KR100400660B1 - 고온, 고압 오일을 이용한 금속 볼 성형 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절단된 와이어(Wire)를 고압, 고온의 오일속으로 수직 통과시키면 절단 금속봉들이 고온, 고압에 의해 용융되면서 외주면에 골고루 고 압력을 받아 볼로 성형되도록 함으로서 원하는 크기의 금속 볼을 성형함은 물론 부피의 오차를 60∼70%로 줄여 볼의 상호차를 크게줄이고, 완전진구와 대량 생산할 수 있도록 발명된 고온, 고압 오일을 이용한 금속 볼 성형방법 및 시스템에 관한 것이다.

더욱 상세하게는 주석(Sn)+납(Pb), 주석(Sn)+은(Ag)+구리(Cu), 주석(Sn)+아연(Zn)+구리(Cu), 주석(Sn)+금(Au)+아연(Zn), 금속+플라스틱 등으로 합금된 와이어 소재를 선정하여 와이어를 25℃로 가스 냉각하여 볼의 크기에 따라 일정한 길이로 절단하는 금속봉 형성 단계와; 상기 절단된 금속봉을 아세톤 또는 알콜로 세척하는 단계와; 상기 세척된 금속봉을 온도50∼100℃의 열 건조기에서 약5∼15시간 드라이(Dry)하는 단계와; 상기 건조된 절단 금속봉을 이송장치로 투입관으로 이송하여 80∼90℃로 예열하여 롤 바스켓의 호퍼로 투입하는 단계와; 상기 롤 바스켓으로 절단 금속봉을 오일압력 볼 성형장치로 투입시켜 자연 낙하되면서 융용 및 냉각시켜 금속 볼로 성형되는 단계와; 상기 성형된 금속 볼을 세척기로 이송시키는 단계와; 상기 금속 볼은 세척기에서 원심분리로 탈유, 원심분리 건조, 세제로 원심분리세척, 원심분리 탈수건조하는 공정으로 세척되는 단계와; 상기 금속 볼을 검사하는 공정으로 된 고온,고압 오일에 의한 금속 볼 성형하여 진구도:0.02mm, 상호차:0.02mm, 표면거칠기:

Description

고온, 고압 오일을 이용한 금속 볼 성형 방법 및 장치{equipment and method adult form welding ball of oil high pressure and high temperature}

본 발명은 금속 볼 성형방법 및 성형장치에 관한 것으로서, 와이어를 일정한 길이로 절단한 금속봉을 고압, 고온의 오일을 통과시키면 절단 금속봉이 용융되면서 볼로 성형되도록 함으로 원하는 크기의 금속 볼을 성형함은 물론 부피의 축소 오차를 60∼70%로 줄여 볼의 상호차를 크게줄이고, 완전진구와 대량 생산할 수 있도록 발명된 고온, 고압의 오일을 이용한 금속볼 성형방법 및 성형 장치에 관한 것이다.

기존에도 플라스틱 볼과 세라믹 볼, 또는 금속 볼이 제조되었으나, 이러한 플라스틱 볼과 세라믹 볼 또는 금속볼을 성형하기 위해서는 분말가루나, 와이어를 볼 형태의 금형에 넣어서 성형하거나, 또는 그 성형을 고온에서 가압한 후 냉각한다. 이렇게 성형된 볼은 다시 연마기에서 정구로 연마되나 이때 완전한 진구로 만들기가 매우 난해하며 진구로 형성되지 않을 뿐만 아니라 사용시 표면과 표면거칠기의 편마모가 이루어져 수명이 단축되는 단점이 있다.

또한 기존의 방법들은 정밀볼의 진구도:0.02mm, 상호차: 0.02mm, 표면 거칠기:Ra0.0005mm를 얻기 위해서 많은 시간과 많은 비용이 소요되며, 대량생산의 공장자동화 구축에 많은 어려움이 있다.

기존의 이러한 금속 볼로서는 선출원 등록된 등록번호 제173041호 "미세한 금속볼 제조방법"을 살펴보면『미세한 금속볼 제조 방법에 있어서, 소정의 부피 또는 무게의 금속조각들을 준비하는 단계, 상기 금속의용융점 보다 높은 온도로 유지되는 액체안으로 상기 금속조각들을 투입함으로써, 각각의 금속조각들을 가열 및 용융하여, 그것들 자체의 표면장력 때문에 볼 형태로 형성되는 단계와/ 용액의 하부 영역을 상기 금속볼들의 용융점 보다 낮은 온도로 유지 시켜서, 용액의 상부 고온 영역에서 형성된 용융된 금속볼들이 중력으로 인해 저온 영역을 통해 하강할 때, 경화된 금속볼들이 형성되는 단계된 금속볼 제조 방법과/ 상기 액체는 금속 표면에서 산화막층을 제거하는 구성으로된 금속볼 제조 방법과/ 상기 금속표면의 산화막층을 제거하는 효과가 있는 제2의 액체를 상기 최초 액체의 상부영역위에 배치하여, 금속조각 표면에서 산화막층을 제거하는 효과가 있는 제2의 액체층을 금속조각들이 통과한 후에 이금속조각들이 가열 및 용융되는 단계를 더 포함하는 구성으로 된 금속볼 제조 방법과/ 소정의 부피 또는 무게의 금속조각들을 준비하는 단계와/ 각각의 금속조각 표면에서 산화막층을 제거하는 용제 효과가 있는 제1의 액체를 용기에 준비하는 단계/ 상기 제1의 액체의 용제효과는 용제 홀로만의 효과 보다 정도가 낮고, 상기 제1의 액체는 이 액체 상부 영역에서 상기 금속의 용융점 보다높은 온도로 유지되는 단계와/ 상기 제1의 액체와 동일한 조성을 가지는 제2의 액체와 상기 금속조각들과의 혼합물, 또는 상기 금속조각들과 제1의 액체에 용해되는 제3의 액체와의 또다른 혼합물을 준비하는 단계/ 상기 제2의 또는 제3의 액체와 혼합된 금속조각들을 제1의 액체에 투입함으로써, 각각의 금속볼들이 가열 및 용융되어, 그것들 자체의 표면장력 때문에 볼형태로 되는 단계 및 상기 제1의 액체의 하부 영역을 금속 볼의 용융점 보다 낮은 온도로 유지시켜서, 제1의 액체의 상부 고온 영역에서 형성된 용융된 금속 볼들이 중력으로 인해 저온 영역을 통해 하강할 때, 경화된 금속 볼들이 형성되는 단계를 포함하는 금속볼 제조 방법』으로 이루진 것이나 기존의 이러한 볼 제조방법은 단순히 실린더형 용기에 액체를 내장하고 이의 액체를 금속의 용융점보다 높은 온도로 가열하여 볼을 성형함으로 진구에 근접할 수 있으나 이는 용융시 압력을 가하지 못하므로 외면의 표면 경도는 어느 정도 있으나 내부의 강도가 약하여 사용시 외부의 압력이 발생하면 내부의 내압강도가 외부의 표면강도를 지지하지 못하게 되므로 표면이 깨지거나 찌그러져 정밀도를 요하는 볼로 사용이 제한적이며, 성형시 낙하되는 볼의 자체 무게와 오일의 부하로 떨어지는 중력 만큼 타구가 발생하여 진구도를 이루지 못하게된다. 따라서 볼의 무게가 무거우면 무거울수록 큰 타구가 발생하므로 그 만큼 변형이 크게 발생되므로 상기의 선등록된 미세한 금속볼 제조방법의 경우에는 크기가 작은 미세한 금속볼이 완전한 진구가 형성되지 않을 뿐만 아니라 크기가 큰 금속볼을 성형을 접근하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 발명한 것으로서, 주석(Sn)+납(Pb), 주석(Sn)+은(Ag)+구리(Cu),주석(Sn)+아연(Zn)+구리(Cu),주석(Sn)+금(Au)+아연(Zn), 금속+플라스틱 등으로 된 와이어 소재를 선정, 절단, 세척, 건조, 이송, 예열, 성형, 냉각, 이송, 세척, 검사의 공정으로 볼을 성형할 수 있도록 한 것이다. 특히 본 발명은 일정한 크기로 절단된 금속 봉을 오일이 충만된 고온 고압의 볼 성형장치를 통과시킬 때 자연 낙하되는 과정에서 와이어가 용융되면서 물방울형태로 형성되도록 하는 동시에 10∼15kgf/㎠ 의 기압을 가 함으로 외주면의 압력이 골고루 가압 수축되면서 진구도:0.02mm, 상호차:0.02mm, 표면 거칠기:Ra 0.0005mm의 진구도나 상호차를 완벽한 볼로 성형시켜 내구성을 증진하고, 더불어 초소형 볼에서부터 큰 볼을 성형할 수 있도록 하는 동시에 지금까지 구현하지 못하였던 진구도를 완전 진구에 근접하도록 볼을 성형하여 대량생산 할 수 있도록 한 것이다.

도1은 본 발명에 따른 금속볼 성형 공정블럭도.

도2는 본 발명에 따른 금속링 볼 성형시스템 블럭도.

도3은 본 발명에 따른 금속 볼 성형시스템 구성도.

도4은 본 고안에 따른 절단 금속봉이 오일속에서 금속 볼로 성형되는 과정을 나타낸 예시도.

도5a는 본 고안에 따른 롤 바스켓의 횡단면도.

도5b는 본 고안에 따른 롤 바스켓의 종단면도.

도5c는 본 발명에 따른 롤 바스켓의 평면구성도.

도6는 본 발명에 따른 상하 롤 바스켓의 연계동작상태 예시도.

<도면중 주요 부분에 대한 부호 설명>

10:오일 압력볼 성형 장치 10a:히팅 존

10b:냉각 존 11:투입관

12:예열부 13':호퍼

13a,13b,13c13d:롤 바스켓 14, 14':이송장치

15:세척기 16:컨트롤부

17:발열선 18:냉각탱크

19:냉각관 20:오일탱크

21:유압펌프 22:압력계

23:안전핀 24:모터

25,25':체인기어 26:체인

30:금속 볼 30':절단 금속봉

이하 첨부 도면에 의하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.토출 노즐부가 오일 내에 침지된 상태에서 용융된 납을 융점 이상에서 가열시킨 액체를 납 융점 이상의 가열된 오일로 분단시키면서 낙하시켜 저온오일 영역에서 냉각시켜 금속볼을 형성하는 제조방법에 있어서,주석(Sn)+납(Pb), 주석(Sn)+은(Ag)+구리(Cu), 주석(Sn)+아연(Zn)+구리(Cu), 주석(Sn)+금(Au)+아연(Zn), 금속+플라스틱 등으로 된 와이어 소재 선정단계와;상기 선정된 와이어를 25℃로 가스냉각시켜 표면을 경면화 처리하여 볼의 크기에 따라 일정한 길이로 컷터기로 절단하여 금속봉으로 형성하는 단계와;상기 절단된 와이어 소재를 아세톤이나 알콜로 세척하는 단계와;상기 세척된 금속봉을 온도50∼100℃의 열건조기에서 5∼15시간 드라이(Dry) 건조하는 단계와;상기 절단된 금속봉을 롤 바스켓의 호퍼로 이송하면서 투입관에서 80∼90℃로 예열하는 단계와;상기 호퍼에 이송된 절단 금속봉을 롤 바스켓으로 투입하는 단계와;상기 히팅존의 상부에 냉각존을 설치하여 투입되는 절단 금속봉에 접촉되는 오일의 온도를 제어하는 단계와;상기 금속봉을 2개의 롤 바스켓이 회전하면서 투입하면 오일압력 볼 성형장치에 압력이 가해지고 온도150∼300℃로 가열된 히팅존의 오일속에서 자연낙하면서 볼형태로 융용되는 단계와;상기 히팅존을 지나면서 완전 진구로 용융된 볼이 30∼100℃의 냉각존을 지나면서 서서히 냉각되어 금속 볼로 성형되는 단계와;상기 성형된 금속 볼은 바스켓에 의하여 이송장치로 옮기고 다시 금속볼은 이송장치에 의해 세척기로 이송시키는 단계와;상기 이송된 금속 볼은 세척기에서 원심분리로 탈유, 원심분리 건조, 세제로 원심분리세척, 원심분리 탈수 건조하는 공정으로 세척되는 단계와;

상기 세척된 금속 볼을 검사하는 단계로 이루어지는 단계들을 포함하는 제조방법을 특징으로 한다.

상기 공정에 의하여 금속 볼을 성형하기 위한 장치로서는

수직으로 설치되어 상부에 온도 150∼300℃를 이루는 5개구역의 히팅존(10a)과 하부에 온도 30∼100℃가 형성되는 냉각존(10b)으로 된 오일 압력볼 성형장치(10)와;

상기 오일 압력 볼 성형장치(10) 상단 투입관(11) 외주면에는 투입되는 절단 금속봉(30')을 예열할 수 있도록 된 예열부(12)와;

상기 오일 압력 볼 성형장치(10) 상단에 설치되어 투입관(11)으로부터 투입되는 절단 금속봉(30')를 일정량씩 공급할 수 있도록 된 롤 바스켓(13a)(13b)과,

상기 압력볼 성형장치(10) 하단에 위치하여 성형된 금속 볼(30)을 받아내는 롤 바스켓(13c)(13d)과;

상기 롤 바스켓(13d)에서 받아진 금속 볼(30)을 이송장치(14'), 세척기(15), 검사로 이루어지는 고온, 고압 오일의 금속 볼 성형 시스템과,

오일 압력 볼 성형장치(10) 상단 2/3을 발열선(17)으로 권선하여 열을 발생시킬 수 있도록 된 히팅존(10a)과, 이의 발열선(17)은 일측의 컨트롤부(16)에 의하여 전원, 온도, 압력을 제어할 수 있도록 된 구성과;

상기 히팅존(10a)은 다수의 구획으로 나누어져 온도를 각각 설정할 수 있도록 된 구성과;

냉각 탱크(18)와 순환되도록 연결되어 오일 압력 볼 성형장치(10) 하단 외면1/3을 냉각관(19)으로 권선하여 자연 낙하되면서 용융된 금속 볼(30)을 냉각시킬 수 있도록 냉각존(10b)(쿨링 파트)을 형성하는 구성과;

상기 냉각 탱크(18) 일측 파이프라인은 냉각존(10b)의 냉각관(19)과 연결되고, 타측 파이프라인은 오일 압력 볼 성형장치(10) 상단 외면에 권선된 구성과;

오일탱크(20) 일측관은 유압펌프(21), 압력계(22)를 거쳐 오일 압력 볼 성형장치(10) 하단에 연결되고, 오일탱크(20)의 타측관은 안전핀(23)을 거쳐 오일 압력 볼 성형장치 상단에 연결되어 오일을 공급할 수 있도록 된 구성이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 고온, 고열 오일의 금속 볼 성형방법 및 시스템에 의하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1단계: 소재 선정 및 세척공정

금속 볼을 성형하기 위해 먼저 주석(Sn)+납(Pb), 주석(Sn)+은(Ag)+구리(Cu), 주석(Sn)+아연(Zn)+구리(Cu), 주석(Sn)+금(Au)+아연(Zn), 금속+플라스틱 등으로 된 합금와이어 소재를 선정한다.

상기 선정된 와이어는 본 발명을 실시하기 위해 별도로 제작하는 것이 아니라 통상적으로 시중에 유통되는 와이어를 구입하여 사용하게 되는 것이나 필요에 따라서 주석(Sn)+납(Pb), 주석(Sn)+은(Ag)+구리(Cu), 주석(Sn)+아연(Zn)+구리(Cu), 주석(Sn)+금(Au)+아연(Zn), 금속+플라스틱의 합금 비율을 주문생산 할 수 있다.

상기와 같이 사용하고자 하는 와이어 소재를 선택한 후에는 세척하게 되는데 이때 세척은 아세톤이나 알콜로 세척한다.

제2단계: 절단 및 건조공정

상기 세척된 와이어를 25℃로 가스냉각시켜 표면을 경면화 처리하여 볼의 크기에 따라 일정한 길이로 컷터기로 절단하여 조그만 금속봉으로 형성한다.

상기 와이어를 가스냉각 시키는 것은 컷팅기로 절단시 원활한 절단을 위해 냉각하게된다.

상기 절단된 금속봉을 크린룸(Clean-room)에서 가스 분위기로 표면 산화방지를 하면서 온도50∼100℃로 약5∼15시간 충분히 드라이(Dry) 건조한다.

상기 절단된 금속봉은 다시 아세톤이나 알콜로 세척한다.

이렇게 선정되는 볼의 크기에 대한 와이어 직경 및 길이를 살펴보면 아래의 표1과 같다.

이상의 표1에서 알 수 있듯이 금속 볼의 크기에 따라서 와이어의 절단길 이와 직경이 비례하게 된다.

즉, 금속 볼 치수와 절단직경에서 알 수 있듯이 사용할 볼의 크기가 1Φ일경우 금속의 직경이 0.6Φ이고, 절단된 길이는 1.85mm로 하여 고온, 고 압력 오일 볼 성형장치(10)에 투입하게된다.

상기 절단된 금속 봉의 줄 수는 봉의 직경에 따라 5∼100가닥이 동시에 투입되어 일정한길이로 절단된 후 투입관(11)을 통하여 연속적으로 투입할 수 있도록 절단된 금속봉(30')을 준비하게 된다.

따라서 금속 볼은 선직경에 비해 선경을 30∼40%적게 하여 길이절단 오차가 ±0.05㎜되어도 볼의 상호차는 ±0.01㎜로 줄일 수 있다.

상기 컷팅되는 와이어의 줄수는 통상 10가닥이 동시에 인출되어 길이 1.85mm로 절단된어 투입관(11)을 통하여 연속적으로 투입할 수 있도록 절단된 금속봉을 준비하게 되나 컷팅기에 따라서 5줄 ∼ 100 등으로 걸어서 동시에 컷팅할 수 있다.

제3단계: 이송공정

상기와 같이 성형하고자 하는 볼의 크기에 알맞도록 절단된 와이어(30')를 이송컨베어, 이송스크류 등의 이송장치(14)를 이용하여 투입관(11)로 이송하게된다.

이때 이송장치(14)와 연결된 투입관(11)외면에는 발열선으로 권선된 80∼90℃된 예열부(12)를 지나면서 금속 봉(30')이 일차 가열되면서 롤 바스켓(13a) 상단에 구비된 호퍼(13')로 투입된다.

상기 호퍼(13')로 투입된 금속 봉(30')은 모터(24)의 구동에 의하여 회동되는 롤 바스켓(13a)(13b)에 담겨져 하단의 고압력, 고온 오일 볼 성형장치(10)에 투입되어 자연 낙하된다.

상기 롤 바스켓은 오일 압력 볼 성형장치(10) 상부에 2개 하부에 2개가 상하로 설치되고 이의 롤 바스켓(13a)(13b)(13c)(13d)은 상단에 설치된 모터(24)의 체인기어(25)와 롤 바스켓(13a)(13b)(13c)(13d)의 양측에 설치된 체인기어(25')가 체인(26)으로 연결되어 모터(24)구동시 서로 회전하도록 된다.

상기 호퍼(13')가 설치된 롤 바스켓(13a)과 그 하단에 위치한 롤 바스켓(13b)의 회전은 서로 엇갈리는 형태로 회전한다. 즉 상부의 롤 바스켓(13a)의 수납부가 하단 수직선상을 지나간 후 그 하단에 위치한 롤 바스켓(13b) 수납부가 상단 수직선상을 지나가도록 시간차를 두고 회전하게 된다.

따라서 투입관(11)을 통하여 호퍼(13')로 인입된 절단 금속봉(30')이 상단 롤 바스켓(13a)의 수납부에 담긴 상태로 회전하여 하단의 수직선상을 지나 갈때 절단 금속봉(30')들은 아래로 쏟아져 내리게 되며 약간의 시간차를 두고 하단의 롤 바스켓(13b)의 수납부가 회전하면서 상단에 쏟아진 절단 금속봉 조각들을 쓸어 담아 다시 하부의 오일 압력 볼 성형장치(10)로 쏟아 부어 자연낙하 하도록 하며, 오일의 압력을 일정하게 유지토록 한다.

또한 오일 압력 볼 성형장치(10) 하단에 위치한 롤 바스켓(13c)(13d)역시 상부의 롤 바스켓(13c)과 같은 원리로 회전하여 진구로 성형된 금속 볼을 담아 하부의 이송장치(14')로 올려놓게 된다.

제4단계: 성형공정

상기 롤 바스켓(13c)(13d)으로부터 공급된 절단 와이어들은 오일이 충만된 오일 압력 볼 성형장치(10)에서 자연 낙하되면서 순차적으로 용융되면서 동시에 원주면 전체에 압력을 받아 완전한 진구를 이루게된다.

상기 오일 압력 볼 성형장치(10)는 최상단부는 온도 100∼110℃를 유지하도록 냉각 탱크(18)와 연결된 냉각관(19)이 권선되어 최상단부의 온도를 제어할 수 있도록하고 그 하단부에는 5개의 히팅존(10a)으로 나누어져 온도 150∼300℃를 유지할 수 있도록 된다.

상기 히팅존(10a)의 온도는 투입되는 금속봉의 재질에 따라서 온도를 설정할 수 있으며, 설정된 온도를 일정하게 유지하기 위하여 히팅존(10a)은 5개의 구획으로 나누어져 온도설정을 각각 상이하게 설정할 수 있다.

즉 5개의 히팅존(10a)의 온도를 동일한 온도로 설정할 경우 하부의 온도가 상승하면서 오일 압력 볼 성형장치(10)내 상부의 온도를 상승시켜 설정하고자 하는 온도 이상으로 올라가기 때문에 상부의 온도보다 하부의 온도를 점차적으로 높은 온도로 설정하여 히팅존(10a)의 전체적인 내부온도를 설정하게 된다.

상기 히팅존(10a)의 설정 구역은 오일 압력 볼 성형장치(10)의 전체 길이 중 상부로 약2/3의 크기로 발열선(17)이 권선되고 그 하단 1/3지점에는 냉각탱크(18)와 연결된 냉각관(19)이 권선되어 30∼100℃의 온도를 유지함으로써 상부에서 용융되어 완전 진구로된 볼을 냉각시키게 된다.

이렇게 이루어지는 오일 압력 볼 성형장치(10)에 충만되는 오일은 여러지가 있으며, 그 특성 또한 많은 차이를 갖는 것으로 이의 오일 종류와 특성을 살펴보면 아래의 표3과 같다.

분류	디메틸 실리콘 오일	메칠페닐실리콘 오일	메칠하이드로겐실리콘오일
제품명	KF96 A	KF96 B	KF96 C	KF96 D	KF96 E	KF96 F	KF50	KF54	KF54	KF99
점도25℃cSt	0.65	10	100	1,000	10,000	100,000	100	1,000	400	20
비중25℃	0.760	0.935	0.965	0.970	0.975	0.977	0.995	1,000	1,070	1,000
굴절율25℃	1.375	1.399	1.403	1.403	1.403	1.403	1.425	1.425	1.505	1.396
점도-온도계수	0.31	0.55	0.59	0.6	0.61	0.61	0.65	0.65	0.82	0.59
유동점℃	-68	-65	-55	-50	-46	-40	-73	-73	-50	-73
인화점℃	-1	165	300	〉315	〉315	〉315	〉315	〉315	〉315	〉150
팽창율cc/cc℃	0.00135	0.00106	0.00094	0.00094	0.00094	0.00094	0.00096	0.00096	0.00073	0.00107
열전도율	24×10-6	3.3 ×10-4	3.8 ×10-4	3.8 ×10-4	3.8 ×10-4	3.8 ×10-4	3.6 ×10-4	3.7 ×10-4	3.2 ×10-4	-
표면장력dyn/㎝	15.9	201.1	20.9	21.2	21.3	21.3	21.8	22.6	25.2	20.0

이렇게 이루어지는 성형장치 내의 오일은 금속의 용융온도에서 화학적으로 안정할 것, 금속과 화학반응이 없을 것, 온도에 따라 점도변화가 적을 것, 비가연성일 것, 오일 제품용도상 고온용인 것을 선정하고 오일 압력 볼 성형장치의 압력은 볼의 크기에 따라서 10∼15kgf/㎠의 기압으로 유지할 수 있도록 압력계(22)제어와 제어장치를 갖춘 유압펌프(21)로 지속적으로 작동되도록 한다.

상기 오일 압력 볼 성형장치(10) 내에 오일을 충만하게 하고 기압을 형성함으로 일측에 안전핀(23)을 설치하여 일정 기압 이상을 초과 할 경우에는 자동으로 안전핀(23)을 통하여 기압을 낮추도록 한다. 물론 압력계(22)의 압력이 일정치수 이상으로 상승할 경우 사람이 인위적으로 조절할 수 있다.

따라서 본 발명의 금속 볼은 성형시 예열된 절단 금속봉들이 오일 압력 볼 성형장치(10) 상단에서 하단으로 자연낙하 하면서 각기 변형온도에서 고온오일의 열과 물체에 가해지는 전체 압력에 의하여 와이어 형태가 점차 구형으로 형성되면서 오일 속을 낙하하여 하단 1/3지점의 냉각존(냉각파트)(10b)에 도달하면 와이어의 용융점보다 낮은 온도 30∼100℃로 유지되므로 서서히 냉각되면서 수축되어 진구도:0.02mm, 상호차:0.02mm, 표면거칠기:Ra0.0005mm의 완벽한 볼형태로 성형된다.

상기와 같이 냉각되어 완전진구로된 금속 볼은 하단의 롤 바스켓(13c)(13d)에 의하여 컨베어등의 이송장치(14')를 거쳐 세척기(15)에서 세척과정을 거치게된다.

제5단계:세척공정

상기 이송장치(14')에 의하여 세척기로 이송된 금속 볼(Welding Ball)은 먼저 원심 분리에 의하여 1차 탈유과정를 거친다.

상기 탈유과정을 거친 후에는 2차로 벤졸로 세척하여 원심분리로 완전탈지 한다.

상기 2차 탈지 과정을 거친 다음 3차 공정인 일반 산화방지세제로 세척하여 원리분리로 탈수한다.

상기 산화방지 세제 세척공정을 거친 후에는 2차 산화방지세제로 세척하여 원심분리에 의한 탈수 및 건조공정을 거친다. 상기 맑은 물 세척공정은 연속기능을 갖는 공정으로서 자동세척기이다.

제6단계: 검사공정

상기 세척공정을 마친 후에는 샘플 테스트(Sample Test)를 거쳐 자동포장하여 제품을 완성한다.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 공정은 중앙집중 콘트롤러에 의하여 자동화 생산시스템으로 이루어져 그 시스템 관리가 간편할 뿐만 아니라 절단 금속 봉들이 오일 압력 볼 성형장치(10) 내에 오일을 낙하 하면서 고온, 고압 영역을 통과하는 동안 가열 및 용융되는 동시에 외면에 균일한 압력을 가하여 내부와 외부에 동일한 경도를 갖게되며, 이로 인하여 실질적인 진구 형태가 된다. 따라서, 고온 고압의 오일을 통과하여 구형으로 형성된 금속볼은 냉각존 영역에 도달하면 다수의 금속볼들은 냉각 및 경화되어 수축작용이 일어나 실질적으로 완전한 금속볼이 된다.

상기 본 발명은 볼성형 과정이 연속적으로 순환되어 치수에 관계없이 완전 진구에 근접한 금속볼을 대량생산 할 수 있도록 된 것이다.

이와 같이 이루어진 본 발명의 금속 볼은 진구도:0.02mm, 상호차:0.02mm, 표면거칠기:Ra0.0005mm를 갖도록 성형함으로 완전 진구형태의 금속볼을 얻을 수 있으며, 금속볼 성형시 공기와 완전히 차단된 오일속에서 성형공정이 이루어지기 때문에 금속볼들의 표면이산화되는 것을 방지하여 우수한 표면특성을 지닌 금속볼들을 제조할 수 있게되는 효과가 있으며, 각종 웨링(Welding)용, 도금전도체용, 리벳팅용, 홀(Holl) 마개용, 완구 및 악세사리용, 각종 총의 실탄용 등에 고품질의 금속 볼을 저렴한 가격으로 제공할 수 있게 된 것이다.

Claims (3)

1. 토출 노즐부가 오일 내에 침지된 상태에서 용융된 납을 융점 이상에서 가열시킨 액체를 납 융점 이상의 가열된 오일로 분단시키면서 낙하시켜 저온오일 영역에서 냉각시켜 금속볼을 형성하는 제조방법에 있어서,

   주석(Sn)+납(Pb), 주석(Sn)+은(Ag)+구리(Cu), 주석(Sn)+아연(Zn)+구리(Cu), 주석(Sn)+금(Au)+아연(Zn), 금속+플라스틱 등으로 된 와이어 소재 선정단계와;

   상기 선정된 와이어를 25℃로 가스냉각시켜 표면을 경면화 처리하여 볼의 크기에 따라 일정한 길이로 컷터기로 절단하여 금속봉으로 형성하는 단계와;

   상기 절단된 와이어 소재를 아세톤이나 알콜로 세척하는 단계와;

   상기 세척된 금속봉을 온도50∼100℃의 열건조기에서 5∼15시간 드라이(Dry) 건조하는 단계와;

   상기 절단된 금속봉을 롤 바스켓의 호퍼로 이송하면서 투입관에서 80∼90℃로 예열하는 단계와;

   상기 호퍼에 이송된 절단 금속봉을 롤 바스켓으로 투입하는 단계와;

   상기 히팅존의 상부에 냉각존을 설치하여 투입되는 절단 금속봉에 접촉되는 오일의 온도를 제어하는 단계와;

   상기 금속봉을 2개의 롤 바스켓이 회전하면서 투입하면 오일압력 볼 성형장치에 압력이 가해지고 온도150∼300℃로 가열된 히팅존의 오일속에서 자연낙하면서 볼형태로 융용되는 단계와;

   상기 히팅존을 지나면서 완전 진구로 용융된 볼이 30∼100℃의 냉각존을 지나면서 서서히 냉각되어 금속 볼로 성형되는 단계와;

   상기 성형된 금속 볼은 바스켓에 의하여 이송장치로 옮기고 다시 금속볼은 이송장치에 의해 세척기로 이송시키는 단계와;

   상기 이송된 금속 볼은 세척기에서 원심분리로 탈유, 원심분리 건조, 세제로 원심분리세척, 원심분리 탈수 건조하는 공정으로 세척되는 단계와;

   상기 세척된 금속 볼을 검사하는 단계로 이루어지는 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 고온, 고압 오일을 이용한 금속 볼 성형방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 원심분리 세척방법에 있어 세척기로 이송된 금속 볼을 원심 분리에 의하여 1차 탈유하는 단계와;

   상기 탈유과정을 거친 후 벤졸로 세척하여 원심분리로 완전탈지 하는 2차 탈지 단계와;

   상기 2차 탈지 과정을 거친 후 산화방지세제로 세척하여 원리분리로 탈수하는 3차 산화 방지세제 세척단계와;

   상기 산화방지세제 세척과정을 거친 후에는 2차 산화방지제로 세척하여 원심분리에 의한 탈수 및 건조공정으로 세척할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 고온, 고압 오일을 이용한 금속 볼 성형방법.
3. 수직으로 설치되어 상부에 온도 100∼300℃를 이루는 히팅존(10a)과 하부에 온도 25∼100℃가 형성되는 냉각존(10b)으로 된 오일 압력볼 성형장치(10)와;

   상기 오일 압력 볼 성형장치(10) 상단 투입관(11) 외주면에는 투입되는 절단 와이어(30')를 예열할 수 있도록 된 예열부(12)와;

   상기 오일 압력 볼 성형장치(10) 상단에 설치되어 투입관(11)으로부터 투입되는 금속 볼(30)을 일정량씩 공급할 수 있도록 된 롤 바스켓(13a)(13b)과,

   상기 압력봉 성형장치(10) 하단에 위치하여 성형된 금속 볼(30)을 받아내는 롤 바스켓(13c)(13d)과;

   상기 롤 바스켓(13d)에서 받아진 금속 볼(30)을 이송장치(14'), 세척기(15), 검사 단계로 이루어져 금속볼을 성형하는 것을 특징으로 하는 고온, 고압 오일을 이용한 금속볼 성형장치.