KR20160052858A - 통전성형용 프레스 금형 - Google Patents

통전성형용 프레스 금형 Download PDF

Info

Publication number
KR20160052858A
KR20160052858A KR1020140147944A KR20140147944A KR20160052858A KR 20160052858 A KR20160052858 A KR 20160052858A KR 1020140147944 A KR1020140147944 A KR 1020140147944A KR 20140147944 A KR20140147944 A KR 20140147944A KR 20160052858 A KR20160052858 A KR 20160052858A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
frame member
layer
mold
insulating layer
current
Prior art date
Application number
KR1020140147944A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101624333B1 (ko
Inventor
김장수
양대호
이현우
김우영
홍성태
박기동
정용하
Original Assignee
주식회사 엠에스 오토텍
울산대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엠에스 오토텍, 울산대학교 산학협력단 filed Critical 주식회사 엠에스 오토텍
Priority to KR1020140147944A priority Critical patent/KR101624333B1/ko
Publication of KR20160052858A publication Critical patent/KR20160052858A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101624333B1 publication Critical patent/KR101624333B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/208—Deep-drawing by heating the blank or deep-drawing associated with heat treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B21D24/16—Additional equipment in association with the tools, e.g. for shearing, for trimming
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/16—Heating or cooling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/26—Deposition of carbon only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/10—Die sets; Pillar guides

Abstract

본 발명은 소재에 전류를 인가하여 성형하는 통전성형용 프레스 금형에 관한 것으로, 전원공급장치의 양극과 전기적으로 연결되고 전도성 재질로 이루어진 제 1 틀부재, 및 제 1 틀부재와 형합되어 소재를 성형하고 전원공급장치의 음극과 전기적으로 연결되며 전도성 재질로 이루어진 제 2 틀부재를 포함함으로써, 틀부재를 전극으로 활용하여 별도의 전극을 설치할 필요가 없는 이점을 가진다.

Description

통전성형용 프레스 금형 { A PRESSING DIE FOR ELECTRICALLY ASSISTED MANUFACTURING }
본 발명은 통전성형용 프레스 금형에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소재에 전류를 인가하여 소재에 발생하는 통전소성현상 또는 통전발열현상을 이용하는 통전성형용 프레스 금형에 관한 것이다.
최근 자동차 산업을 비롯한 여러 기술 분야에서 연비 효율의 향상을 위한 경량화에 주력하면서도, 충분한 강성을 확보하기 위해 점차 초고강도화된 부품을 사용하는 추세이다.
그런데, 이러한 초고강도 소재의 경우, 일반적인 철강 합금이나 알루미늄 합금에 비해 상당히 높은 강도를 가지며, 상온 환경에서 제한된 성형성 때문에 산업적 활용에 어려움이 따른다.
따라서, 최근에는 통전성형(EAM; Electrically Assisted Manufacturing) 기술이 연구되고 있다. 통전성형이란 통전소성(Electroplasticity) 또는 통전발열을 이용한 성형기법이다.
통전소성은 금속소재의 소성 변형 중 전류를 가할 경우 일시적으로 금속소재 내부의 유동응력이 급격히 저하되어 더 작은 힘으로도 소성가공이 가능해지는 현상을 의미한다. 실험적인 적정 통전변수로 소정의 전류를 가할 경우 과도한 온도 상승이 수반되지 않은 상태로 성형성이 현격하게 향상됨이 확인된 바 있다.
한편, 통전발열은 금속소재의 가공부분에 전류를 가할 경우 전류흐름에 의해 발생하는 저항발열 현상을 이용하여 기존의 핫스탬핑 기술의 시간적, 공간적 제약을 극복하기 위한 기술로 연구되고 있다.
이와 관련하여, 통전성형용 프레스 금형과 관련된 선행기술로서, 대한민국등록특허 제1368276호(특허문헌 1)가 개시된 바 있다. 특허문헌 1은 통전소성을 이용하여 고강도 부품의 강도를 순간적으로 약화시킨 상태에서 전단을 수행하는 트림장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 특허문헌 1을 포함하여 종래의 통전성형용 프레스 금형을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 통전성형용 프레스 금형은 상부금형(1), 하부금형(2), 절연층(3), 및 한 쌍의 전극(4)을 포함하여 구성된다.
상부금형(1)과 하부금형(2)은 서로 형합되어 소재(5)를 목표하는 최종적인 형상으로 성형하게 되는 틀을 이룬다.
한 쌍의 전극(4)은 변형을 원하는 소재(5)의 부분을 사이에 두고 설치되어 전원공급장치에 의해 입력된 전류를 소재(5)의 해당 부분에 흐르게 하여 통전소성현상 또는 통전발열현상을 발생시킨다.
절연층(3)은 소재(5)에 인가된 전류가 상, 하부금형(1, 2)으로 누설되는 것을 방지한다. 절연층(3)은 통전소성현상 또는 통전발열현상을 적정 전류의 흐름으로 발생시킴으로써 불필요한 전력낭비를 방지한다.
그러나, 이상에서와 같은 종래의 통전성형용 프레스 금형의 경우, 소재에 전류를 인가하는 별도의 전극을 틀부재에 설치하여야 하는 불편을 초래하는 문제점이 있다.
또한, 별도로 설치하는 전극과 틀부재 사이를 절연하기 위한 절연층의 소재가 베이크라이트, 수지 계열로 한정적이어서 소재의 성형 과정에서 절연층이 비교적 쉽게 변형 및 파손되는 문제점이 있다.
아울러, 전극으로 Cu(구리)전극을 사용하는 경우 Cu(구리)소재의 팽창에 따라 금형의 클리어런스가 불균일해지는 문제점이 있다.
대한민국등록특허공보 제1368276호
전술한 문제점을 해소함에 있어, 본 발명의 목적은 틀부재를 전극으로 활용하여 별도의 전극을 설치할 필요가 없는 통전성형용 프레스 금형을 제공함에 있다.
또한, 틀부재와의 밀착력이 강하고 보다 견고한 절연층을 구비한 통전성형용 프레스 금형을 제공함에 있다.
아울러, 통전층을 구비하여 틀부재의 제작 시 비용 및 시간을 절감할 수 있는 통전성형용 프레스 금형을 제공함에 있다.
더 나아가, 절연층 및 통전층을 제거 후 재코팅하여 사용함으로써 제품의 수명을 연장할 수 있는 통전성형용 프레스 금형을 제공함에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 소재에 전류를 인가하여 성형하는 통전성형용 프레스 금형은 전원공급장치의 양극과 전기적으로 연결되고 전도성 재질로 이루어진 제 1 틀부재, 및 제 1 틀부재와 형합되어 소재를 성형하고 전원공급장치의 음극과 전기적으로 연결되며 전도성 재질로 이루어진 제 2 틀부재를 포함한다.
이 경우, 본 발명의 실시예에 따른 통전성형용 프레스 금형은 제 1 틀부재가 제 2 틀부재에 대해 상대적으로 이동하여 소재와 접촉된 경우 제 1 틀부재로부터 소재로 전류를 흐르게 하는 소정의 제 1 통전부를 형성하도록 제 1 틀부재에 부분적으로 구비되는 제 1 절연층을 더 포함할 수 있다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 통전성형용 프레스 금형은 통전성형 과정에서 소재로부터 제 2 틀부재로 전류를 흐르게 하는 소정의 제 2 통전부을 형성하여 소재가 변형되는 부분에 통전소성현상 또는 통전발열현상이 발생하도록 제 2 틀부재에 부분적으로 구비되는 제 2 절연층을 더 포함할 수 있다.
이 때, 제 1 절연층과 제 2 절연층은 제 1 틀부재와 제 2 틀부재가 형합되는 경우 서로 어긋나게 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 제 1 절연층과 제 2 절연층은 Si-DLC(Diamond-Like Carbon)층인 것이 바람직하다.
이 경우, Si-DLC(Diamond-Like Carbon)층은 플라즈마를 이용한 PE-CVD 공법으로 증착될 수 있다.
아울러, PE-CVD 공법은 진공챔버 내의 주입가스로 HMDSO(Hexamethyldisiloxane)와 탄화수소를 사용할 수 있다.
한편, 제 1 통전부은 제 1 틀부재로부터 소재로 전류가 흐르도록 제 1 틀부재와 다른 전도성 재질로 이루어진 제 1 통전층일 수 있다.
또한, 제 2 통전부는 소재로부터 제 2 틀부재로 전류가 흐르도록 제 2 틀부재와 다른 전도성 재질로 이루어진 제 2 통전층일 수 있다.
이 때, 제 1 통전층과 제 2 통전층은 제 1 틀부재와 제 2 틀부재가 형합되는 경우 서로 어긋나게 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 제 1 통전층 및 제 2 통전층은 B-DLC(Diamond-Like Carbon)층인 것이 바람직하다.
이 경우, B-DLC(Diamond-Like Carbon)층은 플라즈마를 이용한 PE-CVD 공법으로 증착될 수 있다.
아울러, PE-CVD 공법은 진공챔버 내의 주입가스로 B 가스와 탄화수소를 사용할 수 있다.
한편, 제 1 절연층, 제 2 절연층, 제 1 통전층, 및 제 2 통전층의 두께는 동일한 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 통전성형용 프레스 금형은 제 1 틀부재 또는 제 2 틀부재의 일측에 설치되고 소재의 테두리를 컷팅하는 컷터를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 통전성형용 프레스 금형은 틀부재를 전극으로 활용하여 별도의 전극을 설치할 필요가 없는 이점을 가진다.
또한, 본 발명에 의한 통전성형용 프레스 금형은 틀부재와의 밀착력이 강하고 보다 견고한 절연층을 구비한 이점을 가진다.
아울러, 본 발명에 의한 통전성형용 프레스 금형은 통전층을 구비하여 틀부재의 제작 시 비용 및 시간을 절감시킨다.
더 나아가, 본 발명에 의한 통전성형용 프레스 금형은 절연층 및 통전층을 제거 후 재코팅하여 사용함으로써 제품의 수명을 연장시킨다.
도 1은 종래의 통전성형용 프레스 금형을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 통전성형용 프레스 금형을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3 내지 도 6은 도 2에 도시된 통전성형용 프레스 금형의 동작 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 통전성형용 프레스 금형을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명에 있어 첨부된 도면은 종래 기술과의 차별성 및 명료성, 그리고 기술 파악의 편의를 위해 과장된 표현으로 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어로써, 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 기술적 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 한편, 실시예는 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적 사항에 불과하고, 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니며, 권리범위는 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술적 사상을 토대로 해석되어야 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통전성형용 프레스 금형을 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 3 내지 도 6은 도 2에 도시된 통전성형용 프레스 금형의 동작 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 통전성형용 프레스 금형(100)은 제 1 틀부재(110)와 제 2 틀부재(120)를 포함하여 구성된다.
제 1 틀부재(110)는 전원공급장치(300)의 양극과 전기적으로 연결된다.
또한, 제 1 틀부재(110)는 전도성 재질로 이루어진다. 따라서, 종래의 기술과 달리, 제 1 틀부재(110) 그 자체가 양전극의 역할을 수행하게 된다.
제 2 틀부재(120)는 제 1 틀부재(110)와 형합되어 소재를 성형한다. 즉, 제 1 틀부재(110)와 제 2 틀부재(120)은 형합되어 목표하는 형상으로 소재(400)를 성형하기 위한 틀이 된다.
이 때, 제 2 틀부재(120)는 소재(400)를 지지한다. 즉, 소재(400)가 제 2 틀부재(120)에 의해 얹어진 채 지지되어 제 1 틀부재(110)가 제 2 틀부재(110)에 대해서 상대적으로 이동하여 서로 형합됨으로써 소재(400)가 성형된다. 소재(400)는 통전소성 또는 통전발열을 이용할 수 있는 전도성 물체로 주로 금속소재임을 전제한다.
아울러, 제 2 틀부재(120)는 전원공급장치(300)의 음극과 전기적으로 연결된다. 따라서, 종래의 기술과 달리, 제 2 틀부재(120) 그 자체가 음전극의 역할을 수행함으로써 제 1 틀부재(110)와 함께 소재(400)에 전류를 인가하는 한 쌍의 전극으로 기능하게 된다.
이를 통해, 전술한 바와 같이 별도의 전극을 설치할 필요가 없어 작업공수를 절감할 수 있게 된다.
제 1 틀부재(110)와 제 2 틀부재(120)는 전극으로의 역할을 수행하므로 전도성 재질로 이루어진다. 예를 들어, 제 1 틀부재(110)와 제 2 틀부재(120)는 경도 향상을 위하여 냉간금형용공구강(SKD11)을 틀 형상으로 제작 후 열처리하여 제작할 수 있다.
비록, 이하 도 2 내지 도 6에서는 본 발명의 간명한 설명을 위하여 상금형을 제 1 틀부재(110), 하금형을 제 2 틀부재(120)로 표현하여 상하 가압방식의 금형을 도시하고 있으나, 좌우 방향에서 서로 상대적으로 이동하여 형합되는 금형도 가능함을 전제한다.
아울러, 제 1 틀부재(110)와 제 2 틀부재(120)가 서로 바뀌어 역할을 수행할 수 있음은 물론이다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 통전성형용 프레스 금형(100)은 제 1 절연층(130)을 더 포함할 수 있다.
제 1 절연층(130)은 제 1 틀부재(110)가 제 2 틀부재(120)에 대해 상대적으로 이동하여 소재(400)와 접촉된 경우 제 1 틀부재(110)로부터 소재(400)로 전류를 흐르게 하는 소정의 제 1 통전부를 형성하도록 제 1 틀부재(110)에 부분적으로 구비된다.
예를 들어, 도 2 내지 도 6에서, 후술할 제 1 통전층(150)이 없는 경우에는 제 1 틀부재(110)가 부분적으로 제 1 절연층(130)과 인접되어 소재(400)와 닿도록 돌출 형성되어 제 1 통전부의 역할을 수행할 수 있다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 통전성형용 프레스 금형은 제 2 절연층(140)을 더 포함할 수 있다.
제 2 절연층(140)은 통전성형 과정에서 소재(400)로부터 제 2 틀부재(120)로 전류를 흐르게 하는 소정의 제 2 통전부을 형성하여 소재(400)가 변형되는 부분에 통전소성현상 또는 통전발열현상이 발생하도록 제 2 틀부재(120)에 부분적으로 구비된다.
즉, 후술할 제 2 통전층(160)이 없는 경우에는 제 2 틀부재(120)가 부분적으로 제 2 절연층(140)과 인접되어 소재(400)와 닿도록 돌출 형성되어 제 2 통전부의 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 2 내지 6에서, 제 2 틀부재(120)의 통전단부(120a)가 부분적으로 소재(400)와 접촉되어 제 2 통전부의 역할을 수행할 수 있다.
제 2 절연층(140)으로 인하여 제 2 통전부가 형성되면, 제 1 절연층(130)만 존재하는 경우에 비해 성형을 원하는 소재(400)의 부분에 보다 집중적으로 통전소성현상 또는 통전발열현상을 발생시킬 수 있게 된다.
한편, 제 1 절연층(130)과 제 2 절연층(140)은, 특히 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 틀부재(110)와 제 2 틀부재(120)가 형합되는 경우 서로 어긋나게 배치되는 것이 바람직하다.
성형 과정 중 다른 부분보다 상대적으로 많이 변형되는 소재(400)의 부분에 통전소성현상 또는 통전발열현상을 발생시키기 위해서는 절연층(130, 140)에 의해 형성되는 제 1 통전부, 소재(400), 및 제 2 통전부로의 순차적인 전류의 흐름 상에 그 소재(400)의 부분이 위치되어야 하기 때문이다.
즉, 제 1 틀부재(110)와 제 2 틀부재(120)가 형합되는 경우 서로 대향되게 되면 후술할 프레스식 컷팅 이외의 통전효과를 이용한 소재(400)의 변형을 효율적으로 달성할 수 없다.
아울러, 제 1 절연층(130)과 제 2 절연층(140)은 Si-DLC(Diamond-Like Carbon)층인 것이 바람직하다.
우선, DLC(Diamond-Like Carbon)층은 그 명칭에서 유추할 수 있는 바와 같이 다이아몬드와 매우 유사한 높은 경도와 내마모성, 화학적 안정성, 광투과성 등의 물리화학적 특성을 보유한 탄소의 비정질 화합물을 의미한다.
이 때, Si 성분을 포함하게 되면 절연성이 우수한 화합물이 형성되는데, 특히 플라즈마를 이용한 PE-CVD(Plasma enhanced chemical vaporation deposition) 공법으로 코팅층을 형성하여 틀부재(110, 120)에 Si-DLC층을 증착시킬 수 있다.
PE-CVD 공법은 주로 반도체 분야의 웨이퍼 가공분야에 사용되는 공법으로, 진공챔버를 이용하여 가공부재 표면에 원료가 되는 가스를 공급한 뒤 열과 플라즈마를 이용한 화학적 반응을 일으켜 산화막과 금속막 등을 증착시키는 기술이다.
본 발명의 목적 달성을 위하여, PE-CVD 공법은 진공챔버 내의 주입가스로 HMDSO(Hexamethyldisiloxane)와 탄화수소를 사용할 수 있다. 아울러, 탄화수소는 CH4, C2H2, C6H6 등을 사용할 수 있다.
이를 통해, 종래의 기술에서는 별도의 전극을 설치함으로써 절연층의 소재가 베이크라이트, 수지계열로 한정되만, 본 발명에서는 틀부재(110, 120)가 전극의 역할을 수행하므로 Si-DLC(Diamond-Like Carbon)층을 절연층(130, 140)으로 이용 가능하게 되어 두께가 얇아지고, 내부식성, 내마모성, 내구수명이 증가한 절연층(130, 140)을 구비하게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 통전성형용 프레스 금형(100)은 전술한 제 1 통전부가 제 1 틀부재(110)로부터 소재(400)로 전류가 흐르도록 제 1 틀부재(110)와 다른 전도성 재질로 이루어진 제 1 통전층(150)일 수 있다.
아울러, 제 2 통전부는 소재(400)로부터 제 2 틀부재(120)로 전류가 흐르도록 제 2 틀부재(120)와 다른 전도성 재질로 이루어진 제 2 통전층(160)일 수 있다.
제 1 통전층(150)과 제 2 통전층(160)을 별개로 구비하게 되면 제 1 틀부재(110)와 제 2 틀부재(120)의 제작 시 제 1 절연층(130)과 제 2 절연층(140)의 설계 위치를 고려하여 틀부재(110, 120)의 표면을 절곡되게 제작할 필요가 없어 제작 비용 및 시간을 절감시키게 된다.
절연층(130, 140)과 마찬가지 원인에 의해 제 1 통전층(150)과 제 2 통전층(160)은 제 1 틀부재(110)와 제 2 틀부재(120)가 형합되는 경우 서로 어긋나게 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 제 1 통전층(150) 및 제 2 통전층(160)은 B-DLC(Diamond-Like Carbon)층인 것이 바람직하다. 이 때, B-DLC층은 B(Boron) 성분에 의해 Si-DLC층보다 더 작은 저항을 갖게 되어 제 1 통전층(150) 및 제 2 통전층(160)으로 전류의 흐름을 유도하게 된다.
이 경우, 플라즈마를 이용한 PE-CVD(Plasma enhanced chemical vaporation deposition) 공법으로 코팅층을 형성하여 틀부재(110, 120)에 B-DLC층을 증착시킬 수 있다. 절연층(130, 140)의 경우와 달리, PE-CVD 공법은 진공챔버 내의 주입가스로 B(Boron)가스와 탄화수소를 사용할 수 있다.
B-DLC(Diamond-Like Carbon)층으로 이루어지는 별도의 통전층(150, 160)이 구비됨으로써 종래 기술에서의 금형부품과 전극 사이의 밀착력과 비교하여 통전층(150, 160)과 틀부재(110, 120)의 밀착력이 보다 커지게 되어 종래 기술에서 전류 인가시 밀착력 저하로 발생하게 되는 스파크 현상을 저지하게 된다.
한편, 제 1 절연층(130), 제 2 절연층(140), 제 1 통전층(150), 및 제 2 통전층(160)의 두께는 동일한 것이 바람직하다. 소재(400)의 최종적인 성형 제품 표면의 균일함을 도모하기 위해서이다.
아울러, 절연층(130, 140)과 통전층(150, 160)을 제거 후 다시 증착 형성하여 사용함으로써 제품 수명이 연장되는 효과도 가져온다.
이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 통전성형용 프레스 금형(100)의 동작을 설명한다.
도 3은 소재(400)가 제 2 틀부재(120)에 올려져 지지되고, 제 1 틀부재(100)가 제 2 틀부재(120) 측으로 상대적으로 이동하여 소재(400)와 접촉된 상황을 나타낸다.
이 때, 화살표 방향으로 제 1 통전층(150), 소재(400), 제 2 틀부재(120)로 순차적인 전류의 흐름이 발생한다. 제 2 틀부재(120)는 통전단부(120a)가 직접 소재와 접촉되어 전류의 흐름을 발생하는 것을 확인할 수 있다.
이 경우, 제 1 틀부재(110)와 제 2 틀부재(120)가 형합되기 시작하면 도 4와 같이 소재(400)가 성형되므로, 통전소성현상 또는 통전발열현상이 필요한 소재(400)의 변형 부분에 전류가 흐르도록 통전단부(120a)와 제 1 통전층(150)이 배치되어 있음을 확인할 수 있다.
또한, 도 5와 같이 성형과정 중 소재(400)가 변형되어 제 2 틀부재(120)에 새롭게 닿게되는 부분(400a)은 도 6과 같이 제 1 틀부재(110)와 제 2 틀부재(120)가 완전히 형합되어 소재(400)가 최종적인 형상으로 성형될 때까지 계속적으로 변형되는 부분과 인접하게 된다. 따라서, 통전소성현상 또는 통전발열현상이 발생되도록 제 2 통전층(260)이 구비되어 소재(400)로부터 제 2 틀부재(120)로의 새로운 전류의 흐름을 더 형성함을 확인할 수 있다.
한편, 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 통전성형용 프레스 금형(200)은 컷터(270)를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 틀부재(210, 220), 절연층(230, 240), 통전층(250, 260)의 경우는 전술한 바와 그 구성 및 기능이 동일유사한 바, 본 발명의 간명한 설명을 위하여 자세한 설명은 생략한다.
컷터(270)는 제 1 틀부재(210)에 설치되고, 소재(410)의 테두리를 컷팅한다즉, 제 1 틀부재(210)와 제 2 틀부재(220)가 형합되면서 컷터(270)가 소재(410)의 테두리를 컷팅하게 된다.
이 경우, 전술한 일 실시예와 달리, 테두리부를 컷팅하기 위하여 소재(410)의 컷팅 부분에 화살표 방향의 전류 흐름을 형성하도록, 제 1 틀부재(210)와 제 2 틀부재(220)가 형합된 경우 제 1 통전부와 제 2 통전부가 화살표 방향으로의 전류 흐름을 생성하도록 서로 대응되게 위치됨이 바람직하다.
도 7에서는 제 1 통전부가 제 1 통전층(250)으로 제 2 통전부가 제 2 틀부재의 통전단부(220a)인 경우를 도시하고 있으나, 통전단부(220a)가 아니 제 2 통전층(260)으로 구성될 수 있음은 물론이다.
한편, 컷터(270)는 제 2 틀부재(220)에 설치될 수 있음은 물론이고, 제 1 틀부재(210)와 제 2 틀부재(220)에 모두 설치될 수 도 있다.
이상에서와 같이, 본 발명에 의한 통전성형용 프레스 금형은 틀부재를 전극으로 활용하여 별도의 전극을 설치할 필요가 없고, 틀부재와의 밀착력이 강하고 보다 견고한 절연층을 구비하게 되고, 통전층을 구비하여 틀부재의 제작 시 비용 및 시간을 절감시키며, 절연층 및 통전층을 제거 후 재코팅하여 사용함으로써 제품의 수명을 연장시키게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 기초로 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해해야 한다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 이하 기술할 특허청구범위에 의하며, 상술한 발명의 구체적 내용을 토대로 정해져야 할 것이다.
본 발명은 통전성형용 프레스 금형에 관한 것으로, 고강도 부품의 가공과 관련된 산업 분야에 이용 가능하다.
100, 200: 통전성형용 프레스 금형
110, 210: 제 1 틀부재
120, 220: 제 2 틀부재
120a, 220a: 통전단부
130, 230: 제 1 절연층
140, 240: 제 2 절연층
150, 250: 제 1 통전층
160, 260: 제 2 통전층
270: 컷터
300: 전원공급장치
400, 410: 소재

Claims (15)

  1. 소재에 전류를 인가하여 성형하는 통전성형용 프레스 금형에 있어서,
    전원공급장치의 양극과 전기적으로 연결되고, 전도성 재질로 이루어진 제 1 틀부재; 및
    상기 제 1 틀부재와 형합되어 상기 소재를 성형하고, 상기 전원공급장치의 음극과 전기적으로 연결되며, 전도성 재질로 이루어진 제 2 틀부재;
    를 포함하는 통전성형용 프레스 금형.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 틀부재가 상기 제 2 틀부재에 대해 상대적으로 이동하여 상기 소재와 접촉된 경우 상기 제 1 틀부재로부터 상기 소재로 전류를 흐르게 하는 소정의 제 1 통전부를 형성하도록 상기 제 1 틀부재에 부분적으로 구비되는 제 1 절연층;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통전성형용 프레스 금형.
  3. 제 2 항에 있어서,
    통전성형 과정에서 상기 소재로부터 상기 제 2 틀부재로 전류를 흐르게 하는 소정의 제 2 통전부을 형성하여 상기 소재가 변형되는 부분에 통전소성현상 또는 통전발열현상이 발생하도록 상기 제 2 틀부재에 부분적으로 구비되는 제 2 절연층;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통전성형용 프레스 금형.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 절연층과 상기 제 2 절연층은,
    상기 제 1 틀부재와 상기 제 2 틀부재가 형합되는 경우 서로 어긋나게 배치되는 것을 특징으로 하는 통전성형용 프레스 금형.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 절연층과 상기 제 2 절연층은,
    Si-DLC(Diamond-Like Carbon)층인 것을 특징으로 하는 통전성형용 프레스 금형.
  6. 제 5 항에 있어서, Si-DLC(Diamond-Like Carbon)층은,
    플라즈마를 이용한 PE-CVD 공법으로 증착되는 것을 특징으로 하는 통전성형용 프레스 금형.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 PE-CVD 공법은,
    진공챔버 내의 주입가스로 HMDSO(Hexamethyldisiloxane)와 탄화수소를 사용하는 것을 특징으로 하는 통전성형용 프레스 금형.
  8. 제 2 항에 있어서, 제 1 통전부는,
    상기 제 1 틀부재로부터 상기 소재로 전류가 흐르도록 제 1 틀부재와 다른 전도성 재질로 이루어진 제 1 통전층;
    인 것을 특징으로 하는 통전성형용 프레스 금형.
  9. 제 3 항에 있어서, 제 2 통전부는,
    상기 소재로부터 상기 제 2 틀부재로 전류가 흐르도록 제 2 틀부재와 다른 전도성 재질로 이루어진 제 2 통전층;
    인 것을 특징으로 하는 통전성형용 프레스 금형.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 통전층과 상기 제 2 통전층은,
    상기 제 1 틀부재와 상기 제 2 틀부재가 형합되는 경우 서로 어긋나게 배치되는 것을 특징으로 하는 통전성형용 프레스 금형.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 절연층, 상기 제 2 절연층, 상기 제 1 통전층, 및 상기 제 2 통전층의 두께가 동일한 것을 특징으로 하는 통전성형용 프레스 금형.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 통전층 및 제 2 통전층은,
    B-DLC(Diamond-Like Carbon)층인 것을 특징으로 하는 통전가공장치용 금형.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 B-DLC(Diamond-Like Carbon)층은,
    플라즈마를 이용한 PE-CVD 공법으로 증착되는 것을 특징으로 하는 통전성형용 프레스 금형.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 PE-CVD 공법은,
    진공챔버 내의 주입가스로 B 가스와 탄화수소를 사용하는 것을 특징으로 하는 통전성형용 프레스 금형.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 틀부재 또는 상기 제 2 틀부재의 일측에 설치되고, 상기 소재의 테두리를 컷팅하는 컷터;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통전성형용 프레스 금형.
KR1020140147944A 2014-10-29 2014-10-29 통전성형용 프레스 금형 KR101624333B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140147944A KR101624333B1 (ko) 2014-10-29 2014-10-29 통전성형용 프레스 금형

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140147944A KR101624333B1 (ko) 2014-10-29 2014-10-29 통전성형용 프레스 금형

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160052858A true KR20160052858A (ko) 2016-05-13
KR101624333B1 KR101624333B1 (ko) 2016-05-26

Family

ID=56022827

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140147944A KR101624333B1 (ko) 2014-10-29 2014-10-29 통전성형용 프레스 금형

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101624333B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108160824A (zh) * 2018-01-22 2018-06-15 燕山大学 一种电场作用下无凸缘圆筒件拉深模
CN108215735A (zh) * 2016-12-14 2018-06-29 现代自动车株式会社 支架一体式双层门防撞梁及其制造装置和方法
CN109332488A (zh) * 2018-09-30 2019-02-15 燕山大学 一种高强度帽形件电场辅助反拉深成形模具
KR20190066234A (ko) 2017-12-05 2019-06-13 현대자동차주식회사 알루미늄 판재 성형 장치 및 알루미늄 판재 성형 방법
KR20190083929A (ko) * 2018-01-05 2019-07-15 한국기계연구원 통전성형방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101368276B1 (ko) * 2011-12-28 2014-02-28 울산대학교 산학협력단 고강도 부품의 트림 장치 및 트림 방법

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108215735A (zh) * 2016-12-14 2018-06-29 现代自动车株式会社 支架一体式双层门防撞梁及其制造装置和方法
US10603991B2 (en) 2016-12-14 2020-03-31 Hyundai Motor Company Bracket-integrated double-layer door impact beam, apparatus and method for manufacturing the same
KR20190066234A (ko) 2017-12-05 2019-06-13 현대자동차주식회사 알루미늄 판재 성형 장치 및 알루미늄 판재 성형 방법
US11504757B2 (en) 2017-12-05 2022-11-22 Hyundai Motor Company Apparatus and method for forming aluminum plate
KR20190083929A (ko) * 2018-01-05 2019-07-15 한국기계연구원 통전성형방법
CN108160824A (zh) * 2018-01-22 2018-06-15 燕山大学 一种电场作用下无凸缘圆筒件拉深模
CN108160824B (zh) * 2018-01-22 2019-06-25 燕山大学 一种电场作用下无凸缘圆筒件拉深模
CN109332488A (zh) * 2018-09-30 2019-02-15 燕山大学 一种高强度帽形件电场辅助反拉深成形模具
CN109332488B (zh) * 2018-09-30 2020-01-07 燕山大学 一种高强度帽形件电场辅助反拉深成形模具

Also Published As

Publication number Publication date
KR101624333B1 (ko) 2016-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101624333B1 (ko) 통전성형용 프레스 금형
US10105744B2 (en) Press die for electrically assisted manufacturing
US8541110B2 (en) Resistance spot welding manufacture and method of forming same
CN1676264A (zh) 不同类型材料的电阻焊接方法、以及铝合金材料和不同类型材料的电阻焊接部件
KR101624335B1 (ko) 통전 소성 가공용 프레스 금형
JP2014533608A (ja) 薄鋼板製ワーク、特に亜鉛めっきされた薄鋼板製ワーク、を熱間成形およびプレス硬化する方法および成形工具
CN103572289A (zh) 多层的模具涂层
US20090208772A1 (en) Method of welding three metal sheets and apparatus with three stacked metal sheets
JP2006289527A (ja) 圧入接合方法及び圧入接合部品
CN101041203A (zh) 电极保护装置、点焊工具和电阻焊方法
JP2009061465A (ja) 冷間鍛造用金型及びその製造方法
CN104946861A (zh) 用于导电式加热金属板坯的加热装置
CN107974682B (zh) 一种压铸模具表面强化和修复再制造的方法
JP2015516305A (ja) 周辺接続となる遮熱保護部品を生産する新しい方法
US20140123722A1 (en) Energization heating device and method
KR102045208B1 (ko) 고속 블로우 성형 방법
JP2010207887A (ja) 軽合金材料製プレス成形品のプレス成形用金型
KR101574774B1 (ko) 통전 성형용 프레스 금형
JP2005161735A (ja) 樹脂製チューブの曲げ加工方法及び曲げ加工装置
KR101624336B1 (ko) 통전가공장치용 금형 및 그 제조방법
KR101393597B1 (ko) 성형 벨로우즈 제조용 금형 제작방법
JP2012206539A (ja) 部分加熱成形体の製造方法
JP2016010577A (ja) 刃身の製造方法及び両刃刃物
CN114762874A (zh) 成形加工方法
JP2014218709A (ja) 導電パターン付き立体成型品及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190515

Year of fee payment: 4