KR101452686B1 - 단조금형 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 단조금형은, 서로 형합하여 단조품을 성형하기 위한 성형공간을 형성하는 상부금형 및 하부금형과, 상기 상부금형과 하부금형 중 어느 하나 이상에 위치하여 단조품 성형시 발생하는 성형공간 내부의 최대압력을 제한하는 배압발생수단을 포함하여 구성되며, 상기 배압발생수단은, 성형공간 내부와 연통하여 유체의 유동을 안내하는 에어벤트와, 상기 에어벤트의 일단에 위치하여 유체의 일방향 유동을 허용하는 체크밸브와, 상기 체크밸브와 선택적으로 연통하며 외부와 단절된 밀폐부와, 상기 밀폐부 일측에 위치하여 내부 압력의 크기를 조절하기 위한 배압조절부와, 상기 밀폐부 내부의 압력을 표시하는 압력표시부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

단조금형{A forging mold}

본 발명은 단조금형에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단조성형시 유동성 및 치수정밀도 향상을 위해 구비한 에어벤트(air vent) 일측에 배압발생수단을 구비하여 성형시 발생하는 에어벤트 내부의 최대압력을 제어함으로써 단조성형시 에어벤트 내부로 단조소재의 유입을 제한할 수 있도록 한 단조금형에 관한 것이다.

본 발명은 간단한 조작으로 배압의 크기를 조정할 수 있도록 한 단조금형에 관한 것이다.

소재를 소성변형시켜 갖가지 모양을 만드는 가공법을 소성가공이라 한다. 이러한 소성가공은 주로 금속가공에 사용되어 발전되었으나, 최근에는 고분자 재료에도 응용되고 있으며, 금속의 소성가공은 열간가공과 냉간가공으로 대별된다.

소성가공은 단조와 압출, 압연, 신선, 판금, 전조 등의 방법이 있으며, 이 중에서 단조는 고체인 금속재료를 해머등으로 두들기거나 가압하는 기게적 방법으로 일정한 모양으로 만드는 조작을 말하며, 일반적으로 재결정이 진행되는 온도를 경계로 하여 그 이상의 온도에서 단조하는 것을 열간단조라 하고, 그 보다 낮은 온도에서 단조하는 것을 냉간단조라 한다.

그리고 단조에 의한 방법은 타 공정에 비해 높은 강도를 요구하는 부품의 제조에 이용되고 있으며, 높은 강도 뿐만 아니라 생산성면에서도 가장 뛰어난 방법이다.

도 1은 종래 기술에 의한 단조금형의 내부 구성을 보인 종단면도로서, 일반적인 단조금형(10)은 내부에 성형공간(12)이 함몰 형성되며, 상기 성형공간(12)은 선택적으로 개방되어 단조품(P)의 취출이 가능하다.

그리고, 하측에 위치한 모서리부(5)는 성형공간(12) 내부에서 단조품(P)을 취출시에 스케일(S) 및 이물이 남게 되어 강한 바람을 분사하여 제거하게 된다.

그러나 이러한 스케일(S)은 구석진 곳에 모여 있어 제거가 용이하지 않으므로 많은 시간을 할애해야만 하는 문제점이 있다.

또한 모서리부(5)는 치수 정밀도를 신뢰할 수 없으므로, 요구되는 정치수보다 길게 형성한 후 기계 가공을 통해 제거하는 작업이 추가적으로 실시된다.

따라서 생산성이 저하되며 추후 제거될 부위를 성형하기 위한 재료가 불필요하게 추가되므로 제조 원가가 상승하게 되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여 대한민국 등록특허 제10-1094255호에는 단조 성형 후 성형공간 내부로 공기 및 윤활유를 공급하여 스케일의 제거가 용이하도록 한 "로터 폴 제조용 단조금형" 이 개시되어 있다.

그러나 상기 특허는 공기 또는 윤활유를 성형공간으로 공급하기 위한 에어분사기와 윤활유공급기가 구비되어야 하고, 에어분사기와 윤활유공급기는 금형 내부에서 성형공간과 연통하도록 형성된 에어벤트와 연결되어 있다.

따라서 단조소재를 단조성형시에 성형공간 내부에 발생하는 압력은 에어벤트를 통해 에어분사기 및 윤활유공급기에 영향을 미치게 되므로, 에어분사기 및 윤활유공급기의 파손을 야기하여 바람직하지 못하다.

또한 단조소재를 성형시에 일부가 에어벤트로 유입되는 경우 버어(burr)를 형성하게 되므로, 단조품 취출이 불가능하거나, 단조품을 취출하더라도 에어벤트에 버어가 삽입된 상태를 유지할 수 있으므로 단조금형을 분해해야 하는 문제점이 발생된다.

상기와 같은 문제점으로 인해 단조금형의 유지 및 관리가 어렵고, 생산성을 저하시키며, 불량률 증가로 인한 제조원가 상승을 야기하여 바람직하지 못하다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 에어벤트(air vent) 일측에 배압발생수단을 구비하여 에어벤트 내부의 최대압력을 제어함으로써 단조성형시 에어벤트 내부로 단조소재의 유입을 제한할 수 있도록 한 단조금형을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 간단한 조작으로 배압의 크기를 조정할 수 있도록 하여 사용편의성 및 생산성이 향상되고 불량률을 현저히 낮출 수 있도록 한 단조금형을 제공하는 것에 있다.

본 발명에 의한 단조금형은, 서로 형합하여 단조품을 성형하기 위한 성형공간을 형성하는 상부금형 및 하부금형과, 상기 상부금형과 하부금형 중 어느 하나 이상에 위치하여 단조품 성형시 발생하는 성형공간 내부의 최대압력을 제한하는 배압발생수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 배압발생수단은, 성형공간 내부와 연통하여 유체의 유동을 안내하는 에어벤트와, 상기 에어벤트의 일단에 위치하여 유체의 일방향 유동을 허용하는 체크밸브와, 상기 체크밸브와 선택적으로 연통하며 외부와 단절된 밀폐부와, 상기 밀폐부 일측에 위치하여 내부 압력의 크기를 조절하기 위한 배압조절부와, 상기 밀폐부 내부의 압력을 표시하는 압력표시부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 밀폐부는 일정한 압력을 유지하며 상기 배압조절부의 조작에 의해 압력이 변경됨을 특징으로 한다.

상기 체크밸브를 경유하는 유체는 밀폐부로 유동 가능하며, 밀폐부 내부의 유체는 체크밸브 내부로 유동이 제한됨을 특징으로 한다.

상기 에어벤트와 체크밸브의 내부는 동일한 압력을 가지며, 밀폐부와 상이한 압력을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 단조성형시 에어벤트(air vent) 내부에 발생하는 압력의 크기에 따라 선택적으로 배압을 발생하는 배압발생수단이 구비된다.

일측에 배압발생수단을 구비하여 에어벤트 내부의 최대압력을 제어함으로써 단조성형시 에어벤트 내부로 단조소재의 유입을 제한할 수 있도록 한 단조금형을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 간단한 조작으로 배압의 크기를 조정할 수 있도록 하여 사용편의성 및 생산성이 향상되고 불량률을 현저히 낮출 수 있도록 한 단조금형을 제공하는 것에 있다.

도 1 은 종래 기술에 의한 단조금형의 내부 구성을 보인 종단면도.
도 2 는 본 발명에 의한 단조금형의 내부 구성을 보인 종단면도.
도 3 은 본 발명에 의한 단조금형에서 요부 구성인 배압발생수단의 결합구조를 보인 개요도.
도 4 는 본 발명에 의한 단조금형에서 요부 구성인 배압발생수단의 작용을 나타낸 개요도.
도 5 는 본 발명에 의한 단조금형에서 일 구성인 배압조절부의 작용을 나타낸 개요도.
도 6 은 본 발명에 의한 단조금형에서 일 구성인 배압조절부의 작용을 나타낸 부분 개요도.

이하 첨부된 도 2를 참조하여 본 발명에 의한 단조금형의 개략적인 구성을 설명한다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2에는 본 발명에 의한 단조금형의 내부 구성을 보인 종단면도가 도시되어 있다.

도면과 같이 상기 단조금형(100)은 어느 하나가 직선 왕복 운동하여 단조품(F)을 성형하기 위한 것으로, 크게 상부금형(120)과 하부금형(140)을 포함하여 구성된다.

상기 상부금형(120)과 하부금형(140) 내부에는 성형하고자 하는 단조품(F)의 외형과 대응하는 크기 및 형상의 성형공간(도 3의 도면부호 110)이 구비되며, 상기 단조금형(100)의 우측 상부에는 본 발명의 요부 구성인 배압발생수단(200)이 구비된다.

상기 배압발생수단(200)은 상부금형(120)과 하부금형(140) 중 어느 하나 이상에 위치하여 단조품(F) 성형시 발생하는 성형공간(110) 내부의 최대압력을 제한하기 위한 구성이다.

즉, 상기 성형공간(110) 내부의 압력이 너무 높으면 버어(burr) 등의 불량이 발생하게 되고, 상기 성형공간(110) 내부의 압력이 너무 낮으면 단조품(F)의 모서리부분에 미충전이 발생할 수 있다.

따라서 상기 배압발생수단(200)은 단조품(F)의 성형성을 최상의 상태로 유지할 수 있는 범위 내에서 허용할 수 있는 최대압력을 배압으로 발생시키면서 성형공간(110) 내부의 압력이 최대압력 이상일 때 내부로 유체를 유입시킴으로써 공기빼기 역할을 동시에 수행할 수 있도록 구성된다.

도 2의 도면부호 250은 압력표시부로서 배압의 크기를 육안으로 확인할 수 있도록 한 구성이다.

이하 첨부된 도 3을 참조하여 상기 배압발생수단(200)의 세부 구성을 설명한다.

도 3에는 본 발명에 의한 단조금형(100)에서 요부 구성인 배압발생수단(200)의 결합구조를 보인 개요도가 도시되어 있다.

도면과 같이 상기 배압발생수단(200)은, 성형공간(110) 내부와 연통하여 유체의 유동을 안내하는 에어벤트(210)와, 상기 에어벤트(210)의 일단에 위치하여 유체의 일방향 유동을 허용하는 체크밸브(220)와, 상기 체크밸브(220)와 선택적으로 연통하며 외부와 단절된 밀폐부(230)와, 상기 밀폐부(230) 일측에 위치하여 내부 압력의 크기를 조절하기 위한 배압조절부(240)와, 상기 밀폐부(230) 내부의 압력을 표시하는 압력표시부(250)를 포함하여 구성된다.

상기 에어벤트(210)는 본 발명의 실시예에서 상부금형(120)에 위치한 성형공간(110) 상부와 연통하도록 형성하였으며, 단조품(F)의 형상에 따라 미충전, burr 등이 빈번하게 발생할 수 있는 부위에 단부가 위치하도록 구성하였다.

그리고, 상기 에어벤트(210)의 타측단부는 상부금형(120)을 관통하도록 형성되어 있다.

상기 에어벤트(210)의 단부에는 체크밸브(220)가 구비된다. 상기 체크밸브(220)는 유체가 일방향으로만 유동할 수 있도록 제어하기 위한 구성으로, 유체의 누설이 발생되지 않은 상태로 에어벤트(210)와 내부가 연통된다.

본 발명의 실시예에서 상기 체크밸브(220)는 유체를 우측 방향으로만 유동할 수 있도록 구성하였다.

상기 체크밸브(220)의 우측에는 밀폐부(230)가 구비된다. 상기 밀폐부(230)는 소정의 용적을 갖는 밀폐 공간으로서, 좌측에는 체크밸브(220)가 위치하고 우측에는 전술한 배압조절부(240)가 위치하며, 상부에는 압력표시부(250)가 결합되어 완전히 밀폐된 상태이다.

따라서 상기 밀폐부(230)는 에어벤트(210)와 체크밸브(220)에 의해 성형공간(110)과 선택적으로 연통될 수 있다.

상기 배압조절부(240)는 밀폐부(230)의 우측부를 차폐하여 유체의 누설을 차단할 수 있도록 구성된 것으로, 본 발명의 실시예에서는 무두볼트와 같은 체결부재를 채택하였고, 상기 밀폐부(230)의 우측 내부는 무두볼트의 나사선과 대응하는 크기 및 피치의 암나사를 형성하여 나사결합될 수 있도록 하였다.

이때 상기 무두볼트와 암나사는 나사결합시 유체의 누설이 방지된 상태이며, 무두볼트의 위치에 따라 밀폐부(230) 내부의 압력은 조절될 수 있다.

즉, 도 4와 같이 상기 배압조절부(240)가 좌측에 위치하여 체크밸브(220)와 근접하는 경우 상기 밀폐부(230)의 내부 압력은 증가하게 되고, 반대로 상기 배압조절부(240)가 우측으로 이동하여 도 5와 같은 상태인 경우 상기 밀폐부(230)의 내부 압력은 감소하게 되다.

이하 첨부된 도 2 내지 도 6을 참조하여 상기와 같이 구성되는 단조금형(100)을 이용하여 단조품(F) 성형시 배압발생수단(200)의 작용을 설명한다. 그리고 도 3 내지 도 6은 배압발생수단(200)의 작용을 설명하기 위한 도면이므로 단조금형(100)의 세부 구조는 도시하지 않았으며, 성형공간(110)만 표시하였다.

도 4는 본 발명에 의한 단조금형(100)에서 요부 구성인 배압발생수단(200)의 작용을 나타낸 개요도이고, 도 5는 본 발명에 의한 단조금형(100)에서 일 구성인 배압조절부(240)의 작용을 나타낸 개요도이며, 도 6은 본 발명에 의한 단조금형(100)에서 일 구성인 배압조절부(240)의 작용을 나타낸 부분 개요도이다.

우선 도 2와 같이 단조금형(100) 내부에 단조소재를 장입한 후 상부금형(120)과 하부금형(140)을 형합하게 되면, 상기 단조소재는 성형공간(110)과 대응하는 형상의 단조품(F)으로 성형된다.

이때 상기 성형공간(110) 내부에는 압력이 발생하게 되며, 이러한 압력은 에어벤트(210) 및 체크밸브(220)에 공기 유동을 강제하게 된다.

만일 상기 체크밸브(220)로 전달된 유체의 압력이 밀폐부(230)의 압력보다 작은 경우 도 4와 같이 에어벤트(210)를 경유하여 체크밸브(220)로 전해진 유체는 밀폐부(230)로 유입되지 못하하고 정체되며, 이러한 작용에 의해 상기 에어벤트(210)에는 배압이 작용하게 된다.

이때 도 5와 같이 상기 단조품(F)에 미충전 불량이 발생한 경우 상기 밀폐부(230)의 압력을 낮출 필요가 있다.

즉, 도 5와 같은 상태의 배압조절부(240)를 조절하여 도 6과 같이 체크밸브(220)로부터 더 이격되게 하면 밀폐부(230)의 압력은 낮아지게 되고 작업자는 압력의 변화를 압력표시부(250)를 통해 육안 확인 가능하다.

이런 상태에서 상기 단조금형(100)을 이용하여 단조품(F)을 성형하게 되면 성형공간(110) 내부로부터 유동한 유체는 에어벤트(210)를 경유하여 체크밸브(220)를 통과한 후 밀폐부(230) 내부로 유입됨으로써 성형공간(110) 내부의 최대압력을 제한할 수 있게 된다.

만일 도 6과 같이 에어벤트(210)가 공기빼기 역할을 수행하는 경우 에어벤트(210)와 성형공간(110)이 만나는 지점에는 단조소재가 밀려들어와 버어(burr)가 발생할 수 있다.

이런 경우 상기 배압조절부(240)를 조절하여 밀폐부(230) 내부의 압력을 미세조정함으로써 버어의 크기를 제어할 수 있을 것이다.

상기의 작용과 같이 상기 단조금형(100)이 단조 성형시에 에어벤트(210)와 체크밸브(220)의 내부는 동일한 압력을 가지며, 밀폐부(230)와는 상이한 압력을 갖도록 함으로써 상기 배압발생수단(200)은 배압을 발생하거나 공기빼기 역할을 선택적으로 수행할 수 있다.

이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정하지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

예를 들어 본 발명의 실시예에서는 에어벤트(210)가 상부금형(120)에 위치하도록 구성하였으나, 단조품(F)의 형상에 따라 다양한 위치 및 개수로 변경 실시가 가능함은 물론이다.

또한 본 발명의 실시예에서 배압조절부(240)는 무두볼트를 적용하였으나, 밀폐부(230) 내부의 압력을 조절할 수 있는 범위 내라면 다양하게 변경 실시 가능할 것이다.

100. 단조금형 110. 성형공간
120. 상부금형 140. 하부금형
200. 배압발생수단 210. 에어벤트
220. 체크밸브 230. 밀폐부
240. 배압조절부 250. 압력표시부
F . 단조품

Claims (5)

1. 삭제
2. 서로 형합하여 단조품을 성형하기 위한 성형공간을 형성하는 상부금형 및 하부금형과, 상기 상부금형과 하부금형 중 어느 하나 이상에 위치하여 단조품 성형시 발생하는 성형공간 내부의 최대압력을 제한하는 배압발생수단을 포함하고,
   상기 배압발생수단은,
   성형공간 내부와 연통하여 공기의 유동을 안내하는 에어벤트와,
   상기 에어벤트 일단에 위치하여 공기의 일방향 유동을 허용하는 체크밸브와,
   일정 압력 및 용적을 갖도록 외부와 단절된 밀폐 공간이며, 내부 압력이 상기 에어벤트 내부의 압력보다 큰 경우 압력을 유지하고, 내부 압력이 상기 에어벤트 내부의 압력보다 작은 경우 상기 체크밸브 및 에어벤트와 연통하여 에어벤트 내부의 공기를 수용함으로써 에어벤트 내부의 최대 압력을 제한하는 밀폐부와,
   상기 밀폐부의 일측에서 이동하여 밀폐부의 용적을 변화시킴으로써 밀폐부 내부의 압력 크기를 가변하기 위한 배압조절부와,
   상기 밀폐부 내부의 압력을 표시하는 압력표시부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 단조금형.
   
3. 제 2 항에 있어서, 상기 배압조절부는 체크밸브에 대한 이격 거리 변화에 의해 밀폐부 내부의 압력을 가변하는 것을 특징으로 하는 단조금형.
   
4. 제 3 항에 있어서, 상기 체크밸브를 경유하는 유체는 밀폐부로 유동 가능하며, 밀폐부 내부의 유체는 체크밸브 내부로 유동이 제한됨을 특징으로 하는 단조금형.
   
5. 제 4 항에 있어서, 상기 에어벤트와 체크밸브의 내부는 동일한 압력을 가지며, 밀폐부와 상이한 압력을 갖는 것을 특징으로 하는 단조금형.

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