ 이하이면, 강도가 우수한 프레스체가 되고, 0.4 ㎜ 미만이면, 소재판이 얇으므로, 외측 굽힘 반경(R)이 보다 작은 것을 형성하기 쉽기 때문에, 스타일이 좋다는 등의 외관에 의해 우수한 프레스체가 된다. 또한, 금속판의 두께(t)가 2.0 ㎜ 이하, 특히 1.5 ㎜ 이하, 또한 0.6 ㎜ 이하이면, 본 발명의 프레스체를 모바일 전자기기의 하우징 등에 적합하게 이용할 수 있는 것으로 기대된다.

그리고, 본 발명의 프레스체는, 외주면 중, 2면을 잇는 코너부 중 하나 이상의 코너부의 외측 굽힘 반경(R)이 R≤t를 만족시키는 것을 최대의 특징으로 한다. 종래 금속판으로 이루어지는 프레스체는, 외측 굽힘 반경이 금속판의 두께보다 큰 것이고, 종래 R≤t를 만족시키는 경우는 없다. 이것에 대하여, 본 발명의 프레스체는 R≤t를 만족시키는 코너부를 하나 이상 갖는다. 본 발명의 프레스체에 존재하는 모든 코너부가 R≤t를 만족시키는 경우, 스타일리쉬함을 더 높일 수 있을 것으로 기대된다.

특히, 외측 굽힘 반경(R)이 R≤(2/3)×t를 만족시키면, 코너부의 경도를 코너부 이외의 지점, 예컨대 천판부보다 높이기 쉬워, 코너부의 내충격성을 향상시킬 수 있다. R≤(1/2)×t를 만족시키면, 코너부의 내충격성의 향상, 스타일리쉬함의 향상을 더 높일 수 있다. 보다 구체적으로는, 외측 굽힘 반경(R)이 0.1 ㎜∼0.3 ㎜인 것이 바람직하다. 외측 굽힘 반경(R)을 0.1 ㎜ 이상으로 함으로써, 예리한 코너부에 의해 절단 또는 손상 등이 생길 우려를 저감할 수 있고, 0.3 ㎜ 이하로 함으로써, 양호한 외관을 가지면서, 내충격성이 우수한 코너부로 할 수 있다. 외측 굽힘 반경(R)을 작게 하기 위해서는, 예컨대 제2 프레스 공정에서의 프레스 압력을 높이는 것 등을 들 수 있다.

상기 제조 방법에 의해 얻어진 프레스체는, R≤t를 만족시키는 코너부에서, 내측 굽힘 반경(r)이 실질적으로 0 ㎜가 된다. 즉, 내주면 중, 상기 코너부의 내측에 위치하는 2면이 실질적으로 직교한 상태에 있다. 이러한 프레스체는, 내측 굽힘 반경 R>0의 프레스체와 비교하여, 내부 공간이 넓어, 내부에 여러 가지의 부품을 수납하는 하우징에 적합하게 이용할 수 있다.

《제조 방법》

[소재판의 준비]

소재판으로서, 마그네슘 합금으로 이루어지는 것을 이용하는 경우, 쌍롤법(twin-roll process)이라는 연속 주조법, 특히 WO/2006/003899에 기재된 주조 방법으로 제조한 주조판에 복수회의 압연을 실시한 압연판을 이용하는 것이 바람직하다. 연속 주조법은, 급냉 응고가 가능하기 때문에, 산화물이나 편석 등을 저감할 수 있어, 압연 가공성이 우수한 주조판를 얻을 수 있다. 주조판에는, 용체화 처리(가열 온도: 380℃∼420℃, 가열 시간: 60∼600분)나 시효 처리라는 열처리를 실시하면, 조성을 균질화할 수 있다. 특히, Al의 함유량이 높은 마그네슘 합금의 경우, 장시간 용체화를 행하는 것이 바람직하다. 주조판의 크기는 특별히 한정되지 않지만, 너무 두꺼워지면 편석이 생기기 쉽기 때문에, 10 ㎜ 이하, 특히 5 ㎜ 이하가 바람직하다.

상기 주조판에 복수회의 압연을 실시함으로써, 원하는 판두께로 하고, 평균 결정 입경을 작게 하거나, AZ91 합금 등의 Al을 많이 포함하는 마그네슘 합금의 경우, 알갱이가 굵은 결정 석출물이라는 결함을 소멸할 수 있어, 프레스 가공성을 높일 수 있다. 압연은, 공지의 조건, 예컨대 마그네슘 합금의 경우, 특허문헌 2에 개시되는 제어 압연 등을 조합하여 이용하여도 좋다. 또한 압연 가공 도중에 중간 열처리(가열 온도: 250℃∼350℃, 가열 시간: 20∼60분)를 행하여, 중간 열처리까지의 가공에 의해 가공 대상에 도입된 왜곡이나 잔류 응력, 집합 조직 등을 제거, 경감하면, 그 후의 압연으로 예상하지 못한 균열이나 왜곡, 변형을 방지하여, 보다 원활하게 압연을 행할 수 있다. 얻어진 압연판에 300℃ 이상의 열처리를 행하여, 압연에 의한 가공 왜곡을 제거하고, 완전히 재결정화시키거나, 얻어진 압연판을 가열한 상태로 롤러 레벨러(roller leveler) 등에 의해 왜곡을 부여하여, 프레스 가공시에 재결정화되도록 하여도 좋다.

[프레스 가공]

다단에 걸친 프레스 가공은, 어느 단계나, 가공 대상(소재판, 프레스재)이 소성 변형성을 높일 수 있도록 200℃∼300℃의 온도 영역에서 행하는 것이 바람직하다.

제1 프레스 가공에서는, 숄더부의 굽힘 반경 Rp≒0[바람직하게는, 굽힘 반경(Rp)이 0.3 ㎜ 이하]의 펀치를 이용하여, 내측에 예리한 코너부(실질적으로 직각)를 갖는 프레스재, 즉 내주면 중, 2면이 만드는 코너부가 직교한 프레스재를 형성한다. 제2 프레스 가공에서는, 프레스재의 단부면과 함께, 상기 내측의 코너부를 단차 형상의 펀치에 의해 압박하여, 다이의 코너부에 소재판의 구성 재료를 끌어 모으고, 프레스재의 외측에 예리한 코너부가 형성되도록, 끌어 모은 구성 재료를 변형시킨다. 프레스 가공시에는, 가동 다이나 오목형 다이 등, 적절한 다이를 이용한다.

프레스 성형 후에 열처리를 실시하여, 프레스 가공에 의해 도입된 왜곡이나 잔류 응력의 제거, 기계적 특성의 향상을 도모하여도 좋다. 열처리 조건은, 가열 온도: 100℃∼450℃, 가열 시간: 5분∼40시간 정도를 들 수 있다. 또한, 프레스 후에 얻어진 프레스체는 부식 방지, 보호, 장식 등을 목적으로 하는 피복층을 구비하면, 내식성이나 상품 가치 등을 더 높일 수 있다.

[시험예 1]

마그네슘 합금으로 이루어지고, 코너부를 갖는 프레스체를 복수 제작하여, 코너부의 외측 굽힘 반경(R), 프레스체의 경도를 조사하였다.

AZ91 합금 상당의 조성[Mg-9.0% Al-1.0% Zn(모두 질량%)]을 갖는 마그네슘 합금으로 이루어지고, 쌍롤 연속 주조법에 의해 얻어진 주조판(두께 4 ㎜)을 복수 준비하였다. 얻어진 각 주조판에, 롤 온도: 150℃∼250℃, 판 온도: 200℃∼400℃, 1패스당 압하율을 10%∼50%의 압연 조건으로, 두께가 0.6 ㎜가 될 때까지 복수회 압연을 실시하였다. 얻어진 판재에 블랭킹(blanking) 가공을 하여, 프레스 성형용 블랭크판(소재판)을 준비하였다.

준비한 블랭크판에 2단에 걸쳐 프레스 가공을 실시하였다. 도 1은 프레스 가공의 단계를 설명하는 단면 모식도이다. 또한 도 1에서는, 블랭크판을 강조하여 도시한다.

제1 프레스 가공에서는, 도 1의 (B) 및 (C) 부분에 도시하는 바와 같은 평탄한 천판부(10)와, 천판부(10)로부터 세워 설치하는 한 쌍의 평탄한 측벽부(11)를 2조 갖는 프레스재(P)(외부 치수: 45 ㎜×95 ㎜×6 ㎜의 상자체)를 제조한다. 구체적으로는, 도 1의 (A) 부분에 도시하는 바와 같이, 판 두께(t): 0.6 ㎜의 블랭크판(B)을 플레이트(51) 및 다이 플레이트(52) 위에 배치하여, 펀치(53) 및 유지 플레이트(54) 사이에 두고, 플레이트(51)와 펀치(53)로 블랭크판(B)을 협지한 상태에서 펀치(53)를 도 1에서 아래쪽으로 이동시켜, 프레스재를 성형한다. 펀치(53)는, 숄더부의 굽힘 반경(Rp)이 실질적으로 0 ㎜이고, 숄더부를 구성하는 2면이 직교한 구성이다. 이 프레스 가공에 의해 얻어진 프레스재(P)는, 천판부(10)의 외측면(10o)과, 측벽부(11)의 외측면(11o)을 잇는 코너부(12)의 외측 굽힘 반경(R₀)이, 천판부(10)의 두께(t₀)보다 크고(R₀>t₀), 천판부(10)의 내측면(10i)과, 측벽부(11)의 내측면(11i)은, 직교하고 있다. 즉, 코너부(12)의 내측 굽힘 반경(R₀)이 실질적으로 0 ㎜이다. 또한 플레이트(51), 다이 플레이트(52), 펀치(53), 유지 플레이트(54), 후술하는 단차 펀치(55), 다이(56)는, 도시하지 않는 가열 수단에 의해 가열될 수 있다. 제1 프레스 가공에서는, 가열 온도를 200℃ 이상으로 하였다.

제2 프레스 가공에서는, 예컨대 도 1의 (C) 및 (D) 부분에 도시하는 바와 같은 볼록형의 단차 펀치(55)와, 오목부를 갖는 다이(56)를 이용하여 프레스재(P)의 측벽부(11)의 단부면(11e)을 압박하여, 외측 굽힘 반경(R)이 금속판(1)의 두께(t) 이하인 예리한 코너부를 갖는 프레스체(F)를 제조한다. 단차 펀치(55)는, 측벽부(11)의 단부면(11e)을 압박하는 단부 압박면(55p)과, 프레스재(P)의 내주면에서 대략 직각인 내측 코너부(12i)에 접촉하여, 이 내측 코너부(12i)를 압박하는 숄더부(55s)를 갖는다. 다이(56)의 오목부는, 바닥면(56b)과 측면(56s)이 직교하고 있어, 코너부가 직각이다.

도 1의 (C) 및 (C') 부분에 도시하는 바와 같이, 상자형 프레스재(P)의 외형에 끼워 맞추는 오목부를 갖는 다이(56)에 프레스재(P)를 배치한 상태에서, 단차 펀치(55)에 의해 프레스재(P)의 내측을 압박한다. 이 때, 단차 펀치(55)의 단부 압박면(55p)이 우선 측벽부(11)의 단부면(11e)을 압박하고, 추가로 단차 펀치(55)를 아래쪽으로 계속 압박하면, 단차 펀치(55)의 주 압박면(55m)이 천판부(10)의 내측면(10i)에 접촉하여 압박한다. 그리고, 프레스재(P)의 내측 코너부(12i)가 단차 펀치(55)의 숄더부(55s)에 의해 압박됨으로써, 측벽부(11)의 일부 및 천판부(10) 일부의 구성 재료가 다이(56)의 오목부의 코너부에 모여, 오목부의 코너부를 따라, 프레스재(P)에 예각인 코너부가 형성된다. 또한, 측벽부(11)의 단부면(11e)을 균일적으로 압박하기 쉽도록, 제1 프레스에 의해 얻어진 프레스재의 측벽부의 일부를 사이드컷 가공하여, 프레스재의 측벽부의 높이를 5.5 ㎜로 맞춘 후, 제2 프레스 가공을 행하였다. 또한 제2 프레스 가공에서는, 프레스시의 압력을 상이하게 함으로써, 외측 굽힘 반경(R)의 크기를 상이하게 하였다.

상기 공정에 의해, 도 1의 (E) 부분에 도시하는 바와 같이, 천판부(20)의 외측면(20o)과, 측벽부(21)의 외측면(21o)을 잇는 코너부(22)의 외측 굽힘 반경(R)이, 천판부(20)의 두께(t) 이하인 프레스체(F)를 얻을 수 있다. 또한, 천판부(20) 및 측벽부(21)의 두께는, 포인트 마이크로미터를 이용하여 측정한 바, 블랭크판(B)의 두께에 대략 동등하게, 0.6 ㎜였다.

얻어진 프레스체에 대해서, 외측 굽힘 반경(R), 코너부의 경도, 천판부의 경도를 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

외측 굽힘 반경(R)(㎜)은, 천판부의 외측면과 측벽부의 외측면과의 능선에 대하여 직교 방향으로 프레스체를 절단하고, 이 단면을 버프 연마(buff-polished)(다이아몬드 지립 ＃200 사용)한 후, 광학 현미경(400배)으로 관찰하며, 이 관찰상을 이용하여 측정하였다. 또한 마찬가지로 하여, 코너부의 내측 굽힘 반경(r)(㎜)을 측정한 바, 실질적으로 0 ㎜이며, 천판부의 내측면과 측벽부의 내측면이 실질적으로 직교하고 있었다.

코너부의 경도(Hv)는, 천판부의 외측면과 측벽부의 외측면과의 능선에 대하여 직교 방향으로 프레스체를 절단하고, 얻어진 절단편을 이용하여 매립 시료를 제작하고, 절단면을 경면 연마한 후, 프레스체의 절단면에서 판 두께의 중앙부로부터 측정점을 3개 선택하고, 마이크로 비커스 경도계를 이용하여, 각 측정점의 경도를 측정하였다. 3개의 측정점의 평균을 표 1에 나타낸다.

천판부의 경도(Hv)는, 프레스체로부터 천판부의 일부를 절단하고, 얻어진 절단편을 이용하여 매립 시료를 제작하고, 절단면을 경면 연마한 후, 천판부의 절단면에서 판 두께의 중앙부로부터 측정점을 3개 선택하고, 마이크로 비커스 경도계를 이용하여, 각 측정점의 경도를 측정하였다. 3개의 측정점의 평균을 표 1에 나타낸다. 또한, 코너부와 천판부를 포함하는 매립 시료를 제작하여, 경도(Hv)를 측정하여도 좋다.

[표 1]

표 1에 나타내는 바와 같이, 상기 다단에 걸친 온간 프레스 가공을 행함으로써, 외측 굽힘 반경(R)이 R≤t를 만족시키는 프레스체가 정밀도 좋게 얻어지는 것을 알 수 있다. 특히, 이러한 프레스 가공을 금속판에 실시함으로써, 코너부와 천판부가 동등한 경도를 갖는 것을 알 수 있다. 따라서, 이들 프레스체는, 코너부의 강도가 높고, 낙하 등의 충격을 받았을 때에 잘 변형되지 않는 것으로 기대된다.

또한, 외측 굽힘 반경(R)이 R≤(2/3)×t를 만족하면, 코너부의 경도가 향상하고 있는 것을 알 수 있다. 이 이유는, 다단에 걸친 프레스 가공에 의한 가공 경화에 기인한다고 생각된다. 또한 외측 굽힘 반경(R)이 R≤(1/2)×t를 만족하면, 코너부의 경도가 매우 향상되어 있는 것을 알 수 있다. 이러한 프레스체로서는, 코너부가 내충격성에 우수하고, 장기간에 걸쳐, 예리한 상태를 유지할 수 있는 것으로 기대된다.

또한, 상기 시험예 1에서는, 한 쌍의 측벽부를 2조 갖는 상자형 성형체에서, 천판부와 측벽부를 잇는 코너부의 외측 굽힘 반경(R)이 R≤t를 만족하는 경우를 설명했지만, 측벽부끼리를 잇는 코너부의 외측 굽힘 반경(R)이 R≤t를 만족하는 프레스체를 제조할 수도 있다. 또한, 한 쌍의 측벽부밖에 없는 프레스체를 제조할 수도 있다. 또한 상기 시험예 1에서는, 단차 펀치로서 일체 성형된 것을 설명했지만, 분할편을 조합하여 이용하여도 좋고, 예컨대 천판부를 주로 하여 압박하는 분할편과, 측벽부의 단부면 및 천판부의 일부를 압박하는 분할편을 구비하는 것을 이용하여도 좋다.

[시험예 2]

여러 가지 두께의 소재판을 준비하고, 마그네슘 합금으로 이루어지는 프레스체를 제작하여, 강도 및 외관을 조사하였다.

시험예 1에서 준비한 AZ91 합금 상당의 조성의 주조판과 같은 것(두께 4 ㎜)을 준비하고, 압연 횟수를 변화시켜 두께가 상이한 압연판을 얻었다(두께: 0.3 ㎜∼0.8 ㎜). 얻어진 각 압연판에 시험예 1과 마찬가지로 하여 블랭킹 가공을 하여, 블랭크판을 준비하였다. 각 블랭크판에, 시험예 1과 마찬가지로 하여, 2단에 걸친 온간 프레스 가공을 실시하여(프레스시의 가열 온도는, 200℃∼250℃로부터 적절하게 선택), 평탄한 천판부와, 천판부로부터 세워 설치하는 한 쌍의 평탄한 측벽부를 2조 갖는 프레스체를 제작하였다.

얻어진 각 프레스체에 대해서, 시험예 1과 마찬가지로 하여 코너부의 외측 굽힘 반경(R)(㎜)을 측정하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.

또한, 프레스체의 강도를 이하와 같이 측정하였다. 프레스체의 천판부가 위쪽을 향하도록, 측벽부를 지지 다리로서 프레스체를 배치하고, 이 상태로, 천판부 중앙에, 직경 φ 38 ㎜의 초경합금 볼을 1 kgf(9.8 N)의 하중으로 압입하여, 프레스체를 영구 변형시킨다. 이 변형량(천판부의 외주면에서 가장 돌출된 지점과 가장 움푹 팬 지점의 차)을 접촉식 형상 측정기에 의해 측정하고, 이 변화량을 프레스체의 강도로서 평가한다. 변화량이 1 ㎜ 이상인 경우, 강도 부족으로 간주하여, ×로 평가하고, 변화량이 1 ㎜ 미만인 경우, 충분한 강도를 갖고 있는 것으로 간주하여, ○로 평가하고, 변화량이 0.3 ㎜ 미만인 경우, 양호한 강도를 갖고 있는 것으로 간주하여, ◎로 평가한다. 이 결과를 표 2에 나타낸다.

외관은, 임의의 10명을 대상으로 패널 테스트를 행하여, 외측의 코너부가 예리하고 독특하며, 스타일리쉬하고, 의장성이 우수하다고 판단한 사람이 5명 이하인 경우를 ×, 6∼8명인 경우를 ○, 9명 이상인 경우를 ◎로 평가한다. 이 결과를 표 2에 나타낸다.

[표 2]

표 2에 나타내는 바와 같이, 천판부의 두께(t)가 두꺼워짐에 따라 강도를 높이는 것을 알 수 있다. 또한, 외측 굽힘 반경(R)이 R≤(1/2)t이면, 강도가 높고, 외관에도 우수한 것을 알 수 있다.

또한, 전술한 실시형태는, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 적절하게 변경하는 것이 가능하며, 전술한 구성에 한정되는 것이 아니다. 예컨대 금속판으로서, 마그네슘 합금 외, 알루미늄이나 그 합금, 그 외 여러 가지의 금속으로 이루어지는 것으로 변경할 수 있다.

본 발명의 프레스체는, 각종 전자기기, 특히, 모바일 전기기기류의 하우징에 적합하게 이용할 수 있다.

1: 금속판, 천판부, 10o: 천판부의 외측면, 10i: 천판부의 내측면, 측벽부, 11o: 측벽부의 외측면, 11i: 측벽부의 내측면, 11e: 측벽부의 단부면, 12: 코너부, 12i: 내측 코너부, 20: 천판부, 20o: 천판부의 외측면, 21: 측벽부, 21o: 측벽부의 외측면, 22: 코너부, 51: 플레이트, 52: 다이 플레이트, 53: 펀치, 54: 지지 플레이트, 55: 단차 펀치, 55m: 주 압박면, 55p: 단부 압박면, 55s: 숄더부, 56: 다이, 56b: 바닥면, 56s: 측면, B: 블랭크판, P: 프레스재, F: 프레스체

Claims

금속판을 프레스 성형한 프레스체로서,
상기 프레스체를 구성하는 외주면 중, 2면을 잇는 코너부를 갖고 있고,
상기 코너부의 외측 굽힘 반경(R)이 상기 금속판의 두께(t) 이하인 것을 특징으로 하는 프레스체.
제1항에 있어서, 상기 외측 굽힘 반경(R)은 R≤(2/3)×t를 만족하는 것을 특징으로 하는 프레스체.
제2항에 있어서, 상기 외측 굽힘 반경(R)은 R≤(1/2)×t를 만족하는 것을 특징으로 하는 프레스체.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코너부의 경도는, 코너부 이외의 지점의 경도보다 높은 것을 특징으로 하는 프레스체.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코너부의 내측 굽힘 반경(r)은 실질적으로 0 ㎜인 것을 특징으로 하는 프레스체.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레스체는, 마그네슘 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프레스체.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레스체는 Al 및 Zn 중 1종 또는 양쪽 모두를 함유하는 마그네슘 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프레스체.
제7항에 있어서, 상기 마그네슘 합금은, 질량%로 Al을 8.3% 이상 9.5% 이하, Zn을 0.5% 이상 1.5% 이하 함유하고, 나머지부가 Mg 및 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프레스체.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외측 굽힘 반경(R)은 0.1 ㎜ 이상 0.3 ㎜ 이하이고,
상기 두께(t)는 0.4 ㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 프레스체.