KR100632030B1 - 맨드렐 변형 방지를 위한 압출다이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나의 소재를 이용하여 다수개의 중공튜브를 생산하더라도, 인렛 포트의 주입구에서 소재의 유동속도가 균일해질 수 있도록 한 맨드렐 변형 방지를 위한 압출다이스에 관한 것으로, 그 기술적 구성은 예열된 소재를 수용하는 콘테이너와, 이 콘테이너 내부 상측에 설치되어 예열된 소재를 고압으로 가압하는 램과, 상기 콘테이너 하측의 포트홀 홀더 내부에 형성되어 소재를 분할하는 인렛 포트와, 이 인렛 포트 내부에 형성되어 공급된 소재를 접합실로 전달하는 복수개의 포트홀 및 주입구와, 상기 접합실 중앙에 설치되는 맨드렐을 포함하여 구성된 압출다이스에 있어서, 상기 콘테이너의 내부 하측에는 소정 두께의 분할다이스가 고정 설치되고, 이 분할다이스의 내부에는 각각의 인렛 포트로 소재를 분배하는 복수의 분배홀이 형성되어서, 각각의 인렛 포트로 공급되는 소재의 유동속도가 상기 분배홀을 통과하면서 균일해진 상태에서 각각의 포트홀과 주입구에 공급될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

포트홀 다이스, 멘드렐

Description

맨드렐 변형 방지를 위한 압출다이스{extrude die for preventing mandrel deformation}

도 1은 종래 압출다이스의 사시도.

도 2는 종래 압출다이스의 단면도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 압출다이스의 사시도.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 압출다이스의 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 소재 유속에 대한 실험결과를 보인 도표.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

10: 콘테이너 20: 포트홀 홀더

30: 램 40: 인렛 포트

41: 포트홀 43: 주입구

45: 접합실 50: 맨드렐

70: 분할다이스 75: 분배홀

본 발명은 맨드렐 변형 방지를 위한 압출다이스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 소재를 이용하여 다수개의 중공튜브를 생산하더라도, 인렛 포트의 주입구에서 소재의 유동속도가 균일해질 수 있도록 한 맨드렐 변형 방지를 위한 압출다이스에 관한 것이다.

일반적으로, 컨폼 압출법은 예열된 금속 빌렛을 콘테이너에 삽입한 후, 램을 통해 고압으로 가압하여 포트홀다이스로 공급하면 소재는 각각의 포트홀을 통해 핀 형상의 맨드렐이 위치한 접합실에서 다시 합쳐져서 배출공을 통해 제품으로 생산된다.

이러한 컨폼 압출법 중 도 1 및 도 2에서와 같이, 1개의 빌렛을 이용하여 복수개의 중공튜브를 생산하는 압출다이스에 대해 살펴보면 다음과 같다.

상기 압출다이스는 예열된 빌렛이 수용되는 콘테이너(10)와, 이 콘테이너(10) 하측에 연결된 원통형의 포트홀 홀더(20)와, 상기 콘테이너(10) 내부 상측에 설치되어 예열된 빌렛을 수백톤의 압력으로 가압하는 램(30)과, 상기 포드홀 홀더(20)의 내부에 형성되어 소재를 분할하기 위한 인렛 포트(inlet port,40)와, 상기 포트홀 홀더(20)의 내부에 설치되어 다수 개의 홀 튜브를 압출하기 위한 압출 다이스(60)로 구성된다.

또한, 상기 인렛 포트(40)의 상측에는 램(30)에 의해 가압 공급되는 빌렛을 각각의 인렛 포트(40)로 분배하기 위한 짧은 구간의 소재분할영역(25)이 구비된다.

따라서, 이러한 압출다이스는 예열된 빌렛을 콘테이너(10)에 삽입한 후 램 (30)을 통해 고압으로 가압하면, 예열된 소재는 짧은 구간의 소재분할 영역(25)에서 각각의 인렛 포트(40)로 분할 공급된다.

이어서, 각각의 인렛 포트(40)로 분배된 소재는 다시 복수개의 포트홀(41)과 주입구(43)를 통해 접합실(45)로 공급되어 합쳐지게 되고, 접합실(45) 중앙에 위치한 핀 형상의 맨드렐(50)에 의해 제품 중앙에 홀이 형성되어 중공튜브로 생산된다.

이때, 이러한 종래의 압출방식은 소재가 소재분할 영역에서 나누어진 경우 인렛 포트를 통과하여 용접실에서 다시 결합되어 멘드렐과 인렛 포트를 통과하여 홀 튜브제품으로 완성되는 바, 한 개의 소재로 한 개의 홀 튜브를 압출하는 경우에는 포트홀 입구에서 나누어진 소재가 용접실까지 동일한 속도로 인렛 튜브를 통과하여 이동하게 되므로, 핀 변형이나 이로 인한 제품결함이 발생하지 않는다.

그러나, 한 개의 소재로 다수 개의 홀 튜브를 동시에 압출하는 경우에는 다수 개의 포트홀 다이스 내부의 인렛 포트에서 소재 유동속도가 위치에 따라서 차이가 발생하게 되어 핀 변형과 제품결함을 유발하게 되는 문제점이 있었다.

즉, 한 개의 소재가 한 개의 홀 튜브를 생산하는 방식에서는 포트홀 다이스로 소재가 직접 삽입 가능하므로 소재분할 영역이 필요가 없지만, 다수 개의 홀 튜브를 생산하는 방식에서는 각각의 포트홀 다이스로 소재를 공급하기 위한 분할영역이 필요하며, 이 영역의 구조에 따라 포트홀 내부로 공급된 소재가 각각의 인렛 포트에서 유동속도 차이를 발생시키게 됨으로써 멘드렐 주변에서의 소재 유동속도 차이는 멘드렐에 작용하는 하중의 차이를 발생시켜 변형을 일으키게 되는 요인을 초래한다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 하나의 소재를 이용하여 다수개의 중공튜브를 생산하더라도, 인렛 포트의 주입구에서 소재의 유동속도가 균일하도록 하여 소재의 유동속도 차이에 의한 맨드렐의 변형을 방지하고, 양질의 제품을 생산할 수 있도록 한 맨드렐 변형 방지를 위한 압출다이스를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 장치로서의 본 발명은, 예열된 소재를 수용하는 콘테이너와, 이 콘테이너 내부 상측에 설치되어 예열된 소재를 고압으로 가압하는 램과, 상기 콘테이너 하측의 포트홀 홀더 내부에 형성되어 소재를 분할하기 위한 인렛 포트(inlet port)와, 이 인렛 포트 내부에 형성되어 공급된 소재를 접합실로 전달하는 복수개의 포트홀 및 주입구와, 상기 접합실 중앙에 설치되는 맨드렐을 포함하여 구성된 압출다이스에 있어서, 상기 콘테이너의 내부 하측에는 소정 두께의 분할다이스가 고정 설치되고, 이 분할다이스의 내부에는 각각의 인렛 포트로 소재를 분배하는 복수의 분배홀이 형성되어서, 각각의 인렛 포트로 공급되는 소재의 유동속도가 상기 분배홀을 통과하면서 균일해진 상태에서 각각의 포트홀과 주입구에 공급될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

위에서, 상기 분할다이스는 인렛 포트의 주입구 길이에 대해 90%~100%의 두 께로 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이며 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 압출다이스의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 압출다이스의 단면도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 소재 유속에 대한 실험결과를 보인 도표이다.

이를 참조하면, 상기 압출다이스(60)는 콘테이너(10)의 내부 하측에 별도의 분할다이스(70)를 더 설치하여서, 램(30)에 의해 가압되는 소재가 이 분할다이스(70)를 통과하면서 균일한 속도로 된 상태에서 각각의 인렛 포트(40)로 공급되도록 하여, 인렛 포트(40) 내부의 각각의 주입구(43)에서의 소재 유동속도가 고르게 형성될 수 있도록 한 것이다.

상기 분할다이스(70)는 콘테이너(10)의 내부 하측에 고정 설치되어서, 램(30)에 의해 고압으로 가압되는 소재를 각각의 인렛 포트(40)로 분배하는 것으로, 그 내부에는 각각의 인렛 포트(40)로 연통되는 다수개의 분배홀(75)이 형성된다.

또한, 상기 분할다이스(70)는 상기 주입구(43)의 길이에 대해 90%~100%의 두께로 형성되어서, 분배홀(75) 입구에서 급격한 단면감소로 인한 소재의 유동속도가 불균일해지더라도 이 분배홀(75)을 통과하면서 소재의 흐름이 균일하게 된 상태에서 각각의 인렛 포트(40)로 소재를 공급하기 위한 것이다.

따라서, 균일한 유속의 소재가 인렛 포트(40) 내부에서 각각의 포트홀(41)로 다시 나뉘어지더라도, 각각의 포트홀(41)과 주입구(43)에서 소재의 유동속도는 모두 균일한 상태로 유지되는 것이다.

그리고, 상기 분할다이스(70)는 램(30)에 의해 수백톤의 하중이 작용된다 하더라도 유동되지 않아야 하므로, 콘테이너(10)와의 결합부위에 상광하협한 테이퍼 결합부를 형성하여서, 이 분할다이스(70)가 압력에 의해 하측으로 밀려날수록 더욱 견고하게 고정되도록 구성됨이 바람직하다.

그 외에도 이 분할다이스(70)가 원주방향으로 회전되는 것을 방지하기 위해 콘테이너(10)의 주벽에 볼트 체결되는 것도 바람직하다.

이상의 구성에 의한 본 발명의 작용예에 대해 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 콘테이너(10) 내부의 소재를 램(30)에 의해 가압하게 되면, 이 소재는 콘테이너(10) 내부의 넓은 면적으로부터 갑자기 분할다이스(70)의 협소한 분배홀(75)로 진입하게 되므로, 상기 분할다이스(70)와 인접된 콘테이너(10) 내부 하측에는 외측으로 갈수록 소재의 유동속도가 극히 느린 데드존(dead-zone)이 넓어지게 된다.

따라서, 분배홀(75)의 입구에서는, 도 5에서와 같이, 소재의 유동속도가 중앙쪽으로 갈수록 빨라지게 된다.

이러한 유동속도의 편차는 파동을 형성하여 분배홀(75)을 따라 하강함에 따라 중앙쪽의 유동속도가 점차 느려지고 외측의 유동속도가 점차 빨라지는 현상을 보이게 된다.

실험에 따르면, 이러한 분배홀(75) 내부에서의 유동속도 편차는 상기 분배홀 (75)이 주입구(43)의 길이에 대해 90%~100%의 길이일 때 가장 작아지는 것으로 밝혀졌다.

따라서, 이와 같이, 내외측의 속도편차가 최소화된 상태에서 소재를 인렛 포트(40)에 공급하게 되면, 각각의 인렛 포트(40)로 분배된 소재는 다시 복수개의 포트홀(41)과 주입구(43)를 통해 접합실(45)로 공급되어 합쳐지게 되고, 접합실(45) 중앙에 위치한 핀 형상의 맨드렐(50)에 의해 제품 중앙에 홀이 형성되어 중공튜브로 생산된다.

이때, 공급된 소재가 다시 인렛 포트(40) 내부의 각각의 포트홀(41)과 주입구(43)로 나뉘어져 공급된다 하더라도, 모든 주입구(43)에서 소재의 유동속도는 균일하게 유지되는 것이다.

상기와 같은 본 발명은, 접합실로 연결된 각각의 주입구마다 소재의 유동속도가 균일하게 유지되므로, 종래와 같이 이 부분의 유동속도가 달라서 접합실 중앙의 맨드렐에 편심된 하중을 작용하던 문제점을 깔끔하게 해결할 수 있으며, 두께편차가 없는 양질의 중공튜브를 생산할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 예열된 소재를 수용하는 콘테이너와, 이 콘테이너 내부 상측에 설치되어 예열된 소재를 고압으로 가압하는 램과, 상기 콘테이너 하측의 포트홀 홀더 내부에 형성되어 소재를 분할하는 인렛 포트와, 이 인렛 포트 내부에 형성되어 공급된 소재를 접합실로 전달하는 복수개의 포트홀 및 주입구와, 상기 접합실 중앙에 설치되는 맨드렐을 포함하여 구성된 압출다이스에 있어서,

   상기 콘테이너의 내부 하측에는 분할다이스가 고정 설치되고, 이 분할다이스의 내부에는 각각의 인렛 포트로 소재를 분배하는 복수의 분배홀이 형성되어서, 각각의 인렛 포트로 공급되는 소재의 유동속도가 상기 분배홀을 통과하면서 균일해진 상태에서 각각의 포트홀과 주입구에 공급될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 맨드렐 변형 방지를 위한 압출다이스.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 분할다이스는 인렛 포트의 주입구 길이에 대해 90%~100%의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 맨드렐 변형 방지를 위한 압출다이스.

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