KR100616750B1

KR100616750B1 - 온간 액압 성형 장치

Info

Publication number: KR100616750B1
Application number: KR1020040012218A
Authority: KR
Inventors: 손성만; 이문용; 김봉준; 문영훈
Original assignee: 주식회사 성우하이텍
Priority date: 2004-02-24
Filing date: 2004-02-24
Publication date: 2006-08-28
Also published as: US20050186302A1; DE102005002714A1; US7231793B2; DE102005002714B4; KR20050087027A

Abstract

알루미늄 합금 등의 튜브소재를 온도에 따른 연신율 특성을 이용하여 설정 온도범위 내에서 충분한 성형성을 확보한 상태로 확관 액압 성형을 순차적으로 수행할 수 있도록;

확관 성형할 튜브소재의 성형면을 형성하여, 상기 튜브소재의 상하부에서 이를 가압하도록 상형다이와 하형다이에 각각 장착되는 상형 및 하형; 상기 하형의 외측 둘레에 배치되어 하형다이 상에 가이드 유닛을 통하여 설치되며, 상부 일측은 상형다이와의 사이에 리프팅 유닛을 통하여 설치되어 상하방향으로 상형다이와 연동하는 리프팅 다이; 상기 튜브소재의 양단에서 축방향으로 이를 가압하여 축압을 제공함과 동시에, 확관을 위한 성형 액압을 제공하며, 상기 리프팅 다이의 양측에 각각 설치되는 양측 액압 실린더; 외부 고정체에 장착되며, 그 로드의 선단이 상형다이의 상단에 연결되어 상형다이를 승하강시키는 승하강 유닛; 상기 튜브소재의 폭방향으로 전후진 가능하도록 상기 리프팅 다이의 일측에 가이드 프레임을 통하여 설치되며, 상기 양측 액압 실린더에 의해 고정된 튜브소재를 감싸서 고주파 유도가열을 통하여 튜브소재를 목표로 하는 연신율에 해당하는 설정온도로 가열하는 히팅유닛을 포함하는 온간 액압 성형 장치를 제공한다.

온간 액압, 성형 장치, 하이드로 포밍, 확관, 포밍

Description

온간 액압 성형 장치{A WARM HYDRO-FORMING DEVICE}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 온간 액압 성형 장치의 개략적인 단면 구성도,

도 2는 도 1의 A-A 선에 따른 단면 구성도,

도 3은 본 발명의 실시예에 적용되는 히팅유닛의 도 1 상태에서의 작동 상태 단면도,

도 4는 본 발명의 실시예에 적용되는 히팅유닛의 히팅 작동시의 작동 상태 단면도,

도 5은 본 발명의 실시예에 따른 온간 액압 성형 장치의 성형 작동시의 개략적인 단면 구성도,

도 6은 본 발명의 실시예에 적용되는 히팅유닛의 도 5 상태에서의 작동 상태 단면도,

도 7은 본 발명의 실시예에 적용되는 알루미늄 합금 튜브소재(AL 7075 소재)의 온도에 따른 인장강도 및 연신율과의 상관관계를 도시한 그래프,

도 8은 종래 알루미늄 합금 튜브소재의 액압 성형의 단계별 공정을 도시한 블록도, 및

도 9 내지 도 12는 종래 알루미늄 합금 튜브소재의 액압 성형을 위한 액압 성형 장치의 각 단계별 공정 상태도이다.

본 발명은 온간 액압 성형 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 알루미늄 합금 튜브소재 등의 온도에 따른 연신율 특성을 이용하여 고온에서 그 성형성을 확보하여 확관 액압 성형을 순차적으로 수행할 수 있도록 하는 온간 액압 성형 장치에 관한 것이다.

일반적으로 액압 성형(HYDRO-FORMING) 방법은 상온(10℃~30℃)에서 이루어지며, 액압(hydraulic pressure)을 이용하여 튜브소재를 확관 성형하는 기계 판금의 특수한 가공법 중의 하나로써, 자동차 산업 등에서 프론트 사이드 멤버류와 같이 크고 작은 단품패널의 조합으로 이루어지는 프레스 생산품의 경량화 및 성형 원가의 절감에 효과가 크다.

상기한 바와 같은 액압 성형(HYDRO-FORMING)에 적용되는 튜브소재에 있어서도, 경량화를 위하여 최근 철계 소재를 대신하여 고강도의 알루미늄 합금이 많이 사용되며, 이러한 고강도의 알루미늄 합금의 경우, 상온에서의 성형성은 철계 소재에 비하여 떨어지나, 성형 전에 연화처리를 통하여 성형성을 확보한 후, 단계별 액압 성형을 이루고 있다. 여기서 연화처리라 함은 알루미늄 소재의 강도를 낮추면서 연신율을 증가시키는 것으로 풀림(어닐링) 열처리가 가장 흔하게 사용된다.

이 때, 상기 알루미늄 합금소재 등의 튜브소재의 성형성 확보를 위해서는 성 형품의 형상에 따른 변형량이 최대인 부위를 고려하여 충분한 연신율을 확보하여야 하며, 적어도 20% 이상의 연신율 확보를 위하여 상기의 연화처리과정은 필수공정이라 할 수 있다.

이와 같은 알루미늄 합금의 종래 액압 성형 과정을 도 8과 도 9 내지 도 12를 통하여 살펴보면, 먼저, 성형품의 형상에 따른 변형량을 고려하여 소재의 연신율을 충분히 확보할 수 있도록 상기 알루미늄 합금의 튜브소재(100)를 미리 연화처리하게 된다.(S110)

이와 같이, 연화처리를 통하여 연신율을 확보한 상기 튜브소재(100)는 도 9에 도시된 바와 같은, 액압 성형용 프레스 금형의 하형(101)상에 로딩되며(S120), 이어서, 도 10에서와 같이 그 상부의 상형(103)이 하강한 상태에서, 상기 튜브소재(100)의 양단에 각각 배치되는 액압 실린더(105,107)가 축방향으로 이를 가압하여 시일링(sealing)과 동시에, 축압(axial compress)을 가하여 금형의 합형 및 액압 실린더의 장착을 완료하게 된다.(S130)

이와 같이, 상기 튜브소재(100)는, 도 11에서와 같이, 상기 하형(101)과 상형(103) 및 양측 액압 실린더(105,107)에 의해 고정된 상태에서, 상기 액압 실린더(105,107)의 자체 축압과 함께, 상기 튜브소재(100)의 내부로 액압을 공급하여 내부에서 상형(103)과 하형(101)에 각각 형성된 성형면(109,111)을 따라 상기 튜브소재(100)를 확관 성형시킴으로써, 상온에서의 액압 성형을 이루게 된다.(S140)

상기한 바와 같이, 액압 성형이 완료된 상기 튜브소재(100)는, 도 12에서와 같이, 상기 하형(101) 및 상형(103)으로부터 취출되며, 상기 튜브소재는 상기의 연신율 확보를 위하여 연화처리 공정을 거치는 과정에서 약해진 상기 튜브소재(100)의 강도를 보강하기 위한 별도의 경화처리 공정을 수행하여 성형품으로서의 요구강도를 확보할 수 있도록 한다.(S150)

그러나 상기한 바와 같은 종래의 액압 성형에 의하여 고강도의 알루미늄 합금의 튜브소재를 액압 성형하기 위해서는 그 성형성을 확보하기 위하여 성형 전에 연화처리 공정이 필수적이나, 이러한 연화처리 공정은 상기 소재의 강도를 현저하게 떨어뜨리는 원인이 되어 성형 품질을 보장할 수 없으며, 성형 후에도, 상기 소재의 강도를 보강하기 위하여 별도의 경화처리 공정을 추가하고는 있으나, 이러한 추가공정단계로 인하여 성형 품질과 생산성에는 부정적인 영향을 미치는 등의 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 알루미늄 합금 등의 튜브소재를 온도에 따른 연신율 특성을 이용하여 설정 온도범위 내에서 충분한 성형성을 확보한 상태로 확관 액압 성형을 순차적으로 수행할 수 있도록 하는 온간 액압 성형 장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 온간 액압 성형 장치는 확관 성형할 튜브소재의 성형면을 형성하여, 상기 튜브소재의 상하부에서 이를 가압하도록 상형다이와 하형다이에 각각 장착되는 상형 및 하형; 상기 하형의 외측 둘레에 배치되어 하형다이 상에 가이드 유닛을 통하여 설치되며, 상부 일측은 상형다이와의 사이에 리프팅 유닛을 통하여 설치되어 상하방향으로 상형다이와 연동하는 리프팅 다이; 상기 튜브소재의 양단에서 축방향으로 이를 가압하여 축압을 제공함과 동시에, 확관을 위한 성형 액압을 제공하며, 상기 리프팅 다이의 양측에 각각 설치되는 양측 액압 실린더; 외부 고정체에 장착되며, 그 로드의 선단이 상형다이의 상단에 연결되어 상형다이를 승하강시키는 승하강 유닛; 상기 튜브소재의 폭방향으로 전후진 가능하도록 상기 리프팅 다이의 일측에 가이드 프레임을 통하여 설치되며, 상기 양측 액압 실린더에 의해 고정된 튜브소재를 감싸서 고주파 유도가열을 통하여 튜브소재를 목표로 하는 연신율에 해당하는 설정온도로 가열하는 히팅유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 히팅유닛은 상기 리프팅 다이의 타측에 설치되는 가이드 프레임의 레일 상에 슬라이드 가능하게 장착되며, 전면이 개구되어 내부에는 공간부를 형성하는 외부 하우징; 상기 외부 하우징의 공간부 내부에 슬라이드 가능하게 장착되고, 전면이 개구되어 내부에는 공간부를 형성하며, 그 양측방 내측면에는 상기 개구부를 향하여 2개씩의 가이드 레일이 방사상으로 설치되며, 그 후면에는 복수개의 슬롯이 형성되는 가이드 하우징; 상기 가이드 하우징의 내부에 상하로 배치되며, 양측부가 상기 방사상의 가이드 레일을 따라 이동하도록 설치되며, 외부의 고주파 유도가열기와 연결되는 상하부 히팅헤드; 상기 외부 하우징의 내부에서, 가이드 하우징의 후면에 대응하여 배치되며, 상기 가이드 하우징 후면의 슬롯을 통하여 상하부 히팅헤드와 각각 복수개의 가이드 빔으로 연결되는 전후진 플레이트; 상기 상하부 히팅 헤드의 전방으로 각각 작동코일을 통하여 연결되며, 내부에는 고주파 코일이 권선되는 상하부 코일홀더; 상기 전후진 플레이트의 중앙 일측에 고정되며, 그 작동로드는 상기 가이드 하우징의 후면 일측에 연결되어 전후진 플레이트에 대하여 가이드 플레이트를 전후진 작동시키는 홀딩 실린더; 상기 가이드 프레임의 외단부 일측에 고정되며, 그 작동로드의 선단은 상기 외부 하우징의 후면 일측에 연결되어 외부 하우징을 가이드 프레임을 따라 이동시키는 제1전후진 실린더; 상기 외부 하우징의 외측 후면 상하부에 각각 고정되며, 그 작동로드의 선단은 상기 전후진 플레이트의 후면 상하부에 각각 연결되어 외부 하우징에 대하여 전후진 플레이트를 전후진 작동시키는 제2전후진 실린더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 온간 액압 성형 장치는 고강도의 알루미늄 합금 튜브소재를 열처리에 의한 연화처리 공정을 수행하지 않고도, 알루미늄의 온도에 따른 연신율의 특성 즉, 알루미늄의 온도가 고온(약 50℃~300℃ 정도로 임의 설정함)으로 증가하면, 강도가 떨어지고, 연신율은 급격히 증가하였다가, 다시 온도가 상온(약 10℃~30℃ 정도의 작업장의 실내온도)으로 낮아지면, 상기 강도는 다시 높아지고, 연신률은 다시 낮아져 최초 상온 상태의 강도 및 연신율의 성질을 유지하는 특성을 이용하여 상기 튜브소재를 상기 고온(약 50℃~300℃) 상태에서의 온간 액압 성형을 통하여 성형성 및 요구 강도를 동시에 확보할 수 있도록 하기 위한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 온간 액압 성형 장치의 개략적인 단면 구성도, 도 2는 도 1의 A-A 선에 따른 단면 구성도로써, 먼저, 본 실시예에 따른 온간 액압 성형 장치의 구성은, 상기 도 1에서와 같이, 상부에 상형다이(1)와, 이에 대응하는 하부에 하형다이(3)가 구비된다.

상형다이(1) 및 하형다이(3)에는 각각 확관 성형할 튜브소재(5)의 성형면을 형성하여, 상기 튜브소재(5)의 상하부에서 이를 가압하도록 상형(7) 및 하형(9)이 각각 장착된다.

상기 상형(7)과 하형(9) 상의 각 성형면에는 각각 성형스틸(11)이 개재되어 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 하형(9)의 외측 둘레에는 리프팅 다이(13)가 배치되는데, 리프팅 다이(13)는 하형다이(3) 상에 가이드 유닛(15)을 통하여 설치되며, 그 상부 일측은 상형다이(1)와의 사이에 리프팅 유닛(17)을 통하여 설치되어 상형다이(1)와 연동한다.

상기에서 가이드 유닛(15)은 하형다이(3) 상의 외측단 일측에 수직방향으로 가이드 핀(19)이 세워져 장착되고, 상기 가이드 핀(19)에 대응하여 리프팅 다이(13)에는 그 하부 외측단 일측에 상기 가이드 핀(19)을 가이드 하도록 가이드 홈(21)이 형성되어 이루어진다.

또한, 상기 리프팅 유닛(17)은 상형다이(1)의 외측단 하부 일측과 상기 리프팅 다이(13)의 외측단 상부 일측에 각각 수직방향으로 핀 홀(23)을 형성하고, 상기 핀 홀(23)에는 소정의 길이를 갖는 리프팅 핀(25)이 끼워져 설치된다. 또, 리프팅 핀(25)의 상하단에는 각각 스톱퍼(27)가 형성되어 상형다이(1)의 상승에 따라 일정시점 이후에 리프팅 다이(13)를 상승시키도록 작용하게 된다.

도 2에서와 같이, 상기 리프팅 다이(13)의 양측에는 각각 양측 액압 실린더(29,31)가 설치되는데, 상기 액압 실린더(29,31)는 상기 튜브소재(5)의 양단에서 액츄얼 펀치(33,35)를 통하여 축방향으로 이를 가압하여 축압을 제공함과 동시에, 확관을 위한 성형 액압을 제공하게 된다.

이 때, 상기 양측 액압 실리더(29,31)는 상기 튜브소재(5)에 대하여 그 길이방향으로 양측 리프팅 다이(13)의 일측에 장착 브라켓(37)을 통하여 설정 높이로 설치되어 리프팅 다이(13)와 함께 승하강하게 된다.

그리고 도 1에서와 같이, 외부 고정체(39)에 승하강 유닛(41)이 장착되는데, 상기 승하강 유닛(41)은 그 로드(43)의 선단이 상기 상형다이(1)의 상단 중앙에 연결되어 유압에 의해 구동되는 유압 실린더(45)로 이루어지며, 상형다이(1)를 승하강 구동시키게 된다.

또한, 상기 리프팅 다이(13)의 일측에는 상기 튜브소재(5)의 폭 방향으로 가이드 프레임(47)이 설치되며, 상기 가이드 프레임(47) 상에는 길이방향으로 레일(49)을 형성한다.

상기 가이드 프레임(47)의 레일(49)에는 상기 양측 액압 실린더(29,31)의 액츄얼 펀치(33,35)에 의해 고정된 튜브소재(5)를 감싸서 고주파 유도가열을 통하여 튜브소재(5)를 설정온도로 가열하는 히팅유닛(51)이 상기 레일(49)을 따라 튜브소재(5)의 폭 방향으로 구동하도록 구성된다.

상기 히팅유닛(51)의 보다 구체적인 구성은, 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 리프팅 다이(13)의 타측에 설치되는 가이드 프레임(47)의 레일(49) 상에는 사각으로 형성되는 외부 하우징(53)이 슬라이드 가능하게 장착되며, 그 전면이 개구되어 내부에는 공간부를 형성한다.

상기 외부 하우징(53)의 공간부 내부에는 가이드 하우징(55)이 슬라이드 가능하게 장착되고, 그 전면이 개구되어 내부에는 공간부를 형성한다.

가이드 하우징(55)의 양측방 내측면에는 상기 개구부를 향하여 2개씩의 가이드 레일(57,59)이 방사상으로 설치되며, 그 후면에는 복수개의 슬롯(61)이 형성된다.

상기 가이드 하우징(55)의 내부에는 상하로 상하부 히팅헤드(63,65)가 배치되며, 상기 상하부 히팅헤드(63,65)의 양측부는 상기 방사상의 가이드 레일(57,59)을 따라 이동하여 상호 벌어지거나 좁혀지도록 설치되며, 외부의 고주파 유도가열기(67)와 연결된다.

상기 외부 하우징(53)의 내부에서, 상기 가이드 하우징(55)의 후면에 대응하여 전후진 플레이트(69)가 배치되는데, 이 전후진 플레이트(69)는 상기 가이드 하우징(55)의 후면 슬롯(61)을 통하여 상하부 히팅헤드(63,65)와 각각 2개씩의 가이드 빔(71)으로 연결된다.

그리고 상기 외부 하우징(53)의 후면 내측 모서리부분에는 상기 가이드 하우징(55)의 후면를 지지하도록 지지 스톱퍼(73)가 설치되고, 상기 가이드 빔(71)은 전후진 플레이트(69)에 가이드 슬롯(75)을 통하여 상하로 이동 가능하게 설치된다.

상기 상하부 히팅헤드(63,65)의 전방으로는 각각 작동코일(83)을 통하여 코일홀더(79,81)가 연결되며, 이 코일홀더(79,81)의 내부에는 상기 작동코일(83)과 내부에서 연결되는 고주파 코일(77)이 권선된다.

상기 전후진 플레이트(69)의 중앙 일측에는 홀딩 실린더(85)가 고정되며, 이 홀딩 실린더(85)는 그 작동로드(87)가 상기 가이드 하우징(55)의 후면 일측에 연결되어 전후진 플레이트(69)에 대하여 가이드 하우징(55)를 전후진 작동시키도록 구성된다.

또한, 상기 가이드 프레임(47)의 외단부 일측에는 제1전후진 실린더(89)가 고정되며, 이 제1전후진 실린더(89)는 그 작동로드(91)의 선단이 상기 외부 하우징(53)의 후면 일측에 연결되어 외부 하우징(53)을 가이드 프레임(47)을 따라 이동시키도록 구성된다.

상기 외부 하우징(53)의 외측 후면 상하부에는 제2전후진 실린더(93)가 각각 고정되며, 제2전후진 실린더(93)는 그 작동로드(95)의 선단이 상기 전후진 플레이트(69)의 후면 상하부에 각각 연결되어 외부 하우징(53)에 대하여 전후진 플레이트(69)를 전후진 작동시키도록 구성된다.

여기서, 상기 홀딩 실린더(85)는 공압을 작동압으로 하는 공압 실린더로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 제1 및 제2전후진 실린더(89,93)도 공압을 작동압으로 하는 공압 실린더로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 온간 액압 성형 장치의 작동은, 온간 액압 성형 장치의 금형(7,9) 사이에 투입되는 알루미늄 합금의 튜브소재(5)를 그 양단에 각각 배치되는 액압 실린더(29,31)의 자체 축압과 함께, 상기 튜브소재(5) 내부로 공급되는 액압에 의해 상기 금형(7,9)에 형성된 성형면을 따라 확관 성형시키게 되는데, 이 때, 상기 튜브소재(5)내에 액압이 충진된 상태로 확관 성형 직전에, 상기 튜브소재(5)의 성형온도를 상기 히팅유닛(51)에 의해 설정범위 내의 임의의 설정온도까지 올린 후, 마지막 성형 액압을 주입하여 상기 튜브소재(5)가 온간 상태로 액압 성형이 이루어지도록 하는 것이다.

본 실시예의 이러한 온간 액압 성형 장치는 상기 알루미늄 합금의 온도에 따른 연신율의 특성을 이용한 것으로, 상기 튜브소재(5)가 설정온도 범위 내에서 강도가 다소 떨어지나, 연신율이 급격히 증가하여 성형품의 변형량을 충분히 확보할 수 있도록, 상기 튜브소재(5)의 성형온도를 연신율이 급격히 증가하는 대략 50℃~300℃의 범위를 설정온도 범위로 하는 것이 바람직하다.

즉, 도 7은 본 발명의 실시예에 적용되는 알루미늄 합금 튜브소재(AL 7075 소재)의 온도에 따른 인장강도 및 연신율과의 상관관계를 도시한 그래프로서, 상기 튜브소재의 온도에 따른 인장강도 및 연신율의 특성은 25℃~100℃의 범위 내에서는 인장강도가 570㎫에서 525㎫의 분포를 보이고, 이때의 연신율은 11%에서 14% 이내의 분포를 나타내고 있으나, 150℃~370℃의 범위 내에서는 상기 인장강도가 285㎫에서 40㎫의 분포상태로 급속히 떨어지게 되는 반면, 연신율은 23%에서 70% 이내의 분포상태로 급격히 상승하는 특성을 알 수 있다.
물론, 목표로 하는 연신율이 결정되면, 이에 해당하는 튜브소재(5)의 성형온도를 설정온도로 하게 되며, 이는 작업자에 의해 작업장의 여러 변수를 고려하여 결정될 것이다.

그리고 이와 같이 고온에서 이루어지는 액압 성형의 특성상 상기 고온, 즉, 150℃~370℃에서도 안정성 있는 액압을 사용하여야 하며, 본 실시예에서는 실리콘 오일을 적용하여 상기 고온에 대응할 수 있도록 한다.

이러한 알루미늄 합금의 액압 성형을 위한 본 발명의 온간 액압 성형 장치의 단계별 작동은 먼저, 도 1과 도 2에서와 같이, 상형과 하형이 서로 분리된 상태로 상기 알루미늄 합금으로 구성되는 튜브소재(5)를 양측 액압 실린더(29,31)의 액츄얼 펀치(33,35)에 축방향으로 장착하여 시일링(sealing)과 동시에, 상기 튜브소재(5) 내부에 성형액압을 충진시킨다.

이 후, 히팅유닛(51)의 제1전후진 실린더(89)를 전진시켜 외부 하우징(53)을 가이드 프레임(47)의 레일(49)을 따라 전진 이동시킨다.

이어서, 도 3에서와 같이, 제2전후진 실린더(93)가 전진 구동하여 외부 하우징(53)에 대하여 가이드 하우징(55)을 전진 이동시켜 상하부 코일홀더(79,81)가 상기 양측 액압 실린더(29,31)에 의해 지지되어 있는 튜브소재(5)의 상하부 위치에 위치되도록 한다.

이러한 상태로, 도 4에서와 같이, 상기 홀딩 실린더(85)가 전진 구동하면, 상기 전후진 플레이트(69)에 대하여 가이드 하우징(55)이 전진 이동하고, 이에 따라 가이드 빔(71)에 의해 상기 전후진 플레이트(69)와 항상 일정간격을 유지하는 상하부 히팅헤드(63,65)는 가이드 하우징(55)의 방사상의 가이드 레일(57,59)의 폭이 좁은 쪽으로 이동하게 된다.

그러면, 상기 상하부 히팅헤드(63,65)는 상호간의 간격이 좁혀지게 되고, 이에 따라 상부 및 하부 코일홀더(79,81)는 양측 액압 실린더(29,31)에 의해 지지되어 있는 튜브소재(5)의 상하부를 홀딩하게 되며, 이 때, 고주파 유도 가열기(67)로부터 고주파 신호가 출력되어 튜브소재(5)를 고주파 유도가열에 의해 설정온도까지 가열하게 되는 것이다.

이 후, 상기 히팅유닛(51)은 고주파 유도가열 작동의 역순으로 복귀되는데, 먼저, 상기 홀딩 실린더(85), 제2전후진 실린더(93) 및 제1전후진 실린더(89)의 순으로 후퇴 작동을 진행하여 도 5에서와 같이, 상형(7) 및 하형(9)의 외측으로 상하부 코일홀더(79,81)가 제거되고, 이 때, 상기 히팅유닛(51)은, 도 6에서와 같은 상태로 작동이 완료된다.

이와 같이, 튜브소재(5)가 설정온도로 가열되고, 히팅유닛(51)이 복귀된 후에는 상기 승하강 유닛(41)의 유압 실린더(45)가 전진 구동하여 상형다이(1)를 하강시키게 되는데, 도 5에서와 같이, 상형다이(1)가 하강하면, 리프팅 핀(25)에 의해 연동하는 리프팅 다이(13)도 하강하고, 동시에 양측 액압 실린더(29,31) 및 상형(7)도 하강하여 상형(7)과 하형(9) 사이에서 튜브소재(5)가 가압된다.

이 때, 상기 양측 액압 실린더(29,31)는 축압과 함께, 확관에 필요한 성형압을 튜브소재(5) 내부에 공급하여 튜브소재(5)의 확관 성형을 이루게 되는 것이다.

즉, 상기 튜브소재(5)는 내부 성형 액압과 함께 설정온도까지 가열된 상태로 그 강도가 다소 떨어지는 반면, 그 연신율은 현저하게 상승하여 상기 액압 실린더(29,31)로부터의 축압과 함께, 상기 튜브소재(5) 내부로 공급되는 성형 액압에 의해 상형(7)과 하형(9)에 형성된 성형면을 따라 확관 성형되어 온간에서의 액압 성형을 이루게 된다.(S40)

마지막으로 고온의 온간에서의 액압 성형이 완료된 상기 튜브소재(5)를 상기 금형(7,9)으로부터 취출하여 냉각시키면, 상기 알루미늄 합금의 튜브소재(5)는 최초 상온에서의 강도를 회복하며, 연신율 또한, 현저하게 낮아져 최소 상온 상태의 기계적 특성을 다시 유지하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 온간 액압 성형 장치에 의하면, 알루미늄 합금의 튜브소재를 그 온도에 따른 연신율 특성을 이용하여 설정 온도범위 내에서 충분한 성형성을 확보한 상태로 확관 액압 성형을 실시함으로, 종래 고강도 소재의 액압 성형시 연화처리를 통하여 연신율을 높여 성형성을 좋게 하던 공정 및 별도의 경화처리를 위한 추가공정 등을 삭제할 수 있어 공정이 단순해지며, 이로 인한 성형 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있는 이점을 갖는다.

Claims

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확관 성형할 튜브소재의 성형면을 형성하여, 상기 튜브소재의 상하부에서 이를 가압하도록 상형다이와 하형다이에 각각 장착되는 상형 및 하형; 상기 하형의 외측 둘레에 배치되어 하형다이 상에 가이드 유닛을 통하여 설치되며, 상부 일측은 상형다이와의 사이에 리프팅 유닛을 통하여 설치되어 상하방향으로 상형다이와 연동하는 리프팅 다이; 상기 튜브소재의 양단에서 축방향으로 이를 가압하여 축압을 제공함과 동시에, 확관을 위한 성형 액압을 제공하며, 상기 리프팅 다이의 양측에 각각 설치되는 양측 액압 실린더; 외부 고정체에 장착되며, 그 로드의 선단이 상형다이의 상단에 연결되어 상형다이를 승하강시키는 승하강 유닛; 상기 튜브소재의 폭방향으로 전후진 가능하도록 상기 리프팅 다이의 일측에 가이드 프레임을 통하여 설치되며, 상기 양측 액압 실린더에 의해 고정된 튜브소재를 감싸서 고주파 유도가열을 통하여 튜브소재를 목표로 하는 연신율에 해당하는 성형온도로 가열하는 히팅유닛을 포함하는 온간 액압 성형 장치에 있어서,

상기 히팅유닛은

상기 리프팅 다이의 타측에 설치되는 가이드 프레임의 레일 상에 슬라이드 가능하게 장착되며, 전면이 개구되어 내부에는 공간부를 형성하는 외부 하우징;

상기 외부 하우징의 공간부 내부에 슬라이드 가능하게 장착되고, 전면이 개구되어 내부에는 공간부를 형성하며, 그 양측방 내측면에는 상기 개구부를 향하여 2개씩의 가이드 레일이 방사상으로 설치되며, 그 후면에는 복수개의 슬롯이 형성되는 가이드 하우징;

상기 가이드 하우징의 내부에 상하로 배치되며, 양측부가 상기 방사상의 가이드 레일을 따라 이동하도록 설치되며, 외부의 고주파 유도가열기와 연결되는 상하부 히팅헤드;

상기 외부 하우징의 내부에서, 가이드 하우징의 후면에 대응하여 배치되며, 상기 가이드 하우징 후면의 슬롯을 통하여 상하부 히팅헤드와 각각 복수개의 가이드 빔으로 연결되는 전후진 플레이트;

상기 상하부 히팅헤드의 전방으로 각각 작동코일을 통하여 연결되며, 내부에는 고주파 코일이 권선되는 상하부 코일홀더;

상기 전후진 플레이트의 중앙 일측에 고정되며, 그 작동로드는 상기 가이드 하우징의 후면 일측에 연결되어 전후진 플레이트에 대하여 가이드 하우징을 전후진 작동시키는 홀딩 실린더;

상기 가이드 프레임의 외단부 일측에 고정되며, 그 작동로드의 선단은 상기 외부 하우징의 후면 일측에 연결되어 외부 하우징을 가이드 프레임을 따라 이동시키는 제1전후진 실린더;

상기 외부 하우징의 외측 후면 상하부에 각각 고정되며, 그 작동로드의 선단은 상기 전후진 플레이트의 후면 상하부에 각각 연결되어 외부 하우징에 대하여 전후진 플레이트를 전후진 작동시키는 제2전후진 실린더;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 온간 액압 성형 장치.
청구항 7에 있어서, 상기 외부 하우징은 사각으로 형성되는 것을 특징으로 하는 온간 액압 성형 장치.
청구항 7에 있어서, 상기 외부 하우징의 후면 내측 모서리부분에는 상기 가이드 하우징의 후면를 지지하는 지지 스톱퍼가 설치되는 것을 특징으로 하는 온간 액압 성형 장치.
청구항 7에 있어서, 상기 홀딩 실린더는 공압을 작동압으로 하는 공압 실린더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 온간 액압 성형 장치.
청구항 7에 있어서, 상기 제1 및 제2전후진 실린더는 공압을 작동압으로 하는 공압 실린더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 온간 액압 성형 장치.
청구항 7에 있어서, 상기 가이드 빔은 전후진 플레이트에 가이드 슬롯을 통하여 상하로 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 온간 액압 성형 장치.