KR101316180B1 - Die - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소재의 변형율을 상승시켜 원하는 강도를 얻을 수 있는 다이를 제공하는 것을 목적으로 하며, 이를 위하여 소재가 통과하는 채널을 포함하며, 상기 채널은 소재의 전단 변형을 유발하도록 구성된 교차부; 및 상기 소재의 진행방향을 따라서 상기 교차부 후방에 채널의 단면을 감소시키며 이형 단면부로 형성된 단면 감소부;를 포함하는 다이 및 소재를 다이로 공급하는 공급단계; 상기 다이를 통하여, 통과하는 소재의 형상을 변화시킴으로써 소재를 전단 및 신선하는 가공 단계를 포함하며, 상기 가공 단계는 소재의 단면 형상을 이형으로 변화시키는 강소성 가공 방법를 제공한다.It is an object of the present invention to provide a die which increases the strain rate of a material to obtain a desired strength, and includes a channel through which the material passes, the channel having an intersection configured to cause shear deformation of the material; Supplying a die and a raw material to a die; and a cross-sectional reducing portion formed of a release cross-section and reducing a cross section of the channel behind the intersection along a traveling direction of the raw material. Through the die, a processing step of shearing and drawing the material by changing the shape of the material passing through, the processing step provides a rigid plastic processing method for changing the cross-sectional shape of the material to release.
Description
본 발명은 소재를 강소성 가공하는 다이에 관한 것이며, 인발에 의한 소재 변형과 더불어 압연을 통하여 소재를 감면시키며, 압축력 발생을 구현하여, 동일한 감면율을 가지면서도 더 많은 소재 변형을 부여하는 이형 단면부를 구비하여 높은 강도의 제품을 얻는 것이 가능한 다이에 대한 것이다.The present invention relates to a die for rigidly processing a material, and to reduce the material by rolling together with the deformation of the material by drawing, and to realize the compressive force, having a release cross-section to give more material deformation while having the same reduction rate It is possible for the die to obtain a high strength product.
소재의 강도를 향상시킬 수 있는 방법은 소재의 제어 압연 및/또는 제어냉각을 이용하여 최종 오스테나이트의 입도 크기(Austenite Grain Size)(이하, 'AGS' 이라함)를 미세화시키는 것이다. One way to improve the strength of the material is to refine the final austenite grain size (hereinafter referred to as 'AGS') using controlled rolling and / or controlled cooling of the material.
그런데 통상 이와 같은 AGS의 미세화는 주로 열간 압연(hot rolling)과 급속 냉각 공정에서 구현하기 때문에, 압연 설비나 급속 냉각 설비의 규모가 크고, 저온 압연으로 인하여 압연 부하가 증가하는 문제가 있으나, 연속 공정으로 이루어 지기 때문에, 대량 생산을 가능하게 하는 이점은 제공하고 있다.By the way, such AGS microstructure is mainly implemented in hot rolling and rapid cooling processes, so that the scale of rolling equipment or rapid cooling equipment is large and the rolling load increases due to low temperature rolling. Because it is made, the advantage of enabling mass production is provided.
한편, 이와 같은 대규모 설비나 공정을 거치지 않고, AGS를 미세화하는 다른 방법으로는, 설비나 공정이 복잡한 열적 변화(즉, 냉각 공정)없이, 상온에서 전단 변형을 부여하여 나노-크기(nano-size)의 미세 조직을 의도적으로 생성시켜 고강도화하는 것으로서, 예를 들어 강소성 가공(severe plastic deformation)(이하,' SPD' 이라함) 등이 있다. On the other hand, another method of miniaturizing AGS without going through such a large-scale facility or process, is that nano-size (nano-size) by imparting shear strain at room temperature without complex thermal changes (ie, cooling process) In order to intentionally create a microstructure of the () and to increase the strength, for example, there is a severe plastic deformation (hereinafter referred to as 'SPD').
예를 들어, 이와 같은 SPD의 방법 중 하나가, 도 1에서 도시한 바와 같이, 펀치(P)를 이용하여 소재(M)의 압축력을 발생시켜 다이(D)에서의 소재 전단 변형을 부여함으로써, 조직을 미세화하는 등통로각압축성형(Equal Channel Angular Pressing)(이하, 'ECAP'이라함)이다.For example, one of the methods of such an SPD, as shown in Figure 1, by using a punch (P) to generate a compressive force of the material (M) to give a material shear deformation in the die (D), Equal Channel Angular Pressing (hereinafter referred to as 'ECAP') to refine the tissue.
즉, 이와 같은 ECAP 방식은, 전단 시 조직 미세화로 인한 강도 상승, 특정 조직의 생성, 피로 특성의 향상과 같은 여러 기계적 물성을 향상시키는 것으로 알려져 있다. That is, such an ECAP method is known to improve various mechanical properties such as strength increase due to micronization of tissue during shearing, formation of specific tissues, and improvement of fatigue characteristics.
그러나 이와 같은 ECAP 법은 연속 가공이 어렵다는 문제가 있는데, 예를 들어 도 1과 같이, 펀치(P)의 길이가 제한되기 때문에, 가공할 수 있는 소재(시편)의 크기가 한정되며, 가공 후 추가 가공을 위한 시편의 추출도 어려운 문제가 있었다.However, this ECAP method has a problem that continuous processing is difficult, for example, as shown in Figure 1, because the length of the punch (P) is limited, the size of the material (sample) that can be processed is limited, additional processing after Extraction of specimens for processing was also a difficult problem.
또한, 압축력 대신 인발하여 전단 변형을 부여하는 방법으로, 등통로각인발법(Equal Channel Angular Drawing)(이하,'ECAD' 이라함)이 있지만 인장으로 인하여 소재 단면이 감소하게 되고, 특히 다이와 소재 간 접촉불량으로, 가공 초기의 소재 단면적을 유지하는 것이 어려운 문제가 있었다.In addition, a method of drawing shear instead of compressive force to impart shear deformation, although there is an Equal Channel Angular Drawing (hereinafter referred to as 'ECAD'), the cross section of the material is reduced due to the tension, in particular the contact between the die and the material There was a problem that it was difficult to maintain the raw material cross-sectional area at the initial stage of processing.
즉, 상기 ECAD 방식은 소재의 가공중 단면 유지가 어렵기 때문에, 전단 변형도 충분하게 구현되지 않는 것이었다.That is, the ECAD method is difficult to maintain the cross-section during the processing of the material, the shear deformation was not implemented enough.
한편, 이와 같은 ECAD의 문제를 해소하기 위한 전단 신선(Shear Drawing)법이 알려져 있다, 즉, 상기 전단 신선은 상기 ECAD 방법과 마찬가지로 인발(drawing)에 의해 전단 변형을 구현하되, 다이의 채널 출측에서는 소재 감면을 부여하여, 소재와 다이간 접촉력을 높이도록 한 것이다.On the other hand, a shear drawing method is known to solve the problem of ECAD, i.e., the shear drawing implements shear deformation by drawing like the ECAD method, but at the channel exit side of the die The reduction of material is provided to increase the contact force between the material and the die.
그러나 이와 같은 전단 신선 역시, 인발을 통하여 가공을 구현하기 때문에, 연속 가공(공정)이 어느 정도 가능하기만 하지만, 다이에서 채널의 출구 측 단면 감소가 필요하기 때문에, 실제 다이를 제작하는데 어려움이 있다.. However, such shear drawing also implements processing through drawing, so that continuous machining (processing) is possible to some extent, but it is difficult to fabricate the actual die because it requires a reduction in the cross-section of the exit side of the channel in the die. ..
기타, ECAP-conform 방식이 있는데, 별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 이와 같은 ECAP-conform 방식은 기존 압출 공정에 사용하던 conform 프로세스와 앞에서 설명한 ECAP 공정을 결합한 방식이다.In addition, there is an ECAP-conform method, although not shown in a separate drawing, such an ECAP-conform method combines the conform process used in the existing extrusion process and the ECAP process described above.
즉, 다이를 회전 가능하게 제공하고, 소재와 회전하는 다이 사이의 마찰력 (frictional force)을 이용하여 소재를 다이에 치입하고 채널 출측에서의 각도를 적정하게 유지시키어 소재의 전단 변형을 구현하는 것이다.In other words, the die is rotatably provided, and the shear deformation of the material is realized by inserting the material into the die using a frictional force between the material and the rotating die, and maintaining an appropriate angle at the channel exit.
그러나 이와 같은 ECAP-conform 방식의 경우, 추가로 신선의 후속 공정이 필요한 문제가 있고, 사실상 연속 가공도 불가능한 것이었다.
However, such an ECAP-conform method has a problem that requires further processing of fresh wire, and in fact, continuous processing was impossible.
이에 따라서, 본 발명의 발명자는 다이에서의 소재 전단 변형을 위한 압축력이 압연을 통하여 구현되어 ECAP를 기반으로 하면서도, 연속 가공을 가능하게 하여, 고속 가공을 통한 생산성 향상을 가능하게 하기 위하여, 특허출원번호 제10-2010-0115292호를 제안한 바 있다.Accordingly, the inventors of the present invention, the compressive force for the shear deformation of the material in the die is implemented by rolling to enable the continuous processing, while based on ECAP, to enable productivity improvement through high-speed processing, patent application No. 10-2010-0115292 has been proposed.
도 2 에 도시된 바와 같이, 연속 가공할 수 있도록 압연롤(10a, 10b)로 압축력을 발생시켜 소재(2)를 다이(30)에서 가공하며, 이 기술을 통하여 연속 가공이 가능하였다. As shown in FIG. 2, the compressive force is generated by the
하지만, 도 2 와 같이 강소성 가공을 위하여 교차부(32)를 구비하는 다이를 사용함으로써, 소재를 비대칭으로 가공하게 되며, 그로 인하여 다이(30)의 교차부(32)에서 국부적으로 큰 접촉 압력(Contact pressure)이 작용하게 된다. 즉, 채널이 교차하는 영역, 즉, 교차부(32)의 안쪽 모서리 부에서 가장 큰 인장 응력이 발생하게 되며, 이 인장 응력이 다이(30)를 구성하는 소재의 인장 강도를 초과하는 경우에 다이(30)의 교차부(32)가 파괴(fracture)될 가능성이 클 뿐만 아니라 해당 부분의 마모가 급속도로 증대되는 문제가 있다.However, by using a die having an
다이(30)가 파괴되거나 혹은 다이(30)의 교차부(32)가 마모되는 경우에, 일부의 파괴 혹은 마모임에도 다이(30) 전체를 교환해야하므로, 유지관리에 어려움이 있으며, 도 2 와 같은 다이는 입측 및 출측 채널(31, 33)을 가공함에 있어서, 다이(30)가 일체형이기 때문에 가공이 용이하지 않을 뿐만 아니라, 가공이 제대로 되었는지 확인하기 어렵다는 문제가 있다.In the case where the die 30 is broken or the
또한, 신선 가공을 위하여 동일 단면에서 단면을 감소시키는 단면 감소부, 예를 들면, 원형 채널의 경우에 직경이 감소된 단면 감소부를 포함하는 경우에 신선으로 인한 변형량이 충분하지 못하여 원하는 강도 향상을 달성할 수 없다는 문제가 있었다. In addition, in the case of including a cross-sectional reduction portion for reducing the cross-section at the same cross-section for drawing, for example, a cross-sectional reduction portion with a reduced diameter in the case of a circular channel, the amount of deformation due to the draw is not sufficient to achieve the desired strength improvement. There was a problem that can not.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다이에서 주로 마모가 발생되는 부분만을 교체시키는 것이 가능한 다이를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a die capable of replacing only a portion where wear occurs mainly in the die.
또한, 본 발명은 응력이 집중되는 다이의 교차부에 응력을 완화시켜줄 수 있는 윤활유의 주입이 가능한 구조를 가지는 다이를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a die having a structure capable of injecting lubricating oil that can relax the stress at the intersection of the die where the stress is concentrated.
나아가, 본 발명은 소재의 변형율을 상승시켜 원하는 강도를 얻을 수 있는 다이를 제공하는 것을 목적으로 한다. Furthermore, an object of this invention is to provide the die which can raise the strain rate of a raw material and can obtain desired strength.
본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 다이를 제공한다. The present invention provides the following die in order to achieve the above object.
본 발명은 소재가 통과하는 채널 및 상기 채널의 일부를 포함하는 복수 개의 분할체를 포함하며, 상기 채널은 소재의 전단 변형을 유발하도록 구성된 교차부; 상기 소재의 진행방향을 따라서 상기 교차부 후방에 채널의 단면을 감소시키며 이형 단면부로 형성된 단면 감소부;를 포함하며, 상기 분할체가 포함하는 상기 채널의 일부는 직선형으로 형성되며, 상기 복수의 분할체 중 두 분할체의 맞닿는 면에 의해서 상기 교차부가 형성되고, 상기 이형 단면부는 가상의 원을 중심으로 볼록부와 오목부를 가지며, 상기 볼록부와 오목부의 면적은 서로 동일한 다이를 제공한다.The present invention includes a channel through which a workpiece passes and a plurality of dividers including a portion of the channel, the channel comprising: an intersection configured to cause shear deformation of the workpiece; And a cross-sectional reduction part formed of a heteromorphic cross-section and reducing a cross section of the channel behind the intersection along the advancing direction of the material, wherein a part of the channel included in the partition is formed in a straight line, and the plurality of partitions. The intersecting portion is formed by the abutment surfaces of the two divided bodies, and the release cross-section has convex portions and concave portions around an imaginary circle, and the areas of the convex portions and the concave portions provide the same dies.
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또, 상기 분할체 중 하나 이상은 윤활제를 소재에 도포하기 위한 윤활유 주입부를 포함할 수 있다.In addition, one or more of the partitions may include a lubricant injection portion for applying the lubricant to the material.
구체적으로, 본 발명에서 상기 분할체는 소재의 유입방향으로부터 순차적으로 배치되는 제 1 내지 제 4 분할체를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 분할체는 상기 입측 채널을 포함하며, 상기 제 3 및 제 4 분할체는 상기 출측 채널을 포함하며, 상기 제 4 분할체는 상기 단면 감소부를 포함할 수 있다.Specifically, in the present invention, the partitions include first to fourth partitions sequentially arranged from the inflow direction of the material, and the first and second partitions include the entrance channel, and the third and The fourth segment may include the exit channel, and the fourth segment may include the cross-sectional reduction part.
또한, 상기 제 1 분할체는 제 2 분할체와 접하는 면에 위치하는 윤활유 주입부를 포함하여, 상기 제 2 및 제 3 분할체 사이의 교차부를 통과하는 소재에 표면에 윤활유를 도포할 수 있다.In addition, the first divided part may include a lubricating oil injection part positioned on a surface in contact with the second divided part, and may apply lubricating oil to a surface of a material passing through an intersection between the second and third divided parts.
또, 상기 제 4 분할체는 제 3 분할체와 접하는 면에 위치하는 윤활유 주입부를 포함하여, 상기 제 4 분할체 사이의 단면 감소부를 통과하는 소재에 표면에 윤활유를 도포할 수 있다. In addition, the fourth divided body may include a lubricating oil injecting portion positioned on a surface in contact with the third divided body, and may apply lubricating oil to a surface of a material passing through a cross-sectional reduction portion between the fourth divided bodies.
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본 발명은 위와 같은 구성을 통하여 다이에서 주로 마모가 발생되는 부분만을 교체시키면서, 소재 변형율의 증대가 가능한 다이 및 강소성 가공 방법을 제공할 수 있다. The present invention can provide a die and a rigid plastic processing method capable of increasing the material strain rate, while replacing only the portion where the wear mainly occurs in the die through the above configuration.
또한, 본 발명은 응력이 집중되는 다이의 교차부에 응력을 완화시켜줄 수 있는 윤활유의 주입이 가능한 구조를 가지는 다이를 제공할 수 있다. In addition, the present invention can provide a die having a structure capable of injecting lubricating oil that can relax the stress at the intersection of the die where the stress is concentrated.
나아가, 본 발명은 소재의 변형율을 상승시켜 원하는 강도를 얻을 수 있는 다이 및 강소성 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a die and a rigid plastic working method which can increase the strain of a material to obtain a desired strength.
도 1 은 종래의 전단 장치를 도시한 도면이다.
도 2 는 본 발명 이전의 전단 신선 장치를 도시한 도면이다.
도 3 은 본 발명의 다이의 단면도이다.
도 4 는 본 발명의 다이의 분해 사시도이다.
도 5 는 본 발명의 다이의 조립도이다.
도 6 는 도 3 의 다이에서 제 4 분할체의 단면 감소부의 단면 확대도이다.
도 7 는 도 3 의 다이에서 제 4 분할체의 부분 평면도이다.
도 8 은 도 5 의 단면 감소부의 형상을 도시한 도면이다.
도 9 는 본 발명의 다이를 포함하는 전단 신선 장치를 도시한 도면이다.
도 10 은 본 발명에 따른 다이와 종래의 다이로 가공하였을 때, 선재 중심으로부터의 거리와 경도를 도시한 그래프이다.1 is a view showing a conventional shearing apparatus.
2 is a diagram illustrating a shear drawing apparatus prior to the present invention.
3 is a cross-sectional view of the die of the present invention.
4 is an exploded perspective view of the die of the present invention.
5 is an assembly view of the die of the present invention.
6 is an enlarged cross-sectional view of the cross-sectional reduction portion of the fourth segment in the die of FIG.
FIG. 7 is a partial plan view of the fourth segment in the die of FIG. 3. FIG.
8 is a view illustrating the shape of the cross-sectional reduction part of FIG. 5.
9 illustrates a shear drawing device including a die of the present invention.
10 is a graph showing the distance and hardness from the center of the wire rod when processed with a die according to the present invention and a conventional die.
이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명하도록 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described a specific embodiment of the present invention.
도 3 에는 본 발명의 다이(100)의 단면도가 도시되어 있으며, 도 4 에는 본 발명의 다이(100)의 분해 사시도가, 도 5 에는 본 발명의 다이(100)의 조립도가 도시되어 있다. 3 shows a cross-sectional view of the die 100 of the present invention, FIG. 4 shows an exploded perspective view of the die 100 of the present invention, and FIG. 5 shows an assembly view of the
도 3 내지 5 에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 다이(100)는 장착수단으로써 굴곡진 형상의 제 1 및 제 2 컨테이너(110, 115)와 그의 내부에 위치하는 제 1 내지 제 4 분할체(120, 130, 140, 150)를 포함하며, 제 1 내지 제 4 분할체(120, 130, 140, 150)는 그 내부에 입측 채널(121, 131) 혹은 출측 채널(141, 151)을 포함한다. As can be seen in Figures 3 to 5, the
입측 채널(121, 131)과 출측 채널(141, 151)은 소정의 각(θ)을 가지고 경사져 있으며, 이렇게 경사각(θ)을 가지고 연결되는 채널(121, 131, 141, 151)을 소재가 통과하면서, 전단 변형이 발생한다. The
또한, 전단 변형이 발생할 때, 교차부(132)에서 응력이 크게 발생함으로 인하여 제 2 및 제 3 분할체(130, 140)의 부분적 마모가 급격히 진행되는 것을 완화하기 위하여, 제 1 및 제 4 분할체(120, 150) 및 제 1 및 제 2 컨테이너(110, 115)에는 윤활유 주입부(112, 113, 122, 152)가 구비되어 있다. In addition, when shear deformation occurs, the first and fourth divisions are used to alleviate the rapid progress of partial wear of the second and
윤활유 주입부(112, 113, 122, 152)를 통하여 윤활유가 다이(100)를 통과하는 소재에 공급됨으로써, 교차부(132)나 단면 감소부(154) 응력으로 인한 마모가 저감될 수 있을 뿐만 아니라 성형 하중이 감소될 수 있으며, 그에 따라서, 다이(100)의 수명이 증대될 수 있다. Since the lubricant is supplied to the material passing through the
또한, 출측 채널(141, 151)의 일 지점에서는 이형 단면부(154b, 도 6 참조)를 포함하는 단면 감소부(154)가 구비되어, 소재가 전단 변형 후 신선이 일어나게 한다. 단면 감소부(154)의 구성에 대하여는 도 6 ~ 8과 함께 후에 상세히 설명하도록 한다. In addition, at one point of the
도 3 에서 보이듯이, 다이(100)는 제 1 및 제 2 컨테이너(110, 115)와 컨테이너(110, 115) 내부의 공간을 4 분할하는 제 1 내지 제 4 분할체(120, 130, 140, 150)로 구성된다. As shown in FIG. 3, the
분할체(120, 130, 140, 150)는 2 이상이면 바람직하며, 입측 채널(121, 131) 혹은 출측 채널(141, 151)의 연결 또는 입측 채널(121, 131)과 출측 채널(141, 151)의 연결을 고려하여, 본 실시예에서는 분할체(120, 130, 140, 150)를 4개로 구성하였으나, 그 이상일 수도 있다. The
본 실시예에서, 제 1 및 제 2 분할체(120, 130)는 입측 채널(121, 131)을 포함한다. 제 1 분할체(120)의 입측 채널(121)은 컨테이너(110, 115)의 도입공(111, 116)과 연결되어, 소재가 도입공(111, 116)을 지나서 제 1 분할체(120)의 입측 채널(121)로 들어올 수 있다. In the present embodiment, the first and
제 1 분할체(120)는 대략 직육면체 형상을 가지며, 도입공(111)과 접하는 면의 반대측 면(125; 도 4 참고)으로 개방된 윤활유 주입부(122)를 포함한다. 윤활유 주입부(122)는 컨테이너(110, 115)의 윤활유 주입부(112, 117)와 연결되어 있으며, 이는 도시되지 않은 윤활유 제공부에 연결되어, 윤활유 주입부(122)에 윤활유가 충전될 수 있다.The
또한, 윤활유 주입부(122)는 윤활유 주입부(122)를 통과하는 소재의 모든 면에 윤활유가 도포될 수 있도록 컨테이너(110, 115)의 윤활유 주입부(112, 117)의 반대면으로도 윤활유 저장부(123)를 구비한다. In addition, the lubricating
한편, 윤활유 주입부(122)를 통과한 소재는 제 2 분할체(130)의 상면(135)의 입측 채널(131)로 들어간다. 제 2 분할체(130)는 제 1 분할체(120)의 윤활유 주입부(122)가 형성된 면(125)과 맞닿는 상면(135), 제 3 분할체(140)의 상면(145)과 맞닿는 하면(136) 및 상기 상면(135)과 하면(136)을 관통하여 형성된 입측 채널(131)을 포함한다. On the other hand, the material passing through the lubricating
상기 하면(136)의 경우에 교차부(132)를 형성하기 때문에, 상기 상면(135)에 대하여 소정의 각으로 경사질 수 있으며, 제 2 분할체(130)와 제 3 분할체(140)가 동일한 형상을 가지는 본 실시예에서 입측 채널(121, 131)과 출측 채널(141, 151)의 형성하는 각(θ)에 대하여 상면(135)과 하면(136)의 각(φ)은 90-θ/2가 된다. Since the
본 실시예에서, 입측 채널(121, 131)과 출측 채널(141, 151)은 직선형으로 형성된다. 입측 채널(121, 131)과 출측 채널(141, 151)의 교차부(132)는 제 2 분할체(130)의 하면(136)과 제 3 분할체(140)의 상면(145)에서 형성되며, 그에 따라서, 어떠한 분할체(120, 130, 140, 150)에서도 채널(121, 131, 141, 151)이 절곡되지 않는다. 따라서, 분할체(120, 130, 140, 150)를 가공함에 있어서, 모두 드릴링(drilling) 작업으로 가공이 가능하며, 가공 상태의 확인이 용이하여 가공 정밀도도 상승될 수 있을 뿐만 아니라, 가공 용이성도 상승된다. In this embodiment, the
제 3 분할체(140)의 경우, 제 2 분할체(130)와 동일한 외형을 가지며, 다만, 제 2 분할체(130)과는 달리 내부에 입측 채널(131) 대신에 출측 채널(141)이 형성되어 있다. 즉, 제 3 분할체(140)의 경우 제 2 분할체(130)의 입측 채널(131)을 통과한 소재가 들어오는 출측 채널(141)을 구비하며, 제 2 분할체(130)의 하면(136)과 맞닿는 상면(145)과 제 4 분할체(150)의 윤활유 주입부(152)가 형성된 면(155)과 맞닿는 하면(146)을 포함하여 구성된다. In the case of the
제 4 분할체(150)는 제 1 분할체(120)와 유사하게 대략 직육면체의 형상을 가지며, 내부에 출측 채널(151)이 형성되며, 제 3 분할체(140)를 향한 면에 윤활유 주입부(152)를 구비한다. 이때, 윤활유 주입부(152)는 소재의 전면에 윤활유를 도포하도록 윤활유 저장부(153)를 구비한다. Similar to the
제 4 분할체(150)의 경우 제 1 분할체(120)와는 달리 출측 채널(151)의 단면이 감소하는 단면 감소부(154)를 구비하며, 이를 통하여 전단 변형이 끝난 소재를 신선할 수 있다. 본 발명에서 단면 감소부(154)는 이형 단면부(154b)를 포함하며, 그에 의해서 동일한 감면율을 가지면서도 더 큰 변형량을 부여하는 것이 가능하다.Unlike the
또한, 제 4 분할체(150)의 출측 채널(151)는 컨테이너(110, 115)의 배출공(114, 119)과 연결되어, 제 4 분할체(150)의 출측 채널(151)을 통과한 소재는 컨테이너(110, 115)로부터 빠져나갈 수 있다. In addition, the
도 3 내지 도 5에서 확인할 수 있듯이 본 발명에서 컨테이너(110, 115)는 제 1 내지 제 4 분할체(120, 130, 140, 150)를 수용하며 둘러싸서, 본 발명의 다이(100)는 컨테이너(110, 115)에 의해서 일체로 형성될 수 있다. 따라서, 다이(100)는 소재의 끼임 등이 발생하지 않을 수 있다. As can be seen in Figures 3 to 5, in the present invention, the
또, 본 발명에서는 다이(100)는 분할체(120, 130, 140, 150)로 구성되기 때문에, 마모가 발생하더라도 전체 다이(100)를 교체할 필요없이 일부의 분할체, 예를 들면, 교차부(132)를 형성하는 제 2 및 제 3 분할체(130, 140)만을 교체하는 것이 가능하다. 다이(100)의 유지 관리 측면에서, 이와 같은 구성은 적은 비용으로 다이(100)를 유지할 수 있게 한다.In addition, in the present invention, since the
또한, 이형 단면부(154b)를 포함하는 단면 감소부(154)를 가지는 제 4 분할체(150)를 소재와 동일한 단면 형상을 가지되 단면을 감면하는 단면 감소부(154)를 가지는 제 4 분할체(150)로 바꿈으로 다이(100)에 의해서 수행되는 감면율 및 변형율을 조절하는 것이 가능하다. In addition, the
도 6 에는 도 3 의 다이(100)의 제 4 분할체(150)에서 단면 감소부(154)의 확대 단면도가 도시되어 있으며, 도 7 에는 상기 단면 감소부(154)의 평면도가 도시되어 있으며, 도 8 에는 이형 단면부(154b)의 형상이 도시되어 있다. FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the
도 6 내지 7 에서 보이듯이, 본 발명의 단면 감소부(154)는 소재의 단면 형상에 대응되는 형상에서 단면이 감소되면서 이형으로 변형되는 단면 변형부(154a)와 이형 형상을 가지는 이형 단면부(154b)와, 상기 이형 단면부(154b)와 동일한 단면 형상을 가지되 상기 이형 단면부(154b)보다는 단면이 큰 확장부(154c)를 포함하여 구성된다. 6 to 7, the
도 8 에는 본 발명에서 이형 단면부(154b)의 구성이 도시되어 있다. 도 8 에서 보이듯이, 본 발명의 이형 단면부(154b)는 소재의 직경을 감소시켰을 때(R'>R)의 감면되는 감면율과 동일한 감면율을 가지도록 이형 단면부(154b)의 형상이 결정된다. 본 실시예에서 볼록부(154b1)와 오목부(154b2)가 동일한 각(φ) 및 동일한 높이(d)로 형성되어, 볼록부(154b1)의 면적과 오목부(154b2)의 면적이 동일하도록 이형 단면부(154)가 구성된다. 8 illustrates the configuration of the
위와 같이 이형 단면부(154b)가 구성됨으로써, 이형 단면부(154b)는 소재를 동일한 단면형상으로 감면하였을 때(R'>R)와 비교할 때, 동일한 감면율을 가지면서도 더 큰 소재 변형율을 부여하는 것이 가능하며, 그로 인하여 이형 단면부(154b)를 통과한 소재의 강성을 개선될 수 있다. Since the
한편, 도 9 에는 본 발명의 다이(100)가 적용된 전단 신선 장치가 도시되어 있다. Meanwhile, FIG. 9 illustrates a shear drawing apparatus to which the
연속 가공할 수 있도록 압연롤(10a, 10b)로 압축력을 발생시켜 소재(2)를 다이(100)에서 가공하며, 다이(100)를 통과한 소재(2)는 인발수단(미도시)에 의해서 인발된다.The compressive force is generated by the rolling rolls 10a and 10b to process the
다이(100)를 통과하는 소재(2)에는 윤활유가 윤활유 주입부(112, 113, 122, 152)를 통하여 공급된다. 그에 따라서, 소재(2)는 다이(100)에 큰 마모를 발생시키기지 않으면서 전단 신선 가공이 될 수 있다. Lubricating oil is supplied to the
이렇게 다이(100)를 통과한 소재(2)는 이형 단면부(154b)에 의해서 이형으로 가공되어 있으므로, 원하는 소재(2) 형상에 따라서, 재차 다이(100)를 통과할 수 있다. Thus, since the
이때 제 4 분할체(150)는 원하는 소재(2)의 형상에 맞는 단면 감소부(154)를 가지는 것으로 교체되어 동일하게 압엽롤(10a, 10b) 및 다이(100)를 통과할 수 있으며, 다르게는 별도의 압연롤(10a', 10b') 및 원하는 소재(2) 형상에 맞는 단면 감소부(154)를 가지는 다이(100')를 구비하여, 연속적으로 소재(2)를 가공하는 것도 가능하다.In this case, the
즉, 압연롤(10a, 10b)을 통하여 소재를 다이(100)로 공급하는 공급단계와 이형 단면부(154b)를 포함하는 다이(100)를 통하여, 통과하는 소재의 단면 형상을 변화시킴으로써 소재를 전단 및 신선하여 이형으로 변화시키는 가공 단계 및 이에 추가하여 이형으로 가공된 소재를 압연롤(10a', 10b')을 통하여 소재를 다이(100')로 공급하고, 그 후에 원형 단면부를 포함하는 다이(100')로 가공하는 가공단계를 포함할 수 있다. That is, through the supply step of supplying the raw material to the die 100 through the rolling rolls 10a and 10b and through the
이러한 가공은 원하는 감면율를 달성하기 위하여 이형 다이(100)와 원형 다이(100')를 교대로 사용하여 가공을 수행할 수도 있다.
Such processing may be performed using alternating
실시예Example
본 발명에 따른 다이를 통하여 본 발명의 성능을 시험한 그래프가 도 10 에 도시되어 있다. 본 발명으로는 초기 소재의 선경은 10㎜ 이며, 소재는 0.45wt% C 인 합금강을 대상으로 선경 9㎜와 동일한 단면적을 가지는 이형 단면부(154b)를 포함하는 다이(100)를 1패스에서 사용하였으며, 비교예로는 동일한 소재 및 다이를 사용하되 다이의 경우에 이형 단면부(154)가 아닌 9㎜ 직경을 가지는 원형 단면부가 적용된 다이를 사용하여 1패스에서 가공하였다. 2 패스에서는 본 발명과 비교예 원형 단면부를 가지는 다이를 사용하여 최종적으로 소재의 선경 본 발명과 비교예 모두 8㎜었다. 또한, 윤활유 주입부로 공급된 윤활유는 수용성습식인 Houghto Draw 7500을 사용하였다.A graph testing the performance of the present invention through a die according to the present invention is shown in FIG. 10. In the present invention, the initial diameter of the initial material is 10 mm, and the
여기서, 도 9 에서 X축은 소재의 중심으로부터의 거리를 의미하며, Y축은 해당 부분에서의 강도를 나타낸다. Here, in FIG. 9, the X axis means a distance from the center of the material, and the Y axis indicates the strength at the corresponding portion.
도 9 에서 확인할 수 있듯이, 소재를 이형으로 감면시키는 경우에, 원형으로 감면시키는 것보다 소재 전면에 걸쳐서 최종 소재의 경도가 높은 것을 확인할 수 있다. As can be seen in Figure 9, when the material is reduced to release, it can be seen that the hardness of the final material is higher over the entire material than to reduce the circular.
따라서, 본 발명의 다이는 동일한 소재의 동일한 감면율로부터 더 놓은 소재의 경도를 얻는 것이 가능하다. 또한 본 발명의 다이는 증대된 변형율로 인하여 높아지는 성형하중을 저감하기 위하여, 분할형 다이와 윤활유 주입부를 포함하며, 이로 인하여 전체 성형하중의 증대 없이 최종 제품에서 더 높은 강도를 얻는 것이 가능하다. Thus, the die of the present invention can obtain the hardness of the material placed further from the same reduction rate of the same material. In addition, the die of the present invention includes a split die and a lubricating oil injection portion in order to reduce the molding load which is increased due to the increased strain, thereby allowing higher strength in the final product without increasing the overall molding load.
나아가, 본 발명에서는 분할형 다이를 적용함으로써, 일부의 분할체만을 교체하는 것으로도 이형 다이와 원형 다이를 변경하여 사용하는 것이 가능하다. Furthermore, in the present invention, by applying a divided die, it is possible to change the mold die and the circular die by using only a part of the divided bodies.
위에서는 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명의 구체적 구성에 대하여 설명하였다. 하지만, 본 발명의 권리범위는 위 실시예로 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 사상이 변경되지 않으면서 다양한 변형례가 가능함은 물론이다. In the above, the specific configuration of the present invention has been described through the embodiment of the present invention. However, the scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible without changing the spirit of the present invention.
예를 들어, 본 발명의 구체적 실시예에서는 가공성을 위하여 제 2 및 제 3 분할체는 교차부를 기준으로 분리하였으나, 제 2 및 제 3 분할체가 하나의 분할체로 형성되어 본 발명의 다이가 총 3개의 분할체를 포함하여 구성될 수도 있다. For example, in the specific embodiment of the present invention, the second and third partitions are separated based on the intersection for workability, but the second and third partitions are formed as one partition, so that the die of the present invention is divided into three dies. It may also comprise a partition.
또한, 본 발명의 구체적 실시예에서 제 1 및 제 4 분할체의 윤활유 주입부가 제 2 또는 제 3 분할체와 맞닿는 면에 형성되는 것으로 도시 및 설명하였으나, 윤활유 주입부는 이에 제한됨 없이 다른 위치에 형성될 수 있으며, 제 2 및 제 3 분할체에 윤활유 주입부가 형성될 수도 있다. In addition, in the specific embodiment of the present invention, although the lubricant injection portions of the first and fourth partitions are shown and described as being formed on the surface in contact with the second or third partitions, the lubricant injection portions may be formed at other positions without being limited thereto. In addition, the lubricating oil injection portion may be formed in the second and third partitions.
또, 본 발명에서는 분할체들을 장착하는 장착수단으로서 컨테이너를 예시하고 있으나, 이에 한정됨 없이 분할체를 일체로 유지할 수 있다면, 다른 방식의 수단이 사용될 수도 있다.In addition, although the container is illustrated as a mounting means for mounting the partitions in the present invention, other means may be used as long as the partitions can be held integrally without being limited thereto.
100, 100': 다이 110, 115: 컨테이너
111, 116: 도입공 112, 113: 윤활유 주입부
114, 119: 배출공 120: 제 1 분할체
121, 131: 입측 채널 122: 윤활유 주입부
123: 윤활유 저장부 130: 제 2 분할체
132: 교차부 140: 제 3 분할체
141, 151: 출측 채널 150: 제 4 분할체
152: 윤활유 주입부 153: 윤활유 저장부
154: 단면 감소부 154a: 단면 변형부
154b: 이형 단면부 154b1: 볼록부
154b2: 오목부 154c: 확장부100, 100 ':
111, 116:
114 and 119: discharge holes 120: first split body
121, 131: Entry channel 122: Lubricant inlet
123: lubricating oil storage unit 130: the second divided body
132: intersection 140: third segment
141 and 151:
152: lubricating oil inlet 153: lubricating oil reservoir
154:
154b: release section 154b1: convex
154b2:
Claims (7)
상기 채널은 소재의 전단 변형을 유발하도록 구성된 교차부;
상기 소재의 진행방향을 따라서 상기 교차부 후방에 채널의 단면을 감소시키며 이형 단면부로 형성된 단면 감소부;를 포함하며,
상기 분할체가 포함하는 상기 채널의 일부는 직선형으로 형성되며, 상기 복수의 분할체 중 두 분할체의 맞닿는 면에 의해서 상기 교차부가 형성되고,
상기 이형 단면부는 가상의 원을 중심으로 볼록부와 오목부를 가지며, 상기 볼록부와 오목부의 면적은 서로 동일한 다이. A channel through which the material passes and a plurality of partitions including a portion of the channel,
The channel includes an intersection configured to cause shear deformation of the material;
It includes a cross-sectional reduction portion formed of a release cross-sectional portion while reducing the cross section of the channel behind the intersection along the direction of the material,
A portion of the channel included in the partition is formed in a straight line, the intersection is formed by the abutment surface of the two partitions of the plurality of partitions,
The release cross section has a convex portion and a concave portion around an imaginary circle, wherein the areas of the convex portion and the concave portion are equal to each other.
상기 분할체 중 하나 이상은 소재의 가공으로 인한 마모를 저감토록 다이 외부로 개방된 윤활유 주입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이.The method of claim 1,
At least one of the partitions includes a lubricant inlet opened out of the die to reduce wear due to processing of the material.
상기 윤활유 주입부는 상기 교차부와 상기 단면 감소부 사이에 위치하여 단면 감소부를 통과하는 소재에 표면에 윤활유를 도포하는 것을 특징으로 하는 다이.The method of claim 3, wherein
And the lubricating oil injecting unit applies lubricating oil to a surface of the material which is located between the crossing portion and the cross-sectional reducing unit and passes through the cross-sectional reducing unit.
상기 분할체가 서로에 대하여 위치가 고정되도록 상기 복수의 분할체를 둘러싸는 컨테이너를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이.The method according to claim 1 or 3,
And a container surrounding the plurality of partitions such that the partitions are fixed in position with respect to each other.
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