KR101132121B1 - Rotational incremental forming method for magnesium alloy sheets in a room temperature - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마그네슘 합금판재를 구형의 회전공구가 고속 회전하면서 금형없이 상온에서 원하는 제품을 성형하는 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법에 관한 것이다.The present invention relates to a rotary room temperature gradual molding method of a magnesium alloy sheet material for forming a desired product at room temperature without a mold while spherical rotary tool is rotating at high speed.

본 발명은 CNC 머신또는 점진 성형기에 회전공구를 장착하고, 상기 회전공구를 300rpm 이상으로 회전시켜서 회전공구와 재료 사이에 마찰열을 발생시키며, 원하는 형상의 자취를 따라서 일정한 피치(pitch)와 성형속도(feed rate)로 이동하여 마그네슘 합금판재를 성형하는 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법을 제공한다. The present invention is equipped with a rotary tool in a CNC machine or a progressive molding machine, and rotates the rotary tool at 300rpm or more to generate frictional heat between the rotating tool and the material, and according to the trace of the desired shape (pitch and forming speed ( It provides a rotational room temperature gradual molding method of magnesium alloy sheet to form a magnesium alloy sheet by moving to a feed rate).

본 발명에 의하면 회전공구를 회전시키면서 점진성형이 이루어짐으로써 회전공구의 회전중에 재료와의 마찰로 자연적으로 온도가 상승하여 마그네슘 합금판재의 성형이 가능하고, 난가공재인 마그네슘 합금판재를 상온에서 효율적으로 성형할 수 있을 뿐만 아니라, 점진 성형의 장점인 국부 변형의 극대화를 통하여 보다 다양하고 복잡한 형상의 제품을 성형함으로써 각종 전자 제품에 적극 활용할 수 있는 우수한 효과가 얻어진다.According to the present invention, the progressive molding is performed while the rotating tool is rotated, so that the temperature naturally rises due to friction with the material during the rotation of the rotating tool, and thus the magnesium alloy sheet can be formed. Not only can it be molded, but also by maximizing local deformation, which is an advantage of the progressive molding, by forming a product of a more diverse and complex shape, an excellent effect that can be actively utilized in various electronic products is obtained.

마그네슘 합금, 회전공구, 회전식 상온 점진성형방법, CNC 머신, 점진성형기 Magnesium alloy, rotary tool, rotary room temperature progressive molding method, CNC machine, progressive molding machine

Description

마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법{ROTATIONAL INCREMENTAL FORMING METHOD FOR MAGNESIUM ALLOY SHEETS IN A ROOM TEMPERATURE}ROTATIONAL INCREMENTAL FORMING METHOD FOR MAGNESIUM ALLOY SHEETS IN A ROOM TEMPERATURE

본 발명은 휴대폰, 노트북, 카메라 등의 휴대제품의 케이스로 널리 사용되며 경량소재로 주목 받고 있는 마그네슘 합금판재의 상온 점진성형방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마그네슘 합금판재를 구형의 회전공구가 고속 회전하면서 금형없이 상온에서 원하는 제품을 성형하는 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법에 관한 것이다.The present invention relates to a room temperature gradual molding method of magnesium alloy sheet which is widely used as a case of a mobile product such as a mobile phone, a laptop, a camera, and attracts attention as a lightweight material. It relates to a rotary normal temperature progressive molding method of a magnesium alloy sheet material which rotates and molds a desired product at room temperature without a mold.

최근 자동차로 인한 환경오염의 심각성이 대두 되고, 유가가 상승함에 따라 부품 소재 산업분야에서 경량화를 통하여 환경오염의 가속화를 막고 유류비를 절감 하기 위한 노력들이 증대되고 있다. Recently, the seriousness of environmental pollution caused by automobiles has emerged, and as oil prices have risen, efforts have been made to prevent the acceleration of environmental pollution and reduce fuel costs through light weight in the parts and materials industry.

일반적인 마그네슘 합금판재는 경량화 재료로서 알루미늄 합금판재와 더불어 주목 받고 있다. 특히 마그네슘은 밀도가 약 1.7g/㎤ 정도로 알루미늄(밀도 : 2.7g/㎤)의 2/3 정도이며 공업적으로 사용되고 있는 구조재료 중 가장 가벼운 재료이다. 그러나 마그네슘의 결정구조는 조밀육방 격자구조(Hexagonal Close Packed lattice structure; HCP)로 체임입방격자구조나 면심입방격자구조를 갖는 금속재료 에 비하여 소성슬립시스템이 적기 때문에 일반적으로 상온에서의 소성가공성이 현저히 떨어진다. A general magnesium alloy plate material is attracting attention along with an aluminum alloy plate material as a lightweight material. In particular, magnesium has a density of about 1.7 g / cm 3, about 2/3 of aluminum (density: 2.7 g / cm 3), and is the lightest material among industrial structural materials. However, the crystal structure of magnesium is Hexagonal Close Packed lattice structure (HCP), which is generally plastic processing at room temperature because it has less plastic slip system than metal material with chamber cubic lattice structure or face centered cubic lattice structure. Falls.

이 때문에 현재 마그네슘 합금의 성형은 주로 다이캐스팅으로 이루어지고 있으며, 일부 판재 프레스 성형이 이루어지고 있다.For this reason, the molding of magnesium alloy is mainly made by die casting, and some sheet press molding is performed.

이에 관련된 종래의 기술이 도 1a에 도시되어 있다. 종래의 프레스 성형공법(1)은 마그네슘 합금판재(5)를 금형(10a)(10b)의 내부에 장착하고, 금형(10a)(10b)을 카트리지 히터(12) 등을 이용하여 가열하며, 열전대(14)을 이용해 금형(10a)(10b)의 온도를 200℃~250℃로 가열 제어하고, 프레스(20)를 이용하여 가압 성형을 하는 방식이다.A related art is shown in FIG. 1A. The conventional press molding method (1) mounts the magnesium alloy sheet (5) inside the molds (10a) and (10b), heats the molds (10a) and (10b) using the cartridge heater 12, and the like, and a thermocouple. The temperature of the metal mold | die 10a (10b) is controlled by 200 degreeC-250 degreeC using (14), and it is the system of press-molding using the press 20. FIG.

그러나 이와 같은 종래의 방식은 마그네슘의 성형성이 향상되는 온도인 250℃이상으로 금형(10a)(10b) 및 마그네슘 합금판재(5)를 승온시켜야 하는 불편함이 있다.However, such a conventional method is inconvenient to raise the mold (10a) (10b) and the magnesium alloy plate material 5 to 250 ℃ or more, which is the temperature at which the moldability of magnesium is improved.

도 1b에는 이와는 다른 종래의 고정식 인크리멘탈 성형기술(30)이 도시되어 있다. 이와 같은 종래의 고정식 인크리멘탈 성형기술(30)은 CNC 머신머신에 장착된 원형 툴(32)이 프레임(40)에 장착된 판재(42)상에서 일정 피치(P)로 일정 가공높이(H)를 가압 전진하면서 판재(42)를 점진적으로 성형하는 신개념 방식으로 프레스 성형에서 필요한 금형(10a)(10b)이 없어도 되는 장점을 갖기 때문에 최근 다품종 소량생산 제품의 제조에 널리 이용되고 있다.1b, another conventional fixed incremental molding technique 30 is shown. The conventional fixed incremental molding technique 30 has a constant machining height H at a constant pitch P on a plate 42 on which a circular tool 32 mounted on a CNC machine is mounted on a frame 40. Since it has a merit that there is no need for the molds 10a and 10b necessary for press molding in a new concept method of gradually forming the plate 42 while pressing and advancing, it has been widely used in the manufacture of small quantity products of many kinds.

또한, 보다 정교한 제품을 성형하기위한 방법으로 도 1c와 같이 원형 툴(32)이 프레임(40)에 장착된 판재(42)상에서 음각 금형(60)을 따라서 성형하는 경우도 있고(음각성형), 도 1d와 같이 원형 툴(32)이 프레임(40)에 장착된 판재(42)상에서양각금형(70)을 따라서 성형하는 경우도 있다(양각성형).In addition, as a method for forming a more sophisticated product, as shown in FIG. 1C, the circular tool 32 may be molded along the intaglio mold 60 on the plate 42 mounted to the frame 40 (intaglio molding). As shown in FIG. 1D, the circular tool 32 may be molded along the embossed mold 70 on the plate 42 mounted to the frame 40 (embossed).

이와 같은 종래의 기술은 프레스 제조방법으로는 가공이 어려운 알루미늄 판재, Ti 판재 등 다양한 재료에 활용하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 또한 종래의 고정식 인크리멘탈 성형기술(30)은 소성변형중의 판재(42) 내부의 보이드 발생, 성장, 합체의 일련의 과정을 통한 연성파괴 기구의 Gurson-Tvergaard-Needleman (GTN) 모델에서의 재료상수를 결정하는데 이용하기도 한다. Such a conventional technology is being actively researched for use in a variety of materials, such as aluminum plate, Ti plate material difficult to process by the press manufacturing method. In addition, the conventional fixed incremental molding technique 30 is based on a Gurson-Tvergaard-Needleman (GTN) model of a ductile fracture mechanism through a series of processes of void generation, growth, and coalescence inside the sheet 42 during plastic deformation. It is also used to determine material constants.

그러나 이와 같은 종래의 고정식 인크리멘탈 성형기술(30)을 이용하면 통상 알루미늄이나 강판의 경우에는 프레스 성형공정과 비교하여 성형 한계가 높아진다는 것이 알려져 있으나, 상온 성형이 불가능하다고 알려진 마그네슘 합금판재에 대해서는 연구된 바가 없다.However, when using the conventional fixed incremental molding technology 30, it is known that the forming limit is higher than that of the press forming process in the case of aluminum or steel sheet, but for the magnesium alloy plate material which is known to be impossible to form at room temperature It has not been studied.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은The present invention is to solve the conventional problems as described above, the object is

상온에서 성형이 불가한 마그네슘 합금판재의 상온 성형성을 확보할 수 있는 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법을 제공함에 있다.It is to provide a rotational room temperature progressive molding method of the magnesium alloy plate material that can ensure the room temperature formability of the magnesium alloy plate material that can not be molded at room temperature.

그리고 본 발명의 다른 목적은 난가공재인 마그네슘 합금판재를 상온에서 효율적으로 성형할 수 있을 뿐만 아니라, 점진 성형의 장점인 국부 변형 극대화를 이용하여 보다 다양하고 복잡한 형상의 제품을 성형함으로써 각종 전자제품에 적극 활용할 수 있도록 개선된 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법을 제공함 에 있다.Another object of the present invention is not only to efficiently form a magnesium alloy sheet material, which is a difficult processing material at room temperature, but also to form various and complicated shapes by maximizing local deformation, which is an advantage of progressive molding, to various electronic products. It is to provide a rotational room temperature gradual molding method of magnesium alloy sheet improved to be actively utilized.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 난 가공재인 마그네슘 합금판재의 상온 성형방법에 있어서, CNC 머신또는 점진 성형기에 회전공구를 장착하고, 상기 회전공구를 일정한 회전속도로 회전시켜서 회전공구와 마그네슘 합금판재 사이에서, 마그네슘 합금판재의 성형이 용이하도록 하는 온도이상의 마찰열을 발생시키며, 원하는 형상의 자취를 따라서 일정한 피치(pitch)와 성형속도(feed rate)로 이동하여 마그네슘 합금판재를 성형하는 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention, in the room temperature forming method of a magnesium alloy sheet material which is a hard working material, a rotary tool is mounted on a CNC machine or a progressive molding machine, and the rotary tool is rotated at a constant rotational speed and Between magnesium alloy plate, magnesium generates frictional heat above temperature to facilitate forming of magnesium alloy plate, and moves to constant pitch and feed rate along the trace of the desired shape to form magnesium alloy plate. It provides a rotational room temperature progressive molding method of the alloy sheet.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 회전공구는 300rpm 내지 700rpm의 회전속도로 회전하는 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법을 제공한다.In another aspect, the present invention preferably provides a rotational room temperature progressive molding method of the magnesium alloy plate to rotate the rotating tool at a rotational speed of 300rpm to 700rpm.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 회전공구는 0.4mm 내지 1.0mm의 피치로 이동하면서 가공하는 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법을 제공한다.And the present invention preferably provides a rotary room temperature progressive molding method of the magnesium alloy sheet to be processed while the rotary tool is moved to a pitch of 0.4mm to 1.0mm.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 회전공구는 마그네슘 합금판재의 온도를 200℃ 까지 상승시켜 소성가공하는 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법을 제공한다.In another aspect, the present invention preferably provides a rotary room temperature gradual molding method of the magnesium alloy plate material for the plastic working process by raising the temperature of the magnesium alloy plate material to 200 ℃.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 회전공구는 4mm 내지 6mm의 반경으로 이루어진 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법을 제공한다.And the present invention preferably provides a rotary room temperature progressive molding method of the magnesium alloy sheet material of the rotary tool is a radius of 4mm to 6mm.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 마그네슘 합금판재를 떠 받치는 하형 다이를 추가 포함하고, 하형 다이의 윤곽을 따라서 마그네슘 합금판재를 소성가공하 는 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법을 제공한다.In another aspect, the present invention preferably further comprises a lower die die supporting the magnesium alloy plate material, and provides a rotary room temperature progressive molding method of the magnesium alloy plate material for plastic processing the magnesium alloy plate material along the contour of the lower die die.

본 발명에 의하면 기존의 점진성형과는 달리 회전공구를 회전시키면서 점진성형이 이루어짐으로써 회전공구의 회전중에 재료와의 마찰로 자연적으로 온도가 상승하여 마그네슘 합금판재의 성형이 가능하다. According to the present invention, unlike the conventional progressive molding, the progressive molding is performed while rotating the rotary tool, so that the temperature naturally rises by friction with the material during the rotation of the rotary tool, thereby forming the magnesium alloy sheet.

따라서 본 발명에 의하면 난가공재인 마그네슘 합금판재를 상온에서 효율적으로 성형할 수 있을 뿐만 아니라, 점진 성형의 장점인 국부 변형의 극대화를 통하여 보다 다양하고 복잡한 형상의 제품을 성형함으로써 각종 전자 제품에 적극 활용할 수 있는 우수한 효과가 얻어진다.Therefore, according to the present invention, not only the magnesium alloy sheet material, which is difficult to be processed, can be efficiently formed at room temperature, but also it is actively utilized in various electronic products by forming a product of various and complicated shapes through maximization of local deformation, which is an advantage of progressive molding. An excellent effect can be obtained.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명에 따른 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, CNC 머신머신 또는 컴퓨터를 이용한 점진적 성형기(110)를 이용하여 구형의 회전공구(120)가 도 3에 도시된 바와 같이, 300rpm 내지 700rpm의 속도로 회전을 하면서 하부 금형없이 지지대(140) 상에서 원하는 형상의 자취를 따라서 일정한 피치(P)와 성형속도(feed rate)로 이동하여 마그네슘 합금판재(130)를 성형하게 된다. Rotary room temperature progressive molding method 100 of the magnesium alloy sheet according to the present invention, as shown in Figure 2, using a gradual molding machine 110 using a CNC machine or computer is a spherical rotating tool 120 of Figure 3 As shown in, while rotating at a speed of 300rpm to 700rpm magnesium alloy plate material 130 by moving at a constant pitch (P) and forming rate (feed rate) along the trace of the desired shape on the support 140 without the lower mold Will be molded.

본 발명에 따른 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법(100)은 회전공구(120)가 고속으로 회전하면서 마그네슘 합금판재(130) 사이의 회전 마찰과, 회 전공구(120)의 가압에 의해 국부적으로 소성변형된 영역에서 심한 회전전단 소성변형에 의한 소성열과 마찰열이 자연적으로 발생한다. The rotary room temperature progressive molding method 100 of the magnesium alloy sheet according to the present invention is localized by rotational friction between the magnesium alloy sheet 130 and pressing of the rotary tool 120 while the rotary tool 120 rotates at a high speed. In the plastically deformed region, the heat of calcination and frictional heat due to severe rotational shear plastic deformation naturally occur.

하기 표 1은 본 발명에서 사용되는 회전공구(120)의 회전수 변화에 따른 마그네슘 합금판재(130)의 온도변화이다. 마그네슘 합금판재(130)의 온도는 회전공구(120)가 지나간 후, 마그네슘 합금판재(130)의 온도를 적외선 온도계를 이용하여 측정하였다. 회전공구(120)의 회전속도가 상승할수록 마그네슘 합금판재(130)의 온도가 성형이 잘되는 200℃ 근방으로 상승하는 것으로 나타났다.Table 1 is a temperature change of the magnesium alloy plate 130 according to the rotational speed change of the rotary tool 120 used in the present invention. The temperature of the magnesium alloy sheet 130 was measured after the rotary tool 120, the temperature of the magnesium alloy sheet 130 using an infrared thermometer. As the rotational speed of the rotary tool 120 increases, the temperature of the magnesium alloy plate 130 is increased to around 200 ° C. in which molding is performed well.

하기 표 1에서 확인할 수 있는 것처럼, 본 발명에 따른 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법(100)은 회전공구(120)의 회전속도가 높아질수록 동일한 가공 피치(P) 일지라도, 회전공구(120)와 마그네슘 합금판재(130) 간의 마찰이 증가하여 열이 많이 발생함을 알 수 있다. 특히 700rpm의 경우 성형이 잘되는 등방성 성질을 나타내는 200℃ 근방까지 온도가 상승하고 있음을 알 수 있다.　 As can be seen in Table 1 below, the rotary room temperature progressive molding method 100 of the magnesium alloy sheet according to the present invention, even if the rotation speed of the rotary tool 120 is the same processing pitch (P), the rotary tool 120 It can be seen that the friction is increased between the magnesium alloy plate material 130 and a lot of heat is generated. Particularly, in the case of 700 rpm, it can be seen that the temperature is increased to around 200 ° C., which shows good isotropic property.

표 1TABLE 1

회전수(rpm)Rpm 300        300 500       500 700       700 마그네슘 합금판재(130)온도(℃)Magnesium Alloy Plate (130) Temperature (℃) 109        109 130       130 189       189

본 발명에 따른 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법(100)에서 마그네슘 합금판재(130)의 가공온도 상승에 따른 성형성의 증가는, 도 4에 나타낸 마그네슘 판재의 온도별 인장 응력-변형률 곡선에서 알 수 있듯이, 성형온도가 200℃ 근방까지 상승하면 상온에서의 값과 비교하여 마그네슘 합금판재(130)의 항복응력은 약 65% 떨어지며, 마그네슘 합금판재(130)의 최대 연신율은 47% 증가하는 것을 알 수 있다. In the rotary room temperature progressive molding method 100 of the magnesium alloy sheet according to the present invention, the increase in formability according to the processing temperature of the magnesium alloy sheet 130 is increased in the tensile stress-strain curve according to temperature of the magnesium sheet shown in FIG. 4. As can be seen, when the forming temperature rises to around 200 ° C., the yield stress of the magnesium alloy sheet 130 is about 65% lower than the value at room temperature, and the maximum elongation of the magnesium alloy sheet 130 is increased by 47%. Can be.

도 5에는 회전공구(120)의 피치(P)가 0.3mm일 때, 회전공구(120)의 회전속도별 시편 단면의 두께 분포를 나타내었다. 구간 AB와 EF, CD와 같이 회전공구(120)에 의해 성형되지 않은 부분의 두께 변화는 없으나 BC, DE와 같이 회전공구(120)에 의해 가공된 부분에는 0.5mm까지 두께가 얇아진 것을 볼 수 있다.  5 shows the thickness distribution of the cross section of the specimen for each rotational speed of the rotary tool 120 when the pitch P of the rotary tool 120 is 0.3 mm. There is no change in the thickness of the portion not formed by the rotary tool 120, such as sections AB, EF, and CD, but the thickness of the portion processed by the rotary tool 120, such as BC and DE, can be seen to be as thin as 0.5mm. .

특히, 두께 감소가 가장 커서 파단 위험이 높은 위치가 컵 높이의 1/2 근방에 존재하는 것을 알 수 있는데, 이는 프레스 가공에서 통상 펀치의 어깨부 근방에서 파단이 발생하는 것과 큰 차이를 보인다.In particular, it can be seen that the position where the reduction in thickness is greatest and the risk of breaking is present near 1/2 of the cup height, which is a large difference from the occurrence of break in the vicinity of the shoulder of the punch, which is usually in press working.

하기 표 2는 본 발명에서 회전공구(120)의 수직 방향 점진피치(P) 크기에 따른 마그네슘 합금판재(130)의 온도변화이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 회전공구(120)의 회전속도를 500rpm로 고정하고, 피치(P)를 0.2, 0.3, 0.4mm의 3가지 조건으로 변경하면서 피치(P)크기의 영향을 조사하였으며, 가공 온도를 측정하였다. Table 2 is a temperature change of the magnesium alloy plate 130 according to the vertical progressive pitch (P) size of the rotary tool 120 in the present invention. As shown in FIG. 3, the rotation speed of the rotary tool 120 was fixed at 500 rpm, and the pitch P was changed to three conditions of 0.2, 0.3, and 0.4 mm, and the influence of the pitch P was investigated. , Processing temperature was measured.

그리고 마그네슘 합금판재(130)의 온도는 회전공구(120)가 지나간 후 마그네슘 합금판재(130)의 온도를 적외선 온도계를 이용하여 측정하였다. 피치(P)의 크기에 따른 성형성 측정을 하는 목적은 피치(P)가 작을수록 가공시간은 길어지지만, 회전공구(120)와의 빈번한 마찰로 인해 가공 온도가 상승하여 성형성이 증가하므로, 마그네슘 합금판재(130)의 가공성 측면에서 최적화된 피치(P)의 크기를 얻고자 함에 있다. 피치(P)의 크기에 따른 가공 온도를 표 2에 나타내었다. The temperature of the magnesium alloy sheet 130 was measured by using an infrared thermometer after the rotary tool 120 has passed the temperature of the magnesium alloy sheet 130. The purpose of measuring the formability according to the size of the pitch (P) is that the smaller the pitch (P), the longer the machining time, but due to the frequent friction with the rotary tool 120, the processing temperature increases due to the increase in formability, magnesium In order to obtain the size of the pitch (P) optimized in terms of the workability of the alloy plate 130. The processing temperature according to the size of the pitch P is shown in Table 2.

표 2Table 2

피치(P)(mm)     Pitch (mm) 0.2        0.2 0.3         0.3 0.4        0.4 마그네슘 합금판재(130)온도(℃)    Magnesium Alloy Plate (130) Temperature (℃) 119        119 130         130 177        177

이와 같이 본 발명에서는 회전공구(120)와 마그네슘 합금판재(130) 간의 접촉 면적이 큰 0.4mm에서의 가공 온도가 177.3℃로 가장 높았고, 0.2, 0.3mm에서 상대적으로 낮은 가공 온도를 보였다. 즉, 피치(P)의 크기가 클수록 마그네슘 합금판재(130)의 등방성이 나타나는 200℃ 근방까지 온도가 상승하고 있음을 알 수 있다. 그러나, 피치(P)가 작으면 상대적으로 피치(P)가 긴 것에 비해 회전공구(120)와 시편과의 접촉 빈도가 증가하여 시편의 온도가 상승할 것이라고 예상하였지만, 피치(P)가 큰 쪽이 상대적으로 더 많은 온도 상승을 보였다. As described above, in the present invention, the processing temperature at 0.4 mm having the large contact area between the rotary tool 120 and the magnesium alloy sheet 130 was the highest at 177.3 ° C., and the processing temperature was relatively low at 0.2 and 0.3 mm. In other words, it can be seen that as the pitch P increases in size, the temperature increases to around 200 ° C. in which isotropy of the magnesium alloy plate member 130 appears. However, if the pitch P is small, the contact frequency between the rotary tool 120 and the specimen is increased compared to the relatively long pitch P, and the temperature of the specimen is expected to increase, but the pitch P is larger. This showed a relatively more temperature rise.

이는 회전공구(120)와 시편간의 접촉 빈도는 상대적으로 긴 시간 동안 일어나는 현상이나, 접촉 면적은 매 순간 발생하는 현상이기 때문에, 시간당 발생 열량은 피치(P)가 크게, 즉 접촉면적이 큰 경우에 더 많이 발생하는 것으로 나타났다.This is because the frequency of contact between the rotary tool 120 and the specimen occurs for a relatively long time, but because the contact area occurs every moment, the amount of heat generated per hour is large when the pitch P is large, that is, when the contact area is large. It appeared to occur more.

도 6에는 회전공구(120)의 회전속도가 500rpm일 때 피치(P)의 크기에 따른 마그네슘 합금판재(130)의 두께 변화를 나타내었다. 회전공구(120)에 의해 성형되지 않은 구간 AB, CD, EF에서는 두께의 변화가 없으나 회전공구(120)에 의해 가공이 된 BC, DE구간에서는 0.52mm까지 두께가 얇아지고 있음을 알 수 있다.  6 shows the change in thickness of the magnesium alloy sheet 130 according to the size of the pitch (P) when the rotation speed of the rotary tool 120 is 500rpm. It can be seen that there is no change in thickness in sections AB, CD, and EF that are not formed by the rotary tool 120, but the thickness is reduced to 0.52 mm in the BC and DE sections processed by the rotary tool 120.

한편, 수직피치(P)가 1mm이상이 되면 온도가 급격히 상승하여 마그네슘 합금판재(130)가 국부적으로 변형하여 찢어지는 현상이 발생한다. 따라서 마그네슘 합금판재(130)의 온도 상승관점에서는 수직피치(P)가 클수록 좋지만, 성형성의 관점에서는 회전공구(120)의 수직피치(P)가 1mm보다는 작아야 한다.On the other hand, when the vertical pitch (P) is 1mm or more, the temperature rises sharply and the magnesium alloy plate member 130 is locally deformed and torn. Therefore, the larger the vertical pitch (P) is better in view of the temperature rise of the magnesium alloy plate material 130, the vertical pitch (P) of the rotary tool 120 should be smaller than 1mm from the viewpoint of formability.

따라서 본 발명에서는 회전공구(120)가 0.4mm 내지 1.0mm의 피치(P)로 이동하면서 가공하는 것이 바람직하다.Therefore, in the present invention, it is preferable that the rotary tool 120 is processed while moving at a pitch P of 0.4 mm to 1.0 mm.

표 3은 본 발명에서 회전공구(120)의 회전속도와 수직피치(P)를 각각 500rpm, 0.3mm로 설정하고, 회전공구(120)의 반경을 5, 4, 3, 2mm로 하였을 경우 마그네슘 합금판재(130)의 온도를 측정하여 나타내었다.Table 3 is a magnesium alloy when the rotational speed and the vertical pitch (P) of the rotary tool 120 is set to 500rpm and 0.3mm, respectively, and the radius of the rotary tool 120 is 5, 4, 3, and 2mm. The temperature of the plate 130 is measured and shown.

표 3TABLE 3

회전공구(120)반경(mm)  Rotary tool (120) Radius (mm) 2       2 3       3 4       4 5       5 마그네슘 합금판재(130)온도(℃)  Magnesium Alloy Plate (130) Temperature (℃) 28      28 45       45 92      92 122       122

따라서 회전공구(120)의 회전에 의한 온도상승 효과를 얻기 위해서는 회전공구(120)의 반경이 최소한 4mm 보다는 커야 한다. 이와 같이 회전공구(120)의 반경이 4mm 보다 작으면, 회전공구(120)와 마그네슘 합금판재(130)와의 마찰면적이 줄어들어 온도가 상승하지 않으며 마그네슘 합금판재(130)를 성형시키지 못한다. Therefore, in order to obtain the effect of temperature increase by the rotation of the rotary tool 120, the radius of the rotary tool 120 should be greater than at least 4mm. As such, when the radius of the rotary tool 120 is smaller than 4 mm, the friction area between the rotary tool 120 and the magnesium alloy plate 130 is reduced, so that the temperature does not rise and the magnesium alloy plate 130 is not formed.

따라서 마그네슘 합금판재(130)의 상온 점진성형 방법에서 회전공구(120)의 반경은 최소한 4mm보다 커야 한다. 그러나 회전공구(120)의 반경이 커지면 커질수록 마찰면적이 넓어져 온도상승의 관점에서는 상한 값이 존재 하지 않는다. 그렇지만 마그네슘 합금판재(130)를 정확한 형태로 가공한다는 측면에서 회전공구(120)의 반경은 6mm 정도 이하가 바람직하다. Therefore, in the room temperature gradual molding method of the magnesium alloy sheet 130, the radius of the rotary tool 120 should be at least greater than 4mm. However, as the radius of the rotary tool 120 increases, the friction area becomes wider, and thus there is no upper limit in terms of temperature rise. However, the radius of the rotary tool 120 is preferably about 6 mm or less in terms of processing the magnesium alloy sheet material 130 in an accurate form.

본 출원의 발명자들은 마그네슘 합금판재(130)의 미세조직의 변화를 알아보기 위해 성형 깊이가 10.2mm인 시편 단면의 조직을 촬영하여 비교하였다. 도 8의 (a)는 도 7에 도시된 마그네슘 합금판재(130)의 A부위이며, 도 8의 (b)와 (c)는 도 7의 B부위이다. The inventors of the present application photographed and compared the structure of the specimen cross-section having a molding depth of 10.2 mm in order to determine the change in the microstructure of the magnesium alloy plate material (130). FIG. 8A illustrates a portion A of the magnesium alloy plate 130 illustrated in FIG. 7, and FIGS. 8B and 8C illustrate a portion B of FIG. 7.

도 8의 (a)와 같이 소성변형에 직접 참여하지 않은 부위의 평균 결정립 크기는 약 10~15㎛로, H24한 처리한 AZ31소재의 초기 미세조직을 유지하고 있는 것으로 나타났다. As shown in (a) of FIG. 8, the average grain size of the portion not directly involved in plastic deformation was about 10 to 15 μm, and it was found that the initial microstructure of the HAZ-treated AZ31 material was maintained.

즉 도 7의 A부위는 회전공구(120)와 접촉하지 않았으며, 회전공구(120)의 회전 및 이동에 따라 발생하는 가공열이나 마찰열의 전달이 크지 않아 반가공(semi-aged)된 초기소재의 추가적인 재결정이나 결정립의 성장이 크지 않은 것으로 확인되었다. That is, the portion A of FIG. 7 was not in contact with the rotary tool 120, and the semi-aged initial material was not transmitted because the transfer of processing heat or frictional heat generated by the rotation and movement of the rotary tool 120 was not large. Further recrystallization or grain growth was found to be insignificant.

실제 도 7의 A부위의 최고온도는 300rpm의 회전공구(120) 회전속도에서는 109.7℃, 700rpm의 회전공구(120)의 회전속도에서는 189.8℃로 재결정온도인 200℃ 보다 낮은 것으로 나타났다. Actually, the maximum temperature of the portion A of Figure 7 is 109.7 ℃, at a rotation speed of the rotary tool 120 of 300rpm, The rotation speed of the rotary tool 120 at 700 rpm was 189.8 ° C., which was lower than the recrystallization temperature of 200 ° C.

도 7의 B부위에서 바깥 표면부의 단면조직은 도 8의 (b)와 같이 소성변형을 받은 조직으로 A부위와는 전혀 다른 것임을 알 수 있다. 이러한 회전공구(120)의 회전속도가 상대적으로 저속인 300rpm 일때는 전단변형에 의해 결정립이 연신된 형태가 나타나며, 트윈(twin) 및 전단밴드가 관찰되었다. In section B of FIG. 7, the cross-sectional structure of the outer surface part is a tissue that has undergone plastic deformation as shown in FIG. When the rotation speed of the rotary tool 120 is a relatively low speed of 300rpm, the crystal grains were drawn by shear deformation, and twin and shear bands were observed.

반면 회전공구(120)의 회전속도가 증가하여 700rpm일 경우에는 변형조직이 사라지고 동적 재결정이 일어난 것으로 관찰되었다. 이는 회전공구(120)의 회전속도 증가에 의해 마찰열의 발생량이 커지기 때문에 가공부위의 온도는 부분적으로 재결정온도 이상으로 상승하기 때문이다. On the other hand, when the rotational speed of the rotary tool 120 was increased to 700 rpm, the deformed tissue disappeared and dynamic recrystallization was observed. This is because the amount of frictional heat is increased by increasing the rotational speed of the rotary tool 120, so that the temperature of the machining portion rises above the recrystallization temperature in part.

이와 같이 변형부위에서 회전공구(120)의 회전속도에 따른 온도상승과 재결 정 거동은 도 8의 (c)와 같이 내부표면부 조직에서도 동일하다. 상기 회전공구(120)의 회전속도가 300rpm일 때, 회전공구(120)와 직접적인 접촉을 하는 내부표면부에서부터 두께방향으로 약 60㎛ 까지는 미세한 동적 재결정 조직이 관찰되나 표면에서 보다 멀어질수록 재결정은 일어나지 않고 단지 전단에 의한 결정립의 연신형태만 관찰되었다. In this way, the temperature rise and the recrystallization behavior according to the rotational speed of the rotary tool 120 in the deformation part is the same in the internal surface structure as shown in FIG. When the rotational speed of the rotary tool 120 is 300rpm, fine dynamic recrystallized texture is observed from the inner surface portion which is in direct contact with the rotary tool 120 to about 60 μm in the thickness direction, but the recrystallization becomes farther from the surface. Only a stretched form of the grains by shear was observed.

이와 같이 변형률 속도에 따라 동적 재결정된 결정립의 크기가 다르게 관찰 되었으며 변형률 속도가 증가할수록 결정립의 크기는 감소하는 것으로 나타났다.As described above, the size of the dynamically recrystallized grains was observed differently according to the strain rate, and the grain size decreased as the strain rate increased.

또한, 200℃, 10-2s-1의 변형율 속도조건에서 결정립의 크기는 1~2㎛였다.In addition, the grain size was 1-2 micrometers at 200 degreeC and strain rate conditions of 10 <-2> s- 1 .

도 8(c)에서 내부표면부 주위에서는 평균 결정립의 크기가 약 1~2㎛이며 내부표면부에서 멀어질수록 결정립의 크기는 증가한다. 즉, 소재표면가 접촉하고 있는 회전공구(120)의 회전에 의해서 깊이방향으로 변형률 속도 구배가 생기는 것으로 판단된다. In FIG. 8 (c), the average grain size is about 1 to 2 μm around the inner surface portion, and the grain size increases as the distance from the inner surface portion increases. That is, it is determined that the strain velocity gradient occurs in the depth direction by the rotation of the rotary tool 120 in contact with the material surface.

본 발명에 따른 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법(100)의 적용 가능성을 이론적으로 뒷받침하기 위해 실험에서 측정된 온도 값을 인크리멘탈 성형공정에 대한 기하학적인 관계를 고려하여 마그네슘 합금판재(130)와 회전공구(120)의 마찰 에너지의 열변환 관계로부터 이론적으로 도출하여 상호 비교하였다. 여기서는 회전속도가 500rpm이고, 피치(P)의 크기가 0.3mm인 경우에 대해서 검토하였다. In order to theoretically support the applicability of the rotary room temperature incremental molding method 100 of the magnesium alloy sheet according to the present invention, the magnesium alloy sheet 130 was considered in consideration of the geometrical relationship to the incremental forming process. ) And theoretically derived from the thermal transformation relationship of the friction energy of the rotary tool 120 and compared with each other. Here, the case where the rotational speed was 500 rpm and the magnitude | size of the pitch P was 0.3 mm was examined.

상기 마그네슘 합금판재(130)의 변형 저항으로는 마그네슘의 단축인장 커브 에서 100℃에서의 값을 취하였다. 소성가공에 의해 발생하는 열 에너지는 아래의 식 (1)로부터 구할 수 있다. As the deformation resistance of the magnesium alloy sheet 130, the value at 100 ° C. was taken from the uniaxial tensile curve of magnesium. The thermal energy generated by the plastic working can be obtained from the following equation (1).

　식(1) 　

Figure 112009063584065-pat00001
Formula (1)
Figure 112009063584065-pat00001

　식(2)

Figure 112009063584065-pat00002
Formula (2)
Figure 112009063584065-pat00002

　식(3)

Figure 112009063584065-pat00003
Formula (3)
Figure 112009063584065-pat00003

　식(4)

Figure 112009063584065-pat00004
Formula (4)
Figure 112009063584065-pat00004

여기서 Q는 열 에너지(J), c는 마그네슘 마그네슘 합금판재(130)의 비열(1,020 kJ/kg℃), m은 회전공구(120)와 접하는 마그네슘 합금판재(130) 부위의 질량(kg), dT는 온도변화를 나타낸다. 가공 시 발생하는 열 에너지 Q는 접촉부위에서 마찰력이 한 일이 W와 같다고 하면 인크리멘탈 가공 중의 마그네슘 합금판재(130)의 온도상승을 알 수 있다.Where Q is the thermal energy (J), c is the specific heat (1,020 kJ / kg ℃) of the magnesium magnesium alloy sheet 130, m is the mass (kg) of the magnesium alloy sheet 130 in contact with the rotary tool 120, dT represents the temperature change. When the thermal energy Q generated during processing is equal to W when the frictional force at the contact portion is equal to W, the temperature rise of the magnesium alloy sheet 130 during the incremental processing can be known.

식 (2)에 회전공구(120)가 한 일(W)를 나타내었다. 여기서 마그네슘 합금판재(130)의 변형에너지에 대한 열 소산은 마찰열에 비해 적은 것으로 판단되어 무시하였다. μ는 마찰계수=0.3), τ는 평균 전단 항복응력(N/mm2), A는 회전공구(120)와 마그네슘 합금판재(130)가 접하는 면적(mm2), v(=rω는 접선속도(mm/s), r은 접촉부위의 반경(mm), ω는 각속도(rad/s), t는 시간(s)을 나타낸다. 평균 전단 항복 응력(

Figure 112009063584065-pat00005
)은 식 (3)으로부터 구한 평균 변형저항 값(
Figure 112009063584065-pat00006
)을, 표면적은 도 9와 식 (4)로부터 구한 값(5.28mm2)으로 하여 각각의 값들을 식 (2)에 대입하면 회전공구(120)가 한 일(W)을 구할 수 있다. Equation (2) shows the work (W) that the rotary tool 120 did. Here, the heat dissipation of the strain energy of the magnesium alloy sheet 130 is judged to be less than that of the frictional heat and thus ignored. μ is the coefficient of friction = 0.3), τ is the average shear yield stress (N / mm 2 ), A is the area (mm 2 ) in contact with the rotary tool 120 and magnesium alloy sheet 130, v (= rω is the tangential velocity (mm / s), r is radius of contact (mm), ω is angular velocity (rad / s) and t is time (s).
Figure 112009063584065-pat00005
Is the average strain resistance value obtained from equation (3).
Figure 112009063584065-pat00006
) , The surface area is the value (5.28mm 2 ) obtained from Fig. 9 and Eq. (4), and each value is substituted into Eq. (2) to obtain the work W performed by the rotary tool 120.

여기서는 발생하는 에너지 중에서 90%가 열 에너지로 변환된다고 가정하였다. 이상에서 구한 온도의 변화 값(이론값)을 실험 중 적외선 온도 측정기로 구한 값과 비교하여 도 10에 그래프로 나타내었다. It is assumed here that 90% of the energy generated is converted to thermal energy. The change value (theoretical value) of the temperature obtained above is shown in the graph in FIG.

이론에서 구한 온도는 인크리멘탈 성형 깊이가 증가할수록 선형적으로 증가하고 있으나, 본 발명에서는 성형 깊이가 약 6mm까지는 약 130℃ 까지 거의 선형적으로 가공 온도가 상승하나, 이후에는 이 온도에서 안정화되고 있음을 알 수 있다. 그러나 이론적으로 구한 온도변화는 대류 및 전도 열전달을 고려하지 않은 것이다.In theory, the temperature obtained increases linearly as the incremental molding depth increases, but in the present invention, the processing temperature increases linearly up to about 130 ° C. up to about 6 mm, but then stabilizes at this temperature. It can be seen that. Theoretical changes in temperature, however, do not take into account convection and conduction heat transfer.

본 발명에 따른 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법(100)은 도 11에 나타낸 것과 같이, 본 발명으로 원형 컵 뿐만 아니라 사각 컵(150)도 성형이 가능함을 보였다. 여기서 회전공구를 이용하여 점진 성형한 마그네슘 합금판재의 사각컵은 예를 들면 깊이(h) 25mm, 입구 폭(w) 80mm, 바닥 폭(b) 50mm이다.Rotary room temperature progressive molding method 100 of the magnesium alloy sheet according to the present invention, as shown in Figure 11, the present invention showed that not only the circular cup but also the square cup 150 can be molded. Here, the square cup of magnesium alloy sheet material gradually formed by using the rotary tool is, for example, a depth (h) of 25 mm, an entrance width (w) of 80 mm, and a bottom width (b) of 50 mm.

본 발명에 따른 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법(100)은 상기 마그네슘 합금판재(130)를 떠받치는 하형 다이(160)를 추가 포함하고, 하형 다이(160)의 윤곽을 따라서 마그네슘 합금판재(130)를 소성가공할 수 있다.The rotary room temperature progressive molding method 100 of the magnesium alloy sheet according to the present invention further includes a lower die 160 supporting the magnesium alloy plate 130, and along the contour of the lower die die 160. 130) can be plastically processed.

본 발명은 도 12와 같이 하형 다이(160)만 있으면 보다 정교한 형태의 마그 네슘 합금판재(130)를 성형할 수 있으며, 이는 하형 다이(160)의 형상을 따라 직경 12mm의 회전공구(120)를 이용하여 300prm이상으로 회전공구(120)가 회전하면서 100mm/min의 속도로 이동하며 성형한 결과이다.According to the present invention, as shown in FIG. 12, only the lower die die 160 may be used to form a magnesium alloy plate 130 having a more sophisticated shape. This may include a rotary tool 120 having a diameter of 12 mm along the shape of the lower die die 160. By using the rotating tool 120 is rotated by more than 300prm at a speed of 100mm / min is the result of molding.

실험예Experimental Example

이하, 본 발명에 따른 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법(100)에 의하여 제조된 원형컵과 종래의 기술에 따라서 제조된 원형컵에 대한 비교 실험결과를 설명하기로 한다.Hereinafter, a comparison test result of the circular cup manufactured by the rotary room temperature progressive molding method 100 of the magnesium alloy sheet according to the present invention and the circular cup manufactured according to the prior art will be described.

도 13a에 도시된 사진은 종래의 금형을 이용한 프레스 성형방법에서 온도별 마그네슘 합금판재(130)의 성형깊이를 나타낸다. 100℃에서는 거의 성형이 이루어지지 않고 파단(K)이 발생했고, 온도가 상승함에 따라 성형깊이도 상승하고 있으나 약 11mm의 성형깊이에서 모두 파단(K)이 발생하였다.The photograph shown in Figure 13a shows the molding depth of the magnesium alloy plate material 130 by temperature in the press molding method using a conventional mold. At 100 ° C., almost no molding occurred and fracture K occurred, and as the temperature increased, the molding depth increased, but fracture K occurred at all of the molding depths of about 11 mm.

도 13b는 마그네슘 합금판재(130)를 종래의 점진 성형 방법으로 성형한 결과를 나타내었다. 도 13b에서 보듯이 판재가 파단(K) 되어 찢어져서 두 개로 분리되어 버렸고, 전혀 성형이 되지 않았다.FIG. 13B shows the result of molding the magnesium alloy plate 130 by a conventional incremental molding method. As shown in Fig. 13B, the plate was broken (K), torn and separated into two pieces, which were not formed at all.

반면, 도 13c는 본 발명에 의해서 도 2에 나타낸 CNC 머신머신의 성형기(110)에 직경 12mm의 회전공구(120)를 부착하고, 도 3에 도시된 바와 같이, 300rpm으로 회전공구(120)를 회전시켜서 상온에서 깊이 10.2mm, 벽면각도 45°로 인크리멘탈 성형을 하여 얻은 마그네슘 합금판재(130)의 정면과 측면의 형상이다.On the other hand, Figure 13c is attached to the rotary tool 120 having a diameter of 12mm to the molding machine 110 of the CNC machine machine shown in Figure 2 by the present invention, and, as shown in Figure 3, the rotary tool 120 at 300rpm It is the shape of the front and side surfaces of the magnesium alloy plate member 130 obtained by rotating it at room temperature by incremental molding at a depth of 10.2 mm and a wall angle of 45 °.

이와 같이 본 발명에 의해서 점진 성형기(110) 및 CNC 머신머신의 회전공구(120)를 300rpm 이상으로 회전시키며, 원하는 형상의 자취와 피치(P)를 따라서 점진적으로 마그네슘 합금판재(130)를 성형하면, 회전공구(120)와 마그네슘 합금판재(130)의 마찰로 인해 자연적으로 판재의 온도가 상승하며, 성형 깊이가 10mm가 넘도록 파단이 발생하지 않고 마그네슘 합금판재(130)의 상온 성형이 양호하게 이루어짐을 알 수 있었다.As described above, when the rotary tool 120 of the progressive molding machine 110 and the CNC machine machine is rotated at 300 rpm or more, the magnesium alloy sheet 130 is gradually formed according to the trace and the pitch P of a desired shape. Due to the friction between the rotary tool 120 and the magnesium alloy sheet 130, the temperature of the sheet naturally rises, and forming at room temperature of the magnesium alloy sheet 130 is satisfactorily achieved without breaking so that the molding depth exceeds 10 mm. And it was found.

상기와 같이 본 발명은 기존의 점진성형과는 달리 회전공구(120)를 회전시키면서 점진성형이 이루어짐으로써 회전공구(120)의 회전중에 재료와의 마찰로 자연적으로 온도가 상승하여 마그네슘 합금판재(130)의 성형이 가능하다. As described above, in the present invention, unlike the conventional progressive molding, the progressive molding is performed while the rotary tool 120 is rotated, so that the temperature naturally rises by friction with the material during the rotation of the rotary tool 120, and thus, the magnesium alloy sheet material 130 ) Molding is possible.

따라서 본 발명에 의하면 난가공재인 마그네슘 합금판재(130)를 상온에서 효율적으로 성형할 수 있을 뿐만 아니라, 점진 성형의 장점인 국부 변형의 극대화를 통하여 보다 다양하고 복잡한 형상의 제품을 성형함으로써 각종 전자 제품에 적극 활용할 수 있게 된다.Therefore, according to the present invention, not only the magnesium alloy sheet 130, which is a hard working material, can be efficiently formed at room temperature, but also various kinds of electronic products by molding a variety of complex shapes through maximization of local deformation, which is an advantage of progressive molding. It will be able to take full advantage of.

본 발명은 상기에서 도면을 참조하여 특정 실시 예에 관련하여 상세히 설명하였지만 본 발명은 이와 같은 특정 구조에 한정되는 것은 아니다. 당 업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술 사상 및 권리범위를 벗어나지 않고서도 본 발명의 실시 예를 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이다. 그렇지만 그와 같은 단순한 실시 예의 수정 또는 설계변형 구조들은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속하게 됨을 미리 밝혀 두고자 한다.Although the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments thereof with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such specific structures. Those skilled in the art will be able to variously modify or change the embodiments of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. Nevertheless, it will be apparent that all such modifications or design modifications to such simple embodiments will clearly fall within the scope of the present invention.

도 1a는 종래의 기술에 따른 금형을 이용한 프레스 성형방식을 도시한 단면도이다.Figure 1a is a cross-sectional view showing a press molding method using a mold according to the prior art.

도 1b는 종래의 기술에 따른 고정식 인크리멘탈 성형기술을 도시한 단면도이다.Figure 1b is a cross-sectional view showing a fixed incremental molding technique according to the prior art.

도 1c는 종래의 기술에 따른 음각금형을 이용한 인크리멘탈 성형기술을 도시한 단면도이다.Figure 1c is a cross-sectional view showing an incremental molding technique using a negative mold according to the prior art.

도 1d는 종래의 기술에 따른 양각금형을 이용한 인크리멘탈 성형기술을 도시한 단면도이다.Figure 1d is a cross-sectional view showing an incremental molding technique using an embossed mold according to the prior art.

도 2는 본 발명에 따른 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법을 구현하는 회전식 성형기 또는 CNC 머신머신을 도시한 구성도이다.Figure 2 is a block diagram showing a rotary molding machine or a CNC machine machine implementing a rotary room temperature progressive molding method of the magnesium alloy sheet according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법을 도시한 설명도이다.Figure 3 is an explanatory view showing a rotary room temperature progressive molding method of the magnesium alloy sheet material according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법에서 얻어진 마그네슘 판재의 온도별 인장 응력-변형률 곡선을 도시한 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the tensile stress-strain curve for each temperature of the magnesium plate obtained in the rotary room temperature progressive molding method of the magnesium alloy sheet according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법에서 회전공구의 피치가 0.3mm일 때, 회전공구의 회전속도별 시편 단면의 두께 분포를 도시한 그래프와 사진이다.Figure 5 is a graph and photograph showing the thickness distribution of the specimen cross section by the rotational speed of the rotary tool when the pitch of the rotary tool in the rotary room temperature progressive molding method of the magnesium alloy sheet according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법에서 회전공구의 회전속도가 500rpm일 때, 피치의 크기에 따른 마그네슘 합금판재의 두 께 변화를 도시한 그래프와 사진이다.Figure 6 is a graph and photograph showing the thickness change of the magnesium alloy sheet according to the pitch, when the rotational speed of the rotary tool in the rotary room temperature progressive molding method of the magnesium alloy sheet according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법에서 마그네슘 합금판재의 미세조직의 변화를 알아보기 위해 성형 깊이가 10.2mm인 시편 을 촬영한 사진이다.Figure 7 is a photograph of a specimen having a molding depth of 10.2mm in order to determine the change in the microstructure of the magnesium alloy sheet in the rotary room temperature progressive molding method of the magnesium alloy sheet according to the present invention.

도 8a, 도 8b 및 도 8c는 본 발명에 따른 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진 성형방법에서 마그네슘 합금판재의 미세조직 단면을 촬영한 사진이다.8A, 8B and 8C are photographs taken of a microstructure cross section of the magnesium alloy sheet in the rotary room temperature progressive molding method of the magnesium alloy sheet according to the present invention.

도 9는 본 발명에 따른 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진 성형방법에서 마찰 에너지의 열변환 관계로부터 이론적으로 도출하여 상호 비교하기 위한 설명도이다.9 is an explanatory diagram for theoretically deriving from the thermal transformation relationship of friction energy in the rotary room temperature gradual molding method of the magnesium alloy sheet according to the present invention for mutual comparison.

도 10은 본 발명에 따른 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진 성형방법에서 마찰 에너지의 열변환 관계로부터 이론적으로 도출한 이론 결과와 실제 실험 결과를 상호 비교하여 도시한 그래프이다.10 is a graph illustrating the theoretical results and theoretical results derived from the thermal conversion relationship of friction energy in the rotary room temperature progressive molding method of the magnesium alloy sheet according to the present invention compared with each other.

도 11은 본 발명에 따른 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진 성형방법에 의해서 성형된 사각컵을 도시한 설명도이다.11 is an explanatory view showing a rectangular cup formed by a rotary room temperature progressive molding method of the magnesium alloy sheet material according to the present invention.

도 12는 본 발명에 따른 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진 성형방법에서 사용되는 하형 다이와 이를 이용하여 성형된 재료를 도시한 사진이다.12 is a photograph showing a lower die used in a rotary room temperature progressive molding method of a magnesium alloy sheet according to the present invention and a material formed by using the same.

도 13은 종래의 기술과 본 발명은 비교한 사진으로서,Figure 13 is a photograph comparing the prior art and the present invention,

a)도는 종래의 금형을 이용한 프레스 성형방식으로 제작된 원형컵이다.a) is a round cup manufactured by the press molding method using the conventional metal mold | die.

b)도는 종래의 고정식 인크리멘탈 성형기술으로 제작된 원형컵이다.b) is a round cup manufactured by the conventional fixed incremental molding technique.

c)도는 본 발명에 의해서 제작된 원형컵이다.c) is a round cup produced according to the present invention.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >Description of the Related Art

1...... 종래의 프레스 성형공법 5...... 마그네슘 합금판재1 ...... Conventional press forming method 5 ...... Magnesium alloy plate

10a,10b..... 금형 12...... 히터10a, 10b ..... Mold 12 ...... Heater

14...... 열전대 20...... 프레스14 ...... Thermocouple 20 ...... Press

30...... 종래의 고정식 인크리멘탈 성형기술30 ...... Conventional fixed incremental molding technology

32...... 원형 툴 40...... 프레임32 ...... Circular tool 40 ...... Frame

42...... 판재 60...... 음각 금형42 ...... plate 60 ...... engraved mold

70...... 양각 금형70 ...... embossed mold

100..... 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법Rotational Room Temperature Forming Method of Magnesium Alloy Plate

110..... 점진적 성형기 120..... 회전공구110 ..... Progressive molding machine 120 ..... Rotary tools

130...... 마그네슘 합금판재 140..... 지지대 130 ...... magnesium alloy plate 140 ..... support

150...... 사각 컵 160......하형 다이150 ...... square cup 160 ...... low die

H...... 가공높이 K...... 파단 H ...... Machining Height K ...... Break

P...... 피치P ...... Pitch

Claims (6)

난 가공재인 마그네슘 합금판재(130)의 상온 성형방법에 있어서, In the room temperature molding method of the magnesium alloy sheet material 130 which is a hard working material, CNC 머신또는 점진 성형기(110)에 회전공구(120)를 장착하고, 상기 회전공구(120)를 300rpm 내지 700rpm의 회전속도로 회전시켜서 회전공구(120)와 마그네슘 합금판재(130) 사이에서, 마그네슘 합금판재의 성형이 용이하도록 하는 온도이상의 마찰열을 발생시키며, 원하는 형상의 자취를 따라서 일정한 피치(pitch)(P)와 성형속도(feed rate)로 이동하여 마그네슘 합금판재(130)를 성형하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법(100).The rotary tool 120 is mounted on the CNC machine or the progressive molding machine 110, and the rotary tool 120 is rotated at a rotational speed of 300 rpm to 700 rpm to allow the magnesium to be rotated between the rotary tool 120 and the magnesium alloy sheet 130. It generates friction heat above the temperature to facilitate the molding of the alloy sheet, and moves to a constant pitch (P) and the feed rate (form) to form the magnesium alloy sheet 130 according to the trace of the desired shape Rotary room temperature progressive molding method of magnesium alloy sheet material (100). 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 회전공구(120)는 0.4mm 내지 1.0mm의 피치(P)로 이동하면서 가공하는 것임을 특징으로 하는 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법(100).The method of claim 1, wherein the rotary tool 120 is a rotary normal temperature progressive molding method (100) of the magnesium alloy sheet, characterized in that the processing while moving at a pitch (P) of 0.4mm to 1.0mm. 제3항에 있어서, 상기 회전공구(120)는 마그네슘 합금판재(130)의 온도를 200℃ 까지 상승시켜 소성가공하는 것임을 특징으로 하는 마그네슘 합금판재의 회 전식 상온 점진성형방법(100).The method of claim 3, wherein the rotary tool 120 is a rotational room temperature progressive molding method (100) of the magnesium alloy sheet, characterized in that for processing by raising the temperature of the magnesium alloy sheet 130 to 200 ℃. 제1항에 있어서, 상기 회전공구(120)는 4mm 내지 6mm의 반경으로 이루어진 것임을 특징으로 하는 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법(100).The method of claim 1, wherein the rotary tool 120 is a rotational room temperature progressive molding method (100) of magnesium alloy sheet, characterized in that consisting of a radius of 4mm to 6mm. 제1항에 있어서, 상기 마그네슘 합금판재(130)를 떠받치는 하형 다이(160)를 추가 포함하고, 하형 다이(160)의 윤곽을 따라서 마그네슘 합금판재(130)를 소성가공하는 것임을 특징으로 하는 마그네슘 합금판재의 회전식 상온 점진성형방법(100).The method of claim 1, further comprising a magnesium die plate 160 for holding the magnesium alloy plate member 130, characterized in that plastic processing the magnesium alloy plate member 130 along the contour of the die die 160 Rotary room temperature progressive molding method of the alloy sheet (100).
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