KR20220149089A - Mold system for hot stamping of aluminum materials - Google Patents

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KR20220149089A
KR20220149089A KR1020210056271A KR20210056271A KR20220149089A KR 20220149089 A KR20220149089 A KR 20220149089A KR 1020210056271 A KR1020210056271 A KR 1020210056271A KR 20210056271 A KR20210056271 A KR 20210056271A KR 20220149089 A KR20220149089 A KR 20220149089A
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홍성태
채려홍
강지원
고곤
찬 츠엉 도
정구현
안종영
김태훈
홍준희
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울산대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention provides a mold system for hot stamping of aluminum materials, comprising: a lower mold for settling the aluminum materials, and including a first cooling lubrication unit spraying a volatile lubricant toward a workpiece on a first molding surface formed on an upper surface; an upper mold integrated with or released from the lower mold on an upper side of the lower mold, and including a second cooling lubrication unit spraying a volatile lubricant toward the workpiece on a second molding surface formed on a lower surface; a volatile lubricant storage tank storing the volatile lubricant; a volatile lubricant supply means connected to the first cooling lubrication unit, the second cooling lubrication unit, and the volatile lubricant storage tank by a flow path where the volatile lubricant flows, and selectively supplying the volatile lubricant stored in the volatile lubricant storage tank to the first cooling lubrication unit and the second cooling lubrication unit; and a control unit electrically connected to the volatile lubricant supply means, and controlling the spraying pressure of the volatile lubricant. The present invention is able to spray the volatile lubricant through a hole processed on a mold during molding process, simultaneously conduct the rapid cooling and the lubrication, control the fusion between the mold and the materials, and realize a dry molding process which does not need a washing process after molding.

Description

알루미늄 소재의 핫스탬핑용 금형 시스템{Mold system for hot stamping of aluminum materials}Mold system for hot stamping of aluminum materials

본 발명은 알루미늄 소재의 핫스탬핑용 금형 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 성형 중 금형에 가공된 홀을 통하여 휘발성 윤활제를 분사함에 따라 급속냉각과 윤활을 동시에 실시되도록 하여, 금형과 소재 간의 소착을 제어하면서, 성형 후 세척이 필요 없는 건식 성형을 구현할 수 있는 알루미늄 소재의 핫스탬핑용 금형 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a mold system for hot stamping of an aluminum material, and more particularly, by spraying a volatile lubricant through a hole machined in the mold during molding, so that rapid cooling and lubrication are simultaneously performed, thereby preventing the sintering between the mold and the material It relates to a mold system for hot stamping made of aluminum that can implement dry molding without cleaning after molding while controlling.

일반적으로 핫스탬핑(hot stamping) 기술은 강판을 적정온도로 가열하여 프레스 금형 내에서 프레스 성형으로 한번에 성형한 후, 급속 냉각하여 고강도 부품을 제조하는 성형기술이다.In general, hot stamping technology is a forming technology that heats a steel sheet to an appropriate temperature, forms it at once by press forming in a press mold, and then rapidly cools it to manufacture high-strength parts.

이러한 핫스탬핑 성형은 핫 포밍(Hot Forming), 핫 프레싱(Hot Pressing) 등을 포함하며, 핫스탬핑 성형에 적용되는 소재로는 0.2중량% 내외의 탄소를 함유하며, 열처리 성능 향상을 위한 원소로 Mn, B를 사용하는 보론 강이 사용된다.Such hot stamping molding includes hot forming and hot pressing, and the material applied to hot stamping molding contains about 0.2% by weight of carbon, and Mn is an element for improving heat treatment performance. , boron steel using B is used.

여기서, 보론 강이 사용된 보론 강판은 미량의 보론(boron, B)을 첨가한 강판으로서, 적정온도 조건에서의 오스테나이트 결정입계에서 보론이 원자상태로 편석하여, 오스테나이트 결정입계의 자유에너지를 낮춤으로서 초석 페라이트 핵 생성을 억제시켜 강의 경화능(??칭 시, 마르텐사이트 형성으로 경화되는 강의 능력)을 현저히 개선하게 된다.Here, the boron steel sheet in which boron steel is used is a steel sheet to which a trace amount of boron (boron, B) is added, and boron segregates in an atomic state at the austenite grain boundary under an appropriate temperature condition, thereby reducing the free energy of the austenite grain boundary. By lowering it, the proeutectoid ferrite nucleation is suppressed, and the hardenability of steel (the ability of steel to be hardened by formation of martensite during quenching) is remarkably improved.

이러한 보론 강판을 이용한 핫스탬핑 성형은 기존의 고강도 강을 이용한 성형법과는 달리 성형 전 500~800MPa 정도의 인장강도를 가지는 페라이트 조직의 보론 강판을 900℃ 이상의 고온에서 오스테나이트화하여 고온 성형한 후, 급속 냉각시켜 1300~1600MPa 정도의 고 인장강도를 갖는 마르텐사이트 조직의 성형품을 얻게 된다.Unlike the conventional forming method using high-strength steel, in hot stamping forming using such boron steel sheet, a boron steel sheet having a ferritic structure having a tensile strength of about 500 to 800 MPa before forming is austenitized at a high temperature of 900° C. or higher and then formed at a high temperature. By rapid cooling, a molded article having a martensitic structure having a high tensile strength of about 1300 to 1600 MPa is obtained.

따라서, 상기한 핫스탬핑 성형품은 일반 강판 부품보다 강도가 4~5배 높으면서도 무게는 기존에 비하여 최대 40%까지 줄일 수 있어 상기한 바와 같은 차체의 경량화와 강도 향상을 동시에 이룰 수 있는 이점이 있다.Therefore, the hot stamping molded article has an advantage that can reduce the weight by up to 40% compared to the conventional one, while having 4 to 5 times higher strength than general steel plate parts, so that the weight reduction and strength improvement of the vehicle body as described above can be achieved at the same time. .

종래기술로는 공개특허 제10-2008-0019080호(2008.03.03) 및 공개특허 제10-2019-0033385호(2019.03.29)를 참조할 수 있다.As prior art, Korean Patent Publication No. 10-2008-0019080 (03.03. 2008) and Patent Publication No. 10-2019-0033385 (2019.03.29) may be referred to.

여기서 근래에는 부품의 경량화를 위해 알루미늄 소재를 많이 사용하는데, 알루미늄 소재의 핫스탬핑은 금속학적 구현 원리는 보론 강판을 이용하는 핫스탬핑 공정과 조금 다르나(상변태 대신 석출경화 현상 이용), 고온 성형 후 금형 안에서 소재를 급속 냉각한다는 방식은 종래의 보론 강판을 핫스탬핑하는 방식과 동일하다. In recent years, aluminum material is used a lot to reduce the weight of parts. The metallurgical implementation principle of aluminum hot stamping is slightly different from the hot stamping process using boron steel plate (using precipitation hardening instead of phase transformation), but after high-temperature forming, inside the mold The method of rapidly cooling the material is the same as the method of hot stamping the conventional boron steel sheet.

하지만, 이 경우 성형 중 금형/알루미늄 소재 간의 소착, 소재 표면의 손상 등이 큰 문제가 발생하였고, 고체 윤활제(그라파이트 등)를 금형 표면에 적용하여 소착을 어느 정도 제어할 수 있으나, 이는 생산비용의 증가 및 성형 후 추가적 세척의 필요성을 발생시켜, 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.However, in this case, there were major problems such as seizure between the mold/aluminum material during molding, damage to the material surface, etc. There was a problem in that the increase and the need for additional washing after molding caused a decrease in productivity.

본 발명은 알루미늄 소재의 성형 중 금형의 성형면을 따라 형성된 분사홀을 통하여 휘발성 윤활제를 분사함에 따라 성형품의 급속냉각과 윤활을 동시에 실시되도록 하여, 금형과 알루미늄 소재 간의 소착을 제어하면서, 성형 후 세척이 필요 없는 건식 성형을 구현할 수 있는 알루미늄 소재의 핫스탬핑용 금형 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention enables rapid cooling and lubrication of the molded product at the same time as volatile lubricant is sprayed through the injection hole formed along the molding surface of the mold during the molding of the aluminum material, thereby controlling the burning between the mold and the aluminum material, and cleaning after molding An object of the present invention is to provide a mold system for hot stamping of an aluminum material that can implement dry molding that does not require this.

본 발명에 따른 알루미늄 소재의 핫스탬핑용 금형 시스템은 알루미늄 소재를 안착시키는 것으로, 상면에 형성된 제1성형면에는 성형품을 향해 휘발성 윤활제를 분사하는 제1냉각윤활부를 구비한 하부금형과, 상기 하부금형의 상측에서 상기 하부금형과 합형 또는 이형되는 것으로, 하면에 형성된 제2성형면에는 성형품을 향해 휘발성 윤활제를 분사하는 제2냉각윤활부를 구비한 상부금형과, 휘발성 윤활제를 저장하는 휘발성 윤활제저장탱크와, 상기 제1, 제2냉각윤활부 및 휘발성 윤활제저장탱크와 기체가 유동하는 유로로 연결되어, 상기 휘발성 윤활제저장탱크에 저장된 휘발성 윤활제를 선택적으로 상기 제1, 제2냉각윤활부에 공급하는 휘발성 윤활제공급수단, 및 상기 휘발성 윤활제공급수단과 전기적으로 연결되어, 휘발성 윤활제의 분사 압력을 제어하는 제어부를 포함한다.A mold system for hot stamping of an aluminum material according to the present invention is to seat an aluminum material, and a lower mold having a first cooling lubrication part for spraying a volatile lubricant toward a molded article on a first molding surface formed on the upper surface, and the lower mold an upper mold having a second cooling lubrication part for spraying a volatile lubricant toward the molded article on a second molding surface formed on the lower surface, and a volatile lubricant storage tank for storing the volatile lubricant; , the first and second cooling lubrication units and the volatile lubricant storage tank and the gas flow passage are connected, and the volatile lubricant stored in the volatile lubricant storage tank is selectively supplied to the first and second cooling lubrication units. It includes a lubricant supply means, and a control unit electrically connected to the volatile lubricant supply means to control the injection pressure of the volatile lubricant.

이때 본 발명에 따른 상기 휘발성 윤활제는 기체로, 아르곤(Ar), 헬륨(He), 이산화탄소(CO₂)중 어느 하나인 것이 바람직하다.At this time, the volatile lubricant according to the present invention is a gas and is preferably any one of argon (Ar), helium (He), and carbon dioxide (CO2).

그리고 본 발명에 따른 상기 제1냉각윤활부는 상기 하부금형의 제1성형면을 따라 형성되어, 성형품을 향해 휘발성 윤활제를 분사하는 마이크로 직경의 제1분사홀들과, 상기 하부금형의 내부에 형성되어, 상기 휘발성 윤활제공급수단을 통해 상기 휘발성 윤활제저장탱크에 저장된 휘발성 윤활제를 공급받아서 상기 제1분사홀들로 전달하는 제1채널을 포함한다.And the first cooling lubrication part according to the present invention is formed along the first molding surface of the lower mold, and micro-diameter first injection holes for spraying the volatile lubricant toward the molded article, and is formed inside the lower mold. and a first channel for receiving the volatile lubricant stored in the volatile lubricant storage tank through the volatile lubricant supply means and delivering it to the first injection holes.

또한, 본 발명에 따른 상기 제2냉각윤활부는 상기 상부금형의 제2성형면을 따라 형성되어, 성형품을 향해 휘발성 윤활제를 분사하는 마이크로 직경의 제2분사홀들과, 상기 상부금형의 내부에 형성되어, 상기 휘발성 윤활제공급수단을 통해 상기 휘발성 윤활제저장탱크에 저장된 휘발성 윤활제를 공급받아서 상기 제2분사홀들로 전달하는 제2채널을 포함한다.In addition, the second cooling lubrication part according to the present invention is formed along the second molding surface of the upper mold, second injection holes having a micro diameter for spraying the volatile lubricant toward the molded product, and formed inside the upper mold and a second channel for receiving the volatile lubricant stored in the volatile lubricant storage tank through the volatile lubricant supply means and delivering it to the second injection holes.

더불어 본 발명에 따른 상기 휘발성 윤활제는 10~100 bar의 압력으로 분사되는 것이 바람직하다.In addition, the volatile lubricant according to the present invention is preferably sprayed at a pressure of 10 to 100 bar.

본 발명에 따른 알루미늄 소재의 핫스탬핑용 금형 시스템에 의해 나타나는 효과는 다음과 같다.The effects exhibited by the die system for hot stamping of an aluminum material according to the present invention are as follows.

알루미늄 소재의 성형 중 금형의 성형면을 따라 형성된 분사홀을 통하여 휘발성 윤활제를 분사함에 따라 성형품의 급속냉각과 윤활을 동시에 실시되도록 하여, 금형과 알루미늄 소재 간의 소착을 제어하면서, 성형 후 세척이 필요 없는 건식 성형을 구현할 수 있다.During the molding of aluminum material, volatile lubricant is sprayed through the injection hole formed along the molding surface of the mold, so that rapid cooling and lubrication of the molded product are performed at the same time, thereby controlling the seizure between the mold and the aluminum material, eliminating the need for cleaning after molding Dry molding can be implemented.

도 1은 본 발명에 따른 알루미늄 소재의 핫스탬핑용 금형 시스템을 보인 참고도이다.
도 2는 본 발명에 따른 알루미늄 소재의 핫스탬핑용 금형 시스템의 하부금형 및 상부금형에 모재를 배치한 상태를 보인 참고도이다.
도 3은 본 발명에 따른 알루미늄 소재의 핫스탬핑용 금형 시스템의 하부금형에 상부금형을 합형하면서 휘발성 윤활제를 분사하는 상태를 보인 참고도이다.
도 4는 본 발명에 따른 알루미늄 소재의 핫스탬핑용 금형 시스템의 하부금형에서 상부금형을 이형하면서 성형품을 이탈시키는 상태를 보인 참고도이다.1 is a reference view showing a mold system for hot stamping of an aluminum material according to the present invention.
2 is a reference view showing a state in which the base material is arranged in the lower mold and the upper mold of the die system for hot stamping of an aluminum material according to the present invention.
3 is a reference view showing a state in which a volatile lubricant is sprayed while the upper mold is molded into the lower mold of the mold system for hot stamping of an aluminum material according to the present invention.
4 is a reference view showing a state in which the molded article is separated while the upper mold is released from the lower mold of the mold system for hot stamping of aluminum material according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to conventional or dictionary meanings, and the inventor should properly understand the concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all the technical ideas of the present invention, so at the time of the present application, they are equivalent It should be understood that there may be variations.

본 발명은 알루미늄 소재의 성형 중 금형의 성형면을 따라 형성된 분사홀을 통하여 휘발성 윤활제를 분사함에 따라 성형품의 급속냉각과 윤활을 동시에 실시되도록 하여, 금형과 알루미늄 소재 간의 소착을 제어하면서, 성형 후 세척이 필요 없는 건식 성형을 구현할 수 있는 알루미늄 소재의 핫스탬핑용 금형 시스템에 관한 것으로, 도면을 참조하여 더욱 상세하게 살펴보면 다음과 같다.The present invention enables rapid cooling and lubrication of the molded product at the same time as volatile lubricant is sprayed through the injection hole formed along the molding surface of the mold during the molding of the aluminum material, thereby controlling the burning between the mold and the aluminum material, and cleaning after molding It relates to a mold system for hot stamping of an aluminum material that can implement this unnecessary dry molding, and will be described in more detail with reference to the drawings as follows.

본 발명의 일 실시 예에 따른 알루미늄 소재의 핫스탬핑용 금형 시스템은 소재(10)를 안착시키는 하부금형(100)과, 상기 하부금형(100)의 상측에서 하부금형(100)과 합형 또는 이형되는 상부금형(200)를 포함하여, 가열 상태의 소재(10)를 성형과 동시에 급속 냉각시킴에 따라 성형품(11)을 제조한다.A mold system for hot stamping of an aluminum material according to an embodiment of the present invention includes a lower mold 100 for seating the material 10, and the lower mold 100 from the upper side of the lower mold 100. Including the upper mold 200, the molded article 11 is manufactured by rapidly cooling the material 10 in a heated state at the same time as molding.

여기서 상기 소재(10)는 알루미늄의 재질로 이루어진 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않는다.Here, the material 10 is preferably made of a material of aluminum, but is not limited thereto.

그리고 본 발명의 일 실시 예에 따른 알루미늄 소재의 핫스탬핑용 금형 시스템은 휘발성 윤활제저장장치(300)와, 휘발성 윤활제공급수단(400), 및 제어부(500)를 더 포함한다.And the die system for hot stamping of aluminum material according to an embodiment of the present invention further includes a volatile lubricant storage device 300 , a volatile lubricant supply means 400 , and a control unit 500 .

도 1 내지 도 4를 참조한 본 발명의 일 실시 예에 따른 알루미늄 소재의 핫스탬핑용 금형 시스템을 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.A detailed look at the die system for hot stamping of an aluminum material according to an embodiment of the present invention with reference to FIGS. 1 to 4 is as follows.

상기 알루미늄 소재의 핫스탬핑용 금형 시스템을 이루는 하부금형(100)과, 상부금형(200)과, 휘발성 윤활제저장장치(300)와, 휘발성 윤활제공급수단(400), 및 제어부(500)를 포함하는데, 먼저 상기 하부금형(100)은 하측베이스부(101)와 하측베이스부(101)의 상면으로부터 함몰된 캐비티를 형성하고, 상기 캐비티에는 상기 소재(10)의 성형을 위한 제1성형면(110)을 형성한다.A lower mold 100, an upper mold 200, a volatile lubricant storage device 300, a volatile lubricant supply means 400, and a control unit 500 constituting the die system for hot stamping of the aluminum material. , first, the lower mold 100 forms a cavity recessed from the upper surface of the lower base unit 101 and the lower base unit 101 , and the cavity has a first forming surface 110 for forming the material 10 . ) to form

이때 상기 하부금형(100)의 제1성형면(110)은 소재(10)의 성형에 기여하고, 상기 하측베이스부(101)는 소재(10)의 성형에 기여하지 않는다. At this time, the first forming surface 110 of the lower mold 100 contributes to the forming of the material 10 , and the lower base portion 101 does not contribute to the forming of the material 10 .

따라서 상기 하부금형(100)의 제1성형면(110)은 소재(10)의 성형시 소재(10)의 성형 부위와 맞닿고, 상기 하부금형(100)의 하측베이스부(101)는 소재(10)의 성형시 소재(10)의 성형 부위와 맞닿지 않으며, 상기 하부금형(100)의 하측베이스부(101)는 상면 중 캐비티와 인접한 상면 외곽에 하측베이스부(101)를 형성하는 것이 바람직하다.Therefore, the first forming surface 110 of the lower mold 100 is in contact with the forming part of the material 10 when the material 10 is formed, and the lower base portion 101 of the lower mold 100 is the material ( 10), it is preferable to form the lower base portion 101 at the outer edge of the upper surface adjacent to the cavity among the upper surfaces of the lower base portion 101 of the lower mold 100, and do not come into contact with the forming portion of the material 10 during molding. do.

그리고 상기 하부금형(100)의 제1성형면(110)에는 제1냉각윤활부(120)를 구비하는데, 상기 제1냉각윤활부(120)는 상기 제1성형면(110)과 면접하는 성형품(11)을 향해 휘발성 윤활제를 분사한다.And a first cooling lubrication part 120 is provided on the first molding surface 110 of the lower mold 100 , and the first cooling lubrication part 120 is a molded article that is in contact with the first molding surface 110 . Spray volatile lubricant towards (11).

이때 상기 제1냉각윤활부(120)에 의해 분사된 휘발성 윤활제는 성형품(11)을 급속 냉각시키면서 상기 하부금형(100)의 제1성형면(110)과 맞닿은 성형품(11)이 용이하게 상기 하부금형(100)에서 이탈하도록 윤활제 또는 이형제의 기능을 발휘한다.At this time, the volatile lubricant sprayed by the first cooling lubrication part 120 rapidly cools the molded article 11, and the molded article 11 in contact with the first molding surface 110 of the lower mold 100 can easily be moved to the lower part. It exerts the function of a lubricant or a release agent so as to be separated from the mold 100 .

따라서 상기 하부금형(100)의 제1성형면(110)에서 분사된 휘발성 윤활제는 성형품(11)을 향해 분사된 후 공기 중으로 휘발되므로, 윤활제 또는 이형제의 기능을 발휘하는 상기한 휘발성 윤활제를 수거하기 위한 별도의 회수수단이나, 성형품(11)의 표면에 잔존하는 윤활제를 세척하기 위한 별도의 세척공정을 필요로 하지 않는다.Therefore, the volatile lubricant sprayed from the first molding surface 110 of the lower mold 100 is volatilized into the air after being sprayed toward the molded article 11. There is no need for a separate recovery means for this purpose, or a separate cleaning process for cleaning the lubricant remaining on the surface of the molded article 11 .

상기 제1냉각윤활부(120)는 제1분사홀(121)들과, 제1채널(122)을 포함하는데, 상기 제1분사홀(121)들은 마이크로의 직경을 갖는 홀로, 상기 하부금형(100)의 제1성형면(110)을 따라 일정한 간격을 두고 분포되어 패턴을 이루고, 상기 제1성형면(110)과 면접하는 성형품(11)을 향해 휘발성 윤활제를 분사한다.The first cooling lubrication part 120 includes first injection holes 121 and a first channel 122, wherein the first injection holes 121 are holes having a micro diameter, and the lower mold ( 100) is distributed at regular intervals along the first molding surface 110 to form a pattern, and a volatile lubricant is sprayed toward the molded article 11 that is in contact with the first molding surface 110 .

이때 상기 제1분사홀(121)들은 상기 하부금형(100)의 제1성형면(110) 전체에 대응하여 분포됨에 따라 성형품(11) 중 상기 제1성형면(110)과 맞닿는 부위 전체가 균일한 온도분포로 냉각이 이루어지면서, 상기 휘발성 윤활제의 분사압에 의해 상기 제1성형면(110)과 성형품(11)에 윤활층이 형성되어, 성형 후 상기 하부금형(100)에서 성형품(11)의 이탈이 용이하다.At this time, as the first injection holes 121 are distributed to correspond to the entire first molding surface 110 of the lower mold 100 , the entire portion of the molded product 11 in contact with the first molding surface 110 is uniform. As cooling is achieved in one temperature distribution, a lubricating layer is formed on the first molding surface 110 and the molded article 11 by the injection pressure of the volatile lubricant, and after molding, the molded article 11 in the lower mold 100 is formed. It is easy to depart from

그리고 상기 제1채널(122)은 상기 하부금형(100)의 내부에 형성되어, 휘발성 윤활제공급수단(400)을 통해 상기 휘발성 윤활제저장탱크(300)에 저장된 휘발성 윤활제를 공급받아서 상기 제1분사홀(121)들로 전달한다.The first channel 122 is formed inside the lower mold 100 and receives the volatile lubricant stored in the volatile lubricant storage tank 300 through the volatile lubricant supply means 400 to receive the first injection hole. (121).

여기서 상기 제1분사홀(121)들을 통해 분사되는 휘발성 윤활제는 10~100 bar의 압력으로 분사되는데, 상기 휘발성 윤활제의 분사 및 분사 압력은 제어부(500)를 통한 상기 휘발성 윤활제공급수단(400)에 의해 제어된다.Here, the volatile lubricant injected through the first injection holes 121 is injected at a pressure of 10 to 100 bar, and the injection and injection pressure of the volatile lubricant is applied to the volatile lubricant supply means 400 through the control unit 500. controlled by

따라서 상기 제1채널(122)의 내부에는 압력센서(도시하지 않음)가 구비되는 것이 바람직하고, 상기 압력센서가 측정한 상기 제1채널(122)의 압력을 바탕으로, 상기 제어부(500)가 상기 휘발성 윤활제공급수단(400)을 제어하여, 상기 제1채널(122)로 인입되는 휘발성 윤활제의 압력을 조절할 수 있다.Therefore, it is preferable that a pressure sensor (not shown) is provided inside the first channel 122, and based on the pressure of the first channel 122 measured by the pressure sensor, the control unit 500 is By controlling the volatile lubricant supply means 400 , the pressure of the volatile lubricant introduced into the first channel 122 may be adjusted.

또한, 상기 상부금형(200)은 상기 하부금형(100)의 하측베이스부(101)의 상면과 마주하는 상측베이스부(201)와, 상기 상측베이스부(201)의 하면으로부터 돌출되어 상기 하부금형(100)의 제1성형면(110)인 캐비티로 출입하는 성형코어를 형성한다. In addition, the upper mold 200 includes an upper base portion 201 facing the upper surface of the lower base portion 101 of the lower mold 100 , and protruding from the lower surface of the upper base portion 201 , the lower mold (100) to form a forming core that enters and exits the cavity, which is the first forming surface 110 of (100).

이때 상기 성형코어에는 상기 제1성형면(110)과 합형되어, 상기 소재(10)의 성형을 위한 제2성형면(210)을 형성한다.At this time, the molding core is combined with the first molding surface 110 to form a second molding surface 210 for molding the material 10 .

그리고 상기 상부금형(200)의 제2성형면(210)은 소재(10)의 성형에 기여하고, 상기 상측베이스부(201)는 소재(10)에 성형에 기여하지 않는데, 상기 상부금형(200)의 제2성형면(210)은 소재(10)의 성형시 소재(10)의 성형 부위와 맞닿고, 상기 상부금형(200)의 상측베이스부(201)는 소재(10)의 성형시 소재(10)의 성형 부위와 맞닿지 않는다.And the second molding surface 210 of the upper mold 200 contributes to the molding of the material 10, and the upper base part 201 does not contribute to the molding of the material 10, but the upper mold 200 ) of the second forming surface 210 is in contact with the forming portion of the material 10 when the material 10 is formed, and the upper base portion 201 of the upper mold 200 is formed when the material 10 is formed. It does not come into contact with the molding part of (10).

여기서 상기 상부금형(200)의 제2성형면(210)에는 제2냉각윤활부(220)를 구비하는데, 상기 제2냉각윤활부(220)는 상기 제2성형면(210)과 면접하는 성형품(11)을 향해 휘발성 윤활제를 분사한다.Here, a second cooling lubrication part 220 is provided on the second molding surface 210 of the upper mold 200 , and the second cooling lubrication part 220 is a molded product that is in contact with the second molding surface 210 . Spray volatile lubricant towards (11).

이때 상기 제2냉각윤활부(220)에 의해 분사된 휘발성 윤활제는 성형품(11)을 냉각되면서 상기 상부금형(200)의 제2성형면(210)과 맞닿은 성형품(11)이 용이하게 상기 상부금형(200)에서 이탈하도록 윤활제 또는 이형제의 기능을 발휘한다. At this time, the volatile lubricant sprayed by the second cooling lubrication part 220 cools the molded article 11, and the molded article 11 in contact with the second molding surface 210 of the upper mold 200 can be easily formed in the upper mold. (200) It exerts the function of a lubricant or a release agent so as to escape from it.

따라서 상기 상부금형(200)의 제2성형면(210)에서 분사된 휘발성 윤활제는 성형품(11)을 향해 분사된 후 공기 중으로 휘발되므로, 윤활제 또는 이형제의 기능을 발휘하는 상기한 휘발성 윤활제를 수거하기 위한 별도의 회수수단이나, 성형품(11)의 표면에 잔존하는 윤활제를 세척하기 위한 별도의 세척공정을 필요로 하지 않는다.Therefore, the volatile lubricant sprayed from the second molding surface 210 of the upper mold 200 is sprayed toward the molded article 11 and then volatilized into the air. There is no need for a separate recovery means for this purpose, or a separate cleaning process for cleaning the lubricant remaining on the surface of the molded article 11 .

상기 제2냉각윤활부(220)는 제2분사홀(221)들과, 제2채널(222)을 포함하는데, 상기 제2분사홀(221)들은 마이크로의 직경을 갖는 홀로, 상기 상부금형(200)의 제2성형면(210)을 따라 일정한 간격을 두고 분포되어 패턴을 이루고, 상기 제2성형면(210)과 면접하는 성형품(11)을 향해 휘발성 윤활제를 분사한다.The second cooling lubrication unit 220 includes second injection holes 221 and a second channel 222, wherein the second injection holes 221 are holes having a micro diameter, and the upper mold ( 200) is distributed at regular intervals along the second molding surface 210 to form a pattern, and a volatile lubricant is sprayed toward the molded article 11 that is in contact with the second molding surface 210.

이때 상기 제2분사홀(221)들은 상기 상부금형(200)의 제2성형면(210) 전체에 대응하여 분포됨에 따라 성형품(11) 중 상기 제2성형면(210)과 맞닿는 부위 전체가 균일한 온도분포로 냉각이 이루어지면서, 상기 휘발성 윤활제의 분사압에 의해 상기 제2성형면(210)과 성형품(11)에 윤활층이 형성되어, 성형 후 상기 상부금형(200)에서 성형품(11)의 이탈이 용이하다.At this time, as the second injection holes 221 are distributed to correspond to the entire second molding surface 210 of the upper mold 200 , the entire portion of the molded product 11 in contact with the second molding surface 210 is uniform. As cooling is achieved in one temperature distribution, a lubricating layer is formed on the second molding surface 210 and the molded product 11 by the injection pressure of the volatile lubricant, and after molding, the molded product 11 in the upper mold 200 is formed. It is easy to depart from

그리고 상기 제2채널(222)은 상기 상부금형(200)의 내부에 형성되어, 휘발성 윤활제공급수단(400)을 통해 상기 휘발성 윤활제저장탱크(300)에 저장된 휘발성 윤활제를 공급받아서 상기 제2분사홀(221)들로 전달한다.The second channel 222 is formed inside the upper mold 200 and receives the volatile lubricant stored in the volatile lubricant storage tank 300 through the volatile lubricant supply means 400 to receive the second injection hole. (221).

여기서 상기 제2분사홀(221)들을 통해 분사되는 휘발성 윤활제는 10~100 bar의 압력으로 분사되는데, 상기 휘발성 윤활제의 분사 및 분사 압력은 제어부(500)를 통한 상기 휘발성 윤활제공급수단(400)에 의해 제어된다.Here, the volatile lubricant injected through the second injection holes 221 is injected at a pressure of 10 to 100 bar, and the injection and injection pressure of the volatile lubricant is applied to the volatile lubricant supply means 400 through the control unit 500 . controlled by

따라서 상기 제2채널(222)의 내부에는 압력센서(도시하지 않음)가 구비되는 것이 바람직하고, 상기 압력센서가 측정한 상기 제2채널(222)의 압력을 바탕으로, 상기 제어부(500)가 상기 휘발성 윤활제공급수단(400)을 제어하여, 상기 제2채널(222)로 인입되는 휘발성 윤활제의 압력을 조절할 수 있다.Therefore, it is preferable that a pressure sensor (not shown) is provided inside the second channel 222, and based on the pressure of the second channel 222 measured by the pressure sensor, the control unit 500 is By controlling the volatile lubricant supply means 400 , the pressure of the volatile lubricant introduced into the second channel 222 may be adjusted.

상기 휘발성 윤활제공급수단(400)에는 휘발성 윤활제를 가압하는 콤프레샤, 가압된 휘발성 윤활제를 저장하는 챔버 등을 구비할 수 있다.The volatile lubricant supply means 400 may include a compressor for pressurizing the volatile lubricant, a chamber for storing the pressurized volatile lubricant, and the like.

또한, 상기 상부금형(200)은 승강수단(도시하지 않음)에 의해 승강함에 따라 하부금형(100)과 합형 또는 이형한다.In addition, as the upper mold 200 is raised and lowered by a lifting means (not shown), the upper mold 200 and the lower mold 100 are molded or released.

상기한 승강수단은 통상의 승강수단을 사용하기에 자세한 설명은 생략하기로 한다.The above-described elevating means uses a conventional elevating means, so a detailed description thereof will be omitted.

그리고 상기 휘발성 윤활제저장탱크(300)는 휘발성 윤활제를 저장하는 것으로, 상기 휘발성 윤활제저장탱크(300)는 통상의 봄베가 적용되고, 상기 휘발성 윤활제저장탱크(300)에 저장되는 휘발성 윤활제로는 비활성 기체로, 아르곤(Ar), 헬륨(He), 이산화탄소(CO₂) 중 어느 하나인 것이 바람직하다. And the volatile lubricant storage tank 300 is to store the volatile lubricant, the volatile lubricant storage tank 300 is a conventional cylinder is applied, the volatile lubricant stored in the volatile lubricant storage tank 300 is an inert gas In this case, it is preferably any one of argon (Ar), helium (He), and carbon dioxide (CO₂).

또한, 상기 휘발성 윤활제저장탱크(300)는 휘발성 윤활제가 유동하는 유로로 휘발성 윤활제공급수단(400)과 연결되는데, 상기 휘발성 윤활제공급수단(400)은 상기 제1, 제2냉각윤활부(120, 220) 및 휘발성 윤활제저장탱크(300)와 휘발성 윤활제가 유동하는 유로로 연결되어, 상기 휘발성 윤활제저장탱크(300)에 저장된 휘발성 윤활제를 선택적으로 상기 제1, 제2냉각윤활부(120, 220)에 공급한다.In addition, the volatile lubricant storage tank 300 is connected to the volatile lubricant supply means 400 as a flow path through which the volatile lubricant flows, and the volatile lubricant supply means 400 includes the first and second cooling lubrication units 120, 220) and the volatile lubricant storage tank 300 and the flow path through which the volatile lubricant flows, and the volatile lubricant stored in the volatile lubricant storage tank 300 is selectively transferred to the first and second cooling lubrication units 120 and 220. supply to

이때 상기 휘발성 윤활제공급수단(400)은 상기 휘발성 윤활제의 분사 및 분사 압력을 조절하기 위해 휘발성 윤활제에 선택적으로 가압하는 압축기(401)와, 상기 압축기(401)에 의해 압축된 휘발성 윤활제를 저장하는 탱크(402)와, 상기 탱크(402)에 저장된 휘발성 윤활제를 선택적으로 배출하는 개폐밸브(403)를 포함하는 것이 바람직하다. At this time, the volatile lubricant supply means 400 includes a compressor 401 that selectively pressurizes the volatile lubricant to control the injection and injection pressure of the volatile lubricant, and a tank for storing the volatile lubricant compressed by the compressor 401 . It is preferable to include a 402 and an on/off valve 403 for selectively discharging the volatile lubricant stored in the tank 402 .

또한, 상기 휘발성 윤활제공급수단(400)은 상기 하부금형(100) 및 상부금형(200)의 합형으로 소재(10)가 성형품(11)으로 성형될 시, 성형품(11)의 급속 냉각이 이루어지도록, 휘발성 윤활제를 해당 온도로 냉각하는 냉각수단(404)을 더 포함할 수 있다.In addition, the volatile lubricant supply means 400 is a combination of the lower mold 100 and the upper mold 200 so that when the material 10 is molded into the molded article 11, the molded article 11 is rapidly cooled. , may further include a cooling means 404 for cooling the volatile lubricant to the corresponding temperature.

더불어 본 발명에 따른 제어부(500)는 상기 휘발성 윤활제공급수단(400)과 전기적으로 연결되고, 상기 휘발성 윤활제공급수단(400)을 제어하여 상기 제1성형면(110) 및 제2성형면(210)으로 분사되는 휘발성 윤활제의 분사 압력을 제어한다.In addition, the control unit 500 according to the present invention is electrically connected to the volatile lubricant supply means 400 and controls the volatile lubricant supply means 400 to control the first molding surface 110 and the second molding surface 210 . ) to control the injection pressure of the volatile lubricant that is injected.

이때 성형 환경에 따라 휘발성 윤활제의 분사 압력은 10~100 bar에서 조절된다.At this time, the injection pressure of the volatile lubricant is adjusted from 10 to 100 bar according to the molding environment.

따라서 본 발명의 일 실시 예에 따른 알루미늄 소재의 핫스탬핑용 금형 시스템은 알루미늄 소재의 성형 중 금형의 성형면을 따라 형성된 분사홀을 통하여 휘발성 윤활제를 분사함에 따라 성형품의 급속냉각과 윤활을 동시에 실시되도록 하여, 금형과 알루미늄 소재 간의 소착을 제어하면서, 성형 후 세척이 필요 없는 건식 성형을 구현할 수 있다.Therefore, in the die system for hot stamping of aluminum material according to an embodiment of the present invention, the rapid cooling and lubrication of the molded product are performed simultaneously by spraying the volatile lubricant through the injection hole formed along the molding surface of the die during the molding of the aluminum material. Thus, it is possible to implement dry molding that does not require cleaning after molding while controlling the burning between the mold and the aluminum material.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, which is only exemplary, those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

10: 소재
11: 성형품
100: 하부금형
101: 하측베이스부
110: 제1성형면
120: 제1냉각윤활부
121: 제1분사홀
122: 제1채널
200: 상부금형
201: 상측베이스부
210: 제2성형면
220: 제2냉각윤활부
221: 제2분사홀
222: 제2채널
300: 휘발성 윤활제저장장치
400: 휘발성 윤활제공급수단
500: 제어부10: material
11: molded product
100: lower mold
101: lower base part
110: first forming surface
120: first cooling lubrication part
121: first injection hole
122: first channel
200: upper mold
201: upper base part
210: second molding surface
220: second cooling lubrication part
221: second injection hole
222: second channel
300: volatile lubricant storage device
400: volatile lubricant supply means
500: control

Claims (5)

가열 상태의 소재를 성형하면서 냉각하여 성형품을 제조하는 핫스탬핑 금형에 있어서,
알루미늄 소재를 안착시키는 것으로, 상면에 형성된 제1성형면에는 성형품을 향해 휘발성 윤활제를 분사하는 제1냉각윤활부를 구비한 하부금형;
상기 하부금형의 상측에서 상기 하부금형과 합형 또는 이형되는 것으로, 하면에 형성된 제2성형면에는 성형품을 향해 휘발성 윤활제를 분사하는 제2냉각윤활부를 구비한 상부금형;
휘발성 윤활제를 저장하는 휘발성 윤활제저장탱크;
상기 제1, 제2냉각윤활부 및 휘발성 윤활제저장탱크와 휘발성 윤활제가 유동하는 유로로 연결되어, 상기 휘발성 윤활제저장탱크에 저장된 휘발성 윤활제를 선택적으로 상기 제1, 제2냉각윤활부에 공급하는 휘발성 윤활제공급수단; 및
상기 휘발성 윤활제공급수단과 전기적으로 연결되어, 휘발성 윤활제의 분사 압력을 제어하는 제어부;를 포함하는 알루미늄 소재의 핫스탬핑용 금형 시스템.
In a hot stamping mold for manufacturing a molded product by cooling while molding a heated material,
A lower mold having a first cooling lubricating part for spraying a volatile lubricant toward the molded article on the first molding surface formed on the upper surface to seat the aluminum material;
an upper mold which is molded or released from the lower mold from the upper side of the lower mold, and has a second cooling lubrication part for spraying a volatile lubricant toward the molded article on a second molding surface formed on the lower surface;
a volatile lubricant storage tank for storing the volatile lubricant;
The first and second cooling lubrication units and the volatile lubricant storage tank are connected to the flow path through which the volatile lubricant flows, and the volatile lubricant stored in the volatile lubricant storage tank is selectively supplied to the first and second cooling lubrication units. lubricant supply means; and
and a control unit electrically connected to the volatile lubricant supply means to control the injection pressure of the volatile lubricant.
 청구항 1에 있어서,
상기 휘발성 윤활제는
기체로, 아르곤(Ar), 헬륨(He), 이산화탄소(CO₂)중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 알루미늄 소재의 핫스탬핑용 금형 시스템.
The method according to claim 1,
The volatile lubricant is
A mold system for hot stamping made of aluminum, characterized in that it is any one of argon (Ar), helium (He), and carbon dioxide (CO₂) as a gas.
 청구항 2에 있어서,
상기 제1냉각윤활부는
상기 하부금형의 제1성형면을 따라 형성되어, 성형품을 향해 휘발성 윤활제를 분사하는 마이크로 직경의 제1분사홀들과,
상기 하부금형의 내부에 형성되어, 상기 휘발성 윤활제공급수단을 통해 상기 휘발성 윤활제저장탱크에 저장된 휘발성 윤활제를 공급받아서 상기 제1분사홀들로 전달하는 제1채널을 포함하는 알루미늄 소재의 핫스탬핑용 금형 시스템.
3. The method according to claim 2,
The first cooling lubrication part
Micro-diameter first injection holes formed along the first molding surface of the lower mold and spraying volatile lubricant toward the molded article;
A mold for hot stamping made of aluminum including a first channel formed inside the lower mold and receiving the volatile lubricant stored in the volatile lubricant storage tank through the volatile lubricant supply means and delivering it to the first injection holes system.
 청구항 2에 있어서,
상기 제2냉각윤활부는
상기 상부금형의 제2성형면을 따라 형성되어, 성형품을 향해 휘발성 윤활제를 분사하는 마이크로 직경의 제2분사홀들과,
상기 상부금형의 내부에 형성되어, 상기 휘발성 윤활제공급수단을 통해 상기 휘발성 윤활제저장탱크에 저장된 휘발성 윤활제를 공급받아서 상기 제2분사홀들로 전달하는 제2채널을 포함하는 알루미늄 소재의 핫스탬핑용 금형 시스템.
3. The method according to claim 2,
The second cooling lubrication part
Micro-diameter second injection holes formed along the second molding surface of the upper mold to inject a volatile lubricant toward the molded article;
A mold for hot stamping made of an aluminum material including a second channel formed inside the upper mold to receive the volatile lubricant stored in the volatile lubricant storage tank through the volatile lubricant supply means and deliver it to the second injection holes system.
 청구항 2에 있어서,
상기 휘발성 윤활제는
10~100 bar의 압력으로 분사되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 소재의 핫스탬핑용 금형 시스템.3. The method according to claim 2,
The volatile lubricant is
A mold system for hot stamping made of aluminum, characterized in that it is sprayed at a pressure of 10 to 100 bar.
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