KR100688066B1 - 롱넥플랜지의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 롱넥플랜지에 대한 제조방법에 관한 것으로서, 연결부의 결합단과 플랜지부의 결합구를 적당한 형상으로 가공한 후에 기계적으로 마찰압접함으로써 이루어지는 롱넥플랜지에 관한 것이다. 구체적으로는 측선의 경사가 연결부의 길이방향 축에 대하여 일정한 각도를 가지도록 연결부의 일단에 결합단을 형성하고, 플랜지부에는 결합단의 형상과 대응되는 형상을 가지도록 결합구를 형성하고,연결부를 그 길이방향의 축을 중심으로 회전하면서 플랜지부 방향으로 전진시켜 플랜지부에 마찰용접하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따라 롱넥플랜지를 제작할 경우, 플랜지부와 연결부의 결합부를 적절한 형상으로 가공한 후에 비드를 사용하지 아니하고 기계적으로 완전용입 마찰압접함으로써 국부적인 용접불량부를 줄이고 수작업에 따른 비용과 시간을 월등하게 줄임으로써 제품의 대량생산이 가능함은 물론 제품의 가격경쟁력을 높일 수 있다.

플랜지부, 연결부, 결합구, 결합단, 삽입부, 걸림부

Description

롱넥플랜지의 제조방법{Manufacturing method of long-neck flange}

도 1a는 본 발명에 따른 롱넥플랜지의 사시도이다.

도 1b는 종래기술에 따른 롱넥플랜지의 제조방법을 개략적으로 도시한 수직 단면도이다.

도 1c는 다른 종래기술에 따른 롱넥플랜지의 제조방법을 개략적으로 도시한 수직 단면도이다.

도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 롱넥플랜지의 제조방법을 나타내는 분해 사시도이다.

도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 롱넥플랜지의 제조방법을 개략적으로 도시한 수직단면도이다.

도 2c는 본 발명에 따라 롱넥플랜지가 압접된 단계를 개략적으로 도시한 수직 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 롱넥플랜지의 사용상태를 도시한 수직단면도이다.

[도면의 주요부분에 관한 부호의 설명]

플랜지부: 100 결합구: 102

외측구: 104 내측구: 106

결합단: 200 측선: 202

걸림부: 204 삽입부: 206

연결부: 300

유체의 송수를 위해서 일반적으로 관이 사용되는데, 이러한 송수관의 경우 그 길이의 제한으로 인하여 또는 방향의 변경 등을 위하여 계속적인 관의 연결을 필요로 한다.

관의 연결방법으로는 여러 가지가 있는데, 여기에는 일방의 강관 내부에 고무링을 끼워서 접합시키는 타이튼 접합, 일방의 강관에 구멍을 뚫고 조임링(압륜)을 끼워서 접합시키는 메카니컬 접합, 관의 끝에 관과 직각으로 플랜지를 달고 날개에 구멍을 뚫은 관을 설치한 후에 볼트 등을 이용해 접합시키는 플랜지접합 등이 있다.

본 발명은 플랜지부를 가지는 롱넥플랜지에 있어서 그 제조방법에 관한 것이다. 일반적인 롱넥플랜지의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1a는 롱넥플랜지의 사시도이고, 도 1b및 도 1c는 롱넥플랜지를 종래기술에 따라 제작하는 방법을 도시한 것이다.

종래의 롱넥플랜지의 제작방법은 도 1b에 도시된 바와 같이, 플랜지부(20)의 끝단을 경사지게 절취하여 비드(30)가 채워질 수 있는 공간을 마련한 후에 연결부(10)와 플랜지부(20)를 용접하는 것이거나, 도 1c에 도시된 바와 같이 연결부(10) 의 끝단을 경사지게 절취하여 비드(30)가 채워질 수 있는 공간을 마련한 후에 연결부(10)와 플랜지부(20)를 용접하는 것이다.

즉 상기의 용접 방식들은, 플랜지부(20)와 연결부(10)를 별도로 제작한 후에 비드(30)가 채워질 공간을 마련하기 위해 플랜지부(20)의 접합부 일부 또는 연결부(10)의 접합부 일부를 절취하고 그 절취된 부분에 비드(30)를 채워 넣음으로써 플랜지부(20)와 연결부(10)를 용접하는 방식이다.

종래기술에 의할 경우, 작업자가 수동으로 비드(30)를 채워 넣어 용접을 하기 때문에 비드(30)가 채워지지 않는 부분이 발생하거나 용접균열이 발생하는 등 용접부에 구조적 결함이 발생하게 된다.

특히, 용접균열은 용접부에 생기는 결함중에서 가장 치명적인 것으로서 균열과 저온 균열이 있으며, 부적당한 용접봉 사용, 루트 간격의 과대, 예열 및 후열관리의 불충분, 용접순서의 부적당 등에 의해 발생하게 된다.

또한 부적당한 운봉 또는 기량부족에 의해 슬래그의 혼입이 발생할 우려가 있으며, 슬래그의 혼입은 용접부의 강도, 연성 등을 약하게 하며 때로는 취성파괴의 원인이 될 수 있어 슬래그는 완전히 제거되어야 한다.

이외에도 수동에 의한 필렛용접의 경우 언더컷 또는 오버랩의 발생, 크레이터의 발생 등의 문제점이 있다.

이러한 수동용접의 단점을 극복할 수 있는 것이 마찰용접이다. 마찰용접은 용접하고자 하는 부재를 고압으로 마찰시키고 그 마찰열에 의해 부재를 용융시켜 접합시키는 방식이다. 마찰용접에 의할 경우, 일반적인 수동용접에서 발생하는 용 접균열, 언더컷, 오버랩, 크레이트, 슬래그의 혼입 등의 문제점을 해소할 수 있게 된다.

그러나 중공관의 형태로 되어 있는 연결부를 판형의 플랜지부에 단순히 마찰용접시키는 것은 플랜지부에 불량한 형상의 변형을 가져오게 되며. 용접 이후 부재의 강도도 양호하지 못한 단점을 가지게 된다.

따라서 수동용접이 가지는 여러 가지 단점을 보완하여 기계적 공정에 의한 마찰압접을 하면서도 부재의 변형을 최소화시키는 한편 용접 강도를 높이고 용접불량률을 줄일 수 있는 관 연결장치의 제조방법에 대한 개발이 절실하게 요구되어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 기술적 과제는 용접되는 부분을 적절한 형상으로 가공한 후에 비드를 사용하지 아니하고 기계적으로 마찰압접함으로써 국부적인 용접불량부를 줄여 용접강도가 현저하게 개선된 롱넥플랜지를 제공함에 있다.

또한 본 발명의 기술적 과제는 연결부와 플랜지부를 기계적으로 짧은 시간내에 접합시킴으로써 수작업에 따른 비용과 시간을 월등하게 줄일 수 있는 롱넥플랜지의 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명에 따른 롱넥플랜지의 제조방법은, 측선의 경사가 강관의 길이방향 축에 대하여 45°~ 75°의 각도를 가지도록 연결부의 일단을 가공함으로써 결합단 을 형성하는 단계와, 결합단의 형상과 대응되는 형상을 가지는 결합구를 플랜지의 소정 위치에 형성하는 단계와, 연결부를 연결부의 길이방향 축을 중심으로 고속회전시키면서 플랜지부에 형성되어 있는 결합구에 근접시키는 단계와, 연결부에 형성되어 있는 결합단을 결합구에 압밀시킴으로써 마찰열에 의해 결합단과 결합구를 용융시키고, 상기 결합단을 상기 결합구에 접합시키는 단계와, 플랜지부 및 연결부에 형성되는 프래쉬를 제거하는 단계를 포함한다.

이하에서는 본 발명에 따른 롱넥플랜지의 제조방법에 대한 일실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. 그러나 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 롱넥플랜지의 제조방법을 나타내는 사시도이고, 도 2b 및 도2c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 롱넥플랜지의 제조방법을 개략적으로 도시한 수직단면도이다.

연결부(300)는 소정의 두께를 가지는 중공관의 형상으로 이루어져 있다. 연결부(300)의 일단에는 원추형의 결합단(200)이 형성된다. 결합단(200)은 그 측선(202)이 강관의 길이방향 중심축에 대하여 소정의 각도를 가지도록 형성된다.

즉 결합단(200)은 연결부(300)의 일단을 절삭 등의 방법으로 가공하여 형성되는데, 그 측선(202)이 강관의 중심축에 대하여 비스듬하게 형성되는 것이다. 도 2a에 도시된 바와 같이 결합단(200)은 서로 다른 직경을 가지는 걸림부(204)와 삽 입부(206) 및 측선(202)으로 구성되어 있다.

도면에 도시된 측선(202)의 기울기는 본 발명에 따른 연결장치의 제조방법에 있어서 일실시예를 도시한 것에 불과하다.

따라서 측선(202)의 기울기는 일정 구간에 해당하는 값을 가질 수 있는 것이고, 다만 수차례의 실험을 통해서 확인해 본 결과 측선(202)의 각도는 40°~ 75°인 것이 바람직하다.

즉 측선(202)의 각도가 너무 커지면 하중의 전달면에서는 유리하지만 프래쉬(208)의 발생 등이 문제되며, 반대로 측선(202)의 각도가 너무 작으면 하중의 전달에 문제가 발생하기 때문에 용접강도가 떨어지게 된다.

본 발명에 따른 롱넥플랜지의 제조방법에 의할 경우, 열결부의 끝단에 결합단(200)을 형성시킴으로 인해서 하중의 전달이 양호하고 적정량의 프래쉬(208) 발생을 유발하여 용접효율을 증가시킬 수 있게 되는 것이다.

플랜지부(100)는 연결부(300)에 용접되는 구성인데, 플랜지부의 소정 위치에는 연결부(300)에 마련되어 있는 결합단(200)과 접합되는 결합구(102)가 형성되어 있다. 결합구(102)는 직경이 서로 다른 외측구(104)와 내측구(106)로 구성되어 있는바, 이러한 결합구(102)의 형상은 결합단(200)의 형상과 대응되는 것이다.

연결부(300)는 고속으로 회전하면서 플랜지부(100) 방향으로 전진하여 플랜지부(100)에 근접하게 된다. 연결부(300)의 결합단(200)이 플랜지부(100)에 마련되어 있는 결합구(102)에 접촉된 이후에도 연결부(300)는 회전운동과 직진운동을 계속하게 된다. 이로써 플랜지부(100)의 결합구(102)와 연결부(300)의 결합단(200)에 는 마찰에 의해 높은 열과 압력이 발생하게 된다.

마찰에 의해서 발생하는 높은 압력과 열에 의해 결합구(102)와 결합단(200)은 강성을 잃으면서 용융되게 되고, 용융된 상태에서 서로 접착된다. 따라서 본 발명에 따른 롱넥플랜지는 매우 뛰어난 용접강도를 가지게 되어 모재와 동일한 수준의 강도를 확보할 수 있게 된다.

플랜지부(100)와 연결부(300)의 압접이 완료된 후에는 도 2c에서 도시된 A-A 선을 따라 지지면(108)을 절삭함으로써 지지면(108)의 편평도를 높이는 한편, 내외부의 프래쉬(208)를 제거하는 공정을 거치게 된다.

또한 본 발명에 따른 롱넥플랜지는 일반용접에서 발생하게 되는 슬래그의 혼입, 크레이트, 용접균열 등이 발생하지 아니한다.

본 발명에 따른 롱넥플랜지는 플랜지부(100)를 고정한 상태에서 연결부(300)를 회전시키는 방법에 의해 기계적으로 제작되는 것이다. 따라서 본 발명은 공정이 매우 간단하고, 2 ~ 3 초 정도에 불과한 짧은 시간 내에 제품의 완성이 가능하다.

그러므로 본 발명에 따라 롱넥플랜지를 생산하게 될 경우 수작업에서 발생하게 되는 품질의 여러 가지 결함요인을 배제할 수 있는 것은 물론, 제품의 대량생산이 가능하여 높은 가격경쟁력을 가지게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 롱넥플랜지의 사용상태를 도시한 수직단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 두 개의 롱넥플랜지가 가스켓을 사이에 두고 플랜지부(100)끼리 밀착되어 있다. 양쪽의 롱넥플랜지에 각각 구비되어 있는 플랜지부(100)의 외측면에는 각각 플랜지가 밀착되어 있고, 플랜지는 볼트에 의해 견고하게 결합된다.

본 발명은 판소재인 플랜지부와 관소재인 연결부를 적절한 형상으로 가공한 후에 비드를 사용하지 아니하고 기계적으로 마찰압접함으로써 수작업에 따른 국부적인 용접불량부를 줄여 용접강도가 현저하게 개선되는 효과가 있다.

또한 본 발명은 플랜지부와 연결부를 기계적으로 짧은 시간 내에 접합시키기 때문에 수작업에 따른 비용과 시간을 월등하게 줄임으로써 제품의 대량생산을 가능하게 함은 물론 제품의 가격경쟁력을 현저하게 높이는 효과가 있다.

비록 발명이 상기에서 언급된 바람직한 실시예에 관하여 설명되었으나, 발명의 요지와 범위를 벗어남이 없이 다양한 다른 가능한 수정과 변형이 이루어질 수있다. 따라서, 첨부된 청구범위는 발명의 진정한 범위 내에서 속하는 이러한 수정과 변형을 포함할 것으로 예상된다.

Claims (2)

1. 마찰압접에 의하여 롱넥플랜지를 제조하는 방법에 있어서,

   (a)연결부의 일단에 측선을 가지는 결합단을 형성하는 단계;

   (b)상기 결합단의 형상과 대응되는 형상을 가지는 결합구를 플랜지부의 소정 위치에 형성하는 단계;

   (c)상기 연결부를 상기 연결부의 길이방향 축을 중심으로 고속회전시키면서 상기 플랜지부에 형성되어 있는 상기 결합구에 근접시키는 단계;

   (d)상기 연결부에 형성되어 있는 상기 결합단을 상기 결합구에 압밀시켜 마찰열에 의해 용융시키고, 상기 결합단을 상기 결합구에 접합시키는 단계를 포함하는 롱넥플랜지의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 측선이 상기 연결부의 길이방향 축에 대하여 45°~ 70°의 각도를 가지도록 상기 결합단을 형성시키는 것을 특징으로 하는 롱넥플랜지의 제조방법.

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