KR100508281B1 - 열간금속 연속압출전조 가공장치 및 가공방법 - Google Patents

Abstract

본원발명은 중공튜브의 내외면에 헬리컬방향의 핀이 부착된 중공튜브를 가공하기 위해서 압출가공과 전조가공을 복합한 소성가공법인 압출전조가공방법과 전기의 가공방법에 소재를 연속적으로 공급할 수 있는 연속압출가공방법을 특징으로 한다

헬리컬핀을 가진 중공튜브를 압출가공하기 위하여 기존의 압출기와는 달리 평금형형태의 고정된 압출다이를 사용하는 대신에 회전하는 경사형압출다이와; 고정된 직선형멘드렐를 사용하는 대신에 회전하는 경사형멘드렐과; 사용되는 소재의 형태에 따른 콘테이너의 특수한 구조와; 사용되는 소재를 연속적으로 공급하는 소재공급장치와; 경사형압출다이와 경사형멘드렐의 경사면 표면상의 비틀어진 헬리컬치형의 구조와; 같은 방향의 같은 속도로 회전하는 경사형압출다이와 경사형멘드렐의 회전작동으로써; 중공튜브내외면 또는 외면에 또는 내면에 헬리컬방향의 핀을 가진 중공튜브를 제조하는 압출전조가공장치와 압출전조가공방법을 특징으로 한다.

또한 와이어빌렛공급부에서 공급된 가열된 와이어빌렛을 코일형빌렛성형부에서 코일형빌렛으로 성형한 다음 콘테이너 구멍의 내면과 코일형빌렛 압출스크류사이의 소재공급부에 연속적으로 삽입하여 코일형빌렛 압출스크류에 연결된 압출스크류 회전구동부의 회전력에 의해 전기의 코일형빌렛를 경사형압출다이와 경사형멘드렐사이에 연속적으로 공급하는 것을 특징으로 한다.

그리고 경사형압출다이의 경사면표면의 헬리컬치형과 경사형멘드렐의 경사면표면의 헬리컬치형의 다양한 형상과 조합에 의하여 중공튜브의 외면 또는 내면에 임의단면 헬리컬핀이 부착된 중공튜브룰 압출가공할 뿐아니라 내외면상에 임의 단면 헬리컬핀이 동시에 부착된 중공튜브를 압출가공할 수 있으며 또한 원주방향으로 주름진 형태 즉 벨로즈형의 주름관을 압출가공으로 가공하며 표면에 인볼루트 헬리컬치형이 형성된 중실환봉을 압출가공하는 것을 특징으로 한다.

Description

열간금속 연속압출전조 가공장치 및 가공방법 {Hot Metal Continous Extru-Spinning Device and Method}

금속소성가공법으로써 중공튜브의 외부 또는 내부표면에 핀을 가공하는 방법은 압출가공, 인발가공, 전조가공, 접합가공등이 있다. 이러한 방법들에는 각각의 장단점이 있기 때문에 핀의 형태에 따라 적절한 방법을 택하여 사용하는 것이 일반적이다

금속 중공튜브 내외면에 길이방향의 직선핀을 가지고 있는 중공튜브를 압출하는 방법으로서는 중공원통형 금속빌렛을 사용하여 직선핀의 형상을 가지고 있는 멘드렐을 압출다이내에 삽입하여 중공원통빌렛을 압출다이와 멘드렐사이를 통과시킬 때 압출다이의 핀형상 또는 멘드렐의 핀형상에 따라 중공튜브의 내외면에 길이방향의 비교적 높은 직선핀을 가진 중공튜브를 가공한다.

그리고 중실원형 금속빌렛을 사용하여 내외면에 핀을 가지고 있는 중공튜브를 압출할 때는 한 개의 중실원형 금속빌렛을 포트홀다이를 통과하면서 여러개로 분리한 후 포트홀다이내에서 분리된 금속빌렛들이 합쳐져 중공튜브로 압출될 때 압출다이의 핀형상 또는 포트홀다이에 부착된 멘드렐의 핀형상에의해서 내외면에 길이방향의 직선핀을 가진 중공튜브를 압출하는 것이 일반적이나 압출가공으로 헬리컬방향의 핀을 가지고 있는 중공튜브를 압출가공으로 가공하기 어려운 단점이 있다.

중공튜브의 내면에 헬리컬 핀을 가공하기 위하여 주로 사용하는 가공방법으로서 인발가공방법이 있으며 이 방법은 중공튜브의 내면에 헬리컬 핀의 형상을 가진 멘드렐을 삽입하여 자전적으로 회전시키면서 중공튜브를 인발할 때 중공튜브의 내면에 헬리컬핀이 형성하도록 하는 가공방법이 있다. 그러나 인발가공으로서는 중공튜브의 내면에 헬리컬형상의 높은 핀을 가공하기 어려운 단점을 가지고 있다.

그리고 원주방향의의 핀이 중공튜브의 외면에 일정간격으로 부착된 중공튜브를 가공하는 방법으로서는 주로 전조가공방법이 사용된다. 그러나 이 전조가공방법은 중공튜브형태의 소재를 멘드렐에 끼우고 소재와 함께 회전하면서 외부의 원통형전조롤러로써 압연하면서 롤러의 형상에 따라 튜브의 외면에 원주방향의 핀을 가공하기 때문에 중공튜브의 내면에 있는 핀을 가공하가 어렵고 튜브의 두께로 부터 핀을 전조하여 가공하기 때문에 형성하고자 하는 핀의 높이에 제한을 받는다.

이러한 이유 때문에 핀 높이가 높은 경우에는 여러장의 얇은 디스크형의 핀중심부에 사용되는 튜브의 직경보다 약간 작게 구멍을 뚫은 다음 중공튜브에 일정간격으로 끼워서 중공튜브를 확관 시키게되면 이 디스크형의 핀이 중공튜브의 외면에 부착하도록하여 원주방향의 핀을 가진 중공튜브를 가공하는 방법이 사용되고 있으나 접합부에 단점이 있다.

상기와 같이 길이방향의 높은 직선핀을 가공하기에는 압출가공이 유리하고 원주방향의 핀의 가공에는 전조가공이 유리함을 알수 있다. 인발가공이나 디스크형의 핀을 접합하는 가공등으로 헬리컬방향의 높은 핀을 가공할려는 시도로 보아 압출가공으로 원주방향의 높은 핀의 가공이 힘든 것임을 알 수 있게 한다. 따라서 핀 높이를 크게 할 수 있으며 중공튜브의 외면 또는 내면에 핀을 가공할 수 있는 장점을 가지는 압출가공으로써 원주방향의 핀형상을 가지는 중공튜브를 압출가공하기위해서는 그 핀의 모양이 헬리컬형상의 핀이 되어야 함을 알 수 있다.

따라서 헬리컬형상의 핀이 부착된 중공튜브룰 압출가공으로써 가공하게 될 경우 전기의 전조가공방법의 단점인 낮은 핀의 가공문제를 보완하고 압출가공의 장점인 높은 핀을 가공할 수 있으며 전조공정의 장점인 원주방향의 헬리컬핀을 가진 중공튜브를 압출가공으로써 가공할 수 있는 장점이 있다.

또한 원주방향의 헬리컬핀을 가진 중공튜브를 압출가공하게 될 경우 빌렛의 공급을 연속적으로 공급하는 공급할 수 있는 코일형의 소재를 사용할 수 있기 때문에 본 발명은 코일형빌렛을 사용하여 압출스크류에 의한 소재공급과 동시에 코일형빌렛를 원주방향으로 금속융합시키면서 중공튜브를 가공하게 되면 헬리컬핀을 형성하면서 중공튜브를 압출가공할 수 있게 되어 중공튜브를 연속적으로 압출할 수 있는 장점도 가질 수 있다.

중공튜브의 내외면에 헬리컬방향의 핀이 부착된 중공튜브를 압출가공으로 가공하게 되면 소재의 압입이 원활하여 높은 핀을 가공하는 장점이 있으나 헬리컬치형의 방향이 압출방향인 길이방향과 경사되게 형성되어 소재의 흐름을 방해하여 과도한 하중이 발생한다. 이런 하중은 압출다이 또는 멘드렐상의 헬리컬형상의 치형에 하중을 증가시켜 치형이 파손되어 높은 핀을 가공하기 힘든 단점이 있다.

따라서 이러한 과도한 하중을 제거하기 위하여 우선 헬리컬핀을 형성하는 압출다이 또는 멘드렐의 구조를 경사형으로 바꾸고 그 경사면의 헬리컬암형치형의 형상이 경사면 출구에서의 중공튜브외면에 부착된 높은 사각형단면의 헬리컬핀핀과 같은 면적을 가지는 경사면입구에서의 낮은 사다리꼴 단면의 핀의 형상을 등간격으로 연결한 표면을 경사형압출다이의 경사면 입구에서부터 경사면출구까지 헬리컬방향으로 점진적으로 큰 각도로 비틀게 하여 피치가 작은 헬리컬핀의 형상의 암형표면의 구조를 가지고 있는 헬리컬 암형치형을 구성하여 경사형압출다이와 경사형멘드렐이 압출할 때 회전하더라도 빌렛의 유입이 가능하도록 하는 구조 즉 초기에는 낮은 핀을 압출하면서 과도한 하중을 줄이다가 점점 원주방향의 높은 핀을 전조가공할 수 있도록 만들게 함으로써 헬리컬치형에 과도한 하중을 줄일 수 있게 된다.

다음으로 금속빌렛이 콘테이너으로부터 경사형압출다이로 밀려들어올 때 비틀어진 경사형압출다이와 비틀어진 경사형멘드렐을 회전시켜 압출하게 되면 압출중에 소재를 비틀지 않고 비틀어지지 않은 경사형압출다이와 비틀어지지 않은 경사형멘드렐을 회전없이 길이방향으로 직선핀을 압출가공하는 원리로써 중공튜브의 내외표면에 높은 직선핀을 가공하는 효과를 주게 되어 경사형압출다이 및 경사형멘드렐의 치형에 과도한 하중이 걸리지 않고 중공튜브의 내외표면에 높은 헬리컬핀을 형성시키도록 한다. 이와 같은 가공방법을 적용하기 위하여 기존의 압출기의 형태를 다음과 같은 구조로 구성한다.

경사형압출다이를 회전시키기 위해서는 압출다이를 지지하는 압출다이홀더를 회전할 수 있도록 회전구동부가 추가로 설치되어야 할 뿐아니라 회전하는 압출다이와의 마찰을 줄이기 위하여 경사형압출다이의 양면에 트러스트베어링부가 추가로 장착하여 강한 압출하중을 지탱하면서 압출다이가 회전하도록 하는 구조를 필요로 한다.

경사형멘드렐을 회전시킴과 동시에 코일형빌렛을 공급하기위한 구조로서는 와이어빌렛공급부에서 공급된 가열된 와이어빌렛를 코일형빌렛성형부에서 코일형빌렛으로 성형한 다음 한 개의 구멍을 가지고 있는 콘테이너의 구멍의 내면과 코일형빌렛 압출스크류사이의 소재공급부에 연속적으로 삽입하여 코일형빌렛 압출스크류에 연결된 압출스크류 회전구동부의 회전력에 의해 전기의 코일형빌렛을 연속적으로 공급할 수 있도록 한다.

또한 소재의 형태를 코일형빌렛형태에서 네 개의 중실환봉 빌렛형태의 금속빌렛으로 바꾸고 네 개의 구멍이 있는 다구멍콘테이너와 함께 사용하게 되면 네 개의 빌렛으로부터 하나의 중공튜브로 압출이 가능함과 동시에 다구멍콘테이너의 네 개의 구멍들 사이의 유효공간이 중심부에 생기게 되므로 별도의 구동장치에 의해 회전구동할 수 있는 멘드렐지지부가 콘테이너 중심부에 설치가능하게 되어 경사형압출다이와 같은 회전속도로 회전하는 경사형멘드렐을 사용할 수 있게 한다.

이와 같이 경사형압출다이와 경사형멘드렐의 독특한 구조와 회전운동을 기존의 압출기와 다르게 구성하고 사용되는 빌렛의 형태에 따라 다양한 소재공급부를 다르게 하여 중공튜브의 내외표면 또는 중실환봉의 외부 표면에 핀의 높이가 높은 헬리컬핀을 가공할 수 있도록 한 것이 본 발명의 과제이다.

또한 경사형압출다이표면의 헬리컬형상의 치형과 경사형멘드렐표면의 헬리컬형상의 치형의 형상과 각각의 조합에 의하여 중공튜브의 외면 또는 내면 또는 내외면에 임의 단면 헬리컬핀이 부착된 중공튜브룰 압출가공할 뿐아니라 원주방향으로 주름진 형태 즉 벨로즈형의 주름관을 압출가공으로 가공하며 외부 표면에 인볼루트 헬리컬치형을 가지는 중실환봉을 압출전조가공방법으로 가공할 수 있는 방법을 과제로 한다.

이하 본발명을 실시예들을 도시한 첨부도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 코일형빌렛과 압출스크류를 사용하여 헬리컬핀이 부착된 중공튜브를 연속적으로 압출가공하는 연속압출전조가공장치의 사시도로서 회전하는 경사형압출다이(A), 경사형압출다이 회전구동부(B), 고정된 콘테이너(C), 회전하는 경사형멘드렐(D), 코일형빌렛 압출스크류 (E), 압출스크류 회전구동부(F), 코일형빌렛성형부(G), 와이어빌렛공급부(H), 체인기어(I), 체인(J), 코일형빌렛압출스크류지지부 (W),열간금속 와이어빌렛(1), 열간금속 코일형빌렛(2), 경사형압출다이헬리컬암형치형(3), 경사형멘드렐헬리컬암형치형(4)으로 구성된 압출전조장치에서 코일소재언코일러(29)에서 공급된 가열된 와이어빌렛(1)를 와이어빌렛공급부(H)로써 압입하여코일형빌렛성형부(G)의 코일벤딩성형롤러(23)에서 도 2의 코일형빌렛(2)으로 성형한 다음 한 개의 구멍을 가지고 있는 콘테이너(C)의 구멍의 내면과 코일형빌렛 압출스크류(E)사이의 소재공급부에 연속적으로 삽입하여 코일형빌렛 압출스크류(E)에 연결된 압출스크류 회전구동부(F)의 회전력에 의해 전기의 코일형빌렛(2)을 밀 때 유입된 코일형빌렛(2)이 경사형압출다이(A)와 경사형멘드렐(D)로써 구성되는 성형공간내에서 원주방향의 금속융합과 동시에 한개의 중공튜브로 압출되면서 헬리컬암형치형(3)을 가지고 회전하는 경사형압출다이(A)와 같은방향 같은속도로 회전하는 헬리컬암형치형(4)을 가지고 있는 경사형멘드렐(D)의 회전에 의하여 중공튜브의 표면에 헬리컬핀(8)이 전조가공되어 중공튜브의 내외면에 헬리컬핀이 부착된 중공튜브(13)를 연속적으로 압출전조가공하는 것을 특징으로 하는 중공튜브 연속압출전조가공장치를 도시하고 있다.

기존의 압출기와는 다르게 압출다이를 포함하는 다이홀더를 회전시키기 위해서는 압출다이를 지지하는 다이홀더를 회전할 수 있도록 회전구동부(B)가 추가로 설치되어야 할 뿐아니라 고정된 콘테이너(C)와 회전하는 경사형압출다이(A)와의 마찰을 줄이기 위하여 압출다이의 양면에 트러스트베어링부(25)가 추가로 장착하여 강한 압출하중을 지탱하면서 압출다이가 회전하도록 구성되어 있다.

도 2는 성형공간(7)내로 코일형빌렛이 압입되면서 금속융합과 동시에 중공튜브의 내외면에 헬리컬핀(8)을 형성하는 소재흐름도로서 경사형압출다이(A)의 헬리컬암형치형(3)의 형상이 경사면 출구에서의 중공튜브외면에 부착된 높은 사각형단면의 헬리컬핀(8)핀과 같은 면적을 가지는 경사면입구에서의 낮은 사다리꼴 단면(5)의 핀의 형상을 등간격으로 연결한 표면을 경사형압출다이(A)의 경사면 입구에서부터 경사면출구까지 헬리컬방향으로 점진적으로 큰 각도로 비틀게 하여 피치가 작은 헬리컬핀의 형상의 암형표면의 구조를 가지고 있는 헬리컬 암형치형(3)과 경사형멘드렐(D)의 헬리컬암형치형(4)의 형상이 경사면 출구에서의 중공튜브외면에 부착된 높은 사각형단면의 헬리컬핀(8)핀과 같은 면적을 가지는 경사면입구에서의 낮은 사다리꼴 단면(5)의 핀의 형상을 등간격으로 연결한 표면을 경사형멘드렐(D)의 경사면 입구에서부터 경사면출구까지 헬리컬방향으로 점진적으로 큰 각도로 비틀게 하여 피치가 작은 헬리컬핀의 형상의 암형표면의 구조를 가지고 있는 헬리컬 암형치형(4)으로 구성되는 성형공간(7)내로 코일형빌렛이 압입되면서 금속융합과 동시에 경사형압출다이(A)와 경사형멘드렐(D)의 회전작동에의해서 중공튜브의 내외면에 헬리컬핀(8)을 형성하는 소재흐름도를 도시하고 있다.

도 3는 경사형압출다이의 헬리컬 암형치형(3)과 경사형멘드렐의 헬리컬암형치형(4)을 사용하여 중공튜브의 내외면에 헬리컬핀을 연속적으로 압출가공하는 연속압출전조공정 단면도로서 회전하는 경사형압출다이(A)의 경사면상에 헬리컬암형치형(3)의 형상이 경사면 출구에서의 중공튜브외면에 부착된 높은 사각형단면의 헬리컬핀(8)핀과 같은 면적을 가지는 경사면입구에서의 낮은 사다리꼴 단면(5)의 핀의 형상을 등간격으로 연결한 표면을 경사형압출다이(A)의 경사면 입구에서부터 경사면출구까지 헬리컬방향으로 점진적으로 큰 각도로 비틀게 하여 피치가 작은 헬리컬핀형상의 암형표면의 구조를 가지고 있는 헬리컬 암형치형(3)으로 형성된 경사형압출다이(A)와; 회전하는 경사형멘드렐(D)의 경사면상에 헬리컬암형치형(4)의 형상이 경사면 출구에서의 중공튜브외면에 부착된 높은 사각형단면의 헬리컬핀(8)핀과 같은 면적을 가지는 경사면입구에서의 낮은 사다리꼴 단면(5)의 핀의 형상을 등간격으로 연결한 표면을 경사형멘드렐(D)의 경사면 입구에서부터 경사면출구까지 헬리컬방향으로 점진적으로 큰 각도로 비틀게 하여 피치가 작은 헬리컬핀형상의 암형표면의 구조를 가지고 있는 헬리컬 암형치형(4)으로 형성된 경사형멘드렐(D)로써; 구성되는 성형공간(7)내로 금속빌렛이 압출될 때 회전하는 경사형압출다이(A)와 같은 방향 같은 속도로 회전하는 경사형멘드렐(D)에 의해서 중공튜브의 내외면에 압출과 동시에 헬리컬핀(8)을 형성하여 내외면헬리컬핀 부착중공튜브(13)를 가공하는 중공튜브 압출전조가공방법을 도시하고 있다.

경사형멘드렐(D)을 회전시킴과 동시에 코일형빌렛(2)을 공급하기 위하여 와이어빌렛공급부(H)에서 공급된 가열된 와이어빌렛(1)을 코일벤딩성형롤러(23)에서 코일형빌렛(2)으로 성형한 다음 콘테이너 구멍의 내면과 코일형빌렛 압출스크류(E)사이의 소재공급부에 연속적으로 삽입하여 코일형빌렛 압출스크류(E)에 연결된 압출스크류 회전구동부(F)의 회전력에 의해 전기의 코일형빌렛(2)를 연속적으로 공급하는 것을 특징으로 하며 이 때 압출스크류(E)의 형상은 오른손법칙의 나선형스크류이고 회전방향은 압출방향을 향하여 역방향인 좌회전으로 회전함으로써 오른손법칙으로 감겨져 있는 코일형빌렛(2)을 경사형압출다이(A)로 이동시키면서 압출하중을 가하게한다. 와이어빌렛(1)을 코일형빌렛(2)으로 성형하는 것은 와이어빌렛공급부(H)의 이송롤러에의해서 코일벤딩성형롤러(23)와 슬라이딩베어링(24)의 사이로 강하게 압입하여 코일형빌렛성형구동부(G)의 회전력으로 코일형빌렛을 성형하기 때문에 슬라이딩베어링(24)에 의해서 압출스크류지지부(W)의 역회전에의해서도 코일형빌렛(2)으로 성형가능한 구조로 되어 있어 연속적으로 소재를 압출할 수 있게 된다.

도 4은 경사형압출다이의 헬리컬 암형치형(3)을 사용하여 중공튜브의 외면에 헬리컬핀을 연속적으로 압출가공하는 연속압출전조공정 단면도로서 회전하는 경사형압출다이(A)의 헬리컬암형치형(3)의 형상이 형상이 경사면 출구에서의 중공튜브외면에 부착된 높은 사각형단면의 헬리컬핀(8)핀과 같은 면적을 가지는 경사면입구에서의 낮은 사다리꼴 단면(5)의 핀의 형상을 등간격으로 연결한 표면을 경사형압출다이(A)의 경사면 입구에서부터 경사면출구까지 헬리컬방향으로 점진적으로 큰 각도로 비틀게 하여 피치가 작은 헬리컬핀형상의 암형표면의 구조를 가지고 있는 헬리컬 암형치형(3)으로 형성된 경사형압출다이(A)와; 회전하는 경사형멘드렐(D)의 경사면의 표면형상이 경사형멘드렐(D)의 경사면 입구에서의 원형모양과 경사면 출구에서의 핀이 부착되지 않은 중공튜브내면 형상을 등각으로 연결하는 등각표면(12)으로 형성되어 있는 구조를 가지고 있는 원추형으로 구성된 경사형멘드렐(D)로써; 구성되는 성형공간(7)내로 금속빌렛이 압출될 때 회전하는 경사형압출다이(A)와 같은 방향과 같은 속도로 회전하는 경사형멘드렐(D)에 의해서 중공튜브의 외면에만 압출과 동시에 헬리컬핀(8)을 형성하여 외면헬리컬핀 부착중공튜브(14)를 가공하는 중공튜브 압출전조가공방법을 도시하고 있다.

도 5는 경사형멘드렐의 헬리컬암형치형(4)을 사용하여 중공튜브의 내면에 헬리컬핀을 연속적으로 압출가공하는 연속압출전조공정 단면도로서 회전하는 경사형압출다이(A)의 경사면의 표면형상이 경사형압출다이(A)의 경사면 입구에서의 원형모양과 경사면 출구에서의 핀이 부착되지 않은 중공튜브외면 형상을 등각으로 연결하는 등각표면(12)으로 형성되어 있는 구조를 가지고 있는 원추형으로 구성된 경사형압출다이(A)와; 회전하는 경사형멘드렐(D)의 경사면상에 헬리컬암형치형(3)의 형상이 경사면 출구에서의 중공튜브외면에 부착된 높은 사각형단면의 헬리컬핀(8)핀과 같은 면적을 가지는 경사면입구에서의 낮은 사다리꼴 단면(5)의 핀의 형상을 등간격으로 연결한 표면을 경사형멘드렐(D)의 경사면 입구에서부터 경사면출구까지 헬리컬방향으로 점진적으로 큰 각도로 비틀게 하여 피치가 작은 헬리컬핀의 형상의 암형표면의 구조를 가지고 있는 헬리컬 암형치형(4)으로 형성된 경사형멘드렐(D)로써; 구성되는 성형공간(7)내로 금속빌렛이 압출될 때 회전하는 경사형압출다이(A)와 같은 방향 같은 속도로 회전하는 경사형멘드렐(D)에 의해서 중공튜브의 내면에만 압출과 동시에 헬리컬핀(8)을 형성하여 내면헬리컬핀 부착중공튜브(15)를 가공하는 중공튜브 압출전조가공방법을 도시하고 있다.

도 6는 헬리컬치형이 없는 경사형다이와 경사형멘드렐을 사용하여 헬리컬핀이 부착 되지 않은 중공튜브를 연속적으로 압출가공하는 연속압출공정 단면도로서회전하는 경사형압출다이(A), 경사형압출다이 회전구동부(B), 고정된 콘테이너(C), 회전하는 경사형멘드렐(D), 코일형빌렛 압출스크류(E), 압출스크류 회전구동부(F), 코일형빌렛성형구동부(G), 와이어빌렛공급부(H), 체인기어(I), 체인(J), 코일벤딩성형롤러(23), 코일소재언코일러(29)으로 구성된 압출장치에서 고정된 콘테이너(C)에 회전하는 코일형빌렛 압출스크류(E)를 삽입하여 압출스크류 회전구동부(F)에 의해서 회전 시킬때 와이어빌렛공급부(H)에서 공급된 가열된 와이어빌렛(1)이 코일형빌렛성형부(G)의 코일벤딩성형롤러(23)의 회전과 압출스크류지지부(W)의 원주면에 끼워져있는 슬라이딩베어링(24)에 의하여 와이어빌렛을 굽히도록하여 코일형빌렛(2)으로 성형한 다음 압출스크류에의해서 감겨진 상태로 한 개의 구멍을 가지고 있는 콘테이너(C)와 코일형빌렛 압출스크류(E)사이에 삽입되어 코일형빌렛 압출스크류(E)에 연결된 압출스크류 회전구동부(F)의 회전력과 압출스크류의 스크류의 치형에 의해 전기의 코일형빌렛(2)을 콘테이어(C)에서 이동시키면서 경사형압출다이(A)로 코일형빌렛(2)을 연속적으로 삽입하게함과 동시에 경사형압출다이(A)의 입구부분의 스크류에 전달되어 경사형압출다이(A)의 회전력에의해서 코일형빌렛(2)에 압출하중을 가하도록 되어 있으며 코일형빌렛을 헬리컬치형이 없는 원추형의 경사형압출다이(A)와 경사형멘드렐(D)로써 구성되는 성형공간(7)내로 연속적으로 공급함으로써 원주방향으로 금속융합이 되면서 헬리컬핀이 없는 중공튜브을 연속적으로 압출가공하는 것을 특징으로 하는 연속압출가공장치와 가공방법을 도시하고 있다.

도 7은 경사형압출다이의 헬리컬 암형주름치형(16)과 경사형멘드렐의 헬리컬숫형주름치형(17)을 사용하여 벨로우즈형 주름관(19)을 연속적으로 압출가공하는 연속압출전조공정 단면도로서 회전하는 경사형압출다이(A)의 경사면 입구에서의 경사면상에 헬리컬암형주름치형(16)의 형상이 경사면입구에서의 주름의 진폭이 낮고 파장이 긴 주름단면으로부터 경사면 출구에서의 중공튜브외면에 주름의 진폭이 높고 파장이 짧은 주름단면까지의 주름단면이 경사형압출다이(A)의 경사면 입구에서부터 경사면출구까지 헬리컬방향으로 점진적으로 큰 각도로 비틀게한 표면으로 형성되어 있는 구조를 가지고 있는 헬리컬 암형주름치형(16)으로 형성된 경사형압출다이(A)와; 회전하는 경사형멘드렐(D)의 경사면 입구에서의 경사면상에 헬리컬숫형주름치형(17)의 형상이 경사면입구에서의 주름의 진폭이 낮고 파장이 긴 주름단면으로 으로부터 경사면 출구에서의 중공튜브외면에 주름의 진폭이 높고 파장이 짧은 주름단면까지의 주름단면이 경사형멘드렐(D)의 경사면 입구에서부터 경사면출구까지 헬리컬방향으로 점진적으로 큰 각도로 비틀게한 표면으로 형성되어 있는 구조를 가지고 있는 헬리컬 숫형주름치형(17)으로 형성된 경사형멘드렐(D)로써; 구성되는 성형공간(7)내로 금속빌렛이 압출될 때 회전하는 경사형압출다이(A)와 같은 속도로 회전하는 경사형멘드렐(D)로써 중공튜브의 표면에 헬리컬 주름(18)을 형성하며 벨로우즈형헬리컬주름중공튜브(19)을 가공하는 중공튜브 압출전조가공방법을 도시하고 있다.

도 2내지 도 7를 보면 와이어빌렛공급부(H)에서 공급된 가열된 와이어빌렛을 코일형빌렛성형부에서 성형된 코일형빌렛(2)이 콘테이너 구멍의 내면과 코일형빌렛 압출스크류(E)사이의 소재공급부(6)에 연속적으로 삽입하여 코일형빌렛 압출스크류(E)에 연결된 압출스크류 회전구동부(F)의 회전력에 의해 전기의 코일형빌렛(2)이 경사형압출다이(A)와 경사형멘드렐사이(D)에 연속적으로 공급될 때 경사형압출다이(A)와 경사형 멘드렐(D)의 입구부분에서 부터 코일형빌렛이 금속융합하면서 중공튜브로 압출됨과 동시에 경사형압출다이(A)와 경사형멘드렐사이(D)의 회전과 경사면에서 형성된 헬리컬치형에의하여 입구부부에서부터 원주방향의 낮은 헬리컬핀(8)을 형성하면서 출구부분까지 경사형압출다이(A)와 경사형 멘드렐(D)에 형성된 헬리컬치형과 회전에의하여 점점 높은 헬리컬핀을 가공하게되어 압출가공과 동시에 전조가공효과를 추가할 수 있으며 압출초기의 경사형압출다이(A)의 앞부분에 형성된 헬리컬스크류의 회전에 의한 압축력과 압출후기의 경사형압출다이(A)와 경사형멘드렐(D)의 회전력에 의한 압출력으로 압출가공과 동시에 경사형압출다이(A)와 경사형멘드렐(D)의 회전력에 의해서 전조가공할 수 있어서 높은 헬리컬핀을 가지는 중공튜브를 압출전조가공으로 가공할 수 있게 한다. 이와 같이 압출가공과 전조가공을 복합한 새로운 복합소성가공법을 도입한 것이 본원발명의 특징으로 볼 수 있다.

기존의 압출가공방법으로서는 헬리컬핀(8)을 가지고 있는 중공튜브를 압출가공하게 되면 과도한 하중이 압출다이 및 멘드렐의 헬리컬치형에 과도한 하중이 발생한다. 이러한 과도한 하중은 기존의 평다이 형태의 압출다이 또는 직선형 멘드렐의 헬리컬치형의 구조가 경사형으로 되어 있지 않고 일정단면의 구조로 되어 있어 압출초기에 압출다이 또는 멘드렐의 헬리컬치형으로써 핀을 먼저 형성하고 이어서 형성된 핀의 소재를 비틀면서 가공하게 하기 때문에 발생하며 또한 헬리컬치형의 방향이 압출방향과 경사되게 배치되어 고정되어 있으므로 압출가공중에 금속빌렛의 흐름을 방해하여 소재를 비틀게 함으로써 헬리컬치형에 과도한 하중이 발생한다.

따라서 이러한 과도한 하중을 제거하기 위해서 기존의 압출다이와 멘드렐의 형상인 평다이와 직선형멘드렐의 형상에서 경사형압출다이(A)와 경사형멘드렐(D)의 형상으로 바꾸고 각각의 경사면상에 비틀어진 헬리컬치형을 구성하여 압출과 동시에 경사형압출다이(A)와 경사형멘드렐(D)을 중공튜브의 내외면상에서 동시에 회전시켜 압출중에 소재를 비틀지 않고 경사형압출다이(A)와 경사형멘드렐(D)이 회전하면서 원주방향으로 압출하는 효과와 같이 중공튜브의 내외면에 높은 헬리컬핀(8)을 압출가공할 수 있다.

이와 같이 중공튜브의 내외면에 핀의 높이가 높은 헬리컬핀(8)을 가공하기 위해서 사용되는 압출다이 또는 멘드렐의 형상을 경사형으로 바꾸고 그 경사면의 헬리컬암형치형(3)의 형상이 경사면 출구에서의 중공튜브외면에 부착된 높은 사각형단면의 헬리컬핀(8)핀과 같은 면적을 가지는 경사면입구에서의 낮은 사다리꼴 단면(5)의 핀의 형상을 등간격으로 연결한 표면을 경사형압출다이(A)의 경사면 입구에서부터 경사면출구까지 헬리컬방향으로 점진적으로 큰 각도로 비틀게 하여 피치가 작은 헬리컬핀의 형상의 암형표면의 구조를 가지고 있는 헬리컬 암형치형(3)으로 형성된 경사형압출다이(A) 또는 경사형멘드렐(D)의 독특한 구조와 경사형압출다이(A) 또는 경사형멘드렐(D)의 회전에 의해서 중공튜브의 내외면에 핀의 높이가 높은 핀을 작은 피치로 가공할 수 있으며 다양한 단면을 가진 헬리컬핀(8)을 가공하는 것이 본원발명의 특징이다.

또한 도 2내지 도7의 빌렛공급에 있어서 고정된 콘테이너(C)에 회전하는 코일형빌렛 압출스크류(E)를 삽입하여 압출스크류 회전구동부(F)에 의해서 회전 시킬때 와이어빌렛공급부(H)에서 공급된 가열된 와이어빌렛(1)이 코일형빌렛성형부(G)의 코일벤딩성형롤러(23)의 회전과 코일형빌렛 압출스크류(E)의 원주면에 끼워져있는 슬라이딩베어링(24)에 의하여 굽힘이 발생하도록하여 코일형빌렛(2)으로 성형한 다음 압출스크류에의해서 감겨진 상태로 한 개의 구멍을 가지고 있는 고정된 콘테이너(C)의 코일형빌렛 압출스크류(E)사이에 삽입되어 코일형빌렛 압출스크류(E)에 연결된 압출스크류 회전구동부(F)의 회전력과 압출스크류의 스크류의 치형에 의해 전기의 코일형빌렛(2)을 고정된 콘테이어(C)내에서 이동시키면서 경사형압출다이(A)의 입구부분의 경사형다이압출스크류(V)에 전달되어 경사형압출다이(A)로 코일형빌렛(2)을 압출하게함과 동시에 경사형압출다이(A)의 회전력에의해서 코일형빌렛(2)에 압출하중을 가하도록 되어 있으며 코일형빌렛을 연속적으로 공급함으로써 압출가공을 연속적으로 할 수 있는 것이 특징이다.

이러한 장치로써 경사형압출다이(A)와 경사형멘드렐(D) 사이에서 코일형빌렛(2)의 원주방향으로 금속융합과 동시에 압출할 때 경사형압출다이(A)와 경사형멘드렐(D) 사이에서 경사형압출다이의 표면상의 헬리컬치형의 비틀어진 구조와 회전하는 경사형압출다이로써 중공튜브의 외면에 높은 헬리컬 핀이 부착된 중공튜브를 만들수 있게 하며 또한 경사형멘드렐(D)의 표면상의 헬리컬치형의 비틀어진 구조와 회전하는 경사형멘드렐(D)로써 중공튜브의 내면에 높은 헬리컬 핀이 부착된 중공튜브를 만들 수 있게 하며 또한 전기의 경사형압출다이(A)와 경사형 멘드렐(D)의 헬리컬치형을 동시에 사용함으로써 중공튜브의 내외면에 헬리컬핀을 동시에 가공할 수 있게 하며 경사형압출다이(A)와 경사형멘드렐(D)의 헬리컬주름치형의 조합에 따라 헬리컬 주름을 형성하여 벨로우즈형 헬리컬주름 중공튜브를 가공할 수 있게 한다.

도 8은 전기의 코일형빌렛(2)를 사용하는 대신 네 개의 중실환봉빌렛(10)를 사용하여 헬리컬핀(8)이 부착된 중공튜브를 압출하는 압출전조가공장치의 사시도로서 회전하는 경사형압출다이(A), 경사형압출다이 회전구동부(B), 고정된 다구멍콘테이너(K), 회전하는 경사형멘드렐(D), 경사형멘드렐 지지부(L), 경사형멘드렐 회전구동부(M), 다지형 압출스템(N), 다지형 압출스템 크로스램(O), 다지형 압출스템 구동부(P), 체인기어(I), 체인(J), 열간금속 환봉빌렛(10), 경사형압출다이 헬리컬 암형치형(3), 경사형멘드렐 헬리컬 암형치형(4), 경사형압출다이 헬리컬암형주름치형(16), 경사형멘드렐헬리컬숫형주름치형(17)으로 구성된 압출전조장치에서 네 개의 열간금속 환봉빌렛(10)을 네 개의 구멍을 가지고 있는 다구멍콘테이너(K)에 삽입되어 네 개의 압출스템을 일체로하는 다지형압출스템(N)에 연결된 다지형압출스템구동부(P)에 의해 전기의 환봉빌렛(10)들을 밀 때 유입된 네 개의 환봉빌렛(10)이 경사형압출다이(A)와 경사형멘드렐(D)로써 구성되는 성형공간(7)내에서 길이방향의 금속융합과 동시에 한개의 중공튜브로 압출되면서 헬리컬 암형치형(3)을 가지고 있는 회전하는 경사형압출다이(A)와 같은 방향 같은 속도로 회전하는 헬리컬 암형치형(4)을 가지고 있는 경사형멘드렐(D)에 의하여 헬리컬핀(8)이 중공튜브의 표면에 전조가공되어 중공튜브의 내외면에 헬리컬핀(8) 또는 헬리컬주름(18)이 형성된 헬리컬주름중공튜브(19)를 압출전조가공하는 것을 특징으로 하는 중공튜브 압출전조가공장치를 도시하고 있다.

도 9은 네 개의 중실환봉소재를 사용하여 헬리컬핀이 부착된 중공튜브를 압출하는 압출전조가공장치의 단면도로서 네 개의 환봉빌렛이 한 개의 중공튜브로 금속융합되면서 경사형압출다이(A)와 경사형멘드렐(D)사이로 삽입되도록하여 경사형압출다이(A)와 경사형멘드렐(D)로써 구성되는 성형공간내에서 헬리컬암형치형을 가지고 회전하는 경사형압출다이(A)와 같은방향 같은속도로 회전하는 헬리컬암형치형을 가지고 있는 경사형멘드렐(D)의 회전에 의하여 중공튜브의 표면에 헬리컬핀(8)이 전조가공되어 중공튜브의 내외면에 헬리컬핀이 부착된 중공튜브(13)를 압출전조가공하는 것을 특징으로 하는 중공튜브 압출전조가공공정을 도시하고 있으며 소재의 형태를 코일형빌렛(2)형태에서 네 개의 중실환봉빌렛(10)형태의 금속빌렛으로 바꾸고 네 개의 구멍이 있는 다구멍 콘테이너(K)와 함께 사용하게 되면 네 개의 빌렛으로 부터 하나의 중공튜브로 압출이 가능함과 동시에 다구멍콘테이너(K)의 네 개의 구멍들 사이의 유효공간이 중심부에 생기게 되므로 별도의 구동장치에 의해 회전구동할 수 있는 멘드렐지지부(L)가 콘테이너 중심부에 설치가능하게 되어 경사형 압출다이(A)와 같은 회전속도로 회전하는 경사형멘드렐(D)을 회전구동 할 수 있도록 되어 있다.

도 10는 한 개의 원통형중공빌렛(11)를 사용하여 헬리컬핀이 부착된 중공튜브를 압출하는 압출전조가공장치의 사시도로서 회전하는 경사형압출다이(A), 경사형압출다이 회전구동부(B), 고정된 콘테이너(C), 회전하는 경사형멘드렐(D), 경사형멘드렐 지지부(L), 경사형멘드렐 회전구동부(M), 원통형 압출스템(Q), 원통형 압출스템크로스램(R), 원통형압출스템구동부(S), 체인기어(I), 체인(J), 열간금속 원통형중공빌렛(11), 경사형압출다이 헬리컬 암형치형(3), 경사형멘드렐 헬리컬 암형치형(4), 경사형압출다이 헬리컬암형주름치형(16), 경사형멘드렐 헬리컬숫형주름치형 (17) 으로 구성된 압출전조장치에서 한 개의 열간금속 원통형중공빌렛(11)을 한 개의 구멍을 가지고 있는 콘테이너(C)와 경사형멘드렐 지지부(L)사이에 삽입되어 한 개의 원통형압출스템(Q)에 의해 전기의 원통형빌렛(11)을 밀 때 유입된 한 개의 원통형빌렛(11)이 경사형압출다이(A)와 경사형멘드렐(D)로써 구성되는 성형공간(7)내에서 한 개의 중공튜브로 압출되면서 헬리컬 암형치형(3)을 가지고 있는 회전하는 경사형압출다이(A)와 같은 방향 같은 속도로 회전하는 헬리컬 암형치형(4)을 가지고 있는 경사형멘드렐(D)에 의하여 중공튜브의 표면에 헬리컬핀(8)이 전조가공되어 중공튜브의 내외면에 헬리컬핀(8) 또는 헬리컬주름(18)이 형성된 중공튜브(9)를 압출전조가공하는 것을 특징으로 하는 중공튜브 압출전조가공장치를 도시하고 있다.

도 11은 한 개의 원통형중공빌렛(11)를 사용하여 헬리컬핀이 부착된 중공튜브를 압출하는 압출전조가공공정의 단면도로서 원통형중공빌렛(11)의 내부에 회전하는 멘드렐지지부(L)을 삽입하여 경사형멘드렐(D)을 회전시킴과동시에 원통형압출스템(Q)으로써 원통형중공빌렛(11)을 압축하여 경사형압출다이(A)와 경사형멘드렐(D)사이에 소재를 삽입함과 동시에 중공튜브의 표면에 헬리컬핀(8)이 전조가공되어 중공튜브의 내외면에 헬리컬핀(8) 또는 헬리컬주름(18)이 형성된 중공튜브(9)를 압출전조가공하는 것을 특징으로 하는 중공튜브 압출전조가공공정를 도시하고 있다.

도 12은 한 개의 중실환봉빌렛(10)을 사용하여 인볼루트 헬리컬치형단면 부착중실환봉(22)을 압출하는 압출전조가공장치 사시도로서 회전하는 경사형압출다이(A), 경사형압출다이 회전구동부(B), 고정된 콘테이너(C), 중실형환봉 압출스템(T), 중실형환봉압출스템 구동부(U), 체인기어(I), 체인(J)으로 구성된 압출전조장치에서 한 개의 열간금속 중실형환봉빌렛(10)을 한 개의 구멍을 가지고 있는 콘테이너(C)에 삽입되어 한 개의 중실형환봉압출스템(T)에 의해 전기의 중실형환봉빌렛(10)을 밀 때 유입된 한 개의 중실형환봉빌렛(10)이 회전하는 경사형압출다이(A)의 경사면의 표면형상이 경사형압출다이(A)의 경사면 입구에서의 원형모양과 경사면 출구에서의 인볼루트치형이 부착된 중실환봉외면 형상을 등각으로 연결하는 등각표면(12)을 일정각도로 비틀게한 표면으로 형성되어 있는 구조를 가지고 있는 인볼루트 헬리컬 암형치형(20)으로 형성된 경사형압출다이(A)로써 구성되는 성형공간(7)에서 한개의 중실환봉으로 압출되면서 인볼루트 헬리컬 암형치형(20)을 가지고 있는 회전하는 경사형압출다이(A)를 회전시켜 중실환봉의 외면에 인볼루트 헬리컬치형(21)이 형성된 중실환봉를 제조하는 것을 특징으로 하는 인볼루트 헬리컬치형 부착중실환봉(22)을 압출전조가공장치를 도시하고 있다.

도 13는 한 개의 중실환봉빌렛(10)을 사용하여 인볼루트 헬리컬치형단면 부착중실환봉(22)을 압출하는 압출전조가공공정 단면도로서 기존의 압출기와는 달리 인볼루트헬리컬암형치형(20)이 있는 경사형압출다이(A)를 회전시키면서 압출스템으로써 소재를 압출할 때 중실환봉의 표면에 인볼루트헬리컬치형(21)이 형성되도록 하는 가공방법을 도시하고 있다.

도 14은 인볼루트 헬리컬암형치형(20)의 표면형상의 사시도로서 부착중실환봉 (22)을 압출하는 압출전조가공공정에 사용되는 경사형압출다이(A)의 경사면상에 인볼루트헬리컬암형치형(20)의 형상이 경사형압출다이(A)의 경사면 입구에서의 원형모양과 경사면 출구에서의 복수개의 인볼루트헬리컬치형(21)이 부착된 중실환봉의 외면 형상을 등각으로 연결하는 등각표면(12)을 일정각도로 비틀게한 표면으로 형성되어 있는 구조를 가지고 있는 복수개의 인볼루트 헬리컬 암형치형(20)으로 형성된 경사형압출다이(A)의 인볼루트 헬리컬암형치형(20)을 도시하고 있다

도 15은 본 발명에 의해 제조될 수 있는 헬리컬핀(8)이 부착된 중공튜브 또는 중실환봉의 예시도로서 중공튜브의 내외표면 또는 중실환봉의 외면에 임의단면을 가지는 헬리컬핀이 부착된 제품을 도시하고 있다.

본원발명은 기존의 압출기의 구성요소인 압출다이와 멘드렐의 형상과 달리 경사형압출다이와 경사형멘드렐로 바꾸고 그 경사면의 표면형상을 비틀어진 헬리컬치형으로 구성하여 경사형압출다이와 경사형멘드렐이 회전하면서 중공튜브의 내외표면에 높은 헬리컬핀을 형성하며 또한 중실환봉의 외부표면에 높은 헬리컬핀을 형성할 수 있다.

이와 같이 압출가공을 통하여 미세한 튜브에 얇고 높은 핀을 가공 할 수 있어 고효율 미세전열관의 가공이 가능하여 열발생이 많은 미세한 정밀기계의 냉각부품 또는 열발생 초정밀 전자제품의 냉각장치에도 활용될 수 있다.

또한 경사형압출다이의 헬리컬치형과 경사형멘드렐의 헬리컬치형의 조합으로 내외면상에 헬리컬핀이 동시에 부착된 중공튜브와 원주방향으로 주름진 형태 즉 벨로즈형의 주름관을 압출가공으로 가공할 수 있을 뿐아니라 중실환봉의 외부표면에 헬리컬 인볼루트 치형을 가공할 수 있어 헬리컬치차를 만들 수 있다. 또한 압출제품의 단면이 나선형인 제품을 열간금속 압출전조기를 통해 가공하게되면 추가적인 전조가공이 없이도 임의 단면형상의 헬리컬핀을 가진 제품을 압출가공할 수 있다.

또한 경사형멘드렐을 회전시킴과 동시에 코일형 빌렛을 연속적으로 공급하기 위하여 와이어빌렛공급부에서 공급된 가열된 와이어빌렛을 코일형빌렛성형부에서 코일형빌렛으로 성형한 다음 한 개의 구멍을 가지고 있는 콘테이너 구멍의 내면과 코일형빌렛 압출스크류사이의 소재공급부에 연속적으로 삽입하여 코일형빌렛 압출스크류에 연결된 압출스크류 회전구동부의 회전력에 의해 전기의 코일형빌렛를 연속적으로 공급할 수 있도록 함으로써 압출가공의 생산성향상에 기여 할 수 있다.

도 1은 코일형빌렛과 압출스크류를 사용하여 헬리컬핀이 부착된 중공튜브를 연속적으로 압출가공하는 연속압출전조가공장치의 사시도.

도 2는 내외면에 헬리컬핀을 가진 중공튜브를 연속적으로 압출가공하는 연속압출전조공정의 성형공간내의 코일형빌렛의 금속융합 및 헬리컬핀성형 소재흐름도.

도 3는 경사형압출다이의 헬리컬 암형치형과 경사형멘드렐의 헬리컬암형치형을 사용하여 내외면에 헬리컬핀을 가진 중공튜브를 연속적으로 압출가공하는 연속압출전조공정 단면도.

도 4은 경사형압출다이의 헬리컬 암형치형을 사용하여 외면에 헬리컬핀을 가진 중공튜브를 연속적으로 압출가공하는 연속압출전조공정 단면도.

도 5는 경사형멘드렐의 헬리컬암형치형을 사용하여 내면에 헬리컬핀을 가진 중공튜브를 연속적으로 압출가공하는 연속압출전조공정 단면도.

도 6은 헬리컬치형이 없는 경사형다이와 경사형멘드렐을 사용하여 헬리컬핀이 부착 되지 않은 중공튜브를 연속적으로 압출가공하는 연속압출공정 단면도.

도 7는 경사형압출다이의 헬리컬암형주름치형과 경사형멘드렐의 헬리컬숫형주름치형을 사용하여 벨로우즈형 주름관을 연속적으로 압출가공하는 연속압출전조공정 단면도.

도 8은 네 개의 중실환봉빌렛를 사용하여 헬리컬핀이 부착된 중공튜브를 압출하는 압출전조가공장치의 사시도.

도 9은 네 개의 중실환봉빌렛를 사용하여 헬리컬핀이 부착된 중공튜브를 압출하는 압출전조가공공정의 단면도.

도 10는 한 개의 원통형중공빌렛를 사용하여 헬리컬핀이 부착된 중공튜브를 압출하는 압출전조가공장치의 사시도.

도 11는 한 개의 원통형중공빌렛를 사용하여 헬리컬핀이 부착된 중공튜브를 압출하는 압출전조가공공정의 단면도.

도 12은 한 개의 중실환봉빌렛을 사용하여 인볼루트헬리컬치형부착중실환봉을 압출하는 압출전조가공장치의 사시도.

도 13은 한 개의 중실환봉빌렛을 사용하여 인볼루트헬리컬치형부착중실환봉을 압출하는 압출전조가공공정의 단면도.

도 14은 인볼루트헬리컬치형부착중실환봉을 압출하는 경사형압출다이의 인볼루트헬리컬암형치형의 표면형상의 사시도.

도 15은 본 발명에 의해 제조될 수 있는 임의의 단면형상의 헬리컬핀이 부착된 중공튜브 또는 중실환봉의 예시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

A:경사형압출다이 B:경사형압출다이 회전구동부 C:고정된 콘테이너 D:회전하는 경사형멘드렐 E:코일형빌렛 압출스크류 F:압출스크류 회전구동부 G:코일형빌렛성형부 H:와이어빌렛공급부 I:체인기어 J:체인 K:고정된 다구멍콘테이너 L: 경사형멘드렐 지지부 M:경사형멘드렐 회전구동부 N:다지형압출스템 O:다지형압출스템크로스램 P: 다지형압출스템구동부 Q:원통형압출스템 R:원통형압출스템크로스램 S:원통형압출스템구동부 T:중실환봉압출스템 U:중실형환봉압출스템구동부 V:경사형다이압출스크류 W:코일형빌렛압출스크류지지부

1:열간금속와이어빌렛 2:열간금속코일형빌렛 3:경사형압출다이헬리컬암형치형 4:경사형멘드렐헬리컬암형치형 5:낮은사다리꼴단면 6:소재공급부 7:성형공간 8:헬리컬핀 9:헬리컬핀부착중공튜브 10:열간금속중실환봉빌렛 11:열간금속원통형중공빌렛 12:등각표면 13:내외면헬리컬핀부착부착중공튜브 14:외면헬리컬핀부착부착중공튜브 15:내면헬리컬핀부착부착중공튜브 16:헬리컬암형주름치형 17:헬리컬숫형주름치형 18:헬리컬주름 19:헬리컬주름중공튜브 20: 인볼루트헬리컬암형치형 21:인볼루트헬리컬치형 22:인볼루트헬리컬치형부착중실환봉 23:코일벤딩성형롤러 24:슬라이딩베어링 25:트러스트베어링 26:임의단면헬리컬핀 27:임의단면헬리컬핀부착중공튜브 28:핀이 없는 중공튜브 29:코일소재언코일러

Claims (11)

1. 회전하는 경사형압출다이(A), 경사형압출다이 회전구동부(B), 고정된 콘테이너(C), 회전하는 경사형멘드렐(D), 코일형빌렛 압출스크류(E), 압출스크류 회전구동부(F), 코일형빌렛성형구동부(G), 와이어빌렛공급부(H), 체인기어(I), 체인(J), 열간금속 와이어빌렛(1), 열간금속 코일형빌렛(2), 경사형압출다이 헬리컬암형치형(3), 경사형멘드렐 헬리컬암형치형(4), 경사형압출다이 헬리컬주름암형치형(16), 경사형멘드렐 헬리컬주름숫형치형(17), 코일벤딩성형롤러(23), 코일소재언코일러(29)으로 구성된 압출전조장치에서 와이어빌렛공급부(H)로부터 공급된 가열된 와이어빌렛(1)를 코일형빌렛성형구동부(G)의 코일벤딩성형롤러(23)에 의해서 코일형빌렛(2)으로 성형한 다음 한 개의 구멍을 가지고 있는 콘테이너(C)의 구멍의 내면과 코일형빌렛 압출스크류(E)사이의 소재공급부(6)에 연속적으로 삽입하여 코일형빌렛 압출스크류(E)에 연결된 압출스크류 회전구동부(F)의 회전력에 의해 전기의 코일형빌렛(2)을 밀 때 유입된 코일형빌렛(2)이 경사형압출다이(A)와 경사형멘드렐(D)로써 구성되는 성형공간(7)내에서 원주방향의 금속융합과 동시에 한개의 중공튜브로 압출되면서 헬리컬암형치형(3)을 가지고 회전하는 경사형압출다이(A)와 같은방향 같은속도로 회전하는 헬리컬암형치형(4)을 가지고 있는 경사형멘드렐(D)의 회전에 의하여 중공튜브의 표면에 헬리컬핀(8)이 전조가공되어 중공튜브의 내외면에 헬리컬핀이 부착된 중공튜브(9)를 연속적으로 압출전조가공하는 것을 특징으로 하는 중공튜브 연속압출전조가공장치.
2. 회전하는 경사형압출다이(A), 경사형압출다이 회전구동부(B), 고정된 다구멍콘테이너(K), 회전하는 경사형멘드렐(D), 경사형멘드렐 지지부(L), 경사형멘드렐 회전구동부(M), 다지형 압출스템(N), 다지형 압출스템 크로스램(O), 다지형 압출스템 구동부(P), 체인기어(I), 체인(J), 열간금속 환봉빌렛(10), 경사형압출다이 헬리컬 암형치형(3), 경사형멘드렐 헬리컬 암형치형(4), 경사형압출다이 헬리컬암형주름치형(16), 경사형멘드렐 헬리컬숫형주름치형(17)으로 구성된 압출전조장치에서 네 개의 열간금속 환봉빌렛(10)을 네 개의 구멍을 가지고 있는 다구멍콘테이너(K)에 삽입되어 네 개의 압출스템을 일체로하는 다지형 압출스템(N)에 연결된 다지형압출스템구동부(P)에 의해 전기의 환봉빌렛(10)들을 밀 때 유입된 네 개의 환봉빌렛(10)이 경사형압출다이(A)와 경사형멘드렐(D)로써 구성되는 성형공간(7)내에서 길이방향의 금속융합과 동시에 한개의 중공튜브로 압출되면서 헬리컬 암형치형(3)을 가지고 있는 회전하는 경사형압출다이(A)와 같은 방향 같은 속도로 회전하는 헬리컬 암형치형(4)을 가지고 있는 경사형멘드렐(D)에 의하여 헬리컬핀(8) 또는 헬리컬주름(18)이 중공튜브의 표면에 전조가공되어 중공튜브의 내외면에 헬리컬핀이 형성된 중공튜브(9)를 압출전조가공하는 것을 특징으로 하는 중공튜브 압출전조가공장치.
3. 회전하는 경사형압출다이(A), 경사형압출다이 회전구동부(B), 고정된 콘테이너(C), 회전하는 경사형멘드렐(D), 경사형멘드렐 지지부(L), 경사형멘드렐 회전구동부(M), 원통형 압출스템(Q), 원통형 압출스템 크로스램(R), 원통형 압출스템 구동부(S), 체인기어(I), 체인(J), 열간금속 원통형중공빌렛(11), 경사형압출다이 헬리컬 암형치형(3), 경사형멘드렐 헬리컬 암형치형(4), 경사형압출다이 헬리컬암형주름치형(16), 경사형멘드렐 헬리컬숫형주름치형(17)으로 구성된 압출전조장치에서 한 개의 열간금속 원통형중공빌렛(11)을 한 개의 구멍을 가지고 있는 콘테이너(C)와 경사형멘드렐 지지부(L)사이에 삽입되어 한 개의 원통형압출스템(Q)에 의해 전기의 원통형중공빌렛(11)을 밀 때 유입된 한 개의 원통형중공빌렛(11)이 경사형압출다이(A)와 경사형멘드렐(D)로써 구성되는 성형공간(7)내에서 한 개의 중공튜브로 압출되면서 헬리컬 암형치형(3)을 가지고 있는 회전하는 경사형압출다이(A)와 같은 방향 같은 속도로 회전하는 헬리컬 암형치형(4)을 가지고 있는 경사형멘드렐(D)에 의하여 중공튜브의 표면에 헬리컬핀(8)이 전조가공되어 중공튜브의 내외면에 헬리컬핀이 형성된 중공튜브(9)를 압출전조가공하는 것을 특징으로 하는 중공튜브 압출전조가공장치.
4. 청구항 1항 내지 3항중 어느 한 항에 있어서 회전하는 경사형압출다이(A)의 경사면상에 헬리컬암형치형(3)의 형상이 경사면 출구에서의 중공튜브외면에 부착된 높은 사각형단면의 헬리컬핀(8)핀과 같은 면적을 가지는 경사면입구에서의 낮은 사다리꼴 단면(5)의 핀의 형상을 등간격으로 연결한 표면을 경사형압출다이(A)의 경사면 입구에서부터 경사면출구까지 헬리컬방향으로 점진적으로 큰 각도로 비틀게 하여 피치가 작은 헬리컬핀의 형상의 암형표면의 구조를 가지고 있는 헬리컬 암형치형(3)으로 형성된 경사형압출다이(A)와; 회전하는 경사형멘드렐(D)의 경사면상에 헬리컬암형치형(4)의 형상이 경사면 출구에서의 중공튜브외면에 부착된 높은 사각형단면의 헬리컬핀(8)핀과 같은 면적을 가지는 경사면입구에서의 낮은 사다리꼴 단면(5)의 핀의 형상을 등간격으로 연결한 표면을 경사형멘드렐(D)의 경사면 입구에서부터 경사면출구까지 헬리컬방향으로 점진적으로 큰 각도로 비틀게 하여 피치가 작은 헬리컬핀의 형상의 암형표면의 구조를 가지고 있는 헬리컬 암형치형(4)으로 형성된 경사형멘드렐(D)로써; 구성되는 성형공간(7)내로 금속빌렛이 압출될 때 회전하는 경사형압출다이(A)와 같은 방향 같은 속도로 회전하는 경사형멘드렐(D)에 의해서 중공튜브의 내외면에 압출과 동시에 헬리컬핀(8)을 형성하여 내외면헬리컬핀 부착중공튜브(15)를 가공하는 중공튜브 압출전조가공방법.
5. 청구항 1항 내지 3항중 어느 한 항에 있어서 회전하는 경사형압출다이(A)의 헬리컬암형치형(3)의 형상이 경사면 출구에서의 중공튜브외면에 부착된 높은 사각형단면의 헬리컬핀(8)핀과 같은 면적을 가지는 경사면입구에서의 낮은 사다리꼴 단면(5)의 핀의 형상을 등간격으로 연결한 표면을 경사형압출다이(A)의 경사면 입구에서부터 경사면출구까지 헬리컬방향으로 점진적으로 큰 각도로 비틀게 하여 피치가 작은 헬리컬핀의 형상의 암형표면의 구조를 가지고 있는 헬리컬 암형치형(3)으로 형성된 경사형압출다이(A)와; 회전하는 경사형멘드렐(D)의 경사면의 표면형상이 경사형멘드렐(D)의 경사면 입구에서의 원형모양과 경사면 출구에서의 핀이 부착되지 않은 중공튜브내면 형상을 등각으로 연결하는 등각표면(12)으로 형성되어 있는 구조를 가지고 있는 원추형으로 구성된 경사형멘드렐(D)로써; 구성되는 성형공간(7)내로 금속빌렛이 압출될 때 회전하는 경사형압출다이(A)와 같은 방향과 같은 속도로 회전하는 경사형멘드렐(D)에 의해서 중공튜브의 외면에만 압출과 동시에 헬리컬핀(8)을 형성하여 외면헬리컬핀 부착중공튜브(13)를 가공하는 중공튜브 압출전조가공방법.
6. 청구항 1항 내지 3항중 어느 한 항에 있어서 회전하는 경사형압출다이(A)의 경사면의 표면형상이 경사형압출다이(A)의 경사면 입구에서의 원형모양과 경사면 출구에서의 핀이 부착되지 않은 중공튜브외면 형상을 등각으로 연결하는 등각표면(12)으로 형성되어 있는 구조를 가지고 있는 원추형으로 구성된 경사형압출다이(A)와; 회전하는 경사형멘드렐(D)의 경사면상에 헬리컬암형치형(4)의 형상이 경사면 출구에서의 중공튜브외면에 부착된 높은 사각형단면의 헬리컬핀(8)핀과 같은 면적을 가지는 경사면입구에서의 낮은 사다리꼴 단면(5)의 핀의 형상을 등간격으로 연결한 표면을 경사형멘드렐(D)의 경사면 입구에서부터 경사면출구까지 헬리컬방향으로 점진적으로 큰 각도로 비틀게 하여 피치가 작은 헬리컬핀의 형상의 암형표면의 구조를 가지고 있는 헬리컬 암형치형(4)으로 형성된 경사형멘드렐(D)로써; 구성되는 성형공간(7)내로 금속빌렛이 압출될 때 회전하는 경사형압출다이(A)와 같은 방향 같은 속도로 회전하는 경사형멘드렐(D)에 의해서 중공튜브의 내면에만 압출과 동시에 헬리컬핀(8)을 형성하여 내면헬리컬핀 부착중공튜브(14)를 가공하는 중공튜브 압출전조가공방법.
7. 청구항 1항에 있어서 고정된 콘테이너(C)에 회전하는 코일형빌렛 압출스크류(E)를 삽입하여 압출스크류 회전구동부(F)에 의해서 회전 시킬때 와이어빌렛공급부(H)에서 공급된 가열된 와이어빌렛(1)이 코일형빌렛성형부(G)의 코일벤딩성형롤러(23)과 압출스크류(E)의 원주면에 끼워져있는 슬라이딩베어링(24)에 의해서 와이어빌렛(1)을 코일형빌렛(2)으로 성형되기 위해서 와이어빌렛공급부(H)의 이송롤러에의해서 코일벤딩성형롤러(23)와 슬라이딩베어링(24)의 사이로 강하게 압입하도록하며 코일형빌렛성형구동부의 회전력과 슬라이딩베어링(24)에 의해서 압출스크류의 역회전에의해서도 와이어빌렛(1)을 굽히게 하여 코일형빌렛(2)으로 성형하게한다. 또한 압출스크류(E)의 형상이 오른손법칙의 나선형스크류이고 회전방향은 압출방향을 향하여 역방향인 좌회전으로 회전함으로써 오른손법칙으로 감겨져 있는 코일형빌렛(2)을 압출스크류(E)에의해서 감겨진 상태로 한 개의 구멍을 가지고 있는 콘테이너(C)와 코일형빌렛 압출스크류(E)사이에 삽입되어 코일형빌렛 압출스크류(E)에 연결된 압출스크류 회전구동부(F)의 회전력과 압출스크류(E)의 스크류의 치형에 의해 전기의 코일형빌렛(2)을 콘테이어(C)내에서 이동시키면서 경사형압출다이(A)로 코일형빌렛(2)을 연속적으로 삽입하게함과 동시에 경사형압출다이(A)의 입구부분의 스크류(V)에 전달되어 경사형압출다이(A)의 회전력에의해서 코일형빌렛(2)에 압출하중을 가하도록 되어 있으며 코일형빌렛(2)을 헬리컬치형이 없는 원추형의 경사형압출다이(A)와 경사형멘드렐(D)로써 구성되는 성형공간(7)내로 연속적으로 공급함으로써 원주방향으로 금속융합이 되면서 헬리컬핀이 없는 중공튜브을 연속적으로 압출가공하는 것을 특징으로 하는 연속압출가공장치와 가공방법.
8. 청구항 1항 내지 3항중 어느 한 항에 있어서 회전하는 경사형압출다이(A)의 경사면 입구에서의 경사면상에 헬리컬암형주름치형(16)의 형상이 경사면입구에서의 주름의 진폭이 낮고 파장이 긴 주름단면으로 으로부터 경사면 출구에서의 중공튜브외면에 주름의 진폭이 높고 파장이 짧은 주름단면까지의 주름단면이 경사형압출다이(A)의 경사면 입구에서부터 경사면출구까지 헬리컬방향으로 점진적으로 큰 각도로 비틀게한 표면으로 형성되어 있는 구조를 가지고 있는 헬리컬 암형주름치형(16)으로 형성된 경사형압출다이(A)와; 회전하는 경사형멘드렐(D)의 경사면 입구에서의 경사면상에 헬리컬숫형주름치형(17)의 형상이 경사면입구에서의 주름의 진폭이 낮고 파장이 긴 주름단면으로 으로부터 경사면 출구에서의 중공튜브외면에 주름의 진폭이 높고 파장이 짧은 주름단면까지의 주름단면이 경사형멘드렐(D)의 경사면 입구에서부터 경사면출구까지 헬리컬방향으로 점진적으로 큰 각도로 비틀게한 표면으로 형성되어 있는 구조를 가지고 있는 헬리컬숫형주름치형(17)으로 형성된 경사형멘드렐(D)로써; 구성되는 성형공간(7)내로 금속빌렛이 압출될 때 회전하는 경사형압출다이(A)와 같은 속도로 회전하는 경사형멘드렐(D)로써 중공튜브의 표면에 헬리컬 주름(18)을 형성하며 벨로우즈형 헬리컬주름 중공튜브(19)을 가공하는 중공튜브 압출전조가공방법.
9. 청구항 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서 경사형압출다이(A)와 경사형 멘드렐(D)의 사이 로 구성되는 중공 성형공간(7)부에 삽입된 금속빌렛이 경사형압출다이(A)와 경사형 멘드렐(D)로써 구성되는 성형공간(7)내에서 압출될 때 경사형압출다이(A)와 경사형 멘드렐(D)의 표면에 구성된 다양한 임의 단면 형상의 헬리컬 치형에 의해서 중공튜브표면 또는 중실환봉외면에 형성되는 헬리컬핀의 단면모양이 다양한 임의의 형상으로 되어 있는 헬리컬핀이 부착된 중공튜브를 제조하는 압출전조가공방법.
10. 회전하는 경사형압출다이(A), 경사형압출다이 회전구동부(B), 고정된 콘테이너(C), 중실형환봉 압출스템(T), 중실형환봉압출스템 구동부(U), 체인기어(I), 체인(J)으로 구성된 압출전조장치에서 한 개의 열간금속 중실형환봉빌렛(10)을 한 개의 구멍을 가지고 있는 고정된 콘테이너(C)에 삽입되어 한 개의 중실형환봉압출스템(T)에 의해 전기의 중실형환봉빌렛(10)을 밀 때 유입된 한 개의 중실형환봉빌렛(10)이 회전하는 경사형압출다이(A)의 경사면의 표면형상이 경사형압출다이(A)의 경사면 입구에서의 원형모양과 경사면 출구에서의 인볼루트치형이 부착된 중실환봉외면 형상을 등각으로 연결하는 등각표면(12)을 일정각도로 비틀게한 표면으로 형성되어 있는 구조를 가지고 있는 복수개의 인볼루트 헬리컬 암형치형(20)으로 형성된 경사형압출다이(A)로써 구성되는 성형공간(7)에서 한개의 중실환봉로 압출되면서 인볼루트헬리컬암형치형(20)을 가지고 있는 회전하는 경사형압출다이(A)를 회전시켜 중실환봉의 외면에 인볼루트헬리컬치형(21)이 형성된 중실환봉를 제조하는 것을 특징으로 하는 인볼루트헬리컬치형부착중실환봉(22) 압출전조가공장치와 가공방법.
11. 청구항 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서 사용되는 소재를 용융금속 또는 열가소성수지를 사용하여 헬리컬핀(8)이 부착된 중공튜브를 가공하는 압출전조가공방법.