KR20130140888A

KR20130140888A - 열간 프레스 성형 방법 및 열간 프레스 성형 금형

Info

Publication number: KR20130140888A
Application number: KR1020137030351A
Authority: KR
Inventors: 히로시 후쿠치; 유우이치 이시모리
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2012-05-22
Publication date: 2013-12-24
Also published as: TWI501823B; US9433989B2; BR112013030021B1; EP2716378B1; CA2836257C; KR101525721B1; CN103547390A; CA2836257A1; WO2012161192A1; MX2013013240A; US20140069162A1; EP2716378A4; EP2716378A1; ES2565391T3; TW201306962A; JPWO2012161192A1; ZA201308711B; RU2552819C1; BR112013030021A2; CN103547390B

Abstract

본 발명에 따르면, 가열된 금속 판재(K)를 상부 금형(21)과 하부 금형(20)으로 이루어지는 성형용 금형(20, 60)을 사용해서 성형하는 열간 프레스 성형 방법이 제공된다. 이 방법에서는, 가열된 금속 판재를 상부 금형과 하부 금형의 사이에 배치하고, 상부 금형과 하부 금형을 접근시켜서 양쪽 금형 간에 끼움 지지된 금속 판재를 프레스한다. 금속 판재를 프레스한 후에, 하부 금형에 형성된 복수의 공급 구멍을 통하여, 양쪽 금형 간에 끼움 지지된 금속 판재의 표면에 액체 상태 또는 미스트 상태의 냉매를 공급하고, 냉매의 공급을 종료한 후에 복수의 공급 구멍을 통해서 기체를 금속 판재의 표면에 분사한다. 이에 의해, 액상 냉매의 공급 정지 시에 금속 판재의 표면에 부착되어 있는 액상 냉매를 가능한 한 빨리 제거할 수 있다.

Description

열간 프레스 성형 방법 및 열간 프레스 성형 금형{HOT PRESS MOLDING METHOD AND HOT PRESS MOLDING DIE}

본 발명은 금속 판재의 열간 프레스 성형 방법 및 열간 프레스 성형 금형에 관한 것이다.

최근, 고장력 강판을 사용한 자동차 부품재 등의 강판 성형 수단으로서 열간 프레스 성형의 채용이 확대되고 있다. 열간 프레스 성형은, 강판을 고온에서 성형함으로써, 변형 저항이 낮은 단계에서 성형하고, 그 후 급냉시켜서 ?칭 경화시키는 것이다. 열간 프레스 성형에 의하면, 성형 후의 변형 등의 성형 문제를 발생시키지 않고 고강도이고 형상 정밀도가 높은 부품 등을 프레스 성형할 수 있다.

구체적으로는, 열간 프레스 성형 방법에서는 우선, 미리 가열로에 의해 소정 온도로 가열된 강판을 프레스 금형에 공급한다. 그 후, 하부 금형(다이스) 위에 적재한 상태 또는 하부 금형에 내장한 리프터 등의 지그에 의해 하부 금형으로부터 부상한 상태에서 상부 금형(펀치)을 하사점까지 강하시킨다. 계속해서, 강판의 냉각을 일정 시간(통상 10초 내지 15초간) 행하고, 강판을 원하는 온도까지 냉각한다. 그리고, 냉각이 완료된 성형 후의 강판이 다이스로부터 제거되면, 소정 온도로 가열된 새로운 강판이 프레스 금형에 공급된다. 강판은 이 냉각 과정에 있어서, ?칭, 템퍼링 등의 소위 열처리가 실시된다. 따라서, 열간 프레스 성형에 있어서는, 강판의 열처리 특성의 관점에서 냉각 속도를 자유롭게 제어하는 것, 품질 안정성의 관점에서 강판 전체면에 있어서 균일한 냉각 속도가 얻어지는 것, 또한 생산성의 관점에서 강판 성형 후의 냉각 과정에 필요로 하는 시간을 단축하는 것이 중요하다.

성형 후의 강판의 냉각 시간을 단축하는 수단으로서, 금형에 직접 강판으로부터 열을 빼앗게 하는 것이 아니라, 다른 매체, 예를 들어 물을 강판의 표면에 공급하는 것이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1). 특히, 특허문헌 1에 기재된 열간 프레스 성형 장치에서는, 금형의 내면에 일정한 높이의 복수의 독립된 볼록부가 형성되면서, 또한 금형의 내면의 복수 개소에 연통되는 물의 유로가 금형의 내부에 형성된다. 이에 의해, 볼록부에 의해 형성된 금형 내면과 강판 사이의 간극에 금형 내부의 유로를 통해서 냉매를 흐르게 할 수 있다. 이로 인해, 단시간에 금속 판재의 냉각을 행하고, 열간 프레스 성형의 생산성을 높일 수 있다. 또한, 이 급냉에 의한 ?칭에 의해 강판의 경도가 상승하고, 성형품의 강도를 대폭 향상시킬 수 있다.

또한, 강판 성형 후의 냉각 과정에 필요로 하는 시간을 단축하는 수단으로서, 냉매를 수용한 수용 용기를 가능한 한 강판 가까이 배치하는 것이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 2). 특히, 특허문헌 2에 기재된 금형은, 냉매를 수용한 수용 용기와, 수용 용기에 수용된 냉매를 강판에 공급하는 복수의 공급 구멍과, 수용 용기와 공급 구멍의 사이에 설치된 냉매의 공급 제어 장치를 구비한다. 이렇게 냉매의 수용 용기가 금형 내에 배치됨으로써, 냉매의 수용 개소와 냉매의 공급 개소 사이의 거리를 짧게 할 수 있다. 이에 의해, 제어 장치에 대하여 냉매의 공급 지시가 송신되고 나서 즉시 냉매를 강판에 대하여 공급할 수 있게 되어, 강판의 프레스로부터 냉각 공정 종료까지의 시간을 단축할 수 있다.

일본 특허 공개 제2005-169394호 공보 일본 특허 공개 제2007-136535호 공보

그런데, 일반적으로 액체의 열전달률은 기체의 열전달률보다도 높기 때문에, 프레스 후에 금속 판재의 냉각을 행하기 위한 냉매로서 액상의 냉매를 사용한 경우에는 기체 상태의 냉매를 사용한 경우에 비해서 신속히 금속 판재를 냉각할 수 있다. 이러한 관점에서, 상기 특허문헌 1, 2 모두 냉매로는 액체, 특히 물이 사용되고 있다.

그런데, 금속 판재의 냉각을 행하는 데 액상 냉매를 사용한 경우, 액상 냉매의 공급 정지 후에도 금속 판재의 표면에는 액상 냉매가 남은 상태로 된다. 이러한 액상 냉매는 금속 판재의 표면 전체에 균일하게 남는 것이 아니고, 국소적으로 금속 판재의 표면에 부착된 상태로 된다. 이 경우, 액상 냉매가 남아있는 영역에서는 신속한 냉각이 이루어지는 것에 반해, 액상 냉각이 남아있지 않은 영역에서는 그다지 냉각이 이루어지지 않는다. 이로 인해, 금속 판재의 냉각이 불균일하게 행해지게 되고, 결과적으로 금속 판재의 강도에 불균일이 발생해버린다. 또한, 액상 냉매로서 물 등의 부식성이 높은 액체(금속 등을 부식시키기 쉬운 액체)를 사용한 경우, 액상 냉매가 금속 판재의 표면 상에 남아있으면 금속 판재의 부식을 초래해버린다.

이로 인해, 강도의 불균일이나 금속 판재의 부식을 억제하기 위해서는, 프레스 후에 행해지는 액상 냉매의 공급 정지 시에, 금속 판재의 표면에 부착되어 있는 액상 냉매를 가능한 한 빨리 제거하는 것이 필요해진다.

따라서, 상기 과제를 감안하여, 본 발명의 목적은, 액상 냉매의 공급 정지 시에 금속 판재의 표면에 부착되어 있는 액상 냉매를 가능한 한 빨리 제거할 수 있는 열간 프레스 성형 방법 및 열간 프레스 성형 금형을 제공하는 것에 있다.

본 발명자는 액상 냉매의 공급 정지 시에 금속 판재의 표면에 부착되어 있는 액상 냉매의 제거에 관해서, 여러 가지 열간 프레스 성형 방법 및 여러 가지 열간 프레스 성형 금형에 대해서 검토를 행하였다.

그 결과, 열간 프레스 성형용 금형에 금속 판재에 대하여 유체를 공급 가능한 복수의 공급 구멍을 형성하는 동시에, 이 공급 구멍을 통해서 금속 판재의 표면에 대하여 액상 냉매를 공급할 뿐만 아니라, 기체를 금속 판재의 표면에 분사하게 함으로써, 액상 냉매의 공급 정지 시에 금속 판재의 표면에 부착되어 있는 액상 냉매를 신속히 제거할 수 있는 것을 발견하였다.

본 발명은 상기 지식에 기초해서 이루어진 것으로, 그 요지는 이하와 같다.

(1) 가열된 금속 판재를 제1 금형과 제2 금형으로 이루어지는 성형용 금형을 사용해서 성형하는 열간 프레스 성형 방법으로서, 가열된 금속 판재를 상기 제1 금형과 상기 제2 금형의 사이에 배치하고, 상기 제1 금형과 상기 제2 금형을 접근시켜서 양쪽 금형 간에 끼움 지지된 금속 판재를 프레스하고, 상기 금속 판재를 프레스한 후에, 상기 제1 금형 및 상기 제2 금형 중 적어도 한쪽에 형성된 복수의 공급 구멍을 통해서, 양쪽 금형 간에 끼움 지지된 금속 판재의 표면에 액체 상태 또는 미스트 상태의 냉매를 공급하고, 상기 냉매의 공급을 종료한 후에 상기 복수의 공급 구멍을 통해서 기체를 금속 판재의 표면에 분사하는, 열간 프레스 성형 방법.

(2) 상기 (1)에 있어서, 상기 기체를 금속 판재의 표면에 공급하기 전에 상기 제1 금형과 제2 금형을 이격시키는, 열간 프레스 성형 방법.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 상기 복수의 공급 구멍에 공급하는 상기 냉매와 상기 기체를 전환하는 유체 전환 수단이 상기 제1 금형 및 제2 금형 중 적어도 한쪽의 내부에 설치되는, 열간 프레스 성형 방법.

(4) 상기 (3)에 있어서, 상기 제1 금형 및 상기 제2 금형 중 적어도 한쪽은, 상기 공급 구멍이 형성된 외금형과, 상기 외금형 내에서 미끄럼 이동 가능하게 배치된 내금형을 갖고, 상기 외금형 내에, 상기 외금형과 상기 내금형과의 미끄럼 이동면과, 상기 공급 구멍과의 사이에 배치된 외측 배관이 설치되고, 상기 내금형 내에, 상기 미끄럼 이동면과 냉매 공급원에 연통되는 연통부와의 사이에 배치된 제1 내측 배관과, 상기 미끄럼 이동면과 기체 공급원에 연통되는 연통부와의 사이에 배치된 제2 내측 배관이 설치되고, 상기 유체 전환 수단은, 상기 외금형과 상기 내금형을 상대적으로 미끄럼 이동시켜서 상기 외측 배관과 제1 내측 배관 또는 제2 내측 배관을 접속함으로써 상기 복수의 공급 구멍에 공급하는 상기 냉매와 상기 기체를 전환하는, 열간 프레스 성형 방법.

(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉매가 물 또는 방청 오일 중 어느 하나인, 열간 프레스 성형 방법.

(6) 가열된 금속 판재의 프레스 및 냉각을 행하는 열간 프레스 성형 금형으로서, 상기 금속 판재로의 유체의 공급을 행하는 공급 구멍이 형성된 외금형과, 상기 외금형 내에서 미끄럼 이동 가능하게 배치된 내금형을 구비하고, 상기 외금형 내에, 상기 외금형과 상기 내금형과의 미끄럼 이동면과 상기 공급 구멍의 사이에 배치된 외측 배관이 설치되고, 상기 내금형 내에, 상기 미끄럼 이동면과 기체 공급원에 연통되는 연통부와의 사이에 배치된 제1 내측 배관과, 상기 미끄럼 이동면과 기체 공급원에 연통되는 연통부와의 사이에 배치된 제2 내측 배관이 설치되고, 상기 외측 배관, 제1 내측 배관 및 제2 내측 배관은, 상기 외금형과 상기 내금형을 상대적으로 미끄럼 이동시킴으로써 상기 외측 배관을 적어도 제1 내측 배관에 접속한 상태와 제2 내측 배관에 접속한 상태 사이에서 전환할 수 있도록 형성되는, 열간 프레스 성형 금형.

(7) 상기 (6)에 있어서, 상기 외측 배관, 제1 내측 배관 및 제2 내측 배관은, 상기 외금형과 상기 내금형을 상대적으로 미끄럼 이동시킴으로써 상기 외측 배관을 제1 내측 배관에 접속한 상태와, 제2 내측 배관에 접속한 상태와, 양쪽 내측 배관에 접속되어 있지 않은 상태 사이에서 전환할 수 있도록 형성되는, 열간 프레스 성형 금형.

(8) 상기 (6) 또는 (7)에 있어서, 각 외측 배관의 관로 길이가 동등한, 열간 프레스 성형 금형.

(9) 상기 (6) 내지 (8) 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내금형 및 상기 외금형으로 구성되는 금형은, 프레스 성형용 상부 금형 및 하부 금형 중 적어도 어느 한쪽으로서 사용되는, 열간 프레스 성형 금형.

(10) 상기 (6) 내지 (9) 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉매가 물, 방청 오일 및 이것들의 미스트 중 어느 하나인, 열간 프레스 성형 금형.

본 발명에 따르면, 액상 냉매의 공급 정지 시에 금속 판재의 표면에 부착되어 있는 액상 냉매를 신속히 제거할 수 있고, 그 결과, 성형되는 금속 판재의 강도의 불균일이나 금속 판재의 부식을 억제할 수 있다.

도 1은 열간 프레스 성형 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 측면도이다.
도 2는 열간 프레스 성형 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 3은 하부 금형의 구성을 개략적으로 도시하는 종단면도이다.
도 4는 하부 금형의 구성을 개략적으로 도시하는 횡단면도이다.
도 5는 하부 금형의 성형면 근방의 구성을 도시하는 종단면도이다.
도 6은 제2 실시 형태의 열간 프레스 성형 금형으로 사용되는 하부 금형의 구성을 개략적으로 도시하는 종단면도이다.
도 7은 제2 실시 형태의 열간 프레스 성형 금형으로 사용되는 하부 금형의 구성을 개략적으로 도시하는 횡단면도이다.
도 8은 상부 금형을 하사점까지 밀어 내린 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 제2 실시 형태의 변경예에 관한 하부 금형의 구성을 개략적으로 도시하는 종단면도이다.
도 10은 제2 실시 형태의 변경예에 관한 하부 금형의 구성을 개략적으로 도시하는 횡단면도이다.
도 11은 제2 실시 형태의 변경예에 관한 하부 금형의 구성을 개략적으로 도시하는 종단면도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 마찬가지의 구성 요소에는 동일한 참조 번호를 붙인다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 열간 프레스 성형 장치(1)의 구성을 개략적으로 도시하는 측면도이다. 도 2는 열간 프레스 성형 장치(1)의 구성을 개략적으로 도시하는 평면도이다.

도 1 및 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 열간 프레스 성형 장치(1)는 강판(K)을 성형하기 위한 열간 프레스 성형 금형(10)과, 열간 프레스 성형 금형(10)에 냉매(본 실시 형태에서는 물)를 공급하는 냉매 공급원(11)과, 열간 프레스 성형 금형(10)에 분사용 기체(예를 들어, 압축 공기)를 공급하는 기체 공급원(12)과, 열간 프레스 성형 장치(1)의 제어를 행하는 제어부(13)를 구비한다.

열간 프레스 성형 금형(10)은, 하측의 금형인 하부 금형(20)과, 상측의 금형인 상부 금형(21)을 갖는다. 하부 금형(20)은 베이스(22) 상에 배치되어 있다. 상부 금형(21)은 하부 금형(20)의 연직 상방에 하부 금형(20)에 대향해서 배치되고, 승강 기구(23)에 의해 연직 방향으로 승강 가능하게 구성되어 있다. 승강 기구(23)는 제어부(13)로부터의 제어 신호에 기초하여 승강 동작을 행한다.

하부 금형(20)에는 강판(K)에 미리 실시된 프리 피어스 구멍(P)과의 사이에 위치 결정을 행하기 위한 위치 결정 핀(30)이 설치된다. 위치 결정 핀(30)은, 하부 금형(20)의 내부를 관통해서 하부 금형(20)의 상면으로부터 연직 상방으로 돌출되게 배치된다.

위치 결정 핀(30)의 상단부는 대략 원추 형상으로 형성된다. 이 때문에, 대략 원추 형상의 상단부에 강판(K)의 프리 피어스 구멍(P)을 끼워 맞춤으로써, 도 1에 파선으로 나타낸 바와 같이, 강판(K)이 지지되면서, 또한 위치 결정된다. 특히, 위치 결정 핀(30)의 상단부가 대략 원추 형상인 것에 의해, 강판(K)의 프리 피어스 구멍(P)의 크기를 적절하게 설정함으로써, 강판(K)이 하부 금형(20)과의 사이에 소정의 거리의 간극(H)이 형성된 상태에서 지지되도록 할 수 있다.

또한, 위치 결정 핀(30)은, 하부 금형(20)에 대하여 미끄럼 이동 가능하게 되어 있고, 또한 도시하지 않은 가압 수단(예를 들어, 스프링)을 통해서 베이스(22)의 상면에 지지된다. 이로 인해, 상부 금형(21)이 강하해서 위치 결정 핀(30)을 아래로 밀어 내리면, 강판(K)은 위치 결정 핀(30)과 함께 하방으로 밀려 내려간다.

도 3은 하부 금형(20)을 정면 방향으로부터 본 경우의 단면도, 도 4는 하부 금형(20)을 측면 방향으로부터 본 경우의 단면도이다. 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 하부 금형(20)은 프레스시에 강판(K)과 접촉하는 성형면(20a)을 갖는다. 하부 금형(20)의 내부에는, 냉매 공급원(11) 및 기체 공급원(12)에 연통되는 모관(40)과, 모관(40)과 성형면(20a) 사이에서 하부 금형(20) 내를 관통하는 복수의 배관(41)이 설치된다. 이렇게 구성된 하부 금형(20)에서는, 냉매 공급원(11) 및 기체 공급원(12)으로부터 공급된 유체는, 모관(40) 및 배관(41)을 통해서 강판(K)의 표면에 공급된다. 따라서, 배관(41)의 성형면(20a) 측의 단부는, 강판(K)의 표면에 대하여 유체를 공급하는 공급 구멍(41a)으로서 작용한다. 또한, 도 3에 도시한 예에서는, 도면을 이해하기 쉽게 하기 위해서, 공급 구멍(41a)은 하부 금형(20)의 좌우 양측에만 형성되고 중앙부에 형성되어 있지 않지만, 실제로는 중앙부도 포함해서 성형면(20a) 전체에 균등하게 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 하부 금형(20)의 성형면(20a)에는 도 5에 도시한 바와 같이, 일정한 높이의 독립된 복수의 볼록부(42)가 강판(K)과 대향하는 영역의 전체면에 걸쳐서 형성된다. 반대로 말하면, 하부 금형(20)의 성형면(20a)에는, 볼록부(42) 사이에 형성된 오목부가 강판(K)과 대향하는 영역의 전체면에 걸쳐서 형성된다. 이에 의해, 상부 금형(21)에 의해 강판(K)의 하면이 하부 금형(20)의 성형면(20a)에 접촉되는 위치까지 밀려 내려갔을 때, 복수의 볼록부(42) 사이에 있어서 성형면(20a)과 강판(K)의 하면의 사이에 간극이 형성되게 된다. 이로 인해, 이 간극에 배관(41)으로부터 냉매를 공급함으로써, 강판(K)을 급냉할 수 있다.

모관(40)은 도 4에 도시한 바와 같이, 냉매 공급 배관(45)을 통해서 냉매 공급원(11)에 연통되는 동시에, 기체 공급 배관(46)을 통해서 기체 공급원(12)에 연통된다. 냉매 공급 배관(45)에는 밸브체(47)가 설치되고, 기체 공급 배관(46)에는 밸브체(48)가 설치된다. 밸브체(47) 및 밸브체(48)는 각각 제어부(13)에 접속되어 있고, 제어부(13)에 의해 밸브체(47) 및 밸브체(48)의 개폐 조작이 행해진다. 따라서, 냉매 공급 배관(45)에 설치된 밸브체(47)를 개폐함으로써 냉매의 공급 및 정지의 제어가 행해지고, 기체 공급 배관(46)에 설치된 밸브체(48)를 개폐함으로써 기체의 공급 및 정지의 제어가 행해진다.

또한, 도 1, 2, 4에 도시한 예에서는, 냉매 공급 배관(45) 및 기체 공급 배관(46)에 각각 밸브체(47, 48)를 설치하고 있다. 그러나, 냉매 공급 배관(45)과 기체 공급 배관(46)의 합류부(49)에 삼방 밸브를 설치하고, 모관(40)에 공급하는 유체를 제어하도록 해도 좋다.

또한, 본 실시 형태에서는, 하부 금형(20)의 성형면(20a)에는 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 공급 구멍(41a)을 통해서 강판(K)의 표면에 공급된 냉매 등을 흡인하고, 강판(K)의 표면 주위의 냉매를 배출하는 배기 흡인 구멍(50)이 형성된다. 배기 흡인 구멍(50)에는 흡인관(51)이 연통되고, 흡인관(51)은 예를 들어 진공 펌프 등의 배기 기구(52)에 연통된다.

또한, 공급 구멍(41a)으로부터 공급된 냉매 등이 배기 흡인 구멍(50)을 통해서 원활하게 배출되기 위해서는, 배기 흡인 구멍(50)은 대기압 이하이면 된다. 즉, 예를 들어 흡인관(51)의 배기 흡인 구멍(50)과는 반대측의 단부를 대기 개방하고 있으면, 강판(K)의 표면 주위의 잉여의 냉매는 금형의 외부로 배출되게 된다. 이로 인해, 배기 기구(52)는 반드시 설치할 필요는 없다.

또한, 본 실시 형태에서는, 냉매 공급원(11)으로부터 공급되는 냉매로서 물을 사용하고 있지만, 물 이외에도 녹 방지 기능을 갖는 방청 오일 등, 다른 액상 냉매를 사용하는 것도 가능하고, 또한 물이나 방청 오일 등의 미스트 등, 미스트 상태 냉매를 사용하는 것도 가능하다. 또한, 본 실시 형태에서는, 기체 공급원(12)으로부터 공급되는 기체로서 압축 공기를 사용하고 있지만, 이것에 한정하는 것이 아니다. 예를 들어, 대기압 이상의 압력으로 공급되는 기체이면, 질소 가스 등, 공기 이외의 기체를 사용하는 것도 가능하다. 특히, 기체 공급원(12)으로부터 공급되는 기체로서 질소를 사용하는 경우, 강판(K)의 주위를 비산화성 분위기로 할 수 있으므로, 강판(K)의 녹 발생을 더욱 억제할 수 있다.

이어서, 이와 같이 구성된 열간 프레스 성형 장치(1)에 의해 강판(K)을 열간 프레스 성형하는 방법에 대해서 설명한다.

우선, 강판(K)의 프레스 성형을 개시하는데 있어서 밸브체(47, 48)를 폐쇄한다. 이에 의해, 하부 금형(20)의 배관(41)에는 냉매도 기체도 공급되지 않는 상태가 된다. 이러한 상태에서, 미리 소정의 온도(예를 들어, 700℃ 내지 1000℃)로 가열된 강판(K)을, 반송 장치(도시하지 않음)에 의해, 하부 금형(20)과 상부 금형(21)의 사이에 배치한다. 구체적으로는, 하부 금형(20)의 위치 결정 핀(30)에 프리 피어스 구멍(P)이 끼워지도록 강판(K)을 위치 결정 핀(30) 위에 적재한다.

계속해서, 상부 금형(21)을 하부 금형(20)에 근접하도록 연직 하방으로 이동시키고, 상부 금형(21)과 하부 금형(20)의 사이에 끼움 지지된 강판(K)의 프레스를 행한다. 상부 금형(21)이 하사점까지 하강해서 프레스가 완료되면, 냉매 공급 배관(45)에 설치된 밸브체(47)가 밸브 개방된다. 밸브체(47)가 밸브 개방되면, 냉매 공급원(11)으로부터 냉매 공급 배관(45), 모관(40), 배관(41), 공급 구멍(41a)을 통해서, 냉매가 강판(K)의 표면에 공급된다. 이에 의해, 강판(K)의 급냉이 개시된다.

그리고, 상부 금형(21)을 하사점에서 일정 시간 유지하고, 강판(K)의 온도가 예를 들어 200℃ 이하까지 냉각되면, 계속해서, 냉매 공급 배관(45)에 설치된 밸브체(47)가 밸브 폐쇄되는 동시에, 기체 공급 배관(46)에 설치된 밸브체(48)가 밸브 개방된다. 밸브체(48)가 밸브 개방되면, 기체 공급원(12)으로부터 기체 공급 배관(46), 모관(40), 배관(41), 공급 구멍(41a)을 통하여, 기체가 강판(K)의 표면에 분사된다. 이때, 각 공급 구멍(41a)으로부터 공급되는 기체의 압력은, 너무 높으면 가압 에너지가 높아지고, 반대로 너무 낮으면 각 공급 구멍(41a)으로부터 기체가 균등하게 분출되지 않게 되기 때문에, 0.1 내지 1.0㎫, 바람직하게는 0.3 내지 0.7㎫, 보다 바람직하게는 0.4 내지 0.5㎫로 된다. 유량은 기체의 압력 및 노즐 형상으로부터 정해지고, 20 내지 2000mL/sec, 바람직하게는 300 내지 1000mL/sec, 보다 바람직하게는 400 내지 700mL/sec로 된다.

또한, 각 공급 구멍(41a)으로부터 공급되는 기체의 온도는, 200℃ 이하로 되고, 바람직하게는 상온으로 된다. 즉, 강판(K)은 냉매에 의해 200℃ 이하까지 냉각됨으로써 ?칭된 상태로 되어 있다. 이로 인해, 200℃ 이상의 기체를 분사하면 강판(K)의 온도가 200℃ 이상으로 되어버려, 강판(K)이 어닐링되어, 경도가 저하되게 된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 밸브체(47)의 밸브 폐쇄 혹은 밸브체(48)의 밸브 개방에 수반하여, 상부 금형(21)이 상사점까지 상승시켜진다. 이렇게 상부 금형(21)이 상승하면, 상부 금형(21)에 의해 하방으로 꽉 눌러져 있었던 위치 결정 핀(30)이 상승하고, 강판(K)이 하부 금형(20)의 성형면(20a)으로부터 이격시켜지게 된다. 이에 의해, 강판(K)의 하면과 하부 금형(20)의 성형면(20a)의 사이에는 간극이 형성된다.

그리고, 강판(K)의 표면으로의 기체의 분사에 의해 강판(K)의 표면 상의 냉매의 제거가 완료되면, 성형 후의 강판(K)은, 반송 장치(도시하지 않음)에 의해 위치 결정 핀(30) 상으로부터 제거되고, 열간 프레스 성형 장치(1)로부터 반출된다. 그리고, 가열된 새로운 강판(K)이, 반송 장치(도시하지 않음)에 의해 열간 프레스 성형 장치(1)의 위치 결정 핀(30) 위에 적재되고, 이 일련의 열간 프레스 성형이 반복하여 행해진다.

이어서, 상기 실시 형태에 따른 열간 프레스 성형 금형 및 열간 프레스 성형 방법에 있어서의 효과에 대해서 설명한다.

상기 실시 형태에 따르면, 동일한 열간 프레스 성형 금형(10) 상에 강판(K)이 적재되어 있는 상태에서, 강판(K)의 표면에 대하여 냉매 공급원(11)으로부터의 냉매의 공급 및 기체 공급원(12)으로부터의 기체의 분사가 행해진다. 이로 인해, 강판(K)의 표면으로의 냉매의 공급을 정지하고나서 즉시 강판(K)의 표면으로의 기체의 분사를 행할 수 있다. 이로 인해, 강판(K)의 표면에 부착된 냉매를 신속히 제거할 수 있다.

또한, 강판(K)의 표면에 부착된 냉매를 제거하는 데에 걸리는 시간은, 성형 후의 강판(K)의 온도, 판 두께[즉, 강판(K)의 열용량]에 의존한다. 예를 들어, 각 공급 구멍(41a)으로부터 공급되는 기체의 압력을 0.4㎫, 유량을 60 내지 70mL/sec, 온도를 상온으로 하면, 판 두께 1.4㎜의 강판(K)의 프레스 직후의 온도가 150℃ 정도의 경우에는, 기체의 분사 개시로부터 3초 정도에 강판(K) 상에 부착된 냉매를 제거할 수 있다. 또한, 판 두께 1.2㎜의 강판(K)의 경우에는, 기체의 분사 개시로부터 7초 정도에 강판(K) 상에 부착된 냉매를 제거할 수 있다.

이렇게 강판(K)의 표면에 부착된 냉매를 신속히 제거할 수 있기 때문에, 강판(K)의 표면 상에 냉매가 불균일하게 남는 것에 의한 강판(K)의 불균일한 냉각을 억제할 수 있고, 따라서 강판(K)의 강도에 불균일이 발생해버리는 것을 억제할 수 있다. 또한, 냉매로서 물을 사용한 경우에도, 강판(K)의 표면 상에 남는 냉매에 의해 발생하는 녹을 억제할 수 있다.

또한, 열간 프레스 성형 금형(10)에 의한 프레스 후에 강판(K)의 표면에 기체를 분사함으로써, 프레스 등에 의해 강판(K)의 표면에 발생한 스케일을 제거할 수도 있다. 특히, 강판(K)의 표면으로부터 냉매가 제거되어서 강판(K)의 표면이 건조하면 스케일이 박리되기 쉬워지는 점에서, 본 실시 형태에서는, 보다 효율적으로 스케일을 제거할 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 강판(K)의 표면에 대하여 기체의 분사를 행할 때, 간극(H)이 형성된다. 이렇게 간극(H)이 형성됨으로써, 기체 공급원(12)으로부터 공급 구멍(41a)을 통해서 공급된 기체를 배출하기 쉬워져, 강판(K)의 표면을 통과하는 기체의 유속을 높일 수 있다. 이에 의해, 강판(K)의 표면 상에 부착된 냉매를 효율적으로 제거할 수 있게 된다. 또한, 간극(H)은 너무 짧으면 주위의 기체를 끌어들이기 어려워지고, 반대로 너무 길면 분사된 기체가 확산하여 분사 효과가 저하하는 점에서, 1㎜ 내지 100㎜ 정도로 되고, 바람직하게는 5 내지 20㎜로 되며, 보다 바람직하게는 8 내지 15㎜로 된다.

이어서, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 제2 실시 형태에 대해서 설명한다. 제2 실시 형태의 열간 프레스 성형 장치의 구성은 기본적으로 제1 실시 형태의 열간 프레스 성형 장치(1)의 구성과 마찬가지다. 단, 제2 실시 형태의 열간 프레스 성형 장치에서는, 하부 금형(60)의 구성이 제1 실시 형태의 하부 금형(20)의 구성과 상이하다.

도 6은 제2 실시 형태의 열간 프레스 성형 장치에서 사용되는 하부 금형(60)을 개략적으로 도시하는, 도 3과 마찬가지의 종단면도이고, 도 7은 하부 금형(60)을 개략적으로 도시하는, 도 4와 마찬가지의 횡단면도이다. 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 하부 금형(60)은 강판(K)과 접촉하는 성형면(61a)을 갖는 외금형(61)과, 외금형(61)의 내측에 외금형(61)에 대하여 미끄럼 이동 가능하게 설치된 내금형(71)을 갖는다. 본 실시 형태에서는, 내금형(71)은 직사각형의 단면 형상을 갖는다. 또한, 도 7에 있어서는 도시의 사정상, 도 7의 가로 방향에 있어서 외금형(61)을 내금형(71)보다도 약간 짧게 도시하고 있다.

외금형(61)에는, 강판(K)에 접촉하는 성형면(61a)으로부터, 외금형(61)과 내금형(71)의 미끄럼 이동면(63)까지 외금형(61) 내를 관통하는, 복수의 외측 배관(64)이 설치된다. 외측 배관(64)의 성형면(61a) 측의 단부는, 제1 실시 형태의 공급 구멍(41a)과 마찬가지로, 강판(K)의 표면에 대하여 유체를 공급하는 공급 구멍(64a)으로서 작용한다. 따라서, 외측 배관(64)은 공급 구멍(64a)과 미끄럼 이동면(63)의 사이에 배치되어 있다고 할 수 있다. 성형면(61a)에는, 제1 실시 형태의 성형면(20a)과 마찬가지로, 복수의 볼록부가 형성된다.

또한, 외금형(61)은 탄성체(65)를 통해서 베이스(22) 상에 지지된다. 탄성체(65)로는, 예를 들어 소정의 스트로크 길이의 스프링이 사용된다. 이로 인해, 상부 금형(21)이 강하해서 외금형(61)을 가압하면, 외금형(61)은 미끄럼 이동면(63)으로 가이드되면서 하방으로 밀려 내려간다. 외금형(61)과 내금형(71)의 미끄럼 이동을 위한 가이드 기구는, 미끄럼 이동면(63)과는 별도로 설치되어도 좋다.

내금형(71)의 내부에는, 복수의 제1 내측 배관(72)과, 복수의 제2 내측 배관(73)과, 복수의 제1 내측 배관(72) 및 냉매 공급원(11)에 연통되는 제1 모관(74)과, 복수의 제2 내측 배관(73) 및 기체 공급원(12)에 연통되는 제2 모관(75)을 구비한다. 제1 내측 배관(72)은 외금형(61)의 외측 배관(64)과 동일 수이고, 미끄럼 이동면(63)으로부터 제1 모관(74)까지 내금형(71) 내를 관통한다. 제2 내측 배관(73)도, 외금형(61)의 외측 배관(64)과 동일 수이며, 미끄럼 이동면(63)으로부터 제2 모관(75)까지 내금형(71) 내를 관통한다.

제1 모관(74)은 도 7에 도시한 바와 같이, 냉매 공급 배관(45)을 통해서 냉매 공급원(11)에 연통되고, 따라서 냉매 공급원(11)에 연통된 연통부로서 작용한다. 한편, 제2 모관(75)은, 기체 공급 배관(46)을 통해서 기체 공급원(12)에 연통되고, 따라서 기체 공급원(12)에 연통된 연통부로서 작용한다. 냉매 공급 배관(45)에는 밸브체(47)가 설치되고, 기체 공급 배관(46)에는 밸브체(48)가 설치된다. 밸브체(47) 및 밸브체(48)는 제1 실시 형태와 마찬가지로 각각 제어부(13)에 접속되어 있고, 제어부(13)에 의해 밸브체(47) 및 밸브체(48)의 개폐 조작이 행해진다.

각 제2 내측 배관(73)의 미끄럼 이동면(63)측의 단부는, 외금형(61)이 상부 금형(21)에 의해 가압되어 있지 않은 상태에 있어서, 각 외측 배관(64)의 미끄럼 이동면(63)측의 단부와 정렬하도록 배치된다. 반대로, 각 제1 내측 배관(72)의 미끄럼 이동면(63)측의 단부는, 외금형(61)이 상부 금형(21)에 의해 가압되어 있지 않은 상태에 있어서, 각 외측 배관(64)의 미끄럼 이동면(63)측의 단부와 정렬되지 않도록 배치된다. 따라서, 외금형(61)이 상부 금형(21)에 의해 가압되어 있지 않은 상태에 있어서는, 제2 내측 배관(73)만, 즉 기체 공급원(12)만이 외측 배관(64)에 연통시켜진다.

한편, 각 제1 내측 배관(72)의 미끄럼 이동면(63)측의 단부는, 외금형(61)이 상부 금형(21)에 의해 하사점까지 밀려 내려간 상태에 있어서, 각 외측 배관(64)의 미끄럼 이동면(63)측의 단부와 정렬하도록 배치된다. 반대로, 각 제2 내측 배관(73)의 미끄럼 이동면(63)측의 단부는, 외금형(61)이 상부 금형(21)에 의해 하사점까지 밀려 내려간 상태에 있어서, 각 외측 배관(64)의 미끄럼 이동면(63)측의 단부와 정렬하지 않도록 배치된다. 따라서, 외금형(61)이 상부 금형(21)에 의해 하사점까지 밀려 내려간 상태에 있어서는, 제1 내측 배관(72)만, 즉 냉매 공급원(11)만이 외측 배관(64)에 연통시켜진다.

다시 말해, 본 실시 형태에서는, 상부 금형(21)의 동작과 연동해서 외금형(61)과 내금형(71)이 상대적으로 미끄럼 이동하고, 이에 의해 외측 배관(64)을 제1 내측 배관(72)에 접속한 상태와, 제2 내측 배관(73)에 접속한 상태 사이에서 전환할 수 있다. 또한, 금속면의 마찰만으로는 냉매의 압력에 저항해서 냉매의 밀봉을 행하는 것이 곤란할 경우에는, 내측 배관(72, 73)의 미끄럼 이동면(63)측의 단부, 또는 외측 배관(64)의 미끄럼 이동면(63)측의 단부에 고무 링 등의 시일 부재를 설치해도 좋다.

이어서, 이와 같이 구성된 열간 프레스 성형 장치에 의해 강판(K)을 열간 프레스 성형하는 방법에 대해서 설명한다.

우선, 강판(K)의 프레스 성형을 개시하는데 있어서 기체 공급 배관(46)에 설치된 밸브체(48)를 밸브 폐쇄시키면서, 또한 냉매 공급 배관(45)에 설치된 밸브체(47)를 밸브 개방시킨다. 이때, 외금형(61)은 상부 금형(21)에 의해 가압되어 있지 않기 때문에, 탄성체(65)에 의해 들어올려진 상태로 되어 있다. 따라서, 외측 배관(64)은 제2 내측 배관(73)과 접속된 상태로 되어 있다. 이로 인해, 밸브체(47)가 밸브 개방되어도, 냉매 공급원(11)으로부터는 제1 내측 배관(72)에만 소정 압력으로 냉매가 공급되고, 외측 배관(64)에는 냉매는 공급되지 않는다. 다시 말해, 제1 내측 배관(72)에 공급된 냉매는, 외금형(61)의 미끄럼 이동면(63)에 의해 폐지되고, 제1 내측 배관(72)의 단부까지 소정의 압력으로 충전된 상태로 된다. 한편, 밸브체(48)는 밸브 폐쇄되어 있기 때문에, 제2 내측 배관(73)과 외측 배관(64)이 접속되어 있어도, 외측 배관(64)에는 기체가 공급되지 않는다.

이어서, 고온의 강판(K)을, 반송 장치(도시하지 않음)에 의해 하부 금형(60)의 위치 결정 핀(30) 위에 적재한다. 계속해서, 상부 금형(21)을 하부 금형(60)에 근접하도록 연직 하방으로 이동시켜서, 예를 들어 도 8에 도시한 바와 같이, 하사점까지 하강시킨다. 이에 수반하여 강판(K)과 하부 금형(60)의 외금형(61)이 연직 하방으로 밀려 내려가고, 상부 금형(21)과 하부 금형(60)의 사이에 끼움 지지된 강판(K)의 프레스가 행해진다.

이때, 외금형(61)이 하사점까지 밀려 내려감으로써, 외금형(61)의 외측 배관(64)은, 내금형(71)의 제2 내측 배관(73)과의 접속이 차단되는 동시에, 제1 내측 배관(72)과 접속된다. 이에 의해, 제1 내측 배관(72)의 단부까지 충전되어 있었던 냉매가, 외측 배관(64)으로부터 강판(K)에 즉시 공급되어, 강판(K)의 프레스 직후에 강판(K)의 급냉이 개시된다.

또한, 외금형(61)이 하사점까지 밀려 내려감으로써 외측 배관(64)과 제2 내측 배관(73)과의 접속이 차단되면, 기체 공급 배관(46)에 설치된 밸브체(48)가 밸브 개방된다. 이로 인해, 제2 내측 배관(73) 내에 소정 압력의 기체가 공급된다. 다시 말해, 제2 내측 배관(73)에 공급된 냉매는, 외금형(61)의 미끄럼 이동면(63)에 의해 폐지되고, 제2 내측 배관(73)의 단부까지 소정의 압력으로 충전된 상태로 된다.

그리고, 상부 금형(21)을 하사점에서 일정 시간 유지하고, 강판(K)의 온도가 예를 들어 200℃ 이하까지 냉각되면, 계속해서, 상부 금형(21)을 상사점까지 상승시킨다. 상부 금형(21)이 상사점까지 상승하면, 하사점까지 밀려 내려져 있었던 외금형(61)은, 외금형(61)을 지지하는 탄성체(65)에 의해 연직 상방으로 밀어올려진다. 그 결과, 외측 배관(64)은, 제1 내측 배관(72)과의 접속이 차단되는 동시에, 제2 내측 배관(73)과 접속된다. 이로 인해, 외측 배관(64)으로부터의 강판(K)으로의 냉매의 공급이 즉시 정지되게 된다. 이에 더하여, 제2 내측 배관(73)의 단부까지 충전되어 있었던 기체가, 외측 배관(64)으로부터 강판(K)으로 즉시 공급되어, 냉매의 공급 정지 직후부터 강판(K)으로의 기체의 분사가 개시된다. 이때, 공급 구멍(64a)으로부터 공급되는 기체의 압력 등은 제1 실시 형태와 마찬가지로 설정된다.

그리고, 강판(K)의 표면으로의 기체의 분사에 의해 강판(K)의 표면 상의 냉매의 제거가 완료되면, 성형 후의 강판(K)은, 반송 장치(도시하지 않음)에 의해 위치 결정 핀(30) 상으로부터 제거되고, 열간 프레스 성형 장치로부터 반출된다. 그 후, 가열된 새로운 강판(K)이, 반송 장치(도시하지 않음)에 의해 열간 프레스 성형 장치의 위치 결정 핀(30) 위에 적재되고, 이 일련의 열간 프레스 성형이 반복해서 행해진다.

본 실시 형태에 따르면, 각 외측 배관(64)과 각 제1 내측 배관(72) 및 각 제2 내측 배관(73)은, 외금형(61)과 내금형(71)을 상대적으로 미끄럼 이동시킴으로써 접속·비접속이 전환된다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 복수의 공급 구멍(64a)에 공급하는 유체를 냉매와 기체 사이에서 전환하는 유체 전환 수단이 하부 금형의 내부에 설치되어 있다고 할 수 있다. 이로 인해, 각 외측 배관(64)과 각 제1 내측 배관(72) 및 각 제2 내측 배관(73)과의 접속·비접속의 전환은, 강판(K)에 대하여 유체(냉매 및 기체)를 공급하는 공급 구멍(64a)에 가까운 위치에서 행해진다. 다시 말해, 외금형(61)의 성형면(61a)에 가까운 위치, 즉 유체의 공급 대상인 강판(K)에 가까운 위치에서 유체의 공급·정지의 제어를 행할 수 있다.

이로 인해, 외금형(61)의 미끄럼 이동면(63)에 의해 제2 내측 배관(73)이 폐지된 상태에서, 기체를 미리 제2 내측 배관(73)에 공급하여 제2 내측 배관(73)의 단부까지 기체를 충만시키고, 그 후, 외금형(61)을 밀어올려서 외측 배관(64)과 제2 내측 배관(73)을 접속시킬 수 있다. 이에 의해, 제2 내측 배관(73)에 충전되어 있었던 기체를 외측 배관(64)으로부터 강판(K)에 대하여 빠르게 분사할 수 있다. 따라서, 제1 실시 형태와 비교하여, 강판(K)의 표면으로의 냉매의 공급을 정지하고나서 보다 빠르게 강판(K)의 표면으로의 기체의 분사를 행할 수 있다.

마찬가지로, 외금형(61)의 미끄럼 이동면(63)에 의해 제1 내측 배관(72)이 폐지된 상태에서, 냉매를 미리 제1 내측 배관(72)에 공급하여 제1 내측 배관(72)의 단부까지 기체를 충만시키고, 그 후, 외금형(61)을 하사점까지 밀어 내려서 외측 배관(64)과 제1 내측 배관(72)을 접속시킬 수 있다. 이에 의해, 제1 내측 배관(72)에 충전되어 있었던 냉매를, 외측 배관(64)으로부터 강판(K)에 대하여 빠르게 분사할 수 있다.

또한, 예를 들어 도 4에 도시하는 하부 금형(60)에 있어서는, 예를 들어 밸브체(47, 48)로부터, 밸브체(47, 48)에 가장 가까운 공급 구멍(41a)(도 4의 우측의 공급 구멍)까지의 총 관로 길이와, 밸브체(47, 48)에 가장 먼 공급 구멍(41a)(도 4의 좌측의 공급 구멍)까지의 총 관로 길이는, 그 길이가 크게 상이한 것이 된다. 이로 인해, 밸브체(47, 48)에 가까운 위치와 밸브체(47, 48)로부터 먼 위치 사이에는, 강판(K)의 냉각 개시 시기나 기체의 분사 개시 시기가 상이하게 된다. 이에 반해, 본 실시 형태의 열간 프레스 성형 장치에서는, 각 외측 배관(64)의 미끄럼 이동면(63)측의 단부에 밸브체가 설치되어 있는 것과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있으므로, 도 4에 도시하는 하부 금형(60)과 비교하여, 관로 길이의 차이를 매우 작은 것으로 할 수 있다.

또한, 외금형(61)의 각 외측 배관(64)의 관로의 길이는, 동일하게 하는 것이 바람직하다. 각 외측 배관(64)의 관로 길이를 동일하게 함으로써 외측 배관(64)과 내측 배관(72, 73)의 접속으로부터 강판(K)에 냉매나 기체의 공급이 개시될 때까지의 시간이 동일해진다. 이 경우, 강판(K)의 면 내에 있어서의 냉각 개시 시기나 기체 분사의 개시 시기를 균일화할 수 있다. 그 결과, 열간 프레스 성형 후의 강판(K)의 경도를 면 내 균일하게 할 수 있다.

또한, 제2 실시 형태의 하부 금형(60)은 여러 가지 변형이 가능하다. 이하에 하부 금형(60)의 변경예를 나타낸다.

상기 실시 형태에 있어서는, 탄성체(65)에 의해 지지된 외금형(61)을 상부 금형(21)에 의해 밀어 내림으로써, 외금형(61)을 내금형(71)에 대하여 미끄럼 이동시키고 있다. 그러나, 외금형(61)과 내금형(71)을 상대적으로 미끄럼 이동시킬 수 있으면, 내금형(71)을 미끄럼 이동시켜도 좋고, 또한 외금형(61)과 내금형(71) 양쪽을 미끄럼 이동시켜도 좋다. 내금형(71)을 미끄럼 이동시키는 경우에는, 예를 들어 도 9에 도시한 바와 같이, 외금형(61)을 베이스(22)의 상면에 직접 배치하고, 내금형(71)을, 예를 들어 액추에이터 등의 구동 기구(80)에 의해 상하 방향으로 미끄럼 이동시키면 된다. 이 경우, 강판(K)의 프레스 종료 시기와 냉매의 공급 개시 시기를 개별로 제어할 수 있다.

또한, 구동 기구(80)를 사용한 경우에는, 외측 배관(64)의 미끄럼 이동면(63)측의 단부가 제1 내측 배관(72)과 접속된 상태와, 외측 배관(64)의 미끄럼 이동면(63)측의 단부가 제2 내측 배관(73)과 접속된 상태에 더하여, 외측 배관(64)의 미끄럼 이동면(63)측의 단부가 제1 내측 배관(72) 및 제2 내측 배관(73) 중 어느 것과도 접속되어 있지 않은 상태[즉, 외측 배관(64)의 미끄럼 이동면(63)측의 단부가 내금형(71)의 내측 벽면과 대면하고 있는 상태] 사이에서 전환을 행하도록 하는 것도 가능하다. 이 경우, 밸브체(47, 48)를 배치할 필요가 없어진다.

또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 금형(61, 71)을 상하 방향으로 미끄럼 이동시켜서 각 외측 배관(64)과 각 내측 배관(72, 73)을 접속하였다. 그러나, 각 배관(64, 72, 73)의 배치나 금형(61, 71)의 상대적인 미끄럼 이동의 방향에 대해서도 본 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 임의로 설정 가능하다. 예를 들어, 금형(61, 71)을 수평 방향으로 미끄럼 이동시킬 경우에는, 도 10에 도시한 바와 같이, 외금형(61)과 내금형(71)을 수평 방향으로 어긋나게 하여 배치하고, 각 외측 배관(64)과 대응하는 각 내측 배관(72, 73)을 수평 방향으로 어긋나게 해 둔다. 그리고, 예를 들어 내금형(71)을, 수평 이동 기구(85)에 의해 수평 방향으로 미끄럼 이동시킴으로써, 제1 내측 배관(72)과 외측 배관(64)을 접속시키거나, 제2 내측 배관(73)과 외측 배관을 접속시킬 수 있다. 또한, 예를 들어 내금형(71)을 대략 원통 형상으로 구성하고, 내금형(71)을 주위 방향으로 미끄럼 이동시킴으로써 내측 배관(72, 73)과 외측 배관(64)이 접속되도록 구성할 수도 있다.

혹은, 도 11에 도시한 바와 같이, 내금형(71)에 제2 내측 배관(73) 및 제2 모관(75)을 설치하지 않고 제1 내측 배관(72) 및 제1 모관(74)만을 설치하도록 해도 좋다. 이 경우, 제1 모관(74)에는 제1 실시 형태의 모관(40)과 마찬가지로, 냉매 공급원(11) 및 기체 공급원(12)의 양쪽이 연통되게 할 수 있다. 내금형(71)을 이렇게 구성한 경우에는, 냉매의 공급 개시는 구동 기구(80)에 의해 외금형(61)에 대하여 내금형(71)을 미끄럼 이동시킴으로써 행해지지만, 기체의 공급 개시는 밸브체(47, 48)의 개폐를 제어함으로써 행해진다.

또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 하부 금형(60)을 외금형(61)과 내금형(71)에 의해 구성했지만, 상부 금형(21)을 외금형과 내금형에 의해 구성해도 좋다. 혹은, 하부 금형(60)과 상부 금형(21)의 양쪽을, 외금형과 내금형에 의해 구성해도 좋다. 또한, 외금형과 내금형으로 이루어지는 금형은, 프레스 성형에 사용하는 볼록 금형 및 오목 금형 중 어디에 사용해도 좋고, 혹은 볼록 금형과 오목 금형의 양쪽에 사용해도 좋다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 내금형(71)에는 각 유체에 대해서 하나의 모관만을 설치하고 있었지만, 각 유체에 대해서 복수의 모관을 설치해도 좋다. 이 경우, 예를 들어 냉매를 예로 들면, 일부의 모관에 대해서만 냉매의 공급을 정지했을 때에는, 공급이 정지된 제1 모관(74)에 접속된 제1 내측 배관(72) 및 외측 배관(64)으로부터의 냉매의 공급을 정지하고, 나머지의 제1 내측 배관(72) 및 외측 배관(64)으로부터의 냉매의 공급은 계속할 수 있다. 즉, 냉매의 공급을 선택적으로 정지시킬 수 있다. 이에 의해, 강판(K)에 있어서의 냉매가 공급되는 부위를 제어하고, 강판(K)의 면 내에 있어서 경도를 변화시킬 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 강판(K)의 열간 프레스 성형에 대해서 설명하고 있지만, 강판 이외의 금속 판재의 열간 프레스 성형에 사용하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명에 대해서 특정한 실시 형태에 기초해서 상세하게 설명하고 있지만, 당업자라면 본 발명의 청구범위 및 사상으로부터 일탈하지 않고, 여러 변형, 수정 등이 가능하다.

본 발명은 강판을 열간 프레스 성형할 때에 유용하다.

1: 열간 프레스 성형 장치
10: 열간 프레스 성형 금형
11: 냉매 공급원
12: 기체 공급원
13: 제어부
20: 하부 금형
20a: 성형면
21: 상부 금형
22: 베이스
23: 승강 기구
30: 위치 결정 핀
40: 모관
41: 배관
42: 볼록부
60: 하부 금형
61: 외금형
63: 미끄럼 이동면
64: 외측 배관
71: 내금형
72: 제1 내측 배관
73: 제2 내측 배관
74: 제1 모관
75: 제2 모관
K: 강판
P: 프리 피어스 구멍

Claims

가열된 금속 판재를 제1 금형과 제2 금형으로 이루어지는 성형 금형을 사용해서 성형하는 열간 프레스 성형 방법으로서,
가열된 금속 판재를 상기 제1 금형과 상기 제2 금형의 사이에 배치하고,
상기 제1 금형과 상기 제2 금형을 접근시켜서 양쪽 금형 간에 끼움지지된 금속 판재를 프레스하고,
상기 금속 판재를 프레스한 후에, 상기 제1 금형 및 상기 제2 금형 중 적어도 한쪽에 형성된 복수의 공급 구멍을 통해서, 양쪽 금형 간에 끼움 지지된 금속 판재의 표면에 액체 상태 또는 미스트 상태의 냉매를 공급하고,
상기 냉매의 공급을 종료한 후에 상기 복수의 공급 구멍을 통해서 기체를 금속 판재의 표면에 분사하는, 열간 프레스 성형 방법.
제1항에 있어서, 상기 기체를 금속 판재의 표면에 공급하기 전에 상기 제1 금형과 상기 제2 금형을 이격시키는, 열간 프레스 성형 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 공급 구멍에 공급하는 상기 냉매와 상기 기체를 전환하는 유체 전환 수단이 상기 제1 금형 및 제2 금형 중 적어도 한쪽의 내부에 설치되는, 열간 프레스 성형 방법.
제3항에 있어서, 상기 제1 금형 및 상기 제2 금형 중 적어도 한쪽은, 상기 공급 구멍이 형성된 외금형과, 상기 외금형 내에서 미끄럼 이동 가능하게 배치된 내금형을 갖고,
상기 외금형 내에, 상기 외금형과 상기 내금형과의 미끄럼 이동면과, 상기 공급 구멍과의 사이에 배치된 외측 배관이 설치되고,
상기 내금형 내에, 상기 미끄럼 이동면과 냉매 공급원에 연통되는 연통부와의 사이에 배치된 제1 내측 배관과, 상기 미끄럼 이동면과 기체 공급원에 연통되는 연통부와의 사이에 배치된 제2 내측 배관이 설치되고,
상기 유체 전환 수단은, 상기 외금형과 상기 내금형을 상대적으로 미끄럼 이동시켜서 상기 외측 배관과 제1 내측 배관 또는 제2 내측 배관을 접속함으로써 상기 복수의 공급 구멍에 공급하는 상기 냉매와 상기 기체를 전환하는, 열간 프레스 성형 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉매가 물 또는 방청 오일 중 어느 하나인, 열간 프레스 성형 방법.
가열된 금속 판재의 프레스 및 냉각을 행하는 열간 프레스 성형 금형으로서,
상기 금속 판재로의 유체의 공급을 행하는 공급 구멍이 형성된 외금형과,
상기 외금형 내에서 미끄럼 이동 가능하게 배치된 내금형을 구비하고,
상기 외금형 내에, 상기 외금형과 상기 내금형과의 미끄럼 이동면과 상기 공급 구멍의 사이에 배치된 외측 배관이 설치되고,
상기 내금형 내에, 상기 미끄럼 이동면과 기체 공급원에 연통되는 연통부와의 사이에 배치된 제1 내측 배관과, 상기 미끄럼 이동면과 기체 공급원에 연통되는 연통부와의 사이에 배치된 제2 내측 배관이 설치되고,
상기 외측 배관, 제1 내측 배관 및 제2 내측 배관은, 상기 외금형과 상기 내금형을 상대적으로 미끄럼 이동시킴으로써 상기 외측 배관을 적어도 제1 내측 배관에 접속한 상태와 제2 내측 배관에 접속한 상태 사이에서 전환할 수 있도록 형성되는, 열간 프레스 성형 금형.
제6항에 있어서, 상기 외측 배관, 제1 내측 배관 및 제2 내측 배관은, 상기 외금형과 상기 내금형을 상대적으로 미끄럼 이동시킴으로써 상기 외측 배관을 제1 내측 배관에 접속한 상태와, 제2 내측 배관에 접속한 상태와, 양쪽 내측 배관에 접속되어 있지 않은 상태 사이에서 전환할 수 있도록 형성되는, 열간 프레스 성형 금형.
제6항 또는 제7항에 있어서, 각 외측 배관의 관로 길이가 동등한, 열간 프레스 성형 금형.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내금형 및 상기 외금형으로 구성되는 금형은, 프레스 성형용 상부 금형 및 하부 금형 중 적어도 어느 한쪽으로서 사용되는, 열간 프레스 성형 금형.
제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉매가 물, 방청 오일 및 이것들의 미스트 중 어느 하나인, 열간 프레스 성형 금형.