KR20230077507A - 프레스 성형 금형 - Google Patents

프레스 성형 금형 Download PDF

Info

Publication number
KR20230077507A
KR20230077507A KR1020210164847A KR20210164847A KR20230077507A KR 20230077507 A KR20230077507 A KR 20230077507A KR 1020210164847 A KR1020210164847 A KR 1020210164847A KR 20210164847 A KR20210164847 A KR 20210164847A KR 20230077507 A KR20230077507 A KR 20230077507A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
mold
molding
die
molding die
press
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
KR1020210164847A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102618778B1 (ko
Inventor
최국진
민병열
이현정
Original Assignee
현대제철 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대제철 주식회사 filed Critical 현대제철 주식회사
Priority to KR1020210164847A priority Critical patent/KR102618778B1/ko
Publication of KR20230077507A publication Critical patent/KR20230077507A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102618778B1 publication Critical patent/KR102618778B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/461—Rigid movable compressing mould parts acting independently from opening or closing action of the main mould
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/36—Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/003—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor characterised by the choice of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/02—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C43/04—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles using movable moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/36—Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C43/361—Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles with pressing members independently movable of the parts for opening or closing the mould, e.g. movable pistons
    • B29C2043/3615—Forming elements, e.g. mandrels or rams or stampers or pistons or plungers or punching devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명은 섬유강화플라스틱을 소정의 형상으로 성형할 수 있는 프레스 성형 금형에 관한 것으로서, 소재의 일면의 적어도 일부분을 가압할 수 있도록, 소정의 형상으로 돌출되게 형성되는 펀치부를 포함하는 제 1 금형 및 상기 제 1 금형과 대향되게 형성되어 상기 제 1 금형을 향하는 방향 또는 멀어지는 방향으로 전후진 가능하게 설치되고, 상기 제 1 금형을 향하는 방향으로 전진하여 상기 제 1 금형과의 형합 시, 상기 펀치부 및 상기 펀치부에 의해 가압되는 상기 소재를 수용하고 상기 소재의 타면을 가압할 수 있도록, 오목하게 형성되는 다이부를 포함하는 제 2 금형을 포함하고, 상기 제 2 금형은, 상기 다이부의 내부에 상기 제 2 금형의 전후진 방향과 수직한 방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 설치되어, 상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형의 형합 시, 상기 펀치부에 의해 상기 “C”형상으로 성형되는 상기 소재의 측면을 가압하는 가변 성형부를 포함할 수 있다.

Description

프레스 성형 금형{Press forming mold}
본 발명은 프레스 성형 금형에 관한 것으로서, 더 상세하게는 섬유강화플라스틱을 소정의 형상으로 성형할 수 있는 프레스 성형 금형에 관한 것이다.
복합소재는 보강재와 기지재가 혼합되어 구성된 소재로서 단독의 재료로는 얻을 수 없는 특성을 지니게 한 소재이다. 그중 섬유강화플라스틱은 탄소섬유(CFRP), 유리섬유(GFRP), 아라미드 등의 보강재와 에폭시, 폴리에스터 등의 열경화성 혹은 나일론, PPS 등 열가소성 고분자 기지재로 구성된 복합소재이다. 섬유강화플라스틱을 부품을 성형하기 위한 다양한 제조 공법이 있지만, 항공기 부품을 제작하기 위해서는 프리프레그(Prepreg)라는 중간재가 널리 사용된다. 프리프레그는 탄소섬유나 유리섬유와 같은 섬유 강화재에 열경화성 혹은 열가소성수지를 침투시킨 복합재 중간단계의 소재로 이를 다양한 섬유 방향으로 배열한 후 적층하여 금형에서 열과 압력을 가하여 소정의 형상을 가지는 부품으로 성형할 수 있다.
프리프레그를 이용하여 복합재 제품을 성형하기 위해서는 일반적으로, 성형 금형에 최종 형상으로 적층한 후 진공백을 덮어 오토클레이브 장비에서 열과 압력을 가해 경화시킬 수 있다. 이러한, 공법은, 소재 적층과 진공백을 적용하는데 많은 시간이 소요되기 때문에 생산성 측면에서 개선이 요구되고 있다. 이에 따라, 프레스 장비를 이용한 압축 성형 공법을 적용하면 최종 형상으로 소재를 적층할 필요 없이 평판을 빠르게 적층한 후 예비 성형을 거치거나 예비 성형을 거치지 않고 압축 성형하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
그러나, 이러한 종래의 프레스 성형 금형은, 프레스 압축 성형 공정을 이용하여 “C”형상의 횡단면을 가지는 성형품을 성형 시, 경화 전 적층된 프리프레그는 진공백 컴팩션을 수행하더라도 최종 성형품의 두께 보다 10% 내지 50% 가량 두껍기 때문에, “C”형상의 수직하게 형성되는 수직 측면부가 성형 과정에서 하형과 상형 사이에서 강한 전단력을 받게 됨으로써, 성형 품질에 악영향을 미치는 문제점이 있었다.
또한, 프레스 압축 성형 시, 성형 금형의 상형과 하형 사이에 높인 프리프레그 적층물이 열과 압력을 받으면서 부품 측면으로 수지가 빠져나가면서 충분한 성형 내압이 발생하지 않고, 이로 인해 부품 내부에 기공(Void)이 쉽게 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 복합 재료로 성형되는 “C”형상의 횡단면을 가지는 성형품을 압축 성형 공법으로 용이하게 성형할 수 있는 프레스 성형 금형을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프레스 성형 금형이 제공된다. 상기 프레스 성형 금형은, 플레이트 형상의 소재의 적어도 일부분을 가압하여, “C”형상의 횡단면을 가지는 성형품으로 성형할 수 있는 성형 금형에 있어서, 상기 소재의 일면의 적어도 일부분을 가압할 수 있도록, 소정의 형상으로 돌출되게 형성되는 펀치부를 포함하는 제 1 금형; 및 상기 제 1 금형과 대향되게 형성되어 상기 제 1 금형을 향하는 방향 또는 멀어지는 방향으로 전후진 가능하게 설치되고, 상기 제 1 금형을 향하는 방향으로 전진하여 상기 제 1 금형과의 형합 시, 상기 펀치부 및 상기 펀치부에 의해 가압되는 상기 소재를 수용하고 상기 소재의 타면을 가압할 수 있도록, 오목하게 형성되는 다이부를 포함하는 제 2 금형;을 포함하고, 상기 제 2 금형은, 상기 다이부의 내부에 상기 제 2 금형의 전후진 방향과 수직한 방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 설치되어, 상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형의 형합 시, 상기 펀치부에 의해 상기 “C”형상으로 성형되는 상기 소재의 측면을 가압하는 가변 성형부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 가변 성형부는, 상기 펀치부의 중심을 기준으로, 상기 펀치부의 절반을 둘러싸는 형상으로 형성되는 제 1 성형 다이; 상기 펀치부의 중심을 기준으로, 상기 펀치부의 나머지 절반을 둘러싸는 형상으로 형성될 수 있도록, 상기 제 1 성형 다이와 좌우 대칭되는 형상으로 형성되는 제 2 성형 다이; 및 상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형의 형합 시, 상기 제 1 성형 다이와 상기 제 2 성형 다이가 서로 가까워지는 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있도록, 상기 제 1 성형 다이와 상기 제 2 성형 다이를 이송시키는 이송 장치;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 가변 성형부는, 상기 제 1 성형 다이 및 상기 제 2 성형 다이가 상기 제 2 금형의 전후진 방향과 수직한 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있도록, 상기 다이부의 바닥면에 레일(Rail) 형태로 설치되는 제 1 이송 가이드;를 더 포함하고, 상기 이송 장치는, 상기 제 2 금형의 형개 시, 자중에 의해 하강하여 상기 제 1 성형 다이와 상기 제 2 성형 다이를 서로 멀어지는 방향으로 슬라이딩 이동시키는 한 쌍의 이송 부재; 상기 한 쌍의 이송 부재가 상기 제 2 금형의 전후진 방향과 평행한 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있도록, 상기 다이부의 측면에 레일 형태로 설치되는 한 쌍의 제 2 이송 가이드; 및 상기 한 쌍의 이송 부재의 상하 이동을 상기 제 1 성형 다이와 상기 제 2 성형 다이의 좌우 슬라이딩 이동으로 변환할 수 있도록, 상기 한 쌍의 이송 부재와 상기 제 1 성형 다이 및 상기 제 2 성형 다이를 각각 연결하는 슬라이딩 링크 부재;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 이송 장치는, 상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형의 형합 시, 상기 한 쌍의 이송 부재와 접촉하여 상기 한 쌍의 이송 부재를 상승시킬 수 있도록, 상기 제 1 금형의 상기 펀치부의 인근에서 상기 한 쌍의 이송 부재와 대응되는 위치에 돌출되도록 형성되는 돌기부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 가변 성형부는, 상기 제 1 성형 다이 및 상기 제 2 성형 다이가 상기 제 2 금형의 전후진 방향과 수직한 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있도록, 상기 다이부의 바닥면에 레일(Rail) 형태로 설치되는 제 1 이송 가이드;를 더 포함하고, 상기 이송 장치는, 상기 제 2 금형의 상기 다이부의 양측에 설치되어, 상기 제 1 성형 다이와 상기 제 2 성형 다이가 서로 가까워지는 방향 또는 서로 멀어지는 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있도록, 구동력을 인가하는 한 쌍의 구동 실린더;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 이송 장치는, 상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형의 형합 시, 자중에 의해 하강하여 서로 멀어지는 방향으로 벌어진 상기 제 1 성형 다이와 상기 제 2 성형 다이가 서로 가까워지는 방향으로 회동할 수 있도록, 상기 제 2 금형의 상기 다이부의 양측과 상기 제 1 성형 다이 및 상기 제 2 성형 다이를 회동가능하게 연결하는 회동 링크 부재;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형의 형합 시, 서로 가까워지는 방향으로 이동하는 상기 제 1 성형 다이와 상기 제 2 성형 다이의 접촉면 사이에 상기 소재가 집히는 것을 방지할 수 있도록, 상기 제 1 성형 다이와 상기 제 2 성형 다이의 접촉면과 대응되는 위치에 배치되도록 상기 소재의 상면에 안착되어 상기 소재를 보호하는 보호 플레이트;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 소재는, 탄소 섬유, 유리 섬유 및 아라미드 중 적어도 어느 하나를 포함하는 섬유 강화재에 열가소성수지 또는 열경화성수지를 포함하는 합성수지를 침투시킨 프리프레그(Prepreg);를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 가변 성형부는, 상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형의 형합 시, 상기 펀치부 및 상기 가변 성형부에 의해 가압되는 상기 소재로부터 상기 합성수지가 유출되는 것을 방지할 수 있도록, 상기 제 1 성형 다이 및 상기 제 2 성형 다이의 측면 하단부에 상기 펀치부의 측면 하단부에 접촉 또는 근접할 수 있도록 돌출되게 형성되는 제 1 돌출 다이;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제 1 금형은, 상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형의 형합 시, 상기 펀치부 및 상기 가변 성형부에 의해 가압되는 상기 소재로부터 상기 합성수지가 유출되는 것을 방지할 수 있도록, 상기 펀치부의 측면 하단부에 상기 제 1 성형 다이 및 상기 제 2 성형 다이의 측면 하단부에 접촉 또는 근접할 수 있도록 돌출되게 형성되는 제 2 돌출 다이;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형의 형합 시, 상기 다이부의 내부 공간에 진공 분위기를 형성할 수 있도록, 상기 다이부의 일측에 연결되어 상기 내부 공간의 공기를 배기하는 진공 배기 라인을 포함하는 진공부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 진공부는, 상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형의 형합 시, 상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형의 형합 부위를 실링하여 상기 다이부의 상기 내부 공간을 외부로부터 밀폐시킬 수 있도록, 상기 제 1 금형의 형합면 및 상기 제 2 금형의 형합면 중 적어도 어느 한 면에 설치되는 실링 부재;를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 성형 금형의 내부에, 제 1 금형과 제 2 금형의 형폐 또는 형개 시 좌우로 슬라이딩될 수 있는 가변 성형부를 구성함으로써, 제 1 금형과 제 2 금형이 형폐되어 소재를 가압 성형 시 가변 성형부의 슬라이딩 이동으로 “C”형상으로 성형되는 상기 소재의 측면을 가압하여 성형할 수 있다.
이와 같이, 성형 금형 내에 슬라이딩 이동되어 좌우로 분리 가능한 가변 성형부를 사용함으로써, 소재 적층 및 진공백 컴팩션 상태에서 최종 성형품의 두께 대비 소재가 두꺼운 현상과 이로 인하여 수직 측면부가 제 1 금형과 제 2 금형 사이에서 과도한 전단력을 받는 것을 방지하여, 성형 품질을 증가시키는 효과를 가질 수 있다.
또한, 가변 성형부 또는 제 1 금형의 펀치부의 끝단에 돌기 형상의 돌출 다이를 형성함으로써, 제 1 금형과 제 2 금형이 형폐되어 소재를 가압 성형 시 프리프레그 적층물인 소재의 끝단을 국부적으로 가압하여 해당 부위의 섬유 분율(Fiber Content)을 60% ~ 100%로 높여서 소재 내부의 수지가 외부로 빠져나가지 못하도록 유도할 수 있다.
이와 같이, 압축 성형 중인 소재의 외곽부를 국부적으로 가압할 수 있는 돌출 다이를 형성함으로써, 소재를 가압하여 압축 성형 시 복합 소재 내의 수지가 외부로 빠져나가는 것을 방지하여, 충분한 성형 내압이 발생하도록 유도하여 성형품 내 기공이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
그러므로, 속경화 수지가 합침된 프리프레그와 압축 성형(Compression Molding) 공법을 이용함으로써, 경화 시간이 수시간 소요되는 오토클레이브를 이용한 진공백 성형 공법에 비해 수분 내지 수십분 내에 성형품을 경화시킬 수 있어 생산성이 대폭 향상되고, “C”형상의 횡단면을 가지는 성형품을 성형하는 과정에서 수직 측면부에 과도한 전단력으로 인한 성형 결함을 예방할 수 있으며, 압축 성형 시 소재 내 수지의 손실을 최소화하고, 성형 금형 내부에 진공 분위기를 형성함으로써 충분한 내압을 형성할 수 있고, 기공이 적은 성형품을 생산할 수 있는 프레스 성형 금형을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 성형 금형을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레스 성형 금형을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프레스 성형 금형을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프레스 성형 금형을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프레스 성형 금형을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7 내지 도 11은 도 1의 프레스 성형 금형을 이용하여 성형품을 성형하는 과정을 단계별로 나타내는 공정도들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 성형 금형(1000)을 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레스 성형 금형(2000)을 개략적으로 나타내는 단면도이며, 도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프레스 성형 금형(3000)을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프레스 성형 금형(4000)을 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프레스 성형 금형(5000)을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 성형 금형(1000)은, 플레이트 형상의 소재(1)의 적어도 일부분을 가압하여, “C”형상의 횡단면을 가지는 성형품(2)으로 성형할 수 있는 프레스 성형 금형(1000)으로서, 크게, 제 1 금형(100)과, 제 2 금형(200) 및 가변 성형부(300)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 금형(100)은, 소재(1)의 일면의 적어도 일부분을 가압할 수 있도록, 소정의 형상으로 돌출되게 형성되는 펀치부(110)를 포함할 수 있다.
또한, 제 2 금형(200)은, 제 1 금형(100)과 상하로 대향되게 형성되어, 제 1 금형(100)을 향하는 방향 또는 멀어지는 방향으로 전후진 가능하게 설치되고, 제 1 금형(100)을 향하는 방향으로 전진하여 제 1 금형(100)과의 형합 시, 펀치부(110) 및 펀치부(110)에 의해 가압되는 소재(1)를 수용하고 소재(1)의 타면을 가압할 수 있도록, 오목하게 형성되는 다이부(210)를 포함할 수 있다.
이러한, 제 1 금형(100) 및 제 2 금형(200)은, 도시되진 않았지만, 프레스 성형 장치에 장착되어 구동될 수 있다. 예컨대, 제 1 금형(100)은, 하형으로서 상기 프레스 성형 장치의 고정 플레이트에 장착될 수 있으며, 제 2 금형(200), 상형으로서 상기 고정 플레이트를 향해 승하강 왕복 운동을 하는 프레스 램에 장착될 수 있다. 이에 따라, 상기 프레스 성형 장치의 상기 프레스 램의 구동에 따라, 제 1 금형(100)과 제 2 금형(200) 사이에 안착된 소재(1)를 가압 또는 타격하는 구조로 형성될 수 있다.
또한, 제 1 금형(100)은, 제 1 금형(100)과 제 2 금형(200)의 형합 시, 다이부(210)의 내부 공간(A)에 진공 분위기를 형성할 수 있도록, 다이부(210)의 일측에 연결되어 내부 공간(A)의 공기를 배기하는 진공 배기 라인(410)을 포함하는 진공부(400)가 일측에 설치될 수 있다.
이러한, 진공부(400)의 진공 배기 라인(410)은, 프레스 성형 금형(1000)의 외부에 설치된 진공 펌프와 연결되어 다이부(210)의 내부 공간(A)의 공기를 배기할 수 있다.
또한, 진공부(400)는, 제 1 금형(100)과 제 2 금형(200)의 형합 시, 제 1 금형(100)과 제 2 금형(200)의 형합 부위를 실링하여 다이부(210)의 내부 공간(A)을 외부로부터 밀폐시킬 수 있도록, 제 2 금형(200)의 형합면에 설치되는 실링 부재(420)를 포함할 수 있다.
여기서, 실링 부재(420)는, 제 2 금형(200)의 형합면에 설치되는 것을 예로 들었지만, 반드시 도 1에 국한되지 않고, 제 1 금형(100)의 형합면에 설치되거나, 제 1 금형(100)의 형합면 및 제 2 금형(200)의 형합면 모두에 설치될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 가변 성형부(300)는, 제 2 금형(200)의 다이부(210)의 내부에 제 2 금형(200)의 전후진 방향과 수직한 방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 설치되어, 제 1 금형(100)과 제 2 금형(200)의 형합 시, 펀치부(110)에 의해 “C”형상으로 성형되는 소재(1)의 측면을 가압할 수 있다.
더욱 구체적으로 가변 성형부(300)는, 펀치부(110)의 중심을 기준으로, 펀치부(110)의 절반을 둘러싸는 형상으로 형성되는 제 1 성형 다이(310)와, 펀치부(110)의 중심을 기준으로, 펀치부(110)의 나머지 절반을 둘러싸는 형상으로 형성될 수 있도록, 제 1 성형 다이(310)와 좌우 대칭되는 형상으로 형성되는 제 2 성형 다이(320)와, 제 1 성형 다이(310) 및 제 2 성형 다이(320)가 제 2 금형(200)의 전후진 방향과 수직한 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있도록, 다이부(210)의 바닥면(211)에 레일(Rail) 형태로 설치되는 제 1 이송 가이드(330) 및 제 1 금형(100)과 제 2 금형(200)의 형합 시, 제 1 성형 다이(310)와 제 2 성형 다이(320)가 서로 가까워지는 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있도록, 제 1 성형 다이(310)와 제 2 성형 다이(320)를 이송시키는 이송 장치(340)를 포함할 수 있다.
예컨대, 가변 성형부(300)는, 소재(1)를 가압 성형하는 과정에서 “C”형상으로 형성되는 횡단면의 수직 측면부를 적절하게 가압할 수 있도록, 서로 멀어지는 방향 또는 서로 가까워지는 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있는 제 1 성형 다이(310) 및 제 2 성형 다이(320)를 포함하는 좌우 분리형으로 구성될 수 있다.
이와 같이, 제 2 금형(200)의 다이부(210)의 내부에 설치되는 제 1 성형 다이(310) 및 제 2 성형 다이(320)는, 수평 방향으로 자유롭게 슬라이딩 이동할 수 있도록, LM가이드와 같은 제 1 이송 가이드(330)에 장착될 수 있다.
또한, 제 1 성형 다이(310) 및 제 2 성형 다이(320)는, 이송 장치(340)에 의해, 제 1 금형(100)과 제 2 금형(200)의 형폐 시에는 서로 가까워지는 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있으며, 제 1 금형(100)과 제 2 금형(200)의 형개 시에는 서로 멀어지는 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있다.
이러한, 제 1 성형 다이(310) 및 제 2 성형 다이(320)를 슬라이딩 이동시키는 이송 장치(340)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제 2 금형(200)의 형개 시, 자중에 의해 하강하여 제 1 성형 다이(310)와 제 2 성형 다이(320)를 서로 멀어지는 방향으로 슬라이딩 이동시키는 한 쌍의 이송 부재(341)와, 한 쌍의 이송 부재(341)가 제 2 금형(200)의 전후진 방향과 평행한 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있도록, 다이부(210)의 측면(212)에 레일 형태로 설치되는 한 쌍의 제 2 이송 가이드(342) 및 한 쌍의 이송 부재(341)의 상하 이동을 제 1 성형 다이(310)와 제 2 성형 다이(320)의 좌우 슬라이딩 이동으로 변환할 수 있도록, 한 쌍의 이송 부재(341)와 제 1 성형 다이(310) 및 제 2 성형 다이(320)를 각각 연결하는 슬라이딩 링크 부재(343)를 포함할 수 있다.
예컨대, 제 1 금형(100)과 제 2 금형(200)의 형개 시에는, 한 쌍의 이송 부재(341)의 자중에 의해 한 쌍의 이송 부재(341)가 하강하려는 힘을 가지고, 슬라이딩 링크 부재(343)를 통해 제 1 성형 다이(310)와 제 2 성형 다이(320)를 서로 멀어지는 방향으로 당길 수 있다.
이와는 반대로, 제 1 금형(100)과 제 2 금형(200)의 형폐 시에는, 한 쌍의 이송 부재(341)가 제 1 금형(100)과 접촉하여 상승함으로써, 슬라이딩 링크 부재(343)를 통해 제 1 성형 다이(310)와 제 2 성형 다이(320)를 서로 가까워지는 방향으로 밀어줄 수 있다.
이때, 이송 장치(340)는, 제 1 금형(100)과 제 2 금형(200)의 형합 시, 한 쌍의 이송 부재(341)와 접촉하여 한 쌍의 이송 부재(341)를 상승시킬 수 있도록, 제 1 금형(100)의 펀치부(110)의 인근에서 한 쌍의 이송 부재(341)와 대응되는 위치에 돌출되도록 형성되는 돌기부(345)를 더 포함함으로써, 한 쌍의 이송 부재(341)의 상승 운동이 더욱 용이하게 일어날 수 있도록 유도할 수 있다.
또한, 도시되진 않았지만, 한 쌍의 제 2 이송 가이드(342)의 양 끝단에는 한 쌍의 이송 부재(341)의 움직임을 제한할 수 있는 스토퍼(Stopper)와 같은 멈춤 장치가 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 이에 의해, 한 쌍의 이송 부재(341)가 한 쌍의 제 2 이송 가이드(342)로부터 이탈하여, 프레스 성형 금형(1000)에 파손이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이러한, 상기 멈춤 장치는, 제 1 이송 가이드(330)의 양 끝단에도 설치되어, 제 1 성형 다이(310) 및 제 2 성형 다이(320)의 움직임을 제한할 수도 있음은 물론이다.
또한, 이송 장치(340)는, 자중이나 제 1 금형(100)의 돌기부(345)와의 접촉에 의해 승하강되는 한 쌍의 이송 부재(341)에 의해, 별도의 구동 장치 없이 제 1 성형 다이(310) 및 제 2 성형 다이(320)를 슬라이딩 이동시키는 것을 예로 들었지만, 반드시 도 1에 국한되지 않고, 도 3의 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프레스 성형 금형(3000)에 도시된 바와 같이, 이송 장치(340)는, 제 2 금형(200)의 다이부(210)의 양측에 설치되어, 제 1 성형 다이(310)와 제 2 성형 다이(320)가 서로 가까워지는 방향 또는 서로 멀어지는 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있도록, 구동력을 인가하는 한 쌍의 구동 실린더(346)를 포함할 수도 있다.
이에 따라, 이송 장치(340)는, 한 쌍의 구동 실린더(346)와 같은 별도의 구동 장치를 이용하여, 제 1 금형(100)과 제 2 금형(200)의 형개 및 형폐에 따라, 제 1 성형 다이(310)와 제 2 성형 다이(320)를 슬라이딩 이동시킬 수도 있다.
또한, 이송 장치(340)는, 도 5 및 도 6의 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프레스 성형 금형(5000)에 도시된 바와 같이, 제 1 금형(100)과 제 2 금형(200)의 형합 시, 자중에 의해 하강하여 서로 멀어지는 방향으로 벌어진 제 1 성형 다이(310)와 제 2 성형 다이(320)가 서로 가까워지는 방향으로 회동할 수 있도록, 제 2 금형(200)의 양측면(212)과 제 1 성형 다이(310) 및 제 2 성형 다이(320)를 각각 회동가능하게 연결하는 회동 링크 부재(347)를 포함할 수도 있다.
더욱 구체적으로, 회동 링크 부재(347)는, 제 1 성형 다이(310) 및 제 2 성형 다이(320)가 서로 멀어지는 방향 또는 서로 가까워지는 방향으로 회동할 수 있도록, 제 1 성형 다이(310) 및 제 2 성형 다이(320) 각각 회동 가능하게 연결하는 부재로서, 제 2 금형(200)에 직접적으로 설치될 수도 있지만, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제 2 금형(200)의 양측면(212)에 설치된 고정 부재(348)을 통해서 설치될 수도 있다.
따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 금형(100)과 제 2 금형(200)의 형개 시에는, 회동 링크 부재(347)에 연결된 제 1 성형 다이(310) 및 제 2 성형 다이(320)가 자중에 의해 서로 멀어지는 방향으로 회동하여 벌어진 상태일 수 있으나, 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 금형(100)과 제 2 금형(200)의 형합 시에는, 제 1 성형 다이(310) 및 제 2 성형 다이(320)가 소재(1)의 상면과 접촉되면서, 서로 가까워지는 방향으로 회동할 수 있다.
이와 같이, 제 1 성형 다이(310) 및 제 2 성형 다이(320)가 회동 링크 부재(347)에 의해 서로 가까워지는 방향으로 회동하는 과정에서, 펀치부(110)에 의해 “C”형상으로 성형되는 소재(1)의 측면을 가압할 수 있다. 또한, 제 1 성형 다이(310) 및 제 2 성형 다이(320)가 회동 링크 부재(347)에 의해 서로 가까워지는 방향으로 회동하는 과정에서, 제 1 성형 다이(310) 및 제 2 성형 다이(320)의 상면이 다이부(210)의 바닥면(211)과 충돌하는 것을 방지할 수 있도록, 다이부(210)의 바닥면(211)에는 탄성 재질로 형성된 스토퍼(349)가 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 본 발명의 프레스 성형 금형(1000)에 의해 성형되는 소재(1)는, 탄소 섬유, 유리 섬유 및 아라미드 중 적어도 어느 하나를 포함하는 섬유 강화재에 열가소성수지 또는 열경화성수지를 포함하는 합성수지를 침투시킨 프리프레그(Prepreg)로서, 가압 성형 시 소재(1) 내부에 합침되어 있는 상기 합성수지가 소재(1)의 외부로 유출될 수도 있다.
이에 따라, 가변 성형부(300)는, 제 1 금형(100)과 제 2 금형(200)의 형합 시, 펀치부(110) 및 가변 성형부(300)에 의해 가압되는 소재(1)로부터 상기 합성수지가 유출되는 것을 방지할 수 있도록, 제 1 성형 다이(310) 및 제 2 성형 다이(320)의 측면 하단부에 펀치부(110)의 측면 하단부에 접촉 또는 근접할 수 있도록 돌출되게 형성되는 제 1 돌출 다이(350)를 더 포함할 수 있다.
제 1 성형 다이(310) 및 제 2 성형 다이(320)의 측면 하단부에 돌출되게 형성되는 제 1 돌출 다이(350)는, 제 1 금형(100)과 제 2 금형(200)이 형폐되어 소재(1)를 가압 성형 시, 프리프레그 적층물인 소재(1)의 끝단을 국부적으로 가압함으로써, 소재(1) 내부의 상기 합성수지가 외부로 빠져나가지 못하도록 유도할 수 있다.
이러한, 소재(1)의 끝단을 국부적으로 가압하는 돌출 다이는, 가변 성형부(300)의 제 1 성형 다이(310) 및 제 2 성형 다이(320)에 형성되는 것을 예로 들었지만, 반드시 도 1에 국한되지 않고, 도 2의 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레스 성형 금형(2000)에 도시된 바와 같이, 제 1 금형(100)에 상기 돌출 다이가 형성될 수도 있다.
예컨대, 제 1 금형(100)은, 제 1 금형(100)과 제 2 금형(200)의 형합 시, 펀치부(110) 및 가변 성형부(300)에 의해 가압되는 소재(1)로부터 상기 합성수지가 유출되는 것을 방지할 수 있도록, 펀치부(110)의 측면 하단부에 제 1 성형 다이(310) 및 제 2 성형 다이(320)의 측면 하단부에 접촉 또는 근접할 수 있도록 돌출되게 형성되는 제 2 돌출 다이(120)를 포함할 수 있다.
또한, 제 1 금형(100)과 제 2 금형(200)의 형합 시, 서로 가까워지는 방향으로 이동하는 제 1 성형 다이(310)와 제 2 성형 다이(320)의 접촉면 사이에 소재(1)의 일부분이 집혀 불량이 발생할 수 있다. 따라서, 도 4의 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레스 성형 금형(4000)에 도시된 바와 같이, 소재(1)의 상면을 보호할 수 있도록, 보호 플레이트(500)를 제 1 성형 다이(310)와 제 2 성형 다이(320)의 접촉면과 대응되는 위치에 배치되도록 소재(1)의 상면에 안착시킬 수 있다. 이러한, 보호 플레이트(500)는, 제 1 성형 다이(310)와 제 2 성형 다이(320)에 의해 가압되는 소재(1)의 상면에 자국이 남지 않도록, 0.2mm 이하의 얇은 박판으로 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
이하에서는, 상술한 프레스 성형 금형(1000)을 이용한 프레스 성형 방법에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.
도 7 내지 도 11은 도 1의 프레스 성형 금형(1000)을 이용하여 성형품을 성형하는 과정을 단계별로 나타내는 공정도들이다.
먼저, 도 7에 도시된 바와 같이, “C”형상의 횡단면을 가지는 복합재료 성형품(2)을 제작할 수 있도록 프리프레그를 적층하여 소재(1)를 형성할 수 있다. 이러한, 프리프레그는, 부품의 요구 강도와 강성을 만족하도록 적층 두께와 적층 방향을 선택할 수 있다. 일반적으로, 프리프레그는, 부품의 하중 방향에 대해 0도, 45도, 90도, 135도 각도 혹은 기타 다른 방향을 조합하여 적층할 수 있고, 적층 장수와 순서는 부품 별로 최적화될 수 있다.
도 7은, 프리프레그 적층의 일 실시예일 뿐, 적층 각도, 순서, 두께(장수)는 자유롭게 변경될 수 있다. 이러한, 프리프레그의 적층 과정에서 필요에 따라 컴팩션을 수행할 수 있다.
이어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 프리프레그가 적층되어 형성된 소재(1)는, 내부의 합침된 상기 합성수지가 성형에 적절한 점도로 낮아지게 할 수 있도록, 히터 장치(H)에 통과시켜 적절한 온도로 예열시킬 수 있다. 소재(1)는, 적외선 히터에 의한 복사열 또는 대류 히터에 의한 대류열에 의해 가열될 수 있으며, 이외에도, 금형에 직접 접촉하여 전도열에 의해 가열될 수도 있다. 이때, 소재(1)의 가열 온도는, 프리프레그 소재에 따라 다르지만 60도 내지 180도 범위에서 2분 내지 20분 정도로 가열될 수 있다.
이어서, 도 9에 도시된 바와 같이, 히터 장치(H)에 의해 가열된 소재(1)는, 사전 가열된 프레스 성형 금형(1000)에 투입될 수 있다. 이때, 프레스 성형 금형(1000)은, 소재(1)의 경화온도에 따라 다르지만 대략 100도 내지 200도의 온도를 유지할 수 있다.
이어서, 도 10에 도시된 바와 같이, 프레스 성형 금형(1000)의 제 2 금형(200)의 하강에 의해 소재(1)가 가압되면서 소재(1)는 “C”형상으로 양측면이 밴딩될 수 있다.
이때, 제 2 금형(200)의 다이부(210) 내부에 분리형 제 1 성형 다이(310)와 제 2 성형 다이(320)를 포함하는 가변 성형부(300)가 설치되어, 소재(1)의 가압 성형 과정에서 제 1 성형 다이(310)와 제 2 성형 다이(320)가 상부 웨브(WEB)를 먼저 가압하게 되고, 이후 제 1 성형 다이(310)와 제 2 성형 다이(320)가 서로 가까워지는 방향으로 오므라지면서 측면 플렌지(Flange)를 가압할 수 있다.
이에 따라, 두꺼운 상태의 소재(1)의 가압 성형 과정 중, 제 1 금형(100)과 제 2 금형(200)과의 마찰에 의해 측면 플렌지 부위에서 과도한 전단력이 발생하는 것을 예방할 수 있고, 이와 관련된 성형 품질 문제를 예방할 수 있다.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 제 1 금형(100)과 제 2 금형(200)이 완벽하게 밀착하게되면 제 1 성형 다이(310) 및 제 2 성형 다이(320)의 측면 하단부에 돌출되게 형성된 제 1 돌출 다이(350)가 소재(1)의 양끝단을 국부적으로 가압할 수 있다. 소재(1)의 국부 가압 부위는 섬유 분율이 60% 내지 100% 정도로 높아져서 내부의 상기 합성수지가 양끝단으로 빠져나가는 것이 최소화될 수 있으며, 충분한 성형 내압이 생성될 수 있도록 유도할 수 있다.
또한, 열과 압력을 유지하도록 제 1 금형(100)과 제 2 금형(200)은, 소재(1)를 수분 내지 수십분간 가압할 수 있으며, 다이부(210)의 내부 공간(A)은, 진공부(400)에 의해 진공 분위기가 형성될 수 있다.
이어서, 도 11에 도시된 바와 같이, 경화가 완료되면 제 1 금형(100)과 제 2 금형(200)을 형개하여 최종 성형품(2)을 탈형할 수 있다.
따라서, 본 발명의 여러 실시예에 따른 프레스 성형 금형(1000, 2000, 3000)에 따르면, 성형 금형의 내부에, 제 1 금형(100)과 제 2 금형(200)의 형폐 또는 형개 시 좌우로 슬라이딩될 수 있는 가변 성형부(300)를 구성함으로써, 제 1 금형(100)과 제 2 금형(200)이 형폐되어 소재(1)를 가압 성형 시 가변 성형부(300)의 슬라이딩 이동으로 “C”형상으로 성형되는 소재(1)의 측면을 가압하여 성형할 수 있다.
이와 같이, 성형 금형 내에 슬라이딩 이동되어 좌우로 분리 가능한 가변 성형부(300)를 사용함으로써, 소재 적층 및 진공백 컴팩션 상태에서 최종 성형품(2)의 두께 대비 소재(1)가 두꺼운 현상과 이로 인하여 수직 측면부가 제 1 금형(100)과 제 2 금형(200) 사이에서 과도한 전단력을 받는 것을 방지하여, 성형 품질을 증가시키는 효과를 가질 수 있다.
또한, 가변 성형부(300) 또는 제 1 금형(100)의 펀치부(110)의 끝단에 돌기 형상의 돌출 다이(350, 120)를 형성함으로써, 제 1 금형(100)과 제 2 금형(200)이 형폐되어 소재(1)를 가압 성형 시 프리프레그 적층물인 소재(1)의 끝단을 국부적으로 가압하여 해당 부위의 섬유 분율(Fiber Content)을 60% ~ 100%로 높여서 소재(1) 내부의 수지가 외부로 빠져나가지 못하도록 유도할 수 있다.
이와 같이, 압축 성형 중인 소재(1)의 외곽부를 국부적으로 가압할 수 있는 돌출 다이(350, 120)를 형성함으로써, 소재(1)를 가압하여 압축 성형 시 복합 소재 내의 수지가 외부로 빠져나가는 것을 방지하여, 충분한 성형 내압이 발생하도록 유도하여 성형품(2) 내 기공이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
그러므로, 본 발명의 여러 실시예에 따른 프레스 성형 금형(1000, 2000, 3000)에 따르면, 속경화 수지가 합침된 프리프레그와 압축 성형(Compression Molding) 공법을 이용함으로써, 경화 시간이 수시간 소요되는 오토클레이브를 이용한 진공백 성형 공법에 비해 수분 내지 수십분 내에 성형품(2)을 경화시킬 수 있어 생산성이 대폭 향상되고, “C”형상의 횡단면을 가지는 성형품(2)을 성형하는 과정에서 수직 측면부에 과도한 전단력으로 인한 성형 결함을 예방할 수 있으며, 압축 성형 시 소재(1) 내 수지의 손실을 최소화하고, 성형 금형 내부에 진공 분위기를 형성함으로써 충분한 내압을 형성할 수 있고, 기공이 적은 성형품(2)을 생산할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 소재
2: 성형품
100: 제 1 금형
110: 펀치부
120: 제 2 돌출 다이
200: 제 2 금형
210: 다이부
211: 바닥면
212: 측면
300: 가변 성형부
310: 제 1 성형 다이
320: 제 2 성형 다이
330: 제 1 이송 가이드
340: 이송 장치
341: 한 쌍의 이송 부재
342: 한 쌍의 제 2 이송 가이드
343: 슬라이딩 링크 부재
345: 돌기부
346: 한 쌍의 구동 실린더
350: 제 1 돌출 다이
400: 진공부
410: 진공 배기 라인
420: 실링 부재
A: 내부 공간
1000, 2000, 3000: 프레스 성형 금형

Claims (12)

  1. 플레이트 형상의 소재의 적어도 일부분을 가압하여, “C”형상의 횡단면을 가지는 성형품으로 성형할 수 있는 성형 금형에 있어서,
    상기 소재의 일면의 적어도 일부분을 가압할 수 있도록, 소정의 형상으로 돌출되게 형성되는 펀치부를 포함하는 제 1 금형; 및
    상기 제 1 금형과 대향되게 형성되어 상기 제 1 금형을 향하는 방향 또는 멀어지는 방향으로 전후진 가능하게 설치되고, 상기 제 1 금형을 향하는 방향으로 전진하여 상기 제 1 금형과의 형합 시, 상기 펀치부 및 상기 펀치부에 의해 가압되는 상기 소재를 수용하고 상기 소재의 타면을 가압할 수 있도록, 오목하게 형성되는 다이부를 포함하는 제 2 금형;을 포함하고,
    상기 제 2 금형은,
    상기 다이부의 내부에 상기 제 2 금형의 전후진 방향과 수직한 방향으로 슬라이딩 이동 또는 회동 가능하게 설치되어, 상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형의 형합 시, 상기 펀치부에 의해 상기 “C”형상으로 성형되는 상기 소재의 측면을 가압하는 가변 성형부;
    를 포함하는, 프레스 성형 금형.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가변 성형부는,
    상기 펀치부의 중심을 기준으로, 상기 펀치부의 절반을 둘러싸는 형상으로 형성되는 제 1 성형 다이;
    상기 펀치부의 중심을 기준으로, 상기 펀치부의 나머지 절반을 둘러싸는 형상으로 형성될 수 있도록, 상기 제 1 성형 다이와 좌우 대칭되는 형상으로 형성되는 제 2 성형 다이; 및
    상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형의 형합 시, 상기 제 1 성형 다이와 상기 제 2 성형 다이가 서로 가까워지는 방향으로 슬라이딩 이동 또는 회동할 수 있도록, 상기 제 1 성형 다이와 상기 제 2 성형 다이를 이송시키는 이송 장치;
    를 포함하는, 프레스 성형 금형.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가변 성형부는,
    상기 제 1 성형 다이 및 상기 제 2 성형 다이가 상기 제 2 금형의 전후진 방향과 수직한 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있도록, 상기 다이부의 바닥면에 레일(Rail) 형태로 설치되는 제 1 이송 가이드;를 더 포함하고,
    상기 이송 장치는,
    상기 제 2 금형의 형개 시, 자중에 의해 하강하여 상기 제 1 성형 다이와 상기 제 2 성형 다이를 서로 멀어지는 방향으로 슬라이딩 이동시키는 한 쌍의 이송 부재;
    상기 한 쌍의 이송 부재가 상기 제 2 금형의 전후진 방향과 평행한 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있도록, 상기 다이부의 측면에 레일 형태로 설치되는 한 쌍의 제 2 이송 가이드; 및
    상기 한 쌍의 이송 부재의 상하 이동을 상기 제 1 성형 다이와 상기 제 2 성형 다이의 좌우 슬라이딩 이동으로 변환할 수 있도록, 상기 한 쌍의 이송 부재와 상기 제 1 성형 다이 및 상기 제 2 성형 다이를 각각 연결하는 슬라이딩 링크 부재;
    를 포함하는, 프레스 성형 금형.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 이송 장치는,
    상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형의 형합 시, 상기 한 쌍의 이송 부재와 접촉하여 상기 한 쌍의 이송 부재를 상승시킬 수 있도록, 상기 제 1 금형의 상기 펀치부의 인근에서 상기 한 쌍의 이송 부재와 대응되는 위치에 돌출되도록 형성되는 돌기부;
    를 더 포함하는, 프레스 성형 금형.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 가변 성형부는,
    상기 제 1 성형 다이 및 상기 제 2 성형 다이가 상기 제 2 금형의 전후진 방향과 수직한 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있도록, 상기 다이부의 바닥면에 레일(Rail) 형태로 설치되는 제 1 이송 가이드;를 더 포함하고,
    상기 이송 장치는,
    상기 제 2 금형의 상기 다이부의 양측에 설치되어, 상기 제 1 성형 다이와 상기 제 2 성형 다이가 서로 가까워지는 방향 또는 서로 멀어지는 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있도록, 구동력을 인가하는 한 쌍의 구동 실린더;
    를 포함하는, 프레스 성형 금형.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 이송 장치는,
    상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형의 형합 시, 자중에 의해 하강하여 서로 멀어지는 방향으로 벌어진 상기 제 1 성형 다이와 상기 제 2 성형 다이가 서로 가까워지는 방향으로 회동할 수 있도록, 상기 제 2 금형의 상기 다이부의 양측과 상기 제 1 성형 다이 및 상기 제 2 성형 다이를 회동가능하게 연결하는 회동 링크 부재;
    를 포함하는, 프레스 성형 금형.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형의 형합 시, 서로 가까워지는 방향으로 이동하는 상기 제 1 성형 다이와 상기 제 2 성형 다이의 접촉면 사이에 상기 소재가 집히는 것을 방지할 수 있도록, 상기 제 1 성형 다이와 상기 제 2 성형 다이의 접촉면과 대응되는 위치에 배치되도록 상기 소재의 상면에 안착되어 상기 소재를 보호하는 보호 플레이트;
    를 더 포함하는, 프레스 성형 금형.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 소재는,
    탄소 섬유, 유리 섬유 및 아라미드 중 적어도 어느 하나를 포함하는 섬유 강화재에 열가소성수지 또는 열경화성수지를 포함하는 합성수지를 침투시킨 프리프레그(Prepreg);
    를 포함하는, 프레스 성형 금형.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 가변 성형부는,
    상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형의 형합 시, 상기 펀치부 및 상기 가변 성형부에 의해 가압되는 상기 소재로부터 상기 합성수지가 유출되는 것을 방지할 수 있도록, 상기 제 1 성형 다이 및 상기 제 2 성형 다이의 측면 하단부에 상기 펀치부의 측면 하단부에 접촉 또는 근접할 수 있도록 돌출되게 형성되는 제 1 돌출 다이;
    를 더 포함하는, 프레스 성형 금형.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 금형은,
    상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형의 형합 시, 상기 펀치부 및 상기 가변 성형부에 의해 가압되는 상기 소재로부터 상기 합성수지가 유출되는 것을 방지할 수 있도록, 상기 펀치부의 측면 하단부에 상기 제 1 성형 다이 및 상기 제 2 성형 다이의 측면 하단부에 접촉 또는 근접할 수 있도록 돌출되게 형성되는 제 2 돌출 다이;
    를 포함하는, 프레스 성형 금형.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형의 형합 시, 상기 다이부의 내부 공간에 진공 분위기를 형성할 수 있도록, 상기 다이부의 일측에 연결되어 상기 내부 공간의 공기를 배기하는 진공 배기 라인을 포함하는 진공부;
    를 포함하는, 프레스 성형 금형.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 진공부는,
    상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형의 형합 시, 상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형의 형합 부위를 실링하여 상기 다이부의 상기 내부 공간을 외부로부터 밀폐시킬 수 있도록, 상기 제 1 금형의 형합면 및 상기 제 2 금형의 형합면 중 적어도 어느 한 면에 설치되는 실링 부재;
    를 포함하는, 프레스 성형 금형.
KR1020210164847A 2021-11-25 2021-11-25 프레스 성형 금형 Active KR102618778B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210164847A KR102618778B1 (ko) 2021-11-25 2021-11-25 프레스 성형 금형

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210164847A KR102618778B1 (ko) 2021-11-25 2021-11-25 프레스 성형 금형

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230077507A true KR20230077507A (ko) 2023-06-01
KR102618778B1 KR102618778B1 (ko) 2023-12-29

Family

ID=86771247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210164847A Active KR102618778B1 (ko) 2021-11-25 2021-11-25 프레스 성형 금형

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102618778B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20250056470A (ko) 2023-10-19 2025-04-28 주식회사 에이엔피산업 판형의 금속재를 이용한 프레스 금형

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0261619U (ko) * 1988-10-29 1990-05-08
JP3036152B2 (ja) * 1991-09-25 2000-04-24 日産自動車株式会社 熱可塑性樹脂シートのプレス成形装置
KR101020931B1 (ko) * 2005-06-30 2011-03-09 니폰샤신인사츠가부시키가이샤 압축 성형 방법 및 그 장치
KR20150127470A (ko) * 2014-05-07 2015-11-17 주식회사 오코 가스배출이 용이한 섬유강화 복합재 성형용 몰드
KR101951014B1 (ko) * 2017-08-17 2019-02-22 한국생산기술연구원 프레스 성형 장치
KR20200057317A (ko) * 2018-11-16 2020-05-26 한국생산기술연구원 섬유강화 복합소재의 적층형 판재에 대한 압축 성형 금형
KR20210077974A (ko) * 2019-12-18 2021-06-28 주식회사 포스코 가변가압유닛
KR102312120B1 (ko) * 2020-09-24 2021-10-14 현대제철 주식회사 복잡 단면을 갖는 섬유강화 복합소재의 성형 장치 및 방법
KR20230059535A (ko) * 2021-10-26 2023-05-03 현대제철 주식회사 복합 소재 제조 시스템 및 방법

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0261619U (ko) * 1988-10-29 1990-05-08
JP3036152B2 (ja) * 1991-09-25 2000-04-24 日産自動車株式会社 熱可塑性樹脂シートのプレス成形装置
KR101020931B1 (ko) * 2005-06-30 2011-03-09 니폰샤신인사츠가부시키가이샤 압축 성형 방법 및 그 장치
KR20150127470A (ko) * 2014-05-07 2015-11-17 주식회사 오코 가스배출이 용이한 섬유강화 복합재 성형용 몰드
KR101951014B1 (ko) * 2017-08-17 2019-02-22 한국생산기술연구원 프레스 성형 장치
KR20200057317A (ko) * 2018-11-16 2020-05-26 한국생산기술연구원 섬유강화 복합소재의 적층형 판재에 대한 압축 성형 금형
KR20210077974A (ko) * 2019-12-18 2021-06-28 주식회사 포스코 가변가압유닛
KR102312120B1 (ko) * 2020-09-24 2021-10-14 현대제철 주식회사 복잡 단면을 갖는 섬유강화 복합소재의 성형 장치 및 방법
KR20230059535A (ko) * 2021-10-26 2023-05-03 현대제철 주식회사 복합 소재 제조 시스템 및 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20250056470A (ko) 2023-10-19 2025-04-28 주식회사 에이엔피산업 판형의 금속재를 이용한 프레스 금형

Also Published As

Publication number Publication date
KR102618778B1 (ko) 2023-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5380480A (en) Process of making a consolidated part
EP2914415B1 (en) Method and apparatus for forming thermoplastic composite structures
US9321217B2 (en) Thermal processing and consolidation system and method
EP2070678B1 (en) Process for the production of preforms and fiber-reinforced plastics with the mold
US8268226B2 (en) Curing system and method using electromagnetic force and conductive heat transfer
JP7382117B2 (ja) プリフォーム賦形装置、プリフォーム賦形方法及び複合材成形方法
US20140147676A1 (en) Composite material including fiber reinforced resin and lightweight core and production method and device therefor
CA2790614A1 (en) Continuous molding of thermoplastic laminates
US20150360425A1 (en) Vacuum molding of thermoset sheet articles
JP2015536260A5 (ko)
EP3616872B1 (en) Method for molding composite material and device for molding composite material
KR102618778B1 (ko) 프레스 성형 금형
KR102143863B1 (ko) 섬유강화 복합소재의 적층형 판재에 대한 압축 성형 금형
KR101759307B1 (ko) 가스배출이 용이한 섬유강화 복합재 성형용 몰드
KR102218633B1 (ko) 복합 재료 성형물 제조용 성형형 및 복합 재료 성형물의 제조 방법
CN102476457A (zh) 一种混编式连续纤维增强热塑性结构板材热成型方法
Chamberlain et al. Cost effective thermoplastic composites in aerostructures
JP2007118598A (ja) プリフォームの製造方法および製造装置
CN107351429A (zh) 一种提高Z‑Pin增强的树脂基复合材料成型质量的方法
EP3590672B1 (en) Thermal processing and consolidation system and method
JP6543940B2 (ja) 複合材料の成形方法および成形装置
US20180272575A1 (en) Mold for producing a part made from plastic materials, comprising an optimized sealing system
US12502850B2 (en) Thermoplastic composite having one or more inner openings and method for molding said composite
JP5362596B2 (ja) 貼合成形方法、貼合成形用金型および貼合成形装置
US8097198B2 (en) Manufacturing method with vacuum bag

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109

PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-3-3-R10-R13-asn-PN2301

St.27 status event code: A-3-3-R10-R11-asn-PN2301

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-3-3-R10-R18-oth-X000

D13-X000 Search requested

St.27 status event code: A-1-2-D10-D13-srh-X000

D14-X000 Search report completed

St.27 status event code: A-1-2-D10-D14-srh-X000

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-3-3-R10-R18-oth-X000

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

PG1501 Laying open of application

St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-3-3-R10-R18-oth-X000

E13-X000 Pre-grant limitation requested

St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-2-2-P10-P22-nap-X000

PR0701 Registration of establishment

St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701

PR1002 Payment of registration fee

St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002

Fee payment year number: 1

PG1601 Publication of registration

St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-5-5-R10-R13-asn-PN2301

St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301