KR20190012804A - A method and apparatus for processing a fabricated material by a hot processing process fused with electrometic forming using induction heating - Google Patents

A method and apparatus for processing a fabricated material by a hot processing process fused with electrometic forming using induction heating Download PDF

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KR20190012804A
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electromagnetic
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이석순
탁승민
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경상대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a method to process a workpiece through a hot processing process fused with electromagnetic forming using induction heating and an apparatus thereof. According to the present invention, the method comprises: a step 1) of placing a workpiece in a heating coil; a step 2) of uniformly heating the workpiece to a processing temperature at which internal flowing stress of the workpiece is lowered to be sufficient to improve formability; a step 3) of placing the heated workpiece on an electromagnetic forming side; a step 4) of generating electromagnetic forming force in the transferred workpiece to form the workpiece; and a step 5) of cooling the workpiece. According to the present invention, a workpiece previously heated at a forming temperature is electromagnetically formed, thereby providing advantages of preventing a spring back phenomenon of the workpiece in accordance with electromagnetic forming, and being advantageous to overcome a wrinkle phenomenon as well as having high formability.

Description

유도 가열을 이용한 전자기 성형과 융합한 열간가공 공정을 통해 피가공물을 가공하기 위한 방법 및 장치{A METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING A FABRICATED MATERIAL BY A HOT PROCESSING PROCESS FUSED WITH ELECTROMETIC FORMING USING INDUCTION HEATING}Technical Field [0001] The present invention relates to a method and apparatus for machining a workpiece through a hot working process that is combined with electromagnetic forming using induction heating.

본 발명은 유도 가열을 이용한 전자기 성형과 융합한 열간가공 공정을 통해 피가공물을 가공하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유도가열(Induction Heating)을 이용하여 소재를 공정온도까지 가열한 후 전자기 성형(EMF, Electromagnetic Forming) 프로세서에 의해 소재를 순차적으로 가공함으로써 기가급 강재의 성형성을 쉽게 하기 위한 유도 가열을 이용한 전자기 성형과 융합한 열간가공 공정을 통해 피가공물을 가공하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for machining a workpiece through a hot working process that is combined with electromagnetic forming using induction heating, and more particularly, to a method and apparatus for processing a workpiece by induction heating A method for machining a workpiece through a hot working process which is fused with electromagnetic forming using induction heating for facilitating the molding of a gigantic steel material by sequentially processing the material by an electromagnetic electromagnetic (EMF) processor ≪ / RTI >

세계 자동차 산업은 국제 환경 규제 및 연비 규제 강화 추세와 에너지 자원의 가격 상승 등으로 인하여 최대 격변기에 직면해 있다.The global automobile industry faces the greatest upheaval in the world due to international environmental regulations and fuel price trends and rising energy prices.

글로벌 전 산업 분야 중 수송 부분의 온실가스 배출량은 25%로, 각국은 온실가스 배출 억제를 위한 규제를 강화함과 동시에 자동차 연비 규제를 강화시키고 있다. 2025년까지 약 2배의 연비 향상이 필요하며 이에 연비 향상 기술은 향 후 자동차 시장경쟁력을 결정짓는 핵심사항으로 작용할 것이다.GHG emissions from the transport sector in all of the global industrial sectors are 25%, and each country is strengthening regulations for greenhouse gas emission control while strengthening automobile fuel efficiency regulations. By 2025, it is necessary to improve fuel efficiency twice as much. As a result, the fuel efficiency improvement technology will be a key factor in determining the competitiveness of the automobile market.

선진 자동차 업체는 차량의 연비 향상을 위하여 엔진/구동계 효율 향상, 공기역학적 디자인을 통한 공기 저항의 감소, 대체 에너지 개발 및 자동차 경량화 기술 확보에 총력을 기울이고 있으며, 이 중 자동차 경량화 기술이 가장 현실적 대안이며 향 후 그 수요가 지속적으로 증가할 것으로 예측하고 있다.In order to improve the fuel efficiency of the vehicle, advanced automobile companies are concentrating on improvement of engine / driveline efficiency, reduction of air resistance through aerodynamic design, development of alternative energy and automobile lightening technology. Among these, automobile lightening technology is the most practical alternative And the demand is expected to increase steadily.

또한 자동차 경량화가 절실히 요구되는 반면 인명 및 재산 피해를 최소화하기 위해 세계 각국의 충돌 안전 법규는 강화되고 있어 자동차 업계는 차량 경량화와 충돌 안전도 향상이라는 모순적인 상황에 직면해 있다.In addition, the automobile industry is facing the contradictory situation that the light weight of the vehicle and the safety of collision are improved.

이러한 상황을 해결하기 위하여 자동차 제조사는 차량의 충돌 안정성을 확보한 상태에서 차량 경량화를 달성하려는 연구를 활발하게 진행해 왔으며, 그 결과로 차량 주요 부재를 일반 차체 강판에서 고강도 강판으로 대체하고 있다. 자동차 제조사는 BIW에 고강도 강판을 적용하기 위한 연구를 활발히 추진하고 있으며, 이에 발맞추어 소재 공급사는 자동차 제조사에서 요구하는 고강도강 소재를 지속적으로 개발하고 있다. 최근에는 초고장력강(AHSS, Advanced High Strength Steel)의 강도를 뛰어넘는 기가급 강재가 개발되었으며 차체 부재의 기가급 강재 적용에 관한 연구가 진행되고 있다.In order to solve such a situation, automobile manufacturers have actively carried out researches for achieving lighter weight of the vehicle while ensuring the collision stability of the vehicle, and as a result, the main members of the vehicle are replaced by high strength steel plates from general body steel plates. Automakers are actively pursuing research to apply high-strength steel sheets to BIW, and material suppliers are continuously developing high-strength steel materials required by automobile manufacturers. In recent years, a gigabit steel material exceeding the strength of AHSS (Advanced High Strength Steel) has been developed and studies are being conducted on the application of gigantic steel material to the body member.

차량 주요부재는 대부분 박판성형 공정에 의하여 생산되므로 강판의 성형 공법은 박판 부재의 생산 및 설계를 위한 핵심기술이다.Since most of the major members of the vehicle are produced by the sheet metal forming process, the steel sheet molding process is a key technology for the production and design of sheet metal members.

그러나 기가급 강재의 경우 높은 강도와 낮은 연식율에 의해 스프링백(Spring back) 양이 많고 성형성이 낮아 기존에 행해졌던 박판 성형 공법을 적용할 경우 박판 부재의 생산성 및 치수 정밀도가 떨어진다고 알려져 있다.However, in the case of giga-grade steel, it is known that the productivity and dimensional accuracy of the thin plate member are degraded when the conventional sheet-metal forming method is applied because of high amount of spring back due to high strength and low moldability and low formability.

강화 C필라(C pillar) 부품의 충돌 안전성 강화를 위해 기가급 강재를 적용할 경우, 공간 효율성을 위해 샤프에지로 설계되었던 곡면부에 파단이 발생하였고, 파단을 방지하고자 곡면부의 곡율반지름을 늘리도록 설계를 수정하였다. 또한 기가급 강재 강판의 플로어 사이드 멤버(Floor Side Member) 적용을 위해 기준 가팔랐던 벽면부의 각을 줄이고 곡면부의 곡률반지름을 늘려 설계를 수정하는 등 기가급 강재의 차체 부재 적용시 낮은 성형성으로 인한 제약조건이 따르게 된다.In order to enhance the collision safety of reinforced C pillar parts, when the gigantic steel material is applied, fracture occurs in the curved surface portion designed for the space efficiency and the curvature radius of the curved portion is increased to prevent fracture The design was modified. In addition, for the application of floor side members of giga-grade steel sheets, it is necessary to reduce the angle of the wall part to which the standard was applied and to modify the design by increasing the curvature radius of the curved part. The conditions are followed.

따라서 원활한 차체 부재의 기가급 강재 적용을 위해서는 기가급 강판의 성형성 향상을 위한 새로운 공법 도출이 필요하다.Therefore, it is necessary to derive a new method for improving the formability of giga-grade steel sheet in order to apply the gigantic steel material of smooth body member.

현 업계에서는 이를 해결하기 위한 하나의 방편으로 전자기 성형 기술을 제시하고 있으며 이에 대한 연구가 진행되고 있다.In the current industry, electromagnetic molding technology is proposed as a way to solve this problem, and studies are underway.

전자기 성형은 충격 성형(Impulse Forming) 또는 고속 성형(High speed forming) 기술의 하나로 강한 전이 자기장을 가공하고자 하는 금속에 직접 적용시켜 금속을 변형시키는 성형 공법 중의 하나이다. 전자기 성형은 강한 자기장을 생성시키기 위해 고용량의 축전기(Capacitor)와 성형 코일, 축전기를 충전하기 위한 제어 회로 및 전력 공급장치와 스위치 등으로 구성된 전자기 성형 장비를 이용하여 수행된다. 축전기를 통해 코일이 순간적으로 수백 μs 이내의 짧은 시간 내에 전류를 방전하게 되면 자속의 변화로 인해 주위의 가공물(Work piece)에 유도 기전력이 발생하고 유도 전류가 흐르게 된다. 자기장 내에서 유도 전류가 흐르는 가공물은 로렌츠 힘(Lorentz force)을 받게 되고, 이 힘을 성형력으로 하여 성형이 이루어진다.Electroforming is one of impulse forming or high speed forming techniques. It is one of the molding methods in which a strong transition magnetic field is applied directly to the metal to be processed to transform the metal. Electroforming is performed using electromagnetic molding equipment consisting of a high capacity capacitor and a forming coil, a control circuit for charging the capacitor, and a power supply and a switch to generate a strong magnetic field. When the coil discharges the electric current within a short time of a few hundreds of microseconds instantly through the capacitor, induced electromotive force is generated in the surrounding work piece due to the change of the magnetic flux and the induced current flows. The workpiece in which the induced current flows in the magnetic field is subjected to the Lorentz force, and the molding is performed using this force as the forming force.

전자기 성형의 특징에 따른 전자기 성형의 장단점은 다음과 같다. 전자기 성형 시 성형 속도는 수백 m/s이며, 가공물의 변형률 속도는 수만 s- 1으로 고속 성형으로 인한 강판의 성형성 향상 유도 및 성형 후 주요 결함인 주름(Wrinkling)이나 스프링백 현상을 극복하는데 유리하다.The advantages and disadvantages of electromagnetic molding according to the characteristics of electromagnetic molding are as follows. In the case of electromagnetic molding, the forming speed is several hundreds of m / s. The strain rate of the workpiece is tens of thousands s - 1 , which leads to the improvement of the formability of the steel sheet due to the high - speed forming and to overcome the main defects such as wrinkling and spring - Do.

또한 성형시 물리적 접촉이 없으며, 이에 따라 기존의 프레스 성형시에 발생하는 접촉에 의한 표면결함, 마멸, 윤활 등의 문제가 발생하지 않는다.In addition, there is no physical contact during molding, and thus there are no problems such as surface defects, abrasion, and lubrication due to the contact occurring during the conventional press forming.

그러나 전자기 유도에 의한 성형력은 가공물의 전기전도도에 의존하며, 전자기 성형은 전기 전도도가 높고 유도 응력이 낮은 소재에 적합하며, 전자기 성형은 효율이 극히 낮고 딥 드로잉 모드를 구현하기 어려운 단점이 존재한다.However, the forming force due to electromagnetic induction depends on the electric conductivity of the workpiece. Electromagnetic forming is suitable for materials having high electric conductivity and low inductive stress, and the electromagnetic forming is extremely low in efficiency and difficult to implement the deep drawing mode .

이와 같이 전자기 성형은 여러 가지 장점에도 불구하고 아직 극복해야 할 단점도 존재하여 전자기 성형의 적용 확대를 위해서는 지속적인 연구 개발이 필요하다.In this way, there are disadvantages to be overcome in spite of various advantages of electromagnetic molding, so continuous research and development is required to expand the application of electromagnetic molding.

따라서 유도가열을 활용하는 전자기 성형의 새로운 접근법을 찾을 필요성이 중요해졌다.It is therefore important to find a new approach to electromagnetic molding that utilizes induction heating.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같이 종래의 특성을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 유도 가열을 이용한 전자기 성형과 융합한 열간가공 공정을 통해 피가공물을 가공하기 위한 방법 및 장치를 제공하기 위함이다.It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for machining a workpiece through a hot working process that is combined with electromagnetic forming using induction heating.

또한 본 발명의 다른 목적은 유도가열(Induction Heating)을 이용하여 소재를 공정온도까지 가열한 후 전자기 성형(EMF, Electromagnetic Forming) 프로세서에 의해 소재를 순차적으로 가공함으로써 기가급 강재의 성형성을 쉽게 하기 위한 유도 가열을 이용한 전자기 성형과 융합한 열간가공 공정을 통해 피가공물을 가공하기 위한 방법 및 장치를 제공하기 위함이다.It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device that facilitates shaping of a gaseous steel material by sequentially heating the material to a process temperature using induction heating and then sequentially processing the material by an electromagnetic forming (EMF) The present invention provides a method and apparatus for machining a workpiece through a hot working process that is fused with electromagnetic forming using induction heating.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진다.The present invention has the following structure in order to achieve the above object.

본 발명의 피가공물을 가공하기 위한 방법은, 1) 피가공물을 가열 코일에 위치시키는 단계; 2) 피가공물의 내부 유동 응력이 성형력 향상에 충분하도록 낮아지는 공정 온도까지 균일하게 가열하는 단계; 3) 가열된 상태의 피가공물을 전자기 성형 측에 위치시키는 단계; 4) 이송된 피가공물에 전자기 성형력을 발생시켜 성형하는 단계; 및 5) 피가공물을 냉각하는 단계;를 포함한다.A method for processing a workpiece of the present invention includes the steps of: 1) placing a workpiece in a heating coil; 2) uniformly heating the workpiece to a process temperature at which the internal flow stress is low enough to improve the forming force; 3) positioning the workpiece in the heated state on the electromagnetic forming side; 4) generating and forming an electromagnetic forming force on the transferred workpiece; And 5) cooling the workpiece.

그리고 상기 2)단계에서는 유도 가열코일을 따라 고주파 전류를 방전하여 가열한다.In the step 2), the high-frequency current is discharged and heated along the induction heating coil.

또한 상기 4)단계는 전자기 성형 코일 또는 유도가열 코일에 캐패시터에 저장된 고전압의 펄스 에너지를 순간적으로 인가하여 성형한다.In the step 4), pulse energy of high voltage stored in the capacitor is instantaneously applied to the electromagnetic forming coil or the induction heating coil to be molded.

한편 본 발명의 피가공물을 가공하기 위한 방법을 이용한 피가공물을 가공하기 위한 장치로써, 상기 피가공물을 가공하기 위한 장치는, 피가공물이 성형되기 위한 일정한 틀을 형성하고 피가공물이 안착된 성형다이; 상기 성형다이를 이송시키기 위한 이송베드; 상기 이송베드 위에 안착되며 성형다이의 이송 방향으로 배치되어 피가공물을 가공 온도까지 균일하게 상승시키는 가열수단; 및 상기 가열수단에서 가열된 피가공물을 성형다이 측으로 가압시켜 성형시키는 성형수단;을 포함한다.Meanwhile, an apparatus for processing a workpiece using a method for processing a workpiece according to the present invention is characterized in that the apparatus for machining the workpiece includes a fixed die for forming a workpiece, ; A transfer bed for transferring the molding die; A heating means mounted on the transfer bed and arranged in a transfer direction of the molding die to uniformly raise the workpiece to a processing temperature; And molding means for pressing the workpiece heated by the heating means to the molding die side so as to be molded.

또한 상기 가열수단은 유도 가열코일을 따라 고주파를 방전시켜 피가공물을 가열한다.The heating means also discharges the high frequency along the induction heating coil to heat the workpiece.

그리고 상기 성형수단은 캐패시터에 저장된 고전압의 펄스 에너지를 순간적으로 피가공물에 인가하여 성형시킨다.The shaping means instantaneously applies the pulse energy of high voltage stored in the capacitor to the workpiece to form it.

또한 상기 고전압의 펄스 에너지는 유도 가열코일 또는 전자기 성형코일 중 어느 하나에 의해 인가시킨다.The pulse energy of the high voltage is applied by either the induction heating coil or the electromagnetic forming coil.

그리고 상기 가열수단 및 성형수단은 각각 가열수단과 성형수단 내의 중심으로부터 외측으로 확장되며 권선된 형태이다.The heating means and the molding means each extend outward from the center of the heating means and the molding means and are wound.

본 발명에 따르면, 유도가열(Induction Heating)을 이용하여 소재를 공정온도까지 가열한 후 전자기 성형(EMF, Electromagnetic Forming) 프로세서에 의해 소재를 순차적으로 가공함으로써 초고강성 강재 또는 기가급 강재의 성형성을 쉽게 할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the material is heated to the process temperature using induction heating, and then the material is sequentially processed by an electromagnetic forming (EMF) processor so that the formability of the ultra high rigidity steel or the gigabit steel is improved. There is an effect that can be easily done.

또한 본 발명에 따르면, 미리 성형 온도로 가열된 상태의 피가공물을 전자기 성형함으로써 전자기 성형에 따른 피가공물의 스프링 백 현상을 방지할 수 있고, 높은 성형성을 가질 수 있을 뿐만 아니라 주름(wrinkling) 현상의 극복에 유리한 장점이 있다.Further, according to the present invention, the workpiece in a state of being heated to the forming temperature in advance is electromagnetically molded, thereby preventing the springback phenomenon of the workpiece due to the electromagnetic molding, and can achieve high moldability, There is an advantage advantageous to overcome.

또한 본 발명에 따르면, 유동 응력이 성형력 향상에 충분한 공정 온도까지 가열된 상태에서 피가공물을 성형하기 때문에 성형 효율성을 높일 수 있는 장점이 있다.Further, according to the present invention, since the workpiece is formed in a state in which the flow stress is heated to a processing temperature sufficient for improving the forming force, there is an advantage that the molding efficiency can be increased.

도 1은 본 발명에 피가공물을 가공하기 위한 방법을 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 피가공물을 가공하기 위한 장치를 나타내는 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 가열수단을 나타내는 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 성형수단을 나타내는 개략도.
1 is a block diagram illustrating a method for processing a workpiece in accordance with the present invention;
2 is a schematic view showing an apparatus for processing a workpiece according to the present invention;
3 is a schematic view showing a heating means according to the invention;
4 is a schematic view showing a molding means according to the invention;

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예들은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention can be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments are provided to explain the present invention to a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Accordingly, the shape of each element shown in the drawings may be exaggerated to emphasize a clearer description.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by terms. Terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

본 발명의 피가공물을 가공하기 위한 방법은, 도 1에 도시된 바와 같이 1) 피가공물을 가열 코일에 위치시키는 단계; 2) 피가공물의 내부 유동 응력이 성형력 향상에 충분하도록 낮아지는 공정 온도까지 균일하게 가열하는 단계; 3) 가열된 상태의 피가공물을 전자기 성형 측에 위치시키는 단계; 4) 이송된 피가공물에 전자기 성형력을 발생시켜 성형하는 단계; 및 5) 피가공물을 냉각하는 단계;를 포함한다.A method for machining a workpiece of the present invention comprises the steps of: 1) positioning a workpiece in a heating coil; 2) uniformly heating the workpiece to a process temperature at which the internal flow stress is low enough to improve the forming force; 3) positioning the workpiece in the heated state on the electromagnetic forming side; 4) generating and forming an electromagnetic forming force on the transferred workpiece; And 5) cooling the workpiece.

상기 1)단계(S10)는 일정한 크기의 피가공물(WP)을 성형을 위한 성형다이(120)에 고정시킨 후 성형수단(130) 내로 진입시켜 유도가열코일 하부에 위치되게 하는 단계이다. 이 단계에서는 피가공물이 성형다이에 지그 또는 자기력 등을 통해 고정될 수도 있지만, 피가공물의 흔들림만을 방지토록 얼라시키는 지그(피가공물의 테두리를 지지하는 구조물)를 통해 안착되게 하는 것도 가능하다.The step 1) is a step of fixing a workpiece WP of a predetermined size to a molding die 120 for molding and then entering the molding means 130 and positioned below the induction heating coil. In this step, the workpiece may be fixed to the molding die through a jig or a magnetic force, but it may be seated through a jig (a structure for supporting the rim of the workpiece) for aligning the workpiece so as to prevent the workpiece from shaking.

2)단계(S20)는 유도가열코일과 연결된 고주파 공급수단(134)을 통해 공급되는 고주파를 이용해 피가공물(WP)을 가열하여 유동 응력이 성형력 향상에 충분한 온도까지 가열시키는 단계이다. 이때 피가공물을 가열 부분은 권선된 유도가열코일의 형상과 크기에 의해 결정되지만 성형되어야 할 부분에 한정될 수 있다. 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이 성형틀 내로 성형되는 영역(A)에 한하여 가열되도록 함으로써 필요 이상의 고주파가 사용되는 것을 방지시켜 효율성을 높일 수 있게 하는 것이다. 즉, 피가공물의 유동 응력이 좋은 온도까지 가열시켜 피가공물의 성형성을 향상시킬 수 있게 함으로써 성형 효율성을 높이기 위함이다.2) Step S20 is a step of heating the workpiece WP to a temperature sufficient for improving the forming force by heating the workpiece WP by using a high frequency supplied through the high frequency supplying means 134 connected to the induction heating coil. The heating portion of the workpiece is determined by the shape and size of the wound induction heating coil, but may be limited to the portion to be formed. For example, as shown in Fig. 3, heating is performed only in the region A to be formed into the molding die, thereby preventing the use of higher frequency than necessary, thereby improving the efficiency. That is, it is intended to increase the molding efficiency by heating the workpiece to a temperature at which the flow stress of the workpiece is good, thereby improving the moldability of the workpiece.

3)단계(S30)는 2)단계(S20)에서 가열된 피가공물(WP)이 안착된 성형다이(120)를 이송베드(110)를 따라 가열수단(130)으로부터 성형수단(140) 측으로 이송시키는 단계이다. 이 단계에서는 가열상태를 유지하기 위하여 이송 거리를 짧게 하는 것이 바람직하며, 이를 위해서 가열수단과 성형수단의 사이 간격을 최소화하는 것이 바람직하다. 또한 가열수단과 성형수단의 사이를 가열된 피가공물의 열 손실을 최소화할 수 있도록 터널 형태로 연결하는 것도 가능하고, 터널 내에 히팅존(미도시)을 배치하여 피가공물의 온도를 유지시키는 것도 가능하다.3) Step S30 is a step S30 in which the molding die 120 on which the workpiece WP heated in Step S20 is conveyed from the heating means 130 to the molding means 140 along the conveying bed 110 . In this step, it is desirable to shorten the distance of conveyance in order to maintain the heating state. For this purpose, it is desirable to minimize the interval between the heating means and the molding means. It is also possible to connect between the heating means and the forming means in a tunnel form so as to minimize the heat loss of the heated workpiece and to arrange a heating zone (not shown) in the tunnel to maintain the temperature of the workpiece Do.

4)단계(S40)는 유도코일로부터 전자기 성형력을 피가공물 측으로 인가하여 전자기 성형력을 발생시키는 단계이다. 측, 도 4에 도시된 바와 같이 가열된 피가공물에 전자기력을 발생시켜 피가공물이 성형다이의 성형틀 측으로 가압되어 성형틀의 형상으로 성형되게 하는 단계이다.4) Step S40 is a step of applying the electromagnetic forming force from the induction coil to the workpiece side to generate the electromagnetic forming force. 4, an electromagnetic force is generated in the heated workpiece so that the workpiece is pressed toward the molding die of the molding die to be molded into the shape of the molding die.

5)단계(S50)는 성형이 끝난 피가공물을 냉각시키는 단계로써, 이 단계에서는 제품의 요구도에 따라 냉각 방법을 선택하는 단계로 제품의 완성 단계라고 할 수 있다.5) Step S50 is a step of cooling the formed workpiece. In this step, the cooling method is selected according to the demand of the product, which is the completion stage of the product.

본 발명의 피가공물을 성형하는 방법을 이용할 경우 피가공물의 성형을 쉽게 할 수 있고, 성형과정에 피가공물의 주름, 스프링백 현상 등이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 연속 공정에 의해 작업성을 향상시킬 수 있어 피가공물의 가공에 따른 생산 원가를 절감할 수 있게 된다. 특히 유도 가열과 전자기 성형 방식을 연속적으로 진행시킴으로써 초고강도 강재 또는 기가급 강재의 성형에 유리한 장점을 가질 수 있다.
When the method of forming a workpiece of the present invention is used, the workpiece can be easily formed, wrinkles and springback phenomenon of the workpiece can be prevented from occurring in the molding process, and the workability It is possible to reduce the production cost due to the processing of the workpiece. Particularly, by continuously performing the induction heating and the electromagnetic forming method, it is possible to advantageously form an ultra-high strength steel or a gaseous steel.

한편 본 발명의 피가공물을 가공하기 위한 장치는 도 2에 도시된 바와 같이 이송베드(110), 성형다이(120), 가열수단(130) 및 성형수단(140)을 포함한다.The apparatus for processing a workpiece of the present invention includes a conveying bed 110, a molding die 120, a heating means 130 and a forming means 140 as shown in Fig.

상기 이송베드(110)는 일정한 길이를 가지며 상면에 길이 방향으로 연장되는 레일(111)이 배치되어 성형다이를 이송할 수 있게 하고 있다.The conveying bed 110 has a predetermined length and a rail 111 extending in the longitudinal direction is disposed on the conveying bed 110 so that the molding die can be conveyed.

여기서 상기 레일(111)은 성형다이의 이탈을 방지하며 이송시키는 것으로 L/M 가이드를 통한 이송이 가능하나 성형다이를 이송할 수 있는 구성이라면 어떠한 것도 포함할 수 있다.Here, the rail 111 may include any structure capable of transferring through the L / M guide but transferring the molding die by preventing the molding die from moving and transferring it.

상기 성형다이(120)는 전도성 소재를 이용한 것으로 상면에 일정한 형태의 성형틀(121)이 형성되어 있고, 상기 성형틀(121) 주변에는 피가공물(WP)을 고정하거나 얼라이시키도록 하는 지그(미도시)가 배치되어 있다. 즉, 성형다이 상부면에는 안착되는 피가공물의 유동을 방지할 수 있는 지그가 배치된다.The shaping die 120 is formed of a conductive material and has a predetermined shaping mold 121 formed on the upper surface thereof. A jig (not shown) for fixing or aligning the workpiece WP around the shaping mold 121, Is disposed. That is, a jig is disposed on the upper surface of the molding die so as to prevent the workpiece from moving.

상기 가열수단(130)은 하우징(131)의 양측(성형다이의 진행 방향)이 개구된 진입공(132)이 형성되며, 하우징(131) 내에서 하측으로 고주파 가열이 가능하도록 유도가열코일(133)이 배치되어 있다. 상기 유도가열코일(133)은 하우징내의 중심으로부터 외측으로 확장되며 권선되는 구조를 하고 있고 권선되는 하부면이 피가공물의 상부면을 향하도록 배치되어 있다.The heating means 130 is provided with an entrance hole 132 in which the both sides of the housing 131 (the advancing direction of the molding die) are opened, and the induction heating coil 133 . The induction heating coil 133 extends outwardly from the center of the housing and is wound so that the lower surface of the induction heating coil 133 faces the upper surface of the workpiece.

또한 고주파 전류가 중심부에서 외측으로 유도되며 와전류를 통해 피가공물을 가열하도록 하고 있다.In addition, the high-frequency current is guided from the center to the outside and the workpiece is heated by the eddy current.

그리고 상기 유도가열코일은 고주파 전류가 도 3에 도시된 바와 같이 피가공물(WP)의 성형 영역(A)에 중점하여 가열되도록 배치되어 있다.The induction heating coils are arranged such that the high-frequency current is mainly applied to the forming region A of the workpiece WP as shown in FIG.

여기서 성형 영역이라 함은 피가공물이 성형틀 내에서 성형되는 부분을 말하는 것이다.Here, the molding region refers to a portion where the workpiece is molded in the mold.

상기 성형수단(140)은 가열수단(130)에 의해 일정한 온도로 가열된 상태의 피가공물을 전자기 성형력을 이용해 성형틀 내로 가압시켜 성형하는 것으로 가열수단으로부터 이송된 성형다이가 진행하도록 개구된 진입공(142)이 형성된 하우징(141)과, 상기 하우징(141) 내부에 배치되어 하우징의 중심 방향에서 외측으로 확장되며 권선된 전자기 유도코일(143)로 구성되어 있다.The forming means 140 is formed by pressing a workpiece heated to a predetermined temperature by a heating means 130 into a mold by using an electromagnetic forming force so that the molding die transferred from the heating means is opened A housing 141 having a hole 142 formed therein and an electromagnetic induction coil 143 disposed inside the housing 141 and extending outward from the center of the housing and wound therearound.

즉, 상기 성형수단(140)은 도 4에 도시된 바와 같이 전자기 유도코일(143)이 피가공물의 상면을 향하도록 배치된 상태에서 충전지(미도시)로부터 인가되는 전자기력을 피가공물 측으로 발생시켜 전자기력에 의해 피가공물이 성형틀 내로 가압되어 성형되게 하는 구성이다.
That is, as shown in FIG. 4, the forming unit 140 generates an electromagnetic force applied from a rechargeable battery (not shown) in a state where the electromagnetic induction coil 143 is disposed to face the upper surface of the workpiece, So that the workpiece is pressed into the molding die to be molded.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작상태를 설명한다.Hereinafter, an operation state of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

먼저, 이송베드(110) 상에 배치된 성형다이(120) 위에 피가공물(WP)을 안착시킨 후 성형다이에 배치된 지그(미도시)를 이용해 피가공물(WP)을 정렬시키고 제어부(미도시)의 신호에 따라 성형다이(120)를 진행시켜 가열수단(130) 측으로 진입시킨다.First, a workpiece WP is placed on a molding die 120 disposed on a transfer bed 110, a workpiece WP is aligned using a jig (not shown) disposed on a molding die, The molding die 120 advances to enter the heating means 130 side.

가열수단(130)에 진입 후 제어부의 신호에 따라 고주파 공급수단(134)을 통해 고주파 전류를 유도가열코일(133) 측으로 인가하여 고주파 전류가 성형다이 위의 피가공물을 유동 응력이 성형력 향상에 충분하도록 공정 온도까지 가열시킨다.After entering the heating means 130, a high-frequency current is applied to the induction heating coil 133 side through the high-frequency supply means 134 in accordance with a signal from the control unit so that the high-frequency current flows through the workpiece on the molding die, And heated to the process temperature sufficiently.

이 후 가열된 상태의 피가공물이 안착된 성형다이를 레일(111)을 따라 이송시켜 성형수단(140) 진입시킨다. 이때 가열수단(130)과 성형수단(140) 사이에 터널 형태의 연결라인(미도시)을 배치하는 것도 가능하다. 이는 이송과정에 피가공물의 온도가 필요 이상 떨어지는 것을 방지하기 위함이다.Thereafter, the molding die on which the workpiece in a heated state is placed is transferred along the rail 111 to enter the molding means 140. At this time, a tunnel connection line (not shown) may be disposed between the heating means 130 and the molding means 140. This is to prevent the temperature of the workpiece from dropping more than necessary during the transfer process.

다음으로 공정 온도까지 가열된 피가공물에 성형수단의 전자기코일 측으로 캐패시터에 저장된 고전압의 펄스 에너지를 순간적으로 인가하여 전자기 성형력이 발생되게 하여 전자기력에 의해 성형다이의 성형틀 측으로 가압되게 하여 피가공물이 성형틀의 형태로 가공되게 된다.Next, the high-voltage pulse energy stored in the capacitor is instantaneously applied to the workpiece heated to the process temperature to the electromagnetic coil side of the forming means to generate an electromagnetic forming force, and the workpiece is pressed toward the forming die of the forming die by the electromagnetic force, It is processed in the form of a mold.

성형이 끝난 성형다이는 레일을 따라 이송시켜 성형수단으로부터 배출시켜 냉각시킨다. 이때 냉각은 레일을 따라 이동하며 상온에서 서냉시키며 이동하게 되고, 별도의 제품화에서 요구되는 라인으로 이동하며 제품화에 요구되는 냉각 방식에 따라 냉각하게 된다.The molded forming die is transported along the rails and discharged from the molding means to cool. At this time, the cooling moves along the rail, and it is moved by slow cooling at room temperature. It moves to the line required for separate commercialization and is cooled according to the cooling method required for commercialization.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 통해 설명하였으나, 이는 본 발명의 기술적 내용에 대한 이해를 돕고자 하는 것일 뿐 발명의 기술적 범위를 이에 한정하고자 함이 아니다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.

즉, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않고도 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형이나 개조가 가능함은 물론이고, 그와 같은 변경이나 개조는 청구범위의 해석상 본 발명의 기술적 범위 내에 있음은 말할 나위가 없다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. There is no doubt that it is within.

Claims (8)

1) 피가공물을 가열 코일에 위치시키는 단계;
2) 피가공물의 내부 유동 응력이 성형력 향상에 충분하도록 낮아지는 공정 온도까지 균일하게 가열하는 단계;
3) 가열된 상태의 피가공물을 전자기 성형 측에 위치시키는 단계;
4) 이송된 피가공물에 전자기 성형력을 발생시켜 성형하는 단계; 및
5) 피가공물을 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 피가공물을 가공하기 위한 방법.
1) positioning a workpiece in a heating coil;
2) uniformly heating the workpiece to a process temperature at which the internal flow stress is low enough to improve the forming force;
3) positioning the workpiece in the heated state on the electromagnetic forming side;
4) generating and forming an electromagnetic forming force on the transferred workpiece; And
5) cooling the workpiece. ≪ RTI ID = 0.0 > 5. < / RTI >
제1항에 있어서,
상기 2)단계에서는 유도 가열코일을 따라 고주파 전류를 방전하여 가열하는 것을 특징으로 하는 피가공물을 가공하기 위한 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the high-frequency current is discharged along the induction heating coil in step 2).
제1항에 있어서,
상기 4)단계는 전자기 성형 코일 또는 유도가열 코일에 캐패시터에 저장된 고전압의 펄스 에너지를 순간적으로 인가하여 성형하는 것을 특징으로 하는 피가공물을 가공하기 위한 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step (4) is a step of instantaneously applying high-voltage pulse energy stored in the capacitor to the electromagnetic forming coil or the induction heating coil.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 피가공물을 가공하기 위한 방법을 이용한 피가공물을 가공하기 위한 장치로써,
상기 피가공물을 가공하기 위한 장치는,
피가공물이 성형되기 위한 일정한 틀을 형성하고 피가공물이 안착된 성형다이;
상기 성형다이를 이송시키기 위한 이송베드;
상기 이송베드 위에 안착되며 성형다이의 이송 방향으로 배치되어 피가공물을 가공 온도까지 균일하게 상승시키는 가열수단; 및
상기 가열수단에서 가열된 피가공물을 성형다이 측으로 가압시켜 성형시키는 성형수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 피가공물을 가공하기 위한 장치.
An apparatus for processing a workpiece using a method for processing the workpiece according to any one of claims 1 to 3,
An apparatus for processing a workpiece,
A molding die on which a workpiece is placed, forming a certain mold for molding the workpiece;
A transfer bed for transferring the molding die;
A heating means mounted on the transfer bed and arranged in a transfer direction of the molding die to uniformly raise the workpiece to a processing temperature; And
And molding means for pressing the workpiece heated by the heating means to the molding die side so as to form the workpiece.
제4항에 있어서,
상기 가열수단은 유도 가열코일을 따라 고주파를 방전시켜 피가공물을 가열하는 것을 특징으로 하는 피가공물을 가공하기 위한 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the heating means discharges a high frequency along the induction heating coil to heat the workpiece.
제4항에 있어서,
상기 성형수단은 캐패시터에 저장된 고전압의 펄스 에너지를 순간적으로 피가공물에 인가하여 성형시키는 것을 특징으로 하는 피가공물을 가공하기 위한 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the shaping means instantaneously applies the high-voltage pulse energy stored in the capacitor to the workpiece to form the workpiece.
제6항에 있어서,
상기 고전압의 펄스 에너지는 유도 가열코일 또는 전자기 성형코일 중 어느 하나에 의해 인가시키는 것을 특징으로 하는 피가공물을 가공하기 위한 장치.
The method according to claim 6,
Characterized in that the pulse energy of the high voltage is applied by either an induction heating coil or an electromagnetic forming coil.
제4항에 있어서,
상기 가열수단 및 성형수단은 각각 가열수단과 성형수단 내의 중심으로부터 외측으로 확장되며 권선된 형태인 것을 특징으로 하는 피가공물을 가공하기 위한 장치.
5. The method of claim 4,
Characterized in that the heating means and the molding means each extend outwardly from the center in the heating means and the molding means and are in the form of a wound.
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