KR100204673B1 - 다중 권취 금속관과 그것의 제조방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저렴한 비용으로 다중 권취벽 사이와 시임 부분이 만족스럽게 접착시키는 수단에 관한 것이다.

다중 권취 관형체의 벽들은, 적어도 1단계에서 외부로부터 반경방향으로 관형체 외주면을 실질적으로 균일하게 가압하는 단계, 내부에서 반경방향으로 관형체 내주면을 실질적으로 균일하게 가압하는 단계, 혹은 관형체에 대하여 관형체의 축방향으로 인장력을 가하는 단계중 적어도 한 단계를 이용함으로써, 다중 권취 관형체의 벽들 사이에 있는 브레이징 재료의 적어도 외주면이 가열에 위해 유동 온도에 유지되어 있는 동안 상호 가압 용접되고 냉각된다.

Description

다중 권취 금속관과 그것의 제조 방법 및 장치

제1도는 본 발명에 따른 바람직한 제1 실시예의 장치의 전체적인 구조를 예시하는 개략도.

제2도는 전술된 장치에서 다중 권취 금속관을 가압 성형하는 가압 성형률을 예시하는 개략적인 확대도.

제3도는 전술된 장치에서 다중 권취 금속관을 압접하는 수단으로서 다이(die)를 예시하는 연직 방향 확대 단면도.

제4도는 전술된 장치에서 가압 성형 룰을 배치하는 위치를 변경하는 예를 예시하는 가열 장치의 개략도.

제5도는 전술된 장치의 다중 권취 관형체의 다른 가열 수단을 예시하는 가열 장치의 개략도.

제6도는 전술된 장치의 다중 권취 관형체의 내주면 지지 수단을 예시하는 개략도.

제7도는 본 발명에 따른 다른 한 실시예의 장치의 일부를 예시하는 개략도.

제8도는 본 발명에 따른 제2 실시예의 장치의 전체 구조를 예시하는 개략도.

제9도는 제8도에 도시된 장치의 다중 권취 관형체 압접 수단을 보여주는 확대도로서, 제9a도는 플러그를, 그리고 제9b도는 기계적인 관직경 확대 헤드 보여주는 도면.

제10도는 전술된 장치의 다중 권취 관형체 다열 수단으로서 오옴 저항에 의한 열 발생 시스템 대신에 고주파 가열 코일 시스템을 채택하고 있는 장치를 예시하는 도면.

제11도는 전술된 장치에서 가압 룰이 다중 권취 금속관 압접 수단 바로 앞에 배치된 장치를 예시하는 개략도.

제12도는 전술된 장치에서 가압 룰이 다중 권취 금속관 압접 수단 바로 뒤에 배치된 장치를 예시하는 개략도.

제13도는 본 발명에 따른 제3 실시예의 장치의 전체 구성을 예시하는 개략도.

제14도는 전술된 장치의 관형체 압접부의 다른 한 가지 예를 예시하는 개략도.

제15도는 전술된 장치의 다중 권취관의 다른 가열 수단을 예시하는 개략도.

제16도는 전술된 장치의 또 다른 한 실시예의 개략도.

제17도는 전술된 장치의 또 다른 한 실시예의 개략도.

제18도는 본 발명에 따른 장치로 제조한 다중 권취단의 단면 구조의 일부를 보여주는 사진으로서, 제18a도는 벽 사이의 부분을 예시하는 사진이고, 제18b도는 외측 접합부(seam)부분의 확대 사진.

제19도는 본 발며에 따른 다른 실시예의 장치의 전체 구조를 예시하는 개략도.

제20도는 기존의 방법으로 제조된 다중 권취관의 단면 구조의 일부를 예시하는 사진.

제20a도는 벽 사이의 부분을 보여주는 사진.

제20b도는 외측 접합부의 확대 사진.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 다중 권취 관형체 성형 장치 2 : 가열 장치

3 : 냉각 장치 4 : 전류 공급 롤

5 : 직류 전원 6 : 가압 성형 롤(가압롤)

7 : 다이 10 : 언코일러(uncoiler)

11 : 후프 재료 12 : 다중 권취 관형체

13 : 냉매 분사 노즐(냉각 장치) 15 : 고주파 코일

16 : 가이드 롤 19a : 플러그

19b : 관 직경 확대 헤드 20 : 핀치 롤

본 발명은 후프 재료(hoop material)(금속 후프 재료)를 권취하고 브레이징(brazing)함으로서 제조된 다중 권취 금속관 및 그것을 제조하는 방법과 장치에 관한 것이다.

다중 권취 금속관 제조 방법은, 성형 장치를 이용하여 전체 표면에 구리 브레이징 재료가 도포된 후프 재료(금속 후프 재료)를 관형체로 소성 변형하고, 가열 장치를 이용하여 다중 권취 관형제의 벽 사이의 브레이징 재료를 용융시키며, 그 후에 냉각 장치를 이용하여 용융된 브레이징 재료를 응고시키는 단계를 포함한다. 이 방법에서, 다중 권취 금속관의 브레이징 재료를 용융시키는 수단은 전기로를 이용하는 방법과 전원에 의한 오옴(ohm) 저항열 발생법을 포함한다. 전기로를 이용하는 방법은 다중 권취 벽 구조체로 성형된 금속관을 성형 장치를 이용해서 소정 길이를 절단하고, 그 소정 길이의 각각의 그 다중 권취 금속관을 연속해서 전기로 안으로 들여 보내서 브레이징 재료를 용융시키는 방법이며, 한편, 전류 공급에 의한 오옴 저항 열 발생법은, 성형 장치로부터 연속해서 공급되는 관형체의 종방향으로 상호 이격된 2개의 전극을 통해 관형체에 전류를 공급하고, 그 관형체에 발생되는 오옴 저향열에 의해 브레이징 재료를 용융시켜 연속적으로 브레이징하는 단계를 포함한다(미국 특허 제2,746,141호 독일 특허 제813839호 명세서 참조). 그러나, 종래의 다중 권취관 제조 방법은 다음과 같은 문제를 내포하고 있다.

즉, 성형 장치에 조립된 성형 공구의 마모와, 코일 형상으로 권취된 긴 후프 재료(대개 1,000m 이상임)의 기계적 특성이나 치수의 변화에 따라, 벽 성형 단계에서 각각의 다중 권취벽 사이에 틈을 형성하거나 혹은 내,외부측 접합부(seam)가 박리되는 경우(peeling)가 이다. 만일, 다중 권취 금속관이 그러한 상태에 있는 경우, 몇몇 위치에 틈이 형성되어, 심지어 브레이징 후에도 각각의 권취 벽들 사이에 브레이징층이 밀착되는 것을 방해함으로써 밀착성을 저하시킴은 물론 접합부의 밀착성도 저하시킴으로써 배관으로서의 기능을 제공할 수 없고 단지 불량품으로서 폐기될 수 밖에 없게 된다.

제20도는 기존의 방법으로 제조된 다중 권취 금속관의 단면 구조의 일부를 보여주는 사진으로서, 제20a도는 벽 사이의 부분을 보여주는 사진이고, 제20b도는 외측 접합부의 확대 사진이다. 제20a도 및 제20b도의 사진으로서 명백하듯이, 기존의 방법으로 제조된 다중 권취 금속관의 경우, 권취 벽돌 사이에는 브레이징 층이 존재하지 않는 틈이 형성되는 경우가 있어서, 밀착성을 불량하게 하며 또한, 외측 접합부에 스텝(step)이 형성되어 있어서, 관의 외주면과 고무 호스 사이에 밀봉성을 요하거나, 또는 관의 외면에 O-링을 장착하여 사용할 때 그 O-링에 대해 밀봉성을 요하는 경우 품질적을 문제가 있을 수 있다.

또한, 기존의 방법에 있어서는, 성형 단계에서 야기된 각각의 다중 권취 벽들 사이의 틈을 제거하기 위한 적절한 수단이 없기 때문에, 예를 들면 후프 재료의 스프링 백(spring back ; 소성 재료의 굽힘 변형시 굽힘 하중을 제거하면 소정 재료의 탄성 작용으로 인해 굽힘량이 줄어드는 현상)과 같은 기계적 특성을 고려하여 재료를 선택해야 하며, 이는 재료의 선택 범위를 제한한다. 대개, 1000m 이상의 길이를 갖는 후프 재료는 각 부분에 대한 치수 변화를 보정함이 없이 그대로 성형되어 왔다. 또한, 성형 단계에서 야기된 다중 권취벽들 사이의 틈 때문에, 상당량의 브레이징 재료가 필요하므로 구리가 같은 브레이징 재료 비용을 상승시키고, 아울러서 브레이징 재료로서의 구리층의 두께를 증대시켜(제20b도의 사진 참조) 구리층의 증가와 함께 바람직하지 못한 취성 문제를 초래할 염려가 있다.

전술한 선행 기술의 문제를 고려하여 성립된 본원 발명은, 심지어 긴 후프 재료의 각각의 부분에 치수적 변화가 존재하더라도 가열에 의해서 그 변화를 보정하면서 그 후프 재료를 성형함으로써 다중 권취 벽 사이와 접합부에 대해 밀착성이 탁월하고, 또, 재료 선택 범위를 확대하거나 혹은 브레이징 층의 증대에 따른 취성을 감소시킴과 아울러 사용되는 브레이징 재료의 양을 감소시킬 수 있는 다중 권취판 및 그것을 제조하는 방법과 장치를 제공함을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 다중 권취 금속관은 외측 접합부에 브레이징 재료가 충전되어 전체 외주면을 매끄럽게 하고, 브레이징 재료에 의해 권취 벽들이 상호간 틈을 남기지 않고 전체적으로 밀접하게 접착되어지는 특성을 가지고 있다.

또한, 본 발명에 따른 다중 권위 금속관 제조 방법은, 다중 권취 관형체의 벽들 사이에 있는 브레이징 재료의 적어도 외주를 가열함에 의해 유동 가능한 온도로 유지하면서 다중 권취 관형체의 벽들을 반경 방향으로 상호 압접(pressur welding)한 후, 냉각하는 단계를 포함한다.

그 방법은 또한, 다중 권취 관형체의 벽들을 상호 반경 방향으로 압접하기 위하여 관형체의 외주면을 외측으로부터 반경 방향으로 실질적으로 균일하게 가압하는 단계와, 관형체의 내주면을 내부로부터 반경 방향으로 실질적으로 균일하게 가압하는 단계 또는 관형체에 관의 축방향으로 인장력을 가하는 단계중 적어도 하나의 단계를 이용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 방법은 또한 반경 방향 압접과 동시에 혹은 가능한한 그 압접후 신속하에 1차 냉각을 실행하고, 다시 2차 냉각을 실행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 방법은 유동 가능한 상태에 있는 브레이징 재료를 상기 반경 방향 압접과 동시에 혹은 그 압접 후 가급적 신속하게 실행되는 1차 냉각에 의해 거의 응고점까지 급냉시키는 것도 또한 특징으로 한다.

본 방법은 브레이징 로(brazing furnace), 오옴 저항 가열 장치 또는 고주파 가열 장치를 이용하여 가열하는 것을 또한 특징으로 한다. 아울러, 오옴 저항 가열 장치는 직류 전원을 이용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 방법을 실행하는 장치는 후프 재료를 다중 권취 관형체로 성형하는 성형 장치와, 다중 권취 관형체의 벽들 사이에 존재하는 브레이징 재료를 용융시키는 가열 장치와, 용융된 브레이징 재료를 응고시키고 관형체를 냉각시키는 냉각 장치를 구비하고, 브레이징 재료를 유동시키도록 다중 권취 관형체의 벽들을 상호 반경 방향으로 압접하는 압접 수단을 가열 장치의 내부와 냉각 장치의 입구부 사이에 하나 이상 배치하고 있다.

또한, 압접 수단은 관형체의 외주를 외부로부터 반경 방향으로 실질적으로 균일하게 가압하는 가압 수단이나 또는 관형체의 축방향으로 관형체상에 인장력을 가하는 전달 속도 변경 수단중 적어도 하나의 수단을 구비한다.

또한 외부로부터 압접하는 압접 수단은 한 세트 이상의 가압롤 또는 하나 이상의 다이를 구비한다.

내부로부터 압접하는 압접 수단은 다중 권취 관형체의 직경을 확대하기 위하여 합체된 플러그 또는 기계적인 관 확대 헤드를 구비한다.

또, 전달 속도 변경 수단은 한 세트 이상의 관형체 가압롤과 그 가압롤들의 하류에 인접한 한 세트의 핀치롤을 구비하며, 핀치롤의 직경을 가압롤의 직경보다 더 크게 하거나 혹은 가압롤의 회전 속도를 더 빠르게 하는 것에 의해 관형체에 그 축방향으로 인장력을 가한다.

한편, 냉각 장치는 브레이징 재료를 응고점 근처로 급냉하는 1차 냉각 수단과, 관형체를 거의 상온까지 냉각하는 2차 냉각 수단을 구비한다.

1차 냉각 수단은, 다중 권취 관형체의 외주면을 냉각시키도록 배치된 하나 이상의 냉매 분사 노즐을 구비한다. 가압 롤 세트는 3-롤 방식의 구조를 취하며, 가압 롤의 홈의 곡률 반경은 다중 권취 관형체의 외경의 곡률 반경과 같거나 그보다 약간 작다.

본 발명에 있어서, 한 세트 이상의 롤이나 하나 이상의 다이를 구비하는 압접 수단에 의해 다중 권취 관형체의 외주면이 외부에서 반경 방향으로 실질적으로 균일하게 가압되거나, 또는, 예컨대 플러그 혹은 관 직경 확대 헤드를 구비하는 압접 수단에 의해 관형체의 내주면이 내부로부터 반경 방향으로 균일하게 가압되거나, 또는, 한 세트 이상의 관형체 가압롤과 그 가압롤의 하류에 인접하게 배치된 한 세트의 핀치 롤들을 구비하는 전달 속도 변경 수단에 의해 관형체의 전달 속도를 변경함으로서 관형체의 축 방향으로 그 관형체에 인장력을 가하여, 다중 권취 관형체의 롤들 사이의 브레이징 재료의 적어도 외주면이 가열에 의해 유동 가능한 온도에 유지되고 있는 동안, 그 관형체에 대해 직경 감소력을 발생시킴으로써, 브레이징 재료가 용융된 상태에서 벽들이 상호 압접되며 또한 각각의 벽들 사이에 브레이징 층이 존재하지 않는 틈들이 감소되고 압접시 브레이징 재료가 압착되어 빠져나와 외측접합부를 채움으로써 스텝 부분을 감소시키거나 채워서 전체 외주면을 실질적으로 평탄화시키게 된다.

압접 수단이 외부로부터 가압하는 가압롤이나 다이를 구비하고 있는 경우, 그 롤이나 다이는 수냉식으로 구성된다. 만일 압접 수단이 내부로부터 가압하는 플러그인 경우, 그 플러그는 수냉식으로 구성된다. 선택적으로, 압접 수단이 관형체 가압롤과 핀치롤을 갖춘 전달 속도 변경 수단을 구비하는 경우, 1차 냉각 수단으로서 냉매 분사 노즐이 배치되며, 따라서, 유동 가능한 온도에 유지된 브레이징 재료는 거의 그것이 응고점까지 급냉되므로 브레이징 재료의 새그(브레이징 새그(brazing sag : 침강부 혹은 쇠약부)가 방지될 수 있고, 벽 사이의 압접 상태가 지속될 수 있으며, 기층 재료의 결정립 서장 또는 억제될 수 있다.

외부로부터 가압하는 압접 수단으로서, 예를 들면, 전류 공급롤이 고려될 수도 있다. 그러나, 전류 공급롤은 안정적인 전류 공급을 위해 구리 합금으로 제조되기 때문에 내마모성이 떨어지고, 고온 산화에 대한 저항력이 낮으며, 고온 강도가 낮다. 따라서, 전류 공급롤이 다중 권취 관형체용 압접 수단으로 이용되는 경우, 마모나 변형 때문에 관형체의 진원도(circulatity) 및 치수 정밀도에 오치가 야기되고, 의 수명이 극도로 단축되기 때문에, 실제적인 적용은 어렵다. 그러므로, 본 발명에 따른 방법은 관형체용 압접 수단을 별도로 배치함으로써, 높은 내마모성, 고온 산화 저항성 및 고온 강도를 갖는 예컨대 초경합금(WC)으로 제조된 오로지 가압 공정에만 사용되는 롤 또는 다이를 전도성의 고려없이도 사용할 수 있도록 한다.

본 발명에 있어서, 브레이징 재료의 유동 가능한 온도는 구리나 구리 합금계구리 브레이징 재료에 대해서는 800 내지 1200℃이고, 니켈 브레이징 재료(Ni-P계)의 경우는 875 내지 890℃이며, 알루미늄 브레이징 재료(표준형)의 경우 500 내지 600℃ 이다.

또한, 후프 재료는 철(SPPC 또는 그와 유사한 것), 스테인레스강(SUS 304, SUS 316 등), 구리(C1220R, C1660R, NCuR 등) 및 알루미늄(A-3003, A5052)을 포함한다.

관형체 가열 온도는, 브레이징 재료가 유동 가능하게 되고 기층 재료(후프 재료)에 급작스런 품위 저하가 야기되지 않도록 선택된 브레이징 재료와 후프 재료에 따라서 결정된다.

본 발명에 따르면, 다중 권취 금속관의 최외측 벽의 일단부는 브레이징 재료가 유동성을 갖도록 가열되는 상태에서 압접 수단에 의해 가압되기 때문에, 심지어 긴 후프 재료의 각각의 부분들 사이에 치수 변동이 있는 경우에도, 최외측벽이 내측벽과 합치되어 박리 현상을 방지하고 외측 부분의 밀착성을 개선한다.

또한, 다중 권취 관형체가 수냉식의 가압롤이나 다이 또는 수냉식의 플러그에 의해 외부 혹은 내부로부터 압접되기 때문에 그 다중 권취 관형체는 가급적 신속하게 급냉된다(1차 냉각). 수냉식의 가압롤이나 다이, 플러그, 혹은 그들의 조립체 대신에, 가압롤이나 다이 혹은 플러그 바로 뒤에 1차 냉각 수단으로서 배치된 냉매 분사 노즐에 의해 다중 권취 관형체의 외주면이 급냉될 수 있다. 또한, 이 경우에 브레이징 새그가 억제될 수 있어서 벽들 사이의 압접된 상태가 유지되며, 결정립 성장도 억제될 수 있다.

본 발명에 따르면, 가열에 의해 기층 재료에 대한 응력을 제거하는 도중에 또는 그 후에 벽들을 상기 상호 압접하기 때문에, 벽들 사이의 밀착은 물론 스프링 백과 같은 기계적 특성의 관점에서 재료를 선택할 필요가 없으며, 심지어 긴 후프 재료의 각 부분들 사이의 치수가 변동하더라도 다중 권취 관의 접합부가 만족스럽기 때문에 고품질의 다중 권취관을 제조할 수 있다.

또한, 브레이징은 다중 권취관의 벽들이 반경 방향으로 상호 압접되는 상태에서 적용되기 때문에, 브레이징 재료층의 두께가 감소될 수 있다.

우선, 제1-8도를 참고로 하여 본 발명의 제1 실시예를 설명한다.

제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 예시로서의 장치를 개략적으로 도시한 도면으로, 다중 권취 관형체의 외주면을 외측에서 반경 방향으로 압접한 것을 보여주는 도면이다. 제2도는 상기 설명된 장치를 사용하여 다중 권취 금속관의 가압 성형롤을 개략적으로 도시한 확대도이다. 제3도는 상기 설명된 장치에서 다중 권취 금속관을 가압 성형하는 수단으로서의 다이 예시하는 연직 방향 확대 단면 측면 사시도이며, 상기 도면에서는 다중 권취 금속관 성형 장치(1)와, 가열 장치(2)와, 전류 공급률(회전 전극)(4)과, 직류 전원(5)과, 압접 수단으로서 가압롤(6)과, 접 수단으로서의 다이(7)와, 언코일러(uncoiler)(10)와, 후프 재료(금속 후프)(1)그리고 다중 권취 관형체(12)를 포함한다.

이러한 실시예에서, 다중 관취관 성형 장치(1)는 예로써, 다중 스테이지 성형 롤(1-1)을 포함하며, 언코일러(10)에 의해 펴진 후프 재료(11)를 원통형으로 연속 성형시키는 구조를 갖는다. 또한, 가열 장치(2)는 오옴(ohm) 저항에 의한 열발생 시스템을 채용하는데, 예로써, 제1도의 라인 방향에서 서로 적당히 이격된 다수 쌍의 저류 공급률(회전 전극)(4)를 구비한다. 가열 장치(2) 내에는 산화 억제 분위기 혹은 환원성 가스 분위기가 유지된다.

가압 성형롤(6)은 3개의 롤(6-1)이 한 세트로 된, 3-롤 형태로 된 구조로 이루어지며, 성형 장치(1)에서 형성된 다중 권취 관형체(12)의 외주면을 외측부에서 반경 방향으로 균일하게 가압하는 구조로 되어 있다. 가압롤(6)의 홈에 때한 곡률 반경은 다중 권취 관형체 외주의 곡률 반경, 다시 말새서 다중 권취 성형 장치(1)의 최종 롤의 곡률 반경에 비해 동일하거나 다소 작게 제조됨으로서 가압력이 다중 권취 관형체에 균일하게 작용할 수 있다. 또한, 가압 성형 롤(6)은 다중 권취 관형체를 가능한 빨리 냉각시키기 위한 1차 냉각 수단으로서 사용할 수 있도록 수냉식 구조로 이루어질 수 있으며, 그에 의해 용융 상태의 브레이징 재료는 거의 그 재료의 응고점으로, 바람직하게는 응고점 이하로 급냉될 수 있다.

또한, 다이(7)는 가압 성형 롤(6)의 대용으로 상요할 수 있는데, 제3도에 도시된 바와 같이 다이(7)는 가압롤(6)과 유사하게, 성형 장치(1)에서 형성된 다중 권취 관형체의 외주면을 외측부에서 반경 방향으로 균일하게 가압하는 구조로 되어 있다. 다이는 또한, 압접과 동시에 다중 권취 관형체를 대략 브레이징 재료의 응고점 정도로 급냉시키기 위해 내부에 냉가수 통로(7-10)를 제공함으로서 수냉식 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

가압은 다중 권취 관형체의 벽 사이의 브레이징 재료가 여전히 용융 상태일 때 수행되어져야 하므로, 가압롤(6) 혹은 다이(7)는 가열 장치(2)와 냉각 장치(3)의 입구부 사이에 장착된다.

냉각 장치(3)는 상기 가압롤(6) 혹은 다이(7)의 하류에 배치되며, 용융 상태의 브레이징 재료를 대략 그 재료의 응고점 정도로 급냉시키고 또한, 다중 권취 관형체의 외주부를 균일하게 냉각시키기 위해 냉매 분사 노즐(도시 생략)을 다수 구비하는 구조로 이루어진다. 특히, 사용된 장치는 내측 원주부에 배치된 다수의 노즐 구멍을 갖는 냉각 자켓을 포함함으로서 냉매는 상기 자켓을 통해 노즐 구멍으로부터 다중 권취 관형체로 취입된다. 냉매로서는 불활성 가스 혹은 환원성 가스와 같은 가스가 통상적으로 사용되지만, 열전달유(油) 혹은 열전달수(水)와 같은 액체도 사용될 수 있다.

압접후에 가능한한 빠른 냉각을 위한 1차 냉각 수단으로서 수냉식 가압롤 혹은 다이 이외에 냉매 분사 노즐(13)을 가압롤(6) 바로 다음에 배치하고 냉각제를 노즐을 통해 분사하는 것에 의해 브레이징 재료를 그 재료의 응고점 정도로 급냉시킬 수 있다.

전술된 바와 같이, 냉각 장치는 수냉식 가압롤 혹은 다이, 혹은 냉매 분사 노즐을 구비하는 1차 냉각 수단을 포함하고, 그리고 롤 혹은 그와 유사한 것의 하류에 배치될지라도 브레이징 재료를 응고점에 가깝게 급냉시키고 다중 권취 관형체를 냉각하는 작용도 역시 수행할 수 있는 냉각 장치(3)로 이루어진 2차 냉각 수단을 포함한다.

상기 다중 권취한 제조 장치에서, 언코일러(10)에서 펴지며, 예로써 다중 권취관 성형 장치(1)에서 이중 벽을 갖는 관형체로 형성되며, 가열 장치(2)로 도입되는 후프 재료(SPCC)(11)는 권취시에 중첩되는 표면의 적어도 일부분에, 바람직하게는 일표면의 전체 부분에 대해 예로써, 구리 브레이징 재료로 도포된다.

가열 장치에서, 전류는 직류 전원(5)으로부터 다수 쌍의 전류 공급 롤(4)을 거쳐서 공급되며, 벽 사이의 브레이징 재료는 관형체의 오옴 저항에 의해 발생하는 열에 의해 용융된다. 브레이징 재료는 구리로 되어 있으므로 상기 용융을 위한 온도는 1,080-1,200℃에 이른다.

후속하여, 다중 권취관은 브레이징 재료가 용융 상태일 때 가압롤(6) 혹은 다이(7)를 이용하여 외측부로부터 반경 방향으로 균일하게 가압되며, 다중 권취관의 벽은 반경 방향으로 서로 압접된다. 각 벽 사이의 브레이징 재료는 여전히 용융 상태이므로, 가압롤(6)의 가압 작용으로 브레이징 재료는 벽 사이에서 퍼지게 되어 브레이징 재료가 존재하지 않는 틈 부분이 감소되며 브레이징 재료가 외측 접합부로 파고들게 되고 그에 따라 그 접합부는 상기 브레이징 재료로 채워짐으로써 스템 부분을 제거 혹은 감소시킨다. 또한, 다중 권취 관형체의 최외측 벽(접합부)의 일단부는 가압롤(6) 혹은 다이(7)에 의해 강제적으로 가압된다. 상기 일단부는 내부벽과 합치되게 밀착되어 외측 접합부가 박리되는 것을 방지한다.

또한, 가압롤(6)은 수냉식 구조를 갖는 것이 바람직하며, 다중 권취관은 압접과 동시에 급냉되며, 용융 브레이징 재료는 대략 그 재료의 응고점 정도로 급냉되거나, 바람직하게는 응고점 이하로 급냉된다. 브레이징 새그(sag; 침강부 혹은 쇠약부)는 그러한 1차 냉각 효과에 의해 방지될 수 있으며, 그에 의해 각 벽 사이의 압접 상태가 유지되고 결정립 성장이 억제된다.

가열 장치(2)에서 전달된 다중 권취 관형체(12)는 가압롤(6) 혹은 다이(7)의 하류에 배치된 냉각 장치(3)에 의해 2차 냉각되며, 그에 따라 다중 권취 관형체의 외주면이 냉각되고 각 벽 사이의 브레이징 재료는 완전히 응고되어 브레이징을 완료한다. 또한, 다중 금속판 제조 장치에서, 가압롤(6) 혹은 다이(7)와 같은 압력 수단은 반드시 최종 전류 공급 롤(4) 다음에 배치될 필요는 없지만, 상기 수단을 예를 들면, 최종 전류 공급 롤(4)과 그 롤(4)의 전후에 있는 다른 전류 공급 롤(4)이에 배치하는 것으로써 비슷한 효과를 얻을 수 있다.

다중 권취 관형체의 가열 장치로서, 제5도에 도시된 바와 같이 오옴 저항에 의해 열이 발생하는 시스템을 사용하는 대신에 고주파 가열 코일(15)이 사용될 수 있다. 이러한 경우, 전류 공급 롤이 불필요하므로 가열 장치의 입구부에는 가이드롤(16)만 배치해도 충분할 수 있다. 또한, 다중 권취 관형체의 가열 수단으로서, 예컨대, 일본 특허 공고 제B-2904613호에서 공지된 것과 같은 통상의 가열 전기로를 브레이징로(爐)로써 사용할 수 있다.

또한, 가압롤(6) 혹은 다이(7)에 대응하는 관형체 내주면을 지지하는 수단, 예를 들면, 제6도에 도시된 로드(17)의 상단부에 부착된 플러그(18)로 지지하는 것과 같은 수단이 관형체의 내주면에 추가로 제공될 수 잇다. 관형체의 내주면을 지지하는 상기 수단이 배치되는 경우 가압롤(6) 혹은 다이(7)에 의한 가압력은 보다 효과적으로 관형체에 작용될 수 있다. 플러그(18)를 사용하는 경우 플러그의 내부를 냉각시키기 위한 냉각수 등을 순환시키는데 효과적이다.

또한, 전술한 실시예를 통해, 다중 권취 관형체를 성형하고, 브레이징 재료를 용융시킨 후에 그 브레이징 재료를 냉각시키는 단계를 연속적으로 수행함으로써 후프 재료를 다중 권취 금속관으로 제조하는 다중 권취 관형체 제조 장치를 예시한 바 있다. 그러나, 예로써 제7도에 도시된 바와 같이, 다중 권취 관형체(12)를 성형하고, 그 관형체를 예정된 길이로 절단하고, 그 예정된 길이로 절단된 관형체를 전달 롤을 이용하여 가열 장치(2)로 전달하고, 브레이징 재료를 용융시키고, 그 용융된 브레이징 재료를 냉각 장치(3)를 사용하여 냉각 및 응고시키는 것과 같은 다른 선택적인 구성을 취할 수 있다. 제7도에 예시된 경우에서, 기존의 다중 권취 관형체 제조 장치를 사용하여 고속으로 효율성 있게 성형되어 예정된 길이로 절단된 다중 권취 관형체 제조 장치를 사용하여 고속으로 효율성 있게 성형되어 예정된 길이로 절단된 다중 권취 관형체는 본 발명에 따른 수단의 다중 권취 관형체 제조 장치를 사용함으로서 대량 생산이 가능해짐에 따라 생산성이 크게 향상될 수 있다.

본 발명은 이제부터 제8-12도를 참고로 하여 제2 실시예로써 설명된다.

제8도는 본 발명을 예시하는 장치의 전체 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 제9도는 상기 설명된 다중 권취 관형체의 압접 수단을 확대 도시한 도면으로 제9a도에서는 플러그가, 제9b도에서는 관 직경 확대 헤드가 도시된다. 제10도가 상기 설명된 장치에서 다중 권취 관형체의 가열 수단으로서, 오옴 저항 열을 이용하는 시스템 대신에 고주파 가열 코일 시스템을 사용하는 장치를 개략적으로 도시한다. 제11도는 전술된 장치에서 다중 권취 관형체의 압접 수단 바로 전에 가압롤이 위치된 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다. 제12도는 다중 권취 관형체의 압접 수단 바로 다음에 가압롤이 위치된 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다. 이러한 실시예에서, 제1 실시예와는 달리, 브레이징 재료가 가열로 인하여 여전히 용융 온도를 유지하는 동안 플러그(19A) 혹은 기계적으로 관 직경을 확대하는 헤드(19B)는 다중권취 관형체(12)의 벽을 내부에서부터 서로에 대해 반경 방향으로 압점하는 다중 권취 관형체의 내주면을 가압하기 위해 배치된다. 제8-12도에서, 제1 실시예에서와 동일한 요소는 동일한 도면 부호를 사용한다. 다중 권취 관형체 성형 장치(1)에서, 다중 권취관으로 성형될 후프 재료(11)를 성형 단계로 안내하는 가이드롤(1-1)과, 다수쌍의 관 제조 혹은 성형롤(1-2)과, 후프 재료(11)를 판 형태에서 다권취관으로 연속 성형시키기 위한 마무리 성형 롤(1-3)이 연속적으로 배치된다.

이러한 실시예에 사용되는 플러그(19a)는 이미 개방된 후프 재료(11)의 양쪽 연부로부터 상기 가이드 롤(1-1)(제9a도 참조) 위쪽의 다중 권취 관형체(12)내로 삽입된 지지 로드(19a-1)에 장착되며, 또한 상기 플러그는 성형 장치(1)에 의해 형성된 다중 권취 관형체(12)의 내주면을 외부로부터 반경 방향으로 균일하게 가압하는 구조를 취한다. 또한, 상기 플러그(19A)는 다중 권취 관형체를 가능한 빨리 냉각시키기 위한 1차 냉각 수단으로서 작용하는 수냉식 구조로 이루어지며 상기 구조로 된 플러그(19A)는 용융 상태의 브레이징 재료를 대략 응고점에 이르도록 급냉시키며 바람직하게는 응고점 이하로 급냉시킨다.

또한, 관 직경을 기계적으로 확장하는 헤드(19B)는 상기 플러그(19A)와 유사하게 후프 재료(11)의 이미 개방된 양쪽 연부로부터 상기 가이드 롤(1-1) 위쪽의 다중 권취 관형체내로 삽입된 혼(horn)(19B-1)의 상단부에 부착된다(제9b도 참조). 공지된 바와 같이, 상기 헤드(19B)는 혼 형태의 견인 바아에 의해 원통형 본체와 연결되는 원추형 부분이 유압 작용에 의한 조오(jaw)와 원추형 부분의 쐐기 효과에 의해 조오가 팽창됨으로서 당겨지는 구조와, 상기 조오의 외측에 부착된 다이가 다중 권취 관형체(12)를 팽창시키는 구졸 이루어진다.

가압 작용은 다중 권취 관형체의 벽 사이의 브레이징 재료가 여전히 용융 상태에 있을 때 이루어져야 하므로 플러그(19A) 혹은 기계적으로 관 직경을 확장하는 헤드(19B)는 가열 장치(2) 내부와 냉각 장치(3)의 입구부 사이에 설치된다.

또한, 다중 권취 관형체를 가능한 빨리 냉각하기 위한 1차 냉각 수단으로서, 상기 수냉식 플러그(19A) 이외에도, 냉매 분사 노즐(13)이 관 직경을 기계적으로 확장하는 헤드(19B) 혹은 플러그(19A) 바로 다음에 배치될 수 있으며, 냉매는 브레이징 재료를 거의 응고점으로 냉각시키기 위해 노즐(13)로부터 분사될 수 있다.

전술된 바와 같이, 냉각 장치는 수냉식 플러그(19A) 혹은 노즐(13)을 구비하는 1차 냉각 수단을 포함하고, 그리고 플러그 혹은 냉매 분사 노즐의 하류에 배치되는 냉각 장치를 구비하는 2차 냉각 수단을 포함하는 것이 바람직하지만, 브레이징 재료를 응고점 정도로 냉각시키고 다중 권취 관형체를 냉각시키는 것은 제1실시예에서와 같이 냉각 장치(3)에서도 동시에 수행될 수 있다.

제1실시예에서의 가열 장치와 동일한 작용과 구성을 갖는 가열 장치(2)에서, 다중 권취 관형체(12)는, 브레이징 재료가 여전히 용융된 상태에서 다중 권취관의 벽이 가압에 의해 반경 방향으로 서로 압접되는 동안, 관 직경을 기계적으로 확대하는 헤드(19B) 또는 플러그(19A)에 의해 내부로부터 반경 방향으로 균일하게 가압된다. 이러한 경우, 브레이징 재료는 여전히 용융 상태이므로 브레이징 재료는 플러그(19A) 혹은 관 직경을 기계적으로 확대하는 헤드(19B)의 가압 작용에 의한 벽 사이에 퍼짐으로써 브레이징 재료가 존재하지 않는 틈을 감소시킬 수 있으며 브레이징 재료는 외부 접합부로 짜넣어져서 그 부분을 브레이징 재료로 채워 넣음으로써 상기 스텝이 감소되거나 제거된다.

또한, 수냉식 구조의 플러그(19A) 및/또는 냉매 분사 노즐(13)이 사용될 때 용융 브레이징 재료는 대략 그 재료의 응고점 까지 바람직하게는 응고점 이하로 냉각된다. 상기 1차 냉각 효과에 의해 브레이징 새그는 방지될 수 있어서, 벽 사이의 압접은 유지도리 수 있고 결정립 성장이 억제된다.

가열 장치(2)에서 전달된 다중 권취 관형체(12)는 플러그(19A) 혹은 기계적으로 관 직영을 확대하는 헤드(19B)의 하류쪽에 배치된 냉각 장치에 의해 2차 냉각에 들어가며 이에 따라 각 벽 사이의 브레이징 재료는 완전히 응고되어 브레이징된다.

또한, 이러한 실시예에서, 제10도에 도시된 바와 같이 다중 권취 관형체(12)의 가열 수단으로 오옴 저항 열 발생 시스템이 아닌 고주파 가열 코일(15)을 사용할 수 있다. 이 경우, 전류 공급 롤이 불필요해지므로 가열 장치의 입출구에 가이드 롤(16)만 제공해도 충분하다. 또한, 다중 권취 관형체의 가열 수단으로서, 예를 들면 일본 특허 공고 제B-2904613호에 개재되어 공지된 통상의 가열 전기로를 브레이징로(爐)로써 사용할 수 있다. 그리고, 제11, 12도에 도시된 바와 같이 다중 권취 관형체의 가압 성형 플러그(19A)의 바로 앞 혹은 바로 뒤예, 제2도에 도시된 바와 같이 가압롤을 배치하는 경우에, 다중 권취 관형체의 최외측 벽(접합부)의 일단부는 가압 성형 롤(6)에 의해 강제적으로 외측면으로부터 가압되기 때문에, 그 일단부는 내부벽과 밀착됨으로써 외측 접합부가 박리되는 것을 보다 효과적을 방지할 수 있다. 또한, 가압룰(6)은 제3도에 도시된 다이와 대체될 수 있다.

이제부터, 본 발명은 제13-17도를 참고로 하여 제3 실시예에 대해 설명된다.

제13도는 제3 실시예를 예시하는 장치의 전체 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 제14도는 전술된 장치에서 관형체 압접 부분에 대한 다른 예시를 개략적으로 도시하는 도면이다. 제15도는 전술된 장치에서 다중 권력 관형체의 다른 가열 수단을 개략적으로 도시하는 도면이다. 제16도는 이러한 실시예의 장치에 대한 추가 예시 부분을 개략적으로 도시하는 도면이다. 제17도는 이러한 실시예의 장치의 또다른 예시 부분을 개략적으로 도시하는 도면이다. 제3 실시예에서, 하나 혹은 그 이상의 세트로 된 관형체 가압롤(6)과 그 롤의 하부에 인접하게 배치된 한 세트의 핀치 롤(20)로 이루어진 전달 속도 변경 수단은, 브레이징 재료가 가열에 의해 유동 가능한 온도를 유지하는 동안, 가열된 다중 권취 관형체(12)를 반경 방향으로 서로 압접하는 롤 수단으로서 배치된다. 또한, 이러한 제3 실시예에서, 제1, 제2 실시예에서와 동일한 요소는 동일한 도면 부호로 나타낸다.

제3 실시예에서, 다중 권취 관형체 성형 장치(1)는 예로써, 다수의 스테이지로 된 가압롤(1-1)로 이루어지며, 이전의 각 실시예의 경우와 유사하게 언코일러(도시 생략)에 의해 펴진 후프 재료(11)를 원통 형태로 연속 성형시키는 구조를 갖는다. 또한, 관형체 전달 롤(1-4)를 거쳐 전달되는 다중 권취 관형체(12)의 가열 장치(2)는, 예로서 제13도의 라인을 따른 방향으로 적당히 이격된 다수쌍의 전류 공급 롤(회전 전극)(4)을 사용하는 오옴 저항 열 발생 시스템을 채용한다. 관형체 가압롤(6)과 핀치 롤(20)은 관형체의 전달 속도 변경을 위한 수단으로 배치된다. 그 중에 관형체 가압롤(6)은 예로써, 제2도의 경우와 같이 3개의 롤(6-1)이 한 세트로 된 3-롤 방식의 구조를 가지며, 그리고 관형체 성형 장치(1)에서 형성된 다중 권취 관형체(12)의 외주면을 외측에서 반경 방향으로 균일하게 가압하는 구조를 갖는다. 관형체 가압룰(20)의 홈이 이루는 곡률 반경은 다중 권취 관형체를 균일하게 가압할 수 있도록 , 다중 권취 관형체의 외주 즉, 다중 권취 성형 장치(1)의 최종룰의 최종 반경과 동일하거나 다소 작게 제조된다. 다른 한편, 핀치 롤(20)은 그 직경을 가압룰(6)의 직경 보다 크게 하거나 혹은 회전 속도를 변경시키는 것에 의해 관형체의 축 방향 즉, 핀치 롤(20)과 관형체 가압롤(6) 사이의 방향으로 관형체에 대해 인장력이 작용할 수 있도록 하기 위해 관형체 가압롤(6)의 하류에 인접하게 소정 간격으로 배치된다. 핀치 롤(20)은 관형체 가압롤(6)과 유사하게 3-롤 형 구조로 이루어지는 것이 바람직하다. 인장력이 관형체의 축 방향으로 관형체에 작용하기 때문에 상기 관형체에는 직경 감소 효과가 유발되며, 상기 벽은 가열에 의해 브레이징 재료가 유동성을 갖는 용융 상태에서 서로 압접된다.

상기 다중 권취 관형체의 벽은 그 사이에 있는 브레이징 재료가 여전히 용융 상태에 있는 동안에 반경 방향으로 압접되어야 하기 때문에 관형체 가압롤(6)과 핀치 롤(20)은 가열 장치(2) 내부와 냉각 장치(3)의 입구부 사이의 위치에 설치된다. 그러나, 상기 롤들은 제13도에서 처럼 최종 전류 공급 롤(4) 바로 다음에 배치될 필요는 없으며 예를들면, 최종 전류 공급 롤(4)과 선행하는 전류 공급 롤(4)과의 사이에 배치되어도 유사한 작용 및 효과를 얻을 수 있다.

냉매 분사 노즐(13)은 압접 이후에 다중 권취 관형체를 반경 방향으로 가능한 빨리 냉각시키기 위한 1차 냉각 수단인 핀치 롤(20) 바로 다음에 배치될 수 있으며, 다중 권취 관형체의 외주면은 노즐로부터 냉매를 분사하는 것에 의해 급냉될 수 있으며, 또한 용융 상태의 브레이징 재료는 그에 의해 대략 브레이징 재료의 응고점 정도로, 바람직하게는 응고점 이하로 급냉된다.

다른 한편으로, 냉각 장치(3)는 관형체 가압룰(6) 혹은 핀치 롤(20)의 하류에 배치되어 브레이징 재료를 대략 응고점 정도로 급냉시키도록 사용되며, 다중 권취 관형체의 외주가 전술된 각 실시예에서의 경우와 유사하게 균일 냉각될 수 있도록 다수의 냉매 분사 노즐(도시 생략)을 배치하는 구조로 되어 있다.

냉각 장치(3)는 냉매 노즐을 구비하는 1차 냉각 수단과, 관형체 가압롤(6) 혹은 핀치 롤(20)의 하류에 배치되는 냉각 장치를 구비하는 2차 냉각 수단을 포함하는 것이 바람직하지만, 브레이징 재료를 응고점 정도로 냉각시키고 다중 권취관을 냉각시키는 것은 냉각 장치(3)에서도 수행될 수 있다.

인장력은 브레이징 재료가 용융 상태일 때 관형체 가압롤(6)과 핀치 롤(20) 사이의 관 축 방향으로 관형체상에 작용한다. 이 경우, 각 롤 사이의 브레이징 재료는 여전히 용융 상태이므로, 상기 재료는 벽 사이로 퍼져나가 브레이징 재료에 의해 스텝이 감소되거나 제거된다. 동시에, 다중 권취 관형체의 최외측 벽(접합부)의 일단부는 반경 방향을 따른 압접에 의해 내부벽과 일치되도록 밀착됨으로써 외측 접합부가 박리되는 것이 방지된다.

또한, 다중 권취 관형체(12)는 핀치 롤(20) 바로 다음에 배치되는 것이 바람직한 냉매 분사 노즐(13)에 의해 1차 냉각 되는 것이 바람직하며, 용융 상태의 브레이징 재료는 대략 그 재료의 응고점으로, 바람직하게는 응고점 이하로 급냉된다. 상기와 같은 1차 냉각 효과는 브레이징 새그의 발생을 예방하여 벽 사이의 압접 상태를 유지시키고 결정립 성장을 억제한다. 다른 한편으로, 가열 장치에서 전달된 가열된 관형체(12)는 핀치 롤(20)의 하류에 배치된 냉각 장치(3)에 의해 2차 각되어, 관형체의 외주면이 냉각되고 각각의 벽 사이에 있는 브레이징 재료가 완전히 응고되어진다.

또한 제14도에 도시된 바와 같이, 제3 실시예의 다른 예시로서 제3도에 도시된 관형체 가압롤(6) 혹은 다이(7)와 동일한 형태로 된 3-롤 방식의 가압롤(21)과 같은 가압 수단은, 관형체 가압롤(6)과 핀치 롤(20)을 구비하는 관형체 전달 속도 변경 수단의 바로 전에 혹은 바로 다음에, 즉 관형체 가압롤(6) 바로 전에, 혹은 핀치 롤(20) 바로 다음에 배치된다. 이것으로써 브레이징 재료가 존재하지 않는 벽 사이의 틈을 추가로 줄일 수 있으며, 또한, 외측 접합부에 있는 스텝은 보다 효과적으로 제거될 수 있다.

또한, 제1 실시예의 경우 처럼, 가압롤(21) 혹은 다이(7)에 수냉식 구조를 채용함으로써, 가압 수단은 브레이징 재료를 대략 그 재료의 응고점으로, 바람직하게는 응고점 이하로 급냉시키는 1차 냉각 수단으로서 제공될 수 있다.

그리고, 다중 권취 관형체의 가열 수단으로서 오옴 저항에 의한 열 발생 시스템을 사용하는 대신에 제16도에 도시된 바와 같은 고주파 코일(15)을 채용할 수 있다. 이 경우, 전류 공급 롤이 불필요해지기 때문에 가열 장치의 입구부에 가이드 롤(16)만을 제공해도 충분하다. 또한, 다중 권취 관형체의 가열 수단으로서, 예를 들면 일본 특허 공고 제B-2904613호에 개재되어 공지된 통상의 가열 전기로가 전술된 각 실시예의 경우와 유사하게 사용될 수 있다. 제7도에 이미 예시된 바와 같이, 다중 권취 관형체(12)를 성형하고, 그 관형체를 선정된 길이로 절단하고, 그 선정된 길이로 절단된 관형체를 전달 롤(14)을 이용하여 가열 장치(2)로 전달하고, 브레이징 재료를 용융시키고 나서 그 용융된 브레이징 재료를 냉각 장치(3)를 이용하여 냉각 및 응고시킴으로써 다중 권취 관형체를 형성하도록 할 수 있다.

또한, 예시된 각각의 경우는 브레이징 재료를 가열하여 유동 상태로 만든 후에 가압롤(6)과 핀치 롤(20)을 사용하여 그 관형체를 관형체 축 방향으로 인장력을 가한 다음, 다중 권취 관형체의 벽을 반경 방향으로 서로 압접시키는 경우를 나타낸다. 선택적으로, 관 본체 가압롤(6)은 관형체(12)가 가열되는 동안 혹은 가열되기 이전의 소정 위치에 배치될 수 있고 핀치 롤(20)은 브레이징 재료가 유동상태로 가열되는 위치에 배치될 수 있으며, 그것들은 관형체에 대해 접촉될 수 있다. 다시 말해, 관형체 가압롤은 고주파 코일(15) 상류에 배치되는 반면 핀치 롤(20)은 제16에 도시된 것 처럼 상기 코일 하류에 배치될 수 있다. 따라서, 브레이징 재료는 관형체 가압롤(6)을 통과할 때 고상 혹은 연화된 상태에 있게 되며, 고주파 가열 코일(15)을 통과한 후에 유동 상태로 바뀌게 되고 이때 핀치 롤(20)에 의해 인장력이 가해진다. 제17도에 도시된 오옴 저항 열 발생체에 의해 발생되는 열의 복사/대류에 의해 열을 가하는 브레이징로의 경우에서, 관형체 가압롤(6)은 오옴 저항 가열 부재(22) 사이에 배치되며, 핀치 롤(20)은 오옴 저항 가열체의 하류에 배치되며, 관형(12)는 브레이징 재료가 연화된 상태에서 가압롤(6)에 대해 접촉되며, 브레이징 재료는 더욱 가열되어 용융된 상태에서 핀치 롤(20)에 대해 접촉된다. 브레이징 재료가 유동 상태에서 적어도 핀치 롤(20)에 접촉되는 것은 중요하다.

제18a, 18b도의 사진으로 명백하듯이, 다중 권취관 제조 장치(특히, 제1도의 장치)에 의해 제조된 본 발명의 다중 권취관에서, 브레이징 재료가 존재하지 않는 틈이 없이 양호한 접착성을 갖는 구리 층이 각 롤 사이에서 얻어지며, 외측 접합부는 브레이징 재료로 채워짐으로써 전체 원주면이 평탄화 된 양질의 관을 얻을 수 있다.

본 발명에 있어, 다중 권취 관형체 벽 사이의 브레이징 재료가 용융되는 온도로 가열되는 상태에서 다중 권취 관형체 벽을 반경 방향으로 상호 압접한 후에 냉각 과정을 거침으로써 브레이징되는 경우에 대해 설명되었다. 선택적으로, 관형체 벽 사이의 브레이징 재료를 그 재료의 용융 온도 보다 낮고 관형체의 기층 재료의 연화 온도 보다 높은 온도로 가열되는 동안 본 발명에서 참고로 설명된 여러가지 압접 수단에 의해 관형체 벽을 반경 방향으로 상호 압접하고 나서, 브레이징 재료가 용융될 수 있도록 다시 가열함으로써 브레이징될 수 잇다.

상기 실시에에 대한 예시는 제19도를 참고로 하여 설명된다.

다중 권취관 성형 장치(1)는 예로써, 다수의 시스템으로 된 성형 롤(1-1) 및 마무리 성형 롤(1-2)을 포함한다. 언코일러(10)로 펴진 후프 재료(11)는 연속적으로 원통 형태로 형성된다. 또한, 가열 장치(2)는, 예를 들면 라인 방향으로 적당 간격으로 상호 이격되고 1차 가열 부분(2-1)과 2차 가열 부분(2-2)으로 분할되는 다수쌍의 전류 공급 롤(회전 전극)(4)을 구비한 오옴 저항 열 발생 시스템을 채용한다. 가열 장치 내부에는 산화 억제 가스 분위기 혹은 환원성 가스 분위기가 존재한다.

가열 장치에서 분할 이격된 1차 가열 부분(2-1)은 브레이징 재료의 용융 온도 보다 낮고 관형체의 기층 재료 연화 온도 보다 높은 온도로 브레이징 재료를 가열하도록 구성된 반면에 2차 가열 부분(2-2)은 상기 브레이징 재료를 용융 상태로 가열하도록 구성된다. 가열 장치(2)의 상기 가열 부분(2-1)은 직류 전원으로부터 다수쌍의 전류 공급 롤(4)를 거쳐 관형체에 전류를 공급하며, 브레이징 재료는 관형체의 오옴 저항에 의한 열 발생에 의해 그 재료의 용융 온도 보다 낮고 관형체 지층재료의 연화 온도 보다 높은 온도로 가열된다.

기층재료 재료는 SPCC 이고 브레이징 재료는 구리이므로 상기 온도는 800-850℃ 이상이며 1083℃이하이다.

후속하여, 다중 권취관은 가열된 상태에서 가압 성형 롤에 의해 외측으로부터 반경 방향으로 거의 균일하게 가압되며 다중 권취관의 벽은 가압에 의해 서로 압접된다. 상온에서 관형체를 형성할 때에는 다중 권취관 성형 장치(1)에 사용되는 성형 공구의 마멸로 인한 것과, 상기 장치의 부적당한 조절에 의한 것과, 코일로 된 후프 재료(11)의 각 연장 부분의 크기 혹은 물리적 특성이 불균일한 것에 의한 것과, 성형 과정에 의한 기층 재료의 가공 경화에 기인하여, 관형체 벽의 밀착성에 악영향을 미치는 틈이 관형체 벽 사이에 형성될 수 있지만 기층 재료를 연화 온도로, 이러한 경우 바람직하게는 재결정 온도로 가열함으로서 다중 권취 관형체(12) 벽은 기층 재료가 연화 되는 것에 의해 서로 압접되고 벽 사이의 틈은 브레이징 재료로 밀착됨으로서 제거된다.

결과적으로, 브레이징 재료는 용융 상태에서 다중 권취 관형체의 벽 사이로 퍼져나가서 브레이징되는데, 브레이징되는 상태는, 내부 벽이 1차 가열 부분(2-1)의 가열 장치와 유사한 가열 장치를 갖는 2차 가열 부분(2-2)에 의해 보다 알맞게 일치되도록 밀착되어 브레이징됨으로써 각 벽 사이에 브레이징 층이 없는 틈이 제거되고 그에 따라 다중 권취 관형체의 내측과 외측 벽(접합부)의 일단부에서 박리되는 것을 방지할 수 있는 상태에서 브레이징이 행해진다.

본 실시예에 사용될 수 있는 다른 압접 수단, 가열 장치, 냉각 장치로서, 이전의 각 실시예에 사용된 수단들을 그대로 사용할 수 있다.

이미 전술한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 유익한 효과를 제공할 수있다.

(1) 외측 접합부가 브레이징 재료로 채워져서 틈이 메꿔지고 전체 외주면이 매끄럽게 형성되는 다중 권취 관형체를 얻을 수 있으므로, 수지로 된 관이나 O-링을 다중 권취 관형체 외부 둘레에 끼웠을 때, 상기와 같은 부재의 내주면과 관 사이에는 틈이 생기지 않으며 따라서, 높은 밀봉능을 갖는 다중 권취 관형체가 얻어진다.

(2) 상기 벽은 브레이징 재료가 용융 상태일 때 서로 압접되기 때문에, 각 벽 사이에 브레이징 재료가 없는 틈이 감소되고 양호한 접착성을 갖는 다중 권취 관형체를 얻을 수 있다.

(3) 성형 공구의 마멸로 인한 것과 다중 권취 성형 단계에서 후프 재료의 각 부분의 크기 혹은 물리적 특성이 불균일한 것에 의해 관형체 벽 사이에 틈이 형성되더라도 접합부의 내,외측 사이가 박리되는 것이 방지될 수 있다.

(4) 다중 권취 관형체가 반경 방향으로 압접된 후 그와 동시에 혹은 가능한 빠른 시간내에 1차 냉각이 행해지기 때문에 브레이징 새그가 형성되는 것이 방지되어 평탄한 외부면을 얻을 수 있으며 그에 따라 후속 표면 처리 혹은 그와 유사한 후처리를 용이하게 수행할 수 있으며 또한 벽 사이의 압접 상태를 유지할 수 있고 결정립 성장을 억제할 수 있다.

(5) 기층 재료의 가열을 통해 성형 과정에서 생긴 잔류 응력을 제거하는 동안 혹은 그후에 상기 벽은 재차 압접됨으로써 후프 재료의 각 부분의 크기와 스프링 백(spring back; 탄성 회복 능력)과 같은 기계적 특성에 대한 불균일성 혹은 와 유사한 특성을 고려하여 재료를 선택할 필요가 없으며, 재료 선택 범위가 확대된다.

(6) 다중 권취 관형체의 벽은 반경 방향으로 서로 압접된 상태에서 브레이징 되기 때문에, 브레이징 재료층의 두께는 감소될 수 있고 따라서, 브레이징 재료층이 증가에 따른 취성을 감소시킬 수 있으며 사용되는 브레이징 재료의 양은 감소될 수 있다.

Claims (15)

1. 외측 접합부에 브레이징 재료가 충전되어 전체 외주며이 평탄화되고, 브레이징 재료에 의해 권취 벽들이 상호 틈을 남기지 않고 전체적으로 밀접하게 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 다중 권취 금속관.
2. 다중 권취 관형체(12)의 벽들 사이에 있는 브레이징 재료의 적어도 외주면을 가열에 의해 유동 가능한 온도에 유지하면서 다중 권취 관형체(12)의 벽들을 반경 방향으로 상호 압접한 후, 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 금속관 제조 방법.
3. 제2항에 있어서, 다중 권취 관형체(12)의 벽들을 상호 반경 방향으로 압접하기 위하여 상기 관형체의 외주면을 외측으로부터 반경 방향으로 실질적으로 균일하게 가압하는 단계와, 관형체의 내주면을 내부로부터 반경방향으로 실질적으로 균일하게 가압하는 단계와, 관형체를 관의 축방향으로 인장력을 가하는 단계중, 하나 이상의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제3항에 있어서, 반경 방향 압접과 동시에 혹은 가능한 한 그 압접후 신속하게 1차 냉각을 실행한 후, 2차 냉각을 실행하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 반경 방향 압접과 동시에 혹은 그 압접 후 가능한 한 신속하게 실행되는 1차 냉각에 의해, 유동 가능한 상태에 있는 브레이징 재료를 거의 응고점까지 급냉시키는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제3항에 있어서, 브레이징 재료의 외주면의 가열은 브레이징 로(brazing furnace), 전기 저항 가열 장치(4,5) 또는 고주파 가열 장치(15)에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 전기 저항 가열 장치는 직규 전원(5)을 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 다중 권취 금속관 제조 장치로서, 후프 재료(11)를 다중 권취 관형체(12)로 성형되는 성형 장치와, 다중 권취 관형체의 벽들 사이에 존재하는 브레이징 재료를 용융시키는 가열 장치(2)와, 용융된 브레이징 재료를 응고시키고 관형체(12)를 냉각시키는 냉각 장치(3)를 포함하며, 상기 가열 장치(2)의 내부와 냉각 장치(3)의 입구부 사이에는 브레이징 재료가 유동되도록 다중 권취 관형체(12)의 벽들을 상호 반경 방향으로 압접하는 하나 이상의 압접 수단(6,7; 19A,19B; 6,20)이 배치되는 것을 특징으로 하는 다중 권취 금속관조 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 압접 수단은 상기 관형체(12)의 외주면을 외측으로부터 실질적으로 균일하게 반경 방향으로 가압하는 수단(6,7), 상기 관형체의 내주면을 내측으로 부터 실질적으로 균일하게 반경 방향으로 가압하는 수단(19A,19B), 또는 기 관형체를 그 축방향으로 인장력을 가하는 전달 속도 변경 수단(6,20)중 하나 이상의 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 외부로부터의 압접 수단(6,7)은 한 세트 이상의 가압룰(6)이나 하나 이상의 다이(7)를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제9항에 있어서, 상기 내부로부터의 압접 수단(19A,19B)은 다중 권취 관형체(12)의 직경을 대하기 위하여 합체된 플러그(19A) 또는 기계적인 관 확대 헤드(19B)를 구하는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제9항에 있어서, 상기 관형체를 그 축 방향으로 인장력을 가하는 상기 수단(6,20)은 한 세트 이상의 관형체 가압롤(6)과 그 가압롤들의 하류에 인접한 한 세트의 핀치롤(20)을 구비하며, 그 핀치롤(20)의 직경을 가압롤(6)의 직경보다 더 크게 하거나 혹은 회전 속도를 더 빠르게 하는 전달 속도 변경 수단인 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제8항에 있어서, 상기 냉각 장치(3,13)는 브레이징 재료를 그 응고점 근처로 급냉하는 1차 냉각 수단(13)과, 관형체를 거의 상온까지 냉각하는 2차 냉각 수단(3)을 구비하며, 상기 1차 냉각 수단(13)은, 다중 권취 관형체(12)의 외주면을 냉각시키도록 배치된 냉매 분사 노즐을 하나 이상 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제10항 또는 제12항에 있어서, 상기 가압 롤(6) 세트는 3-롤(6-1, 6-2, 6-3) 방식의 구조(three-roll structure)인 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 가압 롤(6)의 홈의 곡률 반경은 다중 권취 관형체(12)의 외경의 곡률 반경과 동일하거나 그보다 약간 작은 것을 특징으로 하는 장치.