KR101287622B1 - Metal extrusion apparatus using ultrasonic vibration - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초음파 진동에 의해서 압출다이를 공진시켜서 압출 다이와 압출재료사이의 마찰력을 저감할 수 있는 초음파 압출장치에 관한 것으로, 압출 피스톤과 다이 홀더 사이에 배치된 보디; 상기 보디의 전,후면에 각각 오목하게 형성된 전,후방 원추면; 상기 전,후 원추면의 중앙을 횡으로 관통하고, 실제 압출이 이루어지는 제1 내경부와, 상기 제1 내경부보다 직경이 확장되어 제1 내경부를 통과한 압출재료에 마찰이 이루어지지 않는 제2 내경부를 갖는 압출공; 및 상기 보디의 외주면에 장착되어 보디로 초음파 진동을 부여하는 다수의 초음파 가진자;를 포함하는 구성으로 이루어진다.
본 발명에 의하면 다이에 진동을 가하는 초음파 가진자가 다이의 둘레방향을 따라 방사상으로 다수 배치되어 다이의 모든 부분에 균등한 진동을 가할 수 있음으로써 압출 다이에 장착된 초음파 가진자로부터 발생된 진동을 효과적으로 압출 다이에 전달시켜서 압출 작업시 금속재료사이의 마찰력을 최소화할 수 있고, 더욱더 고밀도의 고품질 금속 제품을 높은 생산속도로 제조할 수 있는 우수한 효과를 얻을 수 있게 된다.The present invention relates to an ultrasonic extrusion apparatus capable of reducing the frictional force between the extrusion die and the extrusion material by resonating the extrusion die by ultrasonic vibration, comprising: a body disposed between the extrusion piston and the die holder; Front and rear conical surfaces formed concave on the front and rear surfaces of the body, respectively; A second inner diameter portion penetrating the center of the front and rear conical surface laterally, the second extrusion is not friction is made to the first inner diameter portion that is actually extruded, and the diameter of the extruded material passed through the first inner diameter portion is larger than the first inner diameter portion; An extrusion hole having an inner diameter portion; And a plurality of ultrasonic vibrators mounted on an outer circumferential surface of the body to impart ultrasonic vibrations to the body.
According to the present invention, a plurality of ultrasonic vibrators for vibrating the die may be disposed radially along the circumferential direction of the die to apply equal vibration to all parts of the die, thereby effectively preventing vibration generated from the ultrasonic vibrators mounted on the extrusion die. By transferring to the extrusion die it is possible to minimize the friction between the metal materials during the extrusion operation, it is possible to obtain an excellent effect of producing a higher density of high-quality metal products at a high production speed.

Description

초음파 압출장치{METAL EXTRUSION APPARATUS USING ULTRASONIC VIBRATION}Ultrasonic Extrusion Equipment {METAL EXTRUSION APPARATUS USING ULTRASONIC VIBRATION}

본 발명은 초음파 진동에 의해서 압출다이를 공진시켜서 압출 다이와 압출재료사이의 마찰력을 저감할 수 있는 초음파 압출장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 압출 다이의 방사방향으로 초음파 가진자를 증대시켜서 고출력화함으로써 금속소재, 예를 들면 마그네슘 등의 압출재료를 압출함에 있어서 압출재료와 압출 다이 사이의 마찰력으로 인한 공정능력(압출속도저감, 열발생, 제품의 균열발생, 치수이상)을 개선한 초음파 압출장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasonic extrusion apparatus capable of reducing the frictional force between the extrusion die and the extrusion material by resonating the extrusion die by ultrasonic vibration, and more particularly, by increasing the ultrasonic excitation in the radial direction of the extrusion die to increase the output power For example, the present invention relates to an ultrasonic extrusion apparatus which improves process capability (extrusion rate reduction, heat generation, product cracking, abnormal dimension) due to friction between the extrusion material and the extrusion die in extruding an extrusion material such as magnesium. .

일반적으로 마그네슘과 같은 금속재료의 성형은 가공제와 공구사이의 마찰력을 저감할 수 없어 성형작업에 어려움이 있다.In general, the molding of metal materials such as magnesium is difficult to reduce the friction force between the processing agent and the tool can be difficult.

이와 같은 금속 성형작업은 압출법에 의해서 이루어지는데, 이와 같은 압출법은 일반적으로 도 1a에 도시된 바와 같이, 압출 다이(dies)(10)를 통하여 용융상태의 금속 압출재료(20)를 통과시켜 원하는 형태의 금속 제품(22)을 얻게 된다.This metal forming operation is performed by an extrusion method, which is generally passed through an extrusion die (10), as shown in Figure 1a through the molten metal extrusion material 20 The desired type of metal product 22 is obtained.

따라서 이와 같은 압출법은 고밀도의 고품질 제품을 높은 생산속도로 제조하는 방법이나, 이와 같은 종래의 압출법에는 압출 다이(10)와 압출재료(20) 사이의 마찰력 때문에 발생하는 문제점들이 많다. Therefore, such an extrusion method is a method for producing a high-density, high-quality product at a high production rate, but there are many problems caused by friction between the extrusion die 10 and the extrusion material 20 in the conventional extrusion method.

이러한 문제점을 해결하기 위해서 도 1b에 도시된 바와 같이, 금속재료가 성형되는 압출 다이(10)에 초음파 가진자(40)를 통해서 초음파 공진을 부가시켜서 마찰력을 최소화함으로써 공정능력을 향상시키는 기술이 제안되어 있다. In order to solve this problem, as shown in FIG. 1B, a technique for improving process capability by minimizing frictional force by adding ultrasonic resonance through an ultrasonic vibrator 40 to an extrusion die 10 in which a metal material is molded is proposed. It is.

이와 같은 종래의 초음파 공진을 압출 다이(10)에 부가시켜서 압출재료(20)와 압출 다이(10) 사이의 마찰력을 저감시켜 봉재의 성형성을 높이는 종래의 초음파 공진 시스템(50)이 도 2에 제시되어 있다.The conventional ultrasonic resonance system 50 which adds such conventional ultrasonic resonance to the extrusion die 10 to reduce the friction force between the extrusion material 20 and the extrusion die 10 to increase the formability of the bar is shown in FIG. 2. Presented.

이와 같은 종래의 초음파 공진 시스템(50)은 압출 다이(10)의 상하에 각각 한 쌍의 초음파 가진자(40)를 장착하고, 이와 같은 각각의 초음파 가진자(40)에는 초음파 생성부(60), 제1 및 제2 증폭부(62,64), 압력 제어부(66), 계측부(68) 및 가열 제어부(70)등이 연결되어 초음파 가진자(40)에서 초음파를 발생시키도록 되어 있다.The conventional ultrasonic resonance system 50 is equipped with a pair of ultrasonic vibrator 40, respectively, on the top and bottom of the extrusion die 10, the ultrasonic generator 60 to each of these ultrasonic vibrator 40 The first and second amplifiers 62 and 64, the pressure controller 66, the measurement unit 68, the heating controller 70, and the like are connected to generate ultrasonic waves in the ultrasonic vibrator 40.

즉, 상기 초음파 생성부(60)에서는 초음파 가진자(40)의 작동을 위하여 10V의 전압을 싸인파의 형태로 출력하고, 제1 및 제2 증폭부(62,64)에서는 각각 초음파 생성부(60)에서 출력된 전압을 10~100배 증폭시켜서 초음파 가진자(40)에 공급한다. That is, the ultrasonic wave generator 60 outputs a voltage of 10 V in the form of a sine wave for the operation of the ultrasonic wave exciter 40, and the ultrasonic wave generators 60 and 64 respectively, respectively. Amplify the voltage output from the 60 to 10 ~ 100 times and supplies it to the ultrasonic wave excitation (40).

그리고, 압력 제어부(66)에서는 0~500톤의 압력으로 복동식 압출기의 피스톤(72) 압력을 제어하고, 계측부(68)에서는 초음파 가진자(40)에 가해지는 전압과 전류를 계측하며, 가열 제어부(70)에서는 대략 200℃로 유지되는 압출재료(마그네슘)(20)가 냉각되지 않도록 온도를 유지시킨다.In addition, the pressure controller 66 controls the pressure of the piston 72 of the double-acting extruder at a pressure of 0 to 500 tons, and the measurement unit 68 measures the voltage and current applied to the ultrasonic exciter 40 and heats it. The controller 70 maintains the temperature so that the extruded material (magnesium) 20 maintained at approximately 200 ° C. is not cooled.

따라서 이와 같은 종래의 초음파 공진 시스템(50)은 도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 초음파 가진자를 장착하지 않은 금속 압출법에 비하여 압출 다이(10)와 압출재료(20) 사이의 마찰력을 최소화함으로써 더욱 고밀도의 고품질 금속 제품을 높은 생산속도로 제조할 수 있는 것이다. Therefore, the conventional ultrasonic resonance system 50 as shown in Figure 3, by minimizing the friction force between the extrusion die 10 and the extruded material 20 as compared to the metal extrusion method without the conventional ultrasonic wave excitation. Higher density, higher quality metal products can be produced at higher production rates.

그러나 상기와 같은 종래의 초음파 공진 시스템(50)에 구비된 압출 다이(10)는 도 4에 단면으로 도시된 바와 같이, 압출기 히터(82)와 다이 홀더(84) 사이에 고정된 보디(12)의 양측면이 각각 평면을 형성하고, 그 중앙 내부에는 단일 내경을 갖는 원기둥형 또는 다각 기둥형태의 압출공(14)이 횡방향으로 관통 형성된 구조이다.However, the extrusion die 10 provided in the conventional ultrasonic resonance system 50 as described above is a body 12 fixed between the extruder heater 82 and the die holder 84, as shown in cross section in FIG. Both sides of the form a plane, the center of the inside is a cylindrical or polygonal extruded hole 14 having a single inner diameter is formed through the transverse direction.

또한 이와 같은 보디(12)의 외부면에는 복수의 장착공(16)이 대향하여 형성되고, 각각 초음파 가진자(40)가 고정되어 2개소에서 진동을 부여하는 구조이다.In addition, a plurality of mounting holes 16 are formed on the outer surface of the body 12 so as to face each other, and the ultrasonic vibrator 40 is fixed to each other to impart vibration at two places.

그러나 이와 같은 종래의 압출 다이(10)는 보디(12)의 전면이 평면 형태로 압출재료(20)에 직접 노출되어 마그네슘을 압축시키기 위한 약 90~150 톤의 압출 압력이 그대로 전달되고, 그 후면 또한 평면으로서 다이 홀더(84)의 전면에 밀착하여 강력하게 일체로 고정된 구조이다.However, such a conventional extrusion die 10 has a front surface of the body 12 is directly exposed to the extruded material 20 in a flat form, and the extrusion pressure of about 90 to 150 tons for compressing magnesium is transmitted as it is, and the rear side thereof. In addition, it is a structure that is in close contact with the entire surface of the die holder 84 as a plane and strongly fixed integrally.

따라서 이와 같은 종래의 압출 다이(10)에서는 초음파 가진자(40)로부터 진동이 가해져도 압출재료(20)의 높은 압출 압력에 의해서 방해되고, 다이 홀더(84)를 통해서 외부로 분산되어 진동 자체가 압출 다이(10)에 효과적으로 전달되지 못함으로써 원하는 진동 압출 효과를 얻기가 어려웠으며, 진동모드 또한 찾을 수 없는 영역으로 벗어나는 현상이 발생하였다.Therefore, in this conventional extrusion die 10, even if vibration is applied from the ultrasonic vibrator 40 is hindered by the high extrusion pressure of the extruded material 20, the vibration itself is dispersed to the outside through the die holder 84 It was difficult to obtain the desired vibration extrusion effect because it was not effectively delivered to the extrusion die 10, the vibration mode also occurred in the deviated to the area not found.

뿐만 아니라, 단지 2개의 초음파 가진자(40)가 보디(12)의 상하에서 서로 대향하여 진동을 부여하기 때문에, 다이(10) 내부의 성형 공간 전체에 걸쳐서 균일한 진동이 가해지지 못하고, 상하 국소적으로 진동이 가해져서 실질적인 초음파 진동 효과를 크게 감쇄시키는 문제점이 있었다.In addition, since only two ultrasonic vibrators 40 impart vibrations to each other on the upper and lower sides of the body 12, uniform vibration is not applied to the entire molding space inside the die 10, and thus the upper and lower local parts There is a problem in that the vibration is applied to significantly reduce the substantial ultrasonic vibration effect.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소시키기 위한 것으로서, 압출 다이에 장착된 초음파 가진자로부터 발생된 진동을 효과적으로 압출 다이에 전달시켜서 압출 작업시 금속재료사이의 마찰력을 최소화함으로써 더욱더 고밀도의 고품질 금속 제품을 높은 생산속도로 제조할 수 있도록 개선된 초음파 압출장치를 제공함에 있다. An object of the present invention is to solve the conventional problems as described above, by effectively transmitting the vibration generated from the ultrasonic vibrator mounted on the extrusion die to the extrusion die by minimizing the friction between the metal materials during the extrusion operation is more dense The present invention provides an improved ultrasonic extrusion apparatus for manufacturing high quality metal products at high production speed.

또한 본 발명의 다른 목적은, 압출 다이의 전면에 가해지는 금속재료의 성형 압력을 최소화하고, 초음파 가진자로부터 압출 다이로 전달되는 진동의 외부 분산을 최소화함으로써 초음파 가진자로부터 발생된 진동을 더욱 효과적으로 압출 다이에 전달시켜서 압출 작업을 실시할 수 있도록 개선된 초음파 압출장치를 제공함에 있다. In addition, another object of the present invention is to minimize the molding pressure of the metal material applied to the front surface of the extrusion die, and to minimize the external dispersion of the vibration transmitted from the ultrasonic vibrator to the extrusion die more effectively to the vibration generated from the ultrasonic vibrator It is an object of the present invention to provide an improved ultrasonic extrusion apparatus for performing an extrusion operation by transferring to an extrusion die.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 초음파 진동에 의해서 압출다이를 공진시켜서 압출재료를 성형하도록 된 초음파 압출장치에 있어서, In order to achieve the above object, the present invention, in the ultrasonic extrusion device to shape the extrusion material by resonating the extrusion die by ultrasonic vibration,

압출 피스톤과 다이 홀더 사이에 배치된 보디;A body disposed between the extrusion piston and the die holder;

상기 보디의 전,후면에 각각 오목하게 형성된 전,후방 원추면;Front and rear conical surfaces formed concave on the front and rear surfaces of the body, respectively;

상기 전,후 원추면의 중앙을 횡으로 관통하고, 실제 압출이 이루어지는 제1 내경부와, 상기 제1 내경부보다 직경이 확장되어 제1 내경부를 통과한 압출재료에 마찰이 이루어지지 않는 제2 내경부를 갖는 압출공; 및A second inner diameter portion penetrating the center of the front and rear conical surface laterally, the second extrusion is not friction is made to the first inner diameter portion that is actually extruded, and the diameter of the extruded material passed through the first inner diameter portion is larger than the first inner diameter portion; An extrusion hole having an inner diameter portion; And

상기 보디의 외주면에 장착되어 보디로 초음파 진동을 부여하는 다수의 초음파 가진자;를 포함하는 것임을 특징으로 하는 초음파 압출장치를 제공한다.It is provided on the outer circumferential surface of the body provides a ultrasonic extrusion apparatus comprising a; a plurality of ultrasonic vibrator for imparting ultrasonic vibration to the body.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 보디는 그 외주면이 압출공을 중심으로 직경방향으로 대칭적인 균형을 이루고, 그 외주면에 방사상 등간격으로 모따기 면이 각각 다수 형성되며, 상기 각각의 모따기 면의 중앙에는 장착공을 형성하고, 초음파 가진자를 각각 장착하여 초음파 진동이 부여되는 것임을 특징으로 하는 초음파 압출장치를 제공한다.And the present invention is preferably the body is the outer peripheral surface of the radially symmetrical balance around the extrusion hole, a plurality of chamfering surface is formed on the outer peripheral surface at radial equal intervals, respectively, in the center of each chamfering surface It provides an ultrasonic extrusion device, characterized in that to form a mounting hole, the ultrasonic vibration is provided by mounting each of the ultrasonic vibrator.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 보디는 그 외주면에 모따기 면을 6개소 형성하고, 6개의 장착공을 통하여 6개의 초음파 가진자를 각각 장착하여 초음파 진동을 부여하는 것임을 구성된 것임을 특징으로 하는 초음파 압출장치를 제공한다.In addition, the present invention preferably the body is formed of six chamfers on the outer peripheral surface, and the ultrasonic extrusion apparatus characterized in that configured to impart ultrasonic vibration by mounting each of the six ultrasonic vibrator through the six mounting holes to provide.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 보디는 그 전방 원추면의 전면에 배치되는 원통형의 지그를 추가 포함하고, 상기 지그의 내부에 압출 피스톤이 위치되어 성형 압력이 형성됨으로써 상기 보디의 전방 원추면으로 전달되는 압출 압력을 감소시키도록 구성된 것임을 특징으로 하는 초음파 압출장치를 제공한다.And the present invention preferably the body further comprises a cylindrical jig disposed in front of the front conical surface, the extrusion piston is located in the interior of the jig is extruded to the front cone surface of the body by forming a forming pressure is formed It provides an ultrasonic extrusion apparatus, characterized in that configured to reduce the pressure.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 보디는 그 후방 원추면의 배면과 다이 홀더의 사이에 배치되는 진동차단수단을 추가 포함하고, 상기 진동차단수단은 서로 마주한 전,후방 원판과, 그 내측에 위치된 콘넥터 및, 상기 전,후방 원판 사이에 배치된 다수의 스프링을 포함하며, 상기 전방 원판과 콘넥터 전면은 상기 보디의 배면에 밀착 고정되고, 상기 후방 원판과 콘넥터 후면은 상기 다이 홀더의 전면에 밀착 고정되며, 상기 콘넥터의 중앙에는 상기 압출공과 다이 홀더의 내부 공간을 연결하는 관통공이 형성되어 상기 보디로부터 다이 홀더로 전달되는 진동을 감쇠시키도록 구성된 것임을 특징으로 하는 초음파 압출장치를 제공한다.In another aspect, the present invention preferably further comprises a vibration blocking means disposed between the rear surface of the rear conical surface and the die holder, wherein the vibration blocking means includes front and rear discs facing each other, and a connector located therein. And a plurality of springs disposed between the front and rear discs, wherein the front disc and the front of the connector are tightly fixed to the back of the body, and the rear disc and the rear of the connector are tightly fixed to the front of the die holder. In the center of the connector is provided with a through-hole connecting the inner space of the extrusion hole and the die holder is provided to provide an ultrasonic extrusion device, characterized in that configured to attenuate the vibration transmitted from the body to the die holder.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 콘넥터의 관통공은 상기 보디의 압출공보다 큰 직경으로 형성된 것임을 특징으로 하는 초음파 압출장치를 제공한다.And the present invention preferably provides an ultrasonic extrusion device, characterized in that the through hole of the connector is formed in a larger diameter than the extrusion hole of the body.

본 발명에 따른 초음파 압출장치에 의하면 압출 피스톤과 다이 홀더 사이에 배치된 보디의 전,후면에 각각 오목하게 형성된 전,후방 원추면을 형성하고, 전방 원추면의 전면에는 원통형의 지그를 설치하여 보디의 전면으로 전달되는 압출 압력을 크게 감소시킨다. 또한 본 발명은 상기 보디의 후방 원추면 배면과 다이 홀더의 사이에 진동차단수단을 설치하고, 상기 보디로부터 다이 홀더로 전달되는 진동을 크게 감쇠시킨다.According to the ultrasonic extrusion apparatus according to the present invention, the front and rear conical surfaces are formed concave on the front and rear surfaces of the body disposed between the extrusion piston and the die holder, respectively, and the cylindrical jig is installed on the front surface of the front cone surface to form the front surface of the body. Greatly reduces the extrusion pressure delivered to the reactor. In addition, the present invention provides a vibration blocking means between the rear surface of the rear surface of the body and the die holder, and greatly attenuates the vibration transmitted from the body to the die holder.

뿐만 아니라, 본 발명은 다이에 진동을 가하는 초음파 가진자가 다이의 둘레방향을 따라 방사상으로 6개소 배치되어 다이의 모든 부분에 균등한 진동을 가할 수 있음으로써 압출 다이에 장착된 초음파 가진자로부터 발생된 진동을 효과적으로 압출 다이에 전달시켜서 압출 작업시 금속재료사이의 마찰력을 최소화할 수 있다.In addition, the present invention is generated from the ultrasonic vibrator mounted on the extrusion die by placing six ultrasonic vibrators that vibrate the die radially along the circumferential direction of the die to apply equal vibration to all parts of the die. Vibration can be effectively transferred to the extrusion die to minimize friction between metal materials during extrusion.

따라서 본 발명에 따른 초음파 압출장치에 의하면 기존의 초음파 압출장치에 비하여 더욱더 고밀도의 고품질 금속 제품을 높은 생산속도로 제조할 수 있는 우수한 효과를 얻을 수 있게 된다. Therefore, according to the ultrasonic extrusion apparatus according to the present invention, it is possible to obtain an excellent effect of manufacturing a higher density of high-quality metal products at a higher production speed than the conventional ultrasonic extrusion apparatus.

도 1a는 종래의 일반적인 압출법을 도시한 단면도이다.
도 1b는 종래의 초음파 가진자를 이용하여 진동을 부여하면서 압출하는 방법을 도시한 단면도이다.
도 2는 일반적인 초음파 공진 시스템을 전체적으로 도시한 구성도이다.
도 3은 종래의 일반적인 압출법과, 종래의 초음파 가진자를 이용한 압출법을 비교하여 도시한 그래프도이다.
도 4는 종래의 초음파 압출장치를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 초음파 압출장치를 도시한 단면도이다.
도 6a는 본 발명에 따른 초음파 압출장치에 구비된 압출다이를 도시한 정면도이다.
도 6b는 본 발명에 따른 초음파 압출장치에 구비된 압출다이를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 초음파 압출장치에서 초음파 가진자가 방사상으로 다수 장착된 구조를 도시한 사시도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 초음파 압출장치에서 다이의 반지름 변화에 따른 진동모드 변위 변화를 관찰하고 그 결과를 도시한 설명도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 초음파 압출장치에서 다이의 높이 변화에 따른 진동모드 변화를 관찰하고 그 결과를 도시한 설명도이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따른 초음파 압출장치에서 다이의 압출공 크기 변화에 따른 진동모드 변화를 관찰하고 그 결과를 도시한 설명도이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명에 따른 초음파 압출장치에서 다이의 원추면 크기 변화에 따른 진동모드 변화를 관찰하고 그 결과를 도시한 설명도이다.
도 12a 및 도 12b는 종래의 압출 다이에 대해 일련의 진동 전달 시뮬레이션을 실행하고, 그 결과를 도시한 설명도이다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명에 따른 초음파 압출장치에 구비된 압출 다이에 대해 일련의 진동 전달 시뮬레이션을 실행하고, 그 결과를 도시한 설명도이다.1A is a cross-sectional view showing a conventional general extrusion method.
Figure 1b is a cross-sectional view showing a method of extrusion while applying a vibration using a conventional ultrasonic wave excitation.
2 is a block diagram showing a general ultrasonic resonance system as a whole.
3 is a graph showing a comparison between a conventional general extrusion method and an extrusion method using a conventional ultrasonic wave excitation.
Figure 4 is a cross-sectional view showing a conventional ultrasonic extrusion apparatus.
5 is a cross-sectional view showing an ultrasonic extrusion apparatus according to the present invention.
Figure 6a is a front view showing an extrusion die provided in the ultrasonic extrusion apparatus according to the present invention.
Figure 6b is a cross-sectional view showing an extrusion die provided in the ultrasonic extrusion apparatus according to the present invention.
7 is a perspective view illustrating a structure in which a plurality of ultrasonic wave exciters are radially mounted in the ultrasonic extrusion apparatus according to the present invention.
8A and 8B are explanatory views of the vibration mode displacement change according to the radius change of the die in the ultrasonic extrusion apparatus according to the present invention and showing the result.
9A and 9B are explanatory views illustrating changes in vibration mode according to a change in height of a die in the ultrasonic extrusion apparatus according to the present invention and showing the results.
10A and 10B are explanatory views illustrating changes in vibration mode according to changes in extrusion hole size of a die in the ultrasonic extrusion apparatus according to the present invention and showing the results.
11A and 11B are explanatory views illustrating changes in vibration mode according to changes in cone size of a die in the ultrasonic extrusion apparatus according to the present invention and showing the results.
12A and 12B are explanatory views showing a series of vibration transmission simulations performed on a conventional extrusion die and showing the results.
13A and 13B are explanatory diagrams showing a series of vibration transmission simulations performed on the extrusion die provided in the ultrasonic extrusion apparatus according to the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명에 따른 초음파 압출장치(100)는 압출 다이(110)를 공진시켜서 초음파 진동에 의해서 압출재료를 성형하는 초음파 공진 시스템에 적용되는 것으로서, 도 5에 단면으로 도시된 바와 같이, 압출 피스톤(120)과 다이 홀더(122) 사이에 배치된 보디(130)를 갖는다. Ultrasonic extrusion apparatus 100 according to the present invention is applied to an ultrasonic resonance system for forming an extrusion material by ultrasonic vibration by resonating the extrusion die 110, as shown in cross section in Figure 5, extrusion piston 120 ) And body 130 disposed between die holder 122.

이와 같은 보디(130)는 압출 다이(110)의 몸체를 형성하며 그 전,후면에는 각각 오목하게 전,후방 원추면(132,134)이 형성된다.The body 130 forms a body of the extrusion die 110, and the front and rear conical surfaces 132 and 134 are formed concavely on the front and rear surfaces thereof.

이와 같은 보디(130)는 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 판형의 구조로 이루어지고, 그, 전후면에는 각각 전,후방 원추면(132,134)이 대향으로 형성되며, 상기 전,후방 원추면(132,134)의 중앙을 횡으로 관통하도록 압출공(140)이 형성된다.As shown in FIGS. 6A and 6B, the body 130 has a plate-like structure, and front and rear conical surfaces 132 and 134 are formed on the front and rear surfaces thereof, respectively, and the front and rear conical surfaces ( Extrusion holes 140 are formed to penetrate horizontally through the center of the 132,134.

이와 같은 압출공(140)은 실제 압출이 이루어지는 제1 내경부(142)와, 상기 제1 내경부(142)보다 직경이 확장되어 제1 내경부(142)를 통과한 압출재료에 마찰이 이루어지지 않는 제2 내경부(144)를 형성한 것으로서, 도 4에 도시된 바와 같은 기존의 구조에 비하여 그 크기가 크게 축소된 형태임을 알 수 있다.The extruded hole 140 has friction between the first inner diameter portion 142, which is actually extruded, and the extruded material that has passed through the first inner diameter portion 142 by having a diameter larger than that of the first inner diameter portion 142. As the second inner diameter portion 144 that does not support is formed, it can be seen that the size is greatly reduced compared to the conventional structure as shown in FIG.

또한 본 발명에 따른 초음파 압출장치(100)는 상기 보디(130)의 외주면에 장착되어 보디(130)로 초음파 진동을 부여하는 다수의 초음파 가진자(150)를 포함한다.In addition, the ultrasonic extrusion apparatus 100 according to the present invention includes a plurality of ultrasonic vibrators 150 mounted on the outer circumferential surface of the body 130 to impart ultrasonic vibration to the body 130.

이와 같은 초음파 가진자(150)는 상기 보디(130)의 외주면에 방사상 등간격으로 형성된 장착공(138)에 각각 고정되는데, 이와 같은 장착공(138)은 바람직하게는 6개소에 걸쳐서 방사상 등간격으로 형성되고, 6개의 초음파 가진자(150)를 각각 고정하여 초음파 진동을 보디(130)에 부여하도록 구성된 것이다.The ultrasonic vibrator 150 is fixed to the mounting holes 138 formed at radial equal intervals on the outer circumferential surface of the body 130, respectively, such mounting holes 138 are preferably radial equal intervals over six places. It is formed to, and is configured to give the ultrasonic vibration to the body 130 by fixing the six ultrasonic vibrator 150, respectively.

이와 같은 초음파 가진자(150)의 장착을 위하여 상기 보디(130)는 그 외주면이 압출공(140)을 중심으로 직경방향으로 대칭적인 균형을 이루고, 그 외주면에 방사상 등간격으로 모따기 면(136)이 각각 다수 형성된다.In order to mount the ultrasonic vibrator 150, the body 130 has a symmetrical balance in the radial direction of the outer circumferential surface of the extrusion hole 140, and the chamfering surface 136 at radial equal intervals on the outer circumferential surface thereof. Many of these are formed.

그리고 상기 각각의 모따기 면(136)의 중앙에는 장착공(138)을 형성하고, 초음파 가진자(150)를 각각 장착하여 초음파 진동을 부여한다.In addition, the mounting holes 138 are formed at the center of each of the chamfered surfaces 136, and the ultrasonic vibrators 150 are mounted to impart ultrasonic vibration.

이와 같은 초음파 가진자(150)의 장착구조가 도 7에 상세히 도시되어 있다.The mounting structure of the ultrasonic wave excitation 150 is shown in detail in FIG.

이와 같이 본 발명에 따른 초음파 압출장치(100)는 다이(110)의 보디(130) 외주면 둘레방향을 따라 방사상으로 초음파 가진자(150)가 6개소 배치되어 다이(110)의 모든 부분에 균등한 진동을 가할 수 있다. As described above, the ultrasonic extrusion apparatus 100 according to the present invention has six ultrasonic exciters 150 disposed radially along the circumferential direction of the outer surface of the body 130 of the die 110, and is equal to all parts of the die 110. Vibration may be applied.

그리고 본 발명에 따른 초음파 압출장치(100)는 상기 보디(130)의 전방 원추면(132) 전면에 배치되는 원통형의 지그(160)를 추가 포함한다.In addition, the ultrasonic extrusion apparatus 100 according to the present invention further includes a cylindrical jig 160 disposed on the front surface of the front conical surface 132 of the body 130.

이와 같은 지그(160)는 도 5에 단면으로 도시된 바와 같이, 원통형 구조를 갖고, 그 배면이 상기 보디(130)의 전방 원추면(132) 전면에 선(線) 접촉하는 것으로써, 기존의 도 4에 도시된 바와 같이, 보디(130)의 전면이 평면 형태로 압출재료에 직접 면(面) 접촉으로 노출되어 접촉하는 것과는 매우 다르고, 그 접촉 면적이 크게 축소된 것이다.Such jig 160 has a cylindrical structure, as shown in cross section in FIG. 5, and its rear surface is in line contact with the front surface of the front conical surface 132 of the body 130, thereby making it a conventional figure. As shown in Fig. 4, the front surface of the body 130 is very different from the direct contact with the extruded material in direct contact with the extruded material, and the contact area thereof is greatly reduced.

그리고 상기 지그(160)는 그 내부에 압출 피스톤(120)이 위치되며, 그 외주면에는 히터(162)가 장착된 구조이다.In addition, the jig 160 has an extrusion piston 120 disposed therein, and a heater 162 is mounted on an outer circumferential surface thereof.

이와 같은 지그(160)는 압출 작업시, 원통형 구조의 내부에서 압출 피스톤(120)이 동작하게 됨으로써 그 내부에 성형 압력이 형성되고, 상기 보디(130)의 전방 원추면(132)으로 전달되는 압출 압력을 크게 감소시킨다.When the jig 160 is extruded, the extrusion piston 120 is operated inside the cylindrical structure to form a molding pressure therein, and the extrusion pressure transmitted to the front conical surface 132 of the body 130. Greatly decreases.

또한 본 발명에 따른 초음파 압출장치(100)는 상기 보디(130)의 후방 원추면(134)의 배면과, 다이 홀더(122)의 사이에서 진동차단수단(170)을 추가 포함한다.In addition, the ultrasonic extrusion apparatus 100 according to the present invention further includes a vibration blocking means 170 between the rear surface of the rear conical surface 134 of the body 130 and the die holder 122.

이와 같은 진동차단수단(170)은 서로 마주한 전,후방 원판(172a,172b)과, 그 내측에 위치된 콘넥터(176) 및, 상기 전,후방 원판(172a,172b) 사이에 배치된 다수의 스프링(178)을 포함한다.Such vibration blocking means 170 has a plurality of springs disposed between the front and rear discs 172a and 172b facing each other, the connector 176 located therein, and the front and rear discs 172a and 172b. 178.

이와 같은 진동차단수단(170)의 전방 원판(172a)과 콘넥터(176)의 전면은 상기 보디(130)의 배면에 밀착 고정되고, 상기 후방 원판(172b)과 콘넥터(176)의 후면은 상기 다이 홀더(122)의 전면에 밀착 고정된다.The front plate 172a of the vibration blocking unit 170 and the front surface of the connector 176 are fixed to the rear surface of the body 130, and the rear plate of the rear plate 172b and the connector 176 is the die. The holder 122 is tightly fixed to the front surface.

또한 상기 콘넥터(176)의 중앙에는 상기 압출공(140)과 다이 홀더(122)의 내부 공간(122a)을 연결하는 관통공(176a)이 형성되며, 이와 같은 콘넥터(176)의 관통공(176a)은 상기 보디(130)의 압출공(140)보다 큰 직경으로 형성된 것이다.In addition, a through hole 176a is formed at the center of the connector 176 to connect the extrusion hole 140 and the internal space 122a of the die holder 122. The through hole 176a of the connector 176 is formed. ) Is formed to a larger diameter than the extrusion hole 140 of the body 130.

이와 같은 진동차단수단(170)은 상기 보디(130)로부터 다이 홀더(122)로 전달되는 진동을 감쇠시켜서 효과적으로 차단하게 된다.Such vibration blocking means 170 attenuates the vibration transmitted from the body 130 to the die holder 122 to effectively block.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 초음파 압출장치(100)는 그 구조적인 설계시, 여러 인자(factors)들을 고려하여 시뮬레이션을 실행하고 최적의 진동모드를 구한 것이다.Ultrasonic extrusion apparatus 100 according to the present invention configured as described above is to perform the simulation in consideration of the various factors (factors) in the structural design, to obtain the optimal vibration mode.

즉, 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 다이(110)의 반지름(r) 변화에 따른 진동모드 변위 변화를 관찰하였다. 원하는 진동모드의 변위(이하, 주파수)는 20.5[kHz]이다.That is, as shown in FIGS. 8A and 8B, the vibration mode displacement change according to the radius r change of the die 110 was observed. The displacement (hereinafter, frequency) of the desired vibration mode is 20.5 [kHz].

도 8b에 도시된 그래프에서 보는 바와 같이, 다이(110)의 반지름(r)이 70[mm], 높이 50[mm]일 때 원화는 변위를 찾을 수 있었다. 그러나 반지름(r)이 80[mm]와 90[mm]로 늘었을 때는 진동주파수가 18.3[kHz], 16.6[kHz]로 줄어 들었으며, 원하는 진동모드에 벗어나는 것을 확인하였다. 따라서 다이(110)의 반지름(r)이 진동모드변화에 영향이 있음을 확인하였다.As shown in the graph shown in FIG. 8B, when the radius r of the die 110 is 70 [mm] and the height is 50 [mm], the circle could find a displacement. However, when the radius (r) was increased to 80 [mm] and 90 [mm], the vibration frequency was reduced to 18.3 [kHz] and 16.6 [kHz], and it was confirmed that it was out of the desired vibration mode. Therefore, it was confirmed that the radius r of the die 110 affects the vibration mode change.

또한 본 발명에 따른 초음파 압출장치(100)에 대해, 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 다이(110)의 높이(h) 변화에 따른 진동모드 변화를 관찰하였다. In addition, for the ultrasonic extrusion apparatus 100 according to the present invention, as shown in Figure 9a and 9b, the vibration mode change according to the height (h) change of the die 110 was observed.

원하는 진동모드는 상기와 동일한 20.5[kHz]이다. 다이(110)의 높이(h)를 50[mm], 60[mm], 70[mm]로 높여가면서 시뮬레이션 해석을 진행하였다. The desired vibration mode is 20.5 [kHz] as above. The simulation h was carried out while increasing the height h of the die 110 to 50 [mm], 60 [mm], and 70 [mm].

상기 다이(110)의 높이(h)가 50[mm]인 경우 원하는 20.5[kHz]이지만, 60[mm], 70[mm]는 19.8[kHz], 18.7[kHz]로 변하는 것을 확인할 수 있었다. When the height h of the die 110 is 50 [mm], the desired 20.5 [kHz], but 60 [mm], 70 [mm] was found to change to 19.8 [kHz], 18.7 [kHz].

또한 높이(h)가 60[mm]는 높이가 높아지면서 안쪽으로 오므라드는 형상으로 진동모드가 변화하였으며, 70[mm]의 경우 밖으로 뒤집히는 형태로 변화하였다.In addition, the height (h) is 60 [mm] as the height is increased, the vibration mode is changed into the shape of retracting inward, and in the case of 70 [mm] it has been changed outwardly.

그리고 본 발명에 따른 초음파 압출장치(100)에 대해, 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 다이(110)의 압출공(140) 크기 변화에 따른 진동모드 변화를 관찰하였다. 도 10a에 도시된 바와 같은 다이(110)는, 단면으로 반경 10[mm] * 높이 5[mm]의 제1 내경부(142)와, 반경 11.5[mm] * 높이15[mm]의 제2 내경부(144)의 2단 홀로 구성되어 있다.And for the ultrasonic extrusion apparatus 100 according to the present invention, as shown in Figure 10a and 10b, the vibration mode change according to the size of the extrusion hole 140 of the die 110 was observed. The die 110 as shown in FIG. 10A has a first inner diameter portion 142 having a radius of 10 [mm] * 5 [mm] in cross section, and a second having a radius of 11.5 [mm] * 15 [mm] in height. It consists of the two-stage holes of the inner diameter part 144.

상기 제1 내경부(142)의 반경 10[mm]의 1단 홀은 압출을 위해 고정된 크기이다. 본 실험에서는 제2 내경부(144)의 홀 크기를 수정하며 시뮬레이션 해석을 수행하였다.The first stage of the 10 [mm] radius of the first inner diameter portion 142 is a fixed size for extrusion. In this experiment, a simulation analysis was performed while correcting the hole size of the second inner diameter part 144.

상기 제2 내경부(144)의 반경 크기를 11.5[mm], 15.5[mm], 19.5[mm]로 변화시키며 시뮬레이션을 수행한 결과, 진동모드의 주파수가 20.5[kHz], 19.8[kHz], 19.2[kHz]로 홀의 크기에 비해 진동모드의 변화는 크지 않았다. As a result of simulation by changing the radius of the second inner diameter portion 144 to 11.5 [mm], 15.5 [mm], and 19.5 [mm], the frequency of the vibration mode is 20.5 [kHz], 19.8 [kHz], At 19.2 kHz, the change in vibration mode was not significant compared to the size of the hole.

또한 본 발명에 따른 초음파 압출장치(100)에 대해, 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 다이(110)의 압출공(140)을 중심으로 전,후방 원추면(132,134)에 대해 원추면 크기를 각각 70[mm], 100[mm]로 다르게 하고 시뮬레이션을 수행하였다.In addition, with respect to the ultrasonic extrusion apparatus 100 according to the present invention, as shown in Figure 11a and 11b, the size of the cone surface for the front and rear cone surface 132, 134 around the extrusion hole 140 of the die (110) The simulations were carried out with different values of 70 [mm] and 100 [mm], respectively.

이러한 전,후방 원추면(132,134)의 크기에 따라서 진동모드 변화가 클 것으로 예상하였지만 20.7[kHz]로 크게 변하지는 않았다. 따라서 전,후방 원추면(132,134)의 크기는 진동모드의 변화에 크게 영향이 없음을 확인하였다.The vibration mode change was expected to be large according to the size of the front and rear cone surfaces 132 and 134, but did not change significantly to 20.7 [kHz]. Therefore, it was confirmed that the size of the front and rear conical surfaces 132 and 134 did not significantly affect the change of the vibration mode.

이와 같이 본 발명에 따른 초음파 압출장치(100)에 대해 여러 인자(factors)들을 고려하여 시뮬레이션을 실행한 결과, 다이(110)의 반지름(r)에 따라 진동모드 변화가 가장 크게 변화하였고, 다음으로는 다이(110)의 높이(h)였으며, 압출공(140)의 반경의 경우, 진동모드 미세조정이 가능함을 확인할 수 있었다.As a result of performing the simulation in consideration of the factors (factors) for the ultrasonic extrusion apparatus 100 according to the present invention, the vibration mode change was the largest change according to the radius (r) of the die 110, and then Was the height (h) of the die 110, in the case of the radius of the extrusion hole 140, it was confirmed that the fine adjustment of the vibration mode.

그리고 도 12a 및 도 12b에 도시된 바와 같이, 종래의 압출 다이(10)에 대해 일련의 진동 전달 시뮬레이션을 실행하고, 그 결과를 해석하였다.12A and 12B, a series of vibration transmission simulations were performed on the conventional extrusion die 10, and the results were analyzed.

그 해석 결과를 통해 알 수 있듯이 종래의 압출 다이(10)는 진동이 중앙으로 향하지만 양쪽 모퉁이와 아래쪽에 쏠리는 현상을 볼 수 있다. 이는 초음파 가진자(40)에서 발생한 진동이 아래와 옆으로 퍼지는 형상으로 진동의 정확하게 성형 중심으로 전달되지 않는 형태이다.As can be seen from the result of the analysis, the conventional extrusion die 10 can be seen that the vibration is directed to the center, but both corners and downwards. This is a form in which the vibration generated in the ultrasonic vibrator 40 is spread below and to the side of the vibration is not accurately transmitted to the molding center.

또한, 종래의 압출 다이(10)는 진동이 가해지는 경우, 상단의 작은 홀로 모여야 마찰력을 줄여서 압출할 때 뒤에서 미는 압력을 줄일 수 있지만, 단순히 중앙으로 모이는 현상이 발생하여 실제 압출을 할 경우, 효과가 저하되는 것으로 판명되었다.In addition, in the conventional extrusion die 10, when the vibration is applied, it is necessary to gather to a small hole at the top to reduce the pushing force when extruding by reducing the friction force, but when the actual extrusion occurs due to the phenomenon of simply gathering in the center, Was found to be lowered.

그러나 도 13a 및 도 13b에 도시된 바와 같은 본 발명의 초음파 압출장치(100)를 해석한 결과, 진동모드가 성형 중앙으로 모이고, 압출공(140)의 실제 압출크기의 제1 내경부(142)측으로 진동이 전달되는 것을 확인할 수 있었다. 이는 위, 아래의 균형이 일정하고 전,후방 원추면(132,134)을 통해 진동이 중앙을 모일 수 있는 구조이기 때문에 가능한 것으로 해석되었다.However, as a result of analyzing the ultrasonic extrusion apparatus 100 of the present invention as shown in FIGS. 13A and 13B, the vibration mode converges to the forming center, and the first inner diameter part 142 of the actual extrusion size of the extrusion hole 140 is shown. It was confirmed that the vibration is transmitted to the side. This was interpreted as possible because the up and down balance is constant and the structure can collect the vibrations through the front and rear cone surfaces 132 and 134.

따라서, 본 발명의 초음파 압출장치(100)를 해석한 결과, 다이(110)를 설계할 때 최대한 형상이 균형을 이루도록 하는 것이 가장 중요하고, 또한 다이(110)의 크기와 진동자의 부착 개수에 따라 다이(110)의 크기를 설계해야 하는 것으로 판명되었다. Therefore, as a result of analyzing the ultrasonic extrusion apparatus 100 of the present invention, it is most important to balance the shape as much as possible when designing the die 110, and also depending on the size of the die 110 and the number of attachments of the vibrator. It has been found that the size of the die 110 must be designed.

상기와 같이 본 발명에 따른 초음파 압출장치(100)에 의하면 압출 피스톤(120)과 다이 홀더(122) 사이에 배치된 보디(130)의 전,후면에 각각 오목하게 형성된 전,후방 원추면(132,134)을 형성하고, 전방 원추면(132)의 전면에는 원통형의 지그(160)를 설치하여 보디(130)의 전면으로 전달되는 압출 압력을 크게 감소시킨다. As described above, according to the ultrasonic extrusion apparatus 100 according to the present invention, the front and rear conical surfaces 132 and 134 are formed concave on the front and rear surfaces of the body 130 disposed between the extrusion piston 120 and the die holder 122, respectively. And a cylindrical jig 160 is installed on the front surface of the front conical surface 132 to greatly reduce the extrusion pressure transmitted to the front surface of the body 130.

또한 본 발명은 상기 보디(130)의 후방 원추면(134) 배면과 다이 홀더(122)의 사이에 진동차단수단(170)을 설치하고, 상기 보디(130)로부터 다이 홀더(122)로 전달되는 진동을 크게 감쇠시킨다. 뿐만 아니라, 본 발명은 다이(110)에 진동을 가하는 초음파 가진자(150)가 다이(110)의 둘레방향을 따라 방사상으로 6개소 배치되어 다이(110)의 모든 부분에 균등한 진동을 가할 수 있다.In addition, according to the present invention, the vibration blocking means 170 is installed between the rear surface 134 of the body 130 and the die holder 122, and the vibration transmitted from the body 130 to the die holder 122. Greatly attenuates In addition, according to the present invention, six ultrasonic vibrators 150 for vibrating the die 110 may be disposed radially along the circumferential direction of the die 110 to apply equal vibration to all parts of the die 110. have.

따라서 본 발명은 압출 다이(110)에 장착된 초음파 가진자(150)로부터 발생된 진동을 효과적으로 압출 다이(110)에 전달시켜서 압출 작업시 압출재료 사이의 마찰력을 최소화할 수 있고, 결과적으로 기존의 초음파 압출장치에 비하여 더욱더 고밀도의 고품질 금속 제품을 높은 생산속도로 제조할 수 있는 것이다.Therefore, according to the present invention, the vibration generated from the ultrasonic wave exciter 150 mounted on the extrusion die 110 can be effectively transmitted to the extrusion die 110, thereby minimizing the frictional force between the extruded materials during the extrusion operation. Compared to the ultrasonic extrusion device, it is possible to produce a higher density of high quality metal products at a higher production speed.

본 발명은 상기에서 도면을 참조하여 특정 실시 예에 관련하여 상세히 설명하였지만 본 발명은 이와 같은 특정 구조에 한정되는 것은 아니다. 당 업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술 사상 및 권리범위를 벗어나지 않고서도 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이다. 예를 들면 상기 보디(130)는 그 외주면에 모따기 면(136)을 6개소 형성하고, 6개의 장착공(138)을 통하여 6개의 초음파 가진자(150)를 각각 장착하는 구성에 대해서 설명되었지만 이와는 다르게 4개 내지 12개 다르게 장착할 수도 있을 것이다. 그렇지만 그와 같은 단순한 설계적인 수정 또는 변형 구조들은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속하게 됨을 미리 밝혀 두고자 한다.Although the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments thereof with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such specific structures. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the following claims. For example, the body 130 has been described with respect to the configuration that the six chamfered surface 136 is formed on the outer peripheral surface, and each of the six ultrasonic wave excitation 150 through the six mounting holes 138, respectively, Alternatively, 4 to 12 may be mounted differently. However, it is intended that the present invention cover the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents.

10: 압출 다이 12: 보디
14: 압출공 16: 장착공
20: 압출재료 22: 금속 제품
40: 초음파 가진자 50: 초음파 공진 시스템
60: 초음파 생성부 62,64: 제1 및 제2 증폭부
66: 압력 제어부 68: 계측부
70: 가열 제어부 72: 피스톤
82: 압출기 히터 84: 다이 홀더
100: 본 발명에 따른 초음파 압출장치
110: 압출 다이 120: 압출 피스톤
122: 다이 홀더 130: 보디
132,134: 전,후방 원추면 136: 모따기 면
138: 장착공 140: 압출공
142: 제1 내경부 144: 제2 내경부
150: 초음파 가진자 160: 지그
162: 히터 170: 진동차단수단
172a,172b: 전,후방 원판 176: 콘넥터
176a: 관통공 178: 스프링
h: 높이 r: 반지름10: extrusion die 12: body
14: Extruder 16: Mounting Hole
20: extruded material 22: metal products
40: ultrasonic vibrator 50: ultrasonic resonance system
60: ultrasonic generator 62,64: first and second amplifiers
66: pressure control unit 68: measurement unit
70: heating control unit 72: piston
82: extruder heater 84: die holder
100: ultrasonic extrusion apparatus according to the present invention
110: extrusion die 120: extrusion piston
122: die holder 130: body
132,134: front and rear cone face 136: chamfer face
138: mounting hole 140: extrusion hole
142: first internal diameter 144: second internal diameter
150: ultrasonic transducer 160: jig
162: heater 170: vibration blocking means
172a, 172b: front and rear disc 176: connector
176a: through hole 178: spring
h: height r: radius

Claims (6)

초음파 진동에 의해서 압출다이를 공진시켜서 압출재료를 성형하도록 된 초음파 압출장치에 있어서,
압출 피스톤과 다이 홀더 사이에 배치된 보디;
상기 보디의 전,후면에 각각 오목하게 형성된 전,후방 원추면;
상기 전,후 원추면의 중앙을 횡으로 관통하고, 실제 압출이 이루어지는 제1 내경부와, 상기 제1 내경부보다 직경이 확장되어 제1 내경부를 통과한 압출재료에 마찰이 이루어지지 않는 제2 내경부를 갖는 압출공; 및
상기 보디의 외주면에 장착되어 보디로 초음파 진동을 부여하는 다수의 초음파 가진자;를 포함하고,
상기 보디는 그 외주면이 압출공을 중심으로 직경방향으로 대칭적인 균형을 이루고, 그 외주면에 방사상 등간격으로 모따기 면이 각각 다수 형성되며, 상기 각각의 모따기 면의 중앙에는 장착공을 형성하고, 초음파 가진자를 각각 장착하여 초음파 진동이 부여되는 것임을 특징으로 하는 초음파 압출장치.In the ultrasonic extrusion device to shape the extrusion material by resonating the extrusion die by ultrasonic vibration,
A body disposed between the extrusion piston and the die holder;
Front and rear conical surfaces formed concave on the front and rear surfaces of the body, respectively;
A second inner diameter portion penetrating the center of the front and rear conical surface laterally, the second extrusion is not friction is made to the first inner diameter portion that is actually extruded, and the diameter of the extruded material passed through the first inner diameter portion is larger than the first inner diameter portion; An extrusion hole having an inner diameter portion; And
Includes; a plurality of ultrasonic wave is mounted on the outer peripheral surface of the body to impart ultrasonic vibration to the body;
The outer circumferential surface of the body has a symmetrical balance in the radial direction with respect to the extrusion hole, and a plurality of chamfered surfaces are formed on the outer circumferential surface at radial equal intervals, respectively, and a mounting hole is formed at the center of each chamfered surface, and ultrasonic Ultrasonic extrusion device characterized in that the ultrasonic vibration is given by mounting each of the excitation. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 보디는 그 외주면에 모따기 면을 6개소 형성하고, 6개의 장착공을 통하여 6개의 초음파 가진자를 각각 장착하여 초음파 진동을 부여하는 것임을 구성된 것임을 특징으로 하는 초음파 압출장치.The ultrasonic extrusion apparatus according to claim 1, wherein the body is configured to form six chamfered surfaces on its outer circumferential surface and to provide ultrasonic vibration by mounting six ultrasonic vibrators through six mounting holes, respectively. 제1항에 있어서, 상기 보디는 그 전방 원추면의 전면에 배치되는 원통형의 지그를 추가 포함하고, 상기 지그의 내부에 압출 피스톤이 위치되어 성형 압력이 형성됨으로써 상기 보디의 전방 원추면으로 전달되는 압출 압력을 감소시키도록 구성된 것임을 특징으로 하는 초음파 압출장치.According to claim 1, wherein the body further comprises a cylindrical jig disposed in front of the front conical surface, the extrusion pressure is delivered to the front cone surface of the body by the extrusion piston is located inside the jig to form a molding pressure Ultrasonic extrusion apparatus, characterized in that configured to reduce. 제1항에 있어서, 상기 보디는 그 후방 원추면의 배면과 다이 홀더의 사이에 배치되는 진동차단수단을 추가 포함하고, 상기 진동차단수단은 서로 마주한 전,후방 원판과, 그 내측에 위치된 콘넥터 및, 상기 전,후방 원판 사이에 배치된 다수의 스프링을 포함하며, 상기 전방 원판과 콘넥터 전면은 상기 보디의 배면에 밀착 고정되고, 상기 후방 원판과 콘넥터 후면은 상기 다이 홀더의 전면에 밀착 고정되며, 상기 콘넥터의 중앙에는 상기 압출공과 다이 홀더의 내부 공간을 연결하는 관통공이 형성되어 상기 보디로부터 다이 홀더로 전달되는 진동을 감쇠시키도록 구성된 것임을 특징으로 하는 초음파 압출장치.The apparatus of claim 1, wherein the body further comprises vibration blocking means disposed between the rear surface of the rear conical surface and the die holder, wherein the vibration blocking means comprises: front and rear discs facing each other, a connector located therein, and And a plurality of springs disposed between the front and rear discs, wherein the front disc and the front of the connector are tightly fixed to the back of the body, and the rear disc and the rear of the connector are tightly fixed to the front of the die holder. Ultrasonic extrusion apparatus characterized in that the through hole connecting the extrusion hole and the inner space of the die holder in the center of the connector is configured to damp the vibration transmitted from the body to the die holder. 제5항에 있어서, 상기 콘넥터의 관통공은 상기 보디의 압출공보다 큰 직경으로 형성된 것임을 특징으로 하는 초음파 압출장치.The ultrasonic extrusion device according to claim 5, wherein the through hole of the connector has a diameter larger than that of the extrusion hole of the body.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104874627A (en) * 2015-05-04 2015-09-02 浙江工业大学 Two-dimensional high-frequency fluttering method for cold extrusion and mold thereof

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113083922A (en) * 2021-03-22 2021-07-09 西北工业大学 Induction heating auxiliary drawing device for preparing capillary tube
CN114749501B (en) * 2022-03-11 2022-12-27 山东泰丰钢业有限公司 Ultrasonic cold extrusion device and extrusion process for bimetal composite material

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0666811U (en) * 1993-02-18 1994-09-20 国際機工株式会社 Dice equipment
KR960010101A (en) * 1994-09-14 1996-04-20 가나이 쯔또무 Width direction compressor and rolling mill having same
JPH11138210A (en) * 1997-11-10 1999-05-25 Kobe Steel Ltd Extruding tool for indirect extrusion
KR20080090810A (en) * 2007-04-06 2008-10-09 주식회사 엘지화학 Microwave applying extruder for manufacturing honeycomb structural body

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0666811U (en) * 1993-02-18 1994-09-20 国際機工株式会社 Dice equipment
KR960010101A (en) * 1994-09-14 1996-04-20 가나이 쯔또무 Width direction compressor and rolling mill having same
JPH11138210A (en) * 1997-11-10 1999-05-25 Kobe Steel Ltd Extruding tool for indirect extrusion
KR20080090810A (en) * 2007-04-06 2008-10-09 주식회사 엘지화학 Microwave applying extruder for manufacturing honeycomb structural body

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104874627A (en) * 2015-05-04 2015-09-02 浙江工业大学 Two-dimensional high-frequency fluttering method for cold extrusion and mold thereof
CN104874627B (en) * 2015-05-04 2017-01-04 浙江工业大学 A kind of cold extrusion two dimension high frequency tremor method and mould thereof

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