KR101065357B1 - A forging device for titanium alloy bolt and a manufacturing method of forging for titanium alloy bolt and titanium alloy bolt using it - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 타이타늄합금 볼트용 단조장치는, 봉재인 타이타늄합금 소재의 이송을 강제하는 이송강제부와, 상기 이송강제부에 의해 이송되는 타이타늄합금 소재의 이송거리를 선택적으로 제한하는 스토퍼와, 상기 스토퍼에 의해 정지된 타이타늄합금 소재의 외면 일측을 가압하여 움직임을 제한하는 홀더와, 상기 타이타늄합금 소재 중 상기 홀더 외측으로 돌출된 부위를 급속 가열하는 급속가열부와, 상기 가열된 타이타늄합금 소재를 가압하여 타이타늄합금 볼트용 단조품을 형성하는 펀치를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다. The forging device for titanium alloy bolt according to the present invention includes a forcing unit forcing the transfer of a titanium alloy material as a bar, and a stopper for selectively limiting the transfer distance of the titanium alloy material to be conveyed by the forcing unit; Pressing the outer surface of the titanium alloy material stopped by the stopper to limit the movement, the rapid heating portion for rapidly heating the portion projecting out of the holder of the titanium alloy material, and pressurized the heated titanium alloy material It characterized in that it comprises a punch to form a forged product for titanium alloy bolts.
Description
본 발명은 400℃ 이하의 저온 단조 공정으로 타이타늄합금 볼트용 단조품의 제조가 가능한 타이타늄합금 볼트용 단조장치 및 이를 이용한 타이타늄 합금 볼트용 단조품 제조방법 및 타이타늄 합금 볼트의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a titanium alloy bolt forging device capable of producing a titanium alloy bolt forging in a low temperature forging process of 400 ℃ or less, and a method for producing a titanium alloy bolt forging using the same and a method for producing a titanium alloy bolt.
타이타늄합금은 일반 탄소강, stainless, 특수합금강 보다 강도 및 내식성이 높고 경량이며, 지구상에 채굴 가능한 다양한 금속 중에서 알루미늄, 철, 마그네슘 다음으로 풍부한 금속이다.Titanium alloy has higher strength, corrosion resistance and light weight than ordinary carbon steel, stainless steel and special alloy steel, and is the second most abundant metal after aluminum, iron and magnesium among the various metals that can be mined on the earth.
따라서, 구조용재 및 기능재료로서 기존의 소재를 타이타늄으로 대체중에 있으며 군수장비와 민간산업에 그 수요가 급격한 증가추세에 있고, 특히 항공기, 선박 등에 적극 활용되고 있다.Therefore, the existing materials as structural materials and functional materials are being replaced with titanium, and the demand for military equipment and civil industry is rapidly increasing, and is being actively used for aircraft and ships.
그리고, 타이타늄합금을 소재로 한 볼트 제조에도 많은 연구가 진행되고 있다.In addition, a lot of research is being conducted on the manufacture of bolts made of titanium alloy.
즉, 타이타늄합금 볼트는 일반적으로 성형성이 좋지 않아 냉간단조 공정으로는 다수회 실시가 요구되고 특히 균열 등의 발생빈도가 높아, 생산성이 저하되므로 대량생산이 어려운 문제점이 있다.That is, titanium alloy bolts are generally poor in formability, so a cold forging process is required to be carried out a plurality of times, and in particular, the occurrence frequency of cracks is high, and productivity is lowered.
또한, 열간단조로 제조된 타이타늄합금 볼트는 표면산화층 생성으로 표면균열이 빈번하게 발생하고, 이러한 표면산화층은 절삭성을 저하시키는 문제점이 있다.In addition, the titanium alloy bolt manufactured by hot forging has a problem that surface cracks are frequently generated by the surface oxide layer generation, such surface oxide layer has a problem of lowering the machinability.
따라서, 타이타늄합금 볼트의 성형성 및 절삭성을 고려한 단조 금형 및 공정설계에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.Therefore, many studies have been conducted on forging dies and process designs in consideration of formability and machinability of titanium alloy bolts.
그러나, 다수회의 냉간 및 열간 단조로 성형된 타이타늄합금 볼트는 다음과 같은 문제점이 있다.However, the titanium alloy bolts formed by a plurality of cold and hot forgings have the following problems.
즉, 단조 성형시에 균열 등의 불량이 빈번하게 발생하게 되어 대량 생산에 어려움이 있다.That is, defects such as cracks are frequently generated during forging molding, which causes difficulty in mass production.
또한, 단조금형을 이용하여 단조 시에 금형 내부와의 마찰과 소재특유의 특성으로 인해 소착을 야기하게 되므로 단조금형의 파손으로 인한 관리 비용이 급증하게 되는 문제점이 있다.In addition, since the forging die is caused due to friction with the inside of the mold and the characteristic of the material during the forging using the forging die, there is a problem in that the management cost due to the forging die is rapidly increased.
뿐만 아니라, 단조 성형된 타이타늄합금은 높은 경도와 표면산화층을 갖게 되고, 후가공시에 성형기의 tool 마모량이 급증하게 되어 자주 교체해주어야 하므로, 결국 타이타늄합금 볼트의 제조 원가를 증가시키게 되는 문제점이 있다.In addition, the forged-molded titanium alloy has a high hardness and a surface oxide layer, and the amount of tool wear of the molding machine increases rapidly during post-processing, so that the frequent replacement of the titanium alloy bolt has a problem of increasing the manufacturing cost of the titanium alloy bolt.
그리고, 대한민국 등록특허 제0628030호에는 절단된 티타늄 합금 소재를 열간단조로 성형하고, 티타늄 합금에 강제 소립자를 분사하여 숏피닝한 후 나사산을 가공함으로써 완성되는 '티타늄 볼트 및 그 제조방법'이 게시되어 있다.In addition, Korean Patent No. 0628030 discloses a 'titanium bolt and its manufacturing method' which is completed by forming a cut titanium alloy material by hot forging, spraying a small particle into the titanium alloy and shortening the thread after machining. have.
그러나, 이러한 종래 기술에는 단조 성형된 단조품에 압축응력을 부여하기 위한 숏피닝단계가 반드시 요구된다. 즉, 열간 단조 성형이 실시됨에 따라 티타늄 합금 소재를 가열시에 표면에는 산화층이 두껍게 발생하게 되며, 이러한 산화층은 나사부 전조 및 후가공시 표면균열을 야기하는 등 문제점의 주요 원인이 된다. However, such a prior art requires a shot peening step for imparting compressive stress to a forged molded forging. That is, as the hot forging is performed, a thick oxide layer is formed on the surface of the titanium alloy material when it is heated, and the oxide layer is a main cause of problems such as causing thread cracking during surface rolling and post-processing.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 타이타늄 합금 소재를 설정길이만큼 이동한 후 일부만 급속 저온 가열하여 단조 성형함으로써 산화층 발생을 미연에 차단하고, 성형시간 및 금형과의 접촉을 최소화하여 소착을 방지하기 위한 사전 코팅공정없이 단조 성형할 수 있도록 한 타이타늄합금 볼트용 단조장치를 제공하는 것에 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to move the titanium alloy material by a set length, and then only a part of the rapid heating and low temperature forging molding to block the generation of oxide layer in advance, to minimize the molding time and contact with the mold The present invention provides a forging device for titanium alloy bolts which allows forging molding without precoating to prevent seizure.
본 발명의 다른 목적은, 타이타늄합금 볼트용 단조장치에서 단조 성형된 타이타늄 합금 소재를 일정 길이만큼 절단하여 단조품의 연속적인 제조가 가능하도록 한 타이타늄합금 볼트용 단조장치를 이용한 타이타늄 합금 볼트용 단조품의 제조방법을 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to manufacture a forging for titanium alloy bolt using a forging device for the titanium alloy bolt that allows the continuous production of the forging by cutting a titanium alloy material forged molded by a predetermined length in the forging device for titanium alloy bolt. To provide a method.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기와 같은 타이타늄 합금 볼트용 단조품의 제조방법에서 단조품열처리단계, 단조품가공단계, 전조단계 및 후처리단계를 실시하여 이루어지는 타이타늄 합금 볼트의 제조방법을 제공하는 것에 있다.Still another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a titanium alloy bolt, which is performed by performing the forging product heat treatment step, the forging product processing step, the forging step, and the aftertreatment step in the manufacturing method of the forging product for titanium alloy bolt as described above.
본 발명에 의한 타이타늄합금 볼트용 단조장치는, 봉재인 타이타늄합금 소재의 이송을 강제하는 이송강제부와, 상기 이송강제부에 의해 이송되는 타이타늄합금 소재의 이송거리를 선택적으로 제한하는 스토퍼와, 상기 스토퍼에 의해 정지된 타이타늄합금 소재의 외면 일측을 가압하여 움직임을 제한하는 홀더와, 상기 타이타늄합금 소재 중 상기 홀더 외측으로 돌출된 부위를 급속 가열하는 급속가열부와, 상기 가열된 타이타늄합금 소재를 가압하여 타이타늄합금 볼트용 단조품을 형성하는 펀치를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The forging device for titanium alloy bolt according to the present invention includes a forcing unit forcing the transfer of a titanium alloy material as a bar, and a stopper for selectively limiting the transfer distance of the titanium alloy material to be conveyed by the forcing unit; Pressing the outer surface of the titanium alloy material stopped by the stopper to limit the movement, the rapid heating portion for rapidly heating the portion projecting out of the holder of the titanium alloy material, and pressurized the heated titanium alloy material It characterized in that it comprises a punch to form a forged product for titanium alloy bolts.
상기 펀치는 타이타늄합금 볼트용 단조품을 형성한 후 원위치로 복귀하여 이송강제부에 의해 강제 이송하는 타이타늄합금 볼트용 단조품과 접촉함으로써 선택적으로 소재를 정지시키는 것을 특징으로 한다.The punch is characterized in that the material is selectively stopped by contacting the forged article for titanium alloy bolt which is forcibly conveyed by the conveying forcing unit after returning to its original position after forming the forged article for titanium alloy bolt.
상기 스토퍼는 펀치와 타이타늄합금 볼트용 단조품이 접촉시에 직선운동하여 소재로부터 타이타늄합금 볼트용 단조품을 절단하는 것을 특징으로 한다.The stopper is characterized in that forging the titanium alloy bolt forging from the material by the linear motion when the punch and the forging for titanium alloy bolt is in contact.
상기 급속가열부는 타이타늄합금 소재를 직접통전, 유도가열, 반사로가열 중 어느 하나의 가열방식으로 가열하는 것을 특징으로 한다.The rapid heating unit is characterized in that for heating the titanium alloy material by any one of the heating method of direct current, induction heating, reflection furnace heating.
상기 홀더는 급속가열부에 의해 제공된 열의 일부를 외부로 방열하는 것을 특징으로 한다.The holder is characterized in that the heat radiation to the outside of a portion of the heat provided by the rapid heating unit.
본 발명에 의한 타이타늄합금 볼트용 단조장치를 이용한 타이타늄합금 볼트용 단조품 제조방법은, 봉재인 타이타늄합금 소재를 타이타늄합금 볼트용 단조장치에 세팅하는 소재세팅단계와, 상기 타이타늄합금 소재를 이송강제부 및 스토퍼를 이용하여 일정거리만큼 이송한 후 홀더를 이용하여 타이타늄합금 소재의 움직임을 제한하는 소재이송단계와, 상기 홀더 외측에 돌출된 타이타늄합금 소재의 일부를 400℃ 이하의 온도로 급속 가열하는 소재가열단계와, 상기 홀더 외측에 돌출된 타이타늄합금 소재를 펀치로 타격하여 단조 성형하는 단조성형단계와, 상기 타이타늄합금 소재를 일정 길이만큼 이송한 후 단조 성형된 부위를 포함하는 길이만큼 절단하여 단조품을 형성하는 단조품절단단계로 이루어진다.The method for manufacturing a titanium alloy bolt forging using the titanium alloy bolt forging device according to the present invention includes a material setting step of setting a titanium alloy material, which is a bar material, in a forging device for titanium alloy bolts, and transferring the titanium alloy material to a transfer steel part and The material transfer step of limiting the movement of the titanium alloy material using the holder after the transfer using a stopper for a predetermined distance, and the material heating to rapidly heat a portion of the titanium alloy material protruding outside the holder to a temperature of 400 ℃ or less And a forging molding step of forging the titanium alloy material protruding outside the holder with a punch, and transferring the titanium alloy material by a predetermined length and cutting the length by a length including a forged portion. It consists of forging part cutting step.
상기 소재가열단계에서 상기 홀더는 타이타늄합금 소재에 제공된 열의 일부를 외부로 방출하는 것을 특징으로 한다.In the material heating step, the holder is characterized in that to release a part of the heat provided to the titanium alloy material to the outside.
상기 소재가열단계는 상기 타이타늄합금 소재의 일부를 직접통전, 유도가열, 반사로가열 중 어느 하나의 가열방식으로 가열하는 급속가열부로 가열하는 과정임을 특징으로 한다.The material heating step is a process of heating a portion of the titanium alloy material by a rapid heating unit for heating by any one of the direct current, induction heating, reflection furnace heating.
상기 단조품절단단계는 이송하는 타이타늄합금 소재를 펀치로 정지시킨 후 상기 스토퍼를 이용하여 절단하는 과정임을 특징으로 한다.The forging part cutting step is characterized in that the process of cutting using the stopper after stopping the titanium alloy material to be transported with a punch.
상기 소재가열단계는, 상기 타이타늄합금 소재의 일부를 400℃이하의 온도로 가열하는 과정임을 특징으로 한다.The material heating step is characterized in that the part of the titanium alloy material is heated to a temperature of 400 ℃ or less.
본 발명에 의한 타이타늄합금 볼트의 제조방법은, 봉재인 타이타늄합금 소재를 타이타늄합금 볼트용 단조장치에 세팅하는 소재세팅단계와, 상기 타이타늄합금 소재를 이송강제부 및 스토퍼를 이용하여 일정거리만큼 이송한 후 홀더를 이용하여 타이타늄합금 소재의 움직임을 제한하는 소재이송단계와, 상기 홀더 외측에 돌출된 타이타늄합금 소재의 일부를 400℃ 이하의 온도로 급속 가열하는 소재가열단계와, 상기 홀더 외측에 돌출된 타이타늄합금 소재를 펀치로 타격하여 단조 성형하는 단조성형단계와, 상기 타이타늄합금 소재를 일정 길이만큼 이송한 후 단조 성형된 부위를 포함하는 길이만큼 절단하여 단조품을 형성하는 단조품절단단계와, 상기 단조품을 열처리하는 단조품열처리단계와, 상기 열처리된 단조품을 산세 처리하는 산세처리단계와, 상기 산세처리된 단조품을 가공하는 단조품가공단계와, 상기 가공된 단조품의 외면에 나사산을 가공하여 타이타늄합금 볼트를 형성하는 전조단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The method for manufacturing a titanium alloy bolt according to the present invention includes a material setting step of setting a titanium alloy material, which is a bar, in a forging device for titanium alloy bolts, and transferring the titanium alloy material by a predetermined distance using a feed force and a stopper. After the material transfer step of limiting the movement of the titanium alloy material using the holder, the material heating step of rapidly heating a portion of the titanium alloy material protruding outside the holder to a temperature of 400 ℃ or less, protruding outside the holder A forging molding step of forging a titanium alloy material by punching it with a punch, and a forging cutting step of transferring the titanium alloy material by a predetermined length and cutting the length by a length including a forged molded part to form a forging product, and the forging product. Forging heat treatment step for heat treatment, Pickling treatment step for pickling the heat treatment forged product And that comprising the preceding step of the forging process step of processing the pickling process the forging, and machining the thread on the outer surface of the machined titanium alloy forging forming the bolt characterized.
상기 단조품열처리단계는, 상기 단조품을 927℃로 1시간 동안 유지한 후 850 내지 900℃까지 냉각하고, 물에 담궈 담금질한 후 480℃에서 24시간 동안 시효처리하는 과정임을 특징으로 한다.The forged product heat treatment step is characterized in that the forged product is maintained at 927 ° C. for 1 hour, cooled to 850 to 900 ° C., immersed in water, and quenched at 480 ° C. for 24 hours.
상기 전조단계 이후에는, 상기 타이타늄합금 볼트의 표면에 피막을 형성하는 아노다이징과정과, 윤활제를 도포하는 윤활제도포과정으로 이루어진 후처리단계가 실시됨을 특징으로 한다.After the precursor step, a post-treatment step consisting of an anodizing process for forming a film on the surface of the titanium alloy bolt, and a lubricant coating process for applying a lubricant is carried out.
상기 산세처리단계는, 중량%로 15% HNO3, 3% HF, 82% H2O를 포함하는 산세액에 타이타늄합금 볼트를 5 내지 10분간 담궈 산화스케일을 제거하는 과정임을 특징으로 한다.The pickling step is characterized in that the process of removing the oxide scale by immersing the titanium alloy bolt for 5 to 10 minutes in a pickling solution containing 15% HNO 3 , 3% HF, 82% H 2 O by weight.
상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 타이타늄 합금 소재를 설정길이만큼 이동한 후 일부만 급속 가열하여 단조 성형함으로써 산화스케일의 생성을 미연에 차단하였다.According to the present invention as described above, after the titanium alloy material is moved by a set length, only a portion of the titanium alloy material is rapidly heated and forged to block the generation of oxide scales.
그리고, 단조성형시간 및 금형과의 접촉을 최소화하여 단조 성형시에 소착이 방지되므로 품질이 향상되며 장치의 파손을 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.Further, minimization of forging time and contact with a mold prevents quenching during forging, thereby improving quality and preventing damage to the device.
또한, 단조 성형된 타이타늄 합금 소재를 일정 길이만큼 절단하여 단조품의 연속적인 제조가 가능하므로 생산성을 향상시켜 제조 원가를 절감할 수 있는 이점이 있다.In addition, since the forged product can be continuously manufactured by cutting the forged-molded titanium alloy material by a predetermined length, there is an advantage of improving productivity and reducing manufacturing costs.
도 1 은 본 발명에 의한 타이타늄합금 볼트용 단조장치의 구성을 보인 개략도.
도 2 는 본 발명에 의한 타이타늄합금 볼트용 단조장치를 이용한 타이타늄합금 볼트용 단조품 제조방법을 나타낸 공정 순서도.
도 3 은 본 발명에 의한 타이타늄합금 볼트의 제조방법을 나타낸 공정 순서도.
도 4 는 본 발명에 의한 타이타늄합금 볼트용 단조장치를 이용한 타이타늄합금 볼트용 단조품 제조방법에서 일단계인 소재이송단계를 보인 개략도.
도 5 는 본 발명에 의한 타이타늄합금 볼트용 단조장치를 이용한 타이타늄합금 볼트용 단조품 제조방법에서 일단계인 소재가열단계를 보인 개략도.
도 6 은 본 발명에 의한 타이타늄합금 볼트용 단조장치를 이용한 타이타늄합금볼트용 단조품 제조방법에서 일단계인 단조성형단계를 보인 개략도.
도 7 은 본 발명에 의한 타이타늄합금 볼트용 단조장치를 이용한 타이타늄합금볼트용 단조품 제조방법에서 일단계인 단조품절단단계 전 타이타늄합금 소재가 이송된 모습을 보인 개략도.
도 8 은 본 발명에 의한 타이타늄합금 볼트용 단조장치를 이용한 타이타늄합금볼트용 단조품 제조방법에서 일단계인 단조품절단단계가 완료된 모습을 보인 개략도.
도 9 는 본 발명에 의한 타이타늄합금 볼트의 제조방법에서 일단계인 후처리단계를 세부적으로 나타낸 공정 순서도.
도 10 은 본 발명에 의한 타이타늄합금 볼트의 제조방법에 따라 제조된 타이타늄합금 볼트에 대하여 산세처리시간 변화에 따른 지름 변화를 측정하여 나타낸 데이터.1 is a schematic view showing the configuration of a forging apparatus for titanium alloy bolt according to the present invention.
Figure 2 is a process flow chart showing a method for producing a titanium alloy bolt forging using the titanium alloy bolt forging apparatus according to the present invention.
Figure 3 is a process flow chart showing a method for producing a titanium alloy bolt according to the present invention.
Figure 4 is a schematic diagram showing a material transfer step as one step in the titanium alloy bolt forging manufacturing method using the forging device for titanium alloy bolt according to the present invention.
5 is a schematic view showing a material heating step as one step in the method for manufacturing a titanium alloy bolt forging using the forging device for titanium alloy bolt according to the present invention.
Figure 6 is a schematic view showing a forging step in one step in the method for manufacturing a forging for titanium alloy bolt using the forging device for titanium alloy bolt according to the present invention.
Figure 7 is a schematic diagram showing a state in which the titanium alloy material is transferred before the forging step cutting step in the titanium alloy bolt forging manufacturing method using the forging device for titanium alloy bolt according to the present invention.
Figure 8 is a schematic view showing a state in which the forging part cutting step, which is a step in the titanium alloy bolt forging manufacturing method using the forging device for titanium alloy bolt according to the present invention is completed.
9 is a process flowchart showing in detail a post-treatment step which is one step in the method of manufacturing a titanium alloy bolt according to the present invention.
10 is a data showing the measurement of the diameter change with the pickling treatment time change for the titanium alloy bolt prepared according to the method for producing a titanium alloy bolt according to the present invention.
이하 첨부된 도 1을 참조하여 본 발명에 의한 타이타늄합금 볼트용 단조장치의 구성을 살펴본다.With reference to the accompanying Figure 1 looks at the configuration of the forging device for titanium alloy bolt according to the present invention.
도 1에는 본 발명에 의한 타이타늄합금 볼트용 단조장치의 구성을 보인 개략도가 도시되어 있다.Figure 1 is a schematic view showing the configuration of the forging device for titanium alloy bolt according to the present invention.
첨부된 도면과 같이, 본 발명에 의한 타이타늄합금 볼트용 단조장치(이하 '단조장치(100)'라 칭함)는 봉 형상의 타이타늄합금 소재(B)를 일정 길이만큼 이송 및 정지하고, 움직임을 제한한 상태에서 일부만 급속가열한 후 단조 성형함으로써 볼트의 헤드를 만들고, 상기 타이타늄합금 소재(B)를 일정 거리만큼 이송한 후 절단함으로써 타이타늄합금 볼트용 단조품(도 8의 도면부호 F)을 제조하는 장치이다.As shown in the accompanying drawings, the forging device for titanium alloy bolt according to the present invention (hereinafter referred to as "forging
이를 위해 상기 단조장치(100)는 타이타늄합금 소재(B)를 절단하지 않은 상태로 이송하는 이송강제부(110)와, 상기 이송강제부(110)에 의해 이송되는 타이타늄합금 소재(B)의 이송거리를 선택적으로 제한하는 스토퍼(120)와, 상기 스토퍼(120)에 의해 정지된 타이타늄합금 소재(B)의 외면 일측을 가압하여 움직임을 제한하는 홀더(130)와, 상기 타이타늄합금 소재(B) 중 상기 홀더(130) 외측으로 돌출된 부위를 급속 가열하는 급속가열부(140)와, 상기 가열된 타이타늄합금 소재(B)를 가압하여 타이타늄합금 볼트용 단조품(F)을 형성하는 펀치(150)를 포함하여 구성된다.To this end, the
상기 이송강제부(110)는 타이타늄합금 소재(B)와 접촉한 상태로 회전하여 좌측 방향으로 일정 거리만큼 이송하기 위한 구성으로, 다수개의 롤러로 구성되어 길이가 긴 타이타늄합금 소재(B)의 이동을 강제함으로써 타이타늄합금 볼트용 단조품(F)을 연속적으로 제작할 수 있도록 돕게 된다.The
상기 이송강제부(110)의 좌측에는 스토퍼(120)가 구비된다. 상기 스토퍼(120)는 이송강제부(110)에 의해 좌측 방향으로 이송되는 타이타늄합금 소재(B)와 선택적으로 접촉하여 정지하기 위한 구성으로, 상/하 방향으로 직선 왕복운동 하도록 구성된다.A
그리고, 상기 스토퍼(120)는 펀치(150)에 의해 단조 성형이 완료된 타이타늄합금 볼트용 단조품(F)을 타이타늄합금 소재(B)로부터 절단하기 위한 역할도 동시에 수행한다.In addition, the
따라서, 상기 스토퍼(120)의 하단부는 날카롭게 형성됨이 바람직하다.Therefore, the lower end of the
상기 스토퍼(120)와 이송강제부(110) 사이에는 홀더(130)가 구비된다. 상기 홀더(130)는 서로 대칭되는 형상을 갖는 2개의 블럭으로 구성되며, 서로 근접하여 타이타늄합금 소재(B)에 압력을 제공함으로써 타이타늄합금 소재(B)의 움직임을 제한하게 된다.The
따라서, 상기 홀더(130)는 내부에 타이타늄합금 소재(B)의 종단면 형상과 대응되는 홈이 형성되며, 홀더(130)의 좌측에는 단조 성형시에 성형하고자 하는 형상을 갖추어 금형 역할을 수행하게 된다.Therefore, the
상기 홀더(130)와 스토퍼(120) 사이에는 급속가열부(140)가 구비된다. 상기 급속가열부(140)는 타이타늄합금 소재(B)를 급속으로 가열하기 위한 구성으로, 상기 홀더(130)에서부터 좌측 방향으로 노출된 부위를 가열하게 된다.A
상기 급속가열부(140)는 직접통전, 유도가열, 반사로가열 중 어느 하나의 가열방식으로 타이타늄합금 소재(B)를 가열하게 되며, 이때 상기 홀더(130)는 급속가열부(140)에 의해 제공된 열 중에서 내부에 접촉 및 수용되어 있는 타이타늄합금 소재(B)에 전도되는 열을 외부로 방열하게 된다.The
따라서, 상기 타이타늄합금 소재(B)는 급속가열부(140)에 의해 국부적으로 급속 가열되고, 길이 방향으로 열이 전도되더라도 홀더(130)에 의해 가열이 최소화됨으로써 산화스케일의 발생이 제어될 수 있다.Therefore, the titanium alloy material (B) is locally heated rapidly by the
상기 스토퍼(120)의 좌측에는 펀치(150)가 구비된다. 상기 펀치(150)는 좌/우 방향으로 직선왕복운동하여 상기 타이타늄합금 소재(B)의 좌측을 선택적으로 타격함으로써 단조 성형을 수행하는 구성이다.The
즉, 상기 펀치(150)는 우측 방향으로 이동시에 우측면이 타이타늄합금 소재(B)의 좌측단을 우측 방향으로 타격하게 되며, 이때 상기 타이타늄합금 소재(B)는 홀더(130)에 의해 움직임이 제한되어 있으므로, 상기 홀더(130)의 좌측에 개구 형성된 형상과 대응되는 형상으로 단조성형된다.That is, when the
이하 상기와 같이 구성되는 단조장치(100)를 이용하여 타이타늅합금 볼트용 단조품(F)을 제조하는 방법을 첨부된 도 2 및 도 4 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the forging product F for a titanum alloy bolt using the forging
도 2에는 본 발명에 의한 타이타늄합금 볼트용 단조장치(100)를 이용한 타이타늄합금 볼트용 단조품(F) 제조방법을 나타낸 공정 순서도가 도시되어 있고, 도 4 내지 도 8에는 본 발명에 의한 타이타늄합금 볼트용 단조장치(100)를 이용한 타이타늄합금 볼트용 단조품 제조방법에서 각 단계별 단조장치(100)의 상태를 나타낸 개략도가 도시되어 있다.2 is a flowchart showing a method for manufacturing a titanium alloy bolt forging (F) using the titanium alloy
이들 도면과 같이, 상기 단조품(F)을 제조하는 방법은, 타이타늄합금 소재(B)를 타이타늄합금 볼트용 단조장치(100)에 세팅하는 소재세팅단계(S100)와, 상기 타이타늄합금 소재(B)를 이송강제부(110) 및 스토퍼(120)를 이용하여 일정거리만큼 이송한 후 타이타늄합금 소재(B)의 움직임을 제한하는 소재이송단계(S200)와, 상기 홀더(130) 외측에 돌출된 타이타늄합금 소재(B)의 일부를 급속가열하는 소재가열단계(S300)와, 상기 홀더(130) 외측에 돌출된 타이타늄합금 소재(B)를 펀치(150)로 타격하여 단조 성형하는 단조성형단계(S400)와, 상기 타이타늄합금 소재(B)를 일정 길이만큼 이송한 후 단조 성형된 부위를 포함하는 길이만큼 절단하여 단조품(F)을 형성하는 단조품절단단계(S500)로 이루어진다.As shown in these figures, the method for manufacturing the forging (F), the material setting step (S100) for setting the titanium alloy material (B) in the forging device for titanium alloy bolts (S100), and the titanium alloy material (B) A material transfer step (S200) for limiting the movement of the titanium alloy material (B) after transferring a predetermined distance by using the
상기 소재세팅단계(S100)는 타이타늄합금 소재(B)를 이송강제부(110) 사이에 위치시켜 이송강제부(110)에 의한 강제이송이 가능하도록 하는 상태이며, 상기 타이타늄합금 소재(B)는 열처리나 표면처리 등의 처리가 전혀 되지 않은 상태이다.The material setting step (S100) is a state in which the titanium alloy material (B) is positioned between the
상기 소재세팅단계(S100) 이후에는 소재이송단계(S200)가 실시된다. 상기 소재이송단계(S200)는 이송강제부(110)를 회전시켜 타이타늄합금 소재(B)를 좌측방향으로 이송하는 과정으로, 상기 스토퍼(120)는 하측으로 직선운동하여 타이타늄합금 소재(B)의 좌측 방향 이동시 경로를 차단함으로써 첨부된 도 4와 같이 타이타늄합금 소재(B)의 좌측 단부를 설정된 위치에 놓이도록 제한하게 된다.After the material setting step (S100) is carried out a material transfer step (S200). The material transfer step (S200) is a process of transferring the titanium alloy material (B) to the left direction by rotating the
이때 상기 홀더(130)는 서로 근접하여 내부에 타이타늄합금 소재(B)의 일부를 수용함과 동시에 가압함으로써 타이타늄합금 소재(B)의 좌/우 방향 움직임을 제한하게 된다.(도 4 참조)At this time, the
상기 소재이송단계(S200) 이후에는 소재가열단계(S300)가 실시된다. 상기 소재가열단계(S300)는 타이타늄합금 소재(B)가 홀더(130)에 의해 구속된 상태에서 상기 급속가열부(140)를 이용하여 홀더(130)의 좌측으로 돌출된 타이타늄합금 소재(B)를 급속 가열하는 과정이다.After the material transfer step (S200), the material heating step (S300) is carried out. The material heating step (S300) is a titanium alloy material (B) protruding to the left side of the
이때 상기 홀더(130) 내부면과 접촉하고 있는 타이타늄합금 소재(B)는 급소가열부로부터 제공된 열이 전도되더라도 홀더(130)에 의해 방열되어 급격한 가열이 미연에 차단된다.(도 5 참조)At this time, the titanium alloy material (B) in contact with the inner surface of the
그리고, 상기 급속가열부(140)는 타이타늄합금 소재(B)를 직접통전, 유도가열, 반사로가열 중 어느 하나의 가열방식으로 가열하도록 다양하게 변경 실시가 가능하며, 상기 타이타늄합금 소재(B)는 400℃ 이하의 온도로 급속하게 저온 가열된다.In addition, the
상기 소재가열단계(S300) 이후에는 단조성형단계(S400)가 실시된다. 상기 단조성형단계(S400)는 급속가열부(140)에 의해 급속 가열되고 홀더(130)의 좌측으로 노출된 타이타늄합금 소재(B)를 펀치(150)로 타격하여 단조 성형하는 과정으로, 상기 타이타늄합금 소재(B)의 좌측단부는 홀더(130)의 개구된 좌측과 대응되는 형상을 갖도록 성형된다.(도 6 참조)After the material heating step (S300), forging molding step (S400) is carried out. The forging molding step (S400) is a process of forging the titanium alloy material (B) rapidly heated by the
상기 단조성형단계(S400) 이후에는 단조품절단단계(S500)가 실시된다. 상기 단조품절단단계(S500)는 단조 성형된 타이타늄합금 소재(B)의 좌측부를 일정 길이만큼 절단하여 단조품(F)을 완성하는 과정으로, 도 7과 같이 상기 이송강제부(110)는 타이타늄합금 소재(B)를 좌측 방향으로 이동시키고 상기 펀치(150)는 타이타늄합금 소재(B)의 좌측 방향 이송 범위를 제한하며, 이러한 상태에서 상기 스토퍼(120)는 하방향으로 운동하여 단조품(F)을 완성하게 된다.(도 8 참조)After the forging step (S400), the forging part cutting step (S500) is performed. The forging part cutting step (S500) is a process of completing the forging (F) by cutting the left portion of the forged-molded titanium alloy material (B) by a predetermined length, as shown in FIG. Move (B) to the left direction and the
상기와 같은 단계를 순차적으로 실시하여 상기 단조품(F)의 제조는 완료되며, 이후 다수 단계를 실시하게 되면 타이타늄볼트의 제조가 가능하게 된다.By sequentially performing the steps described above, the production of the forged product (F) is completed, and after a plurality of steps to perform the production of titanium bolts.
이하 첨부된 도 3을 참조하여 타이타늄볼트를 제조하는 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing titanium bolt will be described with reference to FIG. 3.
상기 타이타늄볼트를 제조하는 방법 중 전술한 단조품(F)을 제조하는 방법은 동일하게 실시되며, 상기 단조품절단단계(S500) 이후에 단조품열처리단계(S600)가 실시된다.Among the methods for manufacturing the titanium bolt, the above-described method of manufacturing the forged product F is performed in the same manner, and the forged product heat treatment step S600 is performed after the forged product cutting step S500.
상기 단조품열처리단계(S600)는 단조품(F)을 927℃로 1시간 동안 유지한 후 850 내지 900℃까지 냉각하고, 물에 담궈 담금질한 후 480℃에서 24시간 동안 시효처리하는 과정이다.The forging product heat treatment step (S600) is a process of maintaining the forging (F) at 927 ℃ for 1 hour and then cooled to 850 to 900 ℃, immersed in water and quenched at 480 ℃ for 24 hours.
상기 단조품열처리단계(S600)는 단조품(F)의 높은 강도와 연신율을 부가하고, 미세조직은 등방정α와 Transformed β가 섞인 이중조직을 나타내도록 하는 과정이다.The forging heat treatment step (S600) is a process of adding a high strength and elongation of the forging (F), the microstructure to represent a double structure of isotropic α and transformed β.
상기 단조품열처리단계(S600) 이후에는 산세처리단계(S700)가 실시된다. 상기 산세처리단계(S700)는 중량%로 15% HNO3, 3% HF, 82% H2O를 포함하는 산세액에 타이타늄합금 볼트를 담궈 산화스케일을 제거하는 과정으로 첨부된 도 10과 같이 5 내지 10분간 실시됨이 바람직하다.After the forging product heat treatment step (S600), a pickling treatment step (S700) is performed. The pickling treatment step (S700) is a process of removing oxide scale by dipping a titanium alloy bolt in a pickling solution containing 15% HNO 3 , 3% HF, and 82% H 2 O by weight% as shown in FIG. 10. It is preferably carried out for 10 minutes.
즉, 상기 산세처리단계(S700)를 실시하는 시간이 5분 미만인 경우에는 볼트 표면에 산화스케일이 남아있었으며, 10분 초과하여 실시하는 경우에는 산화스케일의 제거는 완전했으나, 식각량이 증가하여 치수정밀도가 떨어지는 문제점을 야기할 수 있다.That is, when the pickling process step (S700) is less than 5 minutes, the scale of oxidation remains on the surface of the bolt, and when more than 10 minutes, the oxidation scale is completely removed, but the etching amount is increased to increase the dimensional accuracy. Can cause falling problems.
따라서, 상기 산세처리단계(S700)는 산화스케일의 효과적인 제거와 볼트의 치수정밀도를 고려하여 5 내지 10분간 실시됨이 바람직하다.Therefore, the pickling step (S700) is preferably carried out for 5 to 10 minutes in consideration of the effective removal of the oxide scale and the dimensional accuracy of the bolt.
상기 산세처리단계(S700) 이후에는 단조품가공단계(S800)가 실시된다. 상기 단조품가공단계(S700)는 단조품(F)의 외면을 정삭 가공하는 과정이다.After the pickling treatment step (S700), forging processing step (S800) is carried out. The forging product processing step (S700) is a process for finishing the outer surface of the forging (F).
상기 단조품가공단계(S800) 이후에는 전조단계(S900)가 실시된다. 상기 전조단계(S900)는 소재가열단계(S300) 및 단조성형단계(S400)에서 타이타늄합금 소재(B)를 급격하게 가열한 후 바로 단조 성형을 하게 됨으로써 전조 처리될 부위에는 열이 가해지지 않아 산화층이 없는 상태이므로, 400℃ 이하의 온도 범위 내에서 냉간 또는 저온 전조 성형이 가능하며, 상기 전조단계(S900)가 완료되면 상기 단조품(F)은 타이타늄합금 볼트의 형상을 가지게 된다.After the forging step (S800), the forging step (S900) is carried out. The forging step (S900) is a forging molding immediately after the titanium alloy material (B) is heated rapidly in the material heating step (S300) and forging molding step (S400), so that the heat is not applied to the area to be subjected to the forging process Since there is no state, cold or low temperature rolling molding is possible within a temperature range of 400 ° C. or less. When the rolling step S900 is completed, the forging F has a shape of a titanium alloy bolt.
상기 전조단계(S900) 이후에는 후처리단계(S1000)가 선택적으로 실시된다. 상기 후처리단계(S1000)는 타이타늄합금 볼트의 표면처리를 위한 과정으로, 상기 후처리단계(S1000)는 다수의 과정으로 이루어질 수 있다.After the precursor step (S900), a post-processing step (S1000) is optionally carried out. The post-treatment step (S1000) is a process for surface treatment of the titanium alloy bolt, the post-treatment step (S1000) may be made of a plurality of processes.
즉 상기 후처리단계(S1000)는, 첨부된 도 9에 도시된 바와 같이 상기 타이타늄합금 볼트의 표면에 아노다이징 공정을 이용하여 피막을 형성하는 아노다이징과정(S1050)과, 윤활제를 도포하는 윤활제도포과정(S1010)으로 이루어진다.That is, the post-treatment step (S1000), an anodizing process (S1050) to form a film using an anodizing process on the surface of the titanium alloy bolt, as shown in Figure 9 attached, and a lubricant coating process for applying a lubricant ( S1010).
상기와 같은 단계를 거쳐 타이타늄합금 볼트의 제조는 완료된다.Through the above steps, the production of the titanium alloy bolt is completed.
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and many other modifications based on the present invention will be possible to those skilled in the art within the scope of the present invention.
100. 타이타늄합금 볼트용 단조장치 110. 이송강제부
120. 스토퍼 130. 홀더
140. 급속가열부 150. 펀치
B . 타이타늄합금 소재 F . 단조품
S100. 소재세팅단계 S200. 소재이송단계
S300. 소재가열단계 S400. 단조성형단계
S500. 단조품절단단계 S600. 단조품열처리단계
S700. 산세처리단계 S800. 단조품가공단계
S900. 전조단계 S1000. 후처리단계
S1050. 아노다이징과정 S1100. 윤활제도포과정100. Forging device for
120.
140.
B. Titanium alloy material F. Forging
S100. Material setting step S200. Creative transfer step
S300. Material heating step S400. Forging Molding Step
S500. Forging part cutting step S600. Forging Heat Treatment Step
S700. Pickling treatment step S800. Forging Process
S900. Rolling step S1000. Post-Processing Step
S1050. Anodizing Process S1100. Lubrication application process
Claims (14)
상기 이송강제부에 의해 이송되는 타이타늄합금 소재의 이송거리를 선택적으로 제한하는 스토퍼와,
상기 스토퍼에 의해 정지된 타이타늄합금 소재의 외면 일측을 가압하여 움직임을 제한하는 홀더와,
상기 타이타늄합금 소재 중 상기 홀더 외측으로 돌출된 부위를 급속 가열하는 급속가열부와,
상기 가열된 타이타늄합금 소재를 가압하여 타이타늄합금 볼트용 단조품을 형성하는 펀치를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 타이타늄합금 볼트용 단조장치.A transfer force part forcing the transfer of the titanium alloy material, which is a bar,
A stopper for selectively limiting a transfer distance of the titanium alloy material conveyed by the transfer forcing unit;
A holder for limiting movement by pressing one side of the outer surface of the titanium alloy material stopped by the stopper;
A rapid heating part for rapidly heating a part of the titanium alloy material protruding to the outside of the holder;
The forging device for titanium alloy bolts, characterized in that it comprises a punch for pressurizing the heated titanium alloy material to form a forging for titanium alloy bolts.
상기 타이타늄합금 소재를 이송강제부 및 스토퍼를 이용하여 일정거리만큼 이송하고 홀더를 이용하여 타이타늄합금 소재의 움직임을 제한하는 소재이송단계와,
상기 홀더 외측에 돌출된 타이타늄합금 소재의 일부를 400℃ 이하의 온도로 급속 가열하는 소재가열단계와,
상기 홀더 외측에 돌출된 타이타늄합금 소재를 펀치로 타격하여 단조 성형하는 단조성형단계와,
상기 타이타늄합금 소재를 일정 길이만큼 이송한 후 단조 성형된 부위를 포함하는 길이만큼 절단하여 단조품을 형성하는 단조품절단단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이타늄합금 볼트용 단조장치를 이용한 타이타늄합금 볼트용 단조품 제조방법.A material setting step of setting the titanium alloy material, which is a bar, in the forging device for the titanium alloy bolt;
A material transfer step of transferring the titanium alloy material by a predetermined distance using a transfer force part and a stopper, and restricting the movement of the titanium alloy material by using a holder;
A material heating step of rapidly heating a portion of the titanium alloy material protruding from the holder to a temperature of 400 ° C. or less;
A forging molding step of forging a titanium alloy material protruding from the holder by punching;
Titanium alloy bolt forgings manufacturing method using the forging device for titanium alloy bolts, characterized in that the forging product for transferring the titanium alloy material by a predetermined length and then cut by a length including a forged molded portion to form a forging product .
상기 타이타늄합금 소재를 이송강제부 및 스토퍼를 이용하여 일정거리만큼 이송한 후 홀더를 이용하여 타이타늄합금 소재의 움직임을 제한하는 소재이송단계와,
상기 홀더 외측에 돌출된 타이타늄합금 소재의 일부를 400℃ 이하의 온도로 급속 가열하는 소재가열단계와,
상기 홀더 외측에 돌출된 타이타늄합금 소재를 펀치로 타격하여 단조 성형하는 단조성형단계와,
상기 타이타늄합금 소재를 일정 길이만큼 이송한 후 단조 성형된 부위를 포함하는 길이만큼 절단하여 단조품을 형성하는 단조품절단단계와,
상기 단조품을 열처리하는 단조품열처리단계와,
상기 열처리된 단조품을 산세 처리하는 산세처리단계와,
상기 산세처리된 단조품을 가공하는 단조품가공단계와,
상기 가공된 단조품의 외면에 나사산을 가공하여 타이타늄합금 볼트를 형성하는 전조단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이타늄합금 볼트의 제조방법.A material setting step of setting the titanium alloy material, which is a bar, in the forging device for the titanium alloy bolt;
A material transfer step of transferring the titanium alloy material by a predetermined distance using a transfer force part and a stopper, and then limiting the movement of the titanium alloy material by using a holder;
A material heating step of rapidly heating a portion of the titanium alloy material protruding from the holder to a temperature of 400 ° C. or less;
A forging molding step of forging a titanium alloy material protruding from the holder by punching;
A forging part cutting step of transferring the titanium alloy material by a predetermined length and cutting the length by a length including a forged molded part to form a forging product;
A forging product heat treatment step of heat-treating the forging product;
Pickling treatment step of pickling the heat-treated forged product,
A forging product processing step of processing the pickled forged product;
Method for producing a titanium alloy bolt, characterized in that the forging step of forming a titanium alloy bolt by processing a thread on the outer surface of the forged product.
상기 타이타늄합금 볼트의 표면에 피막을 형성하는 아노다이징과정과, 윤활제를 도포하는 윤활제도포과정으로 이루어진 후처리단계가 실시됨을 특징으로 하는 타이타늄합금 볼트의 제조방법.The method of claim 12, wherein after the precursor step,
And a post-treatment step comprising an anodizing process for forming a film on the surface of the titanium alloy bolt and a lubricating application process for applying a lubricant.
12. The method of claim 11, wherein the pickling step is a process of removing oxide scale by immersing a titanium alloy bolt for 5 to 10 minutes in a pickling solution containing 15% HNO 3 , 3% HF, and 82% H 2 O by weight. Method for producing a titanium alloy bolt, characterized in that.
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