KR101109255B1 - 단조공법에 의한 용접토치용 컨택트 팁의 제조방법 - Google Patents

단조공법에 의한 용접토치용 컨택트 팁의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단조공법에 의한 용접토치용 컨택트 팁의 제조방법에 관한 것으로, 인발공법에서 발생되는 송급로의 내경 치수 불량, 송급로 내주면상에 균열이나 돌기가 형성되어 용접시 와이어의 송급불량, 인발유로 인한 이물질이 송급로의 내주면상에 고착되어 와이어의 송급불량을 유발시키는 것을 방지하고, 용접기의 자동화에 따른 장시간 연속용접 작업에 부응하는 높은 강도와 내구성을 가지며, 특히 지르코늄동이나 크롬-지르코늄동, 베릴륨동과 같이 강도가 높은 재질로 컨택트 팁을 제조할 때 가공성이 양호하고 저렴한 가격으로 높은 강도와 내구성을 갖는 컨택트 팁을 제조할 수 있게 되는 효과가 있게 된다.

Description

단조공법에 의한 용접토치용 컨택트 팁의 제조방법{Manufacturing Method of Contact Tip for Welding Torch Device by Forging Process}
본 발명은 용접토치용 컨택트 팁의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인발공법에서 발생되는 송급로의 내경 치수 불량, 송급로 내주면상에 균열이나 돌기가 형성되어 용접시 와이어의 송급불량, 인발유로 인한 이물질이 송급로의 내주면상에 고착되어 와이어의 송급불량을 유발시키는 것을 방지하고, 용접기의 자동화에 따른 장시간 연속용접 작업에 부응하는 높은 강도와 내구성을 가지며, 특히 지르코늄동이나 크롬-지르코늄동, 베릴륨동과 같이 강도가 높은 재질로 컨택트 팁을 제조할 때 가공성이 양호하여 저렴한 가격으로 높은 강도와 내구성을 갖는 컨택트 팁을 제조할 수 있게 되는 단조공법에 의한 용접토치용 컨택트 팁의 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 일반적인 용접토치의 구성을 나타내는 분해사시도이고, 도 2는 종래의 일반적인 용접토치용 컨택트 팁을 나타내는 단면도이다.
이들 도면에 도시된 것처럼, 일반적으로 모재와 금속전극 사이에 아크를 발생시켜서 그 용접 열을 이용하는 아크용접기나, 탄산가스(CO2) 용접기와 같은 용접기에 있어서 용접토치는(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이 토치바디(120)의 후부에 가스를 공급하기 위한 고무호스(미도시)가 호스 연결관을 매개로 접속되고, 토치바디(120)에 전류가 공급되도록 전원공급선이 인슐레이터(미도시)에 의해 절연되게 설치되는 한편, 상기 토치바디(120)의 앞쪽으로는 상기 고무호스로부터 공급되는 가스가 배출되는 가스디퓨져(140)와, 이 가스디퓨져(140)와 접하여 용접용 와이어(미도시)가 그 내부로 송급되는 컨택트 팁(130)이 설치되며, 가스디퓨져(140) 및 컨택트 팁(130)측의 외부에 덧씌워지는 형태로 설치되는 노즐(110)이 구비된다.
그리고 상기 컨택트 팁(130)은 전극으로 사용되는 금속 와이어가 그 내부로 송급되고 상기 토치바디(120)와 기계적, 전기적 및 열적으로 접속되어 상기와 같은 용접작업의 수행이 가능하도록 하는 소모성 부재로서, 도 2에 도시된 바와 같이 대략 환봉 형상을 갖도록 형성된 몸체(210)의 중심부에 상기 와이어가 이송되는 송급로(215)가 형성되고, 그 일측에는 토치바디(120)측에 기계적, 전기적으로 접속되도록 나사부(220)가 형성되는 한편 상기 나사부(220)의 타측에 해당되는 몸체상에는 일정한 경사각을 갖도록 가공된 머리부(230)가 형성된다.
한편, 상기와 같은 컨택트 팁(130)의 일반적인 제조과정을 살펴보면, 일정한 내경의 송급로가 형성되도록 봉상의 몸체를 인발하고 열처리하는 인발단계 및 열처리단계와, 상기 단계에 의해 인발된 봉상의 몸체를 일정한 길이로 절단하고 기본적인 형상을 가공하는 컨택트팁 몸체(210)를 형성하는 단계와, 상기 컨택트팁 몸체(210)를 형성하는 단계에 의해 가공된 컨택트팁 몸체(210)에 테이퍼진 머리부(230)를 가공하는 테이퍼부 가공단계와, 상기 단계에 의해 머리부(230)가 형성된 몸체(210)에 제품의 규격 등의 식별용 표시를 형성하는 식별부 마킹단계가 수행되는 한편, 토치바디측에 체결되는 나사부(220)를 형성하는 롤링단계(thread rolling)와, 정해진 규격의 내경을 갖도록 송급로(215)를 연마핀으로 드릴링하는 피닝단계(pinning)와, 이와 같이 피닝단계가 수행된 컨택트 팁(130)을 세척하는 세척단계가 추가로 수행된다.
이와 관련하여 종래의 컨택트 팁 제조방법(대한민국 등록특허 제10-0736769호)은 인발공법에 의한 것으로, 일정한 길이와 외경 및 내경을 갖는 환봉 형태의 중간소재를 일정한 가공공정을 통해 와이어가 송급되도록 정해진 내경의 송급로를 갖는 용접토치용 컨택트 팁의 제조방법을 제시하고 있다.
또한, 종래의 용접토치용 컨택트 팁의 제조방법(대한민국 공개특허 공개번호 제10-2005-0121341호)에서 제시하고 있는 "고온 내모마성이 우수한 크롬동 콘택트 팁의 제조방법" 또한 인발공법에 의해 컨택트 팁을 제조하는 방법을 제시하고 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 컨택트 팁의 제조방법은 모두 인발공법에 의해 컨택트 팁을 제조하는 것으로, 인발공법에서 송급로의 직경이 서로 다른 여러 종류의 컨택트 팁을 제조하기 위해서는 서로 다른 송급로 내경을 갖는 봉재를 인발하여야 하므로 각 사이즈 마다 모두 인발단계를 수행하여 해당 컨택트 팁을 형성하기 위한 컨택트팁 몸체를 형성하게 되는데, 이에 따르면 매번 인발 다이스를 교체하여야 하는 등 여러 가지 작업준비를 하여야 하므로 생산의 휴지시간이 증가되어 생산성이 저하되고 작업시간과 인건비가 상승되어 생산비용이 증가되는 문제점이 있으며, 또한 특정 규격의 컨택트 팁을 생산하게 될 경우 한 번에 일정한 수량 이상을 생산하여야 하므로 불필요한 추가생산에 따른 재고비용이 증가되는 문제점이 있었다.
또한, 상기와 같은 인발공법에서는 비교적 작은 내경을 갖는 송급로가 인발되는 과정에서 내경 치수에 불량이 발생되고 인발유로 인한 이물질이 송급로의 내주면상에 눌러 붙게 되므로 와이어의 송급불량을 유발시키는 문제점이 있었다.
또한 종래 인발공법에서는 송급로의 내주면상에 균열이 발생되거나 돌기가 형성되면서 그 사용시에 와이어의 송급불량을 유발시키는 문제점과, 인발중에 송급로의 내주면상에 균열이 발생되거나 돌기가 형성되어 와이어의 송급불량을 유발시키는 종래의 문제점은 전혀 해결할 수 없었다.
이러한, 현재의 컨택트 팁이 당면한 가장 큰 문제점을 보면, 용접기의 자동화에 따른 장시간 연속용접 작업은 가능하여 졌지만 이에 부응하는 높은 내구성을 가지며, 기계가공성이 양호하여 저렴한 가격으로 공급될 수 있는 컨택트 팁의 출현은 아직 없다는 문제점이 있다.
이는 장시간 연속용접시 용접열에 의해 가열된 상태이어서 컨택트 팁의 송급로를 통해 공급되는 용접용 와이어에 의한 컨택트 팁 선단부 구멍의 마모가 심해 용접이 불안정하여 발생하는 불량이 많다는 점이다. 이를 막기 위해서는 컨택트 팁을 자주 교환해야하거나, 지르코늄동이나 크롬-지르코늄동, 베릴륨동과 같이 강도가 높은 재질로 컨택트 팁을 제조하여야 하는데, 이는 결국 미세한 내경의 송급로를 연마핀으로 드릴링하는 피닝단계(pinning) 가공시간의 증가와, 가공 정밀도의 증대에 따른 불량품의 증가 등으로 원가상승 요인이 되고 있다.
게다가 지르코늄동이나 베릴륨동과 같이 강도가 높은 재질로 컨택트 팁을 제조하는 경우, 그 강도가 높아 인발공법으로는 제조가 불가능하고 드릴 및 기계 가공을 해야하는데, 국내에서는 그 가공 정밀도와 가공 성공률이 낮아 거의 대부분을 외국에서 수입해서 사용하고 있는 실정이어서 원가상승과 수입의존도가 상승하는 등의 문제점이 많았다.
이에 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 인발공법에서 발생되는 송급로의 내경 치수 불량, 송급로 내주면상에 균열이나 돌기가 형성되어 용접시 와이어의 송급불량, 인발유로 인한 이물질이 송급로의 내주면상에 고착되어 와이어의 송급불량을 유발시키는 것을 방지하고, 용접기의 자동화에 따른 장시간 연속용접 작업에 부응하는 높은 내구성을 가지며, 특히 지르코늄동이나 베릴륨동과 같이 강도가 높은 재질로 컨택트 팁을 제조할 때 가공성이 양호하여 저렴한 가격으로 제조할 수 있는 컨택트 팁 제조방법을 얻는 데에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예는, 컨택트 팁의 몸체부 외경과 같은 내경을 갖는 대경부와, 이보다 내경이 작게 형성되되 상기 컨택트 팁의 나사부 외경을 갖는 소경부, 및 이들 대경부와 소경부의 내주면을 테이퍼지게 연결하는 경사부로 형성된 제1성형홀을 구비한 금형에, 용접용 와이어의 외경보다 큰 외경을 갖는 제1단조핀을 상기 제1성형홀에 위치하고, 상기 제1단조핀의 외경보다 큰 내경을 갖되 상기 제1단조핀이 삽입되도록 양단부가 개방된 소재를 상기 제1성형홀의 대경부에 삽입하여, 상기 소재를 상기 소경부 쪽으로 타격하여 상기 나사부가 구비된 중간소재를 단조 형성하는 제1단조단계; 및 상기 컨택트 팁의 머리부와 동일한 경사도를 갖는 머리부와, 상기 컨택트 팁의 몸체부 외경과 같은 내경을 갖는 대경부가 형성된 제2성형홀을 구비한 금형에, 용접용 와이어의 외경을 갖는 제2단조핀을 상기 제2성형홀에 위치하고, 상기 제2단조핀이 삽입되되 상기 중간소재의 나사부가 금형의 외측에 위치되게 뒤집어서 상기 제2성형홀의 대경부에 삽입하여, 상기 중간소재의 나사부에 대응되는 요홈이 구비된 타격부로 타격하여 컨택트 팁의 머리부와 몸체부 및 나사부를 단조 형성하는 제2단조단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단조공법에 의한 용접토치용 컨택트 팁의 제조방법을 제공한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 용접용 와이어 송급로의 내경 치수가 정밀해지고, 송급로 내주면상에 균열이나 돌기가 형성되지 않아 와이어의 송급이 원활해지며, 제조 후 컨택트 팁이 높은 강도와 내구성을 갖게 되어 용접기의 자동화에 따른 장시간 연속용접 작업을 가능하게 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 인발공법으로는 제조할 수 없어서 그동안 수입에 의존하던 지르코늄동이나 크롬-지르코늄동, 베릴륨동과 같이 강도가 높은 재질로 컨택트 팁을 단조공법으로 제조할 수 있게 되어 수입대체 효과가 발생되며, 가공성이 양호하고 저렴한 가격으로 높은 강도와 내구성을 갖는 다량의 컨택트 팁을 제조할 수 있게 되는 효과가 있다.
도 1은 종래의 일반적인 용접토치의 구성을 나타내는 분해사시도,
도 2는 종래의 일반적인 용접토치용 컨택트 팁을 나타내는 단면도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 단조공법에 의한 용접토치용 컨택트 팁의 제조방법을 나타내는 공정도;
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 단조공법에 의한 용접토치용 컨택트 팁의 제조방법을 나타내는 공정도;
도 5는 본 발명의 실시예들 중 소재형성단계를 나타내는 공정도;
도 6a는 본 발명의 제1단조단계의 주변장치를 나타내는 장치도;
도 6b는 본 발명의 제1단조단계에서 형성된 중간소재를 나타내는 단면도;
도 7a는 본 발명의 제2단조단계의 주변장치를 나타내는 장치도;
도 7b는 본 발명의 제2단조단계에서 형성된 컨택트 팁을 나타내는 단면도;
도 7c는 본 발명의 실시예들에 의해 형성된 컨택트 팁을 나타내는 측면도;
도 8a는 본 발명의 실시예들 중 내경테이퍼단조단계의 주변장치를 나타내는 장치도;
도 8b는 본 발명의 내경테이퍼단조단계에서 형성된 중간소재를 나타내는 단면도;
도 8c는 본 발명의 실시예들 중 머리부예비단조단계의 주변장치를 나타내는 장치도;
도 8d는 본 발명의 실시예들 중 머리부예비단조단계에서 형성된 중간소재로 제2단조단계를 진행하는 상태를 나타낸 장치도;
도 9a는 본 발명의 실시예들 중 내부홈형성단계의 주변장치를 나타내는 장치도;
본 9b는 본 발명의 실시예들 중 피어싱단계의 주변장치를 나타내는 장치도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 단조공법에 의한 용접토치용 컨택트 팁의 제조방법을 나타내는 공정도이고, 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 단조공법에 의한 용접토치용 컨택트 팁의 제조방법을 나타내는 공정도, 도 5는 본 발명의 실시예들 중 소재형성단계를 나타내는 공정도, 도 6a는 본 발명의 제1단조단계의 주변장치를 나타내는 장치도, 도 6b는 본 발명의 제1단조단계에서 형성된 중간소재를 나타내는 단면도, 도 7a는 본 발명의 제2단조단계의 주변장치를 나타내는 장치도, 도 7b는 본 발명의 제2단조단계에서 형성된 컨택트 팁을 나타내는 단면도, 도 7c는 본 발명의 실시예들에 의해 형성된 컨택트 팁을 나타내는 측면도, 도 8a는 본 발명의 실시예들 중 내경테이퍼단조단계의 주변장치를 나타내는 장치도, 도 8b는 본 발명의 내경테이퍼단조단계에서 형성된 중간소재를 나타내는 단면도, 도 8c는 본 발명의 실시예들 중 머리부예비단조단계의 주변장치를 나타내는 장치도, 도 8d는 본 발명의 실시예들 중 머리부예비단조단계에서 형성된 중간소재로 제2단조단계를 진행하는 상태를 나타낸 장치도, 도 9a는 본 발명의 실시예들 중 내부홈형성단계의 주변장치를 나타내는 장치도이며, 본 9b는 본 발명의 실시예들 중 피어싱단계의 주변장치를 나타내는 장치도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 및 제2 실시예들에 의한 단조공법에 의한 용접토치용 컨택트 팁의 제조방법은, 컨택트 팁의 몸체부(750) 외경과 같은 내경을 갖는 대경부(627)와, 이보다 내경이 작게 형성되되 상기 컨택트 팁의 나사부(680) 외경을 갖는 소경부(623), 및 이들 대경부(627)와 소경부(623)의 내주면을 테이퍼지게 연결하는 경사부(625)로 형성된 제1성형홀(620)을 구비한 금형(610)에, 용접용 와이어의 외경보다 큰 외경을 갖는 제1단조핀(630)을 상기 제1성형홀(620)에 위치하고, 상기 제1단조핀(630)의 외경보다 큰 내경을 갖되 상기 제1단조핀(630)이 삽입되도록 양단부가 개방된 소재(650)를 상기 제1성형홀(620)의 대경부(627)에 삽입하여, 상기 소재(650)를 상기 소경부(623) 쪽으로 타격하여 상기 나사부(680)가 구비된 중간소재(670)를 단조 형성하는 제1단조단계(S310); 및 상기 컨택트 팁의 머리부(710)와 동일한 경사도를 갖는 머리부(710)와, 상기 컨택트 팁의 몸체부(750) 외경과 같은 내경을 갖는 대경부(627)가 형성된 제2성형홀(720)을 구비한 금형(610)에, 용접용 와이어의 외경을 갖는 제2단조핀(730)을 상기 제2성형홀(720)에 위치하고, 상기 제2단조핀(730)이 삽입되되 상기 중간소재(670)의 나사부(680)가 금형(610)의 외측에 위치되게 뒤집어서 상기 제2성형홀(720)의 대경부(627)에 삽입하여, 상기 중간소재(670)의 나사부(680)에 대응되는 요홈이 구비된 타격부(660)로 타격하여 컨택트 팁의 머리부(710)와 몸체부(750) 및 나사부(680)를 단조 형성하는 제2단조단계(S330);를 포함하여 구성된다.
본 발명의 제1 및 제2 실시예들에 따른 단조공법에 의한 용접토치용 컨택트 팁의 제조방법은 크게 제1단조단계(S310)와 제2단조단계(S330)로 구성되며, 제1단조단계(S310)는 중공으로 양단부가 개방된 소재(650)를 1차로 단조 가공하여 컨택트 팁의 몸체부(750)와 나사부(680) 일부를 단조 성형하게 된다.
또한, 본 발명의 제1 및 제2 실시예들에 따른 단조공법에 의한 용접토치용 컨택트 팁은 일반 동(銅), 크롬동(Chrom 銅), 지르코늄동(Zirconium 銅), 크롬-지르코늄동(Chrom-Zirconium 銅), 베릴륨동(Beryllum 銅) 등의 재질로 형성될 수 있으나 이들 재질 중에서 특히, 강도가 높아 인발공법(Drawing Process)으로는 제작이 불가능한 지르코늄동(Zirconium 銅), 크롬-지르코늄동(Chrom-Zirconium 銅), 베릴륨동(Beryllum 銅) 중 어느 하나의 재질로 형성될 수 있는 특징이 있다.
제1단조단계(S310)는 먼저 컨택트 팁의 몸체부(750) 외경과 같은 내경을 갖는 대경부(627), 이보다 내경이 작은 소경부(623), 이들 대경부(627)와 소경부(623)의 내주면을 테이퍼지게 연결하는 경사부(625)를 구비하는 제1성형홀(620)을 금형(610)에 형성한다.
그리고, 용접용 와이어의 외경보다 큰 외경을 갖는 제1단조핀(630)을 제1성형홀(620)에 위치하고, 소재(650)를 제1성형홀(620)에 삽입하여 타격부(660)로 타격하여 나사부(680)가 형성된 중간소재(670)를 얻게 되면, 슬라이더(640)를 이용해 중간소재(670)를 금형(610)에서 탈거시킨다.
즉, 제1단조핀(630)과 슬라이더(640)는 금형의 안쪽에서 제1성형홀(620)의 중심축 양방향으로 슬라이딩되도록 되어 있어서, 작업자의 작동시 각 공정에 따라서 필요한 위치로 이동되면서 제1단조핀(630)은 송급로(715)를 단조 형성시키고, 슬라이더(640)는 중간소재를 금형 밖으로 이탈시키게 되어 있다.
소재(650)는 용접용 와이어가 공급되는 홀인 송급로(715)가 단조 성형에 의해 형성되도록, 제1단조핀(630)의 외경보다 큰 내경을 갖고 제1단조핀(630)이 관통되며 삽입되게 양단부가 개방되어 있으며, 이러한 소재(650)를 대경부(627)에 삽입하여, 소경부(623) 쪽으로 타격하여 도 6b에 도시된 것과 같은 나사부(680)가 일부 구비된 중간소재(670)를 단조 형성하게 된다.
여기서, 소재(650)는 상술한 바와 같은 형상의 소재를 처음부터 사용할 수도 있으나, 후술할 소재형성단계(S300)를 거쳐서 환봉으로 소재(650)를 별도로 제작하여 사용할 수도 있다.
이렇게 제1단조단계(S310)에서 어느 정도 컨택트 팁의 형상이 갖추어 지면 제2단조단계(S330)를 거치는데, 제2단조단계(S330)는 먼저 제1성형홀(620)의 경사부(625)의 경사도보다 완만하게 형성되어 컨택트 팁의 머리부(710)와 동일한 경사도를 갖는 머리부(710)와, 컨택트 팁의 몸체부(750) 외경과 같은 내경을 갖는 대경부(627)로 구성되는 제2성형홀(720)을 금형(610)에 형성한다.
그리고, 용접용 와이어의 외경을 갖는 제2단조핀(730)을 제2성형홀(720)에 위치하고, 제1단조단계(S310)에서 형성된 중간소재(670)를 나사부(680)와 머리부(710)가 뒤집히게 반대 위치로 하여 제2성형홀(720)의 대경부(627)에 삽입하는데, 제2단조핀(730)이 중간소재(670)의 중심을 관통하게 삽입하여 머리부(710) 쪽으로 타격한다.
여기서, 제2단조단계(S330)는 중간소재(670)의 머리부(710) 반대쪽 단부에 나사부(680)가 돌출 형성되도록, 이 나사부(680)에 대응되는 요홈이 구비된 타격부(660)로 타격하여 컨택트 팁의 머리부(710)와 몸체부(750), 나사부(680)를 단조 성형하고, 슬라이더(640)를 이용해 금형(610)에서 탈거시켜 도 7b에 도시된 것과 같은 컨택트 팁을 얻게 된다.
이때, 제1단조단계(S310)와 제2단조단계(S330) 사이에는 도 3b에 도시된 것처럼, 컨택트 팁의 나사부(680)와 머리부(710) 형성이 보다 용이하게 하는 내경테이퍼단조단계(S320) 또는 머리부예비단조단계(S325)를 추가할 수 있다.
내경테이퍼단조단계(S320)는, 도 8a와 8b에 도시된 것처럼 먼저 컨택트 팁의 나사부(680) 형성이 용이하도록, 제1성형홀의 경사부를 제거하고 소경부(623)와 대경부(627)가 직각으로 단차지게 형성된 보조성형홀(810)을 금형(610)에 형성한다.
그리고, 제1단조핀(630)을 보조성형홀(810)에 위치한 후, 제1단조단계(S310)에서 형성된 중간소재(670)를 보조성형홀(810)의 대경부(627)에 삽입하고, 컨택트 팁 머리부(710)의 형성이 용이하도록, 중간소재(670)의 외경보다 작은 외경을 갖되 중간소재(670)의 내주면에 삽입되게 테이퍼지며 형성되는 테이퍼단부가 구비된 타격부(660)로 타격하여 컨택트 팁의 나사부(680)와 머리부(710)의 내경 테이퍼부를 단조 형성하게 된다.
즉, 제1단조단계(S310)에서 일부 형성된 나사부(680)를 소경부(623)와 대경부(627)가 직각으로 단차지게 형성된 보조성형홀(810)에 삽입한 후, 중간소재(670)의 외경보다 작은 외경을 가지면서 끝단부가 중간소재(670)의 내경보다 약간 작게끔 테이퍼진 테이퍼단부가 구비된 타격부(660)로 타격하여 나사부(680)와 머리부(710)의 내경을 단조 형성하고, 역시 슬라이더(640)를 이용해 금형(610)에서 탈거시켜 도 8b와 같은 형상을 얻게 된다.
이렇게 내경테이퍼단조단계(S320)를 거쳐서 컨택트 팁의 나사부(680)와 내경부가 형성되면 도 3a에 도시된 것처럼 제2단조단계(S330)와 몸체부육각단조단계(S340) 및 나사산전조단계(S350)를 거치거나, 도 4에 도시된 제2실시예처럼 제2단조단계(S330)와 나사산전조단계(S350) 및 몸체부육각단조단계(S340)를 거치게 된다.
또한, 내경테이퍼단조단계(S320)를 대신하여 도 6b에 도시된 중간소재(670)의 머리부(710) 외주면을 컨택트 팁의 머리부와 유사한 경사를 구비하도록 곡면을 형성하는 머리부예비단조단계(S325)를 실시할 수도 있다.
즉, 본 발명의 제1실시예서는 내경테이퍼단조단계(S320) 또는 머리부예비단조단계(S325) 후, 제2단조단계(S330)와 몸체부육각단조단계(S340)를 실시하고 나사산전조단계(S350)를 실시하였으나, 본 발명의 제2실시예에서는 내경테이퍼단조단계(S320) 또는 머리부예비단조단계(S325) 후, 제2단조단계(S330)와 나사산전조단계(S350)를 실시하고 몸체부육각단조단계(S340)를 실시할 수도 있다.
여기서 머리부예비단조단계(S325)는 제1단조단계(S310)에서 형성된 중간소재(670)의 머리부 외주면에 단조 성형시 용이한 소성 변형을 유도하도록 굴곡진 곡면을 형성한다.
즉, 머리부예비단조단계(S325)는 도 8c에 도시된 것처럼, 컨택트 팁의 머리부 외경보다 크고 몸체부 외경보다 작은 내경으로 굴곡진 곡면을 갖는 곡면머리부(830)와, 컨택트 팁의 몸체부 외경과 같은 내경을 갖는 대경부(627)로 구성되는 예비성형홀(820)을 금형(610)에 형성한다.
그리고, 용접용 와이어의 외경을 갖는 제2단조핀(730)을 예비성형홀(820)에 위치하고, 제1단조단계(S310)에서 형성된 중간소재(670)를 예비성형홀(820)의 대경부(627)에 삽입하는데, 제2단조핀(730)이 중간소재의 중심을 관통하게 삽입하여 곡면머리부(830) 쪽으로 타격한다.
제2단조핀(730)과 슬라이더(640)는 금형(610)의 안쪽에서 예비성형홀(820)의 중심축 양방향으로 슬라이딩되도록 되어 있어서, 작업자의 작동시 각 공정에 따라서 필요한 위치로 이동되면서 제2단조핀(730)은 송급로(715)를 단조 형성시키고, 슬라이더(640)는 중간소재(840)를 금형 밖으로 이탈시키게 되어 있다.
이렇게 해서 머리부의 외주면에 곡면이 형성된 중간소재(840)를 도 8d에 도시된 것처럼 제2성형홀(720)이 형성된 제2단조단계(S330)에서 이용되는 금형에 넣고 제2단조단계(S330)를 진행하게 되면, 컨택트 팁의 머리부가 보다 용이하게 소성 변형하게 되어 도 7b에 도시된 것과 같은 컨택트 팁을 보다 용이하게 얻게 된다.
한편, 몸체부육각단조단계(S340)는 컨택트 팁을 용접토치에 조립할 때 공구 등을 이용해 조립이 용이하게 외형을 형성하는 단계로써, 컨택트 팁의 몸체부(750)가 육각 단면을 형성하도록 금형(610)의 대경부(627)에 육각 단면을 형성하고 이 금형(610)에 삽입하여 타격부(660)를 이용해 소경부(623) 쪽으로 타격함으로써 컨택트 팁 몸체부(750) 외주면에 도 7c와 같이 육각형상을 단조 성형하게 된다.
즉, 컨택트 팁의 몸체부(750)가 육각 단면을 형성하도록 금형(610)의 대경부(627)에 육각 단면을 형성하고 이 금형(610)에 삽입하여 타격부(660)를 이용해 소경부(623) 쪽으로 타격함으로써 컨택트 팁 몸체부(750)에 육각형상을 단조 성형하여 도 7c와 같은 컨택트 팁을 얻게 된다.
다만, 몸체부육각단조단계(S340)는 반드시 금형(610)에 삽입하여 타격하는 방법을 실시해야 하는 것은 아니며, 경우에 따라서는 해머나 프레스 등을 이용해 컨택트 팁의 몸체부(750)를 직접 단조 성형할 수 도 있으며, 그 외에 밀링 커터를 이용해 가공할 수도 있을 것이다.
나사산전조단계(S350)는 컨택트 팁의 나사부(680)에 나사산과 골을 형성하여 용접토치에 나사결합할 수 있게 형성하는 단계이다.
이렇게 제1 또는 제2실시예를 거쳐서 제조된 컨택트 팁은 혹시라도 제조공정에서 유입될 수 있는 먼지나 불순물들을 제거하도록 초음파 세척 단계를 실시할 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 및 제2실시예에 있어서, 제1단조단계(S310)에서 이용되는 소재(650)는 도 5에 도시된 것처럼 미리 소재형성단계(S300)를 거칠 수 있다.
여기서, 소재형성단계(S300)는 도 9a와 9b에 도시된 것처럼 컨택트 팁의 몸체부 외경과 같은 내경을 갖는 소재성형홀(910)을 구비한 금형(610)에 일정한 크기로 절단된 환봉(920)을 삽입하고, 상기 환봉(920)의 일측 중심부를 상기 내경보다 작은 외경을 갖는 봉형상의 타격부(660)로 타격하여 중심부에 공간을 형성하는 내부홈형성단계(S505); 및 상기 내부홈형성단계(S505) 후 상기 타격부(660)로 상기 환봉(920)의 타측 중심부를 관통하여 양단부가 개방되게 상기 소재(650)를 형성하는 피어싱단계(S507);를 포함한다.
그리고, 내부홈형성단계(S505)를 진행하기 전에 환봉(920)을 일정한 크기로 절단하거나 가공하는 소재절단 또는 가공단계(S503)를 추가할 수도 있다.
내부홈형성단계(S505)는 컨택트 팁의 몸체부 외경과 내경이 어느 정도 구비될 수 있도록 환봉(920)의 내측을 뚫는 단계로써, 먼저 금형(610)에 컨택트 팁의 몸체부 외경과 같은 내경을 갖는 소재성형홀(910)을 형성하고, 이 소재성형홀(910)에 일정한 크기로 절단된 환봉(920)을 삽입한다.
이렇게 소재성형홀(910)에 삽입된 환봉(920)의 일측 중심부를 소재성형홀(910)의 내경보다 작은 외경을 갖는 봉형상의 타격부(660)로 타격하여 환봉의 중심부에 공간을 형성하게 되는데, 환봉의 중심부 공간이 점차로 커지게 이러한 작업을 수차례 반복한다.
이후 환봉의 중심부 공간이 어느 정도 형성되면 타격부(660)로 가격하여 상기 환봉의 타측 중심부를 관통하여 양단부가 개방된 소재를 형성하는 피어싱단계(S507)를 수행하면 제1단조단계(S310)에서 이용될 소재가 마련될 수 있다.
다만, 반드시 소재형성단계를 실시해야만 하는 것은 아니며, 소재형성단계를 통해 제1단조단계에서 이용할 소재를 형성할 수도 있고, 이미 제조된 소재를 제1단조단계에서 이용할 수도 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 용접용 와이어 송급로의 내경 치수가 정밀해지고, 송급로 내주면상에 균열이나 돌기가 형성되지 않아 용접용 와이어의 송급이 원활해지며, 제조 후 컨택트 팁이 높은 강도와 내구성을 갖게 되어 용접기의 자동화에 따른 장시간 연속용접 작업을 가능하게 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 인발공법으로는 제조할 수 없어서 그동안 수입에 의존하던 지르코늄동이나 크롬-지르코늄동, 베릴륨동과 같이 강도가 높은 재질로 컨택트 팁을 단조공법으로 제조할 수 있게 되어 수입대체 효과가 발생되며, 가공성이 양호하고 저렴한 가격으로 높은 강도와 내구성을 갖는 다량의 컨택트 팁을 제조할 수 있게 되는 효과가 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
610: 금형 620: 제1성형홀
630: 제1단조핀 640: 슬라이더
650: 소재 660: 타격부
670: 중간소재 680: 나사부
710: 머리부 715: 송급로
720: 제2성형홀 730: 제2단조핀
750: 몸체부 810: 보조성형홀
910: 소재성형홀 920: 환봉

Claims (10)

  1. 컨택트 팁의 몸체부 외경과 같은 내경을 갖는 대경부와, 이보다 내경이 작게 형성되되 상기 컨택트 팁의 나사부 외경을 갖는 소경부, 및 이들 대경부와 소경부의 내주면을 테이퍼지게 연결하는 경사부로 형성된 제1성형홀을 구비한 금형에, 용접용 와이어의 외경보다 큰 외경을 갖는 제1단조핀을 상기 제1성형홀에 위치하고, 상기 제1단조핀의 외경보다 큰 내경을 갖되 상기 제1단조핀이 삽입되도록 양단부가 개방된 소재를 상기 제1성형홀의 대경부에 삽입하여, 상기 소재를 상기 소경부 쪽으로 타격하여 상기 나사부가 구비된 중간소재를 단조 형성하는 제1단조단계; 및
    상기 컨택트 팁의 머리부와 동일한 경사도를 갖는 머리부와, 상기 컨택트 팁의 몸체부 외경과 같은 내경을 갖는 대경부가 형성된 제2성형홀을 구비한 금형에, 용접용 와이어의 외경을 갖는 제2단조핀을 상기 제2성형홀에 위치하고, 상기 제2단조핀이 삽입되되 상기 중간소재의 나사부가 금형의 외측에 위치되게 뒤집어서 상기 제2성형홀의 대경부에 삽입하여, 상기 중간소재의 나사부에 대응되는 요홈이 구비된 타격부로 타격하여 컨택트 팁의 머리부와 몸체부 및 나사부를 단조 형성하는 제2단조단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 단조공법에 의한 용접토치용 컨택트 팁의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1단조단계와 제2단조단계 사이에는, 상기 경사부를 제거하고 상기 소경부와 대경부가 직각으로 단차지게 형성된 보조성형홀을 구비한 금형에, 상기 제1단조핀을 상기 보조성형홀에 위치하고, 상기 제1단조단계에서 형성된 중간소재를 상기 보조성형홀의 대경부에 삽입하여, 상기 컨택트 팁 머리부의 형성이 용이하도록 상기 중간소재의 외경보다 작은 외경을 갖되 상기 중간소재의 내주면에 삽입되게 테이퍼지며 형성되는 테이퍼단부가 구비된 타격부로 타격하여 컨택트 팁의 나사부와 머리부를 단조 형성하는 내경테이퍼단조단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단조공법에 의한 용접토치용 컨택트 팁의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1단조단계와 제2단조단계 사이에는, 상기 컨택트 팁의 머리부 단조 성형시 용이한 소성 변형을 유도하도록, 상기 컨택트 팁의 머리부 외경보다 크고 몸통부 외경보다 작은 내경으로 굴곡진 곡면을 갖는 곡면머리부와 상기 대경부를 형성한 예비성형홀을 구비한 금형에, 상기 제2단조핀을 상기 예비성형홀에 위치하고, 상기 제1단조단계에서 형성된 중간소재를 상기 예비성형홀의 대경부에 삽입하여, 상기 중간소재를 상기 곡면머리부 쪽으로 타격하는 머리부예비단조단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단조공법에 의한 용접토치용 컨택트 팁의 제조방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2단조단계 후 상기 컨택트 팁의 몸체부가 육각 단면을 형성하도록 상기 대경부에 육각 단면을 형성한 금형에 상기 중간소재를 삽입하고, 상기 중간소재를 상기 소경부 쪽으로 타격하는 몸체부육각단조단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단조공법에 의한 용접토치용 컨택트 팁의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 몸체부육각단조단계 후 상기 나사부에 나사산과 골을 형성하는 나사산전조단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단조공법에 의한 용접토치용 컨택트 팁의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2단조단계 후 상기 나사부에 나사산과 골을 형성하는 나사산전조단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단조공법에 의한 용접토치용 컨택트 팁의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 나사산전조단계 후 상기 컨택트 팁의 몸체부가 육각 단면을 형성하도록 상기 대경부에 육각 단면을 형성한 금형에 상기 중간소재를 삽입하고, 상기 중간소재를 상기 소경부 쪽으로 타격하는 몸체부육각단조단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단조공법에 의한 용접토치용 컨택트 팁의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1단조단계는 상기 중간소재를 단조 형성하기 전에 소재형성단계를 거치되 상기 소재형성단계는,
    컨택트 팁의 몸체부 외경과 같은 내경을 갖는 소재성형홀을 구비한 금형에 일정한 크기로 절단된 환봉을 삽입하고, 상기 환봉의 일측 중심부를 상기 내경보다 작은 외경을 갖는 봉형상의 타격부로 타격하여 중심부에 공간을 형성하는 내부홈형성단계; 및
    상기 내부홈형성단계 후 상기 타격부로 상기 환봉의 타측 중심부를 관통하여 양단부가 개방되게 상기 소재를 형성하는 피어싱단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 단조공법에 의한 용접토치용 컨택트 팁의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 소재형성단계는 상기 내부홈형성단계 전에 환봉을 일정한 크기로 절단하거나 가공하는 소재절단 또는 가공단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 단조공법에 의한 용접토치용 컨택트 팁의 제조방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨택트 팁은 일반 동(銅), 크롬동(Chrom 銅), 지르코늄동(Zirconium 銅), 크롬-지르코늄동(Chrom-Zirconium 銅), 베릴륨동(Beryllum 銅) 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 단조공법에 의한 용접토치용 컨택트 팁의 제조방법.
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