KR102035917B1 - 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법 - Google Patents

지하수 모래 여과기 몸통 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은, 판재를 준비하는 소재준비단계(S10); 준비된 판재를 원통형으로 성형하는 밴딩성형단계(S20); 밴딩 성형된 판재를 용접하여 원통으로 형성하는 용접단계(S30); 스피닝머신에 장착된 제1금형(D1)에 상기 원통을 장착하는 원통장착단계(S40); 스피닝머신에 장착된 제2금형(E1)을 상기 제1금형(D1)과 결합하는 금형결합단계(S50); 상기 원통에서 상체부와 허리부가 이어지게 성형하는 제1성형단계(S60); 상기 원통에서 하체부와 허리부가 이어지게 성형하는 제2성형단계(S70);를 포함하는 구성함으로써, 지하수 모래 여과기 몸통의 생산성 및 기계적 특성과 정밀성이 향상되고, 상체부와, 하체부와, 허리부가 경계 없이 이어진 하나의 몸체로 되면서 허리부의 벽체 두께가 두껍게 형성되어 내구수명이 크게 향상되며, 용접 작업은 최소화함으로써 노동력과 제조원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

지하수 모래 여과기 몸통 제조방법{Underground water sand filter body manufacturing method}
본 발명은 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지하수 모래 여과기 몸통을 제조하는 과정을 간소화하면서, 상체부와, 하체부와, 허리부가 경계 없이 이어진 하나의 몸체로 형성되게 함과 동시에, 재료의 성형 과정에서 허리부 두께가 두꺼워지게 함으로써, 생산성과 품질 및 내구수명은 향상되고, 제조원가는 절감할 수 있게 한 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법에 관한 것이다.
시설재배용 비닐하우스는 그 내부의 온도를 유지시키기 위해 야간에 온기가 있는 지하수를 비닐하우스 표면에 살포하여 비닐하우스의 내부 온도가 하강하는 것을 막고 있다.
그러나 지하수에는 모래가 혼입된 경우가 많아, 이를 그대로 사용할 경우 비닐하우스의 손상을 유발하거나, 살수노즐이 모래에 의해 막히는 등의 고장이 발생하는 문제가 있다.
그리하여 지하수를 양수하여 비닐하우스 내에 살포할 때에는 지하수 모래 여과기를 이용해 지하수에 혼입된 모래를 여과한 후, 그 여과된 물을 사용하게 된다.
상술한 바와 같이 지하수에 혼입된 모래를 여과하는 지하수 모래 여과기는 다양한 형태와 종류가 있으나, 도 1에서 도시한 바와 같이 모래시계 형태로 된 몸통을 가진 타워형 지하수 모래 여과기가 가장 널리 사용되고 있다.
상기와 같은 종래의 지하수 모래 여과기는 상체부(1)와 하체부(2)로 구성하고, 상체부(1)와 하체부(2)가 연결되는 허리부(3)가 잘록하게 형성되며, 상체부(1) 주벽 일측에는 지하수유입부(4)가 비스듬한 각도로 형성되고, 상체부(1)의 상단부에는 여과수배출부(5)가 형성된다.
그리하여 양수된 지하수가 상기 지하수유입부를 통해 상체부(1) 내로 유입되면, 지하수의 유입 압력에 의해 상체부(1) 내부에서 소용돌이가 발생하면서, 지하수에 혼입된 모래는 자중에 의해 하체부(2)로 침전되어 지하수에 혼입된 모래의 여과가 이루어진다.
상기와 같이 지하수 모래 여과기로 공급되어 모래 여과가 이루어진 지하수는 상기 여과수배출부(5)를 통해 배출되며, 하체부(2)로 침전된 모래는 하체부(2)의 하부에 형성된 드레인밸브(6)를 통해 배출된다.
한편, 상기와 같이 지하수 모래 여과기를 이용해 지하수에 혼입된 모래를 여과하기 위하여 지하수를 상체부(1) 내부로 공급할 때, 지하수의 유입 압력에 따른 소용돌이의 회전속도를 높이면, 모래의 침전 효율을 높일 수 있기 때문에 소용돌이의 회전 속도를 높이기 위해 상체부(1)는 상부에서 하부로 갈수록 내경이 좁아지는 상광하협 형태로 형성함으로써, 상체부(1)와 하체부(2)가 연결되는 허리부(3)가 잘록하게 형성된다.
그런데 상술한 바와 같은 지하수 모래 여과기의 몸통을 허리가 잘록한 모래시계 형으로 제조하기 위해서는 상기 몸통을 도면과 같이 조각으로 나누어 각각 밴딩 성형한 후, 성형된 각 조각들(1a, 1b, 1c, 2a, 2b, 2c)을 용접하여 일체화하는 과정을 수행하게 된다.
따라서 상기와 같은 종래의 지하수 모래 여과기 제조방법은, 각 조각을 구성하는 금속 판재의 준비, 각 조각의 밴딩 성형, 각 조각의 용접 등에 상당한 시간이 소요됨으로써 생산성이 낮고, 많은 노동력을 필요로 함으로써 제조원가가 높은 단점이 있다.
또한, 다수의 조각을 용접하여 일체화하는 제조방법 상, 용접선(W)이 많이 형성되기 때문에 미려한 외관을 형성하기 곤란할 뿐만 아니라, 수작업에 의해 이루어지는 용접 작업의 특성 상, 용접선(W)이 많아질수록 불량이 발생할 가능성이 증가하는 단점이 있다.
특히, 용접 불량이 발생할 경우에는 용접부위에 국부적으로 열응력이 발생되어 강도가 약해질 뿐 아니라, 용접 후에는 용접부위를 매끈하게 연마하는 등의 후가공을 수행하는 경우에, 용접선(W)이 많을수록 후가공에 소요되는 시간이 증가함으로써, 생산성 저하를 유발하는 단점이 있다.
또한, 종래의 제조방법에 의해 제조되는 지하수 모래 여과기의 몸통은, 상기 몸통을 구성하는 각 조각의 벽체 두께가 모두 동일하게 형성됨으로써, 몸통을 구성하는 허리부(3) 내벽의 마모가 심하여 수명이 단축되는 단점이 있다.
즉, 모래시계 형상으로 되어 상체부(1)와 하체부(2)의 직경에 비해 허리부(3)의 직경이 작은 지하수 모래 여과기의 몸통은, 내부에서 지하수의 유입 압력에 따른 소용돌이가 발생할 때, 상체부(1)에서 허리부(3)로 갈수록 유속이 높아지게 된다.
그런데 몸통 내부로 유입되는 지하수에는 모래가 혼입되어 있으므로 유속이 빨라지는 몸통의 허리부(3) 내주면은 지하수에 혼입된 모래에 의해 더 많이 마찰되면서 허리부(3) 내벽이 상체부(1)나 하체부(2)의 내벽에 비해 더 빨리 마모됨으로써, 수명이 저하되는 것이다.
따라서 상기 허리부(3)의 내마모성과 내구성 강화를 위해서는 허리부(3)의 성형에 사용되는 금속 판재를 상체부(1)나 하체부(2)를 구성하는 금속 판재보다 더 두꺼운 것을 사용하면 되지만, 이와 같이 두께가 서로 다른 판재로 각 조각을 성형하는 경우에, 각 조각의 용접 시 더 높은 용접 난이도가 요구될 뿐만 아니라, 후가공에 더 많은 시간이 비용이 소요됨으로써 생산성은 현저히 저하되고, 제조원가는 크게 인상되는 단점이 있다.
등록실용신안공보 제20-0436287호
본 발명의 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로서, 지하수 모래 여과기 몸통의 제조공정을 간소화하여 효율적이고 신속하게 제조할 수 있게 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 지하수 모래 여과기 몸통 제조 시에 몸통을 구성하는 상체부와, 하체부와, 허리부가 경계 없이 이어진 하나의 몸체로 형성되게 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상체부와, 하체부와, 허리부가 경계 없이 이어진 하나의 몸체로 되는 지하수 모래 여과기 몸통을 제조함에 있어서, 재료의 성형 과정에서 허리부의 벽체 두께가 상체부나 하체부의 벽체 두께보다 두껍게 형성되도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 수작업에 의해 이루어지는 용접 작업은 최소화하고, 제조 과정에서 재료의 낭비를 최소화할 수 있게 하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법은,
소정 두께의 판재를 준비하는 소재준비단계(S10);
상기 준비된 판재의 세로 방향 양 측면이 상호 접촉 가능하도록 원통형으로 성형하는 밴딩성형단계(S20);
상기 밴딩 성형된 판재의 상호 접촉하는 양 측면을 용접하여 원통으로 형성하는 용접단계(S30);
스피닝머신의 스핀들(C1)에 장착된 제1금형(D1)에 상기 원통의 일단부를 장착하는 원통장착단계(S40);
스피닝머신의 고정헤드(C2)에 장착된 제2금형(E1)이 상기 원통의 타단부 내측으로 삽입되도록 상기 제1금형(D1)과 제2금형(E1)을 결합하는 금형결합단계(S50);
상기 스피닝머신의 스핀들(C1) 회전에 의해 상기 원통이 회전할 때, 스피닝머신의 가공롤러(C3)로 원통의 외주면을 가압하여 상체부(B1)와 허리부(B3)가 일체로 이어지게 성형하는 제1성형단계(S60);
상기 제1성형단계(S60) 후, 상기 스피닝머신의 스핀들(C1) 회전에 의해 상기 원통이 회전할 때, 스피닝머신의 가공롤러(C3)로 원통의 외주면을 가압하여 하체부(B2)와 허리부(B3)가 일체로 이어지게 성형하는 제2성형단계(S70);를 포함한다.
상기 제1금형(D1)은, 내측에서 외측으로 갈수록 외경이 좁아지는 내광외협 형태로 형성하고,
상기 제2금형(E1)은, 내측에서 외측으로 갈수록 외경이 넓어지는 내협외광 형태로 형성하되,
상호 접하는 제1금형(D1)의 외측단부 외경과, 제2금형(E1)의 내측단부 외경은 동일하게 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1성형단계(S60)는, 상기 스피닝머신의 가공롤러(C3)가, 원통의 일단부 외주면에 접한 상태를 유지하면서, 상기 제1금형(D1)의 내측 단부에서 외측 단부 방향으로 이동하여 원통의 외주면을 상기 스핀들(C1)의 중심축 방향과 직각 방향으로 가압하되,
가공롤러(C3)가 제1금형(D1)의 내측 단부에서 외측 단부로 갈수록 가공롤러(C3)와의 접촉 압력에 의해 상기 원통 표면에서 밀려나는 소재량이 누적되게 하여,
원통의 일단부에서 가운데로 갈수록 원통의 외경은 작아지고, 원통 주벽의 단면 두께는 두꺼워지게 성형하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1성형단계(S60)에 있어서, 상기 가공롤러(C3)는 상단부가 상기 제1금형(D1)의 내측 단부를 향하고, 하단부가 제1금형(D1)의 외측 단부를 향하도록 경사진 상태로 상기 원통에 외접하게 하여, 가공롤러(C3)와 원통 간의 가공부하가 감소하게 하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2성형단계(S70)는, 상기 스피닝머신의 가공롤러(C3)가, 원통의 타단부 외주면에 접한 상태를 유지하면서, 상기 제2금형(E1)의 외측 단부에서 내측 단부 방향으로 이동하여 원통의 외주면을 상기 스핀들(C1)의 중심축 방향과 직각 방향으로 가압하되,
가공롤러(C3)가 제2금형(E1)의 외측 단부에서 내측 단부로 갈수록 가공롤러(C3)와의 접촉 압력에 의해 상기 원통 표면에서 밀려나는 소재량이 누적되게 하여,
원통의 타단부에서 가운데로 갈수록 원통의 외경은 작아지고, 원통 주벽의 단면 두께는 두꺼워지게 성형하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2성형단계(S70)에 있어서, 상기 가공롤러(C3)는 상단부가 상기 제2금형(E1)의 외측 단부를 향하고, 하단부가 제2금형(E1)의 내측 단부를 향하도록 경사진 상태로 상기 원통에 외접하게 하여, 가공롤러(C3)와 원통 간의 가공부하가 감소하게 하는 것을 특징으로 한다.
상기 소재준비단계(S10)에서 준비된 판재의 일면에는 내마모성 코팅층(B4)을 형성하는 코팅층형성단계(S80)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 코팅층형성단계(S80)는, 상기 판재의 일면에 균일한 두께의 제1내마모성 코팅층(B4)을 형성하고,
상기 판재가 성형되어 지하수 모래 여과기 몸통의 허리부(B3)가 되는 위치에서 상기 제1내마모성 코팅층(B4) 상부에 적층되게 소정 두께의 제2내마모성 코팅층(B5)을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 코팅층형성단계(S80)는, 300 내지 400 메시의 입자 크기를 갖는 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 금속 입자에 대하여 400 내지 1000 메시의 입자 크기를 갖는 탄화규소 또는 알루미나의 세라믹 입자를 4:1 내지 3:2의 혼합비로 혼합한 비용융 상태의 혼합 분말을 고압가스를 이용해 초음속노즐로 상기 판재의 일면에 분사하여 상기 판재의 일면에 금속-세라믹 복합체로 된 내마모성 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법은 제조공정을 대폭 간소화함으로써, 지하수 모래 여과기 몸통을 보다 효율적이고, 신속하게 제조할 수 있게 되어 제작에 소요되는 시간이 크게 단축됨으로써 생산성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 지하수 모래 여과기 몸통 제조 시에 몸통을 구성하는 상체부와, 하체부와, 허리부가 경계 없이 이어진 하나의 몸체로 형성되게 함으로써, 지하수 모래 여과기 몸통의 기계적 특성과 정밀성 개선을 통해 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상체부와, 하체부와, 허리부가 경계 없이 이어진 하나의 몸체로 되는 지하수 모래 여과기 몸통을 제조함에 있어서, 재료의 성형 과정에서 허리부의 벽체 두께가 상체부나 하체부의 벽체 두께보다 두껍게 형성함으로써, 내구수명이 크게 향상되는 지하수 모래 여과기 몸통의 제조가 가능케 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 수작업에 의해 이루어지는 용접 작업은 최소화함으로써 노동력을 절감하고, 제조 과정에서 재료의 낭비를 최소화할 수 있게 되어 제조원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 지하수 모래 여과기를 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명의 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법의 실시 예에 따른 제조공정을 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명의 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법의 실시 예에 따른 재료의 성형 과정을 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명의 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법의 실시 예에 따른 원통장착단계를 나타낸 단면 예시도.
도 5는 본 발명의 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법의 실시 예에 따른 금형결합단계를 나타낸 단면 예시도.
도 6은 본 발명의 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법의 실시 예에 따른 제1성형단계를 나타낸 단면 예시도.
도 7은 본 발명의 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법의 실시 예에 따른 제2성형단계를 나타낸 단면 예시도.
도 8은 본 발명의 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법의 실시 예에 따라 제조된 지하수 모래 여과기 몸통을 나타낸 정면 단면도.
도 9는 본 발명의 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법의 또 다른 실시 예에 따른 제조공정을 나타낸 블록도.
도 10과, 도 11은 본 발명의 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법의 또 다른 실시 예에 따른 내마모성 코팅층 형성 단계를 나타낸 예시도.
도 12는 본 발명의 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법의 실시 예에 따라 제조된 지하수 모래 여과기 몸통이 사용된 지하수 모래 여과기를 나타낸 예시도.
이하, 본 발명의 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법을 상세히 설명함에 있어서, 다음의 설명은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있으며, 본 발명에서 사용된 "제1," "제2," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.
예를 들면, '제1부분'과 '제2부분'은 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 부분을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
또한, 본 발명에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 발명에 기재된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 발명에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 발명에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 발명에서 정의된 용어일지라도 본 발명의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없음은 물론이다.
도 2는 본 발명의 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법의 실시 예에 따른 제조공정을 나타낸 블록도이고, 도 3은 본 발명의 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법의 실시 예에 따른 재료의 성형 과정을 나타낸 예시도이다.
도 2 내지 도 3을 참조하여 설명한다.
본 발명의 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법은 소재준비단계(S10), 밴딩성형단계(S20), 용접단계(S30), 원통장착단계(S40), 금형결합단계(S50), 제1성형단계(S60), 제2성형단계(S70)를 포함한다.
이하, 각 단계를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 소재준비단계(S10)는, 지하수 모래 여과기 몸통의 재료가 되는 금속 판재를 준비한다.
상기 금속 판재는 지하수와 접촉하는 지하수 모래 여과기 몸통의 사용 특성 상 구리, 황동, 알루미늄, 연강, 스테인리스강 등과 같이 내부식성을 가지는 금속으로 된 소정 두께의 판재를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 판재의 크기와 형상은, 가로 길이가 지하수 모래 여과기 몸통의 원주 길이에 대응하고, 세로 길이가 지하수 모래 여과기 몸통의 상하 높이에 대응하며, 두께는 1 내지 3㎜의 사각 판재로 준비한다.
상기 밴딩성형단계(S20)는, 상기 준비된 판재의 세로 방향 양 측면이 상호 접촉 가능하도록 원통형으로 밴딩 성형한다.
금속 판재를 원통형으로 밴딩 성형할 때에는 재료를 소정 곡률로 성형하는 통상의 밴딩머신을 사용하는 것이 바람직할 것이나, 이에 한정하는 것은 아님을 미리 밝혀둔다.
상기 밴딩머신에 의해 밴딩된 금속 판재는 지하수 모래 여과기 몸통의 직경에 대응하는 곡률을 가지면서, 세로 방향 양 측면이 상호 접촉 가능하도록 근접한 원통형에 가까운 형태로 성형된다.
상기 밴딩머신은, 평판형의 철판을 원통 형상으로 성형하는 장치로서 일반적으로는, 성형할 원통형상의 제품을 전개한 형태로 펀칭한 철판을 적치하는 적치대와, 그 적치대로부터 철판을 공급하는 공급장치과, 상기 공급장치로부터 공급된 철판을 원통형상으로 밴딩되도록 구동모터에 의해 회전되는 한 쌍의 성형롤러와, 철판이 상기 성형롤러에서 벗어나지 않게 하는 가이드장치를 포함하여 구성된다.
이러한 밴딩머신은 본 발명의 기술분야에서 주지된 바, 그에 대한 보다 구체적인 설명은 생략한다.
상기 용접단계(S30)는, 상기 밴딩 성형된 판재의 상호 접촉하는 양측 면을 용접하여 일체로 형성함으로써, 도 3과 같이 세로 방향으로 하나의 용접선(W)이 형성된 완전한 원통체가 된다.
상기 용접단계(S30)에서 형성된 용접선(W)은 원통의 외주면에서 외측으로 돌출되지 않도록 그라인딩이나 샌딩과 같은 후가공을 수행하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법의 실시 예에 따른 원통장착단계를 나타낸 단면 예시도로서 이를 참조하여 설명한다.
상기 원통장착단계(S40)는, 스피닝머신의 스핀들(C1)에 장착된 제1금형(D1)에 상기 원통의 일단부를 장착한다.
상기 스피닝머신은 식기, 쟁반, 대야, 냄비 등과 같이 일측이 개방된 용기형상으로 이루어진 금속 제품을 스피닝(spinning) 가공하는 장치로서, 주축대와, 심압대와 공구대를 포함한다.
상기 주축대는 액추에이터와 연결되어 회전하는 스핀들(C1)이 구비되고 상기 스핀들(C1)의 끝단부에 금형이 고정된다.
상기 심압대는 직선 이동하는 고정헤드(C2)가 끝단부에 형성되어, 고정헤드(C2)의 직선이동에 따라 상기 주축대의 금형과, 고정헤드(C2) 사이에 가공재료를 고정한다.
상기 공구대는 상기 스핀들(C1)에 고정된 금형 주위에 위치되어 직선 이동하는 가공롤러(C3)가 구비되고 상기 스핀들(C1)에 의해 회전하는 상기 가공재료가 상기 가공롤러(C3)의 직선 이동에 따라 상기 금형으로 가압되면서 상기 금형의 형상으로 성형되게 한다.
이러한 스피닝머신은 본 발명의 기술분야에서 주지된 바, 그에 대한 보다 구체적인 설명은 생략한다.
한편, 상기 제1금형(D1)은, 상기 스핀들(C1)과 가까운 내측에서 고정헤드(C2) 방향인 외측으로 갈수록 외경이 좁아지는 내광외협 형태의 원추형으로 형성하되, 제1금형(D1)의 내측단부 외경은 상기 원통의 내경과 일치하고, 제1금형(D1)의 외측단부 외경은 상기 원통의 내경보다 작게 형성하여 원통의 내주면과 이격된다.
또한, 제1금형(D1)의 내측 단부에는 플랜지부(D2)를 형성함으로써, 제1금형(D1)에 상기 원통을 장착하였을 때, 제1금형(D1)에 장착된 원통의 일단부가 상기 플랜지부(D2)에 의해 지지된다.
상기 제1금형(D1)은, 본 발명에 의해 제조되는 지하수 모래 여과기 몸통의 상체부(B1)가 성형되도록 설계하는 것이 바람직할 것이나, 이에 한정하는 것은 아님을 미리 밝혀둔다.
도 5는 본 발명의 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법의 실시 예에 따른 금형결합단계를 나타낸 단면 예시도로서 이를 참조하여 설명한다.
상기 금형결합단계(S50)는, 스피닝머신의 고정헤드(C2)에 장착된 제2금형(E1)이 상기 제1금형(D1)에 장착된 원통의 타단부 내측으로 삽입되도록 상기 제1금형(D1)과 제2금형(E1)을 결합한다.
상기 제1금형(D1)과 제2금형(E1)의 견고한 결합을 위해, 제1금형(D1)과 제2금형(E1)이 상호 접하는 면에는 암수로 구성되는 결합부를 구비하는 것이 바람직하다.
일 예로서, 제1금형(D1)의 외측면에는 다각형으로 된 결합홈부(D3)를 형성하고, 제2금형(E1)의 내측면에는 상기 결합홈부(D3)에 대응하는 결합돌부(E3)를 형성함으로써, 제2금형(E1)에 형성된 결합돌부(E3)가, 제1금형(D1)에 형성된 결합홈부(D3)에 끼워지면서 견고한 결합이 이루어진다.
또한, 상기 스핀들(C1)에 의해 제1금형(D1)이 회전할 때, 제1금형(D1)과 결합된 제2금형(E1)도 같이 회전하게 된다.
상기 제2금형(E1)은, 상기 스핀들(C1)과 가까운 내측에서 고정헤드(C2) 방향인 외측으로 갈수록 외경이 넓어지는 내협외광 형태의 원추형으로 형성하되, 제2금형(E1)의 외측단부 외경은 상기 원통의 내경과 일치하고, 제2금형(E1)의 내측단부 외경은 상기 원통의 내경보다 작게 형성하여 원통의 내주면과 이격된다.
이때, 상기 제1금형(D1)과 제2금형(E1)의 결합에 의해 상호 접하는 제1금형(D1)의 외측단부 외경과, 제2금형(E1)의 내측단부 외경은 동일하게 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 제2금형(E1)의 외측 단부에는 플랜지부(E2)를 형성함으로써, 제1금형(D1)에 일단부가 장착된 원통의 타단부에 상기 제2금형(E1)이 삽입되면서 제1금형(D1)이 제2금형(E1)과 결합되었을 때, 원통의 타단부가 상기 플랜지부에 의해 지지된다.
상기 고정헤드(C2)는 상기 스핀들(C1) 쪽으로 압력이 가해짐으로써, 스핀들(C1)에 장착된 제1금형(D1)과 고정헤드(C2)에 장착된 제2금형(E1) 사이에 장착된 원통은 심압부에서 가해지는 압력에 의해 고정된다.
상기 제2금형(E1)은, 본 발명에 의해 제조되는 지하수 모래 여과기 몸통의 하체부(B2)가 성형되도록 설계하는 것이 바람직할 것이나, 이에 한정하는 것은 아님을 미리 밝혀둔다.
즉, 상기 제1금형(D1)이 지하수 모래 여과기 몸통의 상체부(B1)를 성형하도록 설계된 경우에, 상기 제2금형(E1)이 지하수 모래 여과기 몸통의 하체부(B2)를 성형하도록 설계하고, 위와 반대로, 제1금형(D1)이 지하수 모래 여과기 몸통의 하체부(B2)를 성형하도록 설계된 경우에, 상기 제2금형(E1)은 지하수 모래 여과기 몸통의 상체부(B1)를 성형하도록 설계할 수 있다.
도 6은 본 발명의 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법의 실시 예에 따른 제1성형단계를 나타낸 단면 예시도로서 이를 참조하여 설명한다.
상기 제1성형단계(S60)는 상기 스피닝머신에 장착된 원통에 상체부(B1)와 허리부(B3)가 일체로 이어지면서 형성되게 성형한다.
즉, 상기 스핀들(C1)은 스피닝머신의 구동부 동력에 의해 회전하며, 상기 고정헤드(C2)는 공회전한다.
따라서 스핀들(C1)이 회전하면, 스핀들(C1)에 장착된 제1금형(D1)과, 상기 제1금형(D1)에 결합된 제2금형(E1)이 스핀들(C1)과 동일한 속도로 회전하고, 상기 제1금형(D1)과 제2금형(E1) 사이에 장착 고정된 원통이 스핀들(C1)과 동일한 속도로 회전하게 된다.
상기와 같이 스핀들(C1)의 회전에 의해 상기 원통이 회전할 때, 가공롤러(C3)를 원통의 일단부 외주면에 접한 상태에서 상기 스핀들(C1)의 중심축 방향과 직각 방향으로 가압하면서, 제1금형(D1)의 내측 단부에서 외측 단부 방향으로 이동시켜 원통의 일단부 내주면이 제1금형(D1)의 외주면에 접하게 스피닝 가공하여 성형한다.
이때, 내측에서 외측으로 갈수록 외경이 좁아지는 내광외협 형태로 된 상기 제1금형(D1)의 형상으로 인해, 제1금형(D1)의 내측 단부에 위치하는 원통의 일단부는 상체부(B1)로 성형되고, 원통의 가운데 부분은 상기 상체부(B1)와 이어지면서 외경이 축소되어 잘록한 허리부(B3)로 성형된다.
특히, 상체부(B1)와 허리부(B3)가 연결되는 부분이 경계 없이 이어짐으로써, 표면이 매끈한 외관을 가지게 된다.
또한, 상기와 같이 상기 가공롤러(C3)가 제1금형(D1)의 내측 단부에서 외측 단부로 갈수록 가공롤러(C3)와 원통의 접촉 압력에 의해 상기 원통 표면에서 밀려나는 소재량이 원통의 가운데쪽으로 누적되게 함으로써, 원통의 일단부에서 가운데로 갈수록 원통 주벽의 단면 두께는 두꺼워지게 성형된다.
상기 가공롤러(C3)에 의한 원통의 주벽 성형 과정에서 스핀들(C1)의 중심축 방향과 직각 방향으로 가압되는 가공롤러(C3)의 가압 압력과, 원통의 일단부에서 가운데 방향으로 이동하는 가공롤러(C3)의 위치 제어는, 스피닝머신에 있어서 가공롤러(C3)의 위치와 압력을 조절하는 공구대의 수치제어에 의해 자동으로 이루어진다.
또한, 상기와 같이 제1성형단계(S60)를 수행함에 있어서, 원통의 외주면을 가압하는 상기 가공롤러(C3)의 각도는 소정 방향으로 경사지게 할 수 있다.
즉, 가공롤러(C3)의 상단부가 상기 제1금형(D1)의 내측 단부를 향하고, 하단부가 제1금형(D1)의 외측 단부를 향하도록 경사진 상태로 상기 원통에 외접하면서 상기 원통의 일단부에서 가운데 방향으로 경사지게 가압한다.
따라서, 원통을 구성하는 주벽이 상기 가공롤러(C3)에 의해 가해지는 압력에 의해 성형이 이루어지는 과정에서 가공롤러(C3)의 진행 방향과 반대 방향으로 경사진 가공롤러(C3)의 경사도에 의해, 가공롤러(C3)와 원통 간의 가공부하가 감소하게 된다.
그리하여 원통의 가운데로 갈수록 벽체의 외표면이 밀려나면서, 그 밀려난 양이 누적되어 벽체가 두꺼워지는 성형이 보다 원활하게 이루어질 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법의 실시 예에 따른 제2성형단계를 나타낸 단면 예시도로서 이를 참조하여 설명한다.
제2성형단계(S70)는, 상기 제1성형단계(S60) 후, 상기 스피닝머신에 장착된 원통에 하체부(B2)와 허리부(B3)가 일체로 이어지면서 형성되게 성형한다.
즉, 상기 스핀들(C1)에 의해 상기 원통이 회전할 때, 가공롤러(C3)를 원통의 타단부 외주면에 접한 상태에서 상기 스핀들(C1)의 중심축 방향과 직각 방향으로 가압하면서, 제2금형(E1)의 외측 단부에서 내측 단부 방향으로 이동시켜 원통의 타단부 내주면이 제2금형(E1)의 외주면에 접하게 스피닝 가공하여 성형한다.
이 때, 외측에서 내측으로 갈수록 외경이 좁아지는 외광내협 형태로 된 상기 제2금형(E1)의 형상으로 인해, 제2금형(E1)의 외측 단부에 위치하는 원통의 타단부는 하체부(B2)로 성형되고, 원통의 가운데 부분은 상기 하체부(B2)와 이어지면서 외경이 축소되어 잘록한 허리부(B3)로 성형된다.
이 때, 하체부(B2)와 허리부(B3)가 연결되는 부분이 경계 없이 이어짐으로써, 표면이 매끈한 외관을 가지게 형성된다.
또한, 상기 제1성형단계(S60)에서 상기 상체부(B1)와 허리부(B3)가 일체로 이어지게 형성되어 있으므로 하체부(B2)와 허리부(B3)가 일체로 이어짐에 따라 상기 상체부(B1)와 허리부(B3)와 하체부(B2)가 모두 일체로 이어지게 형성된다.
아울러, 가공롤러(C3)가 제2금형(E1)의 외측 단부에서 내측 단부로 갈수록 가공롤러(C3)와 원통의 접촉 압력에 의해 상기 원통 표면에서 밀려나는 소재량이 원통의 가운데쪽으로 누적되게 함으로써, 원통의 타단부에서 가운데로 갈수록 원통 주벽의 단면 두께는 두꺼워지게 성형된다.
이 때, 상기 가공롤러(C3)의 가압 압력 제어와 위치 제어는, 스피닝머신에 있어서 가공롤러(C3)의 위치와 압력을 조절하는 공구대의 수치제어에 의해 자동으로 이루어진다.
한편, 상기와 같이 제2성형단계(S70)를 수행함에 있어서, 원통의 외주면을 가압하는 상기 가공롤러(C3)의 각도가 소정 방향으로 경사지게 할 수 있다.
즉, 가공롤러(C3)의 상단부가 상기 제2금형(E1)의 외측 단부를 향하고, 하단부가 제2금형(E1)의 내측 단부를 향하도록 경사진 상태로 상기 원통에 외접하면서 상기 원통의 타단부에서 가운데 방향으로 경사지게 가압한다.
따라서, 원통을 구성하는 주벽이 상기 가공롤러(C3)의 압력에 의해 성형이 이루어지는 과정에서 가공롤러(C3)의 진행 방향과 반대 방향으로 경사진 가공롤러(C3)의 경사도에 의해, 가공롤러(C3)와 원통 간의 가공부하가 감소함에 따라 원통의 가운데로 갈수록 벽체의 외표면이 밀려나면서 그 밀려난 양이 누적되어 벽체가 두꺼워지는 성형이 보다 원활하게 이루어질 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법의 실시 예에 따라 제조된 지하수 모래 여과기 몸통을 나타낸 정면 단면도로서 이를 참조하여 설명한다.
상기 제1성형단계(S60)와 제2성형단계(S70)가 수행된 후, 제1금형(D1)과 제2금형(E1)을 분리하여 배출한 원통은 도 8과 같이 상부가 소정 직경의 상체부(B1)가 되고, 하부는 소정 직경의 하체부(B2)가 되며, 상기 상체부(B1)와 하체부(B2) 간에는 상체부(B1)나 하체부(B2)의 외경보다 작은 외경을 가지는 허리부(B3)가 하나의 몸체로 이어지게 일체로 형성된다.
또한, 상기와 같이 상체부(B1)와, 하체부(B2)와, 허리부(B3)가 하나의 몸체로 이어지게 일체로 형성됨에 있어서, 상호 연결되는 부분이 용접선(W) 없이 일체로 형성됨으로써 표면이 매끈한 외관을 가지게 된다.
또한, 제1성형단계(S60)와 제2성형단계(S70)를 수행하는 과정에서 가공롤러(C3)에 의해 가해지는 압력에 따라 상체부(B1) 벽체와, 하체부(B2) 벽체의 두께보다 허리부(B3) 벽체의 두께가 더 두껍게 형성된다.
도 9는 본 발명의 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법의 또 다른 실시 예에 따른 제조공정을 나타낸 블록도이고, 도 10과, 도 11은 본 발명의 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법의 또 다른 실시 예에 따른 내마모성 코팅층형성단계를 나타낸 예시도이다.
도 9 내지 도 11을 참조하여 설명한다.
도 9와 같이 소재준비단계(S10), 밴딩성형단계(S20), 용접단계(S30), 원통장착단계(S40), 금형결합단계(S50), 제1성형단계(S60), 제2성형단계(S70)를 순차적으로 수행하여 지하수 모래 여과기 몸통을 제조함에 있어서, 상기 소재준비단계(S10)에서 준비된 판재의 일면에는 내마모성 코팅층(B4)을 형성하는 코팅층형성단계(S80)를 더 포함할 수 있다.
즉, 300 내지 400 메시의 입자 크기를 갖는 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 금속 입자에 대하여 400 내지 1000 메시의 입자 크기를 갖는 탄화규소 또는 알루미나의 세라믹 입자를 4:1 내지 3:2의 혼합비로 혼합한 비용융 상태의 혼합 분말을 고압가스를 이용해 초음속노즐로 상기 판재의 일면에 분사하여 상기 판재의 일면에 금속-세라믹 복합체로 된 내마모성 코팅층(B4)을 형성한다.
상기와 같이 일면에 내마모성 코팅층(B4)이 형성된 판재는 상기 밴딩성형단계(S20), 용접단계(S30), 원통장착단계(S40), 금형결합단계(S50), 제1성형단계(S60), 제2성형단계(S70)로 이어지는 일련의 후속 단계를 순차적으로 수행함으로써 도 10과 같이 상체부(B1)와, 하체부(B2)와, 허리부(B3)가 하나의 몸체로 이어지게 일체로 형성됨과 동시에, 상호 연결되는 부분이 용접선(W) 없이 일체로 형성됨으로써 표면이 매끈한 외관을 가지면서, 내주면 전체에 내마모성 코팅층(B4)이 형성된 지하수 모래 여과기 몸통이 된다.
한편, 상기와 같이 판재의 일면에 내마모성 코팅층(B4)을 형성함에 있어서, 도 11과 같이 판재의 일면 전체에 균일한 두께의 제1내마모성 코팅층(B4)을 형성하고, 상기 판재가 성형되어 지하수 모래 여과기 몸통의 허리부(B3)가 되는 위치에서 상기 제1내마모성 코팅층(B4) 상부에 적층되게 소정 두께의 제2내마모성 코팅층(B5)을 형성할 수 있다.
따라서 상기와 같이 제1내마모성 코팅층(B4)과, 제2내마모성 코팅층(B5)이 적층되게 형성된 판재를 이용하여 지하수 모래 여과기 몸통을 제조함으로써, 상체부(B1)와, 하체부(B2)와, 허리부(B3)가 하나의 몸체로 이어지게 일체로 형성됨과 동시에, 상호 연결되는 부분이 용접선(W) 없이 일체로 형성됨으로써 표면이 매끈한 외관을 가지면서, 상체부(B1)나 하체부(B2)의 내주면보다 허리부(B3)의 내주면에 형성된 내마모성 코팅층의 두께가 두껍게 형성된다.
도 12는 본 발명의 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법의 실시 예에 따라 제조된 지하수 모래 여과기 몸통이 사용된 지하수 모래 여과기를 나타낸 예시도로서 이를 참조하여 설명한다.
본 발명에 의해 제조된 지하수 모래 여과기 몸통을 이용하여 지하수 모래 여과기를 제조하는 경우에, 도면과 같이 몸통의 상체부(B1)를 막는 부분과, 몸통의 하체부(B2)를 막는 부분을 몸통과 일체로 형성하는데 따른 2개의 용접선(W)만 형성된다.
따라서 도 1에서 도시한 종래의 제조방법에 의해 제조되는 지하수 모래 여과기와 대비할 때 용접선(W)의 수가 크게 줄어들기 때문에 수작업에 의해 이루어지는 용접 작업을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 용접 후 표면 마감을 위한 후속 작업을 최소화된다.
그리하여 노동력이 크게 절감할 수 있게 되고, 그로 인한 인건비 절감을 통해 제조원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 줄어든 용접선(W)으로 인해 보다 매끈하고 미려한 외관을 가질 뿐만 아니라, 부식 등 내구성 저하의 원인이 되는 용접선(W)의 수가 줄어들어 지하수 모래 여과기 몸통의 기계적 특성과 정밀성 개선을 통해 품질을 향상시킬 수 있는 등 여러 가지 장점을 가지게 된다.
이상은 본 발명에 따른 실시 예를 기준으로 설명한 것으로서, 본 발명은 위에서 설명한 실시 예에 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하며, 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
S10: 소재준비단계
S20: 밴딩성형단계
S30: 용접단계
S40: 원통장착단계
S50: 금형결합단계
S60: 제1성형단계
S70: 제2성형단계
S80: 코팅층형성단계
A: 지하수 모래 여과기
B: 지하수 모래 여과기 몸통
B1: 상체부
B2: 하체부
B3: 허리부
B4: 내마모성 코팅층
C1: 스핀들
C2: 고정헤드
D1: 제1금형
E1: 제2금형
W: 용접선

Claims (9)

  1. 소정 두께의 판재를 준비하는 소재준비단계(S10);
    상기 준비된 판재의 세로 방향 양 측면이 상호 접촉 가능하도록 원통형으로 성형하는 밴딩성형단계(S20);
    상기 밴딩 성형된 판재의 상호 접촉하는 양 측면을 용접하여 원통으로 형성하는 용접단계(S30);
    스피닝머신의 스핀들(C1)에 장착된 제1금형(D1)에 상기 원통의 일단부를 장착하는 원통장착단계(S40);
    스피닝머신의 고정헤드(C2)에 장착된 제2금형(E1)이 상기 원통의 타단부 내측으로 삽입되도록 상기 제1금형(D1)과 제2금형(E1)을 결합하는 금형결합단계(S50);
    상기 스피닝머신의 스핀들(C1) 회전에 의해 상기 원통이 회전할 때, 스피닝머신의 가공롤러(C3)로 원통의 외주면을 가압하여 상체부(B1)와 허리부(B3)가 일체로 이어지게 성형하는 제1성형단계(S60);
    상기 제1성형단계(S60) 후, 상기 스피닝머신의 스핀들(C1) 회전에 의해 상기 원통이 회전할 때, 스피닝머신의 가공롤러(C3)로 원통의 외주면을 가압하여 하체부(B2)와 허리부(B3)가 일체로 이어지게 성형하는 제2성형단계(S70);를 포함하며, 상기 소재준비단계(S10)에서 준비된 판재의 일면에는 내마모성 코팅층(B4)을 형성하는 코팅층형성단계(S80)를 포함하며,
    상기 코팅층형성단계(S80)는,
    상기 판재의 일면에 균일한 두께의 제1내마모성 코팅층(B4)을 형성하고,
    상기 판재가 성형되어 지하수 모래 여과기 몸통의 허리부(B3)가 되는 위치에서 상기 제1내마모성 코팅층(B4) 상부에 적층되게 소정 두께의 제2내마모성 코팅층(B5)을 형성하는 것을 특징으로 하는 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1금형(D1)은, 내측에서 외측으로 갈수록 외경이 좁아지는 내광외협 형태로 형성하고,
    상기 제2금형(E1)은, 내측에서 외측으로 갈수록 외경이 넓어지는 내협외광 형태로 형성하되,
    상호 접하는 제1금형(D1)의 외측단부 외경과, 제2금형(E1)의 내측단부 외경은 동일하게 형성하는 것을 특징으로 하는 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1성형단계(S60)는,
    상기 스피닝머신의 가공롤러(C3)가, 원통의 일단부 외주면에 접한 상태를 유지하면서, 상기 제1금형(D1)의 내측 단부에서 외측 단부 방향으로 이동하여 원통의 외주면을 상기 스핀들(C1)의 중심축 방향과 직각 방향으로 가압하되,
    가공롤러(C3)가 제1금형(D1)의 내측 단부에서 외측 단부로 갈수록 가공롤러(C3)와 원통의 접촉 압력에 의해 상기 원통 표면에서 밀려나는 소재량이 원통의 가운데쪽으로 누적되게 하여,
    원통의 일단부에서 가운데로 갈수록 원통의 외경은 작아지고, 원통 주벽의 단면 두께는 두꺼워지게 성형하는 것을 특징으로 하는 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가공롤러(C3)는,
    상단부가 상기 제1금형(D1)의 내측 단부를 향하고, 하단부가 제1금형(D1)의 외측 단부를 향하도록 경사진 상태로 상기 원통에 외접하게 하여, 가공롤러(C3)와 원통 간의 가공부하가 감소하게 하는 것을 특징으로 하는 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2성형단계(S70)는,
    상기 스피닝머신의 가공롤러(C3)가, 원통의 타단부 외주면에 접한 상태를 유지하면서, 상기 제2금형(E1)의 외측 단부에서 내측 단부 방향으로 이동하여 원통의 외주면을 상기 스핀들(C1)의 중심축 방향과 직각 방향으로 가압하되,
    가공롤러(C3)가 제2금형(E1)의 외측 단부에서 내측 단부로 갈수록 가공롤러(C3)와의 원통의 접촉 압력에 의해 상기 원통 표면에서 밀려나는 소재량이 원통의 가운데쪽으로 누적되게 하여,
    원통의 타단부에서 가운데로 갈수록 원통의 외경은 작아지고, 원통 주벽의 단면 두께는 두꺼워지게 성형하는 것을 특징으로 하는 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가공롤러(C3)는,
    상단부가 상기 제2금형(E1)의 외측 단부를 향하고, 하단부가 제2금형(E1)의 내측 단부를 향하도록 경사진 상태로 상기 원통에 외접하게 하여, 가공롤러(C3)와 원통 간의 가공부하가 감소하게 하는 것을 특징으로 하는 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 코팅층형성단계(S80)는,
    300 내지 400 메시의 입자 크기를 갖는 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 금속 입자에 대하여 400 내지 1000 메시의 입자 크기를 갖는 탄화규소 또는 알루미나의 세라믹 입자를 4:1 내지 3:2의 혼합비로 혼합한 비용융 상태의 혼합 분말을 고압가스를 이용해 초음속노즐로 상기 판재의 일면에 분사하여 상기 판재의 일면에 금속-세라믹 복합체로 된 내마모성 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 지하수 모래 여과기 몸통 제조방법.
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