KR100982534B1 - 이음매가 없는 반용융 압출 튜브 제조 방법 및 그 장치 - Google Patents
이음매가 없는 반용융 압출 튜브 제조 방법 및 그 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 반용융 압출시 형성되는 고상/액상 또는 액상/액상 접합으로 인한 웰딩 라인 형성을 억제하여 내압시험시 또는 확관시 발생하는 웰딩 라인 파괴를 방지하는 이음매가 없는 반용융 압출 튜브 제조 방법 및 그 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 반용융 압출 튜브 제조 장치는 빌렛을 저장하는 컨테이너와, 상기 컨테이너에서 압입받는 빌렛을 다수 가닥으로 분할 압출시키는 수개의 압출공과 압출공을 통과한 빌렛을 수용하는 챔버에 연통된 베어링과 베어링의 중심축에 위치된 맨드렐을 갖는 압출 다이를 포함한다. 이러한 장치를 이용한 반용융 압출 튜브 제조 방법은 컨테이너에 저장된 빌렛을 가열수단을 통해 가열하여 반용융 상태로 유지하는 단계; 가열수단에 의해 가열된 컨테이너의 내부측 빌렛의 온도를 감지 수단을 통해 감지하는 단계; 감지수단에 의해 감지된 빌렛의 측정 온도와 설정 온도를 비교하여 가열수단의 온/오프 작동을 제어기를 통해 제어하는 단계를 포함한다. 본 발명은 압출 제품의 기계적 특성이 균일하며 이는 설계 시 설계의 자유도를 높이고, 내압과 확관 및 벤딩은 물론 일반 기계물(구조물)의 경우에도 보다 높은 특성을 구현할 수 있고, 심(seam)부위의 낮은 특성 때문에 보다 얇게 제작이 가능하여 경량성을 구현할 수 있으며, 복잡한 형상의 프로파일 압출이 가능하다.
반용융, 압출, 빌렛, 확관, 내압, 튜브
Description
본 발명은 반용융 압출 튜브 제조 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히 웰딩 라인이 없도록 튜브를 제조하여 튜브 확관시 또는 내압에 파괴가 방지되도록 한 이음매가 없는 반용융 압출 튜브 제조 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
종래의 심리스(seamless) 튜브 제조방법은 2가지가 알려져 있다.
그 첫 번째로, 고체 상태의 소재(빌렛)에 최대한 깊게 일정 질량을 떼어낸 후 압출 다이를 통과시켜서 튜브를 제조하는 방법이다. 그러나 위의 방법은 압출 소재의 손실이 매우 크고 은(Ag), 구리(Cu) 등과 같은 도체 소재에만 한정적으로 적용할 수 있다는 문제점을 갖는다.
두 번째로, 포트홀 다이를 이용한 압출 방법이다. 이는 맨드렐을 갖는 압출다이를 이용한 제조 방법으로서 어려운 구멍 단면 제품을 형성하는 데 큰 장점을 갖는다. 포트홀 다이 압출을 사용하면, 긴 튜브는 맨드렐의 길이와 관계없이 제작될 수 있다. 용기내의 물질은 멀티 홀을 갖는 포트홀을 통하여 흐르고, 그 물질은 다수 포트홀을 통하여 나누어지고, 용접 챔버안에서 만나 높은 압력으로 접합된다. 따라서 강한 접합요인을 갖는 알루미늄과 그의 합금은 유효하다.
그러나 포트홀 다이를 이용한 압출방법은 제작비용이 저감되는 데 반해, 압출동안 그 다이의 용접 챔버내에서 고체 상태의 접합 결과로서 압출의 길이 방향을 따르는 다수의 용접 심(welding seam)이 생성된다는 것이다. 따라서 포트홀 다이를 사용한 압출 제품의 경우 사용중 충돌이나 내압 시험시 용접 심에서 파괴가 발생되는 문제점을 가지고 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 창출된 것으로, 반용융 압출시 형성되는 고상/액상 또는 액상/액상 접합으로 인한 웰딩 라인 형성을 억제하여 내압, 확관 및 충돌시에도 웰딩 라인의 파괴를 방지하는 이음매가 없는 반용융 압출 튜브 제조 방법 및 그 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은,
빌렛을 저장하는 컨테이너와,
컨테이너에서 압입받는 빌렛을 다수 가닥으로 분할 압출시키는 수개의 압출공과 압출공을 통과한 빌렛을 수용하는 챔버에 연통된 베어링과 베어링의 중심축에 위치된 맨드럴을 갖는 압출다이와;
컨테이너에 저장된 빌렛을 가열하여 반용융 상태로 유지하기 위한 가열수단과;
가열수단에 의해 가열된 컨테이너의 내부측 빌렛의 온도를 감지하는 감지수단과;
감지수단에 의해 감지된 빌렛의 온도값을 설정값과 비교하여 상기 가열수단의 온/오프 작동을 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면,
빌렛을 저장하는 컨테이너와, 컨테이너에서 압입받는 빌렛을 다수 가닥으로 분할 압출시키는 수개의 압출공과 압출공을 통과한 빌렛을 수용하는 챔버에 연통된 베어링과 베어링의 중심축에 위치된 맨드렐을 갖는 압출다이를 포함하여 압출을 수행하는 압출 방법에 있어서,
컨테이너에 저장된 빌렛을 가열수단을 통해 가열하여 반용융 상태로 유지하는 단계와;
가열수단에 의해 가열된 컨테이너의 내부측 빌렛의 온도를 감지수단을 통해 감지하는 단계와;
상기 감지수단에 의해 감지된 비렛의 측정 온도와 설정온도를 비교하여 상기 가열수단의 온/오프 작동을 제어기를 통해 제어하는 단계를 포함한다.
또한 본 발명에 따르면, 빌렛이 알루미늄일 경우 630℃~650℃를 유지하도록 가열하는 것이 바람직하다.
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본 발명의 이음매가 없는 반용융 압출 튜브 제조 방법에 따르면, 반용융 압출시 다수의 압출공을 빠져나온 반용융 금속은 맨드렐과 베어링을 빠져나가면서 이음매없이 융합되어 확관이나 내압시험시 파괴가 일어나지 않는 튜브가 제조된다.
따라서 전체 제품의 기계적 특성이 균일하며 이는 설계 시 설계의 자유도를 높이고, 내압과 확관이 아닌 일반 기계물(구조물)의 경우에도 보다 높은 특성을 구현할 수 있고, 심(seam)부위의 낮은 특성 때문에 보다 얇게 제작이 가능하여 경량 성을 구현할 수 있으며, 복잡한 형상의 프로파일 압출이 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 이음매가 없는 반용융 압출 튜브 제조 장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 이음매가 없는 반용융 압출 튜브 제조시 히터 온도 제어흐름도이고, 도 3은 본 발명의 이음매가 없는 반용융 압출 튜브 제조 방법에 의해 제조된 튜브의 접합부 현미경 사진이다.
도 1에서와 같이 빌렛(5)을 저장하는 컨테이너(12)가 구비된다. 빌렛(5)은 컨테이너(12)의 내부에서 압력을 받아 압출다이(20)를 통과하게 되어 있다.
압출다이(20)는 컨테이너(12)에서 압입받는 빌렛(5)을 다수 가닥으로 분할 압출시키는 다수의 압출공(22)과, 압출공(22)을 통과한 빌렛을 수용하는 챔버(24)와, 챔버(24)에 연통되어 압출 튜브(100)의 외주면을 형성하는 베어링(26)과 베어링(26)내의 중심에 위치하여 압출튜브(100)의 내주면을 형성하는 맨드렐(28)을 갖고 있다.
컨테이너(12)에 저장된 빌렛을 가열하여 반용융 상태로 유지하기 위한 가열수단으로 히터(30)가 설치된다. 히터(30)는 컨테이너(12)의 벽체 내에 코일 형태로 배치된다. 따라서 히터(30)에서 발생한 열은 컨테이너(12) 내부의 온도를 상승시켜 빌렛을 반용융 상태로 유지시키게 되어 있다.
히터(30)에 의해 가열된 컨테이너(12)의 내부측 빌렛의 온도를 감지하는 감 지수단으로 온도센서(40)가 구비된다. 이때 온도센서(40)는 가압판(10)에 설치되거나 컨테이너(12)측에 설치될 수 있다.
온도센서(40)에 의해 감지된, 컨테이너(12)내의 빌렛의 측정온도(T)와 설정온도(T0)를 비교하여 히터(30)의 온(on)/오프(off) 작동을 제어하기 위해 제어기(50)가 구비된다. 제어기(50)는 온도센서(40)와 히터(30)에 전기적으로 연결되어 있다.
이와 같이 구성된 이음매가 없는 반용융 압출 튜브 제조 장치를 이용하여 압출튜브를 제조하는 방법을 도 2를 참조하여 설명한다.
먼저, 온도센서(40)로부터 빌렛(5)의 온도를 검출한다(S10). 이때 빌렛(5)은 컨테이너(12)에 투입될 시 바람직하게는 반용융 상태인 것이 바람직하다. 여기서 반용융 상태란 고상과 액상의 중간 형태이다.
이때 온도센서(40)로부터 감지된 빌렛의 측정온도(T)는 제어기(50)로 보내지고, 제어기(50)는 감지된 측정온도(T)과 설정온도(T0)를 비교하게 된다(S12).
여기서, 만일 빌렛의 측정온도(T)가 설정온도(T0)보다 높게 나타나면 제어기(50)는 히터(30)를 오프(off) 작동(S14)시켜 빌렛이 액상으로 변화되는 것을 미연에 방지하게 된다.
한편, 제어기(50)는 빌렛의 측정 온도(T)가 설정온도(T0)보다 낮게 나타나면 제어기(50)는 히터(30)를 온(on) 작동(S16)시켜 빌렛이 고상으로 변화되는 것을 미연에 방지하게 된다.
이와 같이 본 발명은 제어기(50)로 온도센서(40)의 온도를 감지하여 히 터(30)를 작동시켜 빌렛을 반용융상태로 유지시킨 상태에서 압출시키게 됨으로써 압출공(22)을 빠져나가면서 분할되었던 부분이 베어링(26)과 멘드렐(28)을 빠져나가면서 반용융상태로 융합되어 접합라인이 없어지게 된다.
이때, 빌렛이 알루미늄일 경우 반용융 압출 온도가 630℃~650℃를 유지할 때 융접 라인이 없는 즉 이음매가 없는 압출 튜브가 제작됨을 확인하였다. 이는 알루미늄은 물리적 특성상 630℃ 내지 650℃의 온도 범위에서 반용융 상태가 유지되며, 따라서 위의 온도 범위에서 이음매가 없는 알루미늄 압출 튜브가 제조된다
이와 같이 제작된 압출튜브는 도 3의 현미경 사진에서와 같이 융접라인이 없어지게 되어 내압시험이나 확관시 파괴를 방지할 수 있다.
본 발명은 알루미늄 이외에도 심리스 튜브(seamless tubd)를 많이 하는 Ag, Cu, Al, Mg, Ti 등에도 적용이 가능함은 물론이다.
이와 같이 이음매가 없는 압출튜브 제작 방법에 따라 전체 제품의 기계적 특성이 균일하며 이는 설계 시 제품 설계의 자유도를 높이게 된다. 또한 내압과 확관 및 벤딩은 물론 일반 기계물(구조물)의 경우에도 보다 높은 특성을 구현할 수 있으며, 심(seam)부위의 낮은 특성 때문에 두껍게 만들어야 하는데 보다 얇게 경량성을 구현할 수 있다. 나아가 기존의 단순 이음매 없는 압출에 비하여 복잡한 형상의 프로파일 압출도 가능하게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명에 따른 이음매가 없는 반용융 압출 튜브 제조 장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 이음매가 없는 반용융 압출 튜브 제조시 히터 온도 제어흐름도.
도 3은 본 발명의 이음매가 없는 반용융 압출 튜브 제조 방법에 의해 제조된 튜브의 접합부 현미경 사진.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
12: 컨테이너
20: 압출다이
22: 압출공
24: 챔버
26: 베어링
28: 멘드렐
30: 히터
40: 온도센서
50: 제어기
Claims (4)
- 빌렛을 저장하는 컨테이너와,상기 컨테이너에서 압입받는 빌렛을 다수 가닥으로 분할 압출시키는 수개의 압출공과 압출공을 통과한 빌렛을 수용하는 챔버에 연통된 베어링과 베어링의 중심축에 위치된 맨드럴을 갖는 압출 다이와;상기 컨테이너에 저장된 빌렛을 가열하여 반용융 상태로 유지하기 위한 가열수단과;상기 가열수단에 의해 가열된, 컨테이너의 내부에 존재하는 빌렛의 온도를 감지하는 감지수단과;상기 감지수단에 의해 감지된 빌렛의 온도와 설정 온도를 비교하여 상기 가열수단의 온/오프 작동을 제어하는 제어수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이음매가 없는 반용융 압출 튜브 제조 장치.
- 빌렛을 저장하는 컨테이너와, 상기 컨테이너에서 압입받는 빌렛을 다수 가닥으로 분할 압출시키는 수개의 압출공과 압출공을 통과한 빌렛을 수용하는 챔버에 연통된 베어링과 베어링의 중심축에 위치된 맨드렐을 갖는 압출 다이를 포함하여 압출을 수행하는 압출 방법에 있어서,상기 컨테이너에 저장된 빌렛을 가열수단을 통해 가열하여 반용융 상태로 유지하는 단계;상기 가열수단에 의해 가열된, 컨테이너의 내부에 존재하는 빌렛의 온도를 감지수단을 통해 감지하는 단계와;상기 감지수단에 의해 감지된 빌렛의 온도와 설정 온도를 비교하여 상기 가열수단의 온/오프 작동을 제어기를 통해 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이음매가 없는 반용융 압출 튜브 제조 방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 빌렛은 Ag, Cu, Al, Mg, Ti 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이음매가 없는 반용융 압출 튜브 제조 방법.
- 제 3항에 있어서, Al 빌렛은 630℃~650℃ 범위 내에서 가열되는 것을 특징으로 하는 이음매가 없는 반용융 압출 튜브 제조 방법.
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