KR100197023B1 - 선박 엔진용 대형 크랭크 스로우의 형단조 공법과 형단조 금형 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박 엔진용 대형 크랭크 스로우의 부분적 형단조 공정 및 단조용 툴에 관한 것으로 가스절단 작업을 하지 않고 단조용 툴을 이용하여 크랭크 스로우의 설계 도면과 근접한 원형의 핀 모양을 형성하기 위하여 부분적 형단조에 사용될 수 있는 각각의 공정에 사용되는 금형 및 단조 공법을 개발하여 소재의 손실을 방지하고 작업 환경을 개선하여 작업자의 건강에 해를 끼치지 않으며 작업 시간을 줄여 작업 능률을향상시키는 것으로 가열된 인곳을 블룸의 형태로 단조하는 블룸 단조 공정과 핀 부위를 형성하기 위한 블룸 중심부 툴링공정과 가열된 블룸을 각도 형성용 블랭크 테이퍼 단조용 툴을 이용하여 눌러 주는 블랭크 형상 단조공정과 평 엔빌을 사용하여 블룸 양 날개부를 늘리는 스트레칭공정과 벤딩 툴과 벤딩 다이를 이용하여 모자 모양 블룸의 양 날개부를 굽히는 벤딩공정과 핀부위를 단조 작업하는 핀 부 단조공정 및 마무리 단조공정으로 이루어진 선박 엔진용 대형 크랭크 스로우의 부분적 형단조 공정과 인곳을 열간 단조 작업하는 프레스, 블룸 중간부를 툴링하는 블랭크 테이퍼 단조용 툴, 블룸을 모자 형상으로 단조하기 위한 각도 형성용 블랭크 테이퍼 단조용 툴, 모자 형상의 블룸 날개부를 길이 방향으로 단조하는 평 엔빌, 모자 형상으로 단조된 블룸을 굽히는 벤딩용 툴 및 벤딩 다이, 핀 부위를 단조작업하는 핀 형성용 툴, 핀 부위의 보정작업을 하는 스페이스 바 툴 등의 선박 엔진용 크랭크 스로우 단조용 툴을 포함하여 구성된 것으로 공정의 최적화와 최적의 금형 틀을 개발하여 가스 절단 작업 및 기계 가공 작업으로 인한 시간과 소재의 손실로 인한 비용의 증가를 방지하고 가스절단 작업을 생략하여 유해 가스의 발생을 제거하였으며 작업자가 쾌적한 작업 환경에서 작업을 할 수 있도록 하여 작업자의 건강에 해를 끼치지 않으며 작업 능률을 향상시키는 것을 특징으로 하는 선박 엔진용 대형 크랭크 스로우의 부분적 형단조 공정 및 단조용 툴.

Description

선박 엔진용 대형 크랭크 스로우의 형단조 공법과 형단조 금형

제1도는 종래의 크랭크 스로우의 제작 공정 개략도.

제2도는 본 발명에 따른 크랭크 스로우의 제작 공정 개략도.

제3도(a)는 본 발명에 따른 크랭크 스로우 측면 각도 형성용 단조 금형 예시도.

(b)는 본 발명에 따른 크랭크 스로우 측면 각도 형성공정.

제4도(a)는 본 발명에 따른 크랭크 스로우 각도 형성용 단조금형.

(b)는 각도 형성용 단조용 금형을 이용한 크랭크 스로우 각도 형성공정.

제5도(a)는 본 발명에 따른 크랭크 스로우 굽힘용 상·하부 금형.

(b)는 크랭크 스로우 굽힘용 상·하부 금형을 이용한 굽힘 공정.

제6도(a)는 본 발명에 따른 1차 핀(pin)형성용 금형.

(b)는 1차 핀 형성용 단조금형을 이용한 핀 단조공정.

제7도(a)는 본 발명에 따른 2차 핀(pin) 형성용 단조금형(Forging Tool).

(b)는 2차 핀(pin)형성용 단조 금형에 의한 핀 단조공정.

제8도는 본 발명에 따른 마무리 단조공정.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 인곳(Ingot) 10 : 블룸 단조공정

11 : 블룸(bloom) 111 : 양 날개부위

112 : 핀(Pin) 20 : 블룸 중심부 형성 단조공정

21 : 크랭크 스로우 측면 각도 형성용 단조금형

30 : 크랭크 스로우 각도 형성 단조금형

31 : 크랭크 스로우 핀부위 각도 형성용 단조금형

40 : 날개부 단신작업공정 50 : 굽힘작업

51 : 크랭크 스로우 굽힘용 상부금형

52 : 크랭크 스로우 굽힘용 하부금형

60 : 핀 형성 단조공정 61 : 1차 핀 형성용 단조금형

62 : 2차 핀 형성용 단조금형 70 : 마무리 단조공정

71 : 핀 형상 유지용 단조금형 8 : 크랭크 스로우

본 발명은 선박 엔진용 대형 크랭크 스로우의 형단조 공법과 형단조 금형에 관한 것으로, 이를 더욱 구체적으로 설명하면 가스절단 작업을 하지 않고 단조용 금형을 이용하여 크랭크 스로우의 핀 형상을 설계 도면에 근접한 원형으로 형성하는 선박 엔진용 대형 크랭크 스로우의 형단조 공법과 형단조 금형에 관한 것이다.

종래에는 선박 엔진용 크랭크 스로우를 제작하기 위해서, 인곳(ingot)을 가열로에서 가열한 후 프레스(Press)를 이용하여 열간 단조 작업에 의해 블룸(bloom)형태로 제작하고, 상기 블룸을 단조 작업을 통하여 모자 모양의 형태로 단조한다. 상기 블룸을 모자모양의 형태로 단조하는 이유는 모자 모양의 옆면 부분이 크랭크 스로우의 핀(Pin)부위에 해당되기 때문이다.

상기와 같이 단조된 소재는 굽힘용 상부 금형과 굽힘용 하부금형을 이용하여 단면이 ㄷ자 형상을 이루도록 굽힘작업하고, ㄷ자로 접은 소재에 가스절단 작업과 기계 가공 작업을 하여 크랭크 스로우의 설계 도면과 근접한 원형의 핀 모양을 형성한다. 상기 제1도의 핀부위(빗금친 부분)는 가스 절단 작업의 부위를 나타낸 것이다.

그러나, 상기 가스 절단 작업과 기계 가공 작업은 많은 작업시간이 소요되고, 소재의 손실이 증가되며, 이로 인해 비용이 증가되는 문제점이 있었다.

또한, 장기간의 기계 가공을 위한 가스 절단 작업으로 유해 가스가 발생하여 작업자에게 유해한 작업 환경을 유발하게 되고, 가공시간이 늘어나 작업 능률이 저하되며, 핀부위의 체적이 크게 되어 핀의 단조시 어려움이 있는 등 여러 가지 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 대형 크랭크 스로우의 형단조시, 가스절단작업과 가공작업으로 인한 소재의 손실을 방지하고, 작업 환경을 개선하여 작업자의 건강에 해를 끼치지 않으며, 작업 시간을 줄여 작업 능률을 향상시킬 수 있는 선박 엔진용 대형 크랭크 스로우의 형단조 공법과 형단조 금형을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 가열된 인곳을 블룸 형태로 단조하는 블룸 단조공정과, 상기 블룸 단조공정이 끝난 블룸의 측면에 크랭크 스로우 측면 각도 형성 단조용 금형을 이용하여 핀부위를 형성하는 블룸 중심부 형성 단조공정과, 상기 핀부위가 형성된 블룸을 가열한 후 블룸 평면에 크랭크 스로우 핀부위 각도 형성용 단조용 금형으로 각도를 주어 블룸을 모자 모양으로 형성하는 크랭크 스로우 각도 형성 단조 공정과, 상기 모자 모양으로 형성된 블룸의 양 날개부를 평 엔빌을 이용하여 늘리는 날개부 단신작업공정과, 상기 크랭크 스로우 핀부위 각도 형성용 단조용 금형과 평 엔빌에 의해 모자 모양으로 단조된 블룸을 가열한 후, 크랭크 스로우 굽힘용 상/하부 금형을 이용하여 블룸을 'ㄷ'자 형상으로 굽히는 굽힘공정과, 상기 'ㄷ'자 형상으로 굽힌 블롬의 핀부위를 1, 위차 핀 형성용 단조금형 및 핀 형상 유지용 단조금형을 이용하여 단조작업하는 핀 형성 단조공정 및 마무리 단조공정으로 구성된 선박 엔진용 대형 크랭크 스크우의 형단조 공법과 형단조 금형을 제공함에 있다.

이하 본 발명을 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도는 본 발명에 따른 크랭크 스로우의 제작 공정 개략도를 도시한 것으로, 인곳(1)을 블룸 형상으로 단조하는 블룸 단조공정과, 상기 블룸 측면에 핀부위를 가공하는 블룸 중심부 형성 단조공정과, 상기 핀부위가 가공된 블룸을 가열 후 모자 모양으로 단조하는 크랭크 스로우 각도 형성공정 및 날개부 단신작업공정과, 상기 모자 모양의 블룸을 가열 후 'ㄷ'자형상으로 굽히는 굽힘공정과, 상기 'ㄷ'자 형상으로 굽힌 블룸에 핀부위를 형성하는 핀 형성 단조공정 및 마무리 단조공정으로 구성되어 있다.

상기 블룸 단조공정(10)은 인곳(1)을 가열로에서 1차 가열한 후 프레스를 이용하여 열간단조 작업하여 블룸(11)의 형태로 단조한다.

상기 블룸 중심부 형성 단조공정(20)은 블룸의 중심부에 핀부위를 단조작업하는 것으로, 단조된 블룸(11)을 제3도의 (a)에 도시된 바와 같은 크랭크 스로우 측면 각도 형성용 단조금형(21)을 이용하여 (b)와 같이 블룸(11)측면에 서로 두께를 다르게 핀부위를 단조작업한다.

상기 크랭크 스로우 각도 형성공정(30) 및 날개부 단신작업공정(40)은 핀부위가 단조된 블룸 모자 모양으로 단조작업하는 것으로, 상기 핀부위가 형성된 블룸(11)을 2차 가열한 다음, 제4도의 (a)와 같이 테이퍼가 적게 형성된 크랭크 스로우 핀부위 각도 형성용 단조금형(31)을 이용하여 블룸(11)을 (b)에 도시된 바와 같이 모자 모양으로 단조하고, 평 엔빌(anvil)을 이용하여 모자 모양 블룸(11)의 양 날개부위(111)을 길이 방향으로 단조한다.

상기 굽힘공정(50)은 크랭크 스로우 각도 형성공정(30) 및 날개부 단신작업공정(40)이 끝난 블룸(11)을 3차 가열 한 다음, 가열된 소재를 제5도의 (a)(b)에 도시된 바와 같이 핀 단조 작업에 맞게 폭과 형상이 성형된 크랭크 스로우 굽힘용 상부금형(51)과 크랭크 스로우 굽힘용 하부금형(52)를 이용하여 블룸을 'ㄷ' 자형상으로 굽힘가공한다. 이때 상기 굽힘가공된 소재를 완전히 접기 위하여 평 엔빌로 단조작업을 실시한다.

상기 핀 형상 단조공정(60)은 발명에서 가장 중요한 공정으로, 굽힘가공된 소재에 핀부위를 형성하기 위하여, 제6도의 (a)(b)에 도시된 바와 같이 1차 핀 형성용 단조금형(61)을 이용하여 핀부위를 타원형의 형태로 단조하고, 제7도의 (a)(b)에 도시된 바와 같이 형성된 2차 핀 형성용 단조금형(62)을 이용하여 1차 단조로 형성된 타원형의 핀부위를 거의 원형에 가깝게 단조한다. 이때 1차 단조에서 핀을 완전히 단조하지 않는 이유는 소재의 내부에 주름 및 접힘 현상이 발생될 수 있기 때문이다. 또한 이렇게 단조된 소재를 제8도에서와 같이 소재 사이에 핀 형상 유지용 단조금형(71)을 끼우고, 평 엔빌로 마무리 단조공정(70)을 수행하여 전체적인 형상을 완성한다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 작용 효과를 살펴보면 다음과 같다.

인곳(1)을 가열한 후 프레스로 열간단조 작업을 하여 블룸형상으로 단조하고, 상기 블룸(11)의 중앙부에 크랭크 스로우 측면 각도 형성용 단조금형(21)을 이용하여 핀부위를 형성하며, 상기 핀부위가 형성된 블룸을 크랭크 스로우 핀부위 각도 형성용 단조금형(31)과 평면 엔빌을 이용하여 모자 모양으로 형성한다. 이와 같이 블룸이 모자 모양으로 형성되면, 상기 플룸(11)을 가열한 후 양날개부(111)를 굽힘가공하고, 1차 핀 형성용 단조금형(61) 및 2차 핀 형성용 단조금형(62)을 이용하여 핀(112)을 형성한 다음, 핀 형상 유지용 단조금형(71)등으로 최종 마무리하여 크랭크 스로우(8)를 형성한다.

이와 같이 본 발명은 공정의 최적화와 최적의 금형들을 개발하여 가스 절단작업 및 기계 가공작업을 생략하고, 이로 인한 시간과 소재의 손실로 인한 비용의 증가를 방지하며, 작업능률을 향상시켰다.

또한, 가스 절단작업을 생략하여 유해 가스의 발생을 제거하고, 작업자가 쾌적한 작업 환경에서 작업을 할 수 있도록 하여 작업자의 건강에 해를 끼지치 않는 등 많은 효과가 있다.

Claims (7)

1. 가열된 인곳(1)을 프레스에 의해 블룸형태로 단조하는 블룸단조공정(10)과; 상기 블룸 단조공정(10)이 끝난 블룸(11)의 측면에 크랭크 스로우 측면 각도형성용 단조금형(21)을 이용하여 옆면의 두께를 다르게 핀부위 형성하는 블룸 중심부 형성 단조공정(20)과; 상기 양측면에 핀부위가 형성된 블룸을 가열한 후, 블룸 평면에 크랭크 스로우 핀부위 각도 형성용 단조금형(31)으로 각도를 줄어 블룸을 모자 모양으로 형성하는 크랭크 스로우 각도 형성 단조공정(30)과; 상기 모자 모양으로 형성된 블룸의 양 날개부를 평 엔빌을 이용하여 늘리는 날개부 단신작업공정(40)과; 상기 크랭크 스로우 핀부위 각도 형성용 단조금형(31)과 평 엔빌에 의해 모자 모양으로 단조된 블룸을 다시 가열한 후,크랭크 스로우 굽힘용 상/하부 금형(51, 52)을 이용하여 블룸을 'ㄷ' 자 형상으로 굽히는 굽힘공정(50)와; 상기 'ㄷ'자 형상으로 굽힌 블룸의 핀부위를 1차 핀 형성용 단조금형(61)과 2차 핀 형성용 단조금형(62)을 이용하여 단조작업하는 핀 형성 단조공정(60)과; 상기 1차 핀 형성용 단조금형(62)과 2차 핀 형성용 단조금형(62)에 의해 형성된 핀 부위를 핀 형상 유지용 단조금형(7) 및 상/하 평 엔빌을 이용하여 보정작업하는 마무리 단조공정(70)으로 이루어져, 가스절단작업 및 기계가공 작업 없이 대형 크랭크 스로우를 단조하는 것을 특징으로 하는 선박 엔진용 대형 크랭크 스로우의 형단조 공법.
2. 제1항에 있어서, 상기 핀 형성 단조 공정(60)은 1차 핀 형성용 단조금형(61)을 이용하여 핀부위를 타원형으로 단조작업한 다음, 2차 핀 형성용 단조금형(62)을 이용하여 원형에 가깝게 단조작업 하는 것을 특징으로 하는 선박 엔진용 대형 크랭크 스로우의 형단조 공법.
3. 인곳(10)을 열간 단조작업하여 형성된 블룸(11) 중간부에 핀부위를 형성하는 크랭크 스로우 측면 각도 형성용 단조금형(21)과, 상기 핀 부위가 형성된 블룸을 모자 형상으로 단조하기 위하여 블룸의 평면에 각도를 주는 크랭크 스로우 부위 각도 형성용 단조금형(31)과, 모자 형상의 블룸 날개부를 길이 방향으로 단조하는 평 엔빌과, 모자 형상으로 단조된 블룸을 'ㄷ' 자 형상으로 굽히는 크랭크 스로우 굽히용 상/하부 금형(51, 52)과, 핀부위를 단조작업 하는 핀 형성용 단조금형(61, 62)과, 상기 핀부위를 보정작업 하는 핀 형상 유지용 단조금형(71)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 선박 엔진용 크랭크 스로우 단조용 금형.
4. 제3항에 있어서, 상기 크랭크 스로우 측면 각도 형성용 단조금형(21)은 열간 단조 가열된 블룸의 중앙부에 핀부위를 형성하기 위하여 테이퍼가 형성된 것을 특징으로 하는 선박 엔진용 크랭크 스로우 단조용 금형.
5. 제3항에 있어서, 상기 크랭크 스로우 핀부위 각도 형성용 단조금형(31)은 소재인 블룸의 핀부위 체적을 감소시키기 위하여, 테이퍼를 적게 형성한 것을 특징으로 하는 선박 엔진용 크랭크 스로우 단조용 금형.
6. 제3항에 있어서, 상기 크랭크 스로우 굽힘용 상/하부 금형(51, 52)은 핀 단조 작업에 맞는 폭과 형상으로 구성된 것을 특징으로 하는 선박 엔진용 크랭크 스로우 단조용 금형.
7. 제3항에 있어서, 상기 핀 형성용 단조금형(61, 62)은 핀부위를 타원형으로 단조하는 제1차 핀형성용 단조금형(61)과 상기 타원형으로 단조된 핀부위를 원형에 가깝게 단조하는 제2차 핀 형성용 단조금형(62)으로 구성된 것을 특징으로 하는 선박 엔진용 크랭크 스로우 단조용 금형.