KR20190078264A - 복합 자재 - Google Patents

Abstract

복합 자재가 개시된다. 높이 방향을 따른 하면과, 상면 및 상기 하면과 상기 상면을 연결하는 양쪽 측면을 포함한 사각 튜브 형상이고; 압축 응력을 받는 상기 하면에 테일러드 블랭크가 적용되어, 굽힘 성형시에 좌굴 및 주름 형성 등을 효과적으로 방지할 수 있다.

Description

복합 자재{COMPOSITE MATERIAL}

본 발명은 복합 자재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 빔 혹은 튜브와 같은 자재에 테일러드 블랭크(Tailored Blank)를 적용한 복합 자재에 관한 것이다.

일반적으로, 롤 성형은 길이가 긴 판재를 순차적으로 배열된 롤을 이용해 굽힘 성형하는 공정을 일컫는 바, 롤 성형된 직선 빔과 같은 자재들은 자동차, 가전제품, 건축물 자재 등의 다양한 분야에 적용되고 있다.

그리고, 롤 성형 된 빔과 같은 자재의 적용 분야를 확대하고 부가가치를 높이기 위해 롤 성형 후에 다양한 후공정들을 적용하고 있다. 예를 들면, 롤 성형 후의 대표적인 후공정으로서 굽힘 공정은, 자재를 다방향으로 굽힘 각도, 굽힘 곡률을 설계하고, 극 목적에 맞게 굽힘 성형한다. 부품에 따라 일정한 굽힘 방향, 각도, 곡률을 가지거나 가변하는 굽힘 방향, 각도, 곡률을 가질 수 있다.

그런데, 빔과 같은 자재가 굽혀지면, 빔 단면은 압축을 받는 압축 영역과 인장을 받는 인장 영역을 가지게 되는 바, 빔의 인장 영역은 안정적이지만, 압축영역은 좌굴 및 주름과 같은 형상 결함에 취약하게 된다.

이러한 형상 결함을 해소하기 위해 종래에는, 인장 굽힘 성형(stretching bending)과 같이 길이방향으로 인장응력을 가한 상태에서 빔을 굽힌 성형하여, 압축 영역에서 압축 응력의 크기를 저감해 빔의 형상 결함을 개선하는 방안이 있었지만, 빔을 절단하여 반제품들을 인장 굽힘 장치로 옮겨야 하므로 생산성이 저하되는 결점이 있었다.

한편으로, 빔에 맨드릴(mandrel)을 삽입하여 굽힘 성형하고, 롤 성형 공정에 연속하게 굽힘 성형하는 방안이 있는 바, 이 방안은 일반적으로 생산속도가 빠르지만, 인장 굽힘 성형에 비해 형상 결함 저감 효과가 낮은 결점이 있었다.

다른 한편으로, 형상 결함 발생 가능성이 높은 영역에 비드(bead)를 성형하고, 비드를 통해 강성을 높여 형상 결함을 개선하는 방안이 있는 바, 즉 압축 응력에 의해 주름, 좌굴에 취약한 영역에 비드를 형성하지만, 비드를 형성할 수 있는 공간 상의 제약이 따를 결점이 있었다.

이에 보다 효과적으로 자재의 굽힘 영역에서 강성을 증대시켜, 자재의 굽힘 성형과정에 압축 변형으로 인한 자재의 형상 결함을 효과적으로 저감할 수 방안이 필요하게 되었다.

본 발명의 실시 예는 상기와 같은 사정을 감안하여 안출된 것으로, 자재의 굽힘 영역에 테일러드 블랭크를 적용하여 자재의 굽힘 특성을 효과적으로 향상시킬 수 있도록 된 복합 자재를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 복합 자재는, 높이 방향을 따른 하면과, 상면 및 상기 하면과 상기 상면을 연결하는 양쪽 측면을 포함한 사각 튜브 형상이고; 압축 응력을 받는 상기 하면에 테일러드 블랭크가 적용될 수 있다.

상기 테일러드 블랭크는 상기 하면 전체를 형성할 수 있다.

상기 테일러드 블랭크는 상기 하면의 폭 방향을 따른 양측 모서리에 적용될 수 있다.

상기 테일러드 블랭크는 상기 하면의 폭 방향을 따라 소정 간격을 두고 길이 방향으로 연장되게 하나 이상으로 형성될 수 있다.

기하학적 중심선을 기준으로 상부 외주면과 하부 외주면을 포함한 원형 튜브 형상이고; 압축 응력을 받는 상기 하부 외주면에 테일러드 블랭크가 적용될 수 있다.

상기 테일러드 블랭크는 다른 부위보다 두껍게 형성될 수 있다.

상기 테일러드 블랭크는 다른 부위보다 강성이 높게 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 복합 자재에 의하면, 자재의 굽힘 압축 영역에서 테일러드 블랭크가 자재의 임계 압축 능력을 향상시켜, 자재의 굽힘 압축으로 인한 압축 변형이나 형상 변형을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 자재에 결합된 테일러드 블랭크는 자재의 보강재 역할을 해서 자재의 기계적 특성을 향상시킬 수 있고, 종래에 비드로 자재를 보강하는 것은 부품의 형상에 따라 제약을 받는 반면에, 테일러드 블랭크는 초기 소재 설계와 제작을 통해 자재의 성형 전에 필요 영역에 미리 자재와 결합시킬 수 있으므로, 공간상의 제약이 없는 이점이 있다.

이와 더불어, 롤 성형 설비에 연속하여 생산속도를 유지할 수 있고, 자재의 자체적인 강성을 높여 형상 결함을 저감할 수 있으며, 초기 공급 판재의 굽힘 공정에서 형상결함이 발생할 영역에 테일러드 블랭크를 적용하고, 자재의 압축 영역에 두꺼운 면, 선 등으로 초기 테일러드 블랭크 소재를 설계해서 강성이 증대되게 함으로써, 자재의 굽힘 성형 과정에 형상 결함을 효과적으로 저감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 사각 튜브형 복합 자재의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 사각 튜브형 복합 자재의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 사각 튜브형 복합 자재의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 원형 튜브형 복합 자재의 사시도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 사각 튜브형 복합 자재(1)는, 높이 방향을 따른 하면(2)과, 상면(3) 및 하면(2)과 상면(3)을 연결하는 양쪽 측면(4)을 포함할 수 있다.

상기 사각 튜브형 복합 자재(1)를 도시된 바와 같이 길이 방향에 수직한 방향으로 굽힘 성형하면, 사각 튜브의 기하학적 중심선(5)을 기준으로 그 윗부분은 인장 응력을 받는 반면에 그 아래 부분은 압축 응력을 받게 된다.

특히 하면(2)은 가장 심한 압축 응력을 받게 되므로, 본 발명의 실시 예에 따른 사각 튜브형 복합 자재(1)에서는 하면(2) 전체에 테일러드 블랭크를 적용한 것을 특징으로 한다.

즉, 하면(2)은 상면(3)과 양쪽 측면(4)의 판재의 두께보다 상대적으로 두꺼운 판재를 적용하여, 굽힘 성형 과정에 주름이나 좌굴을 가능한 한 억제할 수 있다.

이와는 달리, 하면(2)의 판재를 상면(3) 및 양쪽 측면의 판재보다 강성이 높은 다른 재질의 판재를 사용하여, 굽힘 성형 과정에 주름이나 좌굴을 가능한 한 억제할 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 사각 튜브형 복합 자재(10)는, 높이 방향을 따른 하면(2)과, 상면(3) 및 하면(2)과 상면(3)을 연결하는 양쪽 측면(4)을 포함할 수 있다.

상기 사각 튜브형 복합 자재(10)를 도시된 바와 같이 길이 방향에 수직한 방향으로 굽힘 성형하면, 사각 튜브의 기하학적 중심선(5)을 기준으로 그 윗부분은 인장 응력을 받는 반면에 그 아래 부분은 압축 응력을 받게 된다.

특히 하면(2)은 가장 심한 압축 응력을 받게 되므로, 본 발명의 실시 예에 따른 사각 튜브형 복합 자재(10)에서는 하면(2)의 폭 방향을 따른 좌우 양측 모서리에 길이 방향을 따라 테일러드 블랭크(16)를 적용한 것을 특징으로 한다.

즉, 테일러드 블랭크(16)는 상면(3)과 양쪽 측면(4)의 판재의 두께보다 상대적으로 두꺼운 판재를 적용하여, 굽힘 성형 과정에 주름이나 좌굴을 가능한 한 억제할 수 있다.

이와는 달리, 테일러드 블랭크(16)의 판재를 상면(3) 및 양쪽 측면의 판재보다 강성이 높은 다른 재질의 판재를 사용하여, 굽힘 성형 과정에 주름이나 좌굴을 가능한 한 억제하게 할 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 사각 튜브형 복합 자재(20)는, 높이 방향을 따른 하면(2)과, 상면(3) 및 하면(2)과 상면(3)을 연결하는 양쪽 측면(4)을 포함할 수 있다.

상기 사각 튜브형 복합 자재(20)를 도시된 바와 같이 길이 방향에 수직한 방향으로 굽힘 성형하면, 사각 튜브의 기하학적 중심선(5)을 기준으로 그 윗부분은 인장 응력을 받는 반면에 그 아래 부분은 압축 응력을 받게 된다.

특히 하면(2)은 가장 심한 압축 응력을 받게 되므로, 본 발명의 실시 예에 따른 사각 튜브형 복합 자재(20)에서는 하면(2)의 폭 방향을 따라 소정 간격을 두고 하나 이상의 테일러드 블랭크(26)가 길이 방향을 따라 적용된 것을 특징으로 한다.

즉, 테일러드 블랭크(26)는 상면(3)과 양쪽 측면(4)의 판재의 두께보다 상대적으로 두꺼운 판재를 적용하여, 굽힘 성형 과정에 주름이나 좌굴을 가능한 한 억제할 수 있다.

이와는 달리, 테일러드 블랭크(26)의 판재를 상면(3) 및 양쪽 측면의 판재보다 강성이 높은 다른 재질의 판재를 사용하여, 굽힘 성형 과정에 주름이나 좌굴을 가능한 한 억제하게 할 수 있다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 원형 튜브형 복합 자재(30)는 기하학적 중심선(31)을 기준으로 상부 외주면(32)과 하부 외주면(33)을 포함하고, 화살표로 도시된 바와 같이 길이 방향에 수직한 방향으로 굽힘 성형하면, 상부 외주면(32)은 인장 응력을 받는 반면에 그 아래 부분은 압축 응력을 받게 된다.

이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 원형 튜브형 복합 자재(30)에서는 하부 외주면(33)에 테일러드 블랭크를 적용한 것을 특징으로 한다.

즉, 테일러드 블랭크가 적용된 하부 외주면(33)는 상부 외주면(32)보다 상대적으로 두꺼운 판재를 적용하여, 굽힘 성형 과정에 주름이나 좌굴을 가능한 한 억제할 수 있다.

이와는 달리, 테일러드 블랭크가 적용된 하부 외주면(33)의 판재를 상부 외주면(32)의 판재보다 강성이 높은 다른 재질의 판재를 사용하여, 굽힘 성형 과정에 주름이나 좌굴을 가능한 한 억제하게 할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 한정된 실시 예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

1: 사각 튜브형 복합 자재
2: 하면
3: 상면
4: 측면
5: 중심선
10: 사각 튜브형 복합 자재
16: 테일러드 블랭크
20: 사각 튜브형 복합 자재
26: 테일러드 블랭크
30: 원형 튜브형 복합 자재
32: 상부 외주면
33: 하부 외주면

Claims (7)

1. 높이 방향을 따른 하면과, 상면 및 상기 하면과 상기 상면을 연결하는 양쪽 측면을 포함한 사각 튜브 형상이고;
   압축 응력을 받는 상기 하면에 테일러드 블랭크가 적용된 복합 자재.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 테일러드 블랭크는 상기 하면 전체를 형성하는 것을 특징으로 하는 복합 자재.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 테일러드 블랭크는 상기 하면의 폭 방향을 따른 양측 모서리에 적용된 것을 특징으로 하는 복합 자재.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 테일러드 블랭크는 상기 하면의 폭 방향을 따라 소정 간격을 두고 길이 방향으로 연장되게 하나 이상으로 형성된 것을 특징으로 하는 복합 자재.
   
5. 기하학적 중심선을 기준으로 상부 외주면과 하부 외주면을 포함한 원형 튜브형상이고;
   압축 응력을 받는 상기 하부 외주면에 테일러드 블랭크가 적용된 복합 자재.
   
6. 제1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 테일러드 블랭크는 다른 부위보다 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 자재.
   
7. 제1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 테일러드 블랭크는 다른 부위보다 강성이 높은 것을 특징으로 하는 복합 자재.

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