KR101396544B1 - 이형 중공소재를 이용한 피팅류 제조방법 - Google Patents

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Abstract

피팅류를 제공하기 위한 제조방법에 있어서, 소재를 천공하여 중공형으로 압출하는 압출공정과, 상기 압출된 소재를 필요한 내경으로 압연하는 필거 압연공정과, 상기 필거 압연된 소재를 이형으로 인발하는 공정으로서, 인발기의 다이스는 다단형상인발(multi-pass shape drawing)이 가능하도록 인발 시작단계 다이스 단면은 원형으로 형성되고, 종료단계의 다이스 단면은 이형으로 형성되며, 시작단계와 종료단계 사이의 중간단계 다이스 단면은 원형과 이형의 중간형상으로 형성되어 이형 인발을 수행하는 이형 인발공정 및, 상기 이형 인발된 소재를 필요한 피팅류 형상으로 가공하는 형상 가공공정을 포함하며, 상기 이형 인발공정 이후에 진행되는 제조 공정은 상기 이형 인발된 소재의 형상 중 적어도 일부분이 유지되면서 진행되는 것을 특징으로 하여, 소재를 기계가공을 통해 이형 중공소재로 가공한 후 필요한 피팅류로 제조할 수 있는 이형 중공소재를 이용한 피팅류 제조방법에 관한 것이다.

Description

이형 중공소재를 이용한 피팅류 제조방법 {Fittings manufacturing method using irregular shaped hollow material}
본 발명은 이형 중공소재를 이용한 피팅류 제조방법에 관한 것으로, 소재를 기계가공을 통해 이형 중공소재로 가공하여 피팅류로 제조할 수 있는 이형 중공소재를 이용한 피팅류 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로 반도체, 유공압 생산 장비, 발전소 및 플랜트 설비 등에서는 고압 유체를 이송하는 호스를 상호 연결하기 위해 튜브 피팅(tube fitting)과 같은 피팅류(fitting, 관이음)가 널리 사용되고 있다.
이와 같은, 피팅류를 생산하기 위한 종래의 제조방법은, 소재를 이형 인발 가공하기 위해 연속압연하고, 이형 인발공정을 거쳐 이형 중실봉으로 형성하게 된다. 그 다음, 길이에 맞게 절단하고 필요한 피팅류의 치수에 맞게 내외경을 연삭 및 절삭가공을 통하여 중공형의 피팅류를 완성할 수 있게 된다.
이러한, 피팅류의 제조방법은 이형 인발공정 이후 이형 중실봉으로 가공된 소재의 내부를 연삭하여 중공형으로 가공하는 과정에서 발생되는 스크랩에 의한 소재의 손실이 많고, 소재의 내외부를 연삭 및 절삭하는 공정에 소요되는 시간 및 비용으로 인해 생산원가가 상승하는 문제점이 있어 왔다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 소재를 압출, 필거 압연 및 이형 인발가공하여 이형 중공소재로 가공함으로써, 소재의 내외면을 연삭 및 절삭가공하는 공정을 최소화할 수 있는 이형 중공소재를 이용한 피팅류 제조방법을 제공하는 것에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이형 중공소재를 이용한 피팅류 제조방법은, 피팅류를 제공하기 위한 제조방법에 있어서, 소재를 천공하여 중공형으로 압출하는 압출공정과, 상기 압출된 소재를 필요한 내경으로 압연하는 필거 압연공정과, 상기 필거 압연된 소재를 이형으로 인발하는 공정으로서, 인발기의 다이스는 다단형상인발(multi-pass shape drawing)이 가능하도록 인발 시작단계 다이스 단면은 원형으로 형성되고, 종료단계의 다이스 단면은 이형으로 형성되며, 시작단계와 종료단계 사이의 중간단계 다이스 단면은 원형과 이형의 중간형상으로 형성되어 이형 인발을 수행하는 이형 인발공정 및, 상기 이형 인발된 소재를 필요한 피팅류 형상으로 가공하는 형상 가공공정을 포함하며, 상기 이형 인발공정 이후에 진행되는 제조 공정은 상기 이형 인발된 소재의 형상 중 적어도 일부분이 유지되면서 진행되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 압출공정 이전에, 소재를 분괴압연 또는 단조 가공하는 전처리공정이 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 형상 가공공정은, 형상 가공된 소재의 표면을 가공하는 표면 가공공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은, 상기 형상 가공공정 이후에, 형상 가공된 소재의 치수 및 표면 결함을 검사하는 검사공정을 수행하는 것을 특징으로 한다.
마지막으로, 상기 이형 인발공정 이후에 진행되는 제조 공정은, 이형 인발된 소재의 형상 중 적어도 일부분이 유지되면서 진행되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있을 것이다.
연삭 및 절삭가공을 최소화할 수 있게 됨으로써, 소재의 낭비를 방지하여 생산원가를 절감할 수 있고, 스크랩과 같은 산업폐기물 배출을 최소화할 수 있으며, 나아가 국가 정책인 제조현장 녹색기술화 개발사업에 부응하여 피팅류 제조분야의 생산성 향상과 녹색경쟁력을 강화할 수 있는 이점이 있다.
또한, 필거 압연공정 후 이형 인발공정이 수행됨으로써 진원도 및 진직도 등의 치수 정확도를 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 교정작업을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이형 중공소재를 이용한 피팅류 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 이형 인발기에 구비된 다이스의 단계별 단면 형상을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 이형 중공소재를 이용한 피팅류 제조방법에 의해 제조된 피팅류를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 이형 중공소재를 이용한 피팅류 제조방법을 공정 순서대로 나타낸 순서도이다.
상기 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 이형 중공소재를 이용한 피팅류 제조방법은, 압출공정(110), 필거(pilger) 압연공정(120), 이형 인발공정(130) 및 형상 가공공정(140)을 포함하여 이루어진다.
먼저, 상기 압출공정(110)은 소재를 천공하여 중공형으로 압출하는 공정이다. 즉, 준비된 소재를 용이하게 압출가공하기 위해 천공한 후 압출하여 소재를 중공형으로 가공한다. 이와 같은, 상기 압출공정(110) 이전에 소재를 분괴압연 또는 단조 가공하는 전처리공정(105)을 수행하여 압출공정(110)을 용이하게 할 수 있다.
그리고, 상기 필거 압연공정(120)은 압출공정(110)에 의해 중공형으로 압출된 소재의 두께를 압연하여 필요한 피팅류의 내경으로 가공하는 공정이다. 상기 필거 압연공정(120)은 원주 방향으로 점차 직경이 축소되는 테이퍼 형상의 오목한 홈을 가지는 한 쌍의 롤(roll) 및 길이 방향으로 점차 직경이 축소되는 테이퍼 형상의 맨드릴(mandrel)을 포함하는 필거 압연기에 의해 수행된다. 즉, 롤은 회전하면서 맨드릴의 테이퍼에 따라 전진 및 후퇴를 반복하여, 롤의 오목한 홈과 맨드릴 사이에 인입되는 필거 압연공정(120)에 의해 압출된 소재의 두께를 압연하여 필요한 내경으로 가공한다.
이러한, 상기 필거 압연공정(120)에 의해 중공형으로 압출된 소재의 두께 감소율을 극대화할 수 있고 치수 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 종래의 기술과 대비하여 소재의 내부를 연삭 및 절삭하여 발생하는 소재의 낭비를 절감할 수 있게 된다. 또한, 피팅류로 가공되는 소재에 필요한 피클링(pickling, 산세), 진직도 및 진원도 교정 공정을 생략할 수 있는 효과가 있다.
그 다음으로, 상기 이형 인발공정(130)은 필거 압연된 소재를 이형(비원형)으로 인발하는 공정으로서, 피팅류의 필요한 전체적인 형상을 형성하는 공정이다.상기 이형 인발공정(130)은 테이퍼 형상의 홀(hole)이 형성된 다이스(dies) 및 테이퍼 형상을 가지는 맨드렐을 포함하는 이형 인발기에 의해 수행된다. 여기서, 이형 인발기의 다이스는 다단형상인발(multi-pass shape drawing)이 가능하도록 형성되는데, 이것을 도 2를 바탕으로 설명하면 다음과 같다.(도 2는 이형 인발기에 구비된 다이스의 단계별 단면 형상을 나타낸 도면이다.) 인발 시작단계의 다이스 단면(도 2-A-x)은 원형으로 형성되고, 일발 종료단계의 다이스 단면(도 2-A-z)은 필요한 피팅류의 외형과 일치하게 형성되며, 시작단계와 종료단계 사이의 중간단계 단면(도 2-A-y)은 원형과 이형의 중간 형상으로 형성하여 이형 인발을 수행할 수 있게 한다. 또한, 인발 시작단계의 다이스 단면(도 2-B-x)은 정방형으로 형성되고, 인발 종료단계의 다이스 단면(도 2-B-z)은 필요한 피팅류의 외형과 일치하게 형성되며, 시작단계와 종료단계 사이의 중간단계 단면(도 2-B-y)은 원형과 이형의 중간 형상으로 형성하여 다양한 형상의 이형 인발을 수행할 수 있으며, 한편 도 2-C에 도시된 바와 같이 시작단계의 다이스 단면(도 2-C-x)과 종료단계의 다이스 단면(도2-C-z)및 이형 형상의 맨드릴을 구비하여 내외면을 이형 인발함으로써 다양한 단면 형상을 형성할 수 있다.
그리고, 상기 형상 가공공정(140)은 이형 인발된 소재를 필요한 피팅류 형상으로 가공하는 공정이다. 이러한, 상기 형상 가공공정(140)은 이형 인발된 소재를 필요한 길이로 절단한 후 연삭 및 절삭가공을 통해, 필요한 피팅류 형상으로 형성시키는 공정이다.
여기서, 상기 형상 가공공정(140)에서 수행되는 연삭 및 절삭가공은 이형 인발공정(130)에 의해 최소화되어 피팅류의 외형을 연삭 및 절삭가공하는데 소재의 낭비를 절감할 수 있게 되고, 또한 치수 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 이것은, 상기 이형 인발공정(130) 이후에 진행되는 제조공정에서 이형 인발된 소재의 형상 중 적어도 일부분이 유지되면서 진행됨으로써 가능해 진다. 즉, 도 3을 도시된 바와 같이, (상기 도 3은 본 발명에 따른 이형 중공소재를 이용한 피팅류 제조방법에 의해 제조된 피팅류를 나타낸 도면이다.) 이형 인발된 소재의 외면(A)이 보존되면서 이형 인발공정(130) 이후에 진행되어 형상 가공되는 외면(B)을 형성하게 됨으로써, 연삭 및 절삭가공을 최소화하여 소재의 낭비를 절감할 수 있게 되고, 치수 정밀도를 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 형상 가공공정(140)은, 표면 가공공정(145)을 포함하게 되는데, 상기 표면 가공공정(145)은 형상 가공된 소재의 표면을 내부식성 및 내마모성을 가질 수 있도록 피막 또는 도금가공하는 공정이다.
마지막으로, 상기 형상 가공공정(140)에 의해 필요한 피팅류로 형상 가공된 소재의 치수 및 표면 결함을 검사하는 검사공정(150)을 수행하여 품질관리를 할 수 있도록 한다.
이상과 같이, 소재를 압출, 필거 압연 및 이형 인발가공하여 이형 중공소재로 가공하여 피팅류로 완성하는 제조방법에 의해, 소재의 연삭 및 절삭가공을 최소화할 수 있는 이형 중공소재를 이용한 피팅류 제조방법을 제공하는 것을 기본적인 사상으로 하고 있음을 알 수 있으며, 당업계의 통상적인 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.
105: 전처리공정 110: 압출공정
120: 필거 압연공정 130: 이형 인발공정
140: 형상 가공공정 145: 표면 가공공정
150: 검사공정

Claims (5)

  1. 피팅류를 제공하기 위한 제조방법에 있어서,
    소재를 천공하여 중공형으로 압출하는 압출공정(110);과,
    상기 압출된 소재를 필요한 내경으로 압연하는 필거 압연공정(120);과,
    상기 필거 압연된 소재를 이형으로 인발하는 공정으로서, 인발기의 다이스는 다단형상인발(multi-pass shape drawing)이 가능하도록 인발 시작단계 다이스 단면은 원형으로 형성되고, 종료단계의 다이스 단면은 이형으로 형성되며, 시작단계와 종료단계 사이의 중간단계 다이스 단면은 원형과 이형의 중간형상으로 형성되어 이형 인발을 수행하는 이형 인발공정(130); 및,
    상기 이형 인발된 소재를 필요한 피팅류 형상으로 가공하는 형상 가공공정(140);을 포함하며,
    상기 이형 인발공정(130) 이후에 진행되는 제조 공정은 상기 이형 인발된 소재의 형상 중 적어도 일부분이 유지되면서 진행되는 것을 특징으로 하는 이형 중공소재를 이용한 피팅류 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압출공정(110) 이전에, 소재를 분괴압연 또는 단조 가공하는 전처리공정(105)이 수행되는 것을 특징으로 하는 이형 중공소재를 이용한 피팅류 제조방법.
  3. 제1항에 있어서
    상기 형상 가공공정(140)은, 형상 가공된 소재의 표면을 가공하는 표면 가공공정(145)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이형 중공소재를 이용한 피팅류 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 형상 가공공정(140) 이후에, 형상 가공된 소재의 치수 및 표면 결함을 검사하는 검사공정(150)을 수행하는 것을 특징으로 하는 이형 중공소재를 이용한 피팅류 제조방법.
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