KR100894034B1

KR100894034B1 - 압연단조 방법을 이용한 넥 타입 플랜지 성형방법

Info

Publication number: KR100894034B1
Application number: KR1020080046027A
Authority: KR
Inventors: 김세중; 조병욱
Original assignee: 한국프랜지공업 주식회사
Priority date: 2008-05-19
Filing date: 2008-05-19
Publication date: 2009-04-22

Abstract

압연단조 방법을 이용한 넥 타입 플랜지 성형방법 및 그 방법에 사용되는 장치가 개시된다. 개시된 발명은 소재를 절단하여 워크 피스를 얻는 절단단계; 워크 피스를 단조금형 위에 배치하고 가압하여서, 단조금형을 향한 쪽에는 중앙부가 함몰된 넥부와 그 가장자리의 플랜지부 상부면이 형성되고, 반대쪽에는 플랜지부 하부면이 형성된 1차 프리폼을 얻는 업셋(up-set)단계; 1차 프리폼을 단조금형 상에 배치하고 플랜지부 하부면 중앙부를 펀치로 가압하여서, 플랜지부 하부면 중앙부가 함몰되어 안으로 들어가고 그 주위는 반대방향으로 절곡된 2차 프리폼을 얻는 보스(boss)단계; 2차 프리폼을 단조금형 상에 배치하고 플랜지부 하부면을 가압하여서, 플랜지부 하부면 중앙부에 함몰부가 형성되고 그 주위의 플랜지부 하부면은 평평하게 된 3차 프리폼을 얻는 1차 피어싱(piercing)단계; 3차 프리폼을 단조금형에서 분리시키고 3차 프리폼의 중앙부를 펀치로 가압하여 넥부의 함몰된 중앙부와 플랜지부 하부면의 함몰부를 연통시켜서 된 내경부를 구비한 4차 프리폼을 얻는 2차 피어싱단계; 및, 2차 피어싱 단계를 거쳐 형성된 내경부에 회전축을 결합시키고, 상기 회전축과 나란한 축을 갖는 압연롤로 상기 회전축의 수직방향에서 상기 4차 프리폼을 가압하여서 넥과 플랜지를 형성하는 압연단조단계를 포함한다. 이와 같이 개시된 본 발명은 넥 타입의 플랜지를 생산함에 있어 플랜지를 단조한 후 넥과 결합시키는 종래의 기계가공 방법에 비해서 원소재를 절감할 수 있는 효과가 있으며, 가공시간 및 가공비용의 절감을 통한 경쟁력을 확보하는 효과를 제공한다.

넥, 플랜지, 압연단조, 단조금형, 압연롤

Description

압연단조 방법을 이용한 넥 타입 플랜지 성형방법{METHOD FOR MANUFACTURING A NECK FLANGE}

본 발명은 넥 타입 플랜지 성형방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단조 및 압연단조 방법을 이용하여 넥과 플랜지가 일체로 된 넥 타입 플랜지를 성형하는 방법 및 그에 사용되는 단조금형 및 압연롤에 관한 것이다.

일반적으로 유체 또는 분체의 수송을 위해서는 관(pipe)이 사용된다. 이러한 관은 길이의 제한 및 관의 방향을 변경하기 위하여 다양한 형상 및 길이의 관을 연결하여 사용한다.

이러한 관의 연결방법에는 관의 결합부에 플랜지를 만들고 볼트, 리벳 또는 용접하여 결합하는 플랜지 커플링(flange coupling)방법과 관의 단부에 나사산 형성하고 엘보, 크로스, 소켓, 밴드, 유니언 또는 니플 등을 사용하여 결합시키는 방법과, 연결되는 관과 연결시키는 관 사이에 삽입되는 턱과 그 턱을 고정하는 턱을 형성하여 관을 연결하는 소켓삽입이음 방법이 있다.

본 발명은 이러한 관의 연결방법 중 플랜지 커플링방법과 관련하여 플랜지부를 형성한 넥 타입 플랜지에 관한 것으로 보다 상세하게는 넥 타입 플랜지의 성형방법 및 그 방법에 사용되는 장치에 관한 것이다.

특허 제10-0688066호는 "롱넥플랜지의 제조방법"이라는 제목으로 넥 타입 랜지를 제조하는 방법에 대하여 개시하고 있다.

이 특허는 도 2에 도시된 바와 같이, 넥(210)의 일단에 경사진 결합단(220)을 형성하고, 결합단(220)에 대응되는 형상으로 플랜지부(230)에 결합구(240)를 형성한 뒤, 결합단(220)이 형성된 넥(210)을 결합구(240)가 형성된 플랜지부(230)에 근접시켜 넥(210)을 고속으로 회전시켜 마찰력에 의해 플랜지부(230)와 접합시켜 넥 타입 플랜지(200)를 제조하는 것이다.

이러한 방법에 따르면 넥 타입 플랜지(200)를 제조하기 전에 개별적인 소재로부터 절단 및 가공공정을 거쳐 넥(210)과 플랜지부(230)를 성형하여야 하므로 절단 및 가공 공정에 의해 비용이 발생되었으며, 가공시 소재의 일부가 스크랩 형태로 버려지는 단점이 있으며 개별적으로 성형된 넥(210)과 플랜지부(230)를 접합시키는 공정이 추가되어 제작 비용이 증가되는 문제가 있다.

또한, 접합된 넥(210)과 플랜지부(230)가 충분한 강도를 가지지 못하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하나의 소재를 이용하여 일체형으로 플랜지와 넥으로 이루어진 넥 타입 플랜지를 성형하는 방법을 제공하고 이러한 방법에 사용되는 단조금형 및 압연롤을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 본 발명의 목적은, 넥(neck)과 플랜지(flange)로 이루어진 넥 타입 플랜지(neck-type flange)를 성형하는 방법에 있어서, 소재를 절단하여 넥 타입 플랜지의 워크 피스를 얻는 절단단계; 절단단계에서 얻어진 워크 피스를 단조금형 위에 배치하고 가압하여서, 단조금형을 향한 쪽에는 중앙부가 함몰된 넥부와 그 가장자리의 플랜지부 상부면이 형성되고, 반대쪽에는 플랜지부 하부면이 형성된 1차 프리폼을 얻는 업셋(up-set)단계; 1차 프리폼을 단조금형 상에 배치하고 플랜지부 하부면 중앙부를 펀치로 가압하여서, 플랜지부 하부면 중앙부가 함몰되어 안으로 들어가고 그 주위는 반대방향으로 절곡된 2차 프리폼을 얻는 보스(boss)단계; 2차 프리폼을 단조금형 상에 배치하고 플랜지부 하부면을 가압하여서, 플랜지부 하부면 중앙부에 함몰부가 형성되고 그 주위의 플랜지부 하부면은 평평하게 된 3차 프리폼을 얻는 1차 피어싱(piercing)단계; 3차 프리폼을 단조금형에서 분리시키고 3차 프리폼의 중앙부를 펀치로 가압하여 넥부의 함몰된 중앙부와 플랜지부 하부면의 함몰부를 연통시켜서 된 내경부를 구비한 4차 프리폼을 얻는 2차 피어싱단계; 및, 2차 피어싱 단계를 거쳐 형성된 내경부에 회전축을 결합시키고, 상기 회전축과 나란한 축을 갖는 압연롤로 상기 회전축의 수직방향에서 상기 4차 프리폼을 가압하여서 넥과 플랜지를 형성하는 압연단조단계를 포함하여 이루하는 것을 특징으로 하는 넥 타입 플랜지 성형방법에 의해 달성된다.

여기서, 업셋단계는, 워크 피스가 프레스에 의해 단조금형 쪽으로 가압되어서, 넥부가 그 외면이 상기 상기 단조금형 하부면에서 상부면으로 확장되는 경사를 갖도록 형성되는 제1단계; 워크 피스가 프레스에 의해 단조금형 쪽으로 가압되어서, 넥부의 중앙부가 함몰되는 제2단계; 및, 워크 피스가 프레스에 의해 단조금형 쪽으로 가압되어서, 플랜지부가 넥부 하단에서 연장되면서 단조금형 하부면에서 상부면으로 경사지게 확장되는 경사를 갖도록 형성되는 제3단계를 포함하며, 제1단계 내지 제3단계는 순차적 또는 동시에 이루어진다.

여기서, 압연단조단계는, 2차 피어싱단계에서 형성된 4차 프리폼의 내경부에 회전축을 결합시키는 회전축 결합단계; 회전축과 나란한 축을 갖는 압연롤을 회전축에 수직한 방향으로 가압하여 4차 프리폼의 넥부를 넥 타입 플랜지의 넥으로 형성시키는 넥 형성단계; 및, 회전축과 나란한 축을 갖는 압연롤을 회전축에 수직한 방향으로 가압하여 4차 프리폼의 플랜지부를 넥 타입 플랜지의 플랜지로 형성시키는 넥 형성단계를 포함하며, 넥 형성단계 또는 플랜지 형성단계는 순차적 또는 동시에 이루어진다.

여기서, 업셋단계, 보스단계, 1차 피어싱단계는, 최외곽의 상부면; 상부면에 인접하여 중앙으로 기울어진 단면을 갖도록 형성되어 워크 피스를 가압시 플랜지부가 형성되도록 하는 제1경사부; 제1경사부로부터 연장형성되고, 제1경사부 보다 급격하게 기울어진 단면을 갖도록 형성되어 워크 피스를 가압시 넥부의 외주면이 형성되도록 하는 제2경사부; 제2경사부로부터 연장형성되고, 워크 피스의 가압시 넥부의 상부면이 형성되도록 수평 단면의 형상으로 형성되는 함몰부; 및, 함몰부로부터 연장되면서 돌출형성되어, 워크 피스의 가압시 넥부의 중앙부를 함몰되게 하는 돌출부를 포함하는 단조금형으로 수행되는 것이 바람직하다.

삭제

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 넥 타입 플랜지 성형방법은 하나의 소재를 이용하여 플랜지와 넥을 일체로 성형함으로써 소재의 절단 및 가공시 발생되는 스크랩을 줄일 수 있어 넥 타입 플랜지의 성형시 발생되는 비용을 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 공정을 단순화하여 생산비용을 절감하였으며, 넥과 플랜지를 일체로 성형함으로써 넥 타입 플랜지의 강도를 개선하는 효과를 얻을 수 있다.

기타 본 발명의 효과가 첨부도면을 참조한 하기의 상세한 설명으로부터 더욱 분명해 질 것이다.

이하, 본 발명에 따른 넥 타입 플랜지 성형방법과 이 방법에 사용되는 단조금형 및 압연롤의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 본원 명세서 상의 용어들은 본 발명의 기능을 고려하여 사용된 용어들로서 그 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 하기 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반 에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.

실시예

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 넥 타입 플랜지의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 공정도이며, 도 4는 도 3에 도시된 공정도에 따른 순서도이고, 도 5는 도 4에 도시된 단조금형의 사시도이다. 또한, 도 5는 도 4에 도시된 압연롤의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 넥 타입 플랜지(neck type flange, 1)는 넥(12), 플랜지(14)로 이루어진다.

이러한 넥 타입 플랜지(1)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 다음과 같은 공정에 의하여 성형된다.

넥 타입 플랜지(1)는 원재료인 소재를 절단하여 워크 피스(work piece)(2)를 얻는 절단단계(100)와, 절단단계(100)를 거친 워크 피스(2)를 단조금형(20) 위에 놓고 가압하여 넥부와 플랜지부를 갖는 1차 프리폼(3)을 성형하는 업셋(up-set)단계(110)와, 업셋단계(110)를 거친 1차 프리폼(3)을 동일한 단조금형(20)과 펀치(30)를 이용하여 플랜지부 하부면 중앙부가 함몰되어 안으로 들어가고 그 주위는 외측으로 절곡된 2차 프리폼을 얻는 보스(boss)단계(120)와, 보스단계를 거친 후 업셋단계(110)에서 사용한 것과 동일한 단조금형(20)을 이용하여 플랜지부 하부면의 중앙부의 함몰부를 제외한 부분을 평평하게 된 3차 프리폼을 형성하는 1차 피어싱(piercing)단계(130)와, 1차 피어싱단계를 거친 후 넥 타입 플랜지의 내경부가 형성된 4차 프리폼을 얻는 2차 피어싱단계(140)와, 2차 피어싱단계를 거친 4차 프리폼의 측면을 가압하여 넥 타입 플랜지(1)의 플랜지(17)와 넥(12)을 동시에 형성하는 압연단조단계(150)를 거쳐 성형된다. 이러한 성형과정을 단계별로 설명하면 다음과 같다

가, 절단단계(100)

절단단계(100)는 원재료를 적당한 두께와 폭으로 절단하여 워크 피스(2)를 얻는 공정이다.

원재료로부터 단조 및 압연단조를 통해 실제로 성형되는 넥 타입 플랜지의 크기에 맞게 적절한 형태로 절단하는 것으로, 워크 피스(2)가 실제로 성형되는 넥 타입 플랜지(1)의 크기에 적합한 중량을 가질 수 있도록 한다.

나, 업셋단계(110)

업셋단계(110)는 절단단계(100)를 거친 워크 피스(2)를 넥 타입 플랜지의 1차 프리폼(3)으로 성형하는 공정이다.

절단단계(110)를 거친 소재(2)를 단조금형(20)에 배치하고 프레스(도면 미도시)를 이용하여 워크 피스(2)를 가압한다. 이때 워크 피스(2)가 변형되면서 완성품에서 넥(12)이 될 넥부와 플랜지(17)가 될 플랜지부가 형성된다. 여기서 넥부와 플랜지부는 완성된 제품의 넥 및 플랜지에 대응되는 부분을 의미하며 아직 완성되지 않은 프리폼이므로 '넥'이나 '플랜지'라는 용어를 사용하지 않고 '넥부' 또는 '플랜지부'라는 명칭으로 부르는 것으로 한다.

다. 보스단계(120)

보스단계(120)는 1차 프리폼(3)을 단조금형(20) 상에 배치하고 플랜지부 하부면 중앙부를 펀치(30)로 가압하여서, 플랜지부 하부면 중앙부가 함몰되어 안으로 들어가면서 그 주위는 반대방향인 외측으로 절곡된 형상을 갖는 2차 프리폼(4)을 얻는 단계이다.

1차 프리폼(3)을 업셋단계(110)에서 이용한 것과 동일한 단조금형(20)에 배치하고, 단조금형(20)의 돌출부(28, 도 5 참조) 상부에 있는 1차 프리폼(3) 부분, 즉 플랜지부 하부면 중앙부를 펀치(30)로 가압한다.

보스단계(120)를 거쳐 얻어진 2차 프리폼(4)은 도 4에 도시된 바와 같이 펀치(30)가 가하는 힘에 의하여 플랜지부의 중앙부만 함몰되고 나머지는 펀치의 타격 방향과 반대쪽인 외측으로 절곡된다.

라. 1차 피어싱단계(130)

1차 피어싱단계(130)는 보스단계(120)에서 절곡형성된 플랜지부를 펴서 평평하게 하면서 플랜지부 하부면 중앙부에는 함몰부를 형성하여, 후에 2차 피어싱단계(140)를 통해 내경부(13)를 완벽하게 성형하기 위한 준비단계이다.

1차 피어싱단계(130)는 보스단계(120)와 동일한 단조금형(20)에 보스단계를 거친 넥 타입 플랜지의 2차 프리폼(4)을 배치하고, 프레스(도면 미도시)를 이용하여 절곡된 플랜지부를 도 5의 단조금형(20)의 상부면(21) 방향으로 가압한다. 그 결과, 플랜지부 하부면 중앙부에 함몰부가 형성되고 그 주위의 플랜지 하부면은 평평하게 형성된 3차 프리폼(5)이 얻어진다.

마. 2차 피어싱단계(140)

2차 피어싱단계(140)는 1차 피어싱단계를 거친 넥 타입 플랜지의 3차 프리폼(5)에 내경부(13)를 형성하는 단계이다.

2차 피어싱단계(140)는 1차 피어싱단계를 거친 넥 타입 플랜지의 3차 프리폼을 단조금형(20)에서 탈거한 후, 중앙부를 펀치(31)로 가압하여서, 넥부의 함몰된 중앙부와 플랜지부 하부면의 함몰부가 연통되어 형성된 내경부(13)를 구비한 4차 프리폼을 제공한다.

바. 압연단조단계(150)

압연단조단계(150)는 2차 피어싱단계를 거쳐 내경부(13)가 완성된 넥 타입 플랜지의 4차 프리폼(6)을 뒤에서 상세하게 설명할 압연롤(40)을 이용하여 압연단조하는 단계이다.

압연단조단계(150)는 도 4에 도시된 바와 같이 압연롤(40)과 회전축(60)을 이용하여 넥 타입 플랜지(1)의 넥(12)과 플랜지(17)를 형성한다.
이때 사용되는 회전축은 도 4에 도시된 바와 같이 단면이 직사각형인 원통형 기둥형상으로 2차 피어싱 단계에서 형성된 내경부를 구비한 넥 타입 플랜지의 4차 프리폼(6)의 내경부에 맞물리어 4차 프리폼(6)을 회전시킨다.
이때 압연롤(40)은 회전축에 나란한 축(50)을 중심으로 회전하며 4차 프리폼(6)의 측면을 가압하며 넥의 외면과 플랜지의 상부면, 하부면 및 측면을 형성한다.

이러한 단조단계는 모두 열간단조로 모든 단계를 거친 넥 타입 플랜지(1)의 플랜지(17)에 결합공(18)을 추가로 형성시킬 수 있으며, 그 표면에 풀림(annealing)등의 열처리 또는 세정, 방청공정등의 표면처리를 추가로 실시할 수 있다.

열간단조시 소재(2) 및 그 변형물의 온도조건은 다음과 같다.

그 소재가 스테인레스 강(stainless steel)인 경우 1190~1200℃ 의 온도를 유지하여 열간단조하며 그외 크롬 몰리브텐강(A105) 등 합금의 경우 1250~1280℃의 온도를 유지한다. 이러한 온도를 유지하는 시간은 그 중량에 따라 상이하며, 스테 인레스 강의 경우 중량 500㎏ 미만인 경우 4시간 열간단조 온도를 유지하며, 250㎏ 증가시마다 열간단조온도를 30분 더 유지한다.

또한, 합금의 경우 중량 1000㎏ 미만의 경우 열간단조 온도를 3시간 유지하며, 500㎏ 증가시마다. 열간단조온도를 30분 더 유지한다.

넥 타입 플랜지를 성형하는 방법 중 업셋단계(110), 보스단계(120)및 1차 피어싱단계(130)에 사용되는 단조금형(20)을 도 5를 참고하여 살펴보면 다음과 같다.

단조금형(20)은 최외곽의 상부면(21), 상기 상부면(21)에 인접하여 중앙으로 기울어진 단면을 갖도록 형성되어 상기 워크 피스(2)를 가압시 플랜지부가 형성되도록 하는 제1경사부(22), 상기 제1경사부(22)로부터 연장되면서 기울어진 단면을 갖도록 형성되어 상기 워크 피스(2)를 가압시 넥부의 외주면이 형성되도록 하는 제2경사부(24), 상기 제2경사부(24)로부터 연장형성되고, 상기 워크 피스(2)의 가압시 넥부의 상부면이 형성되도록 수평 단면의 형상으로 형성되는 함몰부(26), 상 함몰부(26)연장되면서 돌출형성되어, 상기 워크 피스(2) 가압시 상기 넥부의 중앙부를 함몰되게 하는 돌출부를 포함하여 이루어진다.

단조금형(20)은 압연단조 작업에 앞서 작업성을 높이기 위해 소재를 1차 성형하는 것으로, 도 5에 도시된 바와 같이 원기둥 형상으로 형성되고 상부면(21)을 기준으로 제1경사부(22), 제2경사부(24), 함몰부(26) 및 돌출부(28)가 단조금형의 중심축 방향으로 형성된다.

상부면(21)은 단조금형(20)의 최외곽 상부에 형성되어, 플랜지부의 최외곽을 지지하는 역할을 한다.

제1경사부(22)는 상부면으로부터 연장형성되어 단조금형(20)의 중심축 방향으로 소정의 각도를 갖고 형성되며, 업셋단계(110) , 보스단계(120) 및 1차 피어싱단계(130)를 거치며 플랜지부를 지지한다.

제2경사부(24)는 제1경사부로부터 연장형성되며 제1경사부와 같이 단조금형의 중심축방향으로 소정의 각도를 갖고 형성되어, 업셋단계(110) , 보스단계(120) 및 1차 피어싱단계(130)를 거쳐 넥부 중 넥(12)의 외주면이 형성될 부분을 지지한다.

이때, 제1경사부(22)와 제2경사부(24)의 각도는 실시조건에 따라 가변적으로 변할 수 있으나, 도 1에 도시된 넥 타입 플랜지(1)를 형성시 제1경사부(22)의 각도는 제2경사부(24)의 각도에 비해 완만하게 형성되는 것이 바람직하다.

함몰부(26)는 단조금형(20)의 중심축으로부터 이격형성되고 제2경사부(24)로부터 연장형성되어 업셋단계(110), 보스단계(120) 및 1차 피어싱단계(130)를 거쳐 넥부 중 넥(12)의 상부면이 형성될 부분을 지지한다.

이때, 함몰부(26)는 단조금형(20)의 중심축 방향에 수직하게 수평면을 형성시킨다.

돌출부(28)는 함몰부(26)로부터 상측으로 연장형성되어 단조금형(20)의 중심축에 맞닿도록 형성된다.

돌출부(28)는 중심축을 기준으로 수직하게 형성되어 업셋단계(110), 보스단계(120) 및 1차 피어싱단계(130)를 거치는 동안 넥부의 함몰된 중앙부를 형성 및 지지한다.

이때 상부면(21)과 제1경사면(22), 제1경사면(22)과 제2경사면(24), 제2경사면(24)과 함몰부(26), 함몰부(26)와 돌출부(28)사이의 각부(角部)는 둥글게 라운딩(rounding)이 형성된다.

단조금형(20)을 이용하여 1차 피어싱단계를 거친 넥 타입 플랜지의 3차 프리폼(5)은 2차 피어싱단계(140)를 거쳐, 압연단조단계(150)를 거치게 된다.

압연단조단계(150)에서 사용되는 압연롤(40)을 도 6을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

압연롤(40)은 2차 피어싱단계를 거친 넥 타입 플랜지의 4차 프리폼(6)으로부터 플랜지(17) 및 넥(12)을 형성하는 것으로, 압하율(壓下率)을 고려하여 설계되어야 한다.

압연롤(40)은 원통형의 형상으로 형성되어, 중심부에 압연롤(40)이 회전할 수 있도록 축(50, 도 4참조)이 결합된다.

압연롤(40)의 상부 외측면에는 넥(12)이 형성될 수 있도록 회전축 방향에 수평하게 넥 성형부(42)가 형성되며, 넥 성형부(42)의 하부에는 플랜지 성형부(44)가 회전축(50)에 수직한 방향으로 오목하게 형성된다.

플랜지 성형부(44)는 도 7에 도시된 바와 같이 전체적으로 'ㄷ' 자 형태의 단면을 형성하고 넥 성형부(42)로부터 연장형성된 제1캠버(46), 제2캠버(47), 엔딩부(48) 및 제3캠버(49)로 이루어진다.

제1캠버(46)는 넥 성형부(42)로부터 압연롤(40)의 하부 소정의 각을 갖고 연장형성되며, 열간압연시 발생되는 소재의 변형을 고려하여 압연롤(40)의 외주면 방향으로 볼록한 형상으로 형성된다.

제2캠버(47)는 제1캠버(46)로부터 연장형성되어, 플랜지(17)의 상면을 형성시키는 것으로 열간압연에 의해 소재가 변형되는 것을 고려하여 압연롤(40)의 상측으로 소정의 각도를 갖고 형성되어야 한다.

엔딩부(48)는 플랜지(1)의 단부를 형성하는 것으로 회전축 방향 수평하게 형성된다.

이때, 엔딩부(48)와 제2캠버(47) 사이의 각부에는 라운딩이 형성된다.

엔딩부(48)의 하부 방향으로는 제3캠버(49)가 연장형성되며, 엔딩부(48)와 제2캠버(47) 사이의 각부와 동일하게 라운딩이 형성된다.

제3캠버(49)는 플랜지(17)의 저면을 형성시키는 것으로 열간압연에 의해 소재가 변형되는 것을 고려하여 제2캠버(47)와 동일하게 압연롤(40)의 하측으로 소정의 각도를 갖고 형성된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 넥 타입 플랜지의 사시도.

도 2는 종래기술에 따른 넥 타입 플랜지의 제조방법을 개략적으로 도시한 단면도.

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 개략적인 공정도.

도 4는 도 3에 도시된 공정도에 따른 개략적인 순서도.

도 5는 도 4에 도시된 단조금형의 사시도.

도 6은 도 4에 도시된 압연롤 사시도.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

1 ; 넥 타입 플랜지 2; 워크 피스

12 ; 넥 13; 내경부

14 ; 상부 모서리 17 ;플랜지

18 ; 결합공 20; 단조금형

22 ; 제1경사부 24; 제2경사부

26; 함몰부 28 ; 돌출부

30, 31 펀치 40 ; 압연롤

42 ; 넥 성형부 44 ; 플랜지 성형부

46 ; 제1캠버 47 ; 제2캠버

48; 엔딩부 49 ; 제3캠버

60 ; 회전축 100 ; 절단단계

110 ; 업셋단계 120 ; 보스단계

130 ; 1차 피어싱단계 140 ; 2차 피어싱단계

150 ; 압연단조단계 200 ; 넥 타입 플랜지

210 ; 넥 220 ; 결합단

230 ; 플랜지부 240 ; 결합구

Claims

넥(neck)과 플랜지(flange)로 이루어진 넥 타입 플랜지(neck-type flange)를 성형하는 방법에 있어서,

소재를 절단하여 상기 넥 타입 플랜지의 워크 피스를 얻는 절단단계;

상기 절단단계에서 얻어진 워크 피스를 단조금형 위에 배치하고 가압하여서, 단조금형을 향한 쪽에는 중앙부가 함몰된 넥부와 그 가장자리의 플랜지부 상부면이 형성되고, 반대쪽에는 플랜지부 하부면이 형성된 1차 프리폼을 얻는 업셋(up-set)단계;

상기 1차 프리폼을 상기 단조금형 상에 배치하고 플랜지부 하부면 중앙부를 펀치로 가압하여서, 플랜지부 하부면 중앙부가 함몰되어 안으로 들어가고 그 주위는 외측으로 절곡된 2차 프리폼을 얻는 보스(boss)단계;

상기 2차 프리폼을 상기 단조금형 상에 배치하고 상기 플랜지부 하부면을 가압하여서, 플랜지부 하부면 중앙부에 함몰부가 형성되고 그 주위의 플랜지부 하부면은 평평하게 된 3차 프리폼을 얻는 1차 피어싱(piercing)단계;

상기 3차 프리폼을 상기 단조금형에서 분리시키고 3차 프리폼의 중앙부를 펀치로 가압하여 상기 넥부의 함몰된 중앙부와 상기 플랜지부 하부면의 함몰부를 연통시켜서 된 내경부를 구비하는 4차 프리폼을 얻는 2차 피어싱단계; 및

상기 2차 피어싱 단계를 거쳐 형성된 상기 내경부에 회전축을 결합시키고, 상기 회전축과 나란한 축을 갖는 압연롤로 상기 회전축의 수직방향에서 상기 4차 프리폼을 가압하여서 넥과 플랜지를 형성하는 압연단조단계를 포함하여 이루하는 것을 특징으로 하는 넥 타입 플랜지 성형방법.
제 1항에 있어서,

상기 업셋단계는

상기 워크 피스가 프레스에 의해 상기 단조금형 쪽으로 가압되어서, 상기 넥부가 그 외면이 상기 단조금형 하부면에서 상부면으로 확장되는 경사를 갖도록 형성되는 제1단계;

상기 워크 피스가 상기 프레스에 의해 상기 단조금형 쪽으로 가압되어서, 상기 넥부의 중앙부가 함몰되는 제2단계; 및

상기 워크 피스가 상기 프레스에 의해 상기 단조금형 쪽으로 가압되어서, 상기 플랜지부가 상기 넥부 하단에서 연장되면서 상기 단조금형 하부면에서 상부면으로 경사지게 확장되는 경사를 갖도록 형성되는 제3단계를 포함하며, 상기 제1단계 내지 제3단계는 순차적 또는 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 넥 타입 플랜지 성형방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 압연단조단계는

상기 2차 피어싱단계에서 형성된 상기 4차 프리폼의 상기 내경부에 회전축을 결합시키는 회전축 결합단계;

상기 회전축과 나란한 축을 갖는 상기 압연롤을 상기 회전축에 수직한 방향으로 가압하여 상기 4차 프리폼의 넥부를 넥 타입 플랜지의 넥으로 형성시키는 넥 형성단계; 및

상기 회전축과 나란한 축을 갖는 상기 압연롤을 상기 회전축에 수직한 방향으로 가압하여 상기 4차 프리폼의 플랜지부를 넥 타입 플랜지의 플랜지로 형성시키는 넥 형성단계를 포함하며, 상기 넥 형성단계 또는 플랜지 형성단계는 순차적 또는 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 넥 타입 플랜지 성형방법.
제 1항에 있어서,

상기 업셋단계, 보스단계, 1차 피어싱단계는,

최외곽의 상부면;

상기 상부면에 인접하여 중앙으로 기울어진 단면을 갖도록 형성되어 상기 워크 피스를 가압시 플랜지부가 형성되도록 하는 제1경사부;

상기 제1경사부로부터 연장형성되고, 상기 제1경사부 보다 급격하게 기울어진 단면을 갖도록 형성되어 상기 워크 피스를 가압시 상기 넥부의 외주면이 형성되도록 하는 제2경사부;

상기 제2경사부로부터 연장형성되고, 상기 워크 피스의 가압시 상기 넥부의 상부면이 형성되도록 수평 단면의 형상으로 형성되는 함몰부; 및

상기 함몰부로부터 연장되면서 돌출형성되어, 상기 워크 피스의 가압시 상기 넥부의 중앙부를 함몰되게 하는 돌출부를 포함하는 단조금형으로 수행되는 것을 특징으로 하는 넥 타입 플랜지 성형방법.
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