KR101574166B1 - 제조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 제조 장치는 가공물의 변형을 가이드하거나 마찰력에 의하여 변형을 유도하는 금형부 및 제1 방향으로 압력을 가해 상기 금형부에 맞게 상기 가공물을 변형시키는 가압부를 포함하고, 상기 가압부의 압력이 상기 가공물에 가해지면 상기 금형부는 상기 제1 방향으로 슬라이딩될 수 있다.

Description

제조 장치{APPARATUS FOR MANUFACTURING ARTIFACT}

본 발명은 대두 T형 가공물을 제조하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

각종 실린더 또는 공작 기계의 스핀들은 기본적으로 일방향으로 연장되는 형태를 갖는다. 경우에 따라 실린더 또는 스핀들에서 일단부의 단면적을 몸체의 단면적보다 크게 형성할 필요가 있다.

한국등록특허공보 제10-1051899호에는 실린더 라이너 본체와 냉간 분사법을 통하여 실린더 라이너 본체 상에 형성되는 금속 피복층이 개시되고 있으나, 일단부의 단면적이 몸체의 단면적보다 큰 실린더 또는 스핀들의 제조에 대해서는 언급되지 않고 있다.

한국등록특허공보 제10-1051899호

본 발명은 대두 T형 가공물을 제조하는 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 제조 장치는 가공물의 변형을 유도하거나 가이드하는 금형부 및 제1 방향으로 압력을 가해 상기 금형부에 맞게 상기 가공물을 변형시키는 가압부를 포함하고, 상기 가압부의 압력이 상기 가공물에 가해지면 상기 금형부는 상기 제1 방향으로 슬라이딩되거나 마찰에 의한 상기 가공물의 성형을 유발할 수 있다.

본 발명의 제조 방법은 (a) 일단부가 가공물로부터 이격되고 타단부가 가공물에 밀착되는 금형부에 가공물이 수용되는 단계, (b) 상기 일단부로부터 상기 타단부를 향하는 제1 방향으로 상기 가공물이 가압되는 단계, (c) 상기 가압과 함께 상기 제1 방향으로 상기 금형부가 마찰을 통하여 소성 유동을 유발하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 제조 장치는 가공물을 가압하는 방향과 동일한 방향으로 움직이는 금형부를 포함함으로써, 가공물의 좌굴 현상 없이 가공물 몸체의 단면적보다 가공물 일단부의 단면적을 크게 소성 변형시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제조 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 대두 T형 봉을 나타낸 측면도이다.
도 3은 대두 T형 봉을 제조하는 공정을 나타낸 개략도이다.
도 4는 도 3의 제조 공정으로 머리부의 길이가 긴 대두 T형 봉을 제조하는 상태를 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제조 장치를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제조 장치를 이용한 제조 공정을 나타낸 개략도이다.
도 7은 본 발명의 제조 장치로 제조되는 가공물의 소성 유동 선도를 나타낸 개략도이다.
도 8은 본 발명의 다른 제조 장치를 나타낸 개략도이다.
도 9는 본 발명의 제조 방법을 나타낸 개략도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명의 제조 장치를 나타낸 개략도이다.

도 1에 도시된 제조 장치는 금형부(110) 및 가압부(130)를 포함할 수 있다.

금형부(110)는 가공물(10)의 변형을 가이드하거나 마찰력을 통하여 가공물(10)의 성형을 유발할 수 있다. 일례로 가공물(10)이 금형부(110)의 내부에 수용되는 경우를 가정하면, 압력으로 소성 변형되는 가공물(10)의 외형은 금형부(110)의 내면 형상과 동일할 수 있다.

가압부(130)는 제1 방향 ①로 압력을 가해 금형부(110)에 맞게 가공물(10)을 변형시킬 수 있다. 도 1에는 설명의 편의를 위해 가압부(130)에서 가공물(10)에 직접 접촉되는 부분만을 나타내었다.

가압부(130)가 제1 방향 ①로 이동하여 가공물(10)에 압력을 인가할 때 가공물(10)이 제1 방향 ①로 이동하면 가공물(10)이 변형되지 못할 수 있다. 이를 방지하기 위해 제1 방향으로 가압부(130)의 반대측에는 가공물(10)이 제1 방향 ①로 이동하는 것을 방지하는 고정부(150)가 마련될 수 있다. 고정부(150)는 제1 방향 ① 상으로 위치가 고정된 물체로 가공물(10)의 일단을 받칠 수 있다. 이와 반대로 가압부(130)가 정지해 있고 고정부(150)가 제1 방향 ①의 반대 방향으로 가압을 할 수도 있다.

가공물(10)은 제1 방향 ①로 연장되는 중공 또는 중실의 봉 형상일 수 있다. 중공이 형성되면 가공물(10)은 소위 파이프일 수 있으며, 중실이면 가공물(10)은 중공이 없는 소위 봉일 수 있다. 가공물(10)이 중공을 갖는 파이프인 경우 중공의 형태가 변형되는 것을 방지하기 위해 중공에 삽입되는 맨드렐부(170)가 추가될 수 있다. 맨드렐부(170)의 단면 형상 및 크기는 중공과 동일할 수 있다. 참고로, 가공물(10)의 단면 형상은 원형, 다각형 등 다양할 수 있다.

본 발명의 제조 장치로 획득하고자 하는 가공물(10)의 최종 형태는 도 2의 대두 T형 봉과 같을 수 있다.

도 2는 대두 T형 봉을 나타낸 측면도이다. 도 2에서 빗금친 부분은 단면을 나타낸다.

대두 T형 봉은 중공을 갖는 파이프이거나 중실 상태인 봉일 수 있다.

제1 방향 ①로 연장되는 봉에서 몸체부(11)의 외경이 A1이고 일단부인 머리부(13)의 외경이 A2일 때, A1<A2이면 봉의 측면 형상은 머리부(13)가 큰 T자 형태가 된다. 따라서, 이를 대두 T형 봉이라 칭하기로 한다. 그리고, 대두 T형 봉이 파이프라면 머리부(13)의 내경과 몸체부(11)의 내경은 동일할 수 있다.

머리부(13)와 몸체부(11)의 내경은 동일 또는 유사하고, 머리부(13)와 몸체부(11)의 외경은 다른 대두 T형 봉은 일반 소성 가공으로 제조되기 곤란하다.

대두 T형 봉을 제조하기 위해 대두 T형 봉의 머리부(13)와 몸체부(11)를 별도로 제작한 후 머리부(13)와 몸체부(11)를 용접봉(15)으로 용접시킬 수 있다.

이에 따르면 몸체부(11)의 두께(도면에는 몸체부(11)로 중공이 형성된 파이프가 개시된다) W와 상관없이 제1 방향 ①을 따라 머리부(13)의 길이 L을 자유롭게 형성할 수 있다. 따라서, 대두 T형 봉을 사용하는 현장에서 요구하는 머리부(13)의 길이를 용이하게 만족시킬 수 있다.

그러나 이러한 방법에 의하면, 머리부(13)를 형성하는 공정, 몸체부(11)를 형성하는 공정, 이 둘을 용접하는 공정과 같이 많은 공정이 필요하다.

공정수는 적을수록 유리하므로 도 3의 방안이 검토될 수 있다.

도 3은 대두 T형 봉을 제조하는 공정을 나타낸 개략도이다.

살펴보면, 제1 방향 상으로 위치가 고정된 금형부(110)에 봉 상태의 가공물(10)을 수용시킨 후 가압부(130)로 금형부(110)의 일단부(머리부(13))를 가압함으로써 대두 T형 봉을 제조하고 있다.

이러한 제조 방법에 따르면 한 번의 가압으로 대두 T형 봉이 형성될 수 있다. 그리고, 하나의 부재인 가공물(10)로 머리부(13)와 몸체부(11)를 동시에 형성하므로 내구성 측면에서도 용접보다 높은 장점이 있다. 그러나, 이러한 방법에 따르면 제1 방향으로 머리부(13)의 길이를 길게 형성하기 힘들다. 그 이유를 도 4에 나타내었다.

도 4는 도 3의 제조 공정으로 머리부(13)의 길이가 긴 대두 T형 봉을 제조하는 상태를 나타낸 개략도이다.

대두 T형 봉을 제조하기 위해 금형부(110)에는 제1 방향 ①로 연장되는 제1 구간 ⓐ와 제2 구간 ⓑ가 순서대로 마련될 수 있다

이때, 제1 구간 ⓐ는 제1 방향 ①의 수직 방향으로 가공물(10)로부터 이격되는 구간이며, 제2 구간 ⓑ는 제1 방향 ①의 수직 방향으로 가공물(10)에 밀착되는 구간일 수 있다.

머리부(13)의 길이를 길게 형성하기 위해 도 4와 같이 봉의 일부를 제1 구간 ⓐ로 넉넉하게 돌출시킨 상태에서 가압부(130)로 가압하면 될 것 같지만, 실제로는 불가능하다.

실제로 도 4와 같이 봉의 단부가 제1 구간 ⓐ로 많이 돌출된 상태에서 가압이 이루어지면, 봉의 단부는 설계치대로 소성 변형하는 대신 도 4의 우측 도면과 같이 좌굴로 인해 지그재그 형태로 찌그러지고 겹쳐진다.

따라서, 봉의 단부가 제1 구간 ⓐ로 조금만 돌출된 상태에서 가압이 이루어져야 하며, 이렇게 제조된 머리부(13)의 길이 L은 가공물(10)의 두께 W에 의존적이다.

결과적으로 도 3과 같이 제1 방향 상으로 위치가 고정된 금형부(110)를 이용하는 대두 T형 봉의 제조 방법은 머리부(13)의 길이 L이 가공물(10)이 좌굴되지 않는 범위에 속할 경우에 유용하다.

다시 도 1로 돌아가서 본 발명은 대두 T형 봉을 하나의 가공물(10)로 또한 한 번의 가압 공정으로 제조하는 장치를 제공한다. 또한, 대두 T형 봉에서 머리부(13)의 길이를 자유롭게 형성할 수 있다. 이때, 금형부(110)는 마찰력에 의해 가공물(10)에 성형 하중을 부과할 수 있다.

이를 위해 금형부(110)는 가압부(130)의 압력이 가공물(10)에 가해지면 제1 방향 ①로 슬라이딩될 수 있다.

금형부(110)에 가공물(10)로부터 이격된 구간인 제1 구간이 마련된 경우 가공물(10)은 도 3에서 설명된 바와 같이 가압부(130)의 압력이 인가되면 제1 구간을 채우도록 변형될 수 있다.

그런데, 가압부(130)가 제1 방향 ①로 가공물(10)을 가압하면 금형부(110) 역시 제1 방향 ①로 슬라이딩 즉 이동하고, 그 결과로 제1 구간은 비워질 수 있다.

이러한 구성에 따르면 공정 초기 금형부(110)에서 제1 구간과 제2 구간의 경계를 제1 방향 상으로 가공물(10)의 단부 위치에 위치시킨 후 가압부(130)의 이동에 맞춰 금형부(110)를 제1 방향을 따라 점진적으로 슬라이딩(이동)시킬 수 있다. 이에 따르면 도 4가 아닌 도 3과 같이 가공물(10)이 제1 구간으로 돌출된 부분 ⓒ가 조금 마련된 상태, 다시 말해 가공물(10)이 제1 구간으로부터 작은 거리로 돌출된 상태가 제1 방향을 따라 지속적으로 형성될 수 있다.

이에 따르면 신뢰성 있게 머리부(13)의 길이 L을 가공물(10)의 두께 W보다 크게 가공할 수 있다.

한편, 머리부(13)의 길이 L이 가공물(10)의 두께 W보다 크게 제조하는 것의 신뢰성을 개선시키기 위해 가공물(10)이 제1 구간으로 돌출된 부분 ⓒ가 두께의 절반 이하로 통제되는 것이 유리하다.

제1 구간으로 돌출된 부분 ⓒ를 유지하기 위하여 금형부(110)의 이동 제어가 필요하다. 머리부(130)의 접촉 길이가 클 경우 금형부(110)의 이동에 소요되는 마찰력이 가압부(130)의 성형 하중에 비하여 클 수 있다. 금형부(110)가 제1 방향으로 슬라이딩되면 가공물(10)로 채워진 제1 구간이 비워지게 된다. 그러나, 제1 구간이 가공물(10)로 채워지는 속도와 슬라이딩되는 속도가 같으므로, 외형적으로 금형부(110)의 슬라이딩에도 불구하고 제1 구간은 항상 가공물(10)로 채워진 상태가 유지된다.

이와 같은 상태를 유지시키기 어려울 수 있으므로 금형부(110)의 슬라이딩은 유압 수단 등에 의해 이루어져도 무방하다. 다양한 수단에 의해 슬라이딩되는 금형부(110)의 속도는 다음의 조건을 만족하면 된다.

1. 금형부(110)에는 제1 방향으로 연장되고 가공물(10)로 이격되는 제1 구간이 마련될 수 있다.

2. 가공물(10)은 가압부(130)의 압력과 금형부에서 부과된 마찰력으로 변형되어 제1 구간을 채울 수 있다.

3. 금형부(110)는 제1 방향으로 슬라이딩되고, 이때의 슬라이딩으로 제1 구간을 비울 수 있다.

4. 가공물(10)이 가압부(130)의 압력으로 제1 구간을 채우는 속도를 채움 속도라 하고, 금형부(110)가 슬라이딩으로 제1 구간을 비우는 속도를 비움 속도라 할 때, 채움 속도와 비움 속도는 동일할 수 있다.

위 4. 조건을 만족시키기 위해 금형부(110)의 슬라이딩 구간에서 금형부(110)의 슬라이딩 속도는 가압부(130)의 이동 속도보다 작을 수 있다. 왜냐하면, 일반적으로 가압부(130)의 이동 속도보다 채움 속도가 작기 때문이다.

본 발명의 제조 장치에는 채움 속도와 비움 속도를 동일하도록 가압부(130)의 이동 속도와 금형부(110)의 슬라이딩 속도를 제어하는 제어부(190)가 마련될 수 있다.

제어부(190)는 금형부(110)의 슬라이딩 속도를 이론적인 해석 결과를 바탕으로 제어하여 소성 유동 선도를 제어할 수 있다. 금형부(110)의 슬라이딩 속도는 가압부(130)의 속도에 연계되어 제어되며, 소성 유동 선도와 하중의 최소화를 위하여 제1 구간을 가압부(130)의 스트로크의 함수로 제어할 수 있다.

한편, 가공물(10)의 변형을 용이하게 수행하기 위해 제조 장치에는 가공물(10)을 가열하는 가열부(미도시)가 마련될 수 있다.

가공물(10)은 금형부(110) 및 가압부(130)에 의해 변형되는 변형 구간과 원래 형상을 유지하는 유지 구간을 가질 수 있다. 예를 들어 대두 T형 봉에서 머리부(13)가 변형 구간에 해당하고, 몸체부(11)가 유지 구간에 해당한다.

이때, 변형 구간이 용이하게 변형되도록 하고 유지 구간이 변형되지 않도록 하기 위해 가열부는 가공물(10)에서 변형 구간만 가열할 수 있다. 즉, 가열부는 도 2에서 L 구간만 가열할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제조 장치를 나타낸 단면도이다. 설명의 편의를 위해 도 5에는 제조 장치에서 도 2의 가공물(10)의 빗금친 단면 부위를 제조하는 부분만 나타내었다.

제1 방향으로 고정부(150) 및 맨드렐부(170)는 고정되고, 가압부(130) 및 금형부(110)는 이동된다. 금형부(110)에는 제1 방향으로 연장되는 제1 구간과 제2 구간이 순서대로 마련될 수 있다. 가압부(130)는 초기 좌굴을 방지하기 위하여 분할하여 외부가 소재의 반발력으로 이동될 수 있다.

제1 방향을 따라 제1 위치 h1, 제2 위치 h2, 제3 위치 h3, 제4 위치 h4를 순서대로 설정할 때, 가공물(10)은 제1 위치 h1부터 제4 위치 h4까지 연장되고, 연장 방향을 따라 동일한 단면적을 가질 수 있다. 가공물(10)이 중공을 갖는 파이프인 경우 해당 중공에는 중공의 형상 변형을 방지하는 맨드렐부(170)가 끼워질 수 있다.

가공물(10)의 변형을 신뢰성 있게 가이드하기 위해 금형부(110)에서 제1 구간은 적어도 제2 위치 h2부터 제3 위치 h3까지의 길이를 가질 수 있다. 가공이 완료된 가공물(10)에서 머리부(13)의 길이 L은 제2 위치 h2부터 제3 위치 h3까지의 길이와 동일할 수 있다.

금형부(110)에서 제2 구간은 적어도 제5 위치 h5부터 제4 위치 h4까지의 길이를 가질 수 있다. 이때, 제5 위치 h5는 제1 위치 h1과 제2 위치 h2 사이의 위치일 수 있다. 이에 따르면 가압이 가해지기 전 가공물(10)의 초기 상태에서 제1 위치 h1과 제5 위치 h5 사이의 구간을 제외한 가공물(10)의 구간이 제2 구간에 밀착될 수 있으므로, 가압에 의해 가공물(10)이 좌굴되는 현상을 신뢰성 있게 방지할 수 있다.

금형부(110)에서 제1 구간과 제2 구간의 경계는 제5 위치 h5부터 제3 위치 h3까지 슬라이딩될 수 있다.

가압부(130)는 제1 위치 h1부터 제2 위치 h2까지 이동할 수 있다. 그리고, 가열부는 초기 가공물(10)에서 가압에 의해 소성 변형이 이루어지는 제1 위치 h1부터 제3 위치 h3까지의 부위를 가열할 수 있다.

가열부의 가열 및 가압부(130)의 이동(가압)에 의해 가공물(10)은 제2 위치 h2부터 제4 위치 h4까지의 길이를 갖도록 변형될 수 있다. 그리고 가압부(130)에서 제2 위치 h2부터 제3 위치 h3까지의 단면적은 제3 위치 h3부터 제4 위치 h4까지의 단면적보다 크게 가공될 수 있다.

도 6은 본 발명의 제조 장치를 이용한 제조 공정을 나타낸 개략도이다.

도 6을 살펴보면, 채움 속도와 비움 속도가 동일하므로 외형적으로 제1 구간이 가공물(10)로 항상 채워진 상태로 금형부(110)가 제1 방향 ①로 슬라이딩되는 것을 알 수 있다.

채움 속도와 비움 속도가 동일하도록 도 6의 가공물(10) 제조 공정을 수행할 경우 가공물(10)의 소성 유동 선도는 도 7과 같다.

도 7은 본 발명의 제조 장치로 제조되는 가공물(10)의 소성 유동 선도를 나타낸 개략도이다.

가공물(10)의 머리부(13)를 살펴보면, 내부적으로도 지그재그로 접혀진 형태의 유동 선도가 아니라 자연스럽게 넓게 퍼진 형태의 유동 선도가 나타나고 있음을 알 수 있다. 이러한, 유동 선도에 따르면 강한 내구성을 제공할 수 있다.

결과적으로 본 발명의 제조 장치에 의하면 봉 형상의 가공물(10)에서 제1 방향으로 머리부(13)의 길이 L을 자유롭게 형성할 수 있다.

한편, 앞에서 살펴본 좌굴은 제1 구간뿐만 아니라 제2 구간에서도 발생할 수 있다. 즉, 가공물(10)에서 변형 구간이 아닌 유지 구간에서 좌굴이 일어날 수 있다. 이때의 좌굴은 가공물(10)에서 고정부(150)에 접촉한 단부에 가압부(130)의 높은 압력이 가해짐으로써 발생된다. 따라서, 고정부(150)에 접촉한 단부에 가해지는 높은 압력을 분산시키는 것이 유리하다.

이를 위해 금형부(110)의 제2 구간에서 가공물(10)에 대면하는 면에는 제1 테이퍼(113)가 형성될 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 제조 장치를 나타낸 개략도이다.

살펴보면, 금형부(110)의 제2 구간에서 가공물(10)에 대면하는 면에 제1 방향 ①로 갈수록 가공물(10)에 가까워지는 기울기를 갖는 제1 테이퍼(113)가 형성되고 있다.

제1 테이퍼(113)에 의하면 가압부(130)에 의해 제1 방향으로 가해지는 압력이 테이퍼에 의해 금형부(110)로 일부 가해지게 된다. 이렇게 금형부(110)로 가해진 압력만큼 고정부(150)에 접촉되는 가공물(10)의 단부에 가해지는 압력이 감소되므로, 가공물(10)에서 유지 구간의 좌굴 현상을 신뢰성 있게 방지할 수 있다.

만약, 가공물(10)이 제1 방향으로 연장되고 중공을 갖는 파이프인 경우 파이프가 중공 쪽으로 변형되는 것이 방지되도록 중공에 삽입되는 맨드렐부(170)가 마련될 수 있다. 이때, 맨드렐부(170)에서 파이프에 대면하는 면에는 제2 테이퍼(173)가 형성될 수 있다.

제2 테이퍼(173)는 제1 테이퍼(113)와 마찬가지로 제1 방향으로 갈수록 제1 방향의 수직 방향으로 가공물(10)에 가까워지는 기울기를 가질 수 있다. 제2 테이퍼(173)에 따르면 가압부(130)로부터 인가되는 압력 일부가 맨드렐부(170)로 가해짐으로써 고정부(150)에 접촉된 가공물(10)의 단부에 가해지는 압력을 감소시킬 수 있다. 이에 따르면 가공물(10)에서 유지 구간의 좌굴이 방지될 수 있다. 단, 제1 테이퍼(113)와 제2 테이퍼(173)의 각도는 가공물(10)의 최종 형상에 따라 달라질 수 있다.

한편, 도 8의 아래에는 본 발명의 제조 장치의 개념이 나타나고 있다. 살펴보면, 가압부(130)가 가공물(10)을 가압함에 있어 금형부(110)와 가공물(10) 사이의 이격 공간(제1 구간에 의해 형성됨)에 의해 가공물(10)와 가압부(130)의 사이에는 가상의 스프링 S가 존재하는 경우와 유사하다. 이에 따르면 가공물(10)에 가해지는 힘은 가상의 스프링 S에 의해 댐핑되는 상태로 가공물(10)에 인가되므로 가공물(10)이 좌굴되는 현상을 신뢰성 있게 방지할 수 있다.

도 9는 본 발명의 제조 방법을 나타낸 개략도이다.

도 9의 제조 방법은 도 8의 제조 장치의 동작 순서일 수 있다.

a) 일단부가 가공물(10)로부터 이격되고 타단부가 가공물(10)에 밀착되는 금형부(110)에 가공물(10)이 수용될 수 있다(S 510).

(b) 가공물(10)의 일단부로부터 타단부를 향하는 제1 방향으로 가공물(10)이 가압될 수 있다(S 520). 가압부(130)에서 이루어지는 동작이다.

(c) 가압과 함께 제1 방향으로 금형부(110)가 슬라이딩될 수 있다(S 530). 이때 금형부(110)의 슬라이딩은 금형부 하중 제어에 따라 운동할 수 있다. 금형부(110)에서 이루어지는 동작으로 (b) 단계와 함께 이루어질 수 있다.

한편, 가공물(10)에서 변형 구간을 가열하는 공정 (d)가 추가될 수 있다. (d) 공정은 (a) 단계의 이전, (a) 단계와 (b)(c) 단계의 사이에 이루어질 수 있다. 또는 (b) 공정, (c) 공정과 같은 시간대에 즉, (b) 공정, (c) 공정과 함께 이루어질 수 있다.

금형부(110)에 수용된 가공물(10)은 (b) 단계로 소성 변형되어 가공물(10)과 금형부(110) 사이의 이격 공간, 즉 제1 구간을 채울 수 있다.

(c) 단계로 가공물(10)과 금형부(110) 사이의 이격 공간이 형성될 수 있다. 다시 말해 제1 구간을 비울 수 있다.

그리고 (b) 단계로 이격 공간이 채워지는 속도와 (c) 단계로 이격 공간이 형성되는 속도는 동일할 수 있다. 이에 따르면 금형부(110)의 이격 공간이 비어지는 시간대 없이 항상 이격 공간으로 가공물(10)이 채워지게 된다. 이러한 제조 방법에 따르면 도 7과 같은 소성 유동 선도를 갖는 대두 T형 봉을 생산할 수 있다.

이렇게 생상된 대두 T형 봉은 하나의 가공물(10)로부터 제조되는 소위 원피스(1 piece) 제조가 가능하다. 그리고, 한번의 가압 공정으로 대두 T형 봉의 머리부(13)와 몸체부(11)를 형성할 수 있다. 그리고 머리부(13)의 길이 L을 자유롭게 형성할 수 있다.

이상에서 살펴본 제조 장치 및 제조 방법은 국부 가열 기법, 가공물(10)의 장입 및 취출 방법, 소성 유동 통제를 위한 슬라이딩 금형의 속도 제어 기법에 근거한 일체형 기계식 소성 가공 기술이다.

가압부(130)의 속도에 대한 금형부(110)의 속도를 제어하고, 맨드렐부(170) 등에 테이퍼를 형성하여 가공물(10) 하단에 가해지는 응력을 최소화시킬 수 있다. 이에 따라 좌굴, 겹침 등 여러 결함적 요소를 제거할 수 있다.

제1 방향으로 가공물(10)의 길이가 길면, 가공물(10)의 장입 및 취출을 측면으로 실시할 수 있다. 이를 위해 도 1에 도시된 바와 같이 금형부(110)는 제1 방향으로 절단선이 형성된 2개의 부재(111, 112)로 이루어질 수 있다. 대두 T형 봉의 완성 후 제1 부재(111)와 제2 부재(112)를 서로 이탈시키면 대두 T형 봉을 제1 방향의 수직 방향으로 취출할 수 있다.

그리고, 에어지의 절약, 가공물(10)에서 유지 구간의 소성 변형 방지를 위해 가공물(10)에서 변형 구간만 국부 가열할 수 있다.

대두 T형 봉은 굴삭기 등의 유압 실린더, 공작기계의 스핀들 등으로 사용될 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10...가공물 11...몸체부
13...머리부 15...용접봉
110...금형부 111...제1 부재
112...제2 부재 113...제1 테이퍼
130...가압부 150...고정부
170...맨드렐부 173...제2 테이퍼
190...제어부

Claims (10)

1. 가공물의 변형을 가이드하는 금형부; 및
   제1 방향으로 압력을 가해 상기 금형부에 맞게 상기 가공물을 변형시키는 가압부;를 포함하고,
   상기 가압부의 압력이 상기 가공물에 가해지면 상기 금형부는 상기 제1 방향으로 슬라이딩되며,
   상기 제1 방향을 따라 제1 위치, 제2 위치, 제3 위치, 제4 위치를 순서대로 설정할 때,
   상기 가공물은 상기 제1 위치부터 상기 제4 위치까지 연장되고 상기 연장 방향을 따라 동일한 단면적을 가지며,
   상기 금형부에는 상기 제1 방향으로 연장되는 제1 구간과 제2 구간이 순서대로 마련되고,
   상기 제1 구간은 상기 가공물로부터 이격되는 구간으로 적어도 상기 제2 위치부터 상기 제3 위치까지의 길이를 가지며,
   상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이에 제5 위치가 설정될 때, 상기 제2 구간은 상기 가공물에 밀착되는 구간으로 적어도 상기 제5 위치부터 상기 제4 위치까지의 길이를 갖고,
   상기 금형부에서 상기 제1 구간과 상기 제2 구간의 경계는 상기 제5 위치부터 상기 제3 위치까지 슬라이딩되며,
   상기 가압부는 상기 제1 위치부터 상기 제2 위치까지 이동하고,
   상기 가압부의 이동에 의해 상기 가공물은 상기 제2 위치부터 상기 제4 위치까지의 길이를 갖도록 가공되고, 상기 제2 위치부터 상기 제3 위치까지의 단면적이 상기 제3 위치부터 상기 제4 위치까지의 단면적보다 크게 가공되는 제조 장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 가공물은 상기 가압부의 압력으로 변형되어 상기 제1 구간을 채우며,
   상기 금형부는 상기 슬라이딩으로 상기 제1 구간을 비우고,
   상기 가공물이 상기 가압부의 압력으로 상기 제1 구간을 채우는 채움 속도와 상기 금형부가 상기 슬라이딩으로 상기 제1 구간을 비우는 비움 속도는 동일한 제조 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 가공물은 상기 금형부 및 상기 가압부에 의해 변형되는 변형 구간과 원래 형상을 유지하는 유지 구간을 갖고,
   상기 가공물에서 상기 변형 구간만 가열하는 가열부;를 포함하는 제조 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 가공물에서 상기 제1 위치부터 상기 제3 위치까지의 부위를 가열하는 가열부;를 포함하는 제조 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 제2 구간에서 상기 가공물에 대면하는 면에는 제1 테이퍼가 형성되고,
   상기 제1 테이퍼는 상기 제1 방향으로 갈수록 상기 가공물에 가까워지는 기울기를 갖는 제조 장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 가공물을 상기 제1 방향으로 연장되고, 중공을 갖는 파이프이고,
   상기 파이프가 상기 중공 쪽으로 변형되는 것이 방지되도록 상기 중공에 삽입되는 맨드렐부;를 포함하며,
   상기 맨드렐부에서 상기 파이프에 대면하는 면에는 제2 테이퍼가 형성되고,
   상기 제2 테이퍼는 상기 제1 방향으로 갈수록 상기 가공물에 가까워지는 기울기를 갖는 제조 장치.
   
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