KR20150025908A

KR20150025908A - 성형 한계 시험 장치

Info

Publication number: KR20150025908A
Application number: KR20130104079A
Authority: KR
Inventors: 이현규
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2015-03-11

Abstract

본 발명은 서로 이격 배치된 한 쌍의 블랭크 홀더(blank holder)와 다이(die) 사이에서 시편의 양단부를 가압하여 상기 시편을 고정하는 고정부 및 상기 한 쌍의 블랭크 홀더 사이에 배치되고, 상기 시편의 하부 중앙을 향하여 승강하며, 상기 시편과의 마찰력을 감소시키도록 외주면에 수지층이 코팅되어 형성되는 펀치부를 포함한다.

Description

성형 한계 시험 장치{Forming limit test apparatus}

본 발명은 성형 한계 시험 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시편을 균일한 하중과 균일한 변형 속도로 인장시키는 성형 한계 시험 장치에 관한 것이다.

일반적으로, FLC(Forming Limit Curve)는 박판 소재의 성형 한계를 평가하는 실험 방법 중의 하나이다.

이는, 다양한 변형모드의 시편 형상을 갖는 소재를 구형의 펀치로 성형하여 소재의 한계도를 평가하는 실험으로써, 상기 실험에서 도출된 데이터는 부품의 성형해석 시 성형한계를 평가하는 자료로 사용된다.

이때, FLC 테스트는 변형 모드, 구형의 펀치 및 소재와의 마찰력에 의해 테스트 결과가 도출되는데, 상기 구형의 펀치와 소재 간의 마찰에 의해 발생되는 크랙 발생이 상기 소재의 측면이 아닌 정가운데 이루어지도록 하는 것이 중요하다.

본 발명과 관련된 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2008-0002324호(공개일 : 2008.01.04)가 있으며, 상기 선행문헌에는 성형한계도 시험장치에 대한 기술이 개시된다.

본 발명의 목적은, 시편을 균일한 하중과 균일한 변형 속도로 인장시키는 반구형의 펀치의 표면을 가공하여 상기 시편에 대한 성형 한계를 측정함으로써, 측정 결과의 정확도를 향상시킬 수 있는 성형 한계 시험 장치를 제공함에 있다.

본 발명에 따른 성형 한계 시험 장치는 서로 이격 배치된 한 쌍의 블랭크 홀더(blank holder)와 다이(die) 사이에서 시편의 양단부를 가압하여 상기 시편을 고정하는 고정부 및 상기 한 쌍의 블랭크 홀더 사이에 배치되고, 상기 시편의 하부 중앙을 향하여 승강하며, 상기 시편과의 마찰력을 감소시키도록 외주면에 수지층이 코팅되어 형성되는 펀치부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 펀치부는 외주면을 따라 수지층이 0.5mm ~ 1.5mm 의 두께를 가지며 코팅된다.

그리고, 상기 펀치부는 상기 시편을 향하여 승강하는 일단부의 형상이 반구형의 형상을 가진다.

또한, 상기 펀치부는 상기 시편 표면의 중앙에 크랙이 발생하도록 승강 높이를 제어하는 제어부를 구비한다.

한편, 상기 고정부는 상기 펀치부의 승강에 따라 상기 시편이 돌출 성형되도록 상기 다이의 서로 마주보는 단부 모서리가 곡률을 가지며 형성된다.

본 발명은, 시편을 균일한 하중과 균일한 변형 속도로 인장시키는 반구형의 펀치의 표면에 수치층을 코팅하여 상기 시편과의 마찰을 감소시킴으로써, 상기 시편의 중앙부에 크랙이 발생하도록 할 수 있는 효과를 갖는다.

그에 따라, 본 발명은 상기 시편의 측부가 아닌 중앙부에 크랙이 발생되기 때문에, 시편의 성형 한계 측정 결과의 정확도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

도 1 은 본 발명에 따른 성형 한계 시험 장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 성형 한계 시험 장치의 수지층 코팅을 보여주는 단면도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 성형 한계 시험 장치의 동작을 보여주는 단면도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 성형 한계 시험 장치의 크랙 발생을 보여주는 이미지이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에 개시되는 실시 예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 성형 한계 시험 장치를 개략적으로 보여주는 단면도이고, 도 2 는 본 발명에 따른 성형 한계 시험 장치의 수지층 코팅을 보여주는 단면도이며, 도 3 은 본 발명에 따른 성형 한계 시험 장치의 동작을 보여주는 단면도이다.

도 1, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 성형 한계 시험 장치는 고정부(100) 및 펀치부(200)를 포함한다.

먼저, 상기 고정부(100)는 서로 이격되어 배치된 한 쌍의 블랭크 홀더(blank holder)(110)와 다이(die)(120) 사이에서 시편(10)의 양단부를 가압하여 고정한다.

여기서, 상기 블랭크 홀더(110)는 소정의 간격을 가지도록 한 쌍으로 형성되고, 상기 시편(10)의 하부 양단부가 안착되어 상기 시편(10)의 중앙에 시험 영역이 노출되도록 한다.

이때, 다이(120)는 상기 블랭크 홀더(110)와 수직방향으로 이격되어 한 쌍으로 배치되고, 상기 블랭크 홀더(110)의 안착된 상기 시편(10)의 양단부를 가압하여 상기 시편(10)을 고정시킨다.

또한, 다이(120)는 후술 될 펀치부(200)의 승강에 따라 상기 시편(10)이 돌출 성형될 경우, 효과적으로 돌출 성형을 가이드하기 위하여 서로 마주보는 단부의 하부 모서리가 곡률을 가지며 형성된다.

한편, 블랭크 홀더(110)와 상기 다이(120)에 의해 고정된 상기 시편(10)의 시험 영역의 하부에는 후술 될 펀치부(200)가 배치된다.

즉, 상기 펀치부(200)는 상기 한 쌍의 블랭크 홀더(110) 사이에 형성된 상기 시험 영역의 하부에 배치되고, 유압에 의해 상기 시편(10)을 향하여 승강하도록 형성된다.

상기 펀치부(200)는, 상기 시편(10)의 향하여 승강하는 일단부의 형상이 반구형의 형상을 가지도록 형성된다.

상기 펀치부(200)는, 승강을 통해 상기 시편(10)의 중앙에 형성된 시험 영역을 반구형상으로 성형하고, 그에 따라 상기 시편(10)의 표면에 크랙이 발생하는 시점을 통해 성형 한계를 평가하도록 한다.

그리고, 상기 펀치부(200)는 상기 시편(10)에 크랙이 발생하도록 승강 높이를 제어하는 제어부(400)를 구비한다.

상기 제어부(400)는, 상기 시편(10)에 대한 성형 한계를 평가하기 위하여 상기 시편(10)에 크랙이 발생하는 시점까지 상기 펀치부(200)를 승강시키도록 한다.

이때, 상기 시편(10)의 표면에 발생하는 크랙은 상기 펀치부(200)의 승강에 따른 마찰력에 의해 상기 시편(10)의 측부에서 발생하기 때문에, 정확한 성형 한계 데이터를 확보하기 위하여 상기 시편(10)의 표면 중앙에 크랙이 발생하도록 해야 한다.

즉, 상기 시편(10)의 측부에서 발생한 크랙은 상기 펀치부(200)의 승강이 온전히 이루어지기 전에 발생된 것으로 성형 한계를 판단하기에는 무리가 있기 때문에, 정확한 성형 한계를 판단하기 위해서는 상기 시편(10)의 표면 중앙에 크랙이 발생되도록 상기 펀치부(200)와 상기 시편(10)과의 마찰을 최소화 하는 것이 중요하다.

이를 위해, 상기 펀치부(200)에는 승강 시 상기 시편(10)과의 마찰력의 감소시키도록 외주면에 수지층(300)이 코팅되어 형성된다.

즉, 수지층(300)은 무기 화합물로 이루어진 것으로써, 상기 펀치부(200)의 외주면에 대하여 액체의 형태로 코팅되어 윤활제 역할을 하도록 하여 상기 시편(10)과의 마찰력을 감소시킬 수 있다.

이때, 상기 수지층(300)은, 상기 펀치부(200)의 외주면을 따라 0.5mm ~ 1.5mm 의 두께를 가지며 코팅된다.

이는, 만일 0.5mm 이하의 두께를 가지고 상기 펀치부(200)에 코팅될 경우, 시편(10)과 상기 펀치부(200)와의 마찰력을 저감시키는 효과를 가져오기 힘들다.

또한, 1.5mm 이상의 두께를 가지고 상기 펀치부(200)에 코팅될 경우에는, 수치층(300)이 상기 펀치부(200)에서 박리될 수 있다.

따라서, 상기 수지층(300)은 상기 펀치부(200)의 외주면을 따라 1mm의 두께를 가지며 코팅되는 것이 바람직하다.

결과적으로, 성형 시험 장치는 고정부(100)부에 고정된 시편(10)으로 상기 수지층(300)이 코팅된 상기 펀치부(200)를 승강시킴으로써, 상기 시편(10)과 상기 펀치부(200)와의 마찰을 최소화하여 상기 시편(10)의 성형 한계를 평가할 수 있다.

그에 따라, 상기 성형 시험 장치는 상기와 같이 마찰을 최소화하여 상기 시편(10)의 중앙부에 크랙이 발생하도록 함으로써, 상기 시편(10)의 성형 한계 측정 데이터의 정확도를 향상시킬 수 있다.

이하, 도 4 는 본 발명에 따른 성형 한계 시험 장치의 크랙 발생을 보여주는 이미지이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 성형 한계 시험 장치는 펀치부(200)의 외주면에 수지층(300)을 코팅한 후, 시편(10)을 가압하여 성형 한계를 평가하는 경우, 상기 시편(10)의 중앙부에 크랙이 발생하게 할 수 있다.

즉, 상기 수지층(300)은 상기 펀치부(200)의 외주면에 대하여 액체의 형태로 코팅되어 윤활제 역할을 하도록 하여 상기 시편(10)과의 마찰력을 감소시킬 수 있다.

그에 따라, 상기 펀치부(200)는 상기 수지층(300)의 코팅을 통해 마찰력을 감소시켜 상기 시편(10)의 중앙부에 크랙이 발생되도록 함으로써, 정확한 성형 한계 판단 데이터를 확보할 수 있다.

본 발명은, 시편을 균일한 하중과 균일한 변형 속도로 인장시키는 구형의 펀치의 표면에 수치층을 코팅하여 상기 시편과의 마찰을 감소시킴으로써, 상기 시편의 중앙부에 크랙이 발생하도록 할 수 있는 효과를 갖는다.

이상의 본 발명은 도면에 도시된 실시 예(들)를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 이루어질 수 있으며, 상기 설명된 실시예(들)의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해여야 할 것이다.

10 : 시편 100 : 고정부
110 : 블랭크 홀더 120 : 다이
200 : 펀치부 300 : 수지층
400 : 제어부

Claims

서로 이격 배치된 한 쌍의 블랭크 홀더(blank holder)와 다이(die) 사이에서 시편의 양단부를 가압하여 상기 시편을 고정하는 고정부; 및
상기 한 쌍의 블랭크 홀더 사이에 배치되고, 상기 시편의 하부 중앙을 향하여 승강하며, 상기 시편과의 마찰력을 감소시키도록 외주면에 수지층이 코팅되어 형성되는 펀치부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 성형 한계 시험 장치.
제1항에 있어서,
상기 펀치부는,
외주면을 따라 수지층이 0.5mm ~ 1.5mm 의 두께를 가지며 코팅되는 것을 특징으로 하는 성형 한계 시험 장치.
제1항에 있어서
상기 펀치부는,
상기 시편을 향하여 승강하는 일단부의 형상이 반구형의 형상을 가지도록 하는 것을 특징으로 하는 성형 한계 시험 장치.
제1항에 있어서,
상기 펀치부는,
상기 시편 표면의 중앙에 크랙이 발생하도록 승강 높이를 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 성형 한계 시험 장치.
제1항에 있어서,
상기 고정부는,
상기 펀치부의 승강에 따라 상기 시편이 돌출 성형되도록 상기 다이의 서로 마주보는 단부 모서리가 곡률을 가지며 형성되는 것을 특징으로 하는 성형 한계 시험 장치.