KR100416578B1

KR100416578B1 - 열간금속압출굽힘기

Info

Publication number: KR100416578B1
Application number: KR10-2000-0064631A
Authority: KR
Inventors: 진인태
Original assignee: 진인태
Priority date: 2000-11-01
Filing date: 2000-11-01
Publication date: 2004-02-05
Also published as: DE10196891T1; US20040074275A1; AU2002212782A1; WO2002036279A1; JP2004512955A; KR20010007988A

Abstract

본 발명은 금속압출가공중 두 개 이상의 압출펀치와 두 개이상의 구멍을 가지고 있는 콘테이너로 구성되어 두 개이상의 가열된 금속빌렛소재를 사용하여 금속굽힘가공이 가능한 금속압출굽힘기에 관한 것이다.

일반적인 금속압출기의 기본원리는 압출펀치에 의해 단면적이 큰 금속빌렛을 다양한 다이에 통과시켜 단면적이 작은 임의의 형상으로 밀면서 다양한 단면을 가진 금속봉이나 금속관을 만드는 공정이다. 일반적인 압출기로서 단면적이 큰 한 덩어리의 금속빌렛을 콘테이너 내부의 한 개의 구멍에서 한 개의 펀치로 밀때는 상하 또는 좌우 대칭형의 같은 속도분포로 밀려가면서 다이출구상에서의 굽힘이 발생하지 않는다.

그러나 이 기계는 두 개이상의 구멍을 가진 콘테이너에 두 개이상의 금속빌렛을 삽입하여 각각의 압출펀치로 따로 밀면 각각 다른 속도로 들어온 열간상태의 금속빌렛이 압출다이내부에서 금속융합과정을 거쳐 합쳐지면서 다이출구로 빠져나갈 때 속도차이가 나면서 굽힘이 발생하도록 되어있는 것이 특징이다. 이 때 출구속도차이로 말미암아 다이 출구면상에서의 굽힘현상은 속도가 빠른 부분은 볼록한 형태의 굽힘면을, 속도가 느린부분은 오목한 굽힘면을 만들면서 굽어져 압출됨을 알 수 있다.

금속빌렛의 속도차이를 발생하기 위하여 본 발명의 열간금속압출굽힘기는 두 개이상의 구멍을 가진 콘테이너에 삽입된 두 개이상의 빌렛을 다른 속도로 밀 수 있는 두 개이상의 압출펀치, 두 개이상의 구멍의 상대적 크기를 조절할 수 있는 다구멍콘테이너와 이를 지지하는 다구멍가열콘테이너홀더, 경사형다이와 이를 지지하는 다이홀더를 가지고 있으며 각각의 펀치를 다른 속도로 밀 수 있는 유압장치와 속도조절장치를 갖고 있다.

이와 같이 금속압출굽힘기는 압출가공과 굽힘가공을 동시에 가능하게 하여 일반적인 회전굽힘가공기로써 가공할 때 생기는 제품상의 결점을 개선할 수 있으며 또한 굽힐 수 없는 단면을 가진 제품도 임의의 곡률로 굽힐 수 있으며 두 개의 가공공정을 한 공정을 줄일 수 있는 장점이 있다.

Description

열간금속압출굽힘기{Bending Machine by Hot Metal Extrusion}

종래의 굽힘기계는 압출된 금속봉이나 금속관을 회전 벤드머시인으로 적당한 곡률로 가공한다. 이런 회전 벤드머시인으로서는 임의의 단면을 가진 금속봉 또는 금속관을 굽힘가공하기 어렵고 가공한다 하더라도 그 단면 또는 두께의 변화와 표면상의 좌굴로 인하여 주름이 발생하는 결점등이 나타난다.

이런 결점을 제거하기위해서 여러방법이 시도되고 있으나 압출가공과 동시에 굽힘이 발생하도록 하면 효과적으로 굽힐 뿐 아니라 굽힐 수 없었던 단면도 굽힐 수 있다. 그리고 압출가공중에 굽힘이 일어나는 원인은 다이출구상에서 속도차이로 발생하는데 이런 속도차이를 발생시키기 위해서 금속빌렛을 여러개로 나누어 다구멍콘테이너에 삽입하여 여러개의 압출펀치를 각각 다른 속도로 따로 밀게 되면 가능하다.

이와 같이 도 7의 그림의 제품을 가공하기 위하여 압출가공중에 굽힘방향과 굽힘곡률을 임의로 조절이 가능한 구조와 기능을 가진 기계의 발명이 필요하다. 종래의 열간금속압출기는 콘테이너가 단일구멍으로 되어 있어 빌렛의 속도차이를 발생시킬 수 없기 때문에 이런 목적에 부합하는 기계가 되기위해서는 다이에 유입되는 빌렛을 여러개로 나누어 유입시킬수 있는 다구멍콘테이너와 다구멍에 삽입된 금속빌렛을 각각 다른 속도로 밀 수 있는 두 개이상의 압출펀치을 갖고 있는 구조와 두 개이상의 압출펀치의 상대적 이동속도를 조절할 수 있는 속도조절장치로 구성되어야 한다.

이와 같이 구성된 열간금속압출굽힘기는 금속봉이나 금속관을 압출공정과 굽힘공정을 동시에 할수 있는 새로운 복합소성가공기계로 분류될 수 있다.

금속빌렛의 이동속도차이를 발생하기 위하여 콘테이너를 단일구멍으로 하지 않고 두 개이상의 구멍으로 만들어 금속빌렛 두 개이상을 각각 같은 수의 콘테이너 구멍에 삽입하여 각각 다른 속도의 압출펀치로 밀게되면 빌렛의 이동속도에 차이가 발생한다.

이 때 각각의 콘테이너 구멍속에서 빠져나온 각각 다른 속도의 빌렛이 경사형다이내부에서 열간상태로 곧 바로 금속융합과정과 함께 속도차이가 나면서 바로 다이출구로 빠져나갈 때 굽힘이 발생하도록 되어 있다.

이러한 금속압출굽힘을 가능하기 위한 구조로서는 두 개이상의 구멍을 가진 콘테이너와 각각의 구멍에 끼워질 속도가 다른 압출펀치와 이 압출펀치를 각각 다른속도로 밀 수 있는 유압장치와 속도조절장치로 구성되어 있다.

굽힘곡률을 조정하기 위하여 두 개이상의 압출펀치중에서 좌우 대칭의 압출펀치의 상대속도를 차이를 조정함으로써 가능하다. 예를들면 대칭되는 압출 펀치의 속도를 일정한 속도로 하고 다른 대칭되는 펀치의 속도를 다르게 함으로써 굽힘곡률을 바꿀 수 있고 대칭되는 펀치의 속도를 다른 대칭되는 펀치의 속도 보다 빠르게 또는 느리게 함으로써 굽힘방향까지 바꿀 수가 있게 된다.

두 개이상의 압출펀치의 상대속도를 잘 조정하게 되면 굽힘이 발생하지 않는 상대속도의 차이에서부터 굽힘각이 직각이 되는 굽힘가공이 가능하게 되어 임의 단면의 금속봉이든지 금속관을 회전굽힘기에서 직선봉이나 직선관을 직각으로 굽히는 효과와 같은 굽힘가공이 된다. 이와 같은 효과는 회전벤드 머시인에서의 직각굽힘가공과 같은 것이 되면서 굽힘면에서의 단면이나 두께의 변화나 표면의 주름이 없는 굽힘가공이 가능해진다.

이와 같은 압출굽힘가공을 위해서 펀치의 이송속도를 각각 다르게 할 수 있는 유압실린더의 배치와 속도조절, 압출펀치의 갯수, 램크로스헤드의 구조, 콘테이너구조등을 종래의 열간금속압출기와는 다르게 구성한 점이 발명된 열간금속압출굽힘기의 특색이다.

도 1 은 본 발명의 열간금속압출굽힘기의 전체구조 사시도

도 2 는 금속곡봉의 압출굽힘과정의 단면도

도 3 은 금속곡관의 압출굽힘과정의 단면도

도 4 는 일정속도램크로스헤더와 일정속도펀치의 구조도

도 5 는 가변속도램크로스헤더와 가변속도펀치의 구조도

도 6 은 경사형프러그가 부착된 다구멍콘테이너와 경사형다이의 조립도

도 7 은 본 발명에 의해 제조될 수 있는 금속곡봉 및 곡관의 일부예시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 일정속도펀치 2 : 가변속도펀치 3 : 다구멍콘테이너

4 : 경사형다이 5 : 경사형프러그 6 : 우측방향 빌렛

7 : 좌측방향 빌렛

가: 일정속도유압실린더 나: 일정속도램크로스헤드 다: 가변속도유압실린더

라: 가변속도램크로스헤드 마: 다구멍가열콘테이너홀더 바: 다이홀더

사: 지지대 아: 가변속도조절장치 자 : 유압장치

100 : 금속곡봉 200 : 금속곡관

이하 본 발명을 네 개의 압출펀치와 네 개의 구멍을 갖고 있는 콘테이너를 사용한 실시예를 도시한 첨부도면에의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1의 열간금속압출굽힘기의 구성은 일정속도유압실린더(가), 일정속도램크로스헤드(나), 가변속도유압실린더(다), 가변속도램크로스헤드(라), 다구멍가열콘테이너홀더(마), 가열다이홀더(바), 지지대(사), 펀치상대속도조절장치(아), 유압장치(자)와 도 4의 일정속도펀치(1), 도 5의 가변속도펀치(2), 도 6의 다구멍콘테이너(3), 경사형다이(4), 경사형프러그(5)로 구성되어 있다.

열간금속압출굽힘기의 압출굽힘작용을 첨부도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다. 도 4의 그림에서 상하 두 개의 일정속도유압실린더(가)의 유압실린더의 램이 이동 할 때 램에 직각으로 연결된 일정속도램크로스헤드(나)에 부착된 일정속도펀치(1)를 이동시킨다. 이때 일정속도펀치(1)의 구조는 상하좌우의 네개의 펀치중 좌측 한 개의 가변속도펀치(2)를 제외한 상하 두 개 및 우측의 한 개를 합쳐서 세 개의 펀치로 구성되어 있어 일정속도유압실린더(가)에 의해 같은 속도로 이동하여 다구멍콘테이너 (3)의 상하 두 개 및 우측의 세 개의 구멍에 삽입되도록 되어있다.

이때 도 5의 중앙에 있는 가변속도유압실린더(다)의 램에 직각으로 부착된 가변속도램크로스헤드(라)가 가변속도조절장치(아)에 의해서 가변속도로 이동하게 될 때 가변속도램크로스헤드(라)에 부착된 한 개의 가변속도펀치(2)가 일정속도램크로스헤드(나)를 관통하여 다지형펀치(1)과 별도로 이동할 수 있는 구조이기 때문에 일정속도펀치(1)속도보다 느리거나 빠르게 따로 조정할 수 있게 된다.도 6은 다구멍가열콘테이너홀더(마)에 둘러싸여 금속빌렛의 온도가 열간상태로 유지되는 다구멍콘테이너(3)의 네 개의 구멍이 만나는 다구멍콘테이너(3) 출구부분에 경사형프러그(5)가 부착되어 네 개의 구멍에서 밀려나온 네 개의 열간금속빌렛이 가열다이홀더(바)에 둘러싸여 금속빌렛의 온도가 열간상태로 유지되는 경사형다이(4)내에서 합쳐질 때 경사형프러그(5)에 의한 중공부을 형성하여 금속곡관(200)을 압출하는 구조로 되어 있다.

도 2의 그림에서 금속곡봉의 압출굽힘과정은 가변속도펀치(2)가 일정속도펀치 (1)의 속도보다 느리게 되면 가변속도펀치에 의한 좌측방향의 가열된 빌렛(7)의 속도가 우측방향의 가열된 빌렛(6)보다 콘테이너 내부에서 느리게 이동하게 되어 경사형다이(4)를 통과할 때 금속적으로 융합되어 합쳐지게 되면서 좌측방향으로 굽어져 압출되게 된다. 이 때 상,하펀치는 상대속도의 차이가 없으므로 상,하방향으로는 굽어지지 않고 단지 좌측방향으로 굽어지면서 압출되어진다. 또한 가변속도펀치(2)의 속도와 일정속도펀치(1)의 상대속도를 조절함으로써 굽어지는 정도를 나타내는 굽힘곡률을 조정할 수 있다.

또한 도 3의 그림에서 금속곡관의 압출굽힘과정을 보면 가변속도펀치(2)의 속도를 느리게 할 경우 가변속도펀치가 부착된 좌측방향의 가열된 빌렛(7)의 속도가 우측방향의 가열된 빌렛(6)보다 콘테이너내부에서 느리게 이동하게 되어 경사형다이(4)와 경사형프러그(5)의 사이를 통과할 때 금속적으로 융합되어 합쳐지게 되면서 좌측방향으로 굽어져 압출되게 된다. 이 때 상,하펀치는 상대속도의 차이가 없으므로 상,하방향으로는 굽어지지 않고 단지 좌측방향으로 굽어지면서 압출된다.

이와 반대로 가변속도펀치(2)의 속도를 빠르게 할 경우 좌측방향의 가열된 빌렛이 빠르게 이동하면서 상기의 압출굽힘과정의 굽힘방향이 반대인 우측방향으로 굽어지면서 압출되게 된다. 만약 가변속도펀치(2)의 속도를 일정속도펀치(1)의 속도와 일치시킬 때는 굽힘이 발생하지 않으면서 직선형으로 압출되어 종래의 압출가공과 같은 공정으로 일반적인 직선봉이나 직선관을 가공하게 된다.

이와같이 직선형으로 압출하다가 일시적으로 가변속도펀치(2)의 속도를 느리게 하든지 빠르게 하면 굽어졌다가 다시 가변속도펀치의 속도를 일정속도펀치(1)의 속도와 같이 압출하게 되면 다시 직선형으로 압출되면서 도 7과 같은 일반적인 회전굽힘기에 의한 굽힘가공제품의 굽힘효과를 가져오게 된다. 또한 상하방향으로 가변속도펀치(2)와 일정속도펀치(1)을 배치하여 상기와 같이 작동하면 상하방향으로 굽히게되고 좌측에 있는 가변속도펀치(2)와 더불어 동시에 작동하게 되면 상하좌우방향으로 굽히게 된다. 이와같이 가변속도펀치(2)를 일정속도펀치(1)속도보다 느리게 또는 빠르게 또는 같게 함으로써 도 7과 같은 다양한 곡률을 가진 굽어진 압출제품을 만들 수 있으며 다양한 단면형상을 가진 압출제품의 곡선화가 가능하다.

굽힘방향과 굽힘곡률의 조정을 위한 가변속도펀치(2)의 속도조절은 가변속도유압실린더(다)에 연결된 가변속도조절장치(아)와 컴퓨터 제어 유량조정밸브를 포함하고 있는 유압장치(자)에의해 작동된다.

또한 이와같은 방법으로 굽힘가공하게 되면 단면의 형상이 변화되지 않는 양질의 굽힘가공이 될 뿐 아니라 예를 들어 도 7의 그림처럼 굽히기가 힘든 단면형상 을 가진 금속봉(100) 및 금속관(200)의 굽힘가공이 가능할 뿐 아니라 복잡한 형태의 굽힘방향과 다양한 곡률을 가진 제품도 쉽게 굽힐 수 있는 장점이 있다. 또한 압출가공과 굽힘가공을 동시에 수행함으로써 두 공정을 하나의 공정으로 줄일 수 있는 새로운 복합소성가공방법의 도입으로 생산성 향상에 기여 할 수 있다.

종래의 회전굽힘가공에 의한 굽힘가공의 한계를 들면 이형재 단면형상을 굽힐 때 발생하는 단면형상의 변화 및 얇은 곡관의 굽힘가공시에 발생하는 주름발생 및 접힘발생, 두께의 변화 및 비틀림발생등이 있다

이런 단점을 제거하기 위하여 임의의 단면을 가진 금속봉이나 금속관을 압출가공과 동시에 굽힘이 발생하도록 하는 새로운 열간금속압출굽힘기의 발명으로 단면의 변화와 표면의 주름이 없는 금속곡봉이나 금속곡관을 제조할 수 있게 되었다.

이러한 굽힘가공 한계를 극복하기 위한 열간금속압출굽힘기의 발명은 종래의 금속압출기 개념에서 새로운 구조와 기능을 가진 복합소성가공기계로서 굽힘가공과 압출가공을 동시에 가능하게 하여 굽힘가공의 여러 한계를 획기적으로 개선할 수 있는 굽힘가공기계로 분류될 수 있다. 또한 압출굽힘기에서 각각의 압출펀치의 상대속도의 조절을 통하여 압출제품의 곡률 및 굽힘방향의 조절이 가능하게 하여 다양한 단면을 가진 압출제품의 곡선화가 가능하여 응용할 수 있는 산업분야가 크다.

Claims

일정속도유압실린더(가), 일정속도램크로스헤드(나), 가변속도유압실린더(다), 가변속도램크로스헤드(라), 다구멍가열콘테이너홀더 (마), 가열다이홀더(바), 지지대(사), 가변속도조절장치(아), 유압장치(자), 일정속도펀치(1), 가변속도펀치 (2), 다구멍콘테이너(3), 경사형다이(4), 경사형프러그(5), 우측방향 빌렛(6), 좌측방향 빌렛(7)로 구성된 압출장치에 있어서, 가변속도유압실린더(다)에 연결된 가변속도램크로스헤드(라)에 부착된 한 개이상의 가변속도펀치(2)가 일정속도유압실린더(가)에 연결된 일정속도램크로스헤드(나)에 부착된 한 개이상의 일정속도펀치(1)보다 빠르게 또는 느리게 이동하면서 다구멍콘테이너(3)의 두 개이상의 구멍에 각각 삽입될 때, 다구멍가열콘테이너홀더(마)에 둘러싸여 빌렛의 온도가 열간상태로 유지되는 다구멍콘테이너(3)의 각각의 구멍에 삽입된 한 개이상의 열간금속으로 구성된 좌측방향 빌렛(7)들과 한 개이상의 우측방향 빌렛(6)들이 가열다이홀더(바)에 둘러싸여 빌렛의 온도가 열간상태로 유지되는 경사형다이(4)내에서 또는 경사형다이(4)와 경사형프러그(5)사이에서 금속융합과 동시에 하나의 금속곡봉(100) 또는 금속곡관(200)제품으로 압출되면서 유입된 속도차이로 인하여 굽어질 때, 가변속도조절장치(아)의 조정에 따라 제품의 길이방향에 연하여 굽힘방향과 굽힘곡률이 임의로 조정되는 것을 특징으로 하는 열간금속압출굽힘기.
제 1항에 있어서, 다구멍콘테이너(3)의 네 개의 구멍을 상하좌우로 배치하여 두 개의 일정속도유압실린더(가)와 연결된 한 개의 일정속도램크로스헤드(나)에 부착된 세 개의 일정속도펀치(1)를 다구멍콘테이너(3)의 상하 두 개와 우측에 있는 한 개의 구멍에 삽입하고 한 개의 가변속도유압실린더(다)에 연결된 한 개의 가변속도램크로스헤드(라)에 부착된 한 개의 가변속도펀치(2)를 다구멍콘테이너(3)의 좌측에 있는 한 개의 구멍에 삽입하여 다구멍콘테이너(3)의 각각의 구멍에 삽입된 네 개의 열간금속빌렛을 밀게 될 때, 각각의 빌렛을 경사형다이(4)내에서 또는 경사형다이(4)와 경사형프러그(5)사이에서 금속융합과 동시에 하나의 금속곡봉(100) 또는 금속곡관(200)제품으로 압출하면서 세 개의 일정속도펀치(1)와 좌측 한 개의가변속도펀치(2)의 상대이동속도 차이에 따라 좌우방향으로 굽히게 하는 구성을 특징으로 하는 열간금속압출굽힘기.
제 1항에 있어서, 다구멍콘테이너(3)의 네 개의 구멍을 상하 좌우로 배치하여 한 개의 일정속도유압실린더(가)에 연결된 한 개의 일정속도램크로스헤드(나)에 부착된 두 개의 일정속도펀치(1)를 하측과 우측에 있는 두 개의 구멍에 삽입하고 두 개의 가변속도유압실린더(다) 각각에 연결된 가변속도램크로스헤드(라)에 부착된 각각의 가변속도펀치(2)를 좌측과 상측에 있는 두 개의 구멍에 따로 삽입하여 다구멍콘테이너(3)의 각각의 구멍에 삽입된 네 개의 열간금속빌렛을 밀게 될 때, 네 개의 열간금속빌렛을 경사형다이(4)내에서 또는 경사형다이 (4)와 경사형프러그(5) 사이에서 금속융합과 동시에 하나의 금속곡봉(100) 또는 금속곡관(200)제품으로 압출하면서 두 개의 가변속도펀치(2)중에서 좌측의 가변속도펀치(2) 한 개와 우측의 일정속도펀치(1) 한 개의 상대이동속도차이에 따라 좌우방향의 굽힘을 조정하고 상측의 가변속도펀치(2) 한 개와 하측의 일정속도펀치(1) 한 개의 상대이동속도차이에 따라 상하방향의 굽힘을 조정하여 좌우상하방향으로 굽히게 하는 구성을 특징으로 하는 열간금속압출굽힘기.
제 1항에 있어서 가변속도조절장치(아)의 컴퓨터에 입력된 금속곡봉제품(100) 및 금속곡관제품(200)의 굽어진 형상과 일정속도펀치(1)에 대한 가변속도펀치(2)의 상대적인 속도차이와의 상관관계에 따라 컴퓨터로 제어되는 유량제어밸브로 구성되는 유압장치(자)에 의해서, 가변속도펀치(2)의 이동속도를 일정속도펀치(1)의 속도보다 빠르거나 느리게 하여 다구멍콘테이너(3)의 좌측구멍에 삽입된 빌렛(7)의 속도가 우측방향의 삽입된 빌렛(6)보다 빠르게 이동하게 되면 우측방향으로 굽게하고 또한 반대로 느리게 이동하게 되면 좌측으로 굽게하고, 또한 가변속도펀치(2)의 이동속도를 일정속도펀치(1)의 속도와 같게 하여 직선형태의 제품을 압출하는 중에 가변속도조절장치(아)에 의하여 상대이동속도차이를 조정함으로써 굽힘방향과 굽힘곡률을 제품길이 방향에 연하여 임의로 조정하여, 임의의 단면을 가진 금속곡봉제품(100) 및 금속곡관제품(200)을 가공하는 열간금속압출굽힘기.
(삭제)
(삭제)
(삭제)