KR20220151605A - Molding device and molding method - Google Patents
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Abstract
성형장치는, 가열된 금속재료를 성형하는 성형장치로서, 금속재료와 접촉함으로써 담금질성형을 행하는 금형과, 금형을 냉각하는 냉각부를 구비하고, 냉각부는, 반복성형에 의한 상기 금형으로의 열의 축적에 따른, 금속재료로의 담금질성의 저하를 억제한다.The molding apparatus is a molding apparatus for molding a heated metal material, and includes a mold for performing quench molding by contacting the metal material, and a cooling part for cooling the mold, and the cooling part is used to accumulate heat in the mold by repeated molding. Therefore, the decrease in hardenability of the metal material is suppressed.
Description
본 발명의 일 양태는, 성형장치, 및 성형방법에 관한 것이다.One aspect of the present invention relates to a molding apparatus and a molding method.
종래, 가열된 금속재료를 성형하는 성형장치가 알려져 있다. 예를 들면, 하기 특허문헌 1에는, 서로 쌍이 되는 하형 및 상형을 갖는 금형과, 금형의 사이에 지지된 금속파이프재료 내에 기체를 공급하는 기체공급부와, 통전가열에 의하여 당해 금속파이프재료를 가열하는 가열부를 구비하는 성형장치가 개시되어 있다. 이와 같은 성형장치는, 가열된 금속파이프를 성형 시에 냉각하기 위하여, 금형에 형성된 유로에 물을 흘려보내는 냉각부를 구비한다. 이로써, 성형장치는, 냉각된 금형을 금속파이프재료에 접촉시킴으로써, 담금질성형을 행할 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION [0002] Conventionally, a molding apparatus for molding a heated metal material is known. For example, in Patent Document 1 below, a mold having a lower mold and an upper mold paired with each other, a gas supply unit for supplying gas into a metal pipe material supported between the molds, and heating the metal pipe material by electric heating A molding apparatus having a heating unit is disclosed. Such a molding apparatus includes a cooling unit that flows water into a flow path formed in a mold in order to cool the heated metal pipe during molding. In this way, the forming apparatus can perform quench molding by bringing the cooled mold into contact with the metal pipe material.
상기 종래 기술과 같은 성형장치는, 가열된 금속재료의 담금질성형이 완료되면, 새로운 가열된 금속재료의 담금질성형을 행한다. 이와 같이, 성형장치는, 가열된 금속재료의 담금질성형을 반복하여 행한다. 즉, 금형은, 고온상태의 금속재료와 반복하여 접촉한다. 이에 대하여, 종래, 냉각부가 금형의 냉각을 행하는 경우에, 반복성형이 행해지는 것에 대하여 고려되고 있지 않았다. 이 경우, 금형에 서서히 열이 축적되어 가고, 금속재료에 대한 담금질성이 저하될 가능성이 있었다. 이로써, 반복성형을 행한 경우에, 담금질성 및 성형성 등, 성형품의 품질의 안정성이 저하된다는 문제가 발생한다.[0012] The forming apparatus as in the prior art performs new hardening and forming of a heated metal material when the quenching and shaping of the heated metal material is completed. In this way, the forming apparatus repeatedly performs quenching and forming of the heated metal material. That is, the mold repeatedly contacts the metal material in a high-temperature state. In contrast, conventionally, when the cooling unit cools the mold, it has not been considered that repeated molding is performed. In this case, heat is gradually accumulated in the mold, and there is a possibility that the hardenability of the metal material is lowered. This causes a problem that the stability of the quality of the molded article, such as hardenability and moldability, is lowered when repeated molding is performed.
본 발명의 일 양태는, 이와 같은 문제를 해소하기 위하여 이루어진 것이며, 본 발명의 일 양태의 목적은, 반복성형을 행하는 경우에, 성형품의 품질의 안정성을 향상시킬 수 있는 성형장치, 및 성형방법을 제공하는 것이다.One aspect of the present invention has been made to solve such a problem, and an object of one aspect of the present invention is to provide a molding apparatus and a molding method capable of improving the stability of the quality of molded products in the case of repeated molding. is to provide
본 발명의 일 양태에 관한 성형장치는, 가열된 금속재료를 성형하는 성형장치로서, 금속재료와 접촉함으로써 담금질성형을 행하는 금형과, 금형을 냉각하는 냉각부를 구비하고, 냉각부는, 반복성형에 의한 상기 금형으로의 열의 축적에 따른, 금속재료로의 담금질성의 저하를 억제한다.A molding apparatus according to one aspect of the present invention is a molding apparatus for molding a heated metal material, and includes a mold for performing quench molding by contacting the metal material, and a cooling section for cooling the mold, wherein the cooling section is formed by repeated molding. A decrease in hardenability of a metal material due to heat accumulation in the mold is suppressed.
이와 같은 성형장치는, 금속재료와 접촉함으로써 담금질성형을 행하는 금형을 갖는다. 금형과 가열된 금속재료가 서로 접촉함으로써, 금형의 온도가 상승한다. 이에 대하여, 냉각부가 금형을 냉각함으로써, 금형을 담금질성형이 가능한 상태로 할 수 있다. 또한, 냉각부는, 반복성형에 의한 금형으로의 열의 축적에 따른, 금속재료로의 담금질성의 저하를 억제한다. 따라서, 금형이 성형을 반복함으로써 금속재료로부터 반복하여 입열을 받아도, 금형은, 담금질성을 저하시키지 않고, 반복담금질성형을 행할 수 있다. 이상으로부터, 성형장치는, 반복성형을 행하는 경우에, 성형품의 품질의 안정성을 향상시킬 수 있다.Such a molding apparatus has a mold that performs quench molding by contacting a metal material. When the mold and the heated metal material come into contact with each other, the temperature of the mold rises. On the other hand, by cooling the mold by the cooling unit, the mold can be brought into a state capable of quench molding. In addition, the cooling section suppresses a decrease in hardenability of the metal material due to heat accumulation in the mold due to repeated molding. Therefore, even if the mold repeatedly receives heat input from the metal material by repeating molding, the mold can perform repeated hardening and molding without deteriorating hardenability. From the above, the molding apparatus can improve the stability of the quality of the molded article in the case of repeated molding.
냉각부는, 금형의 온도를 소정의 범위 내로 수렴해도 된다. 이 경우, 냉각부는, 성형 시에 있어서의 금형의 온도변화의 패턴을 일정에 가깝게 할 수 있다. 따라서, 성형장치는, 성형품의 품질의 안정성을 향상시킬 수 있다.The cooling unit may converge the temperature of the mold within a predetermined range. In this case, the cooling unit can make the temperature change pattern of the mold during molding close to a constant. Therefore, the molding apparatus can improve the stability of the quality of molded products.
냉각부는, 금형의 성형횟수가 증가할수록, 냉각능력을 증대시켜도 된다. 금형의 성형횟수가 증가할수록, 금형에 열이 축적되기 쉬워진다. 따라서, 냉각부는, 금형의 성형횟수가 증가할수록, 냉각능력을 증대시킴으로써, 금형에 대한 열의 축적을 억제할 수 있다.The cooling unit may increase the cooling capacity as the number of molding of the mold increases. As the number of molding times of the mold increases, heat is more likely to accumulate in the mold. Therefore, the cooling unit can suppress the accumulation of heat in the mold by increasing the cooling capacity as the number of molding of the mold increases.
냉각부는, 금형의 성형시간이 길어질수록, 냉각능력을 증대시켜도 된다. 금형의 성형시간이 길어질수록, 금형에 열이 축적되기 쉬워진다. 따라서, 냉각부는, 금형의 성형시간이 길어질수록, 냉각능력을 증대시킴으로써, 금형에 대한 열의 축적을 억제할 수 있다.The cooling unit may increase the cooling capacity as the molding time of the mold increases. The longer the molding time of the mold, the easier it is for heat to accumulate in the mold. Therefore, the cooling unit increases the cooling capacity as the molding time of the mold increases, so that heat accumulation in the mold can be suppressed.
성형장치는, 금형의 온도를 검출하는 온도센서를 구비하고, 냉각부는, 온도센서의 검출결과에 근거하여, 냉각능력을 조정해도 된다. 이 경우, 냉각부는, 금형의 온도에 따라, 당해 금형이 적절한 온도가 되도록 할 수 있다.The molding apparatus may include a temperature sensor that detects the temperature of the mold, and the cooling unit may adjust the cooling capacity based on the detection result of the temperature sensor. In this case, the cooling unit can bring the mold to an appropriate temperature according to the temperature of the mold.
본 발명의 일 양태에 관한 성형장치는, 가열된 금속재료를 성형하는 성형장치로서, 금속재료와 접촉함으로써 담금질성형을 행하는 금형과, 금형을 냉각하는 냉각부를 구비하고, 냉각부는, 금형으로부터 빼앗는 발열량(拔熱量, 열제거량)을, 금형에 대하여 금속재료로부터 입력되는 입열량보다 크게 한다.A molding apparatus according to one aspect of the present invention is a molding apparatus for molding a heated metal material, and includes a mold for performing quench molding by contacting the metal material, and a cooling section for cooling the mold, wherein the cooling section removes heat generated from the mold (拔heat amount, heat removal amount) is made larger than the amount of heat input from the metal material to the mold.
이와 같은 성형장치는, 금속재료와 접촉함으로써 담금질성형을 행하는 금형을 갖는다. 금형과 가열된 금속재료가 서로 접촉함으로써, 금형의 온도가 상승하려고 한다. 이에 대하여, 냉각부가 금형을 냉각함으로써, 금형을 담금질성형이 가능한 상태로 할 수 있다. 또한, 냉각부는, 금형으로부터 빼앗는 발열량을, 금형에 대하여 금속재료로부터 입력되는 입열량보다 크게 한다. 이 경우, 냉각부는, 금형의 온도가 상승하는 것을 억제하거나, 상승한 금형의 온도를 저하시킬 수 있다. 이로써, 반복성형을 행하는 경우에, 금형의 온도가 과도하게 높아지는 것에 의한 담금질성의 변화를 억제할 수 있다. 이상으로부터, 성형장치는, 반복성형을 행하는 경우에, 성형품의 품질의 안정성을 향상시킬 수 있다.Such a molding apparatus has a mold that performs quench molding by contacting a metal material. When the mold and the heated metal material come into contact with each other, the temperature of the mold tends to rise. On the other hand, by cooling the mold by the cooling unit, the mold can be brought into a state capable of quench molding. Further, the cooling section makes the amount of heat taken from the mold higher than the amount of heat input from the metal material to the mold. In this case, the cooling unit can suppress an increase in the temperature of the mold or reduce the increased temperature of the mold. In this way, in the case of repeated molding, it is possible to suppress a change in hardenability due to an excessive increase in the temperature of the mold. From the above, the molding apparatus can improve the stability of the quality of the molded article in the case of repeated molding.
본 발명의 일 양태에 관한 성형방법은, 가열된 금속재료를 성형하는 성형방법으로서, 금속재료와 금형을 접촉시킴으로써 담금질성형을 행하는 성형공정과, 금형을 냉각하는 냉각공정을 구비하고, 냉각공정에서는, 반복성형에 의한 금형으로의 열의 축적에 따른, 금속재료로의 담금질성의 저하를 억제해도 된다.A molding method according to one aspect of the present invention is a molding method for molding a heated metal material, comprising a molding step of performing quench molding by bringing the metal material into contact with a mold, and a cooling step of cooling the mold. In the cooling step, , The decrease in hardenability of the metal material due to the accumulation of heat in the mold due to repeated molding may be suppressed.
이 성형방법에 의하면, 상술한 성형장치와 동일한 취지의 작용·효과를 얻을 수 있다.According to this molding method, the same effects and effects as those of the molding apparatus described above can be obtained.
본 발명의 일 양태에 관한 성형방법은, 가열된 금속재료를 성형하는 성형방법으로서, 금속재료와 금형과 접촉시킴으로써 담금질성형을 행하는 성형공정과, 금형을 냉각하는 냉각공정을 구비하고, 냉각공정에서는, 금형으로부터 빼앗는 발열량을, 금형에 대하여 금속재료로부터 입력되는 입열량보다 크게 한다.A molding method according to one aspect of the present invention is a molding method for molding a heated metal material, comprising a molding step of performing quench molding by bringing the metal material into contact with a mold, and a cooling step of cooling the mold. In the cooling step, , the amount of heat taken from the mold is made larger than the amount of heat input from the metal material to the mold.
이 성형방법에 의하면, 상술한 성형장치와 동일한 취지의 작용·효과를 얻을 수 있다.According to this molding method, the same effects and effects as those of the molding apparatus described above can be obtained.
본 발명의 일 양태에 의하면, 반복성형을 행하는 경우에, 성형품의 품질의 안정성을 향상시킬 수 있는 성형장치를 제공할 수 있다.According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a molding apparatus capable of improving the stability of the quality of molded products in the case of repeated molding.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 성형장치의 개략도이다.
도 2는 블로성형 시에 있어서의 금속파이프재료 및 금형의 상태를 나타내는 확대단면도이다.
도 3은 금형의 평면도이다.
도 4는 제1 부재를 제거한 상태를 나타내는 금형의 평면도이다.
도 5는 도 3에 나타내는 V-V선을 따른 단면도이다.
도 6은 도 5에 나타내는 VI-VI선을 따른 단면도이다.
도 7은 유로의 확대도이다.
도 8은 시간과 금형의 온도변화의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는 시간과 금형의 온도변화의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은 변형예에 관한 성형장치의 금형을 나타내는 단면도이다.1 is a schematic diagram of a molding apparatus according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is an enlarged sectional view showing the state of a metal pipe material and a mold during blow molding.
3 is a plan view of the mold.
4 is a plan view of the mold showing a state in which the first member is removed.
Fig. 5 is a cross-sectional view taken along line VV shown in Fig. 3;
Fig. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI shown in Fig. 5;
7 is an enlarged view of a flow path.
8 is a graph showing the relationship between time and mold temperature change.
9 is a graph showing the relationship between time and mold temperature change.
Fig. 10 is a cross-sectional view showing a mold of a molding apparatus according to a modified example.
이하, 본 발명의 적합한 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 다만, 각 도면에 있어서 동일부분 또는 상당부분에는 동일부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiment of this invention is described, referring drawings. However, the same reference numerals are assigned to the same parts or equivalent parts in each drawing, and overlapping descriptions are omitted.
도 1은, 본 실시형태에 관한 성형장치(1)의 개략도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 성형장치(1)는, 블로성형에 의하여 중공(中空)형상을 갖는 금속파이프를 성형하는 장치이다. 본 실시형태에서는, 성형장치(1)는, 수평면 상에 설치된다. 성형장치(1)는, 성형금형(2)과, 구동기구(3)와, 지지부(4)와, 가열부(5)와, 유체공급부(6)와, 냉각부(7)와, 제어부(8)를 구비한다. 다만, 본 명세서에 있어서, 금속파이프는, 성형장치(1)에서의 성형완료 후의 중공물품을 가리키고, 금속파이프재료(40)(금속재료)는, 성형장치(1)에서의 성형완료 전의 중공물품을 가리킨다. 금속파이프재료(40)는, 담금질 가능한 강종(鋼種)의 파이프재료이다. 또, 수평방향 중, 성형 시에 있어서 금속파이프재료(40)가 뻗는 방향을 "길이방향"이라고 칭하고, 길이방향과 직교하는 방향을 "폭방향"이라고 칭하는 경우가 있다.1 is a schematic diagram of a molding apparatus 1 according to this embodiment. As shown in Fig. 1, a forming apparatus 1 is an apparatus for forming a hollow metal pipe by blow molding. In this embodiment, the molding apparatus 1 is installed on a horizontal surface. The molding apparatus 1 includes a
성형금형(2)은, 금속파이프재료(40)를 금속파이프로 성형하는 형(型)이며, 상하방향으로 서로 대향하는 하측의 금형(11) 및 상측의 금형(12)을 구비한다. 하측의 금형(11) 및 상측의 금형(12)은, 강철제 블록으로 구성된다. 하측의 금형(11) 및 상측의 금형(12)의 각각에는, 금속파이프재료(40)가 수용되는 오목부가 마련된다. 하측의 금형(11)과 상측의 금형(12)은, 서로 밀접한 상태(형폐쇄상태)이며, 각각의 오목부가 금속파이프재료를 성형해야 할 목표형상의 공간을 형성한다. 따라서, 각각의 오목부의 표면이 성형금형(2)의 성형면이 된다. 하측의 금형(11)은, 다이홀더 등을 개재하여 기대(基臺)(13)에 고정된다. 상측의 금형(12)은, 다이홀더 등을 개재하여 구동기구(3)의 슬라이드에 고정된다.The
구동기구(3)는, 하측의 금형(11) 및 상측의 금형(12) 중 적어도 일방을 이동시키는 기구이다. 도 1에서는, 구동기구(3)는, 상측의 금형(12)만을 이동시키는 구성을 갖는다. 구동기구(3)는, 하측의 금형(11) 및 상측의 금형(12)끼리가 맞대어지도록 상측의 금형(12)을 이동시키는 슬라이드(21)와, 상기 슬라이드(21)를 상측으로 당겨 올리는 힘을 발생시키는 액추에이터로서의 풀백(pull back)실린더(22)와, 슬라이드(21)를 하강가압하는 구동원으로서의 메인실린더(23)와, 메인실린더(23)에 구동력을 부여하는 구동원(24)을 구비하고 있다.The
지지부(4)는, 하측의 금형(11) 및 상측의 금형(12)의 사이에 배치되는 금속파이프재료(40)를 지지하는 기구이다. 지지부(4)는, 성형금형(2)의 길이방향에 있어서의 일단(一端)측에서 금속파이프재료(40)를 지지하는 하측 전극(26) 및 상측 전극(27)과, 성형금형(2)의 길이방향에 있어서의 타단(他端)측에서 금속파이프재료(40)를 지지하는 하측 전극(26) 및 상측 전극(27)을 구비한다. 길이방향의 양측의 하측 전극(26) 및 상측 전극(27)은, 금속파이프재료(40)의 단부(端部) 부근을 상하방향으로부터 끼워 넣음으로써, 당해 금속파이프재료(40)를 지지한다. 다만, 하측 전극(26)의 상면 및 상측 전극(27)의 하면에는, 금속파이프재료(40)의 외주면에 대응하는 형상을 갖는 홈부가 형성된다. 하측 전극(26) 및 상측 전극(27)에는, 도시되지 않은 구동기구가 마련되어 있으며, 각각 독립적으로 상하방향으로 이동할 수 있다.The support part 4 is a mechanism for supporting the
가열부(5)는, 금속파이프재료(40)를 가열한다. 가열부(5)는, 금속파이프재료(40)로 통전함으로써 당해 금속파이프재료(40)를 가열하는 기구이다. 가열부(5)는, 하측의 금형(11) 및 상측의 금형(12)의 사이에서, 하측의 금형(11) 및 상측의 금형(12)으로부터 금속파이프재료(40)가 이간된 상태에서, 당해 금속파이프재료(40)를 가열한다. 가열부(5)는, 상술한 길이방향의 양측의 하측 전극(26) 및 상측 전극(27)과, 이들 전극(26, 27)을 통하여 금속파이프재료로 전류를 흘려보내는 전원(28)을 구비한다. 다만, 가열부는, 성형장치(1)의 전(前) 공정에 배치하고, 외부에서 가열을 하는 것이어도 된다.The
유체공급부(6)는, 하측의 금형(11) 및 상측의 금형(12)의 사이에 지지된 금속파이프재료(40) 내에 고압의 유체를 공급하기 위한 기구이다. 유체공급부(6)는, 가열부(5)에서 가열됨으로써 고온상태가 된 금속파이프재료(40)에 고압의 유체를 공급하여, 금속파이프재료(40)를 팽창시킨다. 유체공급부(6)는, 성형금형(2)의 길이방향의 양단(兩端)측에 마련된다. 유체공급부(6)는, 금속파이프재료(40)의 단부의 개구부로부터 당해 금속파이프재료(40)의 내부에 유체를 공급하는 노즐(31)과, 노즐(31)을 금속파이프재료(40)의 개구부에 대하여 진퇴이동시키는 구동기구(32)와, 노즐(31)을 통하여 금속파이프재료(40) 내에 고압의 유체를 공급하는 공급원(33)을 구비한다. 구동기구(32)는, 유체공급 시 및 배기 시에는 노즐(31)을 금속파이프재료(40)의 단부에 시일성을 확보한 상태에서 밀착시키고, 그 외의 경우에는 노즐(31)을 금속파이프재료(40)의 단부로부터 이간시킨다. 다만, 유체공급부(6)는, 유체로서, 고압의 공기나 불활성 가스 등의 기체를 공급해도 된다. 또, 유체공급부(6)는, 금속파이프재료(40)를 상하방향으로 이동하는 기구를 갖는 지지부(4)와 함께, 가열부(5)를 포함시켜 동일장치로 해도 된다.The
냉각부(7)는, 성형금형(2)을 냉각하는 기구이다. 냉각부(7)는, 성형금형(2)을 냉각함으로써, 팽창한 금속파이프재료(40)가 성형금형(2)의 성형면과 접촉했을 때에, 금속파이프재료(40)를 급속히 냉각할 수 있다. 냉각부(7)는, 하측의 금형(11) 및 상측의 금형(12)의 내부에 형성된 유로(36)와, 유로(36)로 냉각매체를 공급하여 순환시키는 순환기구(37)를 구비한다.The
제어부(8)는, 성형장치(1) 전체를 제어하는 장치이다. 제어부(8)는, 구동기구(3), 지지부(4), 가열부(5), 유체공급부(6), 및 냉각부(7)를 제어한다. 제어부(8)는, 금속파이프재료(40)를 성형금형(2)으로 성형하는 동작을 반복하여 행한다.The
구체적으로, 제어부(8)는, 예를 들면, 로봇암 등의 반송장치로부터의 반송타이밍을 제어하여, 열린 상태의 하측의 금형(11) 및 상측의 금형(12)의 사이에 금속파이프재료(40)를 배치한다. 혹은, 제어부(8)는, 작업자가 수동으로 하측의 금형(11) 및 상측의 금형(12)의 사이에 금속파이프재료(40)를 배치하는 것을 대기해도 된다. 또, 제어부(8)는, 길이방향의 양측의 하측 전극(26)으로 금속파이프재료(40)를 지지하고, 그 후에 상측 전극(27)을 하강시켜 당해 금속파이프재료(40)를 사이에 끼우도록, 지지부(4)의 액추에이터 등을 제어한다. 또, 제어부(8)는, 가열부(5)를 제어하여, 금속파이프재료(40)를 통전가열한다. 이로써, 금속파이프재료(40)에 축방향의 전류가 흐르고, 금속파이프재료(40) 자체의 전기저항에 의하여, 금속파이프재료(40) 자체가 줄(Joule)열에 의하여 발열한다.Specifically, the
제어부(8)는, 구동기구(3)를 제어하여 상측의 금형(12)을 하강시켜 하측의 금형(11)에 근접시키고, 성형금형(2)의 형폐쇄를 행한다. 그 한편, 제어부(8)는, 유체공급부(6)를 제어하여, 노즐(31)로 금속파이프재료(40)의 양단의 개구부를 시일함과 함께, 유체를 공급한다. 이로써, 가열에 의하여 연화된 금속파이프재료(40)가 팽창하여 성형금형(2)의 성형면과 접촉한다. 그리고, 금속파이프재료(40)는, 성형금형(2)의 성형면의 형상을 따르도록 성형된다. 다만, 플랜지가 부착된 금속파이프를 형성하는 경우, 하측의 금형(11)과 상측의 금형(12)의 사이의 간극에 금속파이프재료(40)의 일부를 진입시킨 후, 형폐쇄를 더 행하여, 당해 진입부를 눌러 찌부러뜨려 플랜지부로 한다. 금속파이프재료(40)가 성형면에 접촉하면, 냉각부(7)에서 냉각된 성형금형(2)으로 급랭됨으로써, 금속파이프재료(40)의 담금질이 실시된다. 이와 같은 냉각법은, 금형접촉냉각 또는 금형냉각이라고 불린다. 급랭된 직후는 오스테나이트가 마텐자이트로 변태(變態)한다(이하, 오스테나이트가 마텐자이트로 변태하는 것을 마텐자이트변태라고 한다). 냉각의 후반은 냉각속도가 작아졌으므로, 복열(復熱)에 의하여 마텐자이트가 다른 조직(트루스타이트, 소르바이트 등)으로 변태한다. 따라서, 별도 템퍼링처리를 행할 필요가 없다. 다만, 제어부(8)에 의한 냉각부(7)의 제어내용에 대해서는 후술한다.The
도 2를 참조하여, 성형장치(1)의 성형의 수순에 대하여 설명한다. 도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이, 제어부(8)는, 성형금형(2)을 형폐쇄함과 함께, 유체공급부(6)에서 금속파이프재료(40)에 유체를 공급함으로써, 블로성형을 행한다(1차 블로). 1차 블로에서는, 제어부(8)는, 메인캐비티부(MC)에서 파이프부(43)를 성형함과 함께, 플랜지부(44)에 대응하는 부분을 서브캐비티부(SC)로 진입시킨다. 그리고, 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이, 제어부(8)는, 성형금형(2)을 더 형폐쇄함으로써, 서브캐비티부(SC)에 진입한 부분을 더 찌부러뜨림으로써, 플랜지부(44)를 성형한다. 다음으로, 제어부(8)는, 상측의 금형(12)을 상승시켜 금속파이프재료(40)로부터 이간시킴으로써, 형개방을 행한다. 이로써, 금속파이프(41)가 성형된다.Referring to Fig. 2, the molding procedure of the molding apparatus 1 will be described. As shown in (a) of FIG. 2 , the
다음으로, 도 3~도 6을 참조하여, 금형(11)의 상세한 구성에 대하여 설명한다. 다만, 이후의 설명에 있어서는, 하측의 금형(11)에 대하여 설명하지만, 상측의 금형(12)에 대해서도 동일한 취지의 설명이 성립되기 때문에, 설명을 생략한다. 도 3은, 금형(11)의 평면도이다. 도 4는, 제1 부재(50)를 제거한 상태를 나타내는 금형(11)의 평면도이다. 도 5는, 도 3에 나타내는 V-V선을 따른 단면도이다. 도 6은, 도 5에 나타내는 VI-VI선을 따른 단면도이다.Next, with reference to FIGS. 3-6, the detailed structure of the
다만, 본 실시형태에 있어서는, 성형장치(1)는, 2개의 금속파이프재료(40)를 동시에 성형할 수 있다. 따라서, 도 3에 나타내는 바와 같이, 금형(11)은, 서로 병렬로 나열된 2개의 금속파이프재료(40)를 성형하는 성형면(47)을 갖는다(도 2도 참조). 다만, 나열되는 금속파이프재료(40)의 개수는 한정되지 않으며, 1개여도 되고, 3개 이상이어도 된다. 성형면(47)은, 금속파이프재료(40)의 길이방향과 대응하도록, 길이방향을 따라 뻗는 형상을 갖고 있다. 이후의 설명에 있어서는, 성형면(47)의 길이방향을 X축방향이라고 하고, 길이방향과 직교하는 수평방향을 Y축방향이라고 하며, 상하방향을 Z축방향이라고 하는 경우가 있다. 또, 길이방향에 있어서의 일방측을 X축방향의 정(正)측이라고 하고, 길이방향과 직교하는 방향의 일방측을 Y축방향의 정측이라고 하며, 상측을 Z축방향에 있어서의 정측이라고 한다.However, in this embodiment, the molding apparatus 1 can mold two
도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 금형(11)은, X축방향에 있어서, 정측으로부터 순차적으로 3개의 유닛(U1, U2, U3)으로 분할되어 있다. 유닛(U2)은, 금형(11)의 X축방향에 있어서의 중앙위치에 대응하는 유닛이다. 유닛(U1, U3)은, X축방향에 있어서의 양단측의 유닛이다. 각 유닛(U1, U2, U3)은, 각각 냉각영역(E1)(제1 영역), 냉각영역(E2)(제2 영역), 및 냉각영역(E3)(제3 영역)을 갖고 있다. 냉각영역(E1, E2, E3)은, 각각 O링이 배치되는 시일홈부(90)에 의하여, 평면시(平面視)에 있어서 전체둘레가 둘러싸여 있다. 다만, 유닛(U1, U2, U3) 및 냉각영역(E1, E2, E3)에서는, 특별한 설명이 없는 한, 동일한 취지의 설명이 성립되는 것으로 한다. 다만, 실시형태에서는, 금형(11)을 유닛(U1, U2, U3)에 의한 3분할의 구조로 하고 있지만, 냉각영역도 포함하여 균일냉각을 목표로 하기 위하여, 금형(11)을 하나의 유닛으로 해도 된다.As shown in FIGS. 4 and 5 , the
도 4~도 6에 나타내는 바와 같이, 금형(11) 내부에는, 냉각매체(물)를 유통시키는 유로(60)가 형성된다. 유로(60)는, 복수의 냉각부(61)(슬릿에 의한 유로)와, 공급재킷부(62)와, 회수재킷부(63)와, 공급연통부(64)(도 5 및 도 6 참조)와, 배출연통부(66)(도 6 참조)를 구비한다. 또, 금형(11)을 지지하는 다이홀더(91)에는, 공급부(67)(도 5 및 도 6 참조)와, 배출부(68, 69)(도 6 참조)가 형성된다. 다만, 복수의 냉각부(61)와, 공급재킷부(62)와, 회수재킷부(63)와, 공급연통부(64)와, 배출연통부(66)는, 유닛(U1, U2, U3) 및 냉각영역(E1, E2, E3)에 대하여, 개별의 유로로서 마련되어 있다. 한편, 공급부(67), 및 배출부(68, 69)는, 유닛(U1, U2, U3) 및 냉각영역(E1, E2, E3)에 대한 공통의 유로로서 마련되어 있다.As shown in FIGS. 4 to 6 , a
냉각부(61)는, 금형(11)을 냉각하는 부분으로서 주로 기능하는 부분이다. 냉각부(61)는, Y축방향으로 뻗도록 형성된다. 복수의 냉각부(61)는, X축방향으로 나열되도록 배치된다. 공급재킷부(62)는, 각각의 냉각부(61)에 대하여 냉각매체를 공급하는 부분이다. 공급재킷부(62)는, 각각의 냉각부(61)의 Y축방향의 부(負)측의 단부에 연결되도록, X축방향으로 뻗어 있다. 회수재킷부(63)는, 각각의 냉각부(61)로부터 냉각매체를 회수하는 부분이다(도 4 및 도 6 참조). 회수재킷부(63)는, 각각의 냉각부(61)의 Y축방향의 정측의 단부에 연결되도록, X축방향으로 뻗어 있다.The cooling part 61 is a part that mainly functions as a part that cools the
공급연통부(64)는, 공급재킷부(62)와 공급부(67)를 연결함으로써, 공급부(67)로부터 공급재킷부(62)로 냉각매체를 공급하는 부분이다. 공급연통부(64)는, 공급재킷부(62)에 대하여 1개 이상 마련되며, Z축방향의 부측으로 뻗는다. 배출연통부(66)는, 회수재킷부(63)와 배출부(68)를 연결함으로써, 배출부(68)에 회수재킷부(63)로부터 냉각매체를 배출하는 부분이다(도 4 및 도 6 참조). 배출연통부(66)는, 회수재킷부(63)에 대하여 1개 이상 마련되며, Z축방향의 부측으로 뻗는다.The
공급부(67)는, 다이홀더(91)에서, X축방향으로 뻗어 있다(도 5 및 도 6 참조). 공급부(67)의 X축방향의 정측의 단부는, 다이홀더(91)로부터 개구되어 있다. 당해 개구에는, 냉각매체를 공급하는 노즐(도시하지 않음)이 삽입된다. 공급부(67)는, 각 유닛(U1, U2, U3)의 공급연통부(64)에 대하여, 냉각매체를 분배한다. 배출부(68)는, 다이홀더(91)에서, X축방향으로 뻗어 있다(도 6 참조). 배출부(69)는, 배출부(68)의 X축방향의 정측의 단부로부터 Y축방향의 정측으로 뻗어, 다이홀더(91)로부터 개구되어 있다. 당해 개구에는, 냉각매체를 배출하는 노즐(도시하지 않음)이 삽입된다. 배출부(68, 69)는, 각 유닛(U1, U2, U3)의 배출연통부(66)로부터의 냉각매체를 공통하여 배출한다.The
금형(11)은, 금속파이프재료(40)를 성형하는 성형면(47)을 갖는 제1 부재(50)와, 성형면(47)과 반대측에서 제1 부재(50)를 지지하는 제2 부재(51)로 분할된다. 제1 부재(50)는, Z축방향의 부측에 분할면(50a)을 갖는다. 제2 부재(51)는, Z축방향의 정측에 분할면(51a)을 갖는다. 제1 부재(50)와 제2 부재(51)는, 서로의 분할면(50a, 51a)이 접촉하도록 중첩된 상태로, 볼트(혹은 나사)고정함으로써 접합된다. 볼트(혹은 나사)를 제거함으로써, 제1 부재(50)는, 제2 부재(51)로부터 제거할 수 있다(도 7 참조). 다만, 본 실시형태에서는, 분할면(50a, 51a)은, XY평면과 평행하게 넓어지는 평면에 의하여 구성된다.The
제1 부재(50)의 두께는, 제2 부재(51)의 두께에 비하여 얇다. 여기에서의 두께란, Z축방향의 부측의 치수이다. 다만, 제1 부재(50)의 Z축방향의 정측의 면은, 성형면(47)의 형상에 따라, 만곡되도록 형성되어 있다. 따라서, 제1 부재(50)의 두께는, 장소에 따라 상이하다. 성형면(47)은, 유닛(U2)의 위치에서 가장 Z축방향의 부측으로 파여 있다. 따라서, 유닛(U2)에서의 분할면(50a)은, 다른 유닛(U1, U3)의 분할면(50a)보다 Z축방향의 부측에 배치된다.The thickness of the
제1 부재(50)의 재질은, 제2 부재(51)의 재질에 비하여, 성형에 대한 내구성이 높다. 제1 부재(50)의 재료는, 제2 부재(51)의 재질에 비하여, 경질인 재료, 내마모성이 높은 고급재료가 이용된다.The material of the
제2 부재(51)에는, 분할면(51a)을 따라 뻗음과 함께, 당해 분할면(51a)에 있어서 개구하는 슬릿(53)이 형성된다. 슬릿(53)은, 제1 부재(50) 및 제2 부재(51)를 접합함으로써, 유로(60)의 일부인 냉각부(61)를 구성한다. 제1 부재(50)의 분할면(50a)은, 슬릿이 형성되지 않고 평활면으로서 형성된다. 이로써, 슬릿(53)은, 냉각부(61)의 바닥면(61a) 및 측면(61b)을 규정하고, 제1 부재(50)의 분할면(50a)은, 냉각부(61)의 상면(61c)을 규정한다(도 7의 (b) 참조). 즉, 슬릿(53)의 개구를 제1 부재(50)로 막음으로써, 단면직사각형상의 유로인 냉각부(61)가 형성된다.The
제2 부재(51)에는, 분할면(51a)을 따라 뻗음과 함께, 당해 분할면(51a)에 있어서 개구하는 재킷홈(54)이 형성된다. 재킷홈(54)은, 제1 부재(50) 및 제2 부재(51)를 접합함으로써, 유로(60)의 일부인 공급재킷부(62) 및 회수재킷부(63)를 구성한다. 제1 부재(50)의 분할면(50a)은, 슬릿이 형성되지 않고 평활면으로서 형성된다. 이로써, 재킷홈(54)은, 공급재킷부(62)의 바닥면(62a) 및 측면(62b)을 규정하고, 제1 부재(50)의 분할면(50a)은, 공급재킷부(62)의 상면(62c)을 규정한다(도 7의 (a) 참조). 즉, 재킷홈(54)의 개구를 제1 부재(50)로 막음으로써, 단면직사각형상의 유로인 공급재킷부(62)가 형성된다. 회수재킷부(63)도 동일하다.The
도 4에 나타내는 바와 같이, 슬릿(53) 및 재킷홈(54)의 배치는, 상술에서 설명한 냉각부(61), 공급재킷부(62), 및 회수재킷부(63)의 배치와 동일한 취지이다. 즉, 슬릿(53)은, Y축방향으로 뻗어, X축방향으로 복수 나열되어 있다. 복수의 슬릿(53)의 Y축방향의 양단에는, 각각의 슬릿(53)에 대하여 공급재킷부(62)의 재킷홈(54)과, 회수재킷부(63)의 재킷홈(54)이 형성된다. 다만, 각 유닛(U1, U2, U3)에 형성되는 슬릿(53) 및 재킷홈(54)은, 각 냉각영역(E1, E2, E3)을 둘러싸는 시일홈부(90)의 범위 내에 배치된다.As shown in Fig. 4, the arrangement of the
금형(11)은, X축방향에 있어서 서로 상이한 위치에, 냉각영역(E1, E2, E3)을 갖는다. 그리고, 냉각영역(E1, E3)에서는, 제1 피치 P1로 복수의 슬릿(53)이 나열된다. 냉각영역(E2)에서는, 제1 피치 P1보다 짧은 제2 피치 P2로 복수의 슬릿(53)이 나열된다. 이로써, 냉각영역(E2)의 슬릿(53) 쪽이, 냉각영역(E1, E3)의 슬릿(53)보다 조밀하게 형성된다.The
슬릿(53)에 의한 냉각부(61) 단로(單路)의 단면적은, 재킷홈(54)에 의한 공급재킷부(62) 및 회수재킷부(63)의 단면적보다 작다. 구체적으로는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 슬릿(53)의 폭치수(W1)는, 재킷홈(54)의 폭치수(W2)보다 좁다. 또, 슬릿(53)의 높이치수(H1)는, 재킷홈(54)의 높이치수(H2)보다 낮다.The cross-sectional area of the disconnection of the cooling section 61 by the
다음으로, 도 5 및 도 8을 참조하여, 제어부(8)에 의한 냉각부(7)의 제어내용에 대하여 상세하게 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는, 금형(11)에 대한 냉각에 대하여 설명을 행하고 있지만, 금형(12)에 대한 냉각에 대해서도 동일한 취지의 설명이 성립된다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 냉각부(7)의 순환기구(37)는, 공급부(67)에 냉각매체를 공급한다. 순환기구(37)는, 배관(101)을 개재하여, 공급부(67)의 입구부에 접속된다. 또, 순환기구(37)는, 배출부(69)로부터 배출된 냉각매체를 회수한다. 순환기구(37)는, 회수한 냉각매체를 냉각장치로 냉각하여, 소정의 온도의 냉각매체를 공급부(67)에 공급한다.Next, with reference to FIGS. 5 and 8 , details of control of the
성형장치(1)는, 금형(11)의 온도를 검출하는 온도센서(100)를 구비하고 있다. 온도센서(100)는, 검출한 온도를 제어부(8)로 송신한다. 도 5에서는, 온도센서(100)는 금형(11)의 내부 중, 성형면에 가까운 위치에 마련되어 있다. 단, 온도센서(100)가 금형(11)에 대하여 어디에 마련되어 있어도 된다. 예를 들면, 온도센서(100)는, 금형(11) 내부 중, 도 5와는 상이한 위치에 마련되어도 되고, 금형(11)의 표면에 마련해도 된다.The molding apparatus 1 includes a
제어부(8)는, 냉각부(7)의 냉각능력을 제어한다. 구체적으로, 제어부(8)는, 순환기구(37)가 공급하는 냉각매체의 유량을 조정함으로써, 냉각능력을 제어한다. 즉, 제어부(8)는, 냉각능력을 저하시키는 경우는 냉각매체의 유량을 저하시키고, 냉각능력을 높이는 경우는 냉각매체의 유량을 증가시킨다. 단, 제어부(8)는, 수량뿐만 아니라, 냉각매체의 온도를 조정함으로써 냉각능력을 조정해도 된다. 단, 유량 쪽이 온도에 비하여 조정이 용이하다.The
여기에서, 도 8을 참조하여, 성형장치(1)가 다수의 금속파이프를 제조하기 위하여, 반복성형을 행하는 경우, 금형(11)의 온도가 어떻게 변화하는지에 대하여 설명한다. 도 8의 (a), (b)는, 시간과 금형(11)의 온도변화의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 8의 (a), (b)의 좌표의 가로축은, 성형개시로부터의 시간을 나타낸다. 실선의 그래프 TG1, TG2는, 금형(11)의 온도변화를 나타내는 그래프이다. 좌표의 세로축(지면(紙面) 좌측의 세로축)은, 그래프 TG1, TG2에 대해서는 금형(11)의 온도를 나타낸다. 다만, 금형(11)의 온도의 측정장소는, 임의의 장소로 설정해도 되고, 성형면이어도 되며 금형 내부여도 되고 어디여도 된다. 2점쇄선의 그래프 FG1, FG2는, 냉각매체의 유량을 나타내는 그래프이다. 좌표의 세로축(지면 우측의 세로축)은, 그래프 FG1, FG2에 대해서는 냉각매체의 유량을 나타낸다.Here, with reference to FIG. 8, how the temperature of the
도 8의 (a)에 나타내는 바와 같이, 성형장치(1)가 1회째의 성형을 행하면, 가열된 금속파이프재료(40)가 금형(11)에 접촉한다. 이때, 금속파이프재료(40)가 갖고 있던 열이, 금형(11)에 입력된다. 따라서, 금형(11)의 온도가 상승한다(도면 중의 "A"의 부분을 참조). 다만, 1회째의 성형개시 시의 온도의 극소점을 "P1a"라고 한다. 금속파이프재료(40)에 대한 담금질이 완료되어, 금형(11)으로부터 금속파이프가 제거되면, 금형(11)에 대한 입열이 없는 상태로 냉각부(7)에 의한 냉각이 행해진다. 따라서, 금형(11)의 온도가 하강한다(도면 중의 "B"의 부분을 참조). 1회째의 성형에 있어서의 온도의 극대점을 "P1b"라고 한다. 다음으로, 금형(11)의 온도가 성형개시 시의 온도로 되돌아오는 전단계에서, 성형장치(1)가 2회째의 성형을 행한다. 이로써, 다시 금형(11)의 온도가 상승한다(도면 중의 "C"의 부분을 참조). 2회째의 성형의 개시 시의 온도의 극소점을 "P2a"라고 한다. 2회째의 성형에 의한 극대점을 "P2b"라고 한다. 이때, 2회째의 성형에 있어서의 극소점 P2a의 온도는, 1회째의 성형에 있어서의 극소점 P1a의 온도보다 높다. 또, 2회째의 성형에 있어서의 극대점 P2b의 온도는, 1회째의 성형에 있어서의 극대점 P1b보다 높다. 이와 같이, 성형개시로부터 소정의 성형횟수의 사이, 극소점 및 극대점의 온도가 성형을 반복할 때마다, 서서히 증가한다.As shown in FIG. 8(a), when the molding apparatus 1 performs the first molding, the heated
소정 횟수 이상의 성형을 반복하면, 금형(11)의 온도상승이 포화상태가 된다. 당해 상태가 되면, 어느 성형횟수에 있어서의 극소점 Pma 및 극대점 Pmb의 온도는, 전회의 성형에 있어서의 극소점 Pna 및 극대점 Pnb의 온도로부터 변화가 없어진다. 그 후는, 극소점의 온도와 극대점의 온도가 일정한 상태로, 성형이 반복하여 행해진다. 이와 같은 상태는, 이후의 설명에 있어서, "안정상태"라고 칭하는 경우가 있다.When molding is repeated a predetermined number of times or more, the temperature rise of the
각 성형에 있어서의 극소점을 통과하는 그래프 La, 및 각 성형에 있어서의 극대점을 통과하는 그래프 Lb를 설정한다. 그래프 FG1이 상술한 바와 같은 온도변화를 나타내기 때문에, 그래프 La, Lb는, 성형개시 후의 소정 기간은, 안정상태에 있어서의 온도를 향하여 상향으로 만곡되어, 안정상태가 되면 수평으로 뻗는 직선이 되는 점근선(漸近線)과 같은 형상이 된다.A graph La passing through the minimum point in each shaping and a graph Lb passing through the maximum point in each shaping are set. Since the graph FG1 shows the temperature change as described above, the graphs La and Lb curve upward toward the temperature in a stable state for a predetermined period after the start of molding, and become a straight line extending horizontally when the graph is in a stable state. It has the same shape as an asymptote.
이에 대하여, 제어부(8)는, 반복성형에 의한 금형(11)으로의 열의 축적에 의하여, 금속파이프재료(40)로의 담금질성의 저하를 억제하도록 냉각부(7)를 제어한다. 예를 들면, 양호한 담금질을 행하기 위하여, 금형(11)의 온도가 온도 T1 이하로 설정되는 것이 바람직한 것으로 한다. 제어부(8)는, 안정상태에 있어서의 금형(11)의 온도가, 온도 T1 이하가 되도록 냉각부(7)를 제어한다. 즉, 냉각능력이 과도하게 낮아 안정상태에 있어서의 금형(11)의 온도가 온도 T1보다 높아지지 않도록, 제어부(8)는, 냉각매체의 유량을 높은 값으로 일정하게 하고 있다(그래프 FG1 참조). 제어부(8)는, 적어도, 포화상태에 있어서의 극소점의 온도가 온도 T1 이하가 되도록 제어를 행한다. 다만, 온도 T1은, 금형(11)이나 금속파이프재료(40)의 재질이나 크기 등에 의하여 적절히 설정되는 값이다. 예를 들면, 온도 T1을 설정할 때에는, 금형(11)의 내구성도 고려하여, 내구성이 낮은 경우는 온도 T1을 낮게 억제해도 된다. 예를 들면, 금형(11)의 온도가 과도하게 높아지면, 금형강도가 템퍼링 등에 의하여 저하하고, 마모가 촉진되는 리스크도 있지만, 금형(11)의 내구성을 고려하여 온도 T1을 설정함으로써, 그와 같은 리스크를 저감시킬 수 있다.On the other hand, the
또, 제어부(8)는, 금형(11)의 온도가 소정의 범위 내에 들어가도록, 냉각부(7)를 제어한다. 상술한 바와 같이, 도 8의 (a)에 나타내는 그래프 TG1은, 안정상태에 있어서, 일정한 극솟값에 의하여 구성되는 그래프 La와, 일정한 극댓값에 의하여 구성되는 그래프 La의 범위에 들어가 있다. 단, 안정상태에 있어서도, 각 회에 있어서의 성형에서의 극댓값 및 극솟값은, 약간의 변동이 있어도 된다. 이 경우는, 그래프 La, Lb는, 도 8의 (a)와 같은 직선으로부터 흐트러진 형상이 된다. 단, 이 경우도, 금속파이프의 담금질성의 안정성이 손상되지 않는 범위에서, 극댓값 및 극솟값의 변동은, 소정의 오차범위에 들어가는 것이 바람직하다.Further, the
제어부(8)는, 금형(11)의 성형횟수가 증가할수록, 냉각부(7)의 냉각능력을 증대시켜도 된다. 또, 제어부(8)는, 금형(11)의 성형시간이 길어질수록, 냉각부(7)의 냉각능력을 증대시켜도 된다. 예를 들면, 제어부(8)는, 냉각매체의 유량이 도 8의 (b)에 나타내는 그래프 FG2를 그리도록 제어를 행해도 된다. 이 경우, 제어부(8)는, 성형개시 시에는 냉각매체의 유량을 적게 억제해 두어, 시간의 경과와 함께 서서히 증가시킨다. 이 경우, 제어부(8)는, 성형횟수가 증가할수록, 또한, 성형시간이 길어질수록, 냉각매체의 유량을 늘리게 된다. 다만, 여기에서의 "성형시간"이란, 1회당 성형에 필요로 하는 시간(그래프 TG2의 산 1개분의 시간)은 아니고, 복수 회의 성형을 행한 경우의, 각 회의 합계의 시간이다. 그리고, 제어부(8)는, 안정상태가 되면, 냉각매체의 유량이 일정해지도록 제어한다.The
도 8의 (b)의 제어방법에서는, 제어부(8)는, 성형개시단계에서는, 일부러 냉각부(7)의 냉각능력을 억제하고 있다. 이로써, 제어부(8)는, 금형(11)의 온도변화가 신속하게 안정상태가 되도록 하고 있다. 구체적으로, 성형개시단계에서는, 그래프 TG2의 온도상승은, 그래프 TG1의 온도상승에 비하여 크다. 그리고, 그래프 TG2가 안정상태가 되는 시간은 "t1"로 되어 있지만, 그래프 TG1은 "t1"의 단계에서는 아직 온도상승을 계속하고 있다. 그리고, 그래프 TG1은, "t1"로부터 소정 시간경과한 타이밍에 안정상태로 되어 있다. 즉, 도 8의 (b)의 제어방법에서는, 금형(11)은, 조기에 안정상태에서의 성형을 가능하게 하여, 성형품의 품질을 조기에 안정시킬 수 있다.In the control method of FIG. 8(b), the
제어부(8)는, 온도센서(100)의 검출결과에 근거하여, 냉각부(7)의 냉각능력을 조정해도 된다. 예를 들면, 제어부(8)는, 도 8의 (b)의 제어에 있어서, 온도센서(100)의 검출결과로부터, 안정상태가 된 것을 검출해도 된다. 이로써, 제어부(8)는, 적절한 타이밍에 냉각매체의 유량을 일정하게 할 수 있다. 또, 성형의 반복이 일시적으로 휴지됨으로써, 금형(11)의 온도가 안정상태의 온도로부터 낮아진 경우, 제어부(8)는, 온도센서(100)의 검출결과에 근거하여, 당해 온도저하를 파악해도 된다. 이 경우, 제어부(8)는, 냉각매체의 감소시킴으로써, 안정상태가 되도록 금형(11)의 온도를 상승시켜도 된다.The
다음으로, 본 실시형태에 관한 성형장치(1)의 작용·효과에 대하여 설명한다.Next, actions and effects of the molding apparatus 1 according to the present embodiment will be described.
본 실시형태에 관한 성형장치(1)는, 금속재료와 접촉함으로써 담금질성형을 행하는 금형(11, 12)을 갖는다. 금형(11, 12)과 가열된 금속재료가 서로 접촉함으로써, 금형(11, 12)의 온도가 상승한다. 이에 대하여, 냉각부(7)가 금형(11, 12)을 냉각함으로써, 금형(11, 12)을 담금질성형이 가능한 상태로 할 수 있다. 또한, 냉각부(7)는, 반복성형에 의한 금형(11, 12)으로의 열의 축적에 따른, 금속재료로의 담금질성의 저하를 억제한다. 따라서, 금형(11, 12)이 성형을 반복함으로써 금속재료로부터 반복하여 입열을 받아도, 금형(11, 12)은, 담금질성을 저하시키지 않고, 반복담금질성형을 행할 수 있다. 이상으로부터, 성형장치(1)는, 반복성형을 행하는 경우에, 성형품의 품질의 안정성을 향상시킬 수 있다.The molding apparatus 1 according to the present embodiment has
냉각부(7)는, 금형(11, 12)의 온도를 소정의 범위 내로 수렴해도 된다. 이 경우, 냉각부(7)는, 성형 시에 있어서의 금형(11, 12)의 온도변화의 패턴을 일정에 가깝게 할 수 있다. 따라서, 성형장치(1)는, 성형품의 품질의 안정성을 향상시킬 수 있다. 즉, 도 8의 (a)의 1회째의 성형에서의 금형(11)의 온도변화의 패턴과, 5회째의 금형(11)의 온도변화의 패턴은, 서로 상이하다. 그 때문에, 1회째의 성형에 의한 금속파이프와, 5회째의 성형에 의한 금속파이프는, 담금질성에 차가 발생한다. 이에 대하여, 안정상태에서의 성형에서는, 금형(11, 12)은, 횟수에 관계없이 일정한 온도변화의 패턴으로 성형을 행할 수 있다. 이로써, 성형품의 품질이 안정된다.The
냉각부(7)는, 금형(11, 12)의 성형횟수가 증가할수록, 냉각능력을 증대시켜도 된다. 금형(11, 12)의 성형횟수가 증가할수록, 금형(11, 12)에 열이 축적되기 쉬워진다. 따라서, 냉각부(7)는, 금형(11, 12)의 성형횟수가 증가할수록, 냉각능력을 증대시킴으로써, 금형(11, 12)에 대한 열의 축적을 억제할 수 있다.The
냉각부(7)는, 금형(11, 12)의 성형시간이 길어질수록, 냉각능력을 증대시켜도 된다. 금형(11, 12)의 성형시간이 길어질수록, 금형(11, 12)에 열이 축적되기 쉬워진다. 따라서, 냉각부(7)는, 금형(11, 12)의 성형시간이 길어질수록, 냉각능력을 증대시킴으로써, 금형(11, 12)에 대한 열의 축적을 억제할 수 있다.The cooling capacity of the
성형장치(1)는, 금형(11, 12)의 온도를 검출하는 온도센서(100)를 구비하고, 냉각부(7)는, 온도센서(100)의 검출결과에 근거하여, 냉각능력을 조정해도 된다. 이 경우, 냉각부(7)는, 금형(11, 12)의 온도에 따라, 당해 금형(11, 12)이 적절한 온도가 되도록 할 수 있다.The molding apparatus 1 includes a
본 실시형태에 관한 성형방법은, 가열된 금속재료를 성형하는 성형방법으로서, 금속재료와 금형을 접촉시킴으로써 담금질성형을 행하는 성형공정과, 금형을 냉각하는 냉각공정을 구비하고, 냉각공정에서는, 반복성형에 의한 금형으로의 열의 축적에 따른, 금속재료로의 담금질성의 저하를 억제해도 된다.The molding method according to the present embodiment is a molding method for molding a heated metal material, and includes a molding step of performing quench molding by bringing the metal material into contact with a mold, and a cooling step of cooling the mold. In the cooling step, the molding process is repeated. The decrease in hardenability of the metal material due to the accumulation of heat in the mold due to molding may be suppressed.
이 성형방법에 의하면, 상술한 성형장치(1)와 동일한 취지의 작용·효과를 얻을 수 있다.According to this molding method, the same effects and effects as those of the molding apparatus 1 described above can be obtained.
본 발명은, 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니다.This invention is not limited to the above-mentioned embodiment.
금형에 형성되는 냉각매체의 유로의 패턴은, 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 금형을 양호하게 냉각할 수 있는 패턴이면, 적절히 변경해도 된다.The pattern of the passage of the cooling medium formed in the mold is not limited to the above-described embodiment, and may be appropriately changed as long as the pattern can favorably cool the mold.
제어부에 의한 냉각능력의 제어양태는, 상술한 실시형태에 나타난 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 9에 나타내는 바와 같은 제어패턴이 채용되어도 된다. 다만, 도 9에서는, 극솟값의 변화양태를 나타내는 그래프 La 및 극댓값의 변화양태를 나타내는 그래프 Lb만이 나타나, 온도변화의 그래프는 생략되어 있다. 온도변화의 그래프는, 당해 그래프 La, Lb의 범위 내에서 물결을 그리는 것 같은 형상이 된다.The control mode of the cooling capacity by the control unit is not limited to that shown in the above-described embodiment. For example, a control pattern as shown in Fig. 9 may be employed. However, in FIG. 9, only the graph La showing the change mode of the local minimum value and the graph Lb showing the change mode of the maximum value are shown, and the graph of the temperature change is omitted. The graph of temperature change has a shape like drawing a wave within the range of the graphs La and Lb.
도 9의 (a)에 있어서는, 제어부(8)는, 냉각능력이 매우 높아지도록 조정한다. 그래프 FG3의 유량은, 도 8의 (a)에 나타내는 그래프 TG1에 비하여 많다. 이 경우, 1회분의 성형 중에서 냉각부(7)에 의하여 금형(11, 12)으로부터 빼앗기는 발열량이, 금형(11, 12)에 대하여 금속재료로부터 입력되는 입열량보다 커진다. 도 8의 제어패턴에서는, 금형(11, 12)은 높은 온도에서 안정상태로 되어 있었지만, 도 9의 제어패턴에서는, 낮은 온도에서 안정상태로 되어 있다.In (a) of Fig. 9, the
도 9의 (b)에 있어서는, 제어부(8)는, 금형(11, 12)의 온도상승을 허용하면서, 소정 온도까지 상승하면, 온도를 저하시키도록, 냉각능력을 조정한다. 그래프 FG4에 나타내는 바와 같이, 성형개시단계에서는, 제어부(8)는, 냉각매체의 유량을 낮은 값으로 억제함으로써, 어느 정도의 금형(11, 12)의 온도상승을 허용한다. 제어부(8)는, 온도센서(100)의 검출결과에 근거하여, 금형(11, 12)의 온도가 소정의 온도에 도달한 것을 파악하면, 냉각매체의 유량을 일시적으로 증가시킨다. 이로써, 제어부(8)는, 금형(11, 12)에 대한 입열량보다 냉각부(7)에 의한 발열량을 많이 함으로써, 금형(11, 12)의 온도를 저하시킨다. 제어부(8)는, 온도센서(100)의 검출결과에 근거하여, 금형(11, 12)의 온도가 초기단계 정도까지 돌아온 것을 파악하면, 냉각매체의 유량을 되돌린다. 여기에서, 제어부(8)는, 금형(11, 12)의 온도의 범위(W)를, 성형품의 품질이 과도하게 변화하지 않는 정도의 크기로 설정한다. 이로써, 제어부(8)는, 금형(11, 12)의 온도변화의 패턴이 변동하는 것은 허용하면서도, 당해 변동의 폭을 억제함으로써, 성형품의 품질이 불규칙해지는 것을 억제할 수 있다.In (b) of FIG. 9 , the
이상과 같이, 냉각부(7)는, 금형(11, 12)으로부터 빼앗는 발열량을, 금형(11, 12)에 대하여 금속재료로부터 입력되는 입열량보다 크게 한다. 이 경우, 냉각부(7)는, 금형(11, 12)의 온도가 상승하는 것을 억제하거나, 상승한 금형(11, 12)의 온도를 저하시킬 수 있다. 이로써, 반복성형을 행하는 경우에, 금형(11, 12)의 온도가 과도하게 높아지는 것에 의한 담금질성의 변화를 억제할 수 있다. 이상으로부터, 성형장치는, 반복성형을 행하는 경우에, 성형품의 품질의 안정성을 향상시킬 수 있다.As described above, in the
변형예에 관한 성형방법은, 가열된 금속재료를 성형하는 성형방법으로서, 금속재료와 금형과 접촉시킴으로써 담금질성형을 행하는 성형공정과, 금형을 냉각하는 냉각공정을 구비하고, 냉각공정에서는, 금형으로부터 빼앗는 발열량을, 금형에 대하여 금속재료로부터 입력되는 입열량보다 크게 한다.The molding method according to the modified example is a molding method for molding a heated metal material, and includes a molding step of performing quench molding by bringing the metal material into contact with a mold, and a cooling step of cooling the mold. In the cooling step, the mold is removed from the mold. The amount of heat taken away is made larger than the amount of heat input from the metal material to the mold.
이 성형방법에 의하면, 상술한 변형예에 관한 성형장치와 동일한 취지의 작용·효과를 얻을 수 있다.According to this molding method, it is possible to obtain the same effect and effect as the molding apparatus according to the modified example described above.
또, 도 10에 나타내는 바와 같은 금형(110)을 채용해도 된다. 도 10에 나타내는 금형(110)은, 하형(111)과, 상형(112)과, 인서트금형(113)을 구비한다. 인서트금형(113)은, 상형(112)과 댐퍼(135)를 개재하여 접속되어 있다. 하형(111), 상형(112), 및 인서트금형(113)은, 냉각매체를 유통시키는 유로(131, 132, 133)를 갖고 있다. 인서트금형(113)은, 복잡한 형상을 성형하기 위한 돌출부(113a)를 갖고 있다. 이와 같은 금형(110)에 의하면, 도 10의 (a)에 나타내는 바와 같이, 상형(112)을 내려 형폐쇄하면, 먼저, 인서트금형(113)이 금속파이프재료(300)와 근접하는 상태가 된다. 이로써, 금속파이프재료(300)에 고압유체를 공급하면, 인서트금형(113)에 대응하는 형상이 먼저 성형된다. 그리고, 상형(112)을 내리면, 도 10의 (b)에 나타내는 바와 같이, 하형(111), 상형(112), 및 인서트금형(113)으로 최종적인 플랜지가 부착된 성형품(301)이 성형된다.Moreover, you may employ|adopt the
상술한 바와 같이, 요철형상을 갖는 것 같은 복잡한 부위를 성형하는 경우, 가능한 한 온도가 높은 상태로 성형개시를 행하는 것이 바람직한다. 따라서, 상술한 바와 같이 인서트금형(113)을 이용함으로써, 요철형상에 있어서의 금형접촉부분을 필요 최소한의 부위로 억제할 수 있다. 따라서, 금속파이프재료(300)의 온도가 저하하기 전에 팽창성형을 행할 수 있다. 여기에서, 상술한 바와 같은 인서트금형구조에 있어서는, 상형(112)과 인서트금형(113)의 슬라이딩부에서는, 열이동이 거의 없다고 생각된다. 따라서, 상형(112)과 인서트금형(113)은 서로 독립적으로 개별적으로 냉각을 행할 필요가 있다. 이때, 서로의 금형온도가 상이하면, 성형품(301)이 내부왜곡을 가지는 요인이 되어, 성형정밀도에 영향이 미친다. 따라서, 하형(111), 상형(112), 및 인서트금형(113) 사이에 금형온도차가 가능한 한 발생하지 않도록, 유로(131, 132, 133)에 흘려보내는 냉각매체를 제어하여, 금형온도의 조정을 행하는 것이 필요해진다.As described above, in the case of molding a complex part having a concavo-convex shape, it is preferable to start molding at a temperature as high as possible. Therefore, by using the
1
성형장치
7
냉각부
8
제어부
11, 12
금형
40, 300
금속파이프재료(금속재료)
100
온도센서
111
하형(금형)
112
상형(금형)
113
인서트금형(금형)
131, 132, 133
유로(냉각부)1 molding device
7 cooling section
8 Controls
11, 12 mold
40, 300 Metal pipe material (metal material)
100 temperature sensor
111 lower mold (mould)
112 upper mold (mould)
113 Insert Mold (Mold)
131, 132, 133 euros (cooling section)
Claims (8)
상기 금속재료와 접촉함으로써 담금질성형을 행하는 금형과,
상기 금형을 냉각하는 냉각부를 구비하고,
상기 냉각부는, 반복성형에 의한 상기 금형으로의 열의 축적에 따른, 상기 금속재료에 대한 담금질성의 저하를 억제하는, 성형장치.As a molding device for molding a heated metal material,
A mold that performs quench molding by contacting the metal material;
A cooling unit for cooling the mold is provided;
The molding apparatus according to claim 1, wherein the cooling unit suppresses a decrease in hardenability of the metal material due to heat accumulation in the mold due to repeated molding.
상기 냉각부는, 상기 금형의 온도를 소정의 범위 내로 수렴하는, 성형장치.According to claim 1,
The cooling unit converges the temperature of the mold within a predetermined range, the molding apparatus.
상기 냉각부는, 상기 금형의 성형횟수가 증가할수록, 냉각능력을 증대시키는, 성형장치.According to claim 1 or 2,
The cooling unit increases the cooling capacity as the number of times of molding of the mold increases.
상기 냉각부는, 상기 금형의 성형시간이 길어질수록, 냉각능력을 증대시키는, 성형장치.According to any one of claims 1 to 3,
The cooling unit increases the cooling capacity as the molding time of the mold increases.
상기 금형의 온도를 검출하는 온도센서를 구비하고,
상기 냉각부는, 상기 온도센서의 검출결과에 근거하여, 냉각능력을 조정하는, 성형장치.According to any one of claims 1 to 4,
A temperature sensor for detecting the temperature of the mold,
The cooling unit adjusts the cooling capacity based on the detection result of the temperature sensor.
상기 금속재료와 접촉함으로써 담금질성형을 행하는 금형과,
상기 금형을 냉각하는 냉각부를 구비하고,
상기 냉각부는, 상기 금형으로부터 빼앗는 발열량을, 상기 금형에 대하여 상기 금속재료로부터 입력되는 입열량보다 크게 하는, 성형장치.As a molding device for molding a heated metal material,
A mold that performs quench molding by contacting the metal material;
A cooling unit for cooling the mold is provided;
The molding apparatus of claim 1 , wherein the cooling unit makes the amount of heat taken from the mold larger than the amount of heat input from the metal material to the mold.
상기 금속재료와 금형을 접촉시킴으로써 담금질성형을 행하는 성형공정과,
상기 금형을 냉각하는 냉각공정을 구비하고,
상기 냉각공정에서는, 반복성형에 의한 상기 금형으로의 열의 축적에 따른, 상기 금속재료에 대한의 담금질성의 저하를 억제하는, 성형방법.As a molding method for molding a heated metal material,
A molding step of performing quench molding by bringing the metal material into contact with the mold;
A cooling step for cooling the mold,
In the cooling step, a decrease in hardenability of the metal material due to heat accumulation in the mold due to repeated molding is suppressed.
상기 금속재료와 금형과 접촉시킴으로써 담금질성형을 행하는 성형공정과,
상기 금형을 냉각하는 냉각공정을 구비하고,
상기 냉각공정에서는, 상기 금형으로부터 빼앗는 발열량을, 상기 금형에 대하여 상기 금속재료로부터 입력되는 입열량보다 크게 하는, 성형방법.As a molding method for molding a heated metal material,
A molding step of performing quench molding by bringing the metal material into contact with a mold;
A cooling step for cooling the mold,
In the cooling step, the amount of heat removed from the mold is greater than the amount of heat input from the metal material to the mold.
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