KR101866533B1 - 균일면 형성을 위한 압출 성형용 금형 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압출 성형 시에 성형재료를 압출하는 금형으로써, 상기 금형의 일면에는 상기 금형이 실린더에 결합되는 테두리부, 상기 테두리부 내측이 함몰 형성되는 함몰부, 상기 함몰부 내측이 돌출 형성되어, 성형 재료의 유속을 감속시키는 돌출부 및 상기 함몰부 및 돌출부에 형성되어, 상기 금형을 관통하는 복수의 압출공을 포함하는 균일면 형성을 위한 압출 성형용 금형 및 이를 제조하는 금형 제조 방법이다.

Description

균일면 형성을 위한 압출 성형용 금형 및 이를 제조하는 방법{Extrusion metallic mold for flat side and the method of making the metallic mold}

본 발명은 압출 성형시 실린더와 결합되어 스크류의 압축력에 의해서 성형재료를 압출하는 금형에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압출 시 성형되는 완성품의 단면을 균일하게 가공하여 제품의 완성도를 향상시키는 압출 성형용 금형 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

압출 가공은 단면이 균일한 긴 봉이나 관 등을 제조하는 금속 가공 방법 중 하나로써, 일반적으로는 성형 재료를 용기에 넣고 다이의 구멍으로부터 밀어내서 성형 재료보다 작은 단면적이 일정한 긴 제품을 만드는 가공법이다. 압출 가공은 압출되는 금속의 방향이 외부로부터 압력을 가하는 방향과 일치하는 정압출법과 금속의 방향이 압력이 가해지는 방향과 상반되는 역압출법으로 분류된다.

일반적인 압출 성형 장치는 하나 또는 복수의 스크류가 회전하는 힘에 의하여 압력이 증가하는 실린더 내부에 성형재료를 투입하여, 노즐이 형성되는 방향으로 성형재료가 압력 차에 의해 원하는 형상으로 압출한다.

이 때, 실린더 내의 온도를 변화시키는 복수의 히터가 포함될 수 있으며, 스크류에 회전력을 부여하는 별도의 모터가 결합될 수 있다.

그러나 이러한 압출 가공은 노즐에서 성형재료가 통과하는 방향으로 단면적이 점차 좁아지는 것이 일반적이다. 노즐과 결합되어 가공자가 원하는 형상으로 압출을 수행하는 금형에 성형재료가 도달하였을 때, 노즐의 중앙부와 가장자리부의 성형재료 유속이 그 외를 통과하는 성형재료의 유속보다 현저히 빠른 현상이 나타난다. 이는 곧 금형을 통과하는 성형재료의 유속이 다르다는 것을 의미하며, 이에 따라 금형을 통과한 성형재료의 유량 및 외부에 노출되어 냉각되는 시간차로 인하여 완성품의 단면이 균일하지 않은 현상이 발생할 수 있다는 문제점이 존재한다.

국내공개특허공보 제10-1997-0025918호 ("사출 성형 금형의 설계 장치 및 그 설계 방법")

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 성형재료의 압출이 완성된 가공품의 단면이 균일하도록 가공하기 위한 압출 성형 금형을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 일실시예는 압출 성형 시에 성형재료를 압출하는 금형으로써, 상기 금형의 일면에는 상기 금형이 실린더에 결합되는 테두리부, 상기 테두리부 내측이 함몰 형성되는 함몰부, 상기 함몰부 내측이 돌출 형성되어, 성형 재료의 유속을 감속시키는 돌출부 및 상기 함몰부 및 돌출부에 형성되어, 상기 금형을 관통하는 복수의 압출공을 포함한다.

또한 상기 함몰부는 상기 테두리부와 인접하여 함몰 형성되는 제1함몰부와, 상기 제1함몰부 및 상기 돌출부 사이에 함몰 형성되는 제2함몰부로 형성되어, 상기 성형재료의 유속을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제2함몰부의 깊이는 상기 제1함몰부의 깊이보다 더 깊게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 돌출부의 높이는 상기 테두리부의 높이와 일치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예는 압출 성형 시에 성형재료를 압출하는 금형으로써, 성형재료를 분사하는 실린더와 결합하는 금형의 평평한 일면에는 상기 금형을 관통하는 복수의 압출공이 형성되는 압출부를 포함하여 형성되되,

상기 압출부는 중심부와 가장자리부에 형성되는 압출공의 직경이 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 중심부 및 가장자리부의 제1압출공 직경은 기존 제2압출공 직경의 1/2 내지 3/4인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 돌출부를 관통하는 제1압출공의 직경은 상기 함몰부를 관통하는 제2압출공의 직경보다 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명을 이용하여 압출 성형용 금형을 제조하는 방법에 있어서, 성형 재료가 압출되는 복수의 압출공이 상기 금형을 관통하는 형상으로 가공되는 압출공 가공 단계, 상기 금형의 함몰부 및 돌출부에 대응되는 형상이 일면에 양각으로 형성되는 전극에 상기 금형의 일면을 고정시키는 금형 고정 단계 및 상기 전극에 충전 및 방전이 지속되는 방전 가공 단계를 포함한다.

본 발명을 압출 성형 장치에 결합하여 성형 재료를 압출함에 따라 압출 가공되는 가공품의 단면의 중앙부 두께가 비정상적으로 두꺼워지는 현상을 방지할 수 있다.

또한 성형재료가 통과하는 유속에 따라 함몰부의 깊이를 다르게 하여 비교적 정밀한 성형재료의 유속 제어가 가능함에 따라 완성되는 가공품의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 압출 성형용 금형을 도시한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 압출 성형용 금형의 단면을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 압출 성형용 금형의 함몰부 및 돌출부를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압출 성형용 금형과 압출공의 직경을 도시한 예시도이다.
도 5는 본 발명인 압출 성형용 금형을 제조하는 전극을 도시한 예시도이다.
도 6은 본 발명인 압출 성형용 금형을 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 압출 성형용 금형을 도시한 예시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전체적으로 사각판 형상으로 형성될 수 있다.

또한 성형재료가 금형을 관통함으로써 압출될 수 있도록 상기 금형을 관통하는 복수의 압출공(400)이 형성된다. 이는 도 1에 도시된 것처럼 상기 금형의 테두리부(100)를 제외한 중심부에 형성될 수 있으며, 상기 압출공(400)으로 성형재료가 통과됨으로써 가공자가 원하는 형상의 제품을 생산할 수 있다.

이 때, 복수의 압출공(400)이 형성되는 구역은 상기 테두리부(100)보다 함몰되는 함몰부(200)로 이루어질 수 있으며, 상기 함몰부의 한가운데는 소정 높이 돌출되는 돌출부(300)로 이루어질 수 있다. 이는 상기 복수의 압출공(400)을 통과하는 성형재료가 상기 돌출부(300)로 삽입되는 중앙부의 유속이 상기 함몰부(200)로 삽입되는 유속보다 높아짐에 따라서, 압출 가공을 거친 완성품의 두께가 일정치 않게 되는 현상을 방지하고자 위함이다.

예를 들어, 스크류 압력에 의해 이동하는 성형재료가 상기 돌출부(300)에 형성된 상기 복수의 압출공(400)에 먼저 도달하게 되면, 상기 압출공(400) 직경이 작은값을 갖게 되어 성형재료의 유속이 줄어든다. 반면에 상기 돌출부(300)와 대응되는 위치의 성형재료가 상기 압출공(400)을 통과할 때, 상기 함몰부(200)를 향해 이동하는 성형재료는 아직 상기 압출공(400)을 통과하지 않아 유속을 그대로 유지할 수 있다. 따라서, 상기 함몰부(200)가 상기 돌출부(300)가 돌출된 높이만큼 상기 함몰부(200)를 통과할 성형재료는 상기 돌출부(300)를 통과한 성형재료보다 유속을 유지할 수 있는 시간을 더 오래 가질 수 있다.

이는 중앙부의 두께가 비정상적으로 두꺼워지는 완성품의 불량 현상을 미연에 방지할 수 있습니다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 압출 성형용 금형의 단면을 도시한 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 함몰부(200)의 가장자리는 제1함몰부(210)로 구성되며, 상기 함몰부(200)의 내측은 제2함몰부(220)로 구성될 수 있다. 이 때, 함몰되는 깊이가 다른 상기 제1함몰부(210)와 제2함몰부(220)로 복수의 상기 함몰부(200)를 구성함에 따라, 상기 압출공(400)을 통과하여 압출되는 성형재료의 유속을 효율적으로 조절함과 동시에, 상기 돌출부(300)가 상기 금형(10)의 중앙에 돌출되어, 압출가공이 완료된 가공물의 중앙부가 비정상적으로 팽창하는 것을 방지할 수 있다.

상기 함몰부(200)를 상기 제1함몰부(210) 및 제2함몰부(220)로 나누게 됨에 따라, 가공품의 완성도를 높일 수 있다. 상기 제1함몰부(210)는 상기 테두리부(100)와 상기 함몰부(200)의 경계부에 형성되며, 상기 제2함몰부(220)는 상기 제1함몰부(210)와 상기 돌출부(300) 사이에 형성된다.

상기 제1함몰부(210)와 상기 제2함몰부(220)가 상기 테두리부(100)를 기준으로 함몰되는 깊이를 서로 다르게 하여, 가공품의 면이 균일한 두께를 갖도록 할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 압출 성형용 금형의 함몰부(200) 및 돌출부(300)를 도시한 단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1함몰부(210)가 함몰되는 깊이(l1)과 상기 제2함몰부(220)가 함몰되는 깊이(l2)는 상이한 값을 가질 수 있다. 즉, 상기 제1함몰부(210)의 깊이(l1)보다 상기 제2함몰부(220)의 깊이(l2)값이 더 큰 값으로 형성될 수 있다. 이는 상기 실린더에서 상기 금형으로 이송되는 성형재료의 유속은 상기 제1함몰부(210)를 통과하는 성형재료가 상기 제2함몰부(220)를 통과하는 성형재료보다 먼저 상기 압출공(400)에 삽입되기 시작한다.

상기 복수의 압출공(400)이 형성된 구역의 너비가 성형재료가 이송되는 상기 실린더의 직경보다 작게 형성됨에 따라, 상기 금형의 가장자리를 통과하는 성형재료의 유속 또한 중앙부와 마찬가지로 증가하게 된다. 이후 상기 압출공(400)을 통과하여 압출이 완료되면, 압력이 낮아져 완성품의 가장자리가 팽창하게 되는 현상이 발생될 수 있다.

따라서 상기 금형(10)에 상기 압출공(400)이 형성되는 가장자리를 상기 제2함몰부(220)보다 돌출되는 형상의 상기 제1함몰부(210)로 형성시킴으로써, 상기한 문제점을 보완할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압출 성형용 금형과 압출공의 직경을 도시한 예시도이다. 본 실시예는 성형재료가 통과되는 상기 복수의 압출공(400)이 형성되는 구역을 압출부(500)로 정의하여, 상기 압출부(500)의 가장자리와 중앙부에 형성되는 제1압출공(410)과 상기 제1압출공(410)을 제외한 나머지 구역에 형성되는 제2압출공(420)으로 구분할 수 있다.

이 때, 상기 제1압출공(410)의 직경(R1)은 상기 제2압출공(420)의 직경(R2)보다 작은 값으로 형성된다. 상기 제1압출공(410)의 직경(R1)이 작게 형성됨에 따라, 상기 제1압출공(410)을 통과하는 성형재료의 유속은 느려질 것이고, 이와 비교하여 상기 제2압출공(420)을 통과하는 성형재료의 유속 값은 큰 값을 갖게 된다. 이와 같은 상기 제1압출공(410)을 성형재료의 유속이 빠른 상기 압출부(500)의 가장자리와 중앙부에만 한정적으로 형성시킴에 따라, 상기 금형(10)을 통과하는 압출 가공품의 면이 균일하게 가공될 수 있다.

도 5는 본 발명인 압출 성형용 금형(10)을 제조하는 전극(20)을 도시한 예시도이다. 상기 전극(20)은 상기 함몰부(200) 및 돌출부(300)가 형성되는 상기 금형(10)을 제조하기 위한 도구로써, 상기 전극(20) 상부에 재료를 안치시킨 후, 방전가공을 통하여 상기 금형(10)을 제조할 수 있다.

전극 상부(21)에는 상기 금형(10)의 상기 함몰부(200)와 대응되는 형상의 전극 돌출부(22)가 형성되고, 상기 돌출부(300)와 대응되는 형상의 전극 함몰부(23)가 도 5와 같이 형성되어, 상기 금형(10)으로 가공할 재료를 상기 전극 상부(21)에 안치시켜 방전가공을 수행한다.

도 6은 본 발명인 압출 성형용 금형을 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.

먼저 상기 금형(10)을 두께 방향으로 관통하는 상기 복수의 압출공(400)을 제작하는 압출공 형성 단계(S100)가 수행된다.

이후, 상기 복수의 압출공(400)이 형성된 상기 금형(10)의 일면을 상기 전극 상부(21)에 안치시켜 고정시키는 금형 고정 단계(S200)가 시행된다.

상기 금형 고정 단계(S200)를 거쳐 상기 금형(10)이 상기 전극 상부(21)에 안치되었다면, 상기 금형(10)의 일면에 상기 함몰부(200)를 형성하는 방전 가공 단계(S300)를 수행한다. 이러한 가공 순서는 상기 압출공(400)을 제작할 시에 상기 함몰부(200)의 함몰 깊이 차이로 인하여 상기 압출공(400)의 직경에 대한 공차를 줄이기 위한 것이다.

상기 함몰부(200)가 형성된 후에 상기 압출공(400)을 가공할 경우, 상기 테두리부(100)와 상기 함몰부(200) 사이에 형성되는 경사면에 의해서 상기 압출공(400)의 직경에 공차가 발생할 수 있기 때문에, 성형재료를 압출하는 데 있어서 정밀도가 떨어진다는 문제점을 야기한다.

따라서, 상기 압출공(400)을 제작하는 상기 압출공 형성 단계(S100)를 먼저 수행한 뒤에 상기 함몰부(200)를 형성하는 상기 금형 고정 단계(S200)와 상기 방전 가공 단계(S300)를 실행함으로써, 상기 금형(10)의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

10 : 금형 20 : 전극
21 : 전극 상부 22 : 전극 돌출부
23 : 전극 함몰부
100 : 테두리부
200 : 함몰부
210 : 제1함몰부 220 : 제2함몰부
300 : 돌출부
400 : 압출공
410 : 제1압출공 420 : 제2압출공
500 : 압출부
S100 : 압출공 가공 단계
S200 : 금형 고정 단계
S300 : 방전 가공 단계

Claims (8)

1. 압출 성형 시에 성형재료를 압출하는 금형(10)으로써,
   상기 금형(10)의 일면에는
   상기 금형(10)이 실린더에 결합되는 테두리부(100);
   상기 테두리부 내측이 함몰 형성되는 함몰부(200);
   상기 함몰부 내측이 돌출 형성되어, 성형 재료의 유속을 감속시키는 돌출부(300); 및
   상기 함몰부 및 돌출부에 형성되어, 상기 금형을 관통하는 복수의 압출공(400);
   을 포함하는 균일면 형성을 위한 압출 성형용 금형(10).
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 함몰부(200)는
   상기 테두리부(100)와 인접하여 함몰 형성되는 제1함몰부(210)와, 상기 제1함몰부(210) 및 상기 돌출부(300) 사이에 함몰 형성되는 제2함몰부(220)로 형성되어,
   상기 성형재료의 유속을 제어하는 것을 특징으로 하는 균일면 형성을 위한 압출 성형용 금형(10).
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제2함몰부(220)의 깊이(l2)는
   상기 제1함몰부(210)의 깊이(l1)보다 더 깊게 형성되는 것을 특징으로 하는 균일면 형성을 위한 압출 성형용 금형(10).
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 돌출부(300)의 높이는
   상기 테두리부(100)의 높이와 일치하는 것을 특징으로 하는 균일면 형성을 위한 압출 성형용 금형(10).
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 돌출부(300)를 관통하는 제1압출공(410)의 직경은
   상기 함몰부(200)를 관통하는 제2압출공(420)의 직경보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 균일면 형성을 위한 압출 성형용 금형(10).
   
8. 제1항 내지 제4항 또는 제7항 중 어느 한 항의 압출 성형용 금형을 제조하는 방법에 있어서,
   성형 재료가 압출되는 복수의 압출공(400)이 상기 금형(10)을 관통하는 형상으로 가공되는 압출공 가공 단계(S100); 및
   상기 금형(10)의 함몰부(200) 및 돌출부(300)에 대응되는 형상이 일면에 양각으로 형성되는 전극(20)에 상기 금형(10)의 일면을 고정시키는 금형 고정 단계(S200); 및
   상기 전극(20)에 충전 및 방전이 지속되는 방전 가공 단계(S300);
   를 포함하는 균일면 형성을 위한 압출 성형용 금형(10)을 제조하는 방법.

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