KR100634099B1 - 열교환기 헤더의 구멍 가공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 열교환기 헤더의 구멍 가공방법은, 튜브와 배플 등을 삽입하도록 다수의 구멍을 형성하는 헤더의 구멍 가공방법에 있어서, 절삭공구를 사용하여 1차로 절삭가공을 하여 프레스의 펀치를 삽입하는 도입부를 형성하는 1차 절삭 공정(S10)과, 상기 도입부에 프레스의 펀치를 삽입하여 2차로 펀칭 가공하여 구멍을 마무리하는 2차 펀칭 공정(S20)으로 이루어지므로, 큰 소모동력없이 버어를 최소화하면서 헤더에 구멍을 용이하게 형성하여 안정성이 있는 제품생산을 가능하게 하는 효과가 있다.

Description

열교환기 헤더의 구멍 가공방법{method processing the hole of header of heat exchanger}

도1은 본 발명이 적용되는 열교환기 헤더의 일예를 나타내는 사시도,

도2는 본 발명이 적용되는 열교환기 헤더의 다른예를 나타내는 사시도,

도3은 본 발명이 적용되는 헤더에 튜브가 결합된 상태를 나타내는 단면도,

도4는 도3의 튜브 삽입구멍의 상세도,

도5는 본 발명에 의한 구멍 가공방법의 공정도,

도6은 1차 절삭공정에서 다양한 형태로 절삭되는 절삭부의 형태를 나타내는 도면,

도7 내지 도9는 본 발명에서 구멍을 가공하는 횟수에 따른 가공상태를 나타내는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

S10 : 1차 절삭 공정 S20 : 2차 펀칭 공정

S30 : 스크랩 제거 공정

본 발명은 열교환기 헤더의 구멍 가공방법에 관한 것이다.

일반적으로 에어컨 등으로 이용되는 열교환기의 콘덴서와 인터쿨러, 라디에터 및 히터코어들은 헤더에 여러개의 삽입 구멍을 형성하고 이 삽입 구멍에는 냉매 순환용 튜브를 결합시키며, 상기 튜브들 사이에는 방열을 위한 방열핀을 설치한 상태에서 상기 헤더를 자동차나 에어컨의 본체에 설치되는 브라켓에 고정시키도록 되어 있다.

상기한 바와 같은 헤더를 제조하는 방법은 한국특허공고 제1996-0006993호, 한국공개특허 제2003-0018423호, 한국공개특허 제2003-0087347호 등에 개시되어 있다. 즉, 관형상태로 압출 성형한 소재(압출관)나, 판재를 관형으로 포밍하여 형성한 소재(전봉관)를 적정한 길이로 절단시킨 다음, 상기 소재에 여러 개의 튜브를 삽입시킬 수 있도록 하는 튜브 삽입구멍을 밀링이나 드릴링 등의 절삭가공으로 형성하거나, 프레스로 펀칭하여 형성하고, 상기 소재에 배플을 설치할 수 있는 배플 설치 구멍과, 유입관과 유출관을 설치하도록 하는 출입관 설치구멍을 가공하여 헤더를 구성하게 된다.

한편, 헤더를 두 개로 분리하여 탱크부와 헤더부를 각각 제조하고, 상기 헤더부에는 상기 가공방법에 의해 여러개의 튜브 삽입구멍과 배플 설치구멍을 형성하며, 상기 탱크부에는 유입관과 유출관을 설치하는 출입관 설치구멍을 각각 형성한 다음, 상기 탱크부와 헤더부를 용접하여 헤더를 구성하기도 한다.

그런데, 헤더를 제조하는 중에 상기한 바와 같은 구멍(튜브 삽입구멍, 배플 설치구멍, 출입관 설치구멍 등)을 밀링이나 드릴링 등의 절삭가공에 의해 형성하는 방법은, 절단부에 버어(burr)가 발생하므로 버어(burr)를 제거하는 작업이 별도로 필요하고, 특히 헤더가 관형으로 되어 있을 경우에는 버어(burr)를 제거하는 작업이 번잡하고 불편하다는 문제점이 있었다.

그리고, 구멍을 프레스로 피어싱하여 형성하는 방법은 대형 프레스 설비(200 Ton급 이상)와 제품별로 금형이 필요하고 가공작업과정에서 오작업으로 인해 금형이 파손될 우려가 있고 대용량의 소모동력이 필요한 프레스로 인해 작업성이 양호하지 못하다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 큰 소모동력없이 버어를 최소화하면서 헤더에 구멍을 용이하게 형성하여 안정성이 있는 제품생산을 가능하게 하는 열교환기 헤더의 구멍 가공방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에 의한 열교환기 헤더의 구멍 가공방법은, 튜브와 배플 등을 삽입하도록 다수의 구멍을 형성하는 헤더의 구멍가공방법에 있어서, 절삭공구를 사용하여 1차로 절삭가공을 하여 프레스의 펀치를 삽입하는 도입부를 형성하는 1차 절삭 공정과, 상기 도입부에 프레스의 펀치를 삽입하여 2차로 펀칭 가공하여 구멍을 마무리하는 2차 펀칭 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 1차 절삭 공정은 1회 이상의 횟수로 절삭량을 분할하여 가공한다. 이때, 상기 1차 절삭 공정의 가공량은 전체 가공량의 40~90%가 되게 한다.

상기 도입부의 입구는 구멍에 설치되는 부재가 용이하게 삽입되도록 경사면으로 가공된다.

상기 헤더의 내부에는 중간부재를 삽입하여, 상기 2차 펀칭 공정이 완료된 후 가공으로 인하여 헤더의 내부에 잔류하는 스크랩을 밀어내어 제거하는 스크랩 제거 공정이 추가로 행해진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도1 및 도2는 본 발명이 적용되는 열교환기 헤더를 나타낸다. 도1은 대체로 D 단면형의 헤더(12)이며, 도2는 대체로 장공 단면형의 헤더(14)를 나타낸다. 상기 헤더(12, 14)에 튜브 삽입구멍, 배플 설치구멍, 출입관 설치구멍 등이 가공형성된다.

이하에서는 헤더(14)에 형성되는 튜브 삽입구멍 및 이를 가공하는 방법을 예로 들어 설명한다. 배플 설치구멍 및 출입관 설치구멍 등은 상기 튜브 삽입구멍의 가공방법과 유사하게 가공한다.

도3은 상기 헤더(14)에 튜브 삽입구멍(20)이 형성되어 이 튜브 삽입구멍(20)에 튜브(16)가 삽입된 상태를 나타내며, 도4는 도3의 튜브 삽입구멍(20)의 상세도이다.

상기 튜브 삽입구멍(20)은 절삭가공 및 프레스 펀칭가공으로 형성되는데, 브레이징시 페이스트를 안내하여 모세관 현상에 의해 기밀을 유지하도록 헤더의 내면측에 인접하며 튜브의 삽입시 튜브의 외면과 접하는 평탄 안내홈(20b)이 형성되고, 상기 튜브를 삽입할 시에 튜브를 안내하는 한편 브레이징시 페이스트가 튜브와 헤 더면 사이에 용이하게 안내되도록 상기 평탄 안내홈(20b)에서 헤더의 외면측으로 연장하는 V자 안내홈(20a)이 형성된 형태이다.

도5에 플로우 차트(공정도)로 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 열교환기 헤더의 구멍은, 드릴이나 밀링 커터 등의 절삭공구를 사용하여 1차로 절삭가공을 하여 프레스의 펀치를 삽입하는 도입부를 형성하는 1차 절삭 공정(S10)과, 상기 도입부에 프레스의 펀치를 삽입하여 2차로 펀칭 가공하여 구멍을 마무리하는 2차 펀칭 공정(S20)으로 이루어지며, 상기 헤더의 내부에는 중간부재(헤더의 내부에 길이방향으로 삽입되는 부재, 즉 맨드릴)를 삽입하여, 상기 2차 펀칭 공정(S20)이 완료된 후 가공으로 인해 헤더의 내부에 잔류하는 스크랩을 밀어내어 제거하는 스크랩 제거 공정(S30)이 추가로 행해진다.

상기 중간부재는 1차 절삭가공 전이나 2차 펀칭 가공 전에 상기 헤더의 내부에 삽입하여, 가공으로 인해 생긴 스크랩을 제거하게 된다.

상기 1차 절삭 공정(S10)은 1회 이상의 횟수로 절삭량을 분할하여 가공하는데, 이때, 상기 1차 절삭 공정의 가공량은 전체 가공량의 40~90%가 되게 한다. 1차 절삭공정의 가공량이 너무 작게 되면 2차 펀칭공정에서 소모동력이 크게 되는 등 구멍 가공이 용이하지 못하고, 1차 절삭공정의 가공량이 너무 많게 되면 가공시간이 길게 되는 등 경제적이지 못하게 된다.

도6의 (a) 내지 (e)는 1차 절삭공정에서 다양한 형태로 절삭되는 절삭부의 형태를 나타낸다. 도6에서 빗금친 부분은 절삭되어 제거되는 부분을 나타낸다.

상기 1차 절삭 공정(S10)은, 도7에 도시한 바와 같이 1회 절삭 가공(7-a)으 로 완료되어, 2차 펀칭 공정(S20)의 펀칭 가공(7-b)이 행해지거나, 도8에 도시한 바와 같이 1회 절삭 가공(8-a) 및 2회 절삭 가공(8-b)으로 완료되어, 2차 펀칭 공정(S20)의 펀칭 가공(8-c)이 행해지거나, 도9에 도시한 바와 같이 1회 절삭 가공(8-a)과 2회 절삭 가공(8-b) 및 3회 절삭 가공(8-c)으로 완료되어, 2차 펀칭 공정(S20)의 펀칭 가공(8-d)이 행해질 수도 있다.

도7 내지 도9에 도시한 바와 같이 1차 절삭공정으로 가공되는 도입부의 입구는 구멍에 설치되는 튜브가 용이하게 삽입되도록 경사면(G)으로 가공되며, 최종적으로 펀칭 가공에 의해 튜브의 내부에 관통되는 펀칭면(P)이 형성된다.

본 발명에 의한 열교환기 헤더의 구멍 가공방법에 의하면, 1차로 절삭공구를 사용하여 최소한 1회 이상의 절삭가공을 한 후 2차로 프레스에 의해 구멍을 마무리하는 펀칭공정을 행하므로, 큰 소모동력없이 버어를 최소화하면서 헤더에 구멍을 용이하게 형성하여 안정성이 있는 제품생산을 가능하게 하는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 튜브와 배플 등을 삽입하도록 다수의 구멍을 형성하는 헤더의 구멍 가공방법에 있어서,

   절삭공구를 사용하여 1차로 절삭가공을 하여 프레스의 펀치를 삽입하는 도입부를 형성하는 1차 절삭 공정과,

   상기 도입부에 프레스의 펀치를 삽입하여 2차로 펀칭 가공하여 구멍을 마무리하는 2차 펀칭 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기 헤더의 구멍 가공방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 1차 절삭 공정은 1회 이상의 횟수로 절삭량을 분할하여 가공하는 것을 특징으로 하는 열교환기 헤더의 구멍 가공방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 1차 절삭 공정의 가공량은 전체 가공량의 40~90%가 되게 가공하는 것을 특징으로 하는 열교환기 헤더의 구멍 가공방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 도입부의 입구는 구멍에 설치되는 부재가 용이하게 삽입되도록 경사면 으로 가공하는 것을 특징으로 하는 열교환기 헤더의 구멍 가공방법.
5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 헤더의 내부에는 중간부재를 삽입하여, 상기 2차 펀칭 공정이 완료된 후 가공으로 인하여 헤더의 내부에 잔류하는 스크랩을 밀어내어 제거하는 스크랩 제거 공정을 추가로 행하는 것을 특징으로 하는 열교환기 헤더의 구멍 가공방법.

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