KR100955491B1 - Cooling apparatus and method for indirect extrusion device - Google Patents

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박성수
김하식
유봉선
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한국기계연구원
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Abstract

PURPOSE: A cooling apparatus for an indirect extruder and cooling method are provided to increase extrusion rate by directly contacting a cooling medium of high pressure and an extruded material and to extend the lifetime of parts of the extruder. CONSTITUTION: A cooling apparatus for an indirect extruder comprises a stem(10), a die(20), a billet(30), a thermocouple(60). The thermocouple is settled in a thermocouple groove(25). The thermocouple grove is continuously included on the outer circumference of the stem and the die. A cooling medium cools the stem while passing through a cooling medium transfer pipe. The cooling medium cools the die while passing through a cooling medium dispersion tube. The cooling medium cools an extruded material while being directly sprayed on the extruded material after passing through the cooling medium dispersion tube.

Description

간접 압출기용 냉각장치 및 냉각방법{COOLING APPARATUS AND METHOD　FOR　INDIRECT EXTRUSION DEVICE}COOLING APPARATUS AND METHOD FOR INDIRECT EXTRUSION DEVICE}

본 발명은 간접 압출기용 냉각장치 및 냉각방법에 관한 것으로, 간접 압출기의 압출재에 냉각매체를 직접 분사함으로써 압출속도를 증가시킨 간접 압출기용 냉각장치 및 냉각방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling apparatus and a cooling method for an indirect extruder, and more particularly to a cooling apparatus and a cooling method for an indirect extruder by increasing the extrusion speed by directly injecting a cooling medium to the extrusion material of the indirect extruder.

압출가공(壓出加工 extruding)은 내성공구(耐性工具) 속에 삽입한 재료를 한쪽에서 압력을 가해서 공구에 만들어진 틈으로 유출시켜서 성형하는 방법으로, 틈의 모양에 따라 압출된 재료의 형상이 변화한다.Extruded extruding is a method in which a material inserted into a resistant tool is extruded into a gap made in a tool by applying pressure from one side, and the shape of the extruded material changes depending on the shape of the gap. .

이때, 재료의 유출 방향이 공구의 진행 방향과 같은 경우는 정압출·전방압출·직접압출 등이라 하며, 반대 방향의 경우를 역압출·후방압출·간접압출 등이라고 한다.At this time, when the outflow direction of the material is the same as the travel direction of the tool, it is called forward extrusion, forward extrusion, direct extrusion, and the like, and in the opposite direction, reverse extrusion, backward extrusion, indirect extrusion, and the like.

공구와 재료 사이에 작용하는 마찰력 때문에 정압출 쪽의 압출력이 커지므로 소요되는 힘으로 보면 역압출이 유리하나, 역압출인 경우는 공구의 강도·치수에 제한이 있고, 또한, 표면 산화막이 그대로 제품 표면에 나타나기 쉽다.Because of the frictional force acting between the tool and the material, the extrusion force on the positive extrusion side is increased, so the reverse force is advantageous in terms of the required force. However, in the case of the reverse extrusion, the strength and dimensions of the tool are limited, and the surface oxide film remains as it is. It is easy to appear on the product surface.

압출가공에서는 마찰이 재료의 흐름에 크게 영향을 주기 때문에 윤활이 중요한 문제가 된다. 가공속도를 매우 빠르게 한 충격압출기나 공구 안에 고압 액체를 넣는 액압압출기 등도 개발되어 있다. In extrusion, lubrication is an important issue because friction greatly affects the flow of material. Impact extruders with very high processing speeds and liquid extruders for placing high pressure liquids into tools have also been developed.

한편, 압출공정에 적용되는 냉각장치는 크게 다이 내부로 냉각매체를 통과시켜 다이를 냉각하는 방법과 다이를 통과한 압출재에 냉각매체를 분사하여 압출재를 직접 냉각하는 방법으로 나눌 수 있다.On the other hand, the cooling apparatus applied to the extrusion process can be largely divided into a method of cooling the die by passing the cooling medium into the die and a method of directly cooling the extruded material by spraying the cooling medium on the extrusion material passed through the die.

현재 산업현장에서 가장 광범위하게 사용되는 직접압출방식에서는 다이가 고정되어 있고 다이를 통과한 압출재가 즉시 압출장치 외부로 노출되기 때문에 다이 및 압출재 냉각이 용이하다.In the direct extrusion method most widely used in the current industrial field, the die and the extrudate are easily cooled because the die is fixed and the extrudate passed through the die is immediately exposed to the outside of the extrusion apparatus.

그러나 고력 알루미늄합금 등 고강도/ 저압출성 소재의 압출에 주로 적용되는 간접압출방식에서는 직접압출방식과 달리 스템 및 이와 연결된 다이가 압출공정 시 고온의 컨테이너 내부에 위치해 있을 뿐만 아니라, 다이를 통과한 압출재가 긴 스템을 통과해 압출장치 외부로 노출되기 위해서는 상당한 시간이 소요되기 때문에 기존 직접압출공정에서 적용되는 냉각방법을 적용하기 곤란하거나 상대적으로 냉각 효율성이 낮은 문제점이 있다.However, unlike the direct extrusion method, the indirect extrusion method, which is mainly used for the extrusion of high strength / low extrudable materials such as high strength aluminum alloys, not only the stem and the die connected thereto are located inside the container of high temperature during the extrusion process, Since it takes a long time to pass through the long stem to the outside of the extrusion apparatus, it is difficult to apply the cooling method applied in the existing direct extrusion process or there is a problem of relatively low cooling efficiency.

현재까지 간접압출기에 대한 냉각장치는 스템의 내부 및 외부에 부착한 라인들을 통해 액화질소와 같은 냉각매체를 이송시켜 스템 및 다이를 냉각하는 방식이 제시되어 있다.To date, a cooling device for an indirect extruder has been proposed to cool the stem and die by transferring a cooling medium such as liquid nitrogen through lines attached to the inside and outside of the stem.

그러나 이 방식은 스템 및 다이 등의 압출요소장치를 냉각시키는 간접적인 냉각법이기 때문에 압출과정에서 다이와 압출소재 간 마찰 및 압출소재 변형으로 인해 발생하는 열을 효율적으로 제어하기 어렵다는 단점이 있다. 따라서, 온도 증가에 의한 압출재 표면결함 발생을 억제하는데 한계가 있는 문제점이 있다.However, since this method is an indirect cooling method for cooling extrusion element devices such as stems and dies, it is difficult to efficiently control heat generated by friction between the die and the extruded material and deformation of the extruded material during the extrusion process. Therefore, there is a problem in that there is a limit in suppressing the occurrence of surface defects of the extrudate due to the temperature increase.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 냉각매체를 스템과 다이를 통해 이동시키고, 이를 상기 다이 내부에서 압출재에 직접 분사함으로써 압출재의 과도한 온도 상승을 억제하여 압출속도를 증가시킨 간접 압출기용 냉각장치 및 냉각방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the problems as described above, by moving the cooling medium through the stem and the die, and spraying it directly to the extrusion material in the die to suppress excessive temperature rise of the extrusion material to increase the extrusion speed An object of the present invention is to provide a cooling device and a cooling method for an indirect extruder.

본 발명의 다른 목적은, 압출기 요소부품의 수명을 연장시킬 수 있는 간접 압출기용 냉각장치 및 냉각방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a cooling apparatus and a cooling method for an indirect extruder that can extend the life of the extruder element parts.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 간접 압출기용 냉각장치는 냉각매체가 공급되는 복수의 냉각매체 주입구가 외주면에 형성되고, 상기 냉각매체 주입구에 연결되어 상기 냉각매체를 끝 단으로 이동시키는 복수의 냉각매체 이송관이 내부에 형성된 스템과; 상기 스템의 끝 단에 연결되고, 상기 냉각매체 이송관을 통해 이동된 상기 냉각매체를 분산시키는 복수의 냉각매체 분산관이 내부에 형성되며, 상기 냉각매체 분산관과 연결되는 분산홀이 복수로 형성되되 상기 냉각매체 이송관을 통해 이동된 냉각매체를 상기 분산홀을 통해 상기 냉각매체 분산관으로 균일하게 공급하는 냉각매체 분산홈이 외부에 형성되는 다이; 및 상기 다이의 끝 단에서 간접 압출에 의해 상기 스템과 다이의 내주를 관통하는 압출재를 형성하는 빌렛을 포함하되, 상기 냉각매체는 상기 냉각매체 분산관을 관통하면서 상기 다이를 냉각시키고, 상기 냉각매체 분산관을 관통한 후 상기 압출재에 직접 분사되면서 상기 압출재를 냉각시키는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the object as described above, the indirect extruder cooling apparatus according to the present invention has a plurality of cooling medium inlets formed on the outer circumferential surface of the cooling medium, and is connected to the cooling medium inlet to move the cooling medium to the end. A stem having a plurality of cooling medium transfer pipes formed therein; A plurality of cooling medium dispersion pipes connected to the end of the stem and dispersing the cooling medium moved through the cooling medium transfer pipe are formed therein, and a plurality of distribution holes connected to the cooling medium dispersion pipe are formed. A die having a cooling medium dispersion groove formed at the outside to uniformly supply the cooling medium moved through the cooling medium transfer pipe to the cooling medium dispersion pipe through the distribution hole; And a billet forming an extruded material penetrating the inner circumference of the stem and the die by indirect extrusion at the end of the die, wherein the cooling medium cools the die while passing through the cooling medium dispersion pipe, and the cooling medium After passing through the dispersion pipe is injected directly to the extruded material is characterized in that for cooling the extruded material.

또한, 상기 냉각매체는 공기, 물, 불활성 기체, 또는 액화 질소로 이루어질 수 있다.In addition, the cooling medium may be air, water, inert gas, or liquefied nitrogen.

또한, 상기 냉각매체 분산홈은 상기 다이의 내주면으로부터 방사형으로 동일한 이격거리를 가지는 링 형상으로 이루어지며, 상기 분산홀은 상기 냉각매체 분산홈에 동일한 회전이동거리를 가지며 형성될 수 있다.In addition, the cooling medium dispersion groove may be formed in a ring shape having a radially equal distance from the inner peripheral surface of the die, the dispersion hole may be formed having the same rotational movement distance in the cooling medium dispersion groove.

또한, 상기 냉각매체 분산관은 일 단이 상기 분산홀에 연결되고, 타 단이 상기 다이의 내주면에 연결될 수 있다.In addition, one end of the cooling medium dispersion pipe may be connected to the distribution hole, and the other end may be connected to the inner circumferential surface of the die.

또한, 상기 스템과 다이는 외주면 상에 열전대 홈이 연속적으로 형성되고, 상기 열전대 홈에 열전대가 포함될 수 있다.In addition, the stem and the die may be continuously formed with a thermocouple groove on the outer circumferential surface, the thermocouple groove may include a thermocouple.

또한, 상기 다이는 내부를 관통하되, 일 단이 상기 다이의 열전대 홈에 연결되고, 타 단이 상기 압출재에 인접하게 위치되는 열전대 홀이 형성될 수 있다.In addition, the die may pass through the inside, one end is connected to the thermocouple groove of the die, the other end may be formed with a thermocouple hole is located adjacent to the extruded material.

본 발명에 따른 간접 압출기의 냉각방법은 스템 내부로 냉각매체를 주입하는 냉각매체 주입단계와, 상기 냉각매체가 상기 스템의 내부를 관통하며 상기 스템의 끝 단으로 이동되는 냉각매체 제 1이송단계와, 상기 냉각매체가 상기 스템의 끝 단에 연결된 다이 내부로 균일하게 분산되는 냉각매체 분산단계와, 상기 냉각매체가 상기 다이 내부를 관통하며 상기 다이의 끝 단으로 이동되는 냉각매체 제 2이송단계 및 상기 냉각매체가 상기 다이의 내주면을 통과하는 압출재에 직접 분사되는 냉각매체 분사단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The cooling method of the indirect extruder according to the present invention includes a cooling medium injecting step of injecting a cooling medium into the stem, and a cooling medium first transfer step in which the cooling medium passes through the inside of the stem and moves to the end of the stem. And a cooling medium dispersion step of uniformly dispersing the cooling medium into the die connected to the end of the stem, and a second transfer step of the cooling medium moving through the inside of the die and moving to the end of the die. And a cooling medium spraying step in which the cooling medium is directly injected into the extruded material passing through the inner circumferential surface of the die.

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또한, 상기 냉각매체 제 1이송단계는 상기 스템의 내부에 형성된 냉각매체 이송관을 통하여 상기 냉각매체가 상기 스템의 끝 단으로 이동되며 상기 스템을 냉각시킬 수 있다.In addition, the first cooling medium transfer step is to move the cooling medium to the end of the stem through the cooling medium transfer pipe formed in the inside of the stem to cool the stem.

또한, 상기 냉각매체 분산단계는 상기 스템의 끝 단에 연결되는 상기 다이의 냉각매체 분산홈에 상기 냉각매체가 공급되어 균일화되는 균일화공정 및 상기 냉각매체가 상기 냉각매체 분산홈에 형성된 분산홀을 통해 상기 다이의 내부에 형성된 냉각매체 분산관으로 분산되는 분산화공정을 포함할 수 있다.In addition, the cooling medium dispersing step is a homogenization process in which the cooling medium is supplied to the cooling medium dispersion groove of the die connected to the end of the stem and uniformized, and through the dispersion hole formed in the cooling medium dispersion groove. It may include a dispersion process to be dispersed in a cooling medium dispersion tube formed in the die.

또한, 상기 냉각매체 제 2이송단계는 상기 다이의 내부에 형성된 냉각매체 분산관을 통하여 상기 냉각매체가 상기 다이의 끝 단으로 이동되며 상기 다이를 냉각시킬 수 있다.In the second conveying step of the cooling medium, the cooling medium may be moved to an end of the die through a cooling medium distribution tube formed in the die, and the die may be cooled.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 간접 압출기용 냉각장치 및 냉각방법에 의하면, 고압의 냉각매체를 압출재 및 압출기 요소부품에 직접 접촉시키는 냉각방식으로 냉각효과가 기존 방식에 비해 탁월하여 압출과정에서의 과열 방지를 통해 압출속도가 증가되고, 압출기 요소부품의 수명이 연장되는 효과가 있다.As described above, the indirect extruder cooling apparatus and the cooling method according to the present invention are a cooling method in which the high-pressure cooling medium is in direct contact with the extruder and the extruder element parts. Prevention increases the extrusion speed and extends the life of the extruder components.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention; First, it should be noted that the same components or parts in the drawings represent the same reference numerals as much as possible. In describing the present invention, detailed descriptions of related well-known functions or configurations are omitted in order not to obscure the gist of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 간접 압출기용 냉각장치의 일 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 간접 압출기용 냉각장치 중 다이의 정면부를 도시한 일 개략도이다. 또한, 도 3은 다이의 측면부를 도시한 일 개략도이며, 도 4는 다이의 후면부 사진이다.1 is a schematic view of a cooling apparatus for an indirect extruder according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a schematic view showing a front portion of a die of the cooling apparatus for an indirect extruder according to an embodiment of the present invention. 3 is a schematic view of the side of the die, and FIG. 4 is a photograph of the back of the die.

본 발명의 일 실시예에 따른 간접 압출기용 냉각장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 스템(10)과, 다이(20)와, 빌렛(30) 및 상기 스템(10)과 다이(20)와 빌렛(30)을 커버하는 압출 컨테이너(50)를 포함한다.As shown in FIG. 1, a cooling apparatus for an indirect extruder according to an embodiment of the present invention includes a stem 10, a die 20, a billet 30, the stem 10, and a die 20. An extrusion container 50 covering the billet 30.

상기 스템(10)은 복수의 냉각매체 주입구(11) 및 복수의 냉각매체 이송관(12)을 포함한다.The stem 10 includes a plurality of cooling medium inlets 11 and a plurality of cooling medium conveying tubes 12.

상기 냉각매체 주입구(11)는 냉각매체가 상기 스템(10) 내부로 공급되는 입구이며, 상기 스템(10)의 외주면에 형성된다.The cooling medium inlet 11 is an inlet through which a cooling medium is supplied into the stem 10 and is formed on an outer circumferential surface of the stem 10.

상기 냉각매체는 공기, 물, 불활성 기체, 또는 액화 질소로 이루어질 수 있으며, 이때, 상기 냉각매체는 고압에 의해 상기 스템(10) 내부로 주입되는 것이 바람직하다.The cooling medium may be air, water, inert gas, or liquefied nitrogen. In this case, the cooling medium is preferably injected into the stem 10 by a high pressure.

상기 냉각매체 이송관(12)은 상기 스템(10)의 내부에 형성되되 일 단이 상기 냉각매체 주입구(11)에 연결되며, 상기 냉각매체 주입구(11)로 공급된 냉각매체를 상기 냉각매체 이송관(12)의 끝 단에 연결된 다이(20)로 이동시킨다.The cooling medium transfer pipe 12 is formed inside the stem 10, and one end thereof is connected to the cooling medium inlet 11, and transfers the cooling medium supplied to the cooling medium inlet 11 to the cooling medium. Move to die 20 connected to end of tube 12.

따라서, 상기 냉각매체 이송관(12)을 통하여 이동하는 냉각매체는 상기 스템(10)의 과도한 온도 상승을 억제하여 스템(10)의 수명을 연장시킬 수 있다.Therefore, the cooling medium moving through the cooling medium transfer pipe 12 may suppress excessive temperature rise of the stem 10 to prolong the life of the stem 10.

상기 다이(20)는 상기 스템(10)의 끝 단에 연결되고, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 냉각매체 분산관(23) 및 냉각매체 분산홈(21)을 포함한다.The die 20 is connected to the end of the stem 10, and as shown in FIGS. 1 to 4, the die 20 includes a plurality of cooling medium dispersion pipes 23 and cooling medium dispersion grooves 21.

상기 냉각매체 분산관(23)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 다이(20)의 내부에 형성되되 일 단이 후술할 분산홀(22)에 연결되고, 타 단이 상기 다이(20)의 내주면에 연결되어 상기 냉각매체 이송관(12)을 통해 이동된 냉각매체를 상기 다이(20) 내부로 분산시킨다.The cooling medium dispersion pipe 23 is formed in the die 20, as shown in Figures 1 to 3, one end is connected to the dispersion hole 22 to be described later, the other end is the die ( It is connected to the inner peripheral surface of 20 to distribute the cooling medium moved through the cooling medium transfer pipe 12 into the die 20.

상기 냉각매체 분산홈(21)은 상기 다이(20)의 외부, 구체적으로 상기 다이(20)의 외주 저면에 형성되되, 홈 내부에 상기 냉각매체 분산관(23)과 연결되는 분산홀(22)이 복수로 형성된다.The cooling medium dispersion groove 21 is formed on the outside of the die 20, specifically, on the outer peripheral bottom surface of the die 20, and the dispersion hole 22 connected to the cooling medium dispersion pipe 23 in the groove. It is formed in plurality.

상기 냉각매체 분산홈(21)은 상기 다이(20)의 내주면으로부터 방사형으로 동일한 이격거리를 가지는 링 형상으로 이루어질 수 있고, 상기 분산홀(22)은 상기 냉각매체 분산홈(21) 내에서 동일한 회전이동거리를 가지며 형성될 수 있다.The cooling medium dispersion groove 21 may be formed in a ring shape having the same separation distance radially from the inner peripheral surface of the die 20, the dispersion hole 22 is the same rotation in the cooling medium dispersion groove 21 It can be formed having a moving distance.

상기 냉각매체 분산홈(21)은 상기 냉각매체 이송관(12)을 통해 이동된 냉각매체를 상기 분산홀(22)을 통해 상기 냉각매체 분산관(23)으로 균일하게 공급한다.The cooling medium dispersion groove 21 uniformly supplies the cooling medium moved through the cooling medium transfer pipe 12 to the cooling medium dispersion pipe 23 through the dispersion hole 22.

따라서, 상기 냉각매체는 상기 냉각매체 분산관(23)을 관통하면서 상기 다이(20)를 냉각시켜 다이(20)의 수명을 연장시킬 수 있고, 상기 냉각매체 분산관(23)을 관통한 후 상기 다이((20) 내주면을 관통하는 후술할 압출재(40)에 직접 분사되면서 상기 압출재(40)를 냉각시킬 수 있다.Therefore, the cooling medium may extend the life of the die 20 by cooling the die 20 while penetrating the cooling medium dispersion pipe 23, and after passing through the cooling medium dispersion pipe 23, The extruded material 40 may be cooled while directly spraying the extruded material 40 to be described later, which penetrates the inner circumferential surface of the die 20.

한편, 상기 냉각매체 분산관(23)과 냉각매체 분산홀(22)은 상기 압출재(40)의 형상, 즉, 본 발명에 따른 봉상 압출재 뿐만 아니라 판상 압출재나 그외 각종 비대칭 압출재 등 다양한 압출재를 냉각시키기 위해 상기 다이(20)의 다양한 위치에 형성될 수 있다.On the other hand, the cooling medium dispersion pipe 23 and the cooling medium dispersion hole 22 to cool the various shapes of the extruded material 40, that is, various extruded materials such as plate-shaped extruded material or other asymmetrical extruded material as well as the rod-like extruded material according to the present invention. The die 20 may be formed at various positions.

구체적으로, 판상 압출재를 형성하는 경우, 상기 냉각매체 분산관(23)과 냉 각매체 분산홀(22)은 도시되지 않았지만, 상기 냉각매체를 상기 판상 압출재의 상하부로 직접 분사하면서 냉각시킬 수 있도록 상기 다이(20)의 상하부에 집중적으로 형성될 수 있다.Specifically, in the case of forming a plate-like extruded material, the cooling medium dispersion pipe 23 and the cooling medium dispersion holes 22 are not shown, but the cooling medium is sprayed directly to the upper and lower portions of the plate-like extruded material so as to be cooled. The upper and lower portions of the die 20 may be concentrated.

상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 간접 압출기용 냉각장치는 형성하고자 하는 압출재의 형상에 따라 상기 냉각매체 분산관(23)과 냉각매체 분산홀(22)을 상기 다이(20)의 대응 위치에 형성함으로써, 모든 형상의 압출재를 형성할 수 있음은 물론이다.As described above, the cooling apparatus for indirect extruder according to an embodiment of the present invention corresponds to the cooling medium dispersion pipe 23 and the cooling medium dispersion hole 22 according to the shape of the extrusion material to be formed to correspond to the die 20. Of course, by forming at the position, it is possible to form an extruded material of any shape.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 간접 압출기용 냉각장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 스템(10)과 다이(20)의 외주면 상에 열전대(60)가 포함될 수 있다.On the other hand, the cooling apparatus for indirect extruder according to an embodiment of the present invention may include a thermocouple 60 on the outer peripheral surface of the stem 10 and the die 20, as shown in FIG.

즉, 상기 스템(10)과 다이(20)는 외주면 상에 열전대 홈(13,25)이 연속적으로 형성될 수 있고, 상기 열전대 홈(13,25)에 상기 열전대(60)가 안착되어 상기 압출재(40)와 가깝게 위치한 다이(20)의 온도를 측정할 수 있다.That is, the stem 10 and the die 20 may be continuously formed with thermocouple grooves 13 and 25 on the outer circumferential surface, and the thermocouple 60 is seated in the thermocouple grooves 13 and 25 so that the extruded material. The temperature of die 20 located close to 40 can be measured.

또한, 상기 다이(20)는 상기 다이(20)의 내부를 관통하는 열전대 홀(24)이 형성될 수 있다.In addition, the die 20 may have a thermocouple hole 24 penetrating the inside of the die 20.

구체적으로, 상기 열전대 홀(24)은 일 단이 상기 다이(20)의 열전대 홈(25)에 연결되고, 타 단이 상기 압출재(40)에 인접하게 위치될 수 있다.Specifically, one end of the thermocouple hole 24 may be connected to the thermocouple groove 25 of the die 20, and the other end thereof may be positioned adjacent to the extruded material 40.

상기 빌렛(30)은 상기 다이(20)의 끝 단에서 간접 압출에 의해 상기 스템(10)과 다이(20)의 내주면을 관통하는 상기 압출재(40)를 형성한다.The billet 30 forms the extruded material 40 that penetrates the stem 10 and the inner circumferential surface of the die 20 by indirect extrusion at the end of the die 20.

상기 압출재(40)는 상기 다이(20)의 내부에서 직접 분사되는 냉각매체에 의해 압출과정에서의 과열이 방지됨에 따라 압출속도가 증가된다.As the extruded material 40 is prevented from overheating during the extrusion process by the cooling medium injected directly inside the die 20, the extrusion speed is increased.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 간접 압출기의 냉각방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a cooling method of an indirect extruder according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 간접 압출기의 냉각방법의 일 블록도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 간접 압출기의 냉각방법 중 냉각매체 분산단계의 일 블록도이다.5 is a block diagram of a cooling method of an indirect extruder according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is a block diagram of a cooling medium dispersion step of the cooling method of the indirect extruder according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 간접 압출기의 냉각방법은 도 5에 도시된 바와 같이, 냉각매체 주입단계(S10)와, 냉각매체 제 1이송단계(S20)와, 냉각매체 분산단계(S30)와, 냉각매체 제 2이송단계(S40) 및 냉각매체 분사단계(S50)를 포함한다.In the cooling method of the indirect extruder according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 5, the cooling medium injection step (S10), the cooling medium first transfer step (S20), and the cooling medium dispersion step (S30) and The cooling medium includes a second transfer step S40 and a cooling medium injection step S50.

상기 냉각매체 주입단계(S10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 스템(10) 내부로 냉각매체를 주입하는 단계이다.The cooling medium injection step (S10) is a step of injecting the cooling medium into the stem 10, as shown in FIG.

상기 냉각매체는 상기 스템(10)의 외주면에 형성된 냉각매체 주입구(11)를 통해 상기 스템(10) 내부로 공급된다.The cooling medium is supplied into the stem 10 through the cooling medium inlet 11 formed on the outer circumferential surface of the stem 10.

상기 냉각매체 제 1이송단계(S20)는 상기 냉각매체가 상기 스템(10)의 내부를 관통하며 상기 스템(10)의 끝 단으로 이동되는 단계이다.The first cooling medium transfer step (S20) is a step in which the cooling medium passes through the inside of the stem 10 and moves to the end of the stem 10.

상기 냉각매체는 상기 스템(10)의 내부에 형성된 냉각매체 이송관(12)을 통하여 상기 스템(10)의 끝 단으로 이동되며, 상기 냉각매체가 상기 냉각매체 이송관(12)을 이동하는 동안 상기 스템(10)이 냉각될 수 있다.The cooling medium is moved to the end of the stem 10 through the cooling medium transfer pipe 12 formed inside the stem 10, while the cooling medium moves the cooling medium transfer pipe 12. The stem 10 may be cooled.

상기 냉각매체 분산단계(S30)는 상기 냉각매체가 상기 스템(10)의 끝 단에 연결된 다이(20) 내부로 균일하게 분산되는 단계이다.The cooling medium dispersion step (S30) is a step in which the cooling medium is uniformly dispersed into the die 20 connected to the end of the stem 10.

상기 냉각매체 분산단계(S30)는 도 6에 도시된 바와 같이, 균일화공정(S31) 및 분산화공정(S32)을 포함한다.As shown in FIG. 6, the cooling medium dispersion step S30 includes a homogenization process S31 and a dispersion process S32.

상기 균일화공정(S31)은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 스템(10)의 끝 단에 연결되는 상기 다이(20)의 냉각매체 분산홈(21)에 상기 냉각매체가 공급되어 균일화되는 공정이다.In the homogenization process S31, as shown in FIGS. 2 to 4, the cooling medium is supplied to the cooling medium dispersion groove 21 of the die 20 connected to the end of the stem 10 to be homogenized. It is a process.

상기 분산화공정(S32)은 상기 냉각매체가 상기 냉각매체 분산홈(21)에 형성된 분산홀(22)을 통해 상기 다이(20)의 내부에 형성된 냉각매체 분산관(23)으로 균일하게 분산되는 공정이다.The dispersing process (S32) is a process in which the cooling medium is uniformly dispersed in the cooling medium dispersion pipe 23 formed in the die 20 through the dispersion hole 22 formed in the cooling medium dispersion groove 21. to be.

상기 냉각매체 제 2이송단계(S40)는 상기 냉각매체가 상기 다이(20) 내부를 관통하며 상기 다이(20)의 끝 단으로 이동되는 단계이다.The second cooling medium transfer step (S40) is a step in which the cooling medium passes through the die 20 and moves to the end of the die 20.

상기 냉각매체는 상기 냉각매체 분산관(23)을 통하여 상기 다이(10)의 끝 단으로 이동되며, 상기 냉각매체가 상기 냉각매체 분산관(23)을 이동하는 동안 상기 다이(10)가 냉각될 수 있다.The cooling medium is moved to the end of the die 10 through the cooling medium dispersion pipe 23, and the die 10 is cooled while the cooling medium moves the cooling medium dispersion pipe 23. Can be.

상기 냉각매체 분사단계(S50)는 상기 냉각매체가 상기 다이(20)의 내주면을 통과하는 압출재(40)에 직접 분사되는 단계이다.The cooling medium spraying step (S50) is a step in which the cooling medium is directly injected to the extruded material 40 passing through the inner peripheral surface of the die 20.

구체적으로, 상기 냉각매체는 상기 냉각매체 분산관(23)의 끝 단인 상기 다이(20)의 내주면으로 분사되되 상기 다이(20)를 통과하는 압출재에 직접 분사됨으로써, 상기 압출재(40)의 과도한 온도 상승을 억제하여 압출속도를 증가시킬 수 있다.Specifically, the cooling medium is injected into the inner circumferential surface of the die 20, which is the end of the cooling medium dispersion pipe 23, but directly injected to the extrusion material passing through the die 20, thereby excessive temperature of the extrusion material 40 It is possible to increase the extrusion speed by suppressing the rise.

이하, 본 발명에 따른 실험예를 상세히 설명한다.Hereinafter, the experimental example according to the present invention will be described in detail.

도 7은 AZ61합금을 초기 빌렛온도 250℃, 압출비 25, 램속도 8.5 mm/s 조건에서 간접 압출시 본 발명에 따른 간접 압출기용 냉각장치를 사용하지 않고 간접 압출한 압출재의 외관 사진이고, 도 8은 AZ61합금을 초기 빌렛온도 250℃, 압출비 25, 램속도 8.5 mm/s 조건에서 간접 압출시 본 발명에 따른 간접 압출기용 냉각장치를 사용하여 간접 압출한 압출재의 외관 사진이다.7 is an external photograph of an extrusion material indirectly extruded AZ61 alloy without using a cooling device for an indirect extruder according to the present invention when indirectly extruded an alloy at an initial billet temperature of 250 ° C., an extrusion ratio of 25, and a ram speed of 8.5 mm / s. 8 is a photograph of the appearance of the extruded material indirectly extruded the AZ61 alloy using the cooling device for the indirect extruder according to the present invention when indirectly extruded the alloy at an initial billet temperature of 250 ° C., an extrusion ratio of 25 and a ram speed of 8.5 mm / s.

[실험예][Experimental Example]

Mg-6중량% Al-1중량% Zn-0.3중량% Mn (이하 AZ61) 사원계 마그네슘 합금 빌렛을 제조한 후 간접 압출을 실시하였다.Mg-6% by weight Al-1% by weight Zn-0.3% by weight Mn (hereinafter referred to as AZ61) A quaternary magnesium alloy billet was prepared, followed by indirect extrusion.

저탄소강 도가니(mild steel)를 사용하여 빌렛을 주조하였으며, 이 때 용탕의 산화를 방지하기 위해 SF6와 CO2 혼합가스를 용탕 상부에 도포하여 대기와의 접촉을 차단하였다.The billet was cast using a low carbon steel crucible, in which SF 6 and CO 2 were used to prevent oxidation of the molten metal. The mixed gas was applied to the upper portion of the molten metal to block contact with the atmosphere.

빌렛의 크기는 직경 80 mm, 길이 200 mm 이었으며, 주조 후 400℃에서 10시간 동안 열처리를 실시하였다. 열처리된 빌렛은 최대 압출력 500 tonf인 간접 압출기를 이용해 초기 빌렛온도 250℃, 압출비 25, 램속도 8.5 mm/s (압출재 제조속도 12.75 m/min) 조건에서 봉상으로 압출되었다.The billets were 80 mm in diameter and 200 mm in length, and were heat-treated at 400 ° C. for 10 hours after casting. The heat-treated billets were extruded into rods using an indirect extruder with a maximum extruding force of 500 tonf at an initial billet temperature of 250 ° C., an extrusion ratio of 25, and a ram speed of 8.5 mm / s (extrusion production rate of 12.75 m / min).

압출 시 냉각을 위해 공기를 냉각매체로 사용하였으며, 이 때, 냉각매체의 원활한 공급을 위해 8 kgf/cm2의 압력을 부과하였다. Air was used as a cooling medium for cooling during extrusion. At this time, a pressure of 8 kgf / cm 2 was imposed for smooth supply of the cooling medium.

압출 시 냉각장치를 작동하지 않은 상태에서 제조한 AZ61합금 압출재(40)의 외관은 도 7에 도시된 바와 같이, 압출과정에서 심각한 결함이 발생함을 알 수 있다.As shown in FIG. 7, the appearance of the AZ61 alloy extruded material 40 manufactured in a state in which the cooling device is not operated at the time of extrusion can be seen that serious defects occur during the extrusion process.

이러한 결함은 압출과정에서 압출소재의 온도가 Mg-Al계 합금내에 존재하는 Mg17Al12상의 용융온도 이상으로 상승할 때 발생한다.This defect occurs when the temperature of the extruded material rises above the melting temperature of the Mg 17 Al 12 phase present in the Mg-Al-based alloy during the extrusion process.

한편, 도 8은 도 7과 동일한 압출 조건하에서 공기를 냉매로 사용하여 냉각한 경우의 압출재(40) 외관을 보여주고 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 냉각을 실시하지 않은 AZ61합금 압출재와 달리 건전한 압출재(40)가 제조됨을 확인할 수 있으며, 냉각장치 사용에 의한 압출속도 증가 효과를 확인할 수 있었다.On the other hand, Figure 8 shows the appearance of the extruded material 40 when the cooling using air as a refrigerant under the same extrusion conditions as in FIG. As shown in FIG. 8, unlike the AZ61 alloy extruded material which is not cooled, it can be confirmed that a healthy extruded material 40 is manufactured, and the effect of increasing the extrusion speed by using a cooling device can be confirmed.

이상과 같이 본 발명에 따른 간접 압출용 냉각장치 및 냉각방법을 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.As described above with reference to the drawings illustrating an indirect extrusion cooling device and a cooling method according to the present invention, the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed herein, the scope of the technical spirit of the present invention Of course, various modifications can be made by those skilled in the art.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 간접 압출기용 냉각장치의 일 개략도.1 is a schematic view of a cooling apparatus for an indirect extruder according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 간접 압출기용 냉각장치 중 다이의 정면부를 도시한 일 개략도.Figure 2 is a schematic diagram showing a front portion of the die of the cooling apparatus for indirect extruder according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 간접 압출기용 냉각장치 중 다이의 측면부를 도시한 일 개략도.Figure 3 is a schematic view showing the side of the die of the cooling apparatus for indirect extruder according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 간접 압출기용 냉각장치 중 다이의 후면부 사진.Figure 4 is a photograph of the back of the die of the cooling apparatus for indirect extruder according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 간접 압출기의 냉각방법의 일 블록도.5 is a block diagram of a cooling method of an indirect extruder according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 간접 압출기의 냉각방법 중 냉각매체 분산단계의 일 블록도.Figure 6 is a block diagram of a cooling medium dispersion step of the cooling method of the indirect extruder according to an embodiment of the present invention.

도 7은 AZ61합금을 초기 빌렛온도 250℃, 압출비 25, 램속도 8.5 mm/s 조건에서 간접 압출시 본 발명에 따른 간접 압출기용 냉각장치를 사용하지 않고 간접 압출한 압출재의 외관 사진.Figure 7 is an external photograph of the extruded material extruded indirectly extruded AZ61 alloy without using the indirect extruder cooling apparatus according to the present invention when indirectly extruded under the conditions of the billet temperature of 250 ℃, extrusion ratio 25, ram speed 8.5 mm / s.

도 8은 AZ61합금을 초기 빌렛온도 250℃, 압출비 25, 램속도 8.5 mm/s 조건에서 간접 압출시 본 발명에 따른 간접 압출기용 냉각장치를 사용하여 간접 압출한 압출재의 외관 사진.8 is an external photograph of the extruded material indirectly extruded using an indirect extruder cooling apparatus according to the present invention when the AZ61 alloy indirectly extruded at 250 ° C., an extrusion ratio of 25, and a ram speed of 8.5 mm / s.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

10:스템 11:냉각매체 주입구10: Stem 11: Cooling medium inlet

12:냉각매체 이송관 13,25:열전대 홈12: Cooling medium transfer pipe 13, 25: Thermocouple groove

20:다이 21:냉각매체 분산홈20: Die 21: Cooling medium distribution groove

22:분산홀 23:냉각매체 분산관22: dispersion hole 23: cooling medium dispersion pipe

24:열전대 홀 30:빌렛24: thermocouple hall 30: billet

40:압출재 50:압출 컨테이너40: Extrusion material 50: Extrusion container

60:열전대60: thermocouple

S10:냉각매체 주입단계S10: cooling medium injection step

S20:냉각매체 제 1이송단계S20: Cooling medium first transfer step

S30: 냉각매체 분산단계S30: cooling medium dispersion step

S31:균일화공정S31: Homogenization Process

S32:분산화공정S32: Dispersion Process

S40:냉각매체 제 2이송단계S40: second step of cooling medium

S50:냉각매체 분사단계S50: cooling medium spraying step

Claims (11)

냉각매체가 공급되는 복수의 냉각매체 주입구가 외주면에 형성되고, 상기 냉각매체 주입구에 연결되어 상기 냉각매체를 끝 단으로 이동시키는 복수의 냉각매체 이송관이 내부에 형성된 스템;A stem having a plurality of cooling medium inlets formed on the outer circumferential surface to which a cooling medium is supplied, and connected to the cooling medium inlets to move the cooling medium to an end thereof; 상기 스템의 끝 단에 연결되고, 상기 냉각매체 이송관을 통해 이동된 상기 냉각매체를 분산시키는 복수의 냉각매체 분산관이 내부에 형성되며, 상기 냉각매체 분산관과 연결되는 분산홀이 복수로 형성되되 상기 냉각매체 이송관을 통해 이동된 냉각매체를 상기 분산홀을 통해 상기 냉각매체 분산관으로 균일하게 공급하는 냉각매체 분산홈이 외부에 형성된 다이; 및A plurality of cooling medium dispersion pipes connected to the end of the stem and dispersing the cooling medium moved through the cooling medium transfer pipe are formed therein, and a plurality of distribution holes connected to the cooling medium dispersion pipe are formed. A die having a cooling medium dispersion groove externally provided to uniformly supply the cooling medium moved through the cooling medium transfer pipe to the cooling medium dispersion pipe through the distribution hole; And 상기 다이의 끝 단에서 간접 압출에 의해 상기 다이와 스템의 내주를 관통하는 압출재를 형성하는 빌렛을 포함하고,A billet forming an extrudate through the inner circumference of the die and stem by indirect extrusion at the end of the die, 상기 스템과 다이의 외주면 상에 연속적으로 형성된 열전대 홈에 열전대가 안착되되,The thermocouple is seated in the thermocouple groove continuously formed on the outer peripheral surface of the stem and die, 상기 냉각매체는 상기 냉각매체 이송관을 관통하면서 상기 스템을 냉각시키고, 상기 냉각매체 분산관을 관통하면서 상기 다이를 냉각시키며, 상기 냉각매체 분산관을 관통한 후 상기 압출재에 직접 분사되면서 상기 압출재를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 간접 압출기용 냉각장치.The cooling medium cools the stem while passing through the cooling medium transfer pipe, cools the die while passing through the cooling medium dispersion pipe, passes through the cooling medium dispersion pipe, and is sprayed directly onto the extruded material to provide the extruded material. Cooling apparatus for indirect extruder, characterized in that for cooling. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 냉각매체는 공기, 물, 불활성 기체, 또는 액화 질소로 이루어지는 것을 특징으로 하는 간접 압출기용 냉각장치.The cooling medium is a cooling device for indirect extruder, characterized in that made of air, water, inert gas, or liquefied nitrogen. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 냉각매체 분산홈은 상기 다이의 내주면으로부터 방사형으로 동일한 이격거리를 가지는 링 형상으로 이루어지며,The cooling medium dispersion groove is formed in a ring shape having the same separation distance radially from the inner peripheral surface of the die, 상기 분산홀은 상기 냉각매체 분산홈에 동일한 회전이동거리를 가지며 형성되는 것을 특징으로 하는 간접 압출기용 냉각장치.The dispersion hole is a cooling device for an indirect extruder, characterized in that formed in the cooling medium dispersion groove having the same rotational movement distance. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 냉각매체 분산관은 일 단이 상기 분산홀에 연결되고, 타 단이 상기 다이의 내주면에 연결되는 것을 특징으로 하는 간접 압출기용 냉각장치.The cooling medium dispersion pipe is a cooling device for an indirect extruder, characterized in that one end is connected to the dispersion hole, the other end is connected to the inner peripheral surface of the die. 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 다이는 내부를 관통하되, 일 단이 상기 다이의 열전대 홈에 연결되고, 타 단이 상기 압출재에 인접하게 위치되는 열전대 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 간접 압출기용 냉각장치.Wherein the die penetrates inside, one end is connected to the thermocouple groove of the die, the other end is a cooling device for an indirect extruder, characterized in that the thermocouple hole is formed adjacent to the extrusion material. 스템 내부로 냉각매체를 주입하는 냉각매체 주입단계;A cooling medium injection step of injecting a cooling medium into the stem; 상기 냉각매체가 상기 스템의 내부를 관통하며 상기 스템의 끝 단으로 이동되는 냉각매체 제 1이송단계;A first transfer step of the cooling medium through which the cooling medium passes through the inside of the stem and is moved to an end of the stem; 상기 냉각매체가 상기 스템의 끝 단에 연결된 다이 내부로 균일하게 분산되는 냉각매체 분산단계;A cooling medium dispersion step of uniformly dispersing the cooling medium into a die connected to an end of the stem; 상기 냉각매체가 상기 다이 내부를 관통하며 상기 다이의 끝 단으로 이동되는 냉각매체 제 2이송단계; 및A second transfer step of cooling medium through which the cooling medium penetrates into the die and is moved to an end of the die; And 상기 냉각매체가 상기 다이의 내주면을 통과하는 압출재에 직접 분사되는 냉각매체 분사단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 간접 압출기의 냉각방법. And a cooling medium spraying step in which the cooling medium is directly injected into the extruded material passing through the inner circumferential surface of the die. 삭제delete 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 냉각매체 제 1이송단계는,The first cooling medium transfer step, 상기 스템의 내부에 형성된 냉각매체 이송관을 통하여 상기 냉각매체가 상기 스템의 끝 단으로 이동되며 상기 스템을 냉각시키는 것을 특징으로 하는 간접 압출기의 냉각방법.Cooling medium of the indirect extruder characterized in that the cooling medium is moved to the end of the stem through the cooling medium transfer pipe formed inside the stem to cool the stem. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 냉각매체 분산단계는,The cooling medium dispersion step, 상기 스템의 끝 단에 연결되는 상기 다이의 냉각매체 분산홈에 상기 냉각매체가 공급되어 균일화되는 균일화공정; 및A homogenization process in which the cooling medium is supplied to the cooling medium dispersion grooves of the die connected to the end of the stem and uniformized; And 상기 냉각매체가 상기 냉각매체 분산홈에 형성된 분산홀을 통해 상기 다이의 내부에 형성된 냉각매체 분산관으로 분산되는 분산화공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 간접 압출기의 냉각방법.And dispersing the cooling medium into a cooling medium dispersion pipe formed in the die through a dispersion hole formed in the cooling medium dispersion groove. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 냉각매체 제 2이송단계는 상기 다이의 내부에 형성된 냉각매체 분산관을 통하여 상기 냉각매체가 상기 다이의 끝 단으로 이동되며 상기 다이를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 간접 압출기의 냉각방법.The second conveyance of the cooling medium is a cooling method of the indirect extruder, characterized in that the cooling medium is moved to the end of the die through the cooling medium dispersion pipe formed in the die to cool the die.
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