KR101553064B1 - 열간 단조 장치의 금형내 유체분사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이형제나 냉각수를 분사하지 않을 때 드롭현상이 발생되는 것을 방지한 열간 단조 장치의 금형내 유체분사장치에 관한 것으로서, 상세하게는 유체가 금형의 내부에 분사되는 분사노즐과 분사노즐을 통해 분사되는 유체의 흐름을 단속하는 개폐수단을 일체로 구비하되 분사노즐과 개폐수단 사이의 거리를 짧게 하여 분사노즐과 개폐수단 사이에 유체가 잔류하는 것을 방지하여 유체가 공급되지 않을 때 분사노즐과 개폐수단 사이에 남아 있는 유체의 양을 줄여 드롭현상이 발생되는 것을 방지한 열간 단조 장치의 금형내 유체분사장치에 관한 것이다.

Description

열간 단조 장치의 금형내 유체분사장치{FLUID EJECTION DEVICE IN THE MOLD OF HOT FORGING EQUIPMENT}

본 발명은 열간 단조 장치의 금형내 유체분사장치에 관한 것으로, 상세하게는 이형제나 냉각수를 분사하지 않을 때 드롭현상이 발생되는 것을 방지한 열간 단조 장치의 금형내 유체분사장치에 관한 것이다.

보다 상세하게 본 발명은 유체가 금형의 내부에 분사되는 분사노즐과 분사노즐을 통해 분사되는 유체의 흐름을 단속하는 개폐수단을 일체로 구비하되 분사노즐과 개폐수단 사이의 거리를 짧게 하여 분사노즐과 개폐수단 사이에 유체가 잔류하는 것을 방지하여 유체가 공급되지 않을 때 분사노즐과 개폐수단 사이에 남아 있는 유체의 양을 줄여 드롭현상이 발생되는 것을 방지한 열간 단조 장치의 금형내 유체분사장치에 관한 것이다.

금속을 가공하는 방법에는 주조, 용접, 단조, 압연 등 다양한 방법이 있다.

이러한 금속 가공 방법 중 단조는 금속덩어리나 두꺼운 판을 가압하여 변형시키는 금속 가공 방법의 하나로서, 이러한 단조에는 고온에서 가공하는 열간 단조와, 열간 단조보다 저온의 온간 단조 및 상온에서 가공하는 냉간 단조가 있다.

열간 단조는 단조 금속의 종류에 따라 서로 다른 온도에서 단조 과정이 이루어지고, 알루미늄의 경우에는 약 500℃, 철강은 약 900℃, 스테인레스강은 약 1300℃의 고온에서 단조가 이루어진다.

이러한 단조 과정에서는 금형과 소재 사이에 성형시 발생하는 마찰을 감소시켜 금형의 마모수명을 증가시키고 제품 성형 품질이 좋아지게 하기 위해 이형제가 사용되고 있고, 이형제와 함께 분사된 물 또한 금형온도의 지속적인 상승을 막아 금형의 경도를 유지하여 금형 마모수명을 증가시킬 수 있게 하고 있다.

이러한 이형제는 단조 프레스의 열간 단조 작업시 금형에 의해 가공된 소재가 금형으로부터 원활하게 분리되어 취출되게 하는 것으로, 금형과 소재의 원활한 분리를 위해 이형제를 금형에 연속적으로 분사하여 가공이 완료된 소재가 금형으로부터 용이하게 분리될 수 있도록 하였다.

이렇게 이형제를 금형과 소재 사이에 공급하기 위한 기술로 다양한 것이 있으며, 그 일예로 특허문헌 1내지 3이 있다.

특허문헌 1은 기대의 일측에 수평방향으로 설치되고 모터의 동력을 전달받아 정, 역회전 동작하는 샤프트와, 샤프트의 외경에 결합되는 슬리브와, 기대의 아래에 일정거리 떨어진 상태로 위치하며 슬리브와 링크로 연결되어 슬리브의 회전동작에 따라 좌, 우방향으로 틸팅동작하는 스윙암과, 스윙암의 선단부에 결합되며 스윙암의 틸팅동작에 따라 상, 하부금형 사이로 진입하여 상, 하부금형의 성형부로 이형제를 분사시키는 분사노즐과, 기대의 타측에 수평방향으로 설치되는 가이드샤프트와, 가이드샤프트의 외경에 결합되는 가이드슬리브 및 가이드슬리브와 스윙암을 연결하고 스윙암의 틸팅동작을 가이드하는 가이드링크를 포함하여 구성된 것이고,

특허문헌 2는 피 성형물을 단조프레스기로 이송시키는 과정에서 단조프레스기를 구성하는 상, 하부금형으로 이형제를 분사시키도록 하고, 아울러 이형제를 방사상으로 퍼뜨려가며 분사시키도록 함으로서 금형 성형부 전체로 이형제를 골고루 분사시킬 수 있는 열간 단조 트랜스퍼의 센터빔에 설치되는 회전 이형제 분사노즐에 간한 것이며,

특허문헌 3은 외부로부터 공급된 유체가 이동되는 파이프와 상기 파이프의 일단에 고정 형성되고, 단조기계의 상하로 구성된 단조용 금형의 표면 또는 주물 상단으로 유체를 분사하는 분사노즐과 상기 파이프의 일단에 연장된 형태로 연결되며, 상기 파이프를 전후로 이동시키는 이동수단을 구비한 금형 내 유체 분사장치에 관한 것이다.

이러한 종래의 이형제 공급 장치와 관련된 기술들은 도 6에 도시한 바와 같이, 분사노즐(200)과 각 분사노즐로 분사되는 냉각수나 이형제의 흐름을 단속하는 솔레이드밸브(100)를 구비하고 있다.

이럴게 구성된 종래의 이형제 공급 장치는 도시한 바와 같이, 솔레노이드밸브(100)와 분사노즐(200) 사이의 거리가 멀어 드롭현상이 발생되는 문제가 있다. 즉, 솔레노이드밸브가 폐쇄되면 분사노즐과 솔레노이드밸브를 연결하는 공급라인에 저압이 걸려 공급라인 내부에 냉각수나 이형제가 남아 있는 상태가 되고, 이 잔류액은 작은 충격에 의해 노즐을 통해 배출되어 작업 중 금형이나 소재에 떨어져 소재의 일부를 냉각시키게 되고, 이렇게 냉각된 부분의 인성이 다른 부분과 달라 단조 후 제품에 이상이 발생되는 문제가 있다.

1. 대한민국 실용신안등록 제0443279호 2. 대한민국 특허등록 제1131513호 3. 대한민국 특허공개 제2012-0020445호

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로서, 이형제나 냉각수를 공급하지 않을 때 발생되는 드롭현상을 방지한 열간 단조 장치의 금형내 유체분사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상세하게 본 발명은 분사노즐과 개폐수단 사이의 거리를 짧게 하여 분사노즐과 개폐수단 사이에 유체가 잔류하는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 공기압을 공급하여 유체의 자연 낙하를 방지함으로써 유체가 공급되지 않을 때 분사노즐과 개폐수단 사이에 남아 있는 유체에 의해 드롭현상이 발생되는 것을 방지한 열간 단조 장치의 금형내 유체분사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열간 단조 장치의 금형내 유체분사장치는 열간 단조 설치되어 분사노즐을 통해 금형 내부에 이형제나 냉각수를 분사하는 유체분사장치에 있어서, 상기 분사노즐과 유체공급라인 사이에 공기압에 의해 변형되어 분사노즐로 공급되는 유체의 흐름을 단속하는 다이어프램을 설치하되, 상기 다이어프램은 분사노즐과 인접된 위치에 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 다이어프램은 신축성을 갖는 고무 또는 합성수지로 만들어진 판체로 이루어질 수 있다.

상기 다이어프램은 유체공급라인과 분사노즐 사이에 형성된 개폐챔버의 내부에 설치되고, 상기 개폐챔버와 분사노즐 사이에 연결되어 개폐챔버로부터 유체가 배출되는 배출라인에 연결된 공기공급라인을 통해 공급된 공기에 의해 개폐챔버의 안쪽으로 굽혀져 내부로 배출라인과 유입라인이 서로 연결되게 할 수 있다.

또한 상기 공기공급라인을 통해 공급되는 공기압이 유체의 유압보다 상대적으로 높게 공급하는 것이 바람직하다.

상기 유체공급라인은 1내지 4개가 구비되어 서로 다른 유체를 공급할 수 있게 할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 열간 단조 장치의 금형내 유체분사장치는 분사노즐과 다이어프램 사이의 거리가 짧고, 공기공급라인을 통해 공급되는 공기가 개폐챔버 측을 향해 흘러 유체공급라인으로 유체가 공급되지 않을 때 유체공급라인 내부에 남아 있는 유체가 불의로 흘러 드롭 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 열간 단조 장치의 금형내 유체분사장치의 일예의 사시도,
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 열간 단조 장치의 금형내 유체분사장치의 유로의 일예를 도시한 단면도
도 3은 본 발명에 따른 열간 단조 장치의 금형내 유체분사장치의 유로의 다른 일예를 도시한 단면도
도 4는 본 발명에 따른 열간 단조 장치의 금형내 유체분사장치의 유로배관의 일예의 사시도
도 5는 본 발명에 따른 열간 단조 장치의 금형내 유체분사장치의 유로배관의 일예의 정면도
도 6은 통상의 유체공급장치의 일예의 구성도

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열간 단조 장치의 금형내 유체분사장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명은 이형제나 냉각수를 분사하지 않을 때 드롭현상이 발생되는 것을 방지할 수 있게 하기 위한 것으로서, 열간 단조 설치되어 분사노즐(100)을 통해 금형 내부에 이형제나 냉각수를 분사하는 유체분사장치에 있어서, 상기 분사노즐(100)과 유체공급라인(10) 사이에 공기압에 의해 변형되어 분사노즐로 공급되는 유체의 흐름을 단속하는 다이어프램(20)을 설치하되, 상기 다이어프램(20)은 분사노즐과 인접된 위치에 설치되어 있다.

이러한 본 발명에 따른 열간 단조 장치의 금형내 유체분사장치는 종래의 유체분사장치와 동일 유사하게 분사노즐(100)을 금형으로 이동시키기 위한 프레임이나 유압장치를 구비하고 있으며, 이는 본 발명이 속하는 분야에 사용하는 것과 동일 유사한 것으로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 열간 단조 장치의 금형내 유체분사장치는 도 1에 도시한 바와 같이 상기한 바와 같은 프레임이나 유압장치의 선단에 설치되어 있고, 상기한 바와 같이 유체공급라인(10)과 다이어프램(20)을 구비한 몸체(10a, 10b)의 내부에 구비된 공기공급라인과 유체공급라인과 연결되는 호스가 프레임이나 유압장치의 내부에 설치되어 있다.

이러한 본 발명에 따른 단조 장치의 금형내 유체분사장치는 도 2a, 2b 및 도 3에 도시하고 상기에서 설명한 바와 같이 분사노즐(100)로 분사되는 유체 흐름의 단속을 다이어프램(20)으로 하고 있으며, 다이어프램(20)의 동작이 원활하게 이루어질 수 있도록 분사노즐(100)로 유체가 공급되는 유로와 대향되는 부분에는 개폐챔버(20a)를 구비하고 있다.

즉, 도시한 바와 같이, 유체공급라인을 통해 공급되는 유체를 분사노즐(100)로 공급하기 위해서는 개폐챔버(20a)로 유체가 유입되는 입력라인(10i)과 개폐챔버(20a)로부터 유체가 배출되는 배출라인(10o)을 구비하고, 이 두 라인(10i, 10o) 중 적어도 일측을 개폐할 수 있도록 다이어프램(20)이 설치된 것이다.

이러한 본 발명에 따른 열간 단조 장치의 금형내 유체분사장치는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 다수의 분사노즐(100)을 구비할 수 있고 양방향으로 유체를 분사할 수 있도록 몸체(10b)의 양측에 각각 설치될 수 있다.

이렇게 다수의 분사노즐(100)에 유체를 공급할 수 있도록 상기 유체공급라인(10)에는 다수의 입력라인(10i)이 분기되어 있고, 각 입력라인(10i)과 쌍을 이루고 배출라인(10o)이 형성되어 있으며, 각각에는 개폐챔버(20a)가 형성되어 있다. 즉, 입력라인(10i), 개폐챔버(20a) 및 배출라인(10o)이 하나의 쌍을 이루어 각 분사노즐(100)로 분사되는 유체의 흐름을 단속하는 것이다.

이와 같이 몸체(10b)를 중심으로 양측에 각각 분사노즐을 설치할 수 있게 하기 위해 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이 두 상하 몸체(10b) 사이에는 중간 몸체(10a)가 적층되도록 세 개의 몸체(10a, 10b)가 탈착 가능하게 조립될 수 있다.

이렇게 세 개의 몸체(10a, 10b)를 조립하여 만들어지는 본 발명에 따른 열간 단조 장치의 금형내 유체분사장치를 구성하는 다이어프램(20)을 각 개폐챔버(20a)마다 따로 설치할 경우 조립에 어려움이 있으므로 도 1 , 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 신축성을 갖는 고무 또는 합성수지로 만들어진 하나의 넓은 판체는 몸체들 사이에 설치하는 것이 바람직하다.

상기 다이어프램(20)은 도 2a, 도 2b에 도시한 바와 같이 동작한다.

즉, 분사노즐(100)로 유체가 분사되지 않을 때에는 공기공급라인(30)에 공급되는 공기를 차단시킨다. 공기의 공급이 중단되면 도 2a에 도시한 바와 같이 다이어프램(20)이 두 유로(10i, 10o)를 폐쇄하여 유체가 흐르지 못하게 되고, 공기를 고압으로 주입하면 도 2b에 도시한 바와 같이 공기의 압력에 의해 개폐챔버(20a) 부분의 다이어프램(20)이 변형되어 개폐챔버의 내부로 밀려들어가 두 유로(10i, 10o)가 개방되어 유입유로(10i)의 유체가 개폐챔버(20a) 및 배출유로(20o)를 경유하여 분사노즐(100)로 분사된다. 이때 분사노즐(100)을 통해 분사되는 유체는 유체 자체의 유압은 물론 공기의 압력이 동시에 가해져 보다 강하게 분사되어 금형에 묻어 있는 이물질도 깨끗하게 씻어낼 수 있는 것이다.

이렇게 공급되는 공기압에 의해 다이어프램(20)이 작동하여 유로가 개방되게 하기 위해서는 유체의 흐르는 압력은 다이어프램을 변형시킬 수 없어야 하고, 공기압은 다이어프램을 변형시키기에 충분한 압력이어야 한다. 즉, 상기 공기공급라인을 통해 공급되는 공기압이 유체의 유압보다 상대적으로 높게 설정되어야 한다.

한편, 본 발명에 따른 단조 장치의 금형내 유체분사장치는 상기한 바와 같이, 이형제는 물론, 냉각수를 비롯하여 다양한 유체를 공급할 수 있고 이렇게 다양한 유체를 선택적으로 공급할 수 있도록 상기 유체공급라인(10)은 1내지 4개가 구비되어 서로 다른 유체를 공급할 수 있게 하였다. 물론 각 유체공급라인(10)에는 상기한 입력라인(10i), 개폐챔버(20a) 및 배출라인(10o)이 하나의 쌍을 이루는 유체 흐름 단속 수단이 설치되어 있다.

10: 유체공급라인
10a, 10b: 몸체 10i: 유입라인
10o: 배출라인
20: 다이어프램(Diaphragm)
20a: 개폐챔버
30: 공기공급라인

Claims (5)

1. 열간 단조 설치되어 분사노즐을 통해 금형 내부에 이형제나 냉각수를 분사하는 유체분사장치에 있어서,
   상기 분사노즐과 유체공급라인 사이에 공기압에 의해 변형되어 분사노즐로 공급되는 유체의 흐름을 단속하는 다이어프램을 설치하되, 상기 다이어프램은 유체공급라인과 분사노즐 사이에 형성된 개폐챔버에 설치되고, 상기 개폐챔버와 분사노즐 사이에 연결된 공기공급라인을 통해서는 유체공급라인의 유체 유압보다 상대적으로 높은 압력의 공기가 공급되도록 하여 상기 다이어프램이 개폐챔버의 안쪽으로 굽어지면서 배출라인과 유입라인이 서로 연결되도록 함으로써 분사노즐을 통해 유체가 분사되도록 하는 것을 특징으로 하는 열간 단조 장치의 금형내 유체분사장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 다이어프램은 신축성을 갖는 고무 또는 합성수지로 만들어진 판체인 것을 특징으로 하는 열간 단조 장치의 금형내 유체분사장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 유체공급라인은 1내지 4개가 구비되어 서로 다른 유체를 공급할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 열간 단조 장치의 금형내 유체분사장치.
   

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