KR100395219B1 - 튜브형 분무성형체 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 튜브형 분무성형체 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 코아를 사용하지 아니하고 튜브형 분무성형체를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 회전기판의 중심부에 액적이 분무되지 않도록 하는 거리만큼 회전기판의 중심부로부터 이격된 위치에 설치된 분무기를 통하여 액적을 분무함으로써 튜브형 성형체를 성형하는 튜브형 분무성형체 제조방법을 제공한다.

Description

튜브형 분무성형체 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING A TUBE USING SPRAY FORMING METHOD}

본 발명은 튜브형 분무성형체 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 코아를 사용하지 아니하고 튜브형 분무성형체를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

분무성형 방법을 이용하여 튜브형 성형체를 제조하기 위한 종래의 기술은 코아 위에 액적을 분무하여 제조하는 방식을 사용하였다. 따라서, 튜브형 성형체만을 사용하고자 하는 경우, 코아와 튜브형 성형체를 분리해야 하는 번거로움이 있었다. 또한, 튜브형 성형체를 제조하기 위한 별도의 독자적인 장치 즉, 특수한 기판(코아) 등을 필요로 함으로써 제작 단가가 상승되고, 아울러 작업 준비 공정에 추가적인 시간과 노력을 요구하는 문제점이 있었다. 또한, 튜브형 분무성형체의 제조 공정에 있어 열방출이 용이하지 않아, 균일한 미세조직을 가지는 분무성형체를 얻을 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 현재 심(seam) 없는 튜브 또는 단조 링은 먼저 주조 또는 분무성형법에 의하여 빌렛을 제조한 후, 이를 절단 및 내부 가공을 거치고, 그리고 나서 튜브 압출 또는 링 단조하는 연속공정으로 제조되는데, 이 경우 빌렛 내부 가공에 추가적인 시간과 노력이 소요되어야 한다는 점과, 재료 손실이 발생하는 문제점이 있었다.

이하, 첨부도면을 참조하여 종래의 기술을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 분무 성형법을 설명하기 위한 개략도이다. 도시한 바와 같이, 고압의 가스를 이용하여 용융 금속을 분무하고, 이렇게 분무된 액적(2)들이 완전히응고되지 않은 상태로 비행하다가 기판에 도달한 후, 비로서 응고가 완료되어 성형체(1)를 이루는 공정으로서, 단일 공정으로 한 덩어리의 금속재료를 10³~ 10⁵K/sec 정도의 냉각속도로 제조할 수 있는 방법이다. 이 때 기판과 분무기의 배열, 및 이동 방법에 따라 봉상 및 판상의 성형체를 직접 제조할 수 있어 공정을 단축시키는 효과도 동시에 얻을 수 있다. 따라서, 이 제조 방법은 난가공성 금속재료의 성형뿐 아니라, 일반 상용합금의 급속 응고 성형법으로도 응용할 수 있어, 또 하나의 새로운 제조 공법으로 관심을 끌고 있다. 도면 중 미설명 부호 3, 4, 5는 각각 턴디쉬, 분무기 및 용탕을 도시하고 있다.

도 2는 종래의 튜브형 분무성형체 제조 방법을 도시한 개략도이다. 도시한 바와 같이, 회전하는 기판, 즉 코아(6)위에 분무기로 액적을 분무하여 제조한다. 이때, 코아는 일회용 또는 반영구용을 사용한다. 현재 이와 같은 방법으로 직경이 크고 두께가 상대적으로 얇은 스테인레스 튜브 등을 제조하고 있다. 또한 이 방법은 코아 재질과 성형체 재질을 달리하는 이종 복합 재료의 제조 등에도 응용되고 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 튜브형 성형체만을 사용하기 위해서는 코아(6)와 튜브형 성형체(1)를 분리해야 하는 번거로움이 있었다. 또한, 튜브형 성형체(1)를 제조하기 위한 특수한 기판 즉, 코아(6) 등을 별도로 필요로 함으로써 제작 단가가 상승되고, 아울러 작업 준비 공정에 추가적인 시간과 노력을 요구하는 문제점이 있다.

도 3은 종래의 튜브 압출 공정을 도 4는 종래의 링 단조 공정을 보여주기 위한 개략도이다. 도시한 바와 같이, 현재 심(seam) 없는 튜브 또는 단조 링은 주조또는 분무 성형법으로 제조된 빌렛을 절단, 내부 가공한 후 이를 압출 또는 링 단조하는 연속공정으로 제조되고 있다. 이 경우, 전술한 바와 같이, 빌렛 내부를 가공함으로써 재료 손실이 발생하여 공정이 길어지는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 튜브형 분무성형체를 제조함에 있어서, 별도의 독자적인 장치를 사용하지 아니하고, 종래의 분무성형체 제조장치를 그대로 사용하여, 튜브형 분무성형체를 제조하는데 목적이 있다. 따라서, 별도의 장치에 따른 추가적인 비용 부담을 줄일 수 있고, 동일한 제조 라인에서 다양한 형태의 분무성형체를 얻을 수 있다는 점에서 분무 성형장치에 호환성을 부여할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 코아를 사용하지 않음으로써, 전술한 바와 같은 코아를 사용함으로 인하여 발생하는 문제점, 즉, 코아와 튜브형 성형체를 분리해야 하는 번거로움, 작업 준비 공정에서의 추가적인 시간 및 노력을 줄일 수 있는 분무성형체 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 튜브형 분무성형체 제조 공정에 있어 우수한 열방출 특성을 가지는 제조 공정을 제공함으로써 균일한 미세조직을 가지는 튜브형 분무성형체를 얻는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 곧바로 튜브 압출 또는 링 단조 공정과 연결될 수 있는 튜브형 분무성형체 제조방법을 제공함으로써, 재료 손실을 수반하지 않고, 간이한 제조 공정을 가지는 튜브형 분무성형체 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 종래의 분무 성형법을 설명하기 위한 개략도.

도 2는 종래의 튜브형 분무성형체 제조 방법을 도시한 개략도.

도 3은 종래의 튜브 압출 공정을 도 4는 종래의 링 단조 공정을 보여주기 위한 개략도.

도 5는 기존의 봉상 성형체 제조방법, 특히, 그 제조공정에 있어 기판과 분무장치의 위치를 보여주기 위한 개략도.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 튜브형 분무성형체 제조방법에 대한 개략도로서, 특히 도 6b는 두 개의 분무기를 이용하여 다른 방향에서 분무하는 방법을, 도 6c는 두 개의 분무기를 이용하여 같은 방향에서 분무하는 방법을 도시하는 개략도.

도 7은 본 발명에 따른 튜브형 분무성형법에 의하여 제조된 튜브형 분무성형체의 형상 변화 과정을 시뮬레이션으로 보여주는 도면.

도 8은 본 발명에 따른 튜브형 분무성형체의 튜브 압출을 보여주는 도면.

도 9는 본 발명에 따른 튜브형 분무성형체의 링 단조 공정을 보여주는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 분무성형체 2 : 액적

4 : 분무기

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 회전기판의 중심부에 액적이 분무되지 않도록 하는 거리만큼 회전기판의 중심부로부터 이격된 위치에 설치된 분무기를 통하여 액적을 분무함으로써 튜브형 성형체를 성형하는 튜브형 분무성형체 제조방법을 제공한다. 따라서, 별도의 독자적인 장치, 예컨대, 코아를 사용하지 않고, 기존의 봉상성형체 제조용 분무성형장치를 그대로 사용하면서도, 튜브형 분무성형체를 성형할 수 있게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 분무성형체 제조에 있어서의 주공정에 후속하여, 상기 튜브형 성형체를 튜브 압출하는 튜브압출 공정 또는 링 단조하는 링단조 공정을 추가적으로 포함할 수 있다. 튜브 압출 공정 및 링 단조 공정을 통하여, 성형체의 내부 기공을 감소시킬 수 있고, 강도를 증가시킬 수 있으며, 조직이 미세해지는 등 우수한 기계적 성질을 가지는 튜브 또는 링을 제공할 수 있게 된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 튜브형 분무성형체의 지름, 두께 및 성형 속도가 설계목적에 대응되도록, 진동형 분무기를 사용하거나, 상호 다른 위치에 각각 설치된 다수의 분무기를 사용할 수 있다.

본 발명의 상기 회전 기판은 회전축 방향으로 운동을 할 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 5는 기존의 봉상 성형체 제조방법, 특히, 그 제조공정에 있어 기판과 분무장치의 위치를 보여주기 위한 개략도이다. Lrod는 기판의 중심축, 즉 분무성형체의중심축으로부터 분무장치까지의 수평거리를 나타낸다.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 튜브형 분무성형체 제조방법에 대한 개략도이다. 도 5에 도시한 기존의 분무성형체 제조장치를 그대로 사용하여, 별도의 추가장치에 대한 요구 없이, 성형체의 중앙 부위가 빈 튜브형 분무성형체를 제조할 수 있다. 좀 더 상세히 설명하면, 코아 기판을 사용하지 않고, 튜브형 분무성형체를 제조하기 위해서는, 도시한 바와 같이, 분무기를 회전 기판의 중심부로부터 충분히 먼 거리에 위치하도록 하여야 한다. 즉, 회전 기판 중심축으로부터 분무기까지의 수평거리를 Ltube라 하였을 때, Ltube 》Lrod 가 되어야 한다. 튜브형 성형체의 내경에 따라 다양한 Ltube 값이 설정될 것이나, 중앙 부위가 빈 튜브형 분무성형체를 제조하기 위해서는 최소한 분무 액적이 회전 기판의 중심에 분무되지 않도록 하는 크기만큼 분무기가 회전기판의 중심으로부터 이격되어 있어야 할 것이다. Lrod가 통상 200~300mm임을 감안한다면, 바람직하게는 Ltube가 이보다 더 커야 할 것이다.

종래의 코아를 사용하여 튜브형 분무성형체를 제조하는 방법과는 달리, 본 발명의 튜브형 분무성형법에 따르면, 성형체 중앙부가 비어 있음으로 인하여, 중앙부를 통한 열방출이 가능하여 균일한 미세조직을 가지는 튜브형 분무성형체를 제공할 수 있게 된다.

튜브형 성형체의 지름, 두께 및 성형속도를 제어하기 위하여 분무기를 일정 범위에서 진동하거나 2개 이상의 분무기를 사용할 수도 있다. 도 6b는 두 개의 분무기를 이용하여 다른 방향에서 분무하는 방법을 나타내고 있고, 도 6c는 두 개의 분무기를 이용하여 같은 방향에서 분무하는 방법을 도시하고 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 대구경 성형체를 제조하기 위하여, 회전 기판은 회전축 방향으로 운동을 할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 튜브형 분무성형법에 의하여 제조된 튜브형 분무성형체의 형상 변화 과정을 시뮬레이션으로 보여주는 도면이다.

도 8은 본 발명에 따른 튜브형 분무성형체의 튜브 압출을 보여주는 도면으로서, 도시한 바와 같이, 제조된 튜브형 분무성형체를 소정의 길이로 절단한 후, 상기 절단한 튜브형 분무성형체를 튜브 압출하는 공정을 거치게 된다.

도 9는 본 발명에 따른 튜브형 분무성형체의 링 단조 공정을 보여주는 도면으로서, 도시한 바와 같이, 제조된 튜브형 분무성형체를 소정의 길이로 절단한 후, 상기 절단한 튜브형 분무성형체를 링 단조하는 공정을 거치게 된다.

본 발명에 따라 제조된 튜브형 성형체를 튜브 압출이나 링 단조의 후처리 공정을 거치게 함으로써, 성형체 내부에 형성된 기공 결함의 제거, 강도의 향상, 조직의 미세화 등 우수한 기계적 성질을 가지게 할 수 있다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 튜브형 분무성형체를 제조함에 있어서, 별도의 독자적인 장치를 사용하지 아니하고, 종래의 분무성형체 제조장치를 그대로 사용하여, 튜브형 분무성형체를 제조할 수 있어, 별도의 장치에 따른 추가적인 비용 부담을 줄일 수 있고, 동일한 제조 라인에서 다양한 형태의 분무성형체를 얻을 수 있다는 점에서 분무 성형장치에 호환성을 부여할 수 있게 된다.

또한, 코아를 사용하지 않음으로써, 코아와 튜브형 성형체를 분리해야 하는번거로움, 작업 준비 공정에서의 추가적인 시간 및 노력을 줄일 수 있는 분무성형체 제조방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 튜브형 분무성형체 제조 공정에 있어 우수한 열방출 특성을 가지는 제조 공정을 제공함으로써 균일한 미세조직을 가지는 튜브형 분무성형체를 얻을 수 있게 된다.

또한, 곧바로 튜브 압출 또는 링 단조 공정과 연결될 수 있는 튜브형 분무성형체 제조방법을 제공함으로써, 재료 손실을 수반하지 않고, 간이한 제조 공정을 가지는 튜브 또는 링을 제조할 수 있게 된다.

Claims (8)

1. 회전하는 기판의 중심부에서 일정거리 이상 떨어진 부분에만 액적이 분무되도록, 상기 회전하는 기판 위에 상기 기판의 중심부로부터 이격된 지점에 액적을 분무하여, 튜브형 성형체를 성형하는 것을 특징으로 하는 튜브형 분무성형체 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 튜브형 성형체를 성형한 후에 상기 튜브형 성형체를 튜브 압출하는 튜브압출 공정 또는 링 단조하는 링단조 공정을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브형 분무성형체 제조방법.
3. 제 1항에 있어서, 다수개의 분무기를 사용하여 액적을 분무하는 것을 특징으로 하는 튜브형 분무성형체 제조방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 다수개의 분무기는 각각 상기 회전하는 기판 위의 다른 지점에 액적을 분무하는 것을 특징으로 하는 튜브형 분무성형체 제조방법.
5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 회전축 방향으로 운동을 하는 것을 특징으로 하는 튜브형 분무성형체 제조방법.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 진동형 분무기를 사용하여 액적을 분무하는 것을 특징으로 하는 튜브형 분무성형체 제조방법.
7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 기판은 회전축 방향으로 운동을 하는 것을 특징으로 하는 튜브형 분무성형체 제조방법.
8. 회전하는 기판과 상기 기판 위에 액적을 분무하는 분무기를 포함하는 분무성형체를 제조하는 튜브형 분무성형체 제조장치에 있어서,

   상기 분무기는 상기 기판의 중심부에서 일정거리 이상 떨어진 부분에만 액적이 분무되도록, 상기 회전하는 기판 위에 상기 기판의 중심부로부터 이격된 지점에 액적을 분무하는 것을 특징으로 하는 튜브형 분무성형체 제조장치.