KR100587988B1 - Method for manufacturing block for cooling jacket - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따르면, 구리 재료를 소정 형상의 냉각 자켓용 블록으로 주조하는 단계; 상기 주조된 냉각 자켓용 블록을 소정 형상으로 만곡시키도록 단조하는 단계; 상기 만곡된 냉각 자켓용 블록이 표면을 설계값에 일치하도록 절삭하는 단계; 상기 절삭된 냉각 자켓용 블록에 유체 통로를 형성하는 단계로서, 제 1 방향에서 서로 평행한 2 개의 유체 통로를 천공하고, 상기 2 개의 유체 통로를 상호 연결하도록 제 1 방향에 직각인 제 2 방향에서 1 개의 유체 통로를 천공하는 유체 통로 형성 단계; 상기 제 2 방향에서 유체 통로를 천공하기 위하여 상기 블록의 일 측부에 형성되었던 드릴 삽입구에 나사면이 형성된 플러그를 나사 결합시키고, 상기 플러그의 외측 단부가 상기 블록의 일 측부보다 내측으로 더욱 진입함으로써 형성된 용접 공간 및, 상기 플러그의 나사면과 그에 대응하는 블록의 나사면 사이의 간극을 65 % 의 구리와 35 % 의 은을 포함하는 용접 재료로 채워 넣을 수 있도록 용접을 수행하는 단계; 및, 상기 완성된 블록의 수압 내구성 및, 유체 통로에서의 냉각수 유동성을 검사하는 단계;를 구비하는 냉각 자켓용 블록 제조 방법이 제공된다.According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a cooling jacket, comprising the steps of: casting a copper material into a cooling jacket block having a predetermined shape; Forging the molded cooling jacket block so as to bend it into a predetermined shape; Cutting the curved cooling jacket block so that the surface conforms to the design value; Forming a fluid passageway in the cut cooling jacket block, the method comprising: drilling two fluid passages parallel to each other in a first direction; passing the two fluid passageways in a second direction perpendicular to the first direction to interconnect the two fluid passageways; A fluid passage forming step of perforating one fluid passage; A screw having a threaded surface formed in a drill insertion hole formed in one side of the block to puncture the fluid passage in the second direction, and an outer end of the plug further penetrates inwardly than the one side of the block Performing a welding so that the gap between the welding space and the thread surface of the block corresponding to the thread of the plug can be filled with a welding material containing 65% of copper and 35% of silver; And checking the water pressure durability of the completed block and the coolant fluidity in the fluid passage.
Description
도 1 은 본 발명에 따라서 주조된 상태의 냉각 자켓용 블록을 도시하는 사시도이다.1 is a perspective view showing a cooling jacket block in a cast state according to the present invention.
도 2는 단조된 상태의 냉각 자켓용 블록을 도시하는 사시도이다.2 is a perspective view showing a cooling jacket block in a forged state.
도 3은 절삭 가공된 상태의 냉각 자켓용 블록을 도시하는 사시도이다.3 is a perspective view showing a cooling jacket block in a cut state.
도 4는 유체 통로를 천공한 상태의 냉각 자켓용 블록을 도시하는 사시도이다.Fig. 4 is a perspective view showing a cooling jacket block in a state in which the fluid passage is perforated. Fig.
도 5 는 최종적으로 완성된 상태의 냉각 자켓용 블록을 도시하는 사시도이다5 is a perspective view showing a cooling jacket block in a finally completed state
도 6 은 플러그가 결합된 상태의 냉각 자켓용 블록의 일부에 대한 절단 사시도이다.
도 7 은 본원 발명에 따른 냉각 자켓용 블록의 제조 과정을 개략적으로 도시한 순서도이다. 6 is a cutaway perspective view of a part of a cooling jacket block in a state where the plug is engaged;
7 is a flowchart schematically showing a manufacturing process of a cooling jacket block according to the present invention.
본 발명은 냉각 자켓용 블록의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각수 통로의 시일(seal)이 보장되는 냉각 자켓용 블록에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a block for a cooling jacket, and more particularly to a block for a cooling jacket in which a seal of a cooling water passage is ensured.
통상적으로 납(Pb)과 같은 금속 재료를 용해시키기 위한 용해로는 고온으로 가열되기 때문에 그래파이트(graphite)로 제작된 용해로 자체의 수명 연장을 위해서 용해로를 적절한 온도로 냉각시켜주어 한다. 용해로의 냉각을 위해서 용해로의 외주면은 다수의 냉각 자켓용 블록으로 둘러싸이게 된다. 냉각 자켓용 블록은 열전도성이 우수한 구리 재료를 소정의 형상으로 가공하여 제작되며, 블록의 내부에 냉각수가 유동할 수 있는 냉각수 통로가 형성된다. 냉각 자켓용 블록의 냉각수 통로를 통하여 순환 유동하는 냉각수는 용해로를 적절한 온도까지 냉각시켜주는 냉각 매체의 역할을 하게 된다. Since the melting furnace for dissolving a metallic material such as lead (Pb) is usually heated to a high temperature, the melting furnace is cooled to an appropriate temperature in order to prolong the lifetime of the furnace made of graphite. The outer circumferential surface of the melting furnace is surrounded by a plurality of cooling jacket blocks for cooling the melting furnace. The cooling jacket block is manufactured by processing a copper material having excellent thermal conductivity into a predetermined shape, and a cooling water passage through which cooling water can flow is formed inside the block. The cooling water circulating through the cooling water passage of the cooling jacket block serves as a cooling medium for cooling the melting furnace to an appropriate temperature.
냉각 자켓용 블록을 제조하는 방법에 있어서 기술적으로 중요한 점은 두가지로 구분할 수 있다. 우선 냉각 자켓용 블록이 외주에 설치되는 용해로는 전체적으로 원통형의 형상을 가지므로, 냉각 자켓용 블록은 그에 대응하여 적어도 일표면이 용해로의 외주면에 대응하는 곡면으로써 가공되어야 한다. 따라서 냉각 자켓용 블록은 적절한 가공 방법을 적용하여 소정의 형상을 구비할 수 있도록 해야 한다. There are two technically important points in the method of manufacturing the cooling jacket block. First, since the melting furnace in which the cooling jacket block is installed on the outer periphery has a cylindrical shape as a whole, the cooling jacket block must be machined so that at least one surface corresponds to the outer circumferential surface of the melting furnace. Therefore, the cooling jacket block should be made to have a predetermined shape by applying appropriate processing methods.
다음에, 냉각 자켓용 블록의 내부에 형성되는 냉각수 통로는 천공을 위해 형성된 드릴 삽입구를 시일해야 하는데, 시일의 안정성이 보장될 수 있어야 한다. 즉, 냉각수의 통로는 절곡된 형상을 가지게 되므로, 파이프를 연결하기 위해 형성되는 냉각수 유입구 및, 유출구 이외에, 순수하게 드릴의 삽입을 위해 구멍이 천공되어야 한다. 이와 같이 형성된 드릴 삽입구는 이후에 밀폐되어야 하는데, 냉각수 통로를 통하여 유동하는 고압의 냉각수가 누설되지 않도록 시일이 보장되어야 하는 것이다. 만일 충분한 안정성을 가진 시일이 형성되지 않으면 고압의 냉각수는 누출될 수 있으며, 어느 하나의 블록에서 시일이 파괴된다할지라도 전체를 구성하는 모 든 블록들에게 부정적인 영향을 미칠 수 있다.Next, the cooling water passage formed inside the cooling jacket block must seal the drill insertion port formed for drilling, and the stability of the seal must be ensured. That is, since the passage of the cooling water has a bent shape, holes other than the cooling water inlet and outlet formed for connecting the pipes must be drilled in order to insert the drill purely. The drill insertion port thus formed should be sealed afterwards, and the seal must be ensured so that the high-pressure cooling water flowing through the cooling water passage does not leak. If a seal with sufficient stability is not formed, high-pressure cooling water may leak and even if the seal is destroyed in any one block, it may have a negative effect on all the blocks making up the whole.
통상적으로 종래 기술에서는 천공된 구멍을 밀폐하기 위하여 나사면이 형성된 플러그를 이용한 용접 방식을 적용하였다. 플러그에 형성된 나사면은 블록에 형성된 나사면에 결합되며, 용접봉을 이용하여 플러그의 나사면과 블록의 나사면 사이에 용해된 용접 재료를 유동시킴으로써 시일이 형성되도록 한 것이다. 그러나 종래 기술에서는 용접봉 재료가 가열 용해된다 할지라도, 용접 재료 자체의 유동성이 부족하여 나사면 사이에 충분하게 주입되지 못한다는 문제점이 있었다. 예를 들면, 냉각 자켓용 블록의 드릴 삽입구에 결합되는 플러그에는 통상적으로 5~6 개의 나사산이 형성되는데, 통상적인 방식으로 용접을 수행한 이후에 블록을 절단하여 관찰해보면 용접 재료가 플러그 나사산의 3-4 개에 해당하는 부분에만 유동하고, 그보다 더 깊은 부분에는 용접 재료가 유동하지 않는 것을 알 수 있다. 따라서 종래 기술에서는 시일의 안정성 및, 신뢰성이 보장되지 않는다는 문제점이 있었다. Conventionally, in the prior art, a welding method using a plug having a threaded surface is applied to seal the perforated hole. The threaded surface formed on the plug is coupled to the threaded surface formed on the block and the welding is used to form the seal by flowing the molten weld material between the threaded surface of the plug and the threaded surface of the block. However, even if the welding electrode material is heated and melted in the prior art, there is a problem that the flowability of the welding material itself is insufficient so that it can not be sufficiently injected between the slant surfaces. For example, a plug coupled to a drill insertion port of a cooling jacket block typically has five to six threads formed. After performing the welding in a conventional manner, the block is cut and observed, It can be seen that only the portion corresponding to -4 flows, and the welding material does not flow at deeper portions. Therefore, there has been a problem that the stability and reliability of the seal are not guaranteed in the prior art.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 개선된 냉각 자켓용 블록의 제조 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing an improved cooling jacket block.
본 발명의 다른 목적은 시일의 안정성 및, 신뢰성이 보장되는 냉각 자켓용 블록의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a cooling jacket block in which the stability of the seal and the reliability are ensured.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 구리 재료를 소정 형상의 냉각 자켓용 블록으로 주조하는 단계;In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a method of manufacturing a cooling jacket, comprising the steps of: casting a copper material into a cooling jacket block having a predetermined shape;
상기 주조된 냉각 자켓용 블록을 소정 형상으로 만곡시키도록 단조하는 단계;Forging the molded cooling jacket block so as to bend it into a predetermined shape;
상기 만곡된 냉각 자켓용 블록이 표면을 설계값에 일치하도록 절삭하는 단계;Cutting the curved cooling jacket block so that the surface conforms to the design value;
상기 절삭된 냉각 자켓용 블록에 유체 통로를 형성하는 단계로서, 제 1 방향에서 서로 평행한 2 개의 유체 통로를 천공하고, 상기 2 개의 유체 통로를 상호 연결하도록 제 1 방향에 직각인 제 2 방향에서 1 개의 유체 통로를 천공하는 유체 통로 형성 단계;Forming a fluid passageway in the cut cooling jacket block, the method comprising: drilling two fluid passages parallel to each other in a first direction; passing the two fluid passageways in a second direction perpendicular to the first direction to interconnect the two fluid passageways; A fluid passage forming step of perforating one fluid passage;
상기 제 2 방향에서 유체 통로를 천공하기 위하여 상기 블록의 일 측부에 형성되었던 드릴 삽입구에 나사면이 형성된 플러그를 나사 결합시키고, 상기 플러그의 외측 단부가 상기 블록의 일 측부보다 내측으로 더욱 진입함으로써 형성된 용접 공간 및, 상기 플러그의 나사면과 그에 대응하는 블록의 나사면 사이의 간극을 65 % 의 구리와 35 % 의 은을 포함하는 용접 재료로 채워 넣을 수 있도록 용접을 수행하는 단계;A screw having a threaded surface formed in a drill insertion hole formed in one side of the block to puncture the fluid passage in the second direction, and an outer end of the plug further penetrates inwardly than the one side of the block Performing a welding so that the gap between the welding space and the thread surface of the block corresponding to the thread of the plug can be filled with a welding material containing 65% of copper and 35% of silver;
상기 완성된 블록의 수압 내구성 및, 유체 통로에서의 냉각수 유동성을 검사하는 단계;를 구비하는 냉각 자켓용 블록 제조 방법이 제공된다.Inspecting the hydraulic durability of the completed block, and the coolant fluidity in the fluid passage, are provided.
이하, 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예를 참조로 보다 상세하게 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail with reference to an embodiment of the present invention shown in the accompanying drawings.
도 1 내지 도 5 에 도시된 것은 본 발명에 따른 냉각 자켓용 블록의 제조 방법을 단계별로 개략적으로 도시한 것이다. 1 to 5 schematically show a step-by-step process for manufacturing a cooling jacket block according to the present invention.
도 1을 참조하면, 냉각 자켓용 블록은 구리와 같은 재료를 주조함으로써 직육면체의 블록(11)의 형상을 가지게 된다. 주조에 적용되는 용해 온도는 섭씨 1,160 도내지 1,180 도이며, 한번에 8 내지 10 시간 동안 가열한후에 소정 형상을 가진 주형에 부어넣음으로써 도 1 에 도시된 바와 같은 블록(11)을 제조할 수 있다. 주조에 의해 제작된 블록(11)은 구리 순도가 99.9 % 이상인 것이 바람직스러우며, 도전율을 측정하게 된다. 도전율은 80 % 이상인 것이 바람직스럽다.Referring to FIG. 1, the cooling jacket block has a shape of a rectangular
도 2 에 도시된 것은 도 1의 블록(11)을 단조 가공함으로써 전체적으로 만곡된 형상을 가지는 블록(12)으로 변형시킨 것이다. 단조 공정은 섭씨 750 도 내지 800 도의 온도에서 1 차와 2 차에 걸쳐 평단조하게 된다. 단조 공정을 수행하는 것은 블록(12)의 형상이 최종 완성품의 형상에 근접하게 변형시킴과 동시에 블록(12)의 강성을 향상시키기 위한 것이다. 2 is obtained by deforming the
도 3 에 도시된 것은 도 2 의 블록(12)을 소정의 형상으로 절삭 가공하는 정삭 공정을 통해 완성된 블록(13)을 나타낸 것이다. 단조에 의해 만곡된 형상의 블록(12)은 도 3 에 도시된 바와 같이 상부 평면의 일부(도면에서 14 및, 15 로 표시된 부분)가 제거되며, 블록 전체의 표면이 밀링등에 의해서 표면 가공된다. 정삭 공정을 통해서 블록(13)의 외부 형상 치수는 설계값과 일치하게 된다.3 shows a
도 4 에 도시된 것은 도 3 의 블록(13)에 유체 통로(18)를 형성하는 것을 도시한 것이다. 도면에 도시된 바와 같이, 블록(13)에는 수직의 방향으로 2 개의 유체 통로가 서로 평행하게 형성되고, 수평 방향으로 1 개의 유체 통로가 형성된다. 수직으로 형성된 2 개의 유체 통로는 수평으로 형성된 1 개의 유체 통로에 의해서 서로 연결됨으로써 'ㄷ' 자 형상의 유체 통로(18)가 형성된다. 수직 및, 수평의 통로는 건 드릴(gun drill)과 같은 드릴에 의해서 형성될 수 있다.4 shows forming the
블록(13)내에 수평으로 유체 통로를 천공하기 위해서는 블록(13)의 측면에 드릴 삽입구(19)를 형성하여야 한다. 드릴 삽입구(19)는 수평의 유체 통로가 완성된 이후에는 플러그(20)와 용접에 의해서 폐쇄된다. 플러그(20)의 단부에는 나사면(20a)이 형성되어 있으며, 플러그(20)의 나사면(20a)은 블록(13)의 드릴 삽입구(19)에 형성된 대응 나사면에 결합됨으로써 고정된다. 나사면(20a)에는 통상적으로 5~6 개의 나사산이 형성되는 것이 바람직스럽다. In order to perforate the fluid passage horizontally in the
도 6 에 도시된 것은 플러그가 삽입된 블록의 드릴 삽입구를 용접하는 것을 나타낸 절단 사시도이다.6 is a cutaway perspective view showing welding of the drill insertion port of the block into which the plug is inserted.
도면을 참조하면, 플러그(20)가 블록(13)의 안으로 결합되었을 때, 플러그(20)의 외측 단부의 평면은 블록(13)의 측부 평면(13a, 도 5) 보다 더욱 블록(13)의 내측으로 진입하게 되며, 그에 따라서 플러그(20)의 단부에는 용접 공간(62)이 형성된다. 용접 공간(62)은 용접봉(61)에서 용해된 용접 재료로써 채워지는 공간이며, 용접이 종료된 이후에 블록(13)의 측부 평면(13)은 전체적으로 매끈한 표면이 된다. 용접봉(61)에 용해된 용접 재료는 용접 공간(62)을 채울 뿐만 아니라, 플러그(20)의 나사면(20a)과 그에 대응하는 블록(13)의 나사면 사이에 형성되는 미세한 간극으로도 유동된다. Referring to the drawings, when the
플러그(20)와 블록(13)에 형성된 나사면 사이에 용접 재료가 유동하기 위해서는 용접봉이 용해되었을 때 충분한 유동성이 확보되어야 한다. 또한 용접이 종료된 이후에 완성된 블록에서 유체 통로(18)에 고압의 냉각수를 유동시킬 때 시일이 보장되어야 하며, 고온의 용해로에서 전달되는 열에 대해서도 내열성을 가져야 한다. 이를 위해서 용접봉은 구리 65 % 의 구리(Cu)와 35 % 의 은(Ag)을 포함하는 것이 바람직스럽다. 용접봉에 35 % 의 은이 포함됨으로써 용해된 용접 재료의 유동성이 향상될 수 있으며, 그에 따라서 5 ~ 6 개로 형성된 나사산 사이의 간극을 모두 용접 재료로써 채워서 용접시킬 수 있다. 이처럼 용접봉의 재료에 은과 구리를 포함시킴으로써 용접 재료의 유동성을 향상시키는 것은 본원 발명의 주요한 특징을 구성한다.In order for the welding material to flow between the
은 재료는 구리에 비해서 용융점이 낮으므로 용해로의 고온이 전달될 경우 용융될 가능성이 없지 않으나, 실제에 있어서 용해로가 정상 작동되는 온도의 범위는 은 재료의 용융점보다 훨씬 낮다. 따라서 용해로의 고온에 의해 플러그(20)의 단부의 용접 부분에서 시일이 파괴될 가능성보다는, 플러그(20)의 나사산(20a)들 사이에 용접 재료가 충전되지 않을 경우에 고압의 냉각수에 의해 시일이 파괴될 가능성이 더 크다는 점을 이해할 수 있다. Silver material is less likely to be melted when the high temperature of the melting furnace is transferred because the melting point of the silver material is lower than that of copper. In reality, however, the range of temperatures at which the melting furnace is operated normally is much lower than the melting point of the silver material. Therefore, when the welding material is not filled between the
플러그(20)를 용접하는 작업은 우선 블록(13)에서 플러그(20)가 삽입되는 주변 부위를 토오치(torch)등으로 섭씨 약 900 도로 예열한 이후에, 용접봉을 용접 공간에 삽입한 상태에서 섭씨 약 800 도로 티그(tig) 용접하게 된다. In the operation of welding the
도 5 에는 최종적으로 완료된 냉각 자켓용 블록이 도시되어 있다. 냉각 자켓용 블록(50)에서 용접부(51)는 용접이 종료된 이후에 밀링등을 이용하여 면가공함으로써 매끄러운 평면이 된다. Fig. 5 shows the finally completed cooling jacket block. In the
최종적으로 제조가 완료된 냉각 자켓용 블록은 소정의 검사 과정을 거치게 된다. 검사 항목으로는 수압에 대한 내구성 검사 및, 유체 통로의 유동성 검사등을 하게 된다.The cooling jacket block finally manufactured is subjected to a predetermined inspection process. Inspection items include durability tests for water pressure and fluidity testing of fluid passages.
도 7 에는 위에서 설명된 냉각 자켓용 블록의 제조 과정이 개략적인 순서도로써 도시되어 있다. In Fig. 7, the process of manufacturing the above-described cooling jacket block is shown in a schematic flow chart.
도면을 참조하면, 우선 블록 주조 단계(71)에서 구리와 같은 재료를 용해시켜서 주형에 넣고 블록(11)을 주조하고, 다음에 블록 단조 단계(72)에서 블록(11)을 열간 단조시킴으로써 전체적으로 만곡된 형태의 블록(12)을 형성한다. 다음에 정삭 가공 단계(73)에서 블록의 각 표면을 설계값에 일치하게끔 면 가공한다. 다음에 건 드릴과 같은 천공 드릴을 이용하여 유체 통로(18)를 형성한다. 다음에 플러그 결합 및, 용접 단계(75)에서는 플러그(20)를 드릴 삽입구(19)의 내측에 형성된 나사면에 나사 결합시키고, 구리와 은을 포함하는 용접봉을 이용하여, 플러그(20)와 블록(12)의 나사면 사이 및, 플러그(20)의 단부 외측에 형성된 용접 공간(62)을 용접 재료로 채우는 용접을 수행한다. 용접이 종료된 이후에 검사 단계(76)에서 정해진 검사 항목에 따라서 검사를 수행함으로써 냉각 자켓용 블록의 제작이 종료된다.Referring to the drawing, first a material such as copper is melted in a
본 발명에 따른 냉각 자켓용 블록은 주조 및, 단조 과정을 차례로 거침으로써 블록 자체의 전체적인 기계적 특성이 향상될 뿐만 아니라, 용해시에 유동성이 보장되고 응고시에 용접성이 보장되는 용접 재료를 이용하여 천공된 드릴 삽입구를 폐쇄함으로써 유체 통로의 시일이 보장될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 냉각 자켓용 블록은 안정성과 신뢰성을 확보할 수 있다.The cooling jacket block according to the present invention is characterized in that not only the overall mechanical properties of the block itself are improved by casting and forging processes in sequence, but also by using a welding material which ensures fluidity at the time of melting and ensures welding at the time of solidification, The seal of the fluid passage can be ensured by closing the drill insertion port. Therefore, the cooling jacket block according to the present invention can secure stability and reliability.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것이며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 이로부터 다양한 변형 및, 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. It will be possible. Accordingly, the true scope of the invention should be determined by the appended claims.
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