KR100488485B1

KR100488485B1 - 관이음쇠 성형방법

Info

Publication number: KR100488485B1
Application number: KR10-2003-0020844A
Authority: KR
Inventors: 이학진
Original assignee: 세원산업(주)
Priority date: 2003-04-02
Filing date: 2003-04-02
Publication date: 2005-05-11
Also published as: KR20030045698A

Abstract

본 발명은 각종 배관의 연결작업시 배관의 단부에 끼워져 플랜지에 의한 배관의 연결작업을 보다 용이하게 수행할 수 있도록 하는 관이음쇠의 성형방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 파이프 형태의 몸체 선단에 플랜지부를 펀칭 성형하기 이전에 임의 각도로 1차 절곡된 경사주연부의 절곡부를 국부적으로 가열 및 가압 변형시키므로서, 플랜지부의 펀칭가공에 따라 그 내측면은 몸체부와 플랜지부가 거의 완벽하게 직각을 이루고 그 외측면은 몸체부와 플랜지부의 연결부위가 원호상으로 라운딩 형성되어 플랜지부에 의한 유체의 밀봉성과 그 내구강도가 매우 우수한 관이음쇠를 성형할 수 있도록 하며, 이로 인하여 배관의 연결부위에서 발생하는 국부하중으로 인한 관이음쇠의 손상 및 그 연결부위의 파단 현상을 미연에 방지할 수 있도록 한 관이음쇠 성형방법에 관한 것이다.

본 발명에 의한 관이음쇠 성형방법은, 스테인레스 스틸 재질로 이루어지는 파이프 또는 중공 원판을 펀칭 가공하여 파이프 형태의 몸체부(11) 선단에 경사주연부(13)가 형성된 1차 가공물을 성형하는 1차 가공물 성형단계(A)와, 상기 1차 가공물 성형단계(A)를 거친 후, 1차 가공물의 경사주연부(13)를 회전장치의 회전판(30)에 고정시키고 그 몸체부(11)의 후단부를 회전장치의 가압판(33)에 고정시켜 1차 가공물을 가압 회전시킴과 동시에 그 몸체부(11)와 경사주연부(13)의 경계를 이루는 절곡부(13a)의 외측면을 토치(37)로서 국부 가열하여 상기 절곡부(13a)의 내,외측면에 가압열변형부(13b)를 볼록하게 돌출 형성시키는 가열 및 가압단계(B)와, 상기 가열 및 가압단계(B)를 거친 후, 상기 가압열변형부(13b)가 형성된 1차 가공물을 성형틀(40)에 삽입하여 그 가압열변형부(13b)가 플랜지 성형면(41)의 라운딩부(42)에 대응되도록 위치시킨 다음, 상기 1차 가공물의 몸체부(11) 내경과 동일한 직경을 가지는 반구 형태의 성형구(45)가 그 하측면으로 돌출된 성형펀치(43)를 상기 성형틀(40)의 플랜지 성형면(41)으로 가압시키므로서 그 내측면이 직각성형부(12b)를 이루고 그 외측면이 라운딩부(12a)를 형성하면서 몸체부(11)로부터 직각으로 절곡되는 플랜지부(12)를 성형시키는 플랜지부 성형단계(C)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

관이음쇠 성형방법{Forming method of pipe jointer}

일반적으로 각종 배관을 사용하여 상,하수도와 같은 유체의 수송라인을 설비하기 위해서는 제한된 길이를 가지는 다수 개의 배관을 납땜이나 용접에 의하여 요구하는 길이만큼 연장시키거나 또는 다수 개의 배관을 플랜지와 같은 관이음매를 이용하여 요구하는 길이만큼 연장시키는 방법이 사용되고 있으며, 특히 플랜지에 의한 배관연결 방식은 그 작업이 매우 간편하고 각종 원인에 의한 수리나 철거시에도 배관의 분리가 매우 용이하다는 장점으로 인하여 배관설비에 가장 널리 적용되고 있는 방식 중의 하나이다.

상기와 같이 플랜지를 이용하여 배관을 연결하고자 할 경우 그 연결작업의 편의성을 도모하기 위하여 플랜지관 이음쇠(이하, "관이음쇠"라 한다)를 사용하게 되는 데, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 파이프 형태의 몸체부(11)와 플랜지부(12)로 이루어지는 관이음쇠(10)를 각 배관(1)의 연결단부에 용접 또는 끼움 결합시킨 상태에서, 각각의 관이음쇠(10)에 형성된 플랜지부(12)가 플랜지(2)의 내측면에서 서로 맞닿도록 한 다음, 플랜지(2)의 외주면으로 삽입되는 다수 개의 체결볼트(2a)에 너트(2b)를 체결시키므로서 각 배관(1)의 연결작업을 관이음쇠(10)와 플랜지(2)를 사용하여 보다 용이하게 수행할 수 있도록 하였다.

상기와 같이 플랜지(2)에 의한 배관(1)의 연결작업에 사용되는 관이음쇠(10)를 제조하기 위하여 일반적으로 사용되는 방법은, 스테인레스 스틸 재질로 이루어지는 파이프의 선단에 동일 재질로 이루어지는 중공 원판을 용접하므로서 파이프 형태의 몸체부(11)와 플랜지부(12)로 이루어지는 관이음쇠(10)를 제조하도록 한 것이나, 이와 같은 제조방법은 몸체부(11)와 플랜지부(12)의 용접시 그 용접부위가 열화되어 변형이 쉽게 발생하는 문제점이 있었으며, 이로 인하여 배관(1)을 요구하는 방향으로 정확하게 연결시키기가 어려운 문제점이 있었다.

또한, 용접시 발생하는 변형으로 인하여 관이음쇠(10)의 플랜지부(12)가 서로 긴밀하게 접촉하지 못하고 그 연결부위의 내주면을 따라 빈 공간이 발생하게 되며, 이로 인하여 배관(1)의 내부를 유동하는 유체의 압력이 그 빈 공간을 통하여 집중적으로 작용하게 되므로서 관이음쇠(10)의 손상 뿐만 아니라 심할 경우 배관(1)의 연결부위가 파단되는 것과 같은 심각한 문제점을 야기시켰으며, 몸체부(11)와 플랜지부(12)의 연결부위에 대한 용접이 제대로 이루어지지 않을 경우 또한 그 부위를 통한 유체의 누설과 이로 인한 배관(1) 연결부위의 파손과 같은 문제점을 야기시키는 결과를 초래하였다.

상기와 같은 문제점을 방지하기 위한 것으로서 도 2의 (가) 및 (나)에 도시되어 있는 바와 같이, 스테인레스 스틸 재질의 파이프를 일정한 길이로 절단하여 관이음쇠(10)를 이루는 몸체부(11)를 일차적으로 제작한 다음, 그 몸체부(11)를 회전장치(5)에 고정하여 회전시킴과 동시에 플랜지부(12)의 성형이 요구되는 부위를 히터(3)로서 가열하고, 이와 같이 가열된 몸체부(11)를 형틀(6)에 삽입시킨 후 그 선단부를 통하여 볼누름구(7)를 압입시키므로서 몸체부(11)의 선단이 일정 각도만큼 경사지게 벌어지도록 한 다음, 이와 같이 선단부가 벌어진 몸체부(11)를 다른 형틀에서 삽입하여 저면이 평평한 누름구로 상기 선단부를 재차 펀칭하므로서 몸체부(11)의 선단에 플랜지부(12)를 형성시키도록 한 것이 알려져 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 관이음쇠 성형방법은 플랜지부(12)의 성형이 요구되는 부분을 히터(3)에 의하여 전체적으로 가열시키므로서 롤러(4)가 닿는 부분은 그 몸체부(11)가 내측으로 오므라들고 롤러(4)가 닿지 않은 부분은 그 몸체부(11)가 외측으로 늘어나는 식으로 플랜지부(12)의 성형이 요구되는 부분 전체에 걸쳐 불균일한 열변형이 일어나게 되며, 이로 인하여 한 번의 펀칭만으로는 균일한 두께를 가지는 플랜지부(12)를 성형할 수 없는 문제점이 있었다.

상기와 같이 열변형에 의하여 불균일한 두께로 형성되는 플랜지부(12)를 전체적으로 균일한 두께로 가공하기 위해서는 상기 누름구를 사용하여 여러 번의 펀칭과정을 거쳐야 하므로서 관이음쇠(10)의 성형공정이 매우 번거롭게 되는 문제점이 있었으며, 이와 같은 여러 번의 펀칭과정을 거쳐 플랜지부(12)의 두께를 균일하게 조정한다 하더라도 펀치의 구조적인 특성상 몸체부(11)와 플랜지부(12)의 내측 연결부위는 직각을 유지하지 못하고 어느 정도의 각도로 라운딩이 지게 되며, 몸체부(11)와 플랜지부(12)의 외측 연결부위가 오히려 직각으로 성형되어 유체에 대한 밀봉성능과 그 내구성능이 저하되는 문제점이 있었다.

즉, 몸체부(11)와 플랜지부(12)의 내측 연결부위가 직각으로 형성되지 못하고 라운딩이 지게 되면, 위에서 언급된 바와 같이 배관(1)의 연결을 위하여 관이음쇠(10)의 플랜지부(12)를 맞댈 경우 각 플랜지부(12)가 서로 긴밀하게 접촉하지 못하고 그 내주면을 따라 라운딩부에 의한 빈 공간이 발생하게 되며, 이와 같이 발생하는 공간으로 유체의 압력이 국부적으로 작용하여 관이음쇠(10)의 손상과 배관(1) 연결부위의 파단과 같은 문제점을 야기시키게 되며, 몸체부(11)와 플랜지부(12)의 외측 연결부위가 오히려 직각으로 형성되어 이러한 국부하중을 외부에서 제대로 지탱하여 주지 못하기 때문에 상기와 같은 문제점을 더욱 촉진시키는 결과를 초래하게 되는 것이다.

이외에 또 다른 종래의 관이음쇠 성형방법으로서, 스테인레스 스틸 재질의 파이프로 이루어지는 상기 몸체부(11)를 펀칭 금형에 삽입시킨 다음, 몸체부(11)와 30 ~ 90°의 각도를 이루는 다수 개의 성형펀치를 사용하여 상기 몸체부(11)의 선단부를 3 ~ 4차에 걸쳐 펀칭하므로서 플랜지부(12)를 90°까지 순차적으로 절곡시키도록 한 것이 알려져 있으나, 이와 같은 성형방법 또한 펀칭에만 의존한 기계식 성형방법으로서 용접식이나 열변형식에 비하여 플랜지부(12)의 변형을 최소화시킨다는 장점은 있으나, 펀치의 구조적인 특성상 몸체부(11)와 플랜지부(12)의 내측 연결부위는 직각을 이루지 못하고 어느 정도의 각도로 라운딩이 지게 되며, 몸체부(11)와 플랜지부(12)의 외측 연결부위가 오히려 직각으로 성형되어 유체에 대한 밀봉성능과 그 내구성능이 저하되는 상기의 문제점을 해결할 수 없는 것이었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에 의한 관이음쇠 성형방법은 파이프 형태의 몸체 선단에 플랜지부를 펀칭 성형하기 이전에 임의 각도로 1차 절곡된 경사주연부의 절곡부를 국부적으로 가열 및 가압 변형시키므로서, 플랜지부의 펀칭가공에 따라 그 내측면은 몸체부와 플랜지부가 거의 완벽하게 직각을 이루고 그 외측면은 몸체부와 플랜지부의 연결부위가 원호상으로 라운딩 형성되어 플랜지부에 의한 유체의 밀봉성과 그 내구강도가 매우 우수한 관이음쇠를 성형할 수 있도록 하며, 이로 인하여 배관의 연결부위에서 발생하는 국부하중으로 인한 관이음쇠의 손상 및 그 연결부위의 파단 현상을 미연에 방지할 수 있도록 하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 스테인레스 스틸 재질로 이루어지는 파이프 또는 중공 원판을 펀칭 가공하여 파이프 형태의 몸체부 선단에 경사주연부가 형성된 1차 가공물을 성형하는 1차 가공물 성형단계와, 상기 1차 가공물 성형단계를 거친 후, 1차 가공물의 경사주연부를 회전장치의 회전판에 고정시키고 그 몸체부의 후단부를 회전장치의 가압판에 고정시켜 1차 가공물을 가압 회전시킴과 동시에 그 몸체부와 경사주연부의 경계를 이루는 절곡부의 외측면을 토치로서 국부 가열하여 상기 절곡부의 내,외측면에 가압열변형부를 볼록하게 돌출 형성시키는 가열 및 가압단계와, 상기 가열 및 가압단계를 거친 후, 상기 가압열변형부가 형성된 1차 가공물을 성형틀에 삽입하여 그 가압열변형부가 플랜지 성형면의 라운딩부에 대응되도록 위치시킨 다음, 상기 1차 가공물의 몸체부 내경과 동일한 직경을 가지는 반구 형태의 성형구가 그 하측면으로 돌출된 성형펀치를 상기 성형틀의 플랜지 성형면으로 가압시키므로서 그 내측면이 직각성형부를 이루고 그 외측면이 라운딩부를 형성하면서 몸체부로부터 직각으로 절곡되는 플랜지부를 성형시키는 플랜지부 성형단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 관이음쇠 성형방법을 나타내는 공정블럭도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명에 의한 성형단계 중 1차 가공물 성형단계를 나타내는 공정도이며, 도 6은 본 발명에 의한 성형단계 중 가압 및 가열단계를 나타내는 공정도이고, 도 7은 본 발명에 의한 성형단계 중 플랜지부 성형단계를 나타내는 공정도이며, 도 8은 본 발명에 의하여 성형된 관이음쇠를 나타내는 측단면도로서, 도면에 대한 부호의 설명중 미설명된 부호 11'는 관이음쇠 성형용 중공원판, 45a는 성형구의 직선부를 나타내는 것이다.

본 발명에 의한 관이음쇠 성형방법은 도 3의 공정블럭도에 도시되어 있는 바와 같이, 스테인레스 스틸 재질의 파이프 또는 동일 재질의 중공 원판을 사용하여 파이프 형태의 몸체부 선단에 경사주연부를 1차적으로 절곡시키는 1차 가공물 성형단계(A)와, 상기 단계에서 성형된 1차 가공물을 가압 회전시킴과 동시에 토치를 사용하여 그 절곡부를 국부적으로 가열하는 가열 및 가압단계(B)와, 상기 단계를 거쳐 가압열변형부가 형성된 절곡부측을 반구 형태의 성형구로 펀칭하므로서 그 내측 연결부를 직각으로 그 외측 연결부를 라운딩부로 형성시키는 플랜지부 성형단계(C)로 이루어지는 일련의 공정단계를 거치게 된다.

상기 1차 가공물 성형단계(A)는 도 4의 (가)에 도시되어 있는 바와 같이, 스테인레스 스틸 파이프를 일정 길이만큼 절단하여 관이음쇠(10)의 몸체부(11)를 먼저 제작한 다음, 원추형 펀치(22)와 대응되는 성형면(21)을 그 상부에 구비하는 성형틀(20)의 내부로 상기 몸체부(11)를 삽입시킨 상태에서 원추형 펀치(22)의 하단부가 몸체부(11)의 내부로 삽입되도록 원추형 펀치(22)를 성형틀(20)의 상면으로 가압시키게 되면, 도 4의 (나)에 도시되어 있는 바와 같이 몸체부(11)의 선단이 원추형 펀치(22)에 의하여 성형면(21)을 따라 일정 각도만큼 벌어지게 되므로서 몸체부(11)의 선단에 경사주연부(13)를 1차적으로 성형하게 되는 공정과정으로 이루어진다.

도 5에 도시되어 있는 것은 상기 1차 가공물 성형단계(A)에 대한 다른 실시예를 나타내는 것으로서, 스테인레스 스틸 재질의 파이프 대신에 스테인레스 스틸 재질의 중공 원판(11')을 사용하여 상기 1차 가공물을 성형하는 것으로서, 도시되어 있는 바와 같이 원추부(27)의 하측에 원통부(28)가 일체로 형성되고 그 원통부(28)의 하측에는 삽입단부(29)가 뾰족하게 형성된 성형펀치(26)와, 상기 성형펀치(26)의 전체적인 성형면과 대응되도록 그 상부에 경사성형면(24)이 형성되고 그 내측 중앙부로 몸체성형면(25)이 형성된 성형틀(23)로서 성형장치가 이루어진다.

상기 성형장치를 이용하여 1차 가공물을 성형하는 것은 먼저, 도 5의 (가)에 도시되어 있는 바와 같이 성형틀(23)의 경사성형면(24) 상단에 상기 중공 원판(11')을 위치시킨 상태에서, 성형펀치(26)의 하단 삽입단부(29)가 중공 원판(11')의 중앙부 구멍을 통하여 삽입되도록 성형펀치(26)를 성형틀(23)의 상면으로 가압시키게 되면, 도 5의 (나)에 도시되어 있는 바와 같이 성형펀치(26)의 원통부(28)와 성형틀(23)의 몸체성형면(25)에 의하여 관이음쇠(10)의 몸체부(11)가 성형되고, 성형펀치(26)의 원추부(27)와 성형틀(23)의 경사성형면(24)에 의하여 경사주연부(13)가 성형되는 공정과정으로 이루어진다.

상기 1차 가공물 성형단계(A)는 펀칭에 의한 관이음쇠(10)의 성형방법에 이미 적용되고 있는 것이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하며, 상기한 각각의 성형방법 이외에도 스테인레스 스틸 재질의 파이프 또는 동일 재질의 원판을 사용하여 파이프 형태의 몸체부(11) 선단에 경사주연부(13)를 형성시킬 수 있는 다른 성형방법을 사용하더라도 무방하다.

상기와 같은 1차 가공물 성형단계(A)를 거친 후에는, 1차 가공물의 몸체부(11)와 경사주연부(13)의 경계를 이루는 절곡부(13a) 부분을 가열 및 가압시키므로서 상기 절곡부(13a)가 1차 가공물의 몸체 내,외측으로 볼록하게 열변형 되도록 하는 가열 및 가압단계(B)를 거치게 된다.

상기 가열 및 가압단계(B)는 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 1차 가공물의 경사주연부(13)를 회전장치의 회전판(30)에 척(31)으로서 고정시킴과 동시에 그 몸체부(11)의 후단부를 회전장치의 가압판(33)에 형성된 끼움부(34)로 삽입하여 고정시킨 다음 그 외부의 척(35)으로 몸체부(11)를 재차 고정시키므로서 1차 가공물에 대한 회전 및 가압이 동시에 이루어질 수 있도록 세팅하게 된다.

본 단계에서 사용되는 상기 회전장치는 도시되지 않은 모터를 그 회전동력원으로 하여 상기 회전판(30)의 회전축(32)이 모터와 연동회전 할 수 있고, 상기 가압판(33)의 지지축(36)은 회전장치의 타측에서 회전판(30)의 회전을 지지함과 동시에 나사식 또는 유압식으로 회전판(30)을 향하여 가압될 수 있도록 한 구조이면 어떠한 종류를 사용하여도 무방하며, 상기 회전판(30)이 가압판의 역할을 하고 상기 가압판(33)이 회전판의 역할을 할 수도 있다.

또한, 상기 1차 가공물의 몸체부(11)와 경사주연부(13)의 경계를 이루는 절곡부(13a)의 외측에는 회전장치와 일체로 설치되어 있거나 또는 회전장치와는 별도로 설치되는 토치(37)의 선단부가 근접되도록 세팅되어 있으며, 상기 토치(37) 이외에도 절곡부(13a)의 외주면을 국부적으로 에워싸는 링 형태의 히터와 같이 절곡부(13a) 부분만을 국부적으로 가열할 수 있는 다른 형태의 가열수단을 사용할 수도 있다.

상기와 같은 장치를 이용하여 본 단계를 수행하는 과정은, 먼저 상기 1차 가공물을 회전장치의 회전판(30)과 가압판(33) 사이에 고정되도록 세팅시킨 다음, 도시되지 않은 모터의 동력으로 회전판(30)과 가압판(33)을 회전시킴과 동시에 가압판(33)이 회전판(30)측으로 가압되도록 하고, 이와 함께 상기 토치(37)로부터는 화염이 절곡부(13a)측으로 분사되도록 세팅하게 된다.

상기와 같이 회전장치에 의하여 1차 가공물을 가압과 동시에 회전시키고, 상기 토치(37)에 의하여 그 절곡부(13a) 부분만을 국부적으로 가열시키게 되면, 절곡부(13a)의 전체 외주면이 토치(37)에 의하여 가열 및 연화됨과 동시에 가압판(33)으로부터 작용하는 압축하중에 의하여 연화된 절곡부(13a) 부분이 도면상 전방으로 밀리게 되며, 이로 인하여 도 6에서 점선으로 도시되어 있는 바와 같이 절곡부(13a)의 내,외측면이 볼록하게 국부적으로 융기되면서 가압열변형부(13b)를 형성시키게 된다.

다시 말해서, 일자 형태의 파이프를 상기와 같이 가압 회전시키면서 파이프의 일부 외주면을 국부적으로 가열시키게 되면, 그 가열부위에서 파이프의 몸체가 외부로만 밀려나가다가 결국에는 그 가열부위에서 접혀지는 현상이 발생하게 되지만, 본 발명에서와 같이 파이프 형태의 몸체부(11) 선단에 경사주연부(13)를 일정 각도만큼 절곡 형성시킨 가공물을 가압 회전시키면서 그 절곡부(13a)를 국부적으로 가열시키게 되면, 절곡부(13a)측으로 살이 모이면서 그 내,외측면이 동시에 볼록하게 융기되는 것이다.

상기와 같이 가열 및 가압단계(B)를 거치면서 절곡부(13a)의 내,외측면에 가압열변형부(13b)를 국부적으로 볼록하게 형성시키는 이유는, 플랜지부(12)로 가공될 경사주연부(13)의 전체적인 두께를 토치(37)에 의한 가열과 관계없이 일정하게 유지시킴과 동시에 이후의 플랜지부 성형단계(C)에서 펀칭에 의하여 성형될 몸체부(11)와 플랜지부(12)의 해당 연결부위가 펀치의 성형구조와 정확하게 일치할 수 있도록 보다 두꺼운 살두께를 제공하기 위한 것으로서, 가압판(33)에 의한 가압력과 그 가압시간을 조절하여 가압열변형부(13b)의 크기를 임의대로 조정할 수 있으며, 이로 인하여 몸체부(11)와 플랜지부(12)의 외측 연결부가 이루는 라운드의 곡률 또한 요구하는 대로 조절할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같은 가열 및 가압단계(B)를 거친 후에는, 몸체부(11)와 경사주연부(13)의 사이에 가압열변형부(13b)가 형성된 상기 1차 가공물을 플랜지 성형펀치를 사용하여 관이음쇠(10)로 최종 성형하되, 상기 가압열변형부(13b)에 의하여 관이음쇠(10)를 이루는 몸체부(11)와 플랜지부(12)의 내측 연결부위는 거의 직각으로 성형되고 그 외측 연결부위는 일정 각도로 라운딩지게 성형되도록 하는 플랜지부 성형단계(C)를 거치게 된다.

상기 플랜지부 성형단계(C)에 사용되는 펀칭금형은 도 7의 (가)에 도시되어 있는 바와 같이, 그 하측면이 플랜지 성형면(44)을 이루고 그 중앙부로 반구 형태의 성형구(45)가 돌출 형성된 성형펀치(43)와, 상기 성형펀치(43)의 플랜지 성형면(44)과 대응되는 플랜지 성형면(41)이 상면에 형성되고 그 플랜지 성형면(41)의 내주연부는 라운딩부(42)로 형성되며 그 중앙부에는 상기 1차 가공물의 몸체부(11)가 삽입될 수 있는 원통형의 공간이 형성된 성형틀(40)로 이루어진다.

또한, 상기 성형펀치(43)의 성형구(45)는 플랜지 성형면(44)으로부터 일정 길이만큼 직선부(45a)를 이루면서 돌출되고 그 직선부(45a)의 직경이 1차 가공물의 몸체부(11) 내경과 동일하게 형성되므로서, 몸체부(11)를 통한 성형구(45)의 밀착 삽입과 함께 상기 직선부(45a)와 플랜지 성형면(44)에 의한 플랜지부(12)의 직각 성형이 가능하도록 되어 있으며, 상기 직선부(45a)는 펀칭시간의 지연을 방지하기 위하여 최대한 짧은 길이로 형성시키는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구조로 이루어지는 펀칭금형을 사용하여 관이음쇠(10)를 최종적으로 성형하기 위해서는 먼저 도 7의 (가)에 도시되어 있는 바와 같이, 그 가압열변형부(13b)가 플랜지 성형면(41)의 라운딩부(42)와 대응되도록 상기 1차 가공물의 몸체부(11)를 성형틀(40)의 내부로 삽입시킨 상태에서, 상기 성형펀치(43)의 성형구(45)가 1차 가공물의 몸체부(11)의 내부로 삽입되도록 성형펀치(43)를 성형틀(40)측으로 가압시키게 된다.

상기와 같이 성형펀치(43)를 성형틀(40)측으로 가압시키게 되면, 가압초기단계에서는 상기 성형펀치(43)의 성형구(45)가 몸체부(11)의 내측으로 돌출된 가압열변형부(13b)를 밀어내면서 경사주연부(13)의 각도를 더욱 벌어지게 하며, 이로 인하여 상기 경사주연부(13)가 거의 수평상태로 벌어지게 됨과 동시에 그 가압열변형부(13b)는 성형펀치(43)의 플랜지 성형면(44)과 성형구(45)의 직선부(45a) 사이에 끼워지면서 압착되기 시작한다.

상기와 같은 식으로 성형펀치(43)가 계속적으로 하강하게 되면, 도 7의 (나)에 도시되어 있는 바와 같이, 1차 가공물의 경사주연부(13)가 성형틀(40)과 성형펀치(43)의 플랜지 성형면(41)(44) 사이에서 가압되어 플랜지부(12)를 형성함과 동시에 두꺼운 살두께로 형성된 상기 가압열변형부(13b)가 플랜지 성형면(44)과 직선부(45a) 및 라운딩부(42) 사이의 좁은 공간에서 강하게 압착되고, 이로 인하여 도 8에 도시되어 있는 바와 같이 몸체부(11)와 플랜지부(12)의 내측 연결부위가 직각성형부(12b)를 형성하고 그 외측 연결부위가 라운딩부(12a)를 형성하는 관이음쇠(10)를 성형시킬 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이 본 발명의 성형방법으로 성형된 관이음쇠(10)는 플랜지부(12)의 두께를 일정하게 유지시키면서도 몸체부(11)와 플랜지부(12)의 내측 연결부위가 직각을 이루고 그 외측 연결부위가 라운딩부(12a)를 형성하게 되므로서, 이와 같은 관이음쇠(10)를 이용하여 배관(1)을 플랜지(2)와 함께 연결시키게 되면, 균일한 두께를 가지는 각각의 플랜지부(12)가 서로 긴밀하게 접촉될 뿐만 아니라 그 접촉부위의 내주면을 따라 빈 공간이 거의 발생하지 않게 되고, 이로 인하여 배관(1)의 내부를 유동하는 유체의 압력이 배관(1) 전체를 통하여 균일하게 작용하게 되므로서, 종래의 경우와 같이 관이음쇠(10)의 연결부위에 작용하는 국부하중으로 인한 관이음쇠(10)의 손상이나 배관(1) 연결부위의 파손과 같은 문제점이 발생하지 않게 되는 것이다.

또한, 본 발명에 의하여 성형된 관이음쇠(10)를 장시간 동안 사용하여 관이음쇠(10)의 연결부위에 국부적으로 하중이 작용한다 하더라도 몸체부(11)와 플랜지부(12)의 외측 연결부위에 형성된 라운딩부(12a)가 그 하중을 충분히 지지할 수 있게 되고, 이로 인하여 관이음쇠(10)의 전체적인 내구성이 향상되기 때문에 관이음쇠(10)의 사용수명을 기존의 것보다 연장시킬 수 있게 되며, 상기 가열 및 가압단계(B)에서 가압판(33)에 의한 가압력과 그 가압시간을 조절하므로서 가압열변형부(13b)의 크기를 임의대로 조정할 수 있기 때문에 상기 라운드부(12a)의 곡률 또한 관이음쇠(10)의 종류에 맞추어 용이하게 조절할 수 있게 된다.

특히, 가열 및 가압단계(B)를 거친 상기 1차 가공물을 단 한번의 펀칭가공만으로도 우수한 품질의 관이음쇠(10)로 성형할 수 있기 때문에, 열변형을 이용한 종래의 성형방법에 비하여 관이음쇠(10)의 성형공정과 성형시간을 현저히 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라 펀칭에만 의존한 종래의 기계식 성형방법에 비해서도 그 성형공정을 단축시킬 수 있게 되며, 이로 인하여 우수한 품질의 관이음쇠(10)를 비교적 저렴한 가격으로 공급할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이 본 발명에 의한 관이음쇠 성형방법은, 파이프 형태의 몸체 선단에 플랜지부를 펀칭 성형하기 이전에 임의 각도로 1차 절곡된 경사주연부의 절곡부를 국부적으로 가열 및 가압 변형시키므로서, 플랜지부의 펀칭가공에 따라 그 내측면은 몸체부와 플랜지부가 거의 완벽하게 직각을 이루고 그 외측면은 몸체부와 플랜지부의 연결부위가 원호상으로 라운딩 형성되어 우수한 유체의 밀봉성과 내구강도를 가지는 관이음쇠를 제공할 수 있는 효과가 있고, 이로 인하여 배관의 연결부위에서 발생하는 관이음쇠의 손상과 그 연결부위의 파단 현상을 미연에 방지하고 관이음쇠의 사용수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있으며, 관이음쇠의 성형에 따른 공정을 단축시켜 우수한 품질의 관이음쇠를 저렴한 가격으로 공급할 수 있는 효과가 있는 것이다.

도 1은 관이음쇠의 일반적인 사용상태를 나타내는 일부 측단면도.

도 2는 종래의 관이음쇠 성형방법을 나타내는 공정도.

도 3은 본 발명에 의한 관이음쇠 성형방법을 나타내는 공정블럭도.

도 4 및 도 5는 본 발명에 의한 성형단계 중 1차 가공물 성형단계를 나타내는 공정도.

도 6은 본 발명에 의한 성형단계 중 가압 및 가열단계를 나타내는 공정도.

도 7은 본 발명에 의한 성형단계 중 플랜지부 성형단계를 나타내는 공정도.

도 8은 본 발명에 의하여 성형된 관이음쇠를 나타내는 측단면도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 관이음쇠 11 : 몸체부 12 : 플랜지부

12a,42 : 라운딩부 12b : 직각성형부 13 : 경사주연부

13a : 절곡부 13b : 가압열변형부 20,23,40: 성형틀

21 : 성형면 22 : 원추형 펀치 24 : 경사성형면

25 : 몸체성형면 26,43 : 성형펀치 27 : 원추부

28 : 원통부 29 : 삽입단부 30 : 회전판

31,35 : 척 32 : 회전축 33 : 가압판

34 : 끼움부 36 : 지지축 37 : 토치

41,44 : 플랜지 성형면 45 : 성형구

A : 1차 가공물 성형단계 B : 가열 및 가압단계 C : 플랜지부 성형단계

Claims

스테인레스 스틸 재질로 이루어지는 파이프 또는 중공 원판을 펀칭 가공하여 파이프 형태의 몸체부(11) 선단에 경사주연부(13)가 형성된 1차 가공물을 성형하는 1차 가공물 성형단계(A)와,

상기 1차 가공물 성형단계(A)를 거친 후, 1차 가공물의 경사주연부(13)를 회전장치의 회전판(30)에 고정시키고 그 몸체부(11)의 후단부를 회전장치의 가압판(33)에 고정시켜 1차 가공물을 가압 회전시킴과 동시에 그 몸체부(11)와 경사주연부(13)의 경계를 이루는 절곡부(13a)의 외측면을 토치(37)로서 국부 가열하여 상기 절곡부(13a)의 내,외측면에 가압열변형부(13b)를 볼록하게 돌출 형성시키는 가열 및 가압단계(B)와,

상기 가열 및 가압단계(B)를 거친 후, 상기 가압열변형부(13b)가 형성된 1차 가공물을 성형틀(40)에 삽입하여 그 가압열변형부(13b)가 플랜지 성형면(41)의 라운딩부(42)에 대응되도록 위치시킨 다음, 상기 1차 가공물의 몸체부(11) 내경과 동일한 직경을 가지는 반구 형태의 성형구(45)가 그 하측면으로 돌출된 성형펀치(43)를 상기 성형틀(40)의 플랜지 성형면(41)으로 가압시키므로서 그 내측면이 직각성형부(12b)를 이루고 그 외측면이 라운딩부(12a)를 형성하면서 몸체부(11)로부터 직각으로 절곡되는 플랜지부(12)를 성형시키는 플랜지부 성형단계(C)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 관이음쇠 성형방법.