KR100473635B1 - 바닥과 플랜지의 두께가 서로 다른 용기의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바닥과 플랜지의 두께가 서로 다른 용기의 제조방법에 관한 것으로서, 압력밥솥 등에 적용되는 용기를 만들 때 재료절감과 더불어 바닥으로 전달되는 열의 신속한 전달이 이루어질 수 있도록 원재료인 알루미늄 및 알루미늄 합금 판(板) 과 조(條)를 필요 형태로 절단 또는 블랭킹하고, 이를 후방 압출 방법으로 성형하여 바닥과 플랜지의 두께가 서로 다른 용기를 제조코자 한 것이다.

즉, 본 발명은 알루미늄 소재(S)를 이용하여 각종 용기(1)를 제조함에 있어서, 소재(S)를 소정 형태와 크기로 가공하는 절단 및 블랭킹공정(101)과, 가공된 소재(S)의 표면에서 이물질을 제거하고 윤활제를 도포하는 세척 및 윤활 처리공정(102)과, 세척 및 윤활 처리된 소재(S)를 원하는 두께의 형상으로 생성하는 반제품성형공정(103)과, 반제품(S1)의 차기 가공 공정을 위해 반제품(S1) 상단부인 플랜지성형부(S2)의 가공경화를 없애는 풀림 처리공정(104)과, 플랜지 성형에 필요한 폭으로 절곡하고, 절곡부의 두께를 조절하는 절곡 및 두께조절공정(106)과, 소정 형상으로 블랭킹 하여 플랜지(3)를 성형하는 블랭킹공정(107)과, 완성된 용기(1)의 표면에 도장 또는 피막 처리하는 표면처리공정(108)을 순차적으로 행하여 용기(1)를 제조함으로서,

제품의 경량화를 추구하고, 용기(1)의 표면 조도에서도 기존에 드로잉 방법에서보다 매끄럽게 함은 물론이고, 용기(1) 내에 저장하는 물질의 가열 또는 냉각시키는데 필요한 에너지를 절감하고, 특히 국내에서 전면 수입에 의존하는 광물(알루미늄)을 크게 절약하여 제조원가를 획기적으로 절감할 수 있게 한 것이다.

Description

바닥과 플랜지의 두께가 서로 다른 용기의 제조방법{Method for manufacturing vessel which has flange and the bottom of different tickness}

본 발명은 바닥과 플랜지의 두께가 서로 다른 용기의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 압력밥솥 등에 적용되는 용기를 만들 때 재료절감과 더불어 바닥으로 전달되는 열의 신속한 전달이 이루어질 수 있도록 한 것이다.

즉, 본 발명은 원재료인 알루미늄 및 알루미늄 합금 판(板) 과 조(條)를 필요 형태로 절단 또는 블랭크하여 후방 압출 방법으로 성형하여 바닥과 플랜지의 두께가 서로 다른 용기를 제조코자 한 것이다.

압력밥솥에 적용되는 용기 등의 경우 용기 상측으로 뚜껑을 고정할 수 있는 두꺼운 플랜지가 형성되는데, 일반적으로 널리 사용되고 있는 상기한 용기의 경우 바닥두께가 플랜지 두께보다 몇 배정도 얇아져야 더 낳은 성능과 기능을 발휘할 수 있으나, 이를 실현할 수 있는 용기 제조기술이 없어 바닥 두께를 줄이지 못하고, 플랜지와 동일하게 생산하고 있다.

상기한 종래의 용기는 안정성을 고려한 플랜지의 두께와 동일한 두께로 바닥이 형성되도록 소정 형상으로 블랭킹된 판재를 단순하게 프레싱하여 제조하는 드로잉법에 의존하고 있다.

즉, 종래의 용기 제조방법은 성형코자 하는 용기에 적합하도록 절단된 재료를 성형홈이 형성되어 있는 하부 금형에 올려놓고 상부 금형을 성형홈으로 내입하여 소정 형상의 용기를 제조하였는 바, 이와 같이 용기를 제조할 경우 바닥 및 측벽과 플랜지의 두께가 동일하므로 제조단가가 앙등하며, 두꺼운 바닥을 가열하기 위해 많은 양의 에너지를 필요로 하게 되는 등 다수의 문제점이 있었던 것으로, 업계에서는 바닥 두께와 플랜지 두께가 서로 다른 용기를 제조할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.

이에 본 발명자는 기존에 사용되고 있는 용기의 불합리한 점을 개선코자 본 발명을 연구 개발한 것이다.

즉, 본 발명에는 후방 압출을 응용 변형한 기술을 이용하여 용기를 구성하는 바닥과 플랜지 두께를 서로 다르게 형성할 수 있도록 함으로써, 재료 절감에 따른 제조원가 절감과 더불어 용기를 가열시 보다 신속하게 용기가 가열될 수 있도록 하여 사용 에너지 절감의 효과도 득할 수 있도록 한 바닥과 플랜지의 두께가 서로 다른 용기를 제조할 수 있는 제조방법을 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

도 1은 본 발명의 공정 순서를 보인 블록도를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 공정도를 도시한 것이다.

본 발명은 알루미늄 또는 알루미늄합금 등으로 개구측에 플랜지가 형성되는 용기(1)를 제조함에 있어서, 바닥(2) 두께를 플랜지(3) 두께에 비해 얇게 형성할 수 있는 제조방법을 제공하여 재료절감에 따른 제조원가 절감, 용기(1)를 가열시 신속한 가열이 이루어질 수 있도록 한 것이다.

즉, 본 발명은 소재(S)를 소정 형태와 크기로 가공하는 소재(S)의 절단 및 블랭킹공정(101)과,

가공된 소재(S)의 표면에서 이물질을 제거하고 윤활제를 도포하는 세척 및 윤활 처리공정(102)과,

반제품성형용 금형(10)에서 원하는 두께의 형상으로 생성하는 반제품(S1)을 성형하는 반제품 성형공정(후방압출을 응용 변형된 기술)(103)과,

성형된 반제품(S1)의 차기 가공 공정을 위해 반제품 상단부(플랜지성형부(S2))의 가공경화를 없애는 풀림 처리공정(104)과,

플랜지를 성형하는 부분의 부족한 두께를 보상하는 플랜지성형부 보상압착공정(105)과,

플랜지 성형에 필요한 폭으로 절곡하고, 절곡 성형된 플랜지의 두께를 조절하는 플랜지 절곡 및 두께조절공정(106)과,

상기 공정으로 이루어진 플랜지를 소정 형상으로 블랭킹 하는 블랭킹공정(107)과,

완성된 용기의 표면에 도장 등을 행하여 표면 처리하는 표면처리공정(108)으로 이루어진다.

이하에서 첨부도면 등에 의거하여 각 공정별로 보다 상세히 설명하기로 한다.

1) 소재의 절단 및 블랭킹공정(101)

알루미늄 및 알루미늄 합금 판(板) 및 조(條)를 제조코자 하는 용기의 크기 등에 부합할 수 있도록 절단하거나 블랭킹하여 소재(S)를 준비한다.

2)세척 및 윤활 처리공정(102)

상기 공정에 의해 준비된 소재(S)를 세척유 등으로 세척하여 절단 및 블랭킹 작업에서 묻어 있는 각종 이물질을 제거한 다음 소재(S)의 표면에는 윤활제(인산염피막, znic strearate)를 도포한다.

이때 이물질을 처리하지 않을 경우 완성된 제품의 불량률이 많아지므로 세척을 깨끗이 하여야하며, 윤활제는 냉간 압출시 금형과 소재(S)간의 마찰을 감소시키고, 반제품(S1)을 완성한 상태에서 금형과의 분리가 용이하게 이루어질 수 있게 하는 작용을 하게된다.

3)반제품 성형공정(103)

이 공정은 본 발명에 있어서, 후술할 풀림 처리공정(104) 및 플랜지성형부 보상압착공정(105)과 더불어 매우 중요한 공정에 속하는 것이다.

이 공정은 후방 압출공법의 변형된 공법으로 도 3에 도시된 바와 같이 반제품성형용 금형(10)에 의해서 이루어진다.

즉, 반제품성형용 금형(10)은 소재(S)를 안치할 수 있는 안치홈(12)이 형성되며, 그 상측으로 경사면(13)이 형성된 하형(11)에 소재(S)를 안치한 상태에서 용기(1)의 내경과 같은 형상의 상형(14)을 프레스로 가압하여 반제품(S1)을 성형하는 것이다.

이때 하형(11)에 형성되어 있는 안치홈(12)은 용기(1)의 바닥(2) 및 플랜지(3) 두께를 결정하는 중요한 부위로서, 개구측이 직선부(A)로 이루어지며, 직선부(A)의 값은 소재(S)의 두께에 의해 결정되며, 그 값에 따라 안치홈(12)의 전체 깊이(B)도 결정된다.

성형되는 반제품(S1)의 상단 플랜지성형부(S2)의 두께(T)는 직선부(A)의 상단과 재료(S) 상단간에 형성되는 렌드(A1)에 의해 결정되며, 렌드(A1) 값이 작을 경우는 플랜지성형부(S2)의 두께는 두꺼워지고, 반대로 렌드(A1)의 값이 커지게 되면 플랜지성형부(S2)의 두께는 얇아지게 된다.

즉, 상기한 상하형(11)(14)을 이용하여 소재(S)를 가압하게 되면 안치홈(12)에 안치되어 있는 소재(S)는 상형(14)의 가압력에 의해 상형(14)의 외부를 따라 냉간 압출된다. 이때 렌드(A1)를 지나는 소재(S)는 도시된 바와 같이 소정각도(Θ)를 갖는 테이퍼형으로 압출되는데, 압출되는 상단부(플랜지성형부(S2))의 두께(T)는 플랜지(3)를 성형할 수 있는 값이 되도록 렌드(A1)의 값을 적당하게 조절한다.

4)풀림 처리공정(104)

상기한 방법에 의해 냉간 압출 성형되는 반제품(S1)의 경우 압출 과정에서 가공경화가 일어나게 되는바, 이를 제거하여야 한다.

본 발명에서는 후술할 플랜지 가공에 필요한 부분을 부분적으로 풀림할 수 있는 부분풀림 방법을 사용하였다.

이는 도 4에 도시된 바와 같이 냉각수가 담겨진 수조(21)상에 승강 가능하고, 회전 가능한 반제품 지지수단(22)을 세워서 반제품(S1)을 안치할 수 있도록 하고, 반제품(S1)의 개구측 즉, 플랜지성형부(S2) 외주연에는 가열수단(23)을 배치하여 플랜지성형부(S2)를 가열한 후 반제품 지지수단(22)을 하강시켜 가열된 플랜지성형부(S2)를 수조(21)에 담겨진 냉각수로 급냉한다.

상기한 풀림 처리를 행하지 않고 차기공정에서 플랜지성형부(S2)를 가압하거나, 플랜지(3)를 성형할 시에는 용기(1)에 주름이 형성되므로 풀림 공정은 반드시 하여야 한다.

5)플랜지성형부 보상 압착공정(105)

이 공정은 상기 반제품성형 공정(103)에서 만들어지는 반제품(S1)의 상단부 두께(T)가 성형하고자 하는 플랜지(3) 두께보다 부족할 시 부족한 부분을 압착(forging)하여 보상하는 공정이다. (단, 반제품성형 공정에서 플랜지(3)를 성형할 수 있는 두께를 만족할 시에는 이 공정은 생략할 수 있다.)

이는 도 5에 도시된 바와 같이 두께 보상용 금형(30)에 의해 이루어지는 것으로, 상부에 플랜지 두께와 부합하는 확장부(32)를 갖는 반제품안치부(33)가 형성된 하형(31)에 반제품(S1)을 안치하고, 반제품(S1) 내측으로는 가이드(34)를 내입하여 반제품(S1)을 가압한 상태에서 가이드(34)에 감싸진 상태로 가이드(34)를 따라서 승강하는 펀치(35)를 가압하여 확장부(32)상에서 플랜지 성형에 적합한 두께로 플랜지성형부(S2)를 보상토록 한다.

상기 하형(31)에는 반제품(S1)을 분리하는 핀(36)을 결합하여 펀치(35) 등에 의해 가압 상태로 하형(31)의 반제품안치부(33)에 결합되어 있는 반제품(S1)을 분리할 수 있도록 구성한다.

상기와 같이 플랜지성형부 보상압착공정(105)을 행한 다음 전기한 풀림 처리공정(104)으로 보상 성형된 플랜지성형부(S2)를 풀림 처리함이 바람직하다.

6)플랜지 절곡 및 두께조절공정(106)

상기한 적당한 두께로 플랜지성형부(S2)를 형성하고, 풀림 처리한 다음 반제품(S1)이 끼워질 수 있는 테이퍼형 구멍이 형성된 하형(41)에 상형(펀치(punch) 금형)(42)을 가압하여 플랜지(3)를 굽힘 성형함과 동시에 최종적인 플랜지(3)의 두께와 부합하도록 한다.(도 2참조)

7)블랭킹 공정(107)

상기 공정을 행한 후 용기(1)에 적합하게 플랜지(3)를 블랭킹 성형한다.(도 2참조)

8)표면처리공정(108)

상기 공정 등을 통하여 용기(1)를 완성한 다음 용기의 사용용도 목적 등에 부합할 수 있도록 표면에 도장 (painting), 피막 또는 도금하는 표면처리를 행하여 용기(1)를 완성한다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 알루미늄 및 알루미늄 합금판 및 조를 이용하여 후방 압출공법으로 바닥(2) 두께와 플랜지(3) 두께가 각기 다른 원통 및 각통 등과 같은 다양한 용기(1)를 개발함으로써, 제품의 경량화를 추구하고, 용기(1)의 표면 조도에서도 기존의 드로잉 방법에서보다 매끄럽게 함은 물론이고, 용기(1) 내에 저장하는 물질의 가열 또는 냉각시키는데 필요한 에너지를 절감하고, 특히 국내에서 전면 수입에 의존하는 광물(알루미늄)을 크게 절약하여 제조원가를 획기적으로 절감할 수 있는 등 그 효과가 다대한 매우 우수한 발명이다.

도 1은 본 발명의 공정 순서를 보인 블록도

도 2는 본 발명의 간략한 공정도

도 3은 본 발명의 반제품 성형용 금형을 보인 개략적인 단면 구성도

도 4는 본 발명의 풀림 처리기를 보인 개략적인 단면 구성도

도 5는 본 발명의 두께 보상용 금형을 보인 개략적인 단면 구성도

■도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■

1:용기 2:바닥

3:플랜지 10:반제품성형용 금형

11:하형 12:안치홈

13:경사면 14:상형

A:직선부 A1:렌드

S:소재 S1:반제품

S2:플랜지성형부 B:깊이

21:수조 22:반제품 지지수단

23:가열수단 30:두께 보상용 금형

31:하형 32:확장부

33:반제품안치부 34:가이드

35:펀치 36:핀

41:하형 42:상형

101:소재의 절단 및 블랭킹공정 102:세척 및 윤활 처리공정

103:반제품 성형공정 104:풀림 처리공정

105:플랜지성형부 보상압착공정 106:플랜지 절곡 및 두께조절공정

107:블랭킹공정 108:표면처리공정

Claims (2)

1. 알루미늄 소재(S)를 이용하여 각종 용기(1)를 제조함에 있어서,

   소재(S)를 소정 형태와 크기로 가공하는 절단 및 블랭킹공정(101)과,

   가공된 소재(S)의 표면에서 이물질을 제거하고 윤활제를 도포하는 세척 및 윤활 처리공정(102)과,

   세척 및 윤활 처리된 소재(S)를 원하는 두께의 형상으로 생성하는 반제품성형공정(103)과,

   반제품(S1)의 차기 가공 공정을 위해 반제품(S1) 상단부인 플랜지성형부(S2)의 가공경화를 없애는 풀림 처리공정(104)과,

   플랜지 성형에 필요한 폭으로 절곡하고, 절곡된 부분의 두께를 조절하는 절곡 및 두께조절공정(106)과,

   소정 형상으로 블랭킹 하여 플랜지(3)를 성형하는 블랭킹공정(107)과,

   완성된 용기(1)의 표면에 도장 또는 피막 처리하는 표면처리공정(108)을 순차적으로 행하여 용기(1)를 제조하되,

   상기 반제품성형공정(103)은 소재(S)를 안치할 수 있도록 개구측이 직선부(A)로 이루어진 안치홈(12)이 형성되며 그 상측으로 경사면(13)이 형성된 하형(11)과, 용기(1)의 내경과 같은 크기의 상형(14)으로 구성되는 반제품성형용 금형(10)의 하형(11)에 형성된 안치홈(12)에 소재(S)를 안치하여 직선부(A)에 렌드(A1)가 형성되도록 한 상태에서 용기(1)의 내경과 같은 크기의 상형(14)을 프레스로 가압하여 상형(14)을 따라서 압출되는 소재(S)가 소정 각도(Θ)를 갖는 테이퍼형으로 압출되어 상단부(플랜지성형부(S2))의 두께가 플랜지(3)를 성형할 수 있는 값이 되도록 한 반제품(S)을 성형하며,

   상기 풀림 처리공정(104)은 냉각수가 담겨진 수조(21)상에 승강 가능하고, 회전 가능한 반제품 지지수단(22)을 세워서 반제품(S1)을 안치하고, 반제품(S1)의 플랜지성형부(S2) 외주연에는 가열수단(23)을 배치하여 플랜지성형부(S2)를 가열한 후 반제품 지지수단(22)을 하강시켜 가열된 플랜지성형부(S2)를 수조(21)에 담겨진 냉각수로 급냉하도록 한 것을 특징으로 하는 바닥과 플랜지 두께가 서로 다른 용기의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   반제품성형공정(103)을 행한 후 플랜지성형부 보상압착공정(105)과, 풀림 처리공정(104)을 행한 다음 플랜지 성형에 필요한 폭으로 절곡하고, 절곡된 부분의 두께를 조절하는 플랜지 절곡 및 두께조절공정(106)과, 소정 형상으로 블랭킹 하여 플랜지(3)를 성형하는 블랭킹공정(107)과, 완성된 용기(1)의 표면에 도장 또는 피막 처리하는 표면처리공정(108)을 순차적으로 행하여 용기(1)를 제조하되,

   상기 플랜지성형부 보상압착공정(105)은 상부에 플랜지 두께와 부합하는 확장부(32)를 갖는 반제품안치부(33)가 형성된 하형(31)에 반제품(S1)을 안치하고, 반제품(S1) 내측으로는 가이드(34)를 내입하여 반제품(S1)을 가압한 상태에서 가이드(34)를 따라서 승강하는 펀치(35)를 가압하는 두께 보상용 금형(30)에 의해 확장부(32)상에서 플랜지 성형에 적합한 두께로 플랜지성형부(S2)를 보상함을 특징으로 하는 바닥과 플랜지 두께가 서로 다른 용기의 제조방법.