KR100553261B1

KR100553261B1 - 금속주름관의 성형방법

Info

Publication number: KR100553261B1
Application number: KR1020030064707A
Authority: KR
Inventors: 최진림
Original assignee: 동아금속주름관(주)
Priority date: 2003-09-18
Filing date: 2003-09-18
Publication date: 2006-02-20
Also published as: KR20050028453A

Abstract

본 발명에 따른 금속주름관의 성형방법은 중공관에 압입된 성형리브가 형성된 다이스가 편심회전되어 상기 성형리브에 의하여 중공관에 주름이 설정깊이의 97% 이하의 깊이로 형성되고, 상기 중공관은 상기 다이스가 편심회전되어 상기 성형리브에 의하여 1피치간격의 주름이 형성되는 동안 상기 1피치간격보다 긴 길이가 전진되어 상기 성형리브를 향하여 수평이송되기 때문에 현재 형성되고 있는 주름은 압입되어 있는 성형리브에 걸려 압착, 좌굴되어 주름이 내, 외측으로 돌출되면서 주름이 설정높이로 형성되므로, 주름의 골부의 두께가 두꺼워져 내구성이 향상되는 이점이 있다.

주름관, 다이스, 성형리브, 두께, 이송속도

Description

금속주름관의 성형방법{Forming method of metal-corrugated pipe}

도 1은 중공관의 일부에 통상적인 환형 주름이 형성된 상태가 표현된 정면도

도 2는 중공관의 일부에 통상적인 나선형 주름이 형성된 상태가 표현된 정면도

도 3a 내지 도 3d는 통상적인 환형 주름관의 성형장치가 표현된 도면

도 4는 종래기술에 따른 금속제 주름관의 성형방법에 의하여 제조된 주름관의 단면도

도 5는 본 발명에 따른 금속주름관의 성형방법을 실시하기 위한 장치가 표현된 개략도

도 6은 본 발명에 따른 금속주름관의 성형방법에 의하여 제조된 금속주름관의 단면이 표현된 도면

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 환형 주름이 형성된 중공관 2 : 나선형주름이 형성된 중공관

14 : 회전부재 20 : 다이스

20a : 성형리브 30 : 이송수단

본 발명은 금속주름관 성형방법에 관한 것으로서, 특히 주름성형시 금속제 중공관을 성형리브에 의하여 일정 깊이로 눌러 산과 골을 형성함과 아울러 상기의 산과 골을 좌굴시켜 주름을 형성하는 금속 주름관 성형방법에 관한 것이다.

일반적으로 금속주름관은 도 1, 2에 도시된 바와 같이 중공관(1)(2)의 외주면에 골(1a)(2a)과 산(1b)(2b)이 교호로 반복된 주름이 환형으로 형성된 주름관과 상기 주름이 나선형으로 형성된 주름관으로 대별되는데, 상기 주름은 등피치(P)간격을 갖는다. 한편 상기 금속주름관은 신축 및 굽힘이 가능하여 배관장소가 미로처럼 복잡하게 얽혀있는 경우 적절하게 사용될 수 있고, 탄력적으로 변형 가능하므로 유체 또는 기체의 유동에 따른 진동 및 외부로부터 전달되는 진동을 흡수하며, 굽힘과 비틀림 시험을 통해 측정된 최대 굽힘 가능한 횟수와 최대 비틀림 가능한 횟수에 의해 내구성, 즉 품질이 결정된다.

한편, 종래기술에 따른 금속주름관은 대한민국 특허공고번호 제 89-2878호 및 제 89-5250호에 개시된 바와 같이, 오스테나이트계 스테인리스 강으로 제조된 중공관(1)을 일정속도로 전진시키면서 다이스 내주면에 설치된 성형리브가 상기 중공관에 압입되게 한 다음, 상기 다이스를 편심회전시키면 상기 성형리브에 의하여 중공관(1)의 표면에 골(1a)과 산(1b)을 갖는 주름이 형성되는데, 상기 중공관(1)의 수평이송속도는 상기 다이스의 편심회전에 따라 상기 성형리브에 압입되어 형성되 는 중공관의 주름이 소정의 등피치간격을 갖도록 설정되어, 상기 중공관(1)이 전진된다. 상기한 금속주름관의 성형장치를 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

통상적인 환형 금속주름관의 성형장치는 프레임(31)과, 상기 프레임(31)의 내부에 설치된 모터(4)와, 상기 프레임(3)의 상측에 착설된 지지대(6)에 회전 가능하게 설치되고 상기 모터(4)와 풀리(7), 벨트(8)로 연결되어 회전력을 전달받는 관형축(10)과, 상기 관형축(10)의 전단에 착설된 성형통(12)과, 상기 성형통(12)의 내부에 형성된 슬라이드홈(12a)을 따라 이동 가능하게 끼워진 회전체(14)와, 상기 성형통(12)에 나사 결합되고 일단이 상기 회전체(14)와 일체로 결합된 조절나사봉(16)과, 상기 조절나사봉(16)의 타단에 체결되어 상기 조절나사봉(16)을 성형통(12)에 고정시키는 너트(18)와, 상기 회전체(14)의 중앙에 위치되고 내경이 중공관(1)보다 2배정도 더 큰 내주면에 1리드의 성형리브(20a)가 형성되어 상기 중공관(1)에 감겨 돌아가면서 주름을 형성하는 다이스(20)와, 상기 중공관(1)을 상기 관형축(10)을 통해 축방향으로 전진시키는 공지의 이송수단을 포함하여 구성된다. 상기 이송수단은 여기에 도시된 바는 없으나, 대한민국 실용신안공고 번호 제 88-2611호에 개시되어 있는 파이프협지 이송장치를 사용하여 흔들림없이 중공관이 일정 속도로 이동될 수 있다.

상기한 금속주름관 성형장치에 의하여 중공관에 환형주름이 성형되는 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 조절나사봉(16)으로 너트(18)를 풀어낸 후 다이스(20)의 성형리브(20a)가 중공관(1)에 형성될 골(1a)의 성형깊이(D′)까지 압입될 수 있도록 상기 조절나사봉(16)을 사용하여 상기 다이스(20)의 위치를 조절한다.

다음, 공지의 이송수단을 사용하여 상기 중공관(1)을 관형 축(10) 및 상기 다이스(20)를 관통하도록 일정 속도로 축방향 이송시킴과 아울러 상기 다이스(20)를 회전시키면, 상기 다이스(20)가 이송중인 상기 중공관(1)에 감겨 돌아가면서 상기 중공관(1)이 상기 성형리브(20a)에 의해 눌려진 부위에 해당되는 중공관(1)의 부위에 성형깊이(D′)를 갖는 골(1a)이 형성되어 상기 중공관(1)에 환형의 주름이 성형된다.

이를 더욱 구체적으로 설명하면, 도 3b, 3d에 도시된 바와 같이 상기 다이스(20)는 내주면에 1리드(ℓ)간격의 나선형의 성형리브(20a)가 돌출형성되어 있고, 상기 다이스(20)는 상기 중공관(1)의 중심을 회전 중심으로 하여 제자리에서 편심 회전되기 때문에 상기 다이스(20)의 회전시 상기 성형리브(20a)는 상기 중공관(1)의 둘레를 따라 상기 중공관(1)을 압입하기 시작하는 리딩 에지(L)부터 트레일링 에지(T)까지 연속적으로 상기 중공관(2)에 점 접촉되면서 상기 중공관(1)을 누르고, 상기 중공관(1)을 누르는 성형리브(20a)의 부위는 회전되면서 축방향으로 후퇴됨과 아울러 상기 중공관(1)은 이송수단(미도시)에 의하여 상기 성형리브(20a)의 축방향 후퇴속도와 동일한 속도로 전진되므로 중공관(1)에 환형의 주름이 형성된다.

즉, 상기 다이스(20)의 내경이 대략 중공관(2)의 외경의 2배인 경우에 상기 다이스(20)가 상기 중공관(2)의 둘레를 따라서 2회전하는 동안 상기 성형리브(20a) 에 의하여 압입되는 중공관(1)의 지점은 리딩에지(L)로 부터 트레일링 에지(T)까지 환형의 궤적을 형성하기 때문에 상기 중공관(1)은 상기 성형리브(20a)가 압입된 부위가 내측방향으로 신장되어 함몰됨으로써 1피치의 환형주름이 형성되는데, 도 3b에서 성형리브(20a)의 리딩 에지(L)가 중공관에 압입되기 시작하여 다이스가 중공관(1)의 둘레를 1회전하면 상기 리딩 에지(L)와 반대편에 위치한 C점이 중공관(1)에 압입되고, 그 다음 다이스가 1회전하면 트레일링 에지(T)가 중공관(2)에 압입되어 하나의 환형주름의 성형이 완료된다.

상기 금속관(1)에 하나의 환형주름이 형성된 후, 상기 성형리브(20a)의 리딩 에지(L)는 바로 전에 주름을 형성한 트레일링 에지(T)보다 1리드간격(ℓ) 앞에 있기 때문에 상기 중공관(1)에는 새로운 환형주름이 연속적으로 형성되며, 상기 성형리브(20a)의 1리드간격(ℓ)은 주름이 1피치간격(P)과 일치한다.

그러나, 상기한 종래기술에 따른 환형 주름관 성형방법은, 상기 다이스(20)가 2회전 할 경우 초래되는 이동거리인 상기 리딩에지(L)와 트레일링 에지(T)의 1리드 간격(ℓ)에 해당되는 거리 즉, 주름의 1피치간격에 해당되는 중공관의 길이가 수평이동 되도록 이송수단에 의하여 상기 중공관(1)이 전진되므로, 중공관에 연속적으로 환형주름이 형성됨과 아울러 골(1a)의 깊이(D′)는 중공관(1)에 압입된 부위의 성형리브(20a)의 깊이와 동일하게 형성된다.

따라서, 중공관(1)에 형성된 골(1a)과 산(1b)은 성형리브(20a) 압입에 의해서만 중공관(1)의 내측방향으로 압착, 신장되어 형성되므로, 상기 주름관의 각 부 위의 두께는 도 4에 도시된 바와 같이 중공관의 두께(A₁)보다, 산의 두께(B₁) 및 골의 두께(C₁)가 작고, 더욱 골의 두께(C₁)가 산의 두께(B₁) 보다 작게 형성된다.

한편, 여기에 도시된 바는 없으나 상기 다이스에 나선형 성형리브 대신에 환형리브를 형성하고, 상기 다이스를 수직방향으로 부터 일측으로 편향되게 설치하여 다이스를 편심회전함과 아울러, 상기 다이스가 2회전하는 동안 상기 중공관이 주름의 1피치간격만큼 연속적으로 수평이동되게 하여 중공관에 나선형 주름을 형성할 수 있다. 그러나, 상기의 방법으로 형성된 나선형 주름도 성형리브의 압입에 의해서만 주름이 형성되므로 골의 두께가 다른 부위보다 가장 얇게 형성된다.

그러나, 금속제 주름관에 굽힘이나 비틀림 발생시, 금속제 주름관은 골을 중심으로 굴곡되기 때문에 골에 피로가 집중되어 골이 가장 취약하게 되는데 반하여, 주름관 성형시 골이 가장 크게 신장되어 골의 두께가 다른 부위보다 가장 얇게 형성되므로, 사용시 금속제 주름관의 내구성이 크게 저감되는 문제점이 있었고, 이를 해결하기 위하여 금속제 주름관 전체의 두께를 크게 형성하는 경우에는 금속제 주름관의 제조 비용이 증대됨과 아울러 금속제 주름관의 무게가 무거워지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래기술의 대한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 금속제 주름관의 골 부위의 두께가 다른 부위보다 크게 되도록 금속주름관을 성형하여 금속제 주름관의 내구성을 향상시킬 수 있는 금속주름관의 성형방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 금속주름관 성형방법은, 다이스에 형성된 성형리브를 금속주름관에 압입한 상태에서 상기 다이스를 편심회전 시키면서 상기 중공관을 일정한 속도로 전진시켜 등피치(P)간격의 주름을 연속적으로 형성하는 금속주름관 성형방법에 있어서, 상기 성형리브를 금속제 중공관에 주름의 설정깊이보다 얕은 위치에 압입하여 상기 중공관에 성형리브가 압입된 깊이까지 주름이 형성되는 제 1단계와, 상기 다이스의 편심회전으로 중공관에 1피치(P)간격의 주름이 형성되는 동안 상기 중공관은 이송수단에 의하여 상기 주름의 1피치(P)간격보다 많이 전진되도록 수평이동되어 상기 성형리브에 의하여 형성되고 있는 주름이 상기 성형리브에 걸려 좌굴되어 주름의 골부의 두께가 두꺼워지면서 주름이 등피치(P)간격으로 상기의 설정깊이까지 형성되는 제 2단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 성형리브가 중공관에 압입되는 깊이는 주름의 설정깊이의 97%이하인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중공관의 수평이동속도는 상기 중공관이 상기 성형리브에 의하여 1피치(P)간격의 주름이 형성되는 동안 상기 1피치(P)간격의 103~106%에 해당되는 길이가 이송되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다. 본 발명에 있어서 종래기술과 동일한 장치의 구성요소를 사용하는 경우에는 종래기술의 도면 및 부호를 원용한다.

본 발명에 따른 환형 금속주름관 성형방법은 도 5에 도시된 바와 같이, 중공관(1)에 환형 주름을 형성하는 성형장치(S)와, 상기 중공관(2)을 수평방향으로 전진 이동시키는 이송수단(30)으로 구성된다.

상기 성형장치(S)는 도 3a 내지 도 3b에 도시된 장치와 동일하게 구성된 것으로서, 회전체(14)에 성형리브(20a)가 형성된 다이스(20)가 설치되어, 다이스(20)가 편심압입 회전되면서 이송수단(30)에 의하여 중공관(12)이 전진되어, 중공관(1)에 환형 주름이 형성된다.

한편, 본 발명은 종래기술과 달리 성형하고자 하는 주름의 골이 깊이(D)보다 얕은 위치(1d)에 성형리브(20a)가 중공관(1)에 압입되는데, 상기 성형리브(20a)가 중공관(1)에 압입되는 깊이(d)는 도 3c에 도시된 조절나사봉(16)에 의하여 조절된다.

따라서, 이송수단(30)에 의하여 중공관(1)을 수평방향으로 전진 이동시키면서 회전체(14)를 회전시키면 다이스가 편심회전되므로 중공관(1)에 압입된 성형리브(20a)에 의하여 중공관(1)의 표면에 골과 산을 갖는 환형주름이 형성된다.

이때, 본 발명에 따른 환형 금속주름관 성형방법은, 다이스의 회전에 따라 성형리브(20a)에 의하여 중공관(1)에 1피치(P)간격을 갖는 하나의 주름이 형성되는 동안에, 상기 중공관(1)은 이송수단(30)에 의하여 1피치(P)간격 보다 큰 간격의 길 이가 상기 성형리브(20a)를 향하여 수평방향으로 전진된다.

따라서, 상기 다이스(20)의 내경이 상기 중공관(1)의 외경보다 2배정도 큰 경우, 상기 다이스(20)가 2회전할 때 중공관에는 1리드간격(ℓ)을 갖는 상기 성형리브(20a)에 의하여 소정의 골의 깊이(D)를 갖는 1피치(P)간격의 하나의 환형주름이 형성되는데, 상기 중공관(1)은 이송수단(30)에 의하여 상기 성형리브가 1피치간격의 주름을 형성하는 동안, 1피치간격 보다 큰 길이가 빠른 속도로 상기 성형리브(20a)를 향하여 전진 이동되므로, 성형리브(20a)에 의하여 중공관(1)에 현재 형성되고 있는 주름은 상기 중공관(1)에 압입된 성형리브(20a)에 걸려 상기 골 및 산은 수평방향으로 압착되면서 내, 외측으로 돌출, 좌굴되어 골의 두께(C₂) 및 산의 두께(B₂)가 중공관 두께(A₂)보다 커지게 된다.

상기에서, 상기 중공관(1)과 다이스(20)의 내면사이에는 상기의 좌굴과정에서 주름관의 산(1b)이 외측으로 돌출될 수 있도록, 주름관의 산의 최상점과 다이스(20)의 내면사이에 소정의 공간부가 형성되도록 다이스(20)가 중공관(1)으로 부터 이격되어 있으며, 산(1b)보다 골(1a)이 많이 좌굴되므로 골(1a)의 두께가 산(1b)의 두께보다 크게 된다.

한편, 상기에서 좌굴과정이 수행되지 않은 상태에서 성형리브(20a)에 의해 성형되는 주름의 깊이(d)는 좌굴과정이 완료되어 성형된 주름의 깊이(D)보다 97% 이하인 것이 바람직하며, 상기 이송수단(31)에 의한 중공관의 이송속도는 상기 성형리브(20a)에 의하여 중공관에 1피치간격의 주름이 형성되는 동안 상기 1피치간격의 103~106%에 해당되는 중공관의 길이가 전진되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 다이스를 일측으로 약간 편향되게 설치하고 상기 다이스의 내주면에 환형의 성형리브를 돌출형성하여, 상기 다이스를 편심회전시키면서 상기 중공관을 이송수단에 의하여 일정한 속도로 전진시켜 중공관에 나선형 주름을 연속적으로 성형할 수 있는데, 이경우에 있어서도 상기 성형리브에 의하여 1피치간격의 나선형 주름이 형성되는 동안 상기 중공관을 상기 피치간격보다 많이 이동되게 함으로써 주름이 좌굴되게 하여 골부와 산부의 두께를 중공관의 두께보다 크게 형성할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하여 제조된 금속주름관은 종래 방법에 의해 제조된 금속주름관에 비하여 신장변형이 감소됨과 아울러 주름의 산부 및 골부의 두께가 모재인 중공관보다 두꺼워졌고, KSD 3625 굽힘시험(180°굽힘)을 실시한 결과, 주름관에 균열이 발생할 때까지의 굽힘횟수가 2배 내지 3배 증가하였다.

본 발명에 따른 금속주름관의 성형방법은 중공관에 압입된 성형리브가 형성된 다이스가 편심회전되어 상기 성형리브에 의하여 중공관에 주름이 설정깊이의 97% 미만의 깊이로 압입 형성되고, 상기 중공관은 상기 다이스가 편심회전되어 상기 성형리브에 의하여 1피치간격의 주름이 형성되는 동안 상기 1피치간격보다 큰 중공관의 길이가 전진되어 상기 성형리브를 향하여 수평이송되기 때문에 현재 형성되고 있는 주름은 압입되어 있는 성형리브에 걸려 압착, 좌굴되어 주름이 내, 외측 으로 돌출되면서 주름이 설정깊이로 형성되므로, 주름의 골부의 두께가 두꺼워져 내구성이 향상되는 이점이 있다.

Claims

다이스에 형성된 성형리브를 금속제 중공관에 압입한 상태에서 상기 다이스를 편심회전시키면서 상기 중공관을 일정한 속도로 전진시켜 중공관에 등피치간격의 주름을 연속적으로 형성하는 금속주름관 성형방법에 있어서, 상기 성형리브를 금속제 중공관에 주름의 설정깊이 보다 얕은 위치에 압입하여 상기 중공관에 성형리브가 압입된 깊이까지 주름이 형성되는 제 1단계와, 상기 다이스의 편심회전으로 상기 중공관에 1피치(P)간격의 주름이 형성되는 동안 상기 중공관이 상기 1피치(P)간격보다 많이 전진되도록 수평이송시켜 상기 성형리브에 의하여 형성되고 있는 주름이 압입되어 있는 상기 성형리브에 걸려 좌굴되어 주름의 골부의 두께가 두꺼워지면서 주름이 상기의 설정깊이까지 형성되는 제 2단계로 이루어진 것을 특징으로하는 금속주름관의 성형방법
제 1항에 있어서,

상기 성형리브에 의하여 중공관에 압입되는 깊이는 상기 주름의 설정깊이의 97% 이하인 것을 특징으로 하는 금속주름관의 성형방법
제 1항에 있어서, 상기 중공관은 상기 다이스의 편심회전으로 상기 주름의 1피치(P)간격의 103~106%에 해당되는 중공관의 길이가 전진되는 것을 특징으로 하는 금속주름관의 성형방법
제 1항 또는 제 3항 중 어느한 항에 있어서,

상기 다이스에는 그 내주면에 상기 주름의 1피치간격에 해당되는 1리드간격의 나선형 성형리브가 돌출, 형성되어 중공관에 환형주름이 형성되는 것을 특징으로 하는 금속주름관의 성형방법
제 1항 또는 제 3항 중 어느한 항에 있어서,

상기 다이스는 그 내주면에 환형리브가 돌출, 형성되어, 중공관에 나선형 주름이 형성되는 것을 특징으로 하는 금속주름관의 성형방법.