KR20140118353A - 핫 스탬핑 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 핫 스탬핑 성형장치는, 상단에 성형 소재가 안착 위치되는 하부금형과, 상기 하부금형의 상부에서 승강 가능하게 설치되며, 하강시 상기 소재를 일정 형상으로 가압성형하는 상부금형 및, 상기 상부금형과 상기 하부금형 내에 배열되어 냉각수를 순환시키며, 선정된 각 표면에만 열전도상승을 위한 전도물질을 차등 코팅처리하여, 상기 소재의 각 부분들을 차등 냉각시키는 냉각수 순환관을 포함한다.

Description

핫 스탬핑 성형장치{HOT STAMPING FORMING DEVICE}

본 발명은 핫 스탬핑 성형장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉각수 순환관의 각 부분에 대한 냉각속도를 차등적용함으로써, 단일 재질을 갖는 소재에 대해서도 한 번의 냉각 공정을 통해 각 부분에 대한 강도를 차등 제어할 수 있는 핫 스탬핑 성형장치에 관한 것이다.

일반적으로, 핫 스탬핑 성형방법은 성형성이 우수한 고온에서 강판 소재를 용이하게 성형할 수 있는 방법이다.

이러한, 핫 스탬핑 성형방법은 주로 충돌 안전성에 영향을 주는 구조용 부품(예를 들면, 범퍼 빔, 도어 빔, 에이 필러, 비 필러 등) 등을 제조하는데 사용된다.

이러한, 핫 스탬핑 성형방법은, 대부분 소재(Blank)를 히팅하는 히팅 단계(Heating)와, 프레싱 성형을 하는 핫 포밍 단계(Hot forming)와, 냉각 단계(Quenching) 및 절단 단계(laser 절단 등) 등으로 이루어진다.

그러나, 종래의 핫 스탬핑 성형방법에서의 냉각 단계에서는 블랭크의 각 부위들이 동일한 조건으로 냉각이 이루어지므로, 소재의 각 부위별 냉각 편차를 줄 수 없었다.

본 발명과 관련된 선행문헌으로는 대한민국등록특허 제10-11308610000호(2012년 03월 20일)이 있으며, 상기 선행문헌에는 블랭크를 가열하는 가열로를 구비하는 핫 스탬핑 성형 장치에 대한 기술이 개시된다.

본 발명의 목적은 냉각수 순환관의 선정된 부분에만 전도물질을 코팅 처리하여, 냉각수 순환관의 각 부분에 대한 냉각 속도를 차등적용함으로써, 단일 재질을 갖는 소재에 대해서도 각 부분에 대한 강도 편차를 부여할 수 있는 핫 스탬핑 성형장치를 제공하는데 있다.

또한, 한 번의 냉각 과정을 통해서도 각 부부에 대한 강도를 차등 제어함으로써, 강도 차등 제어를 위한 냉각공수를 줄일 수 있어 효율적인 핫 스탬핑 성형장치를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 핫 스탬핑 성형장치는, 상단에 성형 소재가 안착 위치되는 하부금형과, 상기 하부금형의 상부에서 승강 가능하게 설치되며, 하강시 상기 소재를 일정 형상으로 가압성형하는 상부금형 및, 상기 상부금형과 상기 하부금형 내에 배열되어 냉각수를 순환시키며, 선정된 각 표면에만 열전도상승을 위한 전도물질을 차등 코팅처리하여, 상기 소재의 각 부분들을 차등 냉각시키는 냉각수 순환관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 냉각수 순환관에는 상기 냉각수를 공급 및 배출시키기 위한 냉각수 공급기가 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 냉각수 순환관은 상기 상부금형과 하부금형에 의해 성형이 완료된 상기 소재의 상/하부 면을 따라 등 간격으로 배열되며, 상기 소재의 상/하부 면과 등 간격을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 전도물질은 상기 냉각수 순환부의 표면을 고속화염(HVOF) 또는 금속분말 용사 방식으로 코팅처리되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 전도물질은 구리(Copper)인 것이 바람직하다.

또한, 상기 전도물질은 동일 두께로 원을 이루는 띠 형상을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명은 냉각수 순환관의 선정된 부분에만 전도물질을 코팅 처리하여, 냉각수 순환관의 각 부분에 대한 냉각속도를 차등적용함으로써, 단일 재질을 갖는 소재에 대해서도 각 부분에 대한 강도 편차를 부여할 수 있는 효과를 갖는다.

그리고, 한 번의 냉각 과정을 통해서도 각 부부에 대한 강도를 차등 제어함으로써, 강도 차등 제어를 위한 냉각공수 및 공기를 줄일 수 있어 효율적이고, 생산성도 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 핫 스탬핑 성형장치를 보여주기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 핫 스탬핑 성형장치의 상부금형이 상승된 상태를 보여주기 위한 정단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 핫 스탬핑 성형장치의 상부금형이 하강한 상태를 보여주기 위한 정단면도이다.
도 4는 도 4의 "A"에 따른 요부 확대도이다.
도 5는 도 4의 "B"에 따른 요부 확대도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 핫 스탬핑 성형장치는 하부금형(100)과, 상부금형(200) 및, 냉각수 순환관(300)을 포함한다.

먼저, 하부금형(100)은 성형 과정에서 베이스 플레이트(미도시) 상에 고정적으로 설치될 수 있다.

그리고, 상기 하부금형(100)의 상단은 성형할 소재(10)의 하면과 대응되는 형상을 가진다.

상부금형(200)은, 하부금형(100)의 상부에서 승강 가능하게 설치되며, 하강시 하부금형(100)의 상단에 안착된 소재(10)를 일정 형상으로 가압성형한다.

이를 위해, 상기 상부금형(200)의 하단에도 성형할 소재(10)의 상면과 대응되는 형상을 가진다.

그리고, 상기 상부금형(200)의 상부에는 도 1에서처럼 승강을 위한 구동부(500)가 더 구비될 수 있다.

여기서, 상기 구동부(500)는 유압 실린더 등을 사용할 수 있다. 이때, 유압 실린더의 로드가 상부금형(200)과 결합될 수 있다.

냉각수 순환관(300)은, 전술한 상부금형(200)과 하부금형(100) 내에 배열되어 냉각수(310)를 순환시킨다.

그리고, 상기 냉각수 순환관(300)은 냉각수(310)를 순환시켜 핫 포밍(Hot forming)을 거친 소재(10)를 냉각(Quenching)시키기 위한 것이다.

이를 위해, 상기 냉각수 순환관(300)의 공급 및 배출 단부에는 냉각수(310)를 공급 및 배출시키기 위한 냉각수 공급기(320)가 연결될 수 있다.

특히, 상기 냉각수 순환관(300)은 선정된 각 표면에만 열전도상승을 위한 전도물질(400)을 차등 코팅처리함으로써, 소재(10)의 각 부분들을 차등 냉각(냉각 속도 편차 발생)시킨다.

또한, 상기 냉각수 순환관(300)은 상부금형(200)과 하부금형(100)에 의해 성형이 완료된 소재(10)의 상/하부 면을 따라 등 간격으로 배열된다.

물론, 상기 냉각수 순환관(300)은 성형할 소재(10)의 특성에 따라 서로 다른 간격을 가질 수 있음을 밝혀둔다.

아울러, 상기 냉각수 순환관(300)은 전술한 상부금형(200)과 하부금형(100)에 의해 성형이 완료된 소재(10)의 상/하부 면과 등 간격을 가질 수 있다.

즉, 상기 냉각수 순환관(300)은 소재(10)의 상/하부 면과 동일 거리를 가지므로, 소재(10)의 각 부위를 일정한 강도로 열처리할 수 있다.

전술한 전도물질(400)은, 냉각수 순환부(300)의 표면을 고속화염(HVOF: (high-Velocity Oxygen Fuel Spraying) 방식으로 코팅처리할 수 있다.

이와 다르게, 상기 전도물질(400)은 금속분말 용사(Metallizing: Thermal spray coating) 방식으로 코팅할 수도 있다.

그리고, 전도물질(400)의 종류는 열 전도율이 좋은 구리(Copper)를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 구리(Copper)는, 기공 및 산화물이 거의 없고 뛰어난 열 및 전기 전도도를 가진다.

또한, 상기 전도물질(400)의 두께는 6.4 mm 이하로 형성시키는 것이 바람직하나, 소재(10) 및 냉각 조건에 따라 다양한 두께로 형성시킬 수 있다.

상기 전도물질(400)의 종류는, 구리에 한정하지 않고 다양한 전도물질(400)을 선택적으로 사용할 수 있음을 밝혀두는 바이다.

그리고, 상기 전도물질(400)은 도 4와 5에서처럼 동일 두께로 원을 이루는 원형 띠 형상을 가질 수 있다.

상기 전도물질(400)의 형상은, 한정하지 않고 소재(10) 및 냉각 조건에 따라 다양한 형태로 적용이 가능하다.

예를 들어, 도 1에서처럼 소재(10)의 중앙 부분의 저강도 목적 부위(12)보다, 소재(10)의 양단 고강도 목적 부위(11)의 강도를 선택적으로 더 상승시킬 수 있다.

이때, 상기 고강도 목적 부위(11)에 해당하는 냉각수 순환관(300)의 일부분은 도 4에서처럼 전도물질(400)이 코팅되어 있기 때문에, 급속 냉각이 이루어질 수 있다.

이를 통해, 소재(10)의 양측에 위치하는 고강도 목적 부위(11)의 강도를 저강도 목적 부위(12)보다 상대적으로 증가시킬 수 있다.

결과적으로, 본 발명은 냉각수 순환관(300)의 선정된 부분에만 전도물질(400)을 코팅 처리하여, 냉각수 순환관(300)의 각 부분에 대한 냉각속도를 차등적용할 수 있다.

이로써, 단일 재질을 갖는 소재(10)에 대해서도 각 부분에 대한 강도를 부여할 수 있다.

그리고, 한 번의 냉각 과정을 통해서도 각 부부에 대한 강도를 차등 제어함으로써, 강도 차등 제어를 위한 냉각공수 및 공기를 줄일 수 있어 효율적이고, 생산성도 향상시킬 수 있다.

지금까지 본 발명에 따른 핫 스탬핑 성형장치에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구범위뿐만 아니라 이 특허 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허 청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 소재
11: 고강도 목적 부위
12: 저강도 목적 부위
100: 하부금형
200: 상부금형
300: 냉각수 순환관
310: 냉각수
320: 냉각수 공급기
400: 전도물질
500: 구동부

Claims (6)

1. 상단에 성형 소재가 안착 위치되는 하부금형;
   상기 하부금형의 상부에서 승강 가능하게 설치되며, 하강시 상기 소재를 일정 형상으로 가압성형하는 상부금형; 및
   상기 상부금형과 상기 하부금형 내에 배열되어 냉각수를 순환시키며, 선정된 각 표면에만 열전도상승을 위한 전도물질을 차등 코팅처리하여, 상기 소재의 각 부분들을 차등 냉각시키는 냉각수 순환관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 성형장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 냉각수 순환관에는,
   상기 냉각수를 공급 및 배출시키기 위한 냉각수 공급기가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 성형장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 냉각수 순환관은,
   상기 상부금형과 하부금형에 의해 성형이 완료된 상기 소재의 상/하부 면을 따라 등 간격으로 배열되며, 상기 소재의 상/하부 면과 등 간격을 갖는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 성형장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 전도물질은,
   상기 냉각수 순환부의 표면을 고속화염(HVOF) 또는 금속분말 용사 방식으로 코팅처리되는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 성형장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 전도물질은, 구리(Copper)인 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 성형장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 전도물질은,
   동일 두께로 원을 이루는 띠 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 성형장치.

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