KR100498089B1 - 금속평판 다구멍중공부재의 압연가공장치 및 압연가공방법 - Google Patents

금속평판 다구멍중공부재의 압연가공장치 및 압연가공방법 Download PDF

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Abstract

금속판재압연가공은 일반적으로 쌍을 이루고 있는 원통롤러의 압하력과 회전력에의해서 비교적 두께가 두꺼운 금속슬라브의 두께를 줄이면서 길이가 긴 판재금속으로 압연하는 소성가공방법이다. 그리고 형상압연가공은 여러개의 순차적인 압연롤러에의한 단계적 압연에 의해서 길이가 긴 일정단면형재를 압연가공하는 방법이다. 그러나 판재압연가공이나 형상압연가공은 제품의 단면내부에 길이방향에 연하여 공간이 있는 중공부재를 가공하기에는 적합하지 않았다. 특히 얇고 폭이 넓은 코일형 판재형태의 금속평판 단면내부에 길이방향에 연하여 구멍이 여러개가 있는 구조용 또는 전열관용 중공부재는 기존의 압출가공으로서도 중공부를 쉽게 가공할 수 없으므로 이러한 단면형상의 제품가공에 유리한 압연가공으로써 중공부를 가지는 금속평판을 가공하는 새로운 가공방법이 요구되었다.
따라서 본 발명은 두 장의 가열된 금속판재소재가 한 장의 금속평판으로 압연될 때 암 수 한 쌍으로 되어 있는 형상롤러와 다지형멘드렐의 사이의 성형공간에서 금속융합과 동시에 다지형멘드렐에 의해서 압연되는 금속평판 내부의 길이방향에 연하여 연속하는 다수의 구멍과 격벽이 형성되도록 하여 금속평판 다구멍중공부재를 압연가공으로 제조할 수 있는 가공장치와 가공방법을 특징으로 한다.
또한 격벽이 형성될 때 다지형멘드렐핀홈부 사이에 있는 또 다른 수 개의 격벽제거용멘드렐들에 각각 연결된 크랭크샤프트 또는 캠의 회전운동에 의해서 격벽제거용멘드렐을 다지형멘드렐핀홈부에서 반복적으로 직선왕복운동하게 하여 다지형멘드렐핀홈부 사이에서 형성되는 격벽을 순간적으로 차단하여 길이방향에 연속하는 다수의 구멍이 반복적으로 상호 연통되도록 하여 금속평판 다구멍연통중공부재를 압연가공하는 것을 특징으로 한다.
그리고 암수 한 쌍으로 되어 있는 형상롤러와 복다지형멘드렐을 사용하여 세 장의 가열된 금속판재소재가 롤러형상부와 멘드렐사이의 성형공간에서 금속융합과 동시에 한 장의 금속평판으로 압연될 때 복층으로 구성된 복다지형멘드렐의 형상에 의해서 길이방향에 연속하는 다수의 중공부를 복층으로 형성하도록 하여 금속평판 다구멍복층중공부재를 압연가공하는 것을 특징으로 한다.
두장의 금속판재소재사이에 금속파형주름소재를 삽입하여 세 장의 가열된 금속판재소재가 롤러형상부와 멘드렐사이의 성형공간에서 금속융합과 동시에 한 장의 금속평판으로 압연될 때 파형격벽멘드렐과 금속파형주름소재에 의해서 길이방향에 연속하는 다수의 중공부를 가지는 금속평판 다구멍파형격벽연통중공부재를 압연가공하는 것을 특징으로 하는 금속평판 다구멍부재의 압연가공장치와 가공방법이다.

Description

금속평판 다구멍중공부재의 압연가공장치 및 압연가공방법{Rolling Device and Method of Metal Plate Multi-Cell Hollow Tube}
금속소성가공의 일종인 압연가공은 기본적으로 두께가 비교적 두꺼운 금속 슬라브소재 한 개를 사용하여 얇은 판재를 가공하는 가공 방법이다. 이러한 가공방법의 장점은 소재를 연속적으로 압축하면서 두께를 얇게하고 길이방향으로 늘이는 소성가공의 대표적방법이다. 이 방법은 소재를 연속적으로 공급할 수 있는 장점이 있으나 제품의 형상이 비교적 단조로운 단면에 해당되는 가공방법이다. 그러나 최근에는 복잡한 형상의 단면을 여러개의 롤러로써 순차적으로 압연함으로써 다소 복잡한 단면을 가공할 수 있게 되었다. 그러나 중공형태의 제품 및 롤러가 접촉되지 아니하는 내면의 공간이 형성되어 있는 제품은 압연이 불가능하기 때문에 다른 가공방법을 사용하게 된다.
압연가공을 사용하여 중공부재를 가공하기 위해서는 판재형태의 소재를 여러개의 순차적인 롤러를 통과하면서 판재를 원형의 파이프형태로 굽혀 만들어 판재의 만나는 단면이 이음매로 용접될 수 있도록 롤 포밍한 직후 연속적인 용접에 의해서 파이프를 만들게 되고 만들어진 파이프를 다양한 단면을 가진 롤러를 통과하면서 다양한 단면의 중공 부재를 가공하는 것이 일반적이다. 이와 같은 중공부재는 이음매의 용접부가 형성되어 있기 때문에 매채를 전달하는 파이프로서는 부적합하고 구조용 중공부재로 사용되게 된다. 그리고 구멍이 여러 개가 있는 단면의 압연은 불가능하기 때문에 중공 단면의 가공에 주로 사용하는 가공방법으로서 압출가공을 예를 들 수 있다.
압출가공은 중공부재뿐 만 아니라 복잡한 단면을 가진 제품을 가공할 수 있는 장점이 있으나 과도한 가공력으로 인하여 금형비용이 과다하며 소재의 연속공급이 힘들기 때문에 생산성에 한계가 있다.
그리고 얇고 폭이 넓은 다구멍 중공제품은 압출가공하기에는 가공력이 과다하여 압출하기 힘든 형상이지만 압연가공에는 비교적 유리한 형상이므로 압연형태의 가공으로써 얇고 폭이 넓은 다구멍중공제품을 가공하면 가공하중이 현저하게 줄어들게 된다. 그러나 중공형태의 제품은 한 장의 금속판재소재로서는 압연가공이 불가능하기 때문에 두 장의 금속판재소재로 나누어 압연과 동시에 금속융합과정을 거치면서 멘드렐에 의하여 중공을 형성하게 되면 아주 얇은 금속금평판 다구멍중공부재를 쉽게 압연가공할 수 있게 된다. 이와 같이 두 장이상의 가열된 금속판재소재를 사용하여 한 쌍의 압연롤러와 다지형멘드렐를 사용함으로써 추가로 별도의 용접공정없이 중공부재를 연속적으로 압연할 수 있도록 하는 것이 것이 본 발명의 주요 특징이다.
금속압연의 여러가지 장점이 있음에도 불구하고 기술적인 한계는 중공부재를 압연하는 문제이다. 이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 방법으로서는 중공부재의 압연에 사용되는 소재를 두 장이상으로 분리된 금속판재소재를 사용하고 이 소재를 압연기의 형상롤러와 멘드렐사이를 통과하면서 금속융합과 동시에 한 장의 금속판재내부에 다지형멘드렐로써 중공부가 형성된 제품을 가공하는 방법이 있다.
본 발명은 추가의 용접공정이 없이 단지 가열된 여러 장의 금속판재소재를 사용하여 압연과 동시에 금속융합과정을 이용하는 압연가공을 통하여 기존의 압출가공으로 가공하기 힘든 얇고 폭이 넓으며 단면내에 여러개의 구멍을 가지고 있는 판재형의 중공제품을 제조하는 것을 목적으로 한다.
두 장의 열간금속판재를 사용하여 형상롤러로써 압연할 때 두 장의 금속판재사이에 다지형멘드렐을 삽입시켜 중공을 형성하면서 금속융합과 동시에 압연하여 여러 개의 구멍이 일열로 배열되어 있는 여러개인 얇은 멀티셀중공튜브를 만들게 됨으로써 기존의 가공방법인 중공압출가공으로 인하여 발생하는 과대한 가공력을 획기적으로 줄이면서 동시에 미세한 구멍이 여러개 있는 얇고 폭이 넓은 다구멍중공튜브 전열관을 압연가공하고자 한다.
또한 얇은 판재형의 제품의 단면에 여러개의 구멍이 일 열로 있는 중공형 금속판재 다구멍중공튜브를 연속적으로 압연가공함으로써 가벼우면서도 얇고 굽힘강성이 큰 중공형 금속판재를 대량으로 제조하여 기존의 금속판재의 굽힘강도를 향상시키는 것에 이용될 수 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 두 장의 가열된 코일형의 금속판재소재(1)을 압연하는 형상롤러(A)의 표면에 압연하고자 하는 제품의 외부단면형상과 같은 롤러형상부(2)로써 롤러중공(3)를 구성하고 있는 암형형상롤러(A1)와 숫형형상롤러(A2)의 상하 두개의 형상롤러(A)로 구성되는 압연가공부와; 두 장의 금속판재소재(1)의 각 접합면에 격벽돌출부(5)를 예비성형하는 암형예비성형롤러(B1) 와 숫형예비성형롤러(B2)의 상하 두 개의 예비성형롤러(B); 예비성형소재 (4)를 유도하여 롤러형상부(2)의 롤러중공(3)에 삽입하는 소재유도부(C); 롤러형상부 (2)의 롤러중공(3)에 삽입되어 금속융합과정중에 다구멍중공부재(6)의 각 중공부 (7) 및 중공부(7)사이의 격벽(8)를 형성하기 위한 다지형멘드렐(D); 격벽(8)을 순간적으로 제거하기 위한 격벽제거용멘드렐(E); 격벽제거용멘드렐(E)을 직선왕복운동으로 구동하는 크랭크샤프트(F) 또는 캠(G); 예비성형롤러(B)와 소재유도부(C) 및 다지형멘드렐(D)를 지지하는 중공성형지지부(H)로 구성되는 중공성형부로써 구성된 장치에 의해서 금속평판 다구멍 중공부재를 압연하는 압연가공장치와 압연가공방법을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 실시예를 도시한 첨부도면들에 의거 금속판재 다구멍중공부재(6)의 압연가공장치와 이를 구성하고 있는 각각의 요소들의 종류와 그 특징을 첨부한 도 1 내지 도 14를 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 금속평판 다구멍중공부재(6)의 압연가공장치의 조립사시도로서 두 장의 가열된 코일형의 금속판재소재(1)를 압연하는 형상롤러(A)의 표면에 압연하고자 하는 제품의 외부단면형상과 같은 롤러형상부(2)에 의해서 롤러중공(3)를 구성하고 있는 암형형상롤러(A1)와 숫형형상롤러(A2)의 상하 두개의 형상롤러(A)로 구성되는 압연가공부와; 두 장의 금속판재소재(1)의 접합면에 격벽돌출부(5)를 예비성형하는 암형예비성형롤러(B1)와 숫형예비성형롤러(B2)의 상하 두 개의 예비성형롤러 (B); 예비성형소재(4)를 유도하여 롤러형상부(2)의 롤러중공(3)에 삽입하는 소재유도부(C); 롤러형상부(2)의 롤러중공(3)에 삽입되어 금속융합과정중에 다구멍중공부재(6)의 각 중공부(7)사이의 격벽(8)를 형성하기 위한 다지형멘드렐 (D); 격벽(8)을 순간적으로 제거하기 위한 격벽제거용멘드렐(E)을 직선왕복운동으로 구동하는 크랭크샤프트(F) 또는 캠(G); 예비성형롤러(B)와 소재유도부(C) 및 다지형멘드렐(D)를 지지하는 프레임지지부(H)로 구성되는 중공성형부로써 금속평판 다구멍중공부재(6)를 가공하는 금속평판 다구멍중공부재 압연가공장치를 도시한 그림이다.
도 2는 금속평판 다구멍중공부재(6)의 압연가공시 금속판재소재(1)의 흐름도로서 상하 두 장의 가열된 코일형의 금속판재소재(1)가 상하 두개씩의 형상롤러(A)와 예비성형롤러(B)의 접촉회전력에 의해서 예비성형과 동시에 성형공간(9)내로 소재를 공급되며 또한 형상롤러(A)의 압하력과 회전력에 의하여 두 장의 금속판재소재(1)의 접합면에 격벽돌출부(5)가 예비성형된 예비성형소재(4)가 다지형멘드렐핀홈부(16)에 압입되어 금속적으로 강하게 융합하게 하도록 하는 소재흐름도로서 상하 두장의 가열된 코일로 감겨진 판재형의 금속판재소재(1)로부터 금속판재 다구멍중공부재(6)의 중공부(7)와 격벽(8)을 형성하며 흐르는 금속판재소재(1)의 소재흐름을 도시하고 있다.
도 3은 형상롤러(A) 및 예비성형롤러(B)의 조립사시도로서 압연성형부의 형상롤러(A)는 암형형상롤러(A1)와 숫형형상롤러(A2)의 상하 두개의 롤러로 구성되어 있으며 롤러의 표면에 압연하고자 하는 제품의 외부단면형상과 같은 롤러형상부(2)에 의해서 롤러중공(3)를 구성하고 있으며 롤러중공(3)에 유입된 소재의 이탈을 막기위하여 제품단면형상과 같은 롤러형상부(2)를 암수 한 쌍의 구조로 구성하여 암형형상롤러(A1)의 양쪽 좌우의 벽면과 숫형형상롤러(A2)의 소재접촉면으로 구성되는 롤러중공(3)을 구성하여 상하좌우방향의 소재의 이탈을 막고 소재유도부(C)와 다지형멘드렐(D)을 두 개의 금속판재빌렛이 만나는 접점부분에 삽입하여 압연방향의 뒷부분으로 소재가 밀려나가는 것을 막는 반밀폐형 성형공간(9)을 구성함과 동시에 형상롤러(A)의 압하력과 회전력에 의해서 두장의 금속판재소재(1)를 금속적으로 융합하면서 한 장의 금속판재 다구멍중공부재(6)로 압연하는 형상롤러(A)와 예비성형롤러(B)를 도시한다.
도 4는 예비성형롤러(B)와 소재유도부(C)를 부착한 중공성형부의 조립사시도로서 중공성형부의 예비성형롤러(B)는 암형예비성형롤러(B1)와 숫형예비성형롤러 (B2)의 상하 두 개의 롤러로써 구성되어 있으며 암형예비성형롤러(B1)는 숫형형상롤러(A2)와 맞물리게 하고 동시에 숫형예비성형롤러(B2)는 암형형상롤러(A1)와 맞물리게 하여 금속판재소재가(1)가 롤러중공(3)에 삽입될 때 다지형멘드렐홈부(16)사이로 소재의 압입을 쉽게 함으로써 금속적으로 강하게 융합하여 격벽(8)을 형성하기 쉽도록 두 장의 금속판재소재(1)의 각 접합면에 격벽돌출부(5)를 예비성형함과 동시에 또한 예비성형롤러(B)와 맞물린 형상롤러(A)의 회전력에 의해서 금속판재소재(1)를 성형공간(9)내로 유입공급하게 한다. 또한 중공성형부의 소재유도부 (C)는 유입된 예비성형소재(4)를 유도하여 롤러형상부(2)의 롤러중공(3)에 공급하기 위하여 두 개의 금속판재소재(1)가 만나는 접점부분에 삽입되어 압연방향의 뒷부분으로 소재가 밀려나가는 것을 막는 반밀폐형 성형공간(9)을 구성하는 중공성형부를 도시하고 있다.
도 5는 다지형멘드렐(D)과 격벽제거용멘드렐(E)의 조립사시도로서 중공성형부의 다지형멘드렐(D)은 롤러형상부(2)의 롤러중공(3)에 삽입되어 압연중에 두 장의 금속판재소재가 금속융합되지 못하도록 하는 다수의 중공부(7)를 형성하기 위하여 다지형멘드렐(D)의 선단에 가공하고자 하는 중공부(7)의 수와 같은 수의 다지형멘드렐핀(17)을 함께 연결한 구조의 다지형멘드렐(D)과 다지형멘드렐핀홈부(16)에 격벽제거용멘드렐(18)이 삽입되어 형상롤러(A)의 압하력에 의해서 유입된 소재를 다지형멘드렐핀홈부(16)에 압입시켜 격벽(8)을 형성하도록 하여 다구멍중공부재(6)의 각 중공부(7)와 격벽(8)를 형성할 때 각 중공부(7)사이에 있는 격벽(8)을 제거하기 위하여 다지형멘드렐핀홈부(16)에 격벽제거용멘드렐(18)이 삽입되어 있는 것을 도시하고 있다.
도 6과 도 7은 격벽제거용멘드렐(E)과 크랭크샤프트(F)의 조립사시도와 격벽제거용멘드렐(E)과 캠(G)의 조립사시도로서 격벽(8)을 순간적으로 제거하기 위한 격벽제거용멘드렐(E)을 직선왕복운동으로 구동하는 크랭크샤프트(F) 또는 캠(G)의 구조를 도시한다. 격벽제거용멘드렐(E)의 선단에 가공하고자 하는 중공부의 수보다 한 개 작은 수의 격벽제거용멘드렐핀(18)의 형상을 다지형멘드렐핀(17)의 형상과 같게 하고 각각의 핀의 지지부를 프레임지지부(H)의 실린더구멍에 피스톤형식의 사각환봉으로 삽입하여 슬라이딩되도록 하여 격벽제거용멘드렐핀(18)의 반대끝단과 연결되고 중공성형지지부(H)의 내부에 고정되어 있는 회전구동부인 크랭크샤프트 (F) 또는 캠(G)의 회전운동에 의하여 격벽제거용멘드렐(E)을 각각 직선왕복운동으로 변환하여 다지형멘드렐핀홈부(16)사이에 설치된 격벽제거용멘드렐핀(18)을 왕복구동한다. 이렇게 구동된 격벽제거용멘드렐핀(18)이 다지형멘드렐홈부(16)에 삽입될 때에는 순간적으로 격벽형성이 차단되어 길이방향에 연속하는 중공부(7)를 상호 연통하게 한다. 이 때 각각의 격벽제거용멘드렐핀(18)의 수만큼 되어 있는 크랭크샤프트(F) 또는 캠(G)에 연결될 때 수 개의 크랭트샤프트(F) 또는 캠(G)의 부착각도를 순차적으로 다르게 하여 연통되는 구멍이 교차되도록 하는 격벽제거용 멘드렐(E)를 도시하고 있다.
도 8은 복다지형멘드렐(I)과 복층중앙판재 예비성형롤러(J)를 부착한 중공성형부의 조립사시도로서 세 장의 가열된 코일형 금속판재소재(1)중의 두 장의 금속판재소재(1)가 제품의 복층 중공부(7)을 형성하기 위한 복층으로 구성된 복다지형멘드렐(I)의 양면사이로 삽입하고 전기의 두장의 금속판재부재(1)의 중간에 위치한 한 장의 금속판재소재(1)를 복층중앙판재 예비성형롤러(J)로써 두 장의 다른 금속판재소재(1)와의 접촉면인 양면에 격벽돌출부(5)를 먼저 예비성형한 다음 복다지형멘드렐(I)의 중앙에 위치하는 판재소재 이동공간으로 삽입하여 전기의 두장의 예비성형소재(4)와 각각 평행되게 롤러중공(3)을 통과시킬 때 가열된 세 장의 예비성형소재(4)가 암 수 한 쌍으로 되어 있는 롤러형상부(2)와 복층으로 구성된 복다지형멘드렐(I)사이의 성형공간(9)에서 금속융합과 동시에 압연되면서 길이방향에 연속하는 다수의 중공부(7)가 복층으로 형성된 금속평판 다구멍복층중공부재 (13)를 제조하는 복다지형멘드렐(I)과 복층중앙판재 예비성형롤러(J)를 도시하고 있다.
도 9는 파형격벽용멘드렐(K)과 중공성형부의 조립사시도로서 두 장의 가열된 코일형 금속판재소재(1)가 제품의 중공부(7)을 형성하기 위하여 암수 한 쌍으로 구성된 파형격벽용멘드렐(K)의 양면에 삽입하고 전기의 두장의 금속판재부재(1)의 중간에 위치하고 여러구멍이 교차적으로 뚫려있는 한 장의 금속판재소재(1)를 암수 한 쌍으로 구성된 파형주름소재 예비성형롤러(L)로써 금속파형주름소재(22)로 만든 다음 암수 한 쌍의 파형격벽용멘드렐(K)사이에 위치하는 판재소재 이동공간으로 삽입하여 전기의 두장의 예비성형소재(4)와 각각 평행되게 롤러중공(3)을 통과 시킬 때 형상롤러(A)의 압하력과 회전력에 의해서 전기의 가열된 두 장의 예비성형소재(4)와 가열된 금속파형주름소재(22)가 암 수 한 쌍으로 되어 있는 롤러형상부(2)와 암 수 한 쌍의 파형격벽용멘드렐(K)의 사이의 성형공간(9)에서 금속융합과 동시에 압연되면서 길이방향에 연속하는 다수의 중공부(7)가 형성된 금속평판 다구멍파형격벽연통중공부재(21)를 제조하는 파형격벽용멘드렐(K)과 파형격벽용멘드렐핀(23)을 도시하고 있다.
다음은 금속판재 다구멍중공부재(6)의 압연가공방법의 종류와 그 특징을 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 10은 금속평판 다구멍중공부재(6) 압연가공 공정사시도로서 두 개의 가열된 코일형의 금속판재소재(1)가 각각의 예비성형롤러(B)들과 형상롤러(A)로써 두 장의 금속판재소재(1)의 접촉면에 격벽돌출부(5)를 먼저 예비성형함과 동시에 예비성형롤러(B)와 형상롤러(A)와의 접촉회전력에 의해서 예비성형소재(4)를 강제로 소재유도부(C)로 유입하게 하여, 쌍을 이루고 있는 최종 단면형상과 같은 롤러형상부 (2)로 형성되는 롤러중공(3)의 내면과 제품의 중공부(7)을 형성하는 다지형멘드렐 (D)의 외면으로 구성되는 성형공간(9)사이로 전기의 예비성형소재(4)들을 각각 연속적으로 통과시킬 때, 각각의 가열된 예비성형소재(4)가 암수 한 쌍으로 되어 있는 형상롤러(A)와 다지형멘드렐(D)사이에서 금속융합과 동시에 압연하면서 다수의 다지형멘드렐핀(17)을 가지고 있는 다지형 멘드렐에 의해서 길이방향에 연속하는 다수의 중공부(7)가 형성된 금속평판 다구멍중공부재(6)를 제조하는 압연가공방법을 도시하고 있다.
도 11은 금속평판 다구멍연통중공부재(11)의 압연가공 공정단면도로서 두 장의 가열된 코일형의 금속판재소재(1)가 암수 한 쌍의 형상롤러(A)와 다지형멘드렐(D)사이에서 금속융합과 동시에 다수의 다지형멘드렐핀(17)을 가지고 있는 다지형멘드렐(D)에 의해서 길이방향에 연속하는 다수의 중공부(7)를 형성하며 압연될 때, 수 개의 격벽제거용멘드렐(E)들에 각각 연결된 크랭트샤프트(F) 또는 캠(G)의 회전운동에 의해서 격벽제거용멘드렐(E)이 다지형멘드렐핀홈부(16) 사이에서 직선왕복운동함으로써 격벽형성을 순간적으로 차단하여 길이방향에 연속하는 다수의 중공부(7)가 반복적으로 상호 연통될 수 있도록 하고, 동시에 각각의 격벽제거용멘드렐(E)들의 순차적인 직선왕복운동에 따라 길이방향에 연속하는 다수의 중공부(7)의 각각의 격벽(8)에 있는 연통구멍(19)이 인근의 격벽(8)의 연통구멍(19)과 어긋나게 반복적으로 제거되어, 금속평판 다구멍중공부재(6)내의 격벽(8)의 모양이 얇은 판재 두장사이을 규칙적으로 어긋나게 지지하는 기둥(10)모양의 격벽(8)으로 형성되도록 하여, 가벼우면서도 굽힘강성이 큰 구조용 금속평판 다구멍연통중공부재(11) 또는 효율적인 전열용 금속평판 다구멍연통중공부재(11)를 제조하는 압연가공방법을 도시하고 있다.
도 12은 금속평판 다구멍복층중공부재(13)의 압연가공 공정단면도로서 세 장의 가열된 코일형 금속판재소재(1)중의 두 장의 금속판재소재(1)가 각각의 예비성형롤러 (B)들에 의해 두 장의 금속판재소재(1)의 접합면에 격벽돌출부(5)가 먼저 예비성형된 다음에 쌍을 이루고 있는 최종 단면형상과 같은 롤러형상부(2)에 의해 형성되는 롤러중공(3)과 제품의 복층 중공부(7)을 형성하기 위한 복층으로 구성된 복다지형멘드렐(I)의 양면사이로 삽입하고 전기의 두 장의 금속판재소재(1)의 사이에 있는 한 장의 복층중앙 금속판재소재(1)를 복층중앙판재 예비성형롤러(J)로써 두 장의 다른 금속판재소재(1)와의 접촉면인 양면에 격벽돌출부(5)를 먼저 예비성형한 다음 복다지형멘드렐(I)의 중앙의 판재소재 이동공간으로 삽입하여 전기의 두 장의 예비성형된 두 장의 금속판재소재(1)와 각각 평행되게 통과시킬 때 가열된 세 장의 금속판재소재(1)가 암수 한 쌍으로 되어 있는 롤러형상부(2)와 복층으로 구성된 복다지형멘드렐(I)사이에서 형상롤러(A)의 압하력과 회전력에 의해서 금속융합과 동시에 압연되면서 세 장의 가열된 금속판재소재(1)와 복층으로 구성된 복다지형멘드렐(I)에 의해서 길이방향에 연속하는 다수의 중공부(7)가 복층으로 형성된 금속평판 다구멍복층중공부재(13)를 제조하는 압연가공방법을 도시하고 있다.
도 13은 금속평판 다구멍파형격벽연통중공부재의 압연가공 공정단면도로서 두 장의 가열된 코일형 금속판재소재(1)가 제품의 중공부(7)을 형성하기 위하여 암수 한 쌍으로 구성된 파형격벽용멘드렐(K)의 양면에 삽입하고 전기의 두장의 금속판재부재(1)의 중간에 위치하고 하고 여러구멍이 교차적으로 뚫려있는 한 장의 금속판재소재(1)를 암수 한 쌍으로 구성된 파형판재 예비성형롤러(L)로써 금속파형주름소재(22)로 만든 다음 암수 한 쌍의 파형격벽용멘드렐(K)사이에 위치하는 판재소재 이동공간으로 삽입하여 전기의 두장의 예비성형소재(4)와 각각 평행되게 롤러중공(3)을 통과 시킬 때 형상롤러(A)의 압하력과 회전력에의해서 전기의 가열된 두 장의 예비성형소재(4)와 가열된 금속파형주름소재(22)가 암 수 한 쌍으로 되어 있는 롤러형상부(2)와 암 수 한 쌍의 파형격벽용멘드렐(K)의 사이의 성형공간(9)에서 금속융합과 동시에 압연되면서 길이방향에 연속하는 다수의 중공부(7)와 격벽(8)이 여러구멍이 교차적으로 뚫려있는 한 장의 금속판재소재(1)로 부터 형성될 때 길이방향에 연속하는 다수의 중공부(7)가 반복적으로 상호 연통될 수 있도록연통구멍(19)이 형성된 금속평판 다구멍파형격벽연통중공부재(21)를 제조하기 위한 금속주름소재공급공정을 도시하고 있다.
그리고 도 14는 본 발명에 의한 제조될 수 있는 금속평판 다구멍중공부재의 예시도로서 사용되는 소재의 종류와 가공되는 다구멍중공부재의 형상에 따라 두 개이상의 가열된 금속소재 또는 두 개 이상의 가열된 용융금속소재 또는 두 개 이상의 가열된 열가소성수지소재를 두 개의 예비성형롤러(B)들에의해 반 쪽 형상의 열려진 중공형상으로 예비성형함과동시에 한 쌍의 복층중앙판재 예비성형롤러(J)에의해 격벽형성을 위하여 임의의 형상으로 형성된 예비성형소재(4)와 합쳐지면서 한 쌍의 가열된 형상롤러(A)의 표면에 제품단면형상과 같은 롤러형상부(2)의 표면과 제품의 중공을 형성하는 한 개이상의 임의의 형상을 하고 있는 다지형멘드렐핀(17)의 표면으로 형성된 성형공간(9)사이로 전기의 예비성형소재(4)들을 각각 연속적으로 통과시킬 때, 두 개이상의 가열된 금속소재 또는 두 개이상의 가열된 용융금속소재 또는 열가소성수지소재를 암 수 한 쌍으로 되어 있는 롤러형상부(2)와 다지형멘드렐(D)사이에서 융합과 동시에 압연하여 롤러형상부(2)와 다지형멘드렐(D)의 형상에 따라 한 개이상의 중공부(7)를 가지는 임의단면중공부재를 도시하고 있다.
압출가공으로써 가공하기 힘든 얇고 폭이 넓은 다구멍 중공형의 제품을 압연가공으로써 대체하여 가공할 수 있으므로 압출가공의 단점들인 과다한 가공력으로 인한 여러가지 문제점들을 개선할 수 있다. 또한 두 개이상의 가열된 금속판재소재를 사용하여 압연과 동시에 금속융합을 이용하여 중공부재의 압연이 가능하게 됨으로 복잡한 중공부재를 압연가공으로 가공할 수 있는 데 응용될 수 있으며 기존의 파이프 압연가공인 롤포밍공정에 필요한 용접공정의 추가없이 연속적으로 중공부재를 압연가공할 수 있게 되어 생산비 절감과 용접선이 없는 양질의 표면을 가진 파이프의 대량생산에도 활용될 수 있다.
특히 얇고 폭이 넓은 금속판재 다구멍중공튜브 전열관의 가공이 기존의 압출가공에서 압연가공으로 대체가능함으로써 대량생산이 가능하고 또한 가공하중이 현저히 줄어듦으로써 각종 금형비용 및 에너지의 절감이 예상된다.
또한 두장의 금속판재를 사용하여 여러개의 중공이 있는 판재금속의 생산이 가능하여 가벼우면서 굽힘강도가 큰 금속평판 다구멍중공부재를 압연가공으로 가공할 수 있어서 각종 구조용 중공판재로 사용이 가능하다. 각종 용융금속 및 용융가능한 열가소성수지재료를 사용하여 가벼우면서도 굽힘강성이 큰 다양한 재질의 금속평판 다구멍중공부재를 압연가공으로 제조 할 수 있게 된다.
도 1은 금속평판 다구멍중공부재의 압연가공장치의 조립사시도
도 2는 금속평판 다구멍중공부재의 압연가공시 금속판재소재의 흐름도
도 3은 암수형상롤러와 예비성형롤러의 조립사시도
도 4는 다지형멘드렐과 소재유도부를 부착한 중공성형부의 조립사시도
도 5는 다지형멘드렐과 격벽제거용멘드렐의 조립사시도
도 6은 격벽제거용멘드렐과 크랭크샤프트의 조립사시도
도 7은 격벽제거용멘드렐과 캠의 조립사시도
도 8은 복다지형멘드렐과 복층중앙판재 예비성형롤러의 조립사시도
도 9는 파형격벽멘드렐과 중공성형부의 조립사시도
도 10은 금속평판 다구멍중공부재의 압연가공 공정사시도
도 11은 금속평판 다구멍연통중공부재의 압연가공 공정사시도
도 12는 금속평판 다구멍복층중공부재의 압연가공 공정사시도
도 13은 금속평판 다구멍파형격벽중공부재의 소재공급 공정사시도
도 14는 본 발명에 의한 제조될 수 있는 금속평판 다구멍중공부재의 예시도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
A: 형상롤러 A1:암형형상롤러 A2: 숫형형상롤러 B: 예비성형롤러 B1: 암형예비성형롤러 B2: 숫형예비성형롤러 C: 소재유도부 D: 다지형 멘드렐 E: 격벽제거용 멘드렐 F: 크랭크샤프트 G: 캠 H: 중공성형지지부 I: 복다지형멘드렐 J: 복층중앙판재 예비성형롤러 K: 파형격벽용멘드렐 L: 파형주름소재 예비성형롤러
1: 금속판재소재 2: 롤러형상부 3: 롤러중공 4: 예비성형소재 5: 격벽돌출부 6: 금속평판 다구멍중공부재 7: 중공부 8: 격벽 9: 성형공간 10: 기둥 11: 금속평판 다구멍연통중공부재 12: 복층중공부 13: 금속평판 다구멍복층중공부재 14: 열가소성수지소재 15: 임의단면다구멍중공부재 16: 다지형멘드렐핀홈부 17: 다지형멘드렐핀 18: 격벽제거용멘드렐핀 19: 연통구멍 20: 파형격벽 21:다구멍파형격벽연통중공부재 22:금속파형주름소재 23:파형격벽용멘드렐핀

Claims (8)

  1. 두 장이상의 가열된 코일형의 금속판재소재(1)를 압연하는 암형형상롤러(A1)와 숫형형상롤러(A2)의 상하 두개의 형상롤러(A)로 구성되어 있으며 롤러의 표면에 압연하고자 하는 제품의 외부단면형상과 같은 롤러형상부(2)의 롤러중공(3)이 암형형상롤러(A1)의 양쪽 좌우의 벽면과 숫형형상롤러(A2)의 소재접촉면으로 암수 한 쌍의 구조로 구성되도록 하여 상하좌우방향의 소재의 이탈을 막고 소재유도부(C)와 다지형멘드렐(D)과 함께 반밀폐형 성형공간(9)을 구성함과 동시에 형상롤러(A)의 압하력과 회전력에 의해서 두장의 금속판재소재(1)를 금속적으로 접합과 동시에 한 장의 금속판재 다구멍중공부재(6)로 압연하는 형상롤러(A)와; 두 장의 금속판재소재가(1)가 롤러중공(3)에 삽입될 때 다지형멘드렐홈부(16)사이로 소재의 압입을 쉽게 하여 소성적으로 강하게 접합하게 하여 격벽(8)을 형성하기 쉽도록 접합면에 격벽돌출부(5)를 예비성형하고 예비성형롤러(B)와 맞물린 형상롤러(A)의 회전력에 의해서 금속판재소재(1)를 강제로 성형공간(9)내로 공급하기 위하여 암형예비성형롤러(B1)는 숫형형상롤러(A2)와 맞물리게 하고 동시에 숫형예비성형롤러(B2)는 암형형상롤러(A1)와 맞물리게 한 예비성형롤러(B)와; 예비성형소재(4)를 유도하여 롤러형상부(2)의 롤러중공(3)에 삽입을 유도하는 소재유도부(C)와; 롤러형상부(2)의 롤러중공(3)에 삽입되어 금속접합과정중에 금속판재 다구멍중공부재(6)의 중공부(7)를 가공함과 동시에 다지형멘드렐핀홈부(16) 사이에서 격벽(8)을 형성하기 위한 다지형멘드렐(D)의 선단에 있는 다지형멘드렐핀(17)과 또한 격벽제거용멘드렐핀(18)을 다지형멘드렐핀홈부(16)에 삽입하여 순간적으로 격벽형성을 차단하여 길이방향에 연속하는 중공부를 연통하게 하는 연통구멍(19)을 형성하기 위한 다지형멘드렐핀홈부(16)로 구성되는 다지형멘드렐(D)과; 격벽제거용멘드렐(E)의 선단에 가공하고자 하는 중공부(7)의 수보다 한 개 작은 수의 격벽제거멘드렐핀(18)과 중공성형지지부(H)의 실린더구멍에 피스톤형식으로 삽입되어 슬라이딩하는 사각환봉으로 된 격벽제거멘드렐핀(18)지지부로 구성된 격벽제거용멘드렐(E)과; 프레임지지부(H)의 내부에 고정되어 있는 회전구동부인 크랭크샤프트(F) 또는 캠(G)의 회전운동에 의하여 격벽제거용멘드렐 (E)을 각각 직선왕복운동으로 변환하여 다지형멘드렐핀홈부(16)사이에 설치된 격벽제거용멘드렐핀(18)을 왕복구동할 때 격벽제거용멘드렐핀(18)이 다지형멘드렐핀홈부(16)에 삽입되어 순간적으로 격벽형성을 차단하여 길이방향에 연속하는 중공부를 연통하게 하는 연통구멍(19)를 가공하는 것과 연통구멍(19)이 상호 교차되어 형성되도록하기 위하여 각각의 격벽제거용멘드렐핀(18)의 수만큼 연결된 크랭트샤프트(F) 또는 캠(G)의 부착각도를 순차적으로 다르게 한 크랭크샤프트(F) 또는 캠(G)과; 예비성형롤러(B)와 소재유도부(C) 및 다지형멘드렐(D)과 격벽제거용멘드렐(E)을 지지하는 중공성형지지부(H)등;으로써 구성된 금속평판 다구멍중공부재 압연가공장치.
  2. (삭제)
  3. (삭제)
  4. 두 장의 가열된 코일형의 금속판재소재(1)를 각각의 예비성형롤러(B)들과 형상롤러(A)로써 두 장의 금속판재소재(1)의 각 접합면에 격벽돌출부(5)를 먼저 예비성형함과 동시에 예비성형롤러(B)와 형상롤러(A)와의 접촉회전력에 의해서 예비성형소재(4)를 강제로 소재유도부(C)로 유입하게 하여, 쌍을 이루고 있는 최종 단면형상과 같은 롤러형상부(2)로 형성되는 롤러중공(3)의 내면과 제품의 중공부(7)을 형성하는 다지형멘드렐(D)의 외면으로 구성되는 성형공간(9)사이로 전기의 예비성형소재(4)들을 각각 연속적으로 통과시켜, 형상롤러(A)의 압하력과 회전력에 의하여 금속접합과 동시에 압연할 때 다수의 다지형멘드렐핀(17)을 가지고 있는 다지형멘드렐(D)에 의해서 길이방향에 연속하는 다수의 중공부(7)와 격벽(8)을 형성하여 금속평판 다구멍중공부재(6)를 제조하는 압연가공방법.
  5. 두 장의 가열된 코일형의 금속판재소재(1)를 각각의 예비성형롤러(B)들과 형상롤러(A)로써 두 장의 금속판재소재(1)의 각 접합면에 격벽돌출부(5)를 먼저 예비성형함과 동시에 예비성형롤러(B)와 형상롤러(A)와의 접촉회전력에 의해서 예비성형소재(4)를 강제로 소재유도부(C)로 유입하게 하여, 쌍을 이루고 있는 최종 단면형상과 같은 롤러형상부(2)로 형성되는 롤러중공(3)의 내면과 제품의 중공부(7)을 형성하는 다지형멘드렐(D)의 외면으로 구성되는 성형공간(9)사이로 전기의 예비성형소재(4)들을 각각 연속적으로 통과시켜, 형상롤러(A)의 압하력과 회전력에 의하여 금속접합과 동시에 압연할 때 다수의 다지형멘드렐핀(17)을 가지고 있는 다지형멘드렐(D)에 의해서 길이방향에 연속하는 다수의 중공부(7)와 격벽(8)을 형성할 때, 수 개의 격벽제거용멘드렐(E)들에 각각 연결된 크랭트샤프트(G) 또는 캠(F)의 회전운동에 의해서 격벽제거용멘드렐(E)이 다지형멘드렐핀홈부 (16) 사이에서 왕복직선운동함으로써 격벽형성을 순간적으로 차단하여 길이방향에 연속하는 다수의 중공부(7)가 반복적으로 상호 연통될 수 있도록 하고, 동시에 각각의 격벽제거용멘드렐핀(18)의 수만큼 연결된 크랭트샤프트(F) 또는 캠(G)의 부착각도를 순차적으로 다르게 하여 격벽제거용멘드렐(E)들의 순차적인 직선왕복운동에 따라 길이방향에 연속하는 다수의 중공부(7)의 각각의 격벽(8)에 있는 연통구멍(19)이 인근의 격벽(8)의 연통구멍(19)과 어긋나게 반복적으로 제거되어, 금속평판 다구멍중공부재(6)내의 격벽(8)의 모양이 얇은 판재 두장사이을 규칙적으로 어긋나게 지지하는 기둥(10)모양의 격벽(8)을 형성하여, 가벼우면서도 굽힘강성이 큰 구조용 금속평판 다구멍연통중공부재(11) 또는 효율적인 전열용 금속평판 다구멍연통중공부재(11)를 제조하는 압연가공방법.
  6. 세 장의 가열된 코일형 금속판재소재(1)중의 두 장의 금속판재소재(1)에 각각의 예비성형롤러 (B)들에 의해 두 장의 금속판재소재(1)의 접합면에 격벽돌출부(5)를 먼저 예비성형한 다음에 쌍을 이루고 있는 최종 단면형상과 같은 롤러형상부(2)에 의해 형성되는 롤러중공(3)과 제품의 복층 중공부(7)을 형성하기 위한 복층으로 구성된 복다지형멘드렐(I)의 양면사이로 삽입하고 전기의 두 장의 금속판재소재(1)와 다른 한 장의 복층중앙 금속판재소재(1)를 예비성형롤러 (J)로써 두 장의 다른 금속판재소재(1)와의 접촉면인 양면에 격벽돌출부(5)를 먼저 예비성형한 다음 복다지형멘드렐(I)의 중앙에 있는 판재소재이동공간으로 삽입하여 전기의 두 장의 예비성형된 두 장의 금속판재소재(1)와 각각 평행되게 통과시킬 때, 가열된 세 장의 금속판재소재(1)를 암수 한 쌍으로 되어 있는 롤러형상부(2)와 복층으로 구성된 복다지형멘드렐(I) 사이에서 형상롤러(A)의 압하력과 회전력에 의해서 금속접합과 동시에 압연할 때 세 장의 가열된 금속판재소재(1)와 복층으로 구성된 복다지형멘드렐(I)에 의해서 길이방향에 연속하는 다수의 중공부(7)를 복층으로 형성하여 금속평판 다구멍복층중공부재(13)를 제조하는 압연가공방법.
  7. 두 장의 가열된 코일형 금속판재소재(1)가 제품의 중공부(7)을 형성하기 위하여 암수 한 쌍으로 구성된 파형격벽용멘드렐(K)의 양면에 삽입하고 전기의 두장의 금속판재부재(1)의 중간에 위치하고 하고 여러구멍이 교차적으로 뚫려있는 한 장의 금속판재소재(1)를 암수 한 쌍으로 구성된 파형판재 예비성형롤러(L)로써 금속파형주름소재(22)로 만든 다음 암수 한 쌍의 파형격벽용멘드렐(K)사이에 위치하는 판재소재 이동공간으로 삽입하여 전기의 두장의 예비성형소재(4)와 각각 평행되게 롤러중공(3)을 통과 시킬 때 형상롤러(A)의 압하력과 회전력에 의해서 전기의 가열된 두 장의 예비성형소재(4)와 가열된 금속파형주름소재(22)가 암 수 한 쌍으로 되어 있는 롤러형상부(2)와 암 수 한 쌍의 파형격벽용멘드렐(K)의 사이의 성형공간(9)에서 금속접합과 동시에 압연되면서 길이방향에 연속하는 다수의 중공부(7)와 격벽(8)이 여러구멍이 교차적으로 뚫려있는 한 장의 금속판재소재(1)로 부터 형성될 때 길이방향에 연속하는 다수의 중공부(7)가 반복적으로 상호 연통될 수 있도록 연통구멍(19)이 형성된 금속평판 다구멍파형격벽연통중공부재(21)를 제조하는 압연가공방법
  8. 제 4항 내지 6항중 어느 한 항에 있어서, 두 개이상의 용융된 금속소재 또는 용융된 열가소성수지소재를 사용하여 금속평판 또는 열가소성수지평판 다구멍중공부재를 제조하는 압연가공방법.
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