KR102072197B1 - 다축 대각 단조의 대칭 가공을 위한 피단조재 장입 방법 - Google Patents

Abstract

다축 대각 단조의 대칭 가공을 위한 피단조재 장입 방법이 개시된다. 상기 피단조재 장입 방법은, (a) 단조 금형 지그(320,520,730)를 준비하는 단계, (b) 피단조재(30)를 상기 단조 금형 지그(320,520,730) 내측에 삽입하는 단계, (c) 피단조재 장입 지그(400,600,800)를 삽입하는 단계, (d) 상기 피단조재 장입 지그(400,600,800)를 이용하여 상기 피단조재(30)를 상기 단조 금형 지그(320,520,730)의 베이스 금형(322,522,732) 내에서 대칭적인 위치로 장입하는 단계, 및 (e) 상기 피단조재(30)에 대한 단조를 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

다축 대각 단조의 대칭 가공을 위한 피단조재 장입 방법{Forged material feeding Method for symmetric process of multi-axial diagonal forging}

본 발명은 다축대각단조(MADF: multi-axial diagonal forging)의 단조공정 기술에 관한 것으로서, 다축대각단조(MADF)의 단조공정을 수행할 때에, 시편의 장입위치 또는 장입각도가 임의로 장착되어 다축대각단조의 대칭변형이 이루어지지 않는 것을 방지하기 위하여 피단조재의 장입시 정확한 위치와 각도로 장입하기 위한 방법에 대한 것이다.

다축대각단조(MADF: multi-axial diagonal forging) 공정은 대량생산이 용이한 새로운 강소성 가공법(SPD: Severe Plastic Deformation)으로 소재특성을 혁신할 수 있는 유망한 기술이다. 이 기술은 12패스의 단조공정을 1싸이클로 하여 무한히 단조공정을 반복할 수 있다는 것을 특징으로 한다.

이러한 12패스의 단조공정은 업셋단조 후 복귀단조를 수행하는 2패스의 단조공정을 3회 반복하고, 대각단조(쐐기단조) 후 복귀단조를 수행하는 2패스의 단조공정을 3회 반복하는 것으로 이루어져 있다. 이와 같은 12패스의 연속적인 단조공정에서 중요한 것은 시편의 장입위치를 일정하게 장입하여야 한다는 것이다.

그러나, 작업자가 대량의 단조를 수행하면서, 피단조재의 크기보다 상대적으로 깊은 단조금형들에 대칭적인 변형이 확보되도록 피단조재의 장입위치와 각도를 조절하는 것은 용이하지 않은 실정이다.

1. 한국등록특허번호 제10-1632024호(등록일: 2016.06.14) 2. 한국공개특허번호 제10-2015-0089160호

본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 다축대각단조 공정의 대량생산을 위해서 각 단계의 단조공정에서 피단조재가 정확한 위치에 정확한 각도로 용이하게 장착되도록 하는 다축 대각 단조의 대칭 가공을 위한 피단조재 장입 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 다축대각단조공정에 적합한 지그를 설계하여 적용함으로써 피단조재의 위치와 각도를 정확하게 장착할 수 있도록 하는 다축 대각 단조의 대칭 가공을 위한 피단조재 장입 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.

본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 각 단계의 단조공정에서 피단조재가 정확한 위치에 정확한 각도로 용이하게 장착되도록 하는 다축 대각 단조의 대칭 가공을 위한 피단조재 장입 방법을 제공한다.

상기 피단조재 장입 방법은,

(a) 단조 금형 지그를 준비하는 단계;

(b) 피단조재를 상기 단조 금형 지그 내측에 삽입하는 단계;

(c) 상기 피단조재가 삽입된 상기 단조 금형지그의 베이스 금형 내측에 피단조재 장입지그를 삽입하는 단계;

(d) 상기 피단조재 장입 지그를 이용하여 상기 피단조재를 상기 단조 금형 지그의 베이스 금형 내에서 중심 위치로 이동시키는 단계; 및

(e) 상기 피단조재에 대한 단조를 실행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 피단조재 장입 지그는 단조의 종류에 따라 서로 다른 지그가 선택적으로 사용되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 단조의 종류는 상기 피단조재의 두 대면을 서로 가까워지도록 가압하는 업셋단조, 상기 업셋 단조 이후 상기 피단조재를 원래의 형상으로 복귀시키는 복귀단조, 및 상기 피단조재를 대각선 방향에 위치시켜 서로 평행한 두 모서리를 서로 가까워지도록 가압하는 대각단조인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 업셋단조시, 상기 피단조재 장입 지그 중 제 1 피단조재 장입 지그는 양단이 일정간격으로 벌어지고 상기 양단 끝단 내측으로 미리 설정되는 제 1 각도로 경사지게 형성되는 집게부 및 상기 집게부의 상단에 형성되는 자루부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 집게부는 "┏┓"자 형상이며, 상기 양단 외측의 폭 및 깊이는 단조 금형의 폭 및 깊이에 의존하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 집게부는 "┏┓"자 형상이며, 상기 양단 내측의 폭 및 깊이는 피단조재의 크기에 의존하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복귀단조시, 상기 피단조재 장입 지그 중 제 2 피단조재 장입 지그는 양단이 일정간격으로 벌어지고 상기 양단 끝단 내측으로 미리 설정되는 제 2 각도로 경사지게 형성되는 집게부 및 상기 집게부의 상단에 형성되는 자루부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 대각단조시, 상기 피단조재 장입 지그 중 제 3 피단조재 장입 지그는, 말단에 쐐기 형상이 형성되는 집게부, 상기 집게부의 상단에 형성되는 자루부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 쐐기 형상은 "∧"자 형상이며, 90°각도로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 집게부의 폭은 단조 금형의 폭에 의존하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1 각도 및 제 2 각도는 15° 내지 75°인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 다축대각단조(MADF: multi-axial diagonal forging) 공정이 정확하게 수행하기 위한 피단조재의 위치 및/또는 각도를 용이하게 맞출 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 효과로서는 이와 같이 피단조재의 가공위치와 각도를 정확하게 하는 것은 다축대각단조 공정의 대칭변형을 확보할 수 있게 함으로써, 다축대각단조공정을 통하여 기대하는 균질하고 미세한 소재특성을 얻을 수 있다는 점을 들 수 있다.

도 1은 일반적인 업셋단조와 복귀단조를 실시하는 제1단조단계의 과정을 보인 개념도이다.
도 2는 일반적인 대각단조와 복귀단조를 실시하는 제2단조단계의 과정을 보인 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 업셋 단조를 실시하는 장치의 개념도이다.
도 4는 도 3에 도시된 업셋 단조를 실시하는 경우, 피단조재 장입 지그의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 업셋 단조 이후 복귀단조를 실시하는 장치의 개념도이다.
도 6은 도 5에 도시된 복귀단조를 실시하는 경우, 피단조재 장입 지그의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 대각단조를 실시하는 장치의 개념도이다.
도 8은 도 7에 도시된 대각단조를 실시하는 경우, 피단조재 장입 지그의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 장입 지그를 이용하여 장입하는 과정을 보여주는 흐름도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 표시된 구성요소의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, “및/또는”은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함한다” 및/또는 “구성된다”는 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

비록 제1, 제2 등의 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 대해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소와 구별하기 위하여 사용되는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 다축 대각 단조의 대칭 가공을 위한 피단조재 장입 방법을 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 일반적인 업셋단조와 복귀단조를 실시하는 제1단조단계(S111,S112,S113)의 과정을 보인 개념도이다. 도 1을 참조하면, 업셋단조(S111a, S112a, S113a)는 서로 수직인 제1방향 내지 제3방향(X 내지 Z) 중 어느 한 방향(예를 들어 제1방향(X))에 대하여 피단조재의 변형을 제한하고, 다른 한 방향(예를 들어 제2방향(Y))에 대하여 피단조재의 변형률(또는 변형량)을 설정한 상태에서, 나머지 한 방향(예를 들어 제3방향(Z))을 따라 피단조재의 면을 가압하여 실시된다. 피단조재의 재료로는 탄탈륨 등이 사용될 수 있다.

변형이 제한되는 방향, 변형률(또는 변형량)이 설정되는 방향, 가압되는 방향의 순서는 임의로 선택될 수 있다. 물론, 첫 번째는 임의로 선택할 수 있으나, 첫 번째가 정해지면 이후 두 번째, 세 번째는 첫 번째에 따라 결정될 수 있다.

도 1을 계속 참조하면, 1차 업셋단조(S111a)는 제1방향(X)에 대하여 피단조재의 변형을 제한하고, 제2방향(Y)에 대하여 변형률(또는 변형량)을 설정한 상태에서, 제3방향(Z)을 따라 피단조재의 면을 가압(F)하여 실시된다.

피단조재는 1차 업셋단조(S111a)에 의해 제1방향으로 변화가 없고, 제2방향으로 미리 설정된 변형률(또는 변형량)만큼 돌출되며, 제3방향으로는 압축된다.

정육면체이던 피단조재는 1차 업셋단조(S111a)에 의해 직육면체로 소성 변형된다. 1차 업셋단조(S111a)가 완료되면, 1차 복귀단조(S111b)가 이어진다.

복귀단조(S111b, S112b, S113b)는 서로 수직인 제1방향 내지 제3방향(X 내지 Z) 중 어느 한 방향(예를 들어 제1방향)에 대하여 피단조재의 변형을 제한하고, 다른 한 방향(예를 들어 제2방향)에 대하여 피단조재의 변형률(또는 변형량)을 설정한 상태에서, 나머지 한 방향(예를 들어 제3방향)을 따라 피단조재의 면을 가압하여 실시된다.

복귀단조(S111b, S112b, S113b)에서 변형률(또는 변형량)은 피단조재가 원래의 형상과 동일한 형상으로 복원되는 값으로 설정된다. 피단조재가 가압되는 방향은 업셋단조 단계에서 돌출된 방향이다. 예를 들어, 업셋단조(S111a, S112a, S113a) 단계에서 피단조재가 제3방향으로 돌출되었으면, 복귀단조(S111b, S112b, S113b)에서는 제3방향을 바라보는 피단조재의 면을 가압한다.

도 1을 계속 참조하면, 1차 복귀단조(S111b)는 제1방향(X)에 대하여 피단조재의 변형을 제한하고, 제3방향(Z)에 대하여 변형률(또는 변형량)을 설정한 상태에서, 제2방향(Y)을 따라 피단조재의 면을 가압(F)하여 실시된다. 피단조재는 제1방향(X)으로는 변화가 없고, 제3방향(Z)으로는 미리 설정된 변형률(또는 변형량)만큼 돌출되며, 제2방향(Y)으로는 압축된다.

도 1에서 1차 복귀단조(S111b)는 1차 업셋단조(S111a)를 완료한 피단조재를 90°회전시킨 상태에서 실시되었다. 따라서 1차 복귀단조(S111b)에서 가압되는 면은 1차 업셋단조(S111a)에서 돌출되었던 면에 해당한다.

복귀단조에서 변형률(또는 변형량)은 피단조재가 원래의 형상과 동일한 형상으로 복원되는 값으로 설정된다. 피단조재는 1차 복귀단조(S111b)에 의해 원래의 형상으로 복원된다. 원래의 형상이란 1차 업셋단조(S111a)전의 형상을 의미한다.

1차 업셋단조(S111a)와 1차 복귀단조(S111b)가 완료되면, 2차 업셋단조(S112a)와 2차 복귀단조(S112b)가 이어진다. 그리고, 2차 업셋단조(S112a)와 2차 복귀단조(S113b)가 완료되면, 3차 업셋단조(S113a)와 3차 복귀단조(S113b)가 이어진다.

2차 업셋단조(S112a)와 3차 업셋단조(S113a)는 방향만 다를 뿐 실질적으로 1차 업셋단조(S111a)와 동일하게 이루어진다. 마찬가지로 2차 복귀단조(S112b)와 3차 복귀단조(S113b)는 방향만 다를 뿐 실질적으로 1차 복귀단조(S111b)와 동일하게 이루어진다.

제1 내지 제3방향으로 업셋단조(S111a, S112a, S113a)와 복귀단조(S111b, S112b, S113b)를 실시함에 따라, 피단조재의 내부에는 주로 대각선 방향의 균일한 소성 변형이 가해지게 된다.

제1 내지 제3방향으로의 업셋단조(S111a, S112a, S113a) 및 복귀단조(S111b, S112b, S113b)만으로는 피단조재의 대각선 방향으로만 주로 변형이 가해지고, 피단조재의 각 면과 수직 또는 수평의 방향으로는 거의 소성 변형이 가해지지 않는다. 따라서 피단조재의 각 면과 수직 또는 수평 방향으로 변형을 부가하기 위해 대각단조 및 복귀단조를 수행하게 된다.

도 2는 일반적인 대각단조와 복귀단조를 실시하는 제2단조단계(S121,S122,S123)의 과정을 보인 개념도이다. 도 2를 참조하면, 대각단조(S121a, S122a, S123a)는 어느 한 방향에 대하여 피단조재의 변형을 제한하고, 변형이 제한된 방향에 평행한 네 개의 대각선 중 서로 대각선 방향에 위치한 두 모서리를 이격시키는 방향으로 변형률을 설정한 상태에서, 나머지 두 모서리를 서로 가까워지는 방향으로 가압하여 실시된다. 대각선 방향에 위치하는 두 모서리는 서로 이웃하지 않는 두 모서리를 의미한다. 나머지 두 모서리도 대각선 방향에 위치한다.

사각기둥 형상의 피단조재에는 서로 평행한 모서리가 네 개다. 따라서 서로 대각선 방향에 위치하는 두 모서리가 가압되면, 가압되는 두 모서리는 서로 가까워지고, 가압되지 않는 나머지 두 모서리는 서로 멀어지게 된다.

대각단조는, 피단조재를 팔면체로 소성 변형시키도록 서로 이격되는 두 모서리를 면으로 소성 변형시킨다. 이에 따라 피단조재는 모서리의 양쪽에 두 면이 위치한 육면체의 형상에서 면의 양쪽에 두 면이 위치한 팔면체의 형상으로 가공된다.

서로 가까워지는 방향으로 가압되는 각 모서리의 양쪽에는 두 면이 위치하고 있다. 대각단조를 실시하기 전에 두 면이 이루는 각은 실질적으로 90°다. 이 각은 대각단조에 의해 둔각으로 변한다. 대각단조에 의해 변하는 둔각의 범위는 약 100~170°로 설정될 수 있다. 둔각이 100°보다 작으면 피단조재에 가해지는 변형률이 지나치게 작고, 170°보다 크면 모서리를 면으로 누르는 것과 마찬가지이므로 실질적인 대각단조가 이루어지기 어렵다.

1차 대각단조(S121a)는, 피단조재의 제1방향(X) 변형을 제한하고, 상기 제1방향(X)에 평행한 네 개의 모서리중 대각선 방향에 위치하는 두 모서리를 서로 이격시키는 방향으로 변형률을 설정한 상태에서, 나머지 두 모서리를 서로 가까워지는 방향으로 가압하여 실시될 수 있다.

이와 같이 1차 대각단조(S121a)를 실시하면 상기 피단조재가 상기 제1방향(X)으로는 변화가 없으나, 가압되는 두 모서리는 서로 가까워지며, 서로 멀어지는 두 모서리는 각각 면으로 소성 변형된다. 육면체의 피단조재에 두 면이 추가로 형성됨에 따라, 피단조재는 팔면체로 변형된다.

복귀단조(S121b, S122b, S123b)는 대각단조(S121a, S122a, S123a)에서 변형이 제한된 방향과 동일한 방향에 대하여 피단조재의 변형을 제한하고, 대각단조(S121a, S122a, S123a)에 의해 서로 가까워진 두 모서리를 다시 서로 멀어지는 방향으로 변형률(또는 변형량)을 설정한 상태에서, 대각단조(S121a, S122a, S123a)에 의해 형성된 두 면을 가압하여 실시된다. 변형률(또는 변형량)은 피단조재가 대각단조 전의 원래의 형상과 동일한 형상으로 복원되는 값으로 설정된다.

복귀단조(S121b, S122b, S123b)는 대각단조(S121a, S122a, S123a)에 의해 서로 가까워진 두 모서리를 다시 서로 멀어지는 방향으로 이격시키면서, 서로 멀어지는 각각의 모서리의 양쪽에 위치하는 두 면을 하나의 면으로 소성 변형시킨다. 이에 따라 복귀단조(S121b, S122b, S123b)는 피단조재를 팔면체에서 육면체로 소성 변형시킨다.

예를 들어, 도 2의 1차 복귀단조(S121b)에서 서로 멀어지는 두 모서리는 팔면체의 가장 위에 위치하는 모서리와 팔면체의 가장 아래에 위치하는 모서리다. 설명을 위해 팔면체의 가장 위에 위치하는 모서리를 임의적으로 제1모서리(15a)라고 명명하고 팔면체의 가장 아래에 위치하는 모서리를 임의적으로 제2모서리(15b)라고 명명할 수 있다.

제1모서리(15a)의 양쪽에는 두 개의 면이 있으며, 제2모서리(15b)의 양쪽에도 2개의 면이 있다. 1차 복귀단조(S121b)에 의해 제1모서리(15a)의 양쪽에 위치하는 두 개의 면이 하나의 면으로 변형되고, 제2모서리(15b)의 양쪽에 위치하는 두 개의 면도 하나의 면으로 변형된다. 1차 복귀단조(S121b)에 의해 피단조재는 팔면체에서 육면체로 되돌아 온다.

1차 복귀단조(S121b)는 피단조재의 제1방향(X) 변형을 제한하고, 1차 대각단조에 의해 서로 가까워진 두 모서리를 다시 서로 멀어지는 방향으로 변형률을 설정한 상태에서, 1차 대각단조(S121a)에 의해 형성된 두 면을 서로 가까워지는 방향으로 가압하여 실시된다. 피단조재는 1차 복귀단조(S121b)에 의해 원래의 형상으로 복원된다. 원래의 형상이란 1차 대각단조(S121a) 전의 형상을 의미한다.

1차 대각단조(S121a)와 1차 복귀단조(S121b)가 완료되면, 2차 대각단조(S122a)와 2차 복귀단조(S122b)가 이어진다 그리고, 2차 대각단조(S122a)와 2차 복귀단조(S123b)가 완료되면, 3차 대각단조(S113a)와 3차 복귀단조(S123b)가 이어진다.

2차 대각단조(S122a)와 3차 대각단조(S123a)는 방향만 다를 뿐 실질적으로 1차 대각단조(S121a)와 동일하게 이루어진다. 마찬가지로 2차 복귀단조(S122b)와 3차 복귀단조(S123b)는 방향만 다를 뿐 실질적으로 1차 복귀단조(S121b)와 동일하게 이루어진다.

도 2에서 2차 대각단조(S122a)와 3차 대각단조(S123a)에서 피단조재의 변형을 제한방향은 1차 대각단조(S121a)와 구별되도록 각각 Y', Z'으로 정의하였다. Y, Z 방향으로 표시하지 않고 Y', Z'로 표시한 것은, 1차 대각단조(S121a)와 1차 복귀단조(S121b)에 의해 피단조재의 방향이 변형되었기 때문이다.

1차 내지 3차 대각단조(S121a, S122a, S123a)와 1차 내지 3차 복귀단조(S121b, S122b, S123b)를 실시함에 따라, 피단조재의 내부에는 주로 대각선 방향의 균일한 소성 변형이 가해지게 된다. 대각단조(S121a, S122a, S123a)와 복귀단조(S121b, S122b, S123b)를 서로 다른 방향에 대하여 반복하기 때문에 피단조재는 초기의 사각기둥 형상을 유지하며, 피단조재의 각 면과 수직인 방향 또는 수평인 방향으로 균일하게 소성 변형이 가해진다.

제1단조단계(S111,S112,S113) 및 제2단조단계(S121,S122,S123)를 실시함에 따라, 피단조재의 형상은 초기의 사각기둥 형상으로 유지된다. 그리고 피단조재의 내부에는 대각선 방향, 면에 수직 또는 수평인 방향으로 균일하게 소성 변형이 가해지게 된다. 이러한 소성 변형으로 인해, 피단조재(30)의 미세조직 및/또는 집합조직을 균일하게 제어할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 업셋 단조를 실시하는 장치(300)의 개념도이다. 도 3을 참조하면, 업셋단조를 실시하는 제1단조지그(320)와 상기 제1단조지그(320)에 의해 소성 가공되는 피단조재(30)를 도시한 개념도이다. 특히, 도 3은 피단조재(30)를 가압하기 전의 상태를 도시한 것이다.

업셋단조는 제1단조지그(320)를 이용하여 실시될 수 있다. 제1단조지그(320)는 제1베이스금형(322)과 제1가압단조금형(321)으로 구성된다. 이해의 편의를 위해 서로 수직인 제1 내지 제3방향(X, Y, Z)을 기준으로 설정한다. 피단조재(30)의 제1방향 면은 제1방향(X)을 바라보는 면을 의미하고, 제2방향 면은 제2방향(Y)을 바라보는 면을 의미하며, 제3방향 면은 제3방향(Z)을 바라보는 면을 의미한다.

피단조재(30)의 제1방향 모서리는 제1방향(X)과 평행한 모서리를 의미하고, 제2방향 모서리는 제2방향(Y)과 평행한 모서리를 의미하며, 제3방향 모서리는 제3방향(Z)과 평행한 모서리를 의미한다. 제1베이스금형(322)은 피단조재(30)를 수용하도록 이루어진다. 즉, 제1베이스금형(322)에는 피단조재(30)를 수용하기 위한 수용부(319) 및 이 수용부(319)의 바닥이 되는 바닥면(318)이 형성된다.

이 수용부(319)의 평면을 확대하면, 수용부(319)는 변형 제한면들(311a, 311b) 및 변형률 설정면들(313a, 313b)을 포함한다. 즉, 바닥면(318), 변형 제한면들(311a, 311b) 및 변형률 설정면들(313a, 313b)은 피단조재(30)를 수용하는 공간인 수용부(319)를 형성한다.

변형 제한면들(311a, 311b)과 변형률 설정면들(313a, 313b)은 실질적으로 피단조재(30)를 수용하는 공간의 높이면을 형성한다. 바닥면(318)은 제1베이스금형(322)에 수용된 피단조재(30)를 지지한다. 바닥면(318)의 면적은 제 1 및 제 2 변형 제한면들(311a, 311b)과 제 1 및 제 2 변형률 설정면들(313a, 313b)에 의해 결정될 수 있다. 제1가압단조금형(321)에 의해 피단조재(30)가 가압될 때, 바닥면(318)은 피단조재(30)를 기준으로 상기 제1가압단조금형(321)의 반대쪽에서 피단조재(30)를 가압한다.

변형 제한면들(311a, 311b)은 피단조재(30)의 제3방향(Z) 소성 변형을 제한하도록 피단조재(30)의 제3방향(Z)면들과 맞닿는다. 사각기둥 형상의 피단조재(30)는 두 개의 제3방향면을 갖는다. 이에 대응하여 제1베이스금형(322)도 두 개의 변형 제한면(311a, 311b)을 갖는다. 변형 제한면들(311a, 311b)은 제1베이스금형(322)에 수용된 피단조재(30)를 기준으로 제3방향(Z)을 따라 서로 반대쪽에 위치한다.

변형 제한면들(311a, 311b)은 피단조재(30)의 제3방향(Z)면들과 맞닿는다 따라서 피단조재(30)에 외력이 가해지더라도 변형 제한면들(311a, 311b)은 피단조재(30)의 제3방향(Z)소성 변형을 제한할 수 있다.

제 1 및 제 2 변형률 설정면들(313a, 313b)은 피단조재(30)의 제1방향(X) 변형률을 설정하도록 피단조재(30)의 제1방향면들로부터 이격된다. 사각기둥 형상의 피단조재(30)는 두 개의 제1방향면을 갖는다. 이에 대응하여 제1베이스금형(322)도 두 개의 변형률 설정면(313a, 313b)을 갖는다. 변형률 설정면들(313a, 313b)은 제1베이스금형(322)에 수용된 피단조재(30)를 기준으로 제1방향(X)을 따라 서로 반대쪽에 위치한다.

변형률 설정면들(313a, 313b)은 피단조재(30)의 제1방향면들로부터 이격되어 있다. 따라서 피단조재(30)에 외력이 가해지면, 피단조재(30)는 제1방향(X)으로 소성 변형될 수 있다. 외력이 충분하게 가해지면 피단조재(30)의 제1방향(X) 소성 변형은 제 1 및 제 2 변형률 설정면들(313a, 313b)에 맞닿을 때까지 이루어지므로, 변형률설정면들(313a, 313b)은 피단조재(30)의 변형률(또는 변형량)을 설정할 수 있다. 변형률 설정면들(313a,313b)은 변형량 설정면들로 명명될 수도 있다.

피단조재(30)의 변형률(또는 변형량)은 제1베이스금형(322)에 수용된 피단조재(30)와 변형률 설정면들(313a, 313b) 사이의 거리에 따라 결정될 수 있다. 피단조재(30)의 변형률이 상대적으로 작게 설정되려면, 변형률 설정면들(313a, 313b)은 상대적으로 피단조재(30)에 가깝게 배치되어야 한다.

피단조재(30)의 변형률이 상대적으로 크게 설정되려면 변형률 설정면들(313a, 313b)은 상대적으로 피단조재(30)으로부터 멀리 배치되어야 한다. 제1가압단조금형(321)은 피단조재(30)의 제2방향면을 가압하도록 이루어진다 제1가압단조금형(321)이 피단조재(30)의 두 제2방향면 중 하나를 가압하면, 작용 반작용의 법칙에 의해 제1베이스금형(322)의 바닥면(318)도 피단조재(30)의 다른 제2방향면을 가압하게 된다.

업셋단조의 경우, 제1베이스금형(322)에 피단조재(30)를 배치시키고 제1가압단조금형(321)으로 피단조재(30)를 가압하여 실시된다. 업셋단조의 실시에 의해 피단조재(30)는 제3방향(Z)으로는 변화가 없고, 제1방향(X)으로는 돌출되며, 제2방향(Y)으로는 압축된다. 피단조재(30)의 다른 방향들에서 실시되는 업셋단조들은, 제1베이스금형(322)에 피단조재(30)를 배치시키는 방향들을 달리하여 실시될 수 있다.

이러한 업셋단조의 경우, 피단조재(30)를 제1베이스금형(322)에 장입할 때에 금형의 깊이가 피단조재(30)의 길이보다 매우 크므로 실제로 피단조재의 장입에서 피단조재(30)를 떨어뜨리게 된다. 이 경우에 피단조재(30)가 임의의 위치에 자리잡게 되면 피단조재(30)와 제 1 및 제 2 변형률 설정면들(313a, 313b)의 이격거리가 달라지게 된다. 업셋단조에서 피단조재(30)의 일측면이 제 1 변형률 설정면(313a) 또는 제 2 변형률 설정면(313b)에 먼저 도달하게 되어 피단조재의 변형이 대칭적으로 이루어질 수 없게 된다. 이러한 경우에는 다축대각단조공정의 대칭변형을 달성할 수 없으므로, 다음의 도 4에 도시된 바와 같이 피단조재 장입지그(400)를 사용한다.

도 4는 도 3에 도시된 업셋 단조를 실시하는 경우, 제 1 피단조재 장입 지그(400)의 사시도이다. 도 4를 참조하면, 제 1 피단조재 장입 지그(400)는, 양단(421)이 일정간격으로 벌어지고 상기 양단 끝단 내측으로 경사지게 형성되는 집게부(420), 상기 집게부(420)의 상단에 형성되는 자루부(410)를 포함한다.

집게부(420)는 "┏┓"자 형상을 가지며, 양단(421)의 끝단이 내측으로 일정 각도로 경사지게 형성된다. 따라서, 피단조재(30)가 집게부((420)에 용이하게 삽입되므로, 피단조재의 변형이 대칭적으로 이루어질 수 있다. 여기서 일정 각도는 15° 내지 75°가 될 수 있다. 또한, 집게부(420)의 양단(421)에 대한 폭 및 깊이는 제1베이스 금형(322) 내측의 폭 및 깊이에 의존하여 설계될 수 있다. 물론, 피단조재(30)의 크기에 따라서도 달라질 수 있다.

자루부(410)는 "ｌ"자 형상을 가지며, 피단조재 장입 지그(400) 전체를 파지하여 이동시키기 위한 기능이 수단이 된다. 부연하면, 피단조재(30)를 떨어뜨려 임의의 위치에 자리하게 되면, 이후 장입지그(400)를 제1베이스금형(322)에 삽입시킴으로써 피단조재(30)가 장입지그(400)에 의하여 이동하게 되며, 피단조재(30)의 위치는 제1베이스금형(322)내의 대칭적인 중심위치로 이동하게 된다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 업셋 단조 이후 복귀단조를 실시하는 장치(500)의 개념도이다. 즉 도 5는 업셋단조 후에 복귀단조를 실시하는 제2단조금형지그(520)와 상기 제2단조금형지그(520)에 의해 원래의 형상으로 복원되는 피단조재(30)를 도시한 개념도다.

업셋단조(도 4) 후의 복귀단조는 제2단조금형지그(520)를 이용하여 실시될 수 있다 제2단조금형지그(520)는 제2베이스금형(522)과 제2가압단조금형(521)을 포함한다. 설명의 편의를 위해 서로 수직인 제1 내지 제3방향(X, Y, Z)을 기준으로 설정한다.

피단조재(30)의 제1방향 면은 제1방향(X)을 바라보는 면을 의미하고, 제2방향 면은 제2방향(Y)을 바라보는 면을 의미하며, 제3방향 면은 제3방향(Z)을 바라보는 면을 의미한다. 피단조재(30)의 제1방향 모서리는 제1방향(X)과 평행한 모서리를 의미하고, 제2방향 모서리는 제2방향(Y)과 평행한 모서리를 의미하며, 제3방향(Z)모서리는 제3방향과 평행한 모서리를 의미한다.

제2베이스금형(522)은 피단조재(30)를 수용하도록 형성되는 수용부(519)를 구비한다 수용부(519)는 피단조재(30)의 원래의 형상에 대응되는 형상을 갖는다. 원래의 형상이란 피단조재(30)가 업셋단조되기 전의 형상을 의미한다. 제2베이스금형(522)은 바닥면(518), 제1 및 제2 변형 제한면들(511a, 511b) 및 제1 및 제2 변형률 설정면들(513a, 513b)을 포함한다.

바닥면(518), 제1 및 제2 변형 제한면들(511a, 511b) 및 제1 및 제2 변형률 설정면들(513a, 513b)은 피단조재(30)를 수용하는 수용부(519)를 형성한다. 수용부(519)의 형상은 피단조재(30)의 원래의 형상에 대응된다. 피단조재(30)의 원래의 형상이란 업셋단조 되기 전의 형상을 의미한다. 변형 제한면들(511a, 511b)과 변형률 설정면들(513a,513b)은 실질적으로 수용부(519)의 높이면을 형성한다. 피단조재(30)는, 바닥면(518), 변형 제한면들(511a,511b) 및 변형률 설정면들(513a, 513b)에 의해 형성되는 수용부(519)에 수용된다.

바닥면(518)은 제2베이스금형(522)에 수용된 피단조재(30)를 지지한다 바닥면(518)의 면적은 변형 제한면들(511a, 511b)과 변형률 설정면들(513a, 513b)에 의해 결정될 수 있다 제2가압단조금형(521)에 의해 피단조재(30)가 가압될 때, 바닥면(518)은 피단조재(30)를 기준으로 상기 제2가압단조금형(521)의 반대쪽에서 피단조재(30)를 가압한다.

변형 제한면들(511a, 511b)은 피단조재(30)의 제1방향 소성 변형을 제한하도록 피단조재(30)의 제1방향면들과 맞닿는다. 사각기둥 형상의 피단조재(30)는 두 개의 제1방향 면을 갖는다. 이에 대응하여 제2베이스금형(522)도 두 개의 변형 제한면(511a, 511b)을 갖는다. 변형 제한면들(511a, 511b)은 제1베이스금형(522)에 수용된 피단조재(30)를 기준으로 제1방향(X)을 따라 서로 반대쪽에 위치한다.

변형 제한면들(511a, 511b)은 피단조재(30)의 제1방향 면들과 맞닿아 있다 따라서 피단조재(30)에 외력이 가해지더라도 변형 제한면들(511a, 511b)은 피단조재(30)의 제1방향 소성 변형을 제한할 수 있다.

변형률 설정면들(513a, 513b)은 피단조재(30)의 제3방향(Z) 변형률을 설정하도록 피단조재(30)의 제3방향면들로부터 이격된다. 사각기둥 형상의 피단조재(30)는 두 개의 제3방향 면을 갖는다 이에 대응하여 제1베이스금형(522)도 두 개의 변형률 설정면(513a, 513b)을 갖는다 변형률 설정면들(513a, 513b)은 제1베이스금형(522)에 수용된 피단조재(30)를 기준으로 제3방향(Z)을 따라 서로 반대쪽에 배치된다.

변형률 설정면들(513a, 513b)은 피단조재(30)의 제3방향 면들로부터 이격되어 있다. 따라서 피단조재(30)에 외력이 가해지면, 피단조재(30)는 제3방향(Z)으로 소성 변형될 수 있다. 외력이 충분하게 가해지면 피단조재(30)의 제3방향(Z) 소성 변형은 변형률 설정면들(513a, 513b)에 맞닿을 때까지 이루어지므로, 변형률설정면들(513a, 513b)은 피단조재(30)의 변형률(또는 변형량)을 설정할 수 있다. 변형률 설정면들(513a, 513b)은 변형량 설정면들로 명명될 수도 있다.

피단조재(30)의 변형률(또는 변형량)은 제2베이스금형(522)에 수용된 피단조재(30)와 변형률 설정면들(513a, 513b) 사이의 거리에 따라 결정될 수 있다 피단조재(30)의 변형률이 상대적으로 작게 설정되려면, 변형률 설정면들(513a, 513b)은 상대적으로 피단조재(30)에 가깝게 배치되어야 한다. 피단조재(30)의 변형률이 상대적으로 크게 설정되려면 변형률 설정면들(513a, 513b)은 상대적으로 피단조재(30)으로부터 멀리 배치되어야 한다. 피단조재(30)의 변형률(또는 변형률)은 피단조재(30)를 업셋단조 전의 형상으로 복원시키는 값으로 설정된다.

제2가압단조금형(521)은 피단조재(30)의 제2방향 면을 가압하도록 이루어진다 제2가압단조금형(521)이 피단조재(30)의 두 제2방향 면 중 하나를 가압하면, 작용 반작용의 법칙에 의해 제2베이스금형(522)의 바닥면(518)도 피단조재(30)의 다른 제2방향 면을 가압하게 된다.

업셋단조 후의 복귀단조는 제2베이스금형(522)에 피단조재(30)를 배치시키고 제2가압단조금형(521)으로 피단조재(30)를 가압하여 실시된다 복귀단조의 실시에 의해 피단조재(30)는 제1방향(X)으로는 변화가 없고, 제2방향(Y)으로는 압축되며, 제3방향(Z)으로는 돌출되어 업셋단조 전의 형상으로 복원된다.

피단조재(30)의 다른 방향들에서 실시되는 복귀단조들은, 제2베이스금형(522)에 피단조재(30)를 배치시키는 방향들을 달리하여 실시될 수 있다.

이러한 복귀단조시, 피단조재(30)를 단조금형에 장입할 때에 단조금형의 깊이가 피단조재(30)의 길이보다 매우 크므로 실제로 피단조재의 장입에서 피단조재(30)를 떨어뜨리게 된다. 이 경우에 피단조재(30)가 임의의 위치에 자리잡게 되면 피단조재(30)와 제1 및 제2 변형률 설정면들(513a, 513b)의 이격거리가 달라지게 되고, 업셋단조에서 피단조재(30)의 일측면이 제1 변형률 설정면(513a) 또는 제2 변형률 설정면(513b)에 먼저 도달하게 되어 피단조재(30)의 변형이 대칭적으로 이루어질 수 없게 된다.

이러한 경우에는 다축대각단조공정의 대칭변형을 달성할 수 없으므로, 도 6에 도시된 제 2 피단조재 장입지그(600)를 사용한다.

도 6은 도 5에 도시된 복귀단조를 실시하는 경우, 피단조재 장입 지그의 사시도이다. 도 6을 참조하면, 도 6은 도 5에 도시된 복귀단조를 실시하는 경우, 제 2 피단조재 장입 지그(600)의 사시도이다. 도 6을 참조하면, 제 2 피단조재 장입 지그(600)는, 양단(621)이 일정간격으로 벌어지고 상기 양단 끝단 내측으로 경사지게 형성되는 집게부(620), 상기 집게부(620)의 상단에 형성되는 자루부(610)를 포함한다.

집게부(620)는 "┏┓"자 형상을 가지며, 양단(621)의 끝단이 내측으로 일정 각도로 경사지게 형성된다. 따라서, 피단조재(30)가 집게부((620)에 용이하게 삽입되므로, 피단조재의 변형이 대칭적으로 이루어질 수 있다. 또한, 끝단을 뾰족하게 사선으로 설계한 것은 피단소재(30)를 중앙쪽으로 이동시키기 용이하도록 한 것이다. 여기서 일정 각도는 15° 내지 75°가 될 수 있다. 또한, 집게부(620)의 양단(621)에 대한 폭 및 깊이는 제2베이스 금형(522) 내측의 폭 및 깊이에 의존하여 설계될 수 있다. 물론, 피단조재(30)의 크기에 따라서도 달라질 수 있다.

자루부(610)는 "ｌ"자 형상을 가지며, 피단조재 장입 지그(600) 전체를 파지하여 이동시키기 위한 기능이 수단이 된다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 대각단조를 실시하는 장치(700)의 개념도이다. 도 7은 대각단조를 실시하는 제3단조금형지그(730)와 상기 제3단조금형지그(730)에 의해 소성 가공되는 피단조재(30)를 도시한 개념도이다. 특히, 도 7은 피단조재(30)를 가압하기 전의 상태를 도시한 것이다.

대각단조는 제3단조금형지그(730)를 이용하여 실시될 수 있다. 제3단조금형지그(730)는 제3베이스금형(732)과 제3가압단조금형(731)을 포함한다. 제3베이스금형(732)은 피단조재(30)를 수용하도록 이루어진다. 제3베이스금형(732)은 제1 및 제2 변형 제한면들(711a, 711b), 제1가압모서리(715), 제1 가압경사면들(717a, 717b) 및 제1 및 제 2 높이면들(713a, 713b)을 포함한다.

변형 제한면들(711a, 711b), 제1가압모서리(715), 제1 가압경사면들(717a, 717b) 및 제1 및 제2 높이면들(713a, 713b)은 피단조재(30)를 수용하는 공간인 수용부(719)을 형성한다. 피단조재(30)는, 변형 제한면들(711a, 711b), 제1가압모서리(715), 제1 가압경사면들(717a, 717b) 및 높이면들(713a, 713b)에 의해 형성되는 공간인 수용부(719)에 수용된다.

변형 제한면들(711a, 711b)은 피단조재(30)의 일 방향(X) 소성 변형을 제한하도록 상기 일 방향(X)을 바라보는 피단조재(30)의 면들과 맞닿는다. 상기 일 방향(X)은 설명의 편의를 위해 변형 제한 방향(X)이라 명명할 수 있다. 변형 제한 방향(X)을 바라보는 피단조재(30)의 면은 두 개다. 이에 대응하여 제3베이스금형(732)도 두 개의 변형 제한면(711a, 711b)을 갖는다. 변형 제한면들(711a, 711b)은 제3베이스금형(732)에 수용된 피단조재(30)를 기준으로 상기 변형 제한 방향(X)을 따라 서로 반대쪽에 위치한다.

변형 제한면들(711a, 711b)은 피단조재(30)의 면들과 맞닿아 있다. 따라서 피단조재(30)에 외력이 가해지더라도 변형 제한면들(711a, 711b)은 피단조재(30)의 변형 제한 방향(X) 소성 변형을 제한할 수 있다.

제1가압모서리(715)는 제3베이스금형(732)에 수용된 피단조재(30)의 모서리(715a1)를 지지한다. 제3가압단조금형(731)에 의해 제3베이스금형(732)에 수용된 피단조재(30)가 가압될 때, 제1가압모서리(715)는 피단조재(30)의 모서리(15a1)를 가압한다.

피단조재(30)는 변형 제한 방향(X)에 평행한 제1 내지 제4 모서리(715a1, 715b1, 715a2, 715b2)를 갖는다. 네 개의 모서리들 중 서로 대각선 방향에 위치한 임의의 두 모서리(715a1, 715a2)가 각각 제1가압모서리(715)와 제2가압모서리(725)에 의해 가압된다. 제2가압모서리(725)는 제3가압단조금형(731)에 포함되는 구성요소로 제2가압모서리(725)에 대하여는 후술한다.

제1 가압경사면들(717a, 717b)은 피단조재(30)의 변형률(또는 변형량)을 설정하도록 제1가압모서리(715)의 양쪽에 대칭적으로 경사지게 형성된다. 피단조재(30)가 제3가압단조금형(731)에 의해 가압되기 전에 제1 가압경사면들(717a, 717b)은 피단조재(30)의 면으로부터 이격되어 있다. 외력이 충분하게 가해지면 피단조재(30)의 소성 변형은 제1 가압경사면들(717a, 717b)에 맞닿을 때까지 이루어지므로, 제1 가압경사면들(717a, 717b)은 피단조재(30)의 변형률을 설정할 수 있다.

피단조재(30)에 외력이 가해지면, 피단조재(30)는 제1 가압경사면들(717a, 717b)에 대응되는 형태로 소성변형될 수 있다. 제1가압모서리(715)에 의해 가압되는 피단조재(30)의 모서리(715a1)의 양쪽에는 두 면이 위치하고 있다. 피단조재(30)가 제3가압단조금형(731)에 의해 가압되기 전에 이 두 면이 이루는 각도는 실질적으로 약90°다. 피단조재(30)가 제3가압단조금형(731)에 의해 가압되면, 상기 두 면이 이루는 각도는 둔각으로 변형된다. 이 둔각은 제1 가압경사면들(717a, 717b) 사이의 각도와 동일하다.

피단조재(30)의 변형률(또는 변형량)은 제1 가압경사면들(717a, 717b)이 이루는 각도에 따라 설정될 수 있다. 제1 가압경사면들(717a, 717b)의 각도는 100~170°로 설정될 수 있다. 피단조재(30)의 변형률이 상대적으로 작게 설정되려면, 제1 가압경사면들(717a, 717b)의 각도는 100°에 가깝게 형성된다. 피단조재(30)의 변형률이 상대적으로 크게 설정되려면, 제1 가압경사면들(717a, 717b)의 각도는 170°에 가깝게 형성된다. 마찬가지로 피단조재(30)의 변형률(또는 변형량)은 제2가압경사면들(727a, 727b)이 이루는 각도에 따라 설정될 수 있다.

높이면들(713a, 713b)은, 피단조재(30)의 변형률(또는 변형량)을 설정하고 피단조재(30)를 팔면체로 변형시키도록 제3베이스금형(732)에 수용된 피단조재(30)로부터 이격된다. 피단조재(30)는 변형 제한 방향(X)에 평행한 네 개의 모서리(715a1, 715a2, 715b1, 715b2)를 갖는다 네 개의 모서리 중 서로 대각선 방향에 위치한 임의의 두 모서리(715a1, 715a2)는 제1가압모서리(715)와 제2가압모서리(725)에 의해 가압된다. 그리고 나머지 두 모서리(715b1, 715b2)는 서로 반대쪽에서 높이면들(713a, 713b)을 마주보게 된다.

피단조재(30)가 제3가압단조금형(731)에 의해 가압되면, 높이면들(713a, 713b)은 상기 나머지 두 모서리(715b1, 715b2)를 면으로 변형시킨다. 이에 따라 피단조재(30)는 모서리들의 양쪽에 두 면이 배치되는 육면체의 형상(모서리(715b1)의 양쪽에 두 면이 배치되고, 모서리(715b2)의 양쪽에 두 면이 배치되는 구조)에서 면의 양쪽에 두면이 배치되는 팔면체의 형상(모서리(715b1)가 소성 변형되어 형성된 면의 양쪽에 두 면이 배치되고, 모서리(715b2)가 소성 변형되어 형성된 면의 양쪽에 두 면이 배치되는 구조)으로 변형된다.

제3가압단조금형(731)은 제2가압모서리(725)와 제2가압경사면들(727a, 727b)을 포함한다.

제2가압모서리(725)는 제1가압모서리(715)에 의해 지지되는 모서리(715a1)의 대각선 방향에 위치하는 모서리(715a2)를 가압하도록 이루어진다. 제2가압모서리(725)에 의해 가압되는 모서리(715a2)는 변형 제한 방향(X)에 평행한 모서리들(715a1, 715a2, 715b1, 715b2) 중 하나다.

제2가압경사면들(727a, 727b)은 피단조재(30)의 변형률(또는 변형량)을 설정하도록 제2가압모서리(725)의 양쪽에 대칭적으로 경사지게 형성된다. 제3가압단조금형(731)에 의해 외력이 충분하게 가해지면 피단조재(30)의 소성 변형은 제2가압경사면들(727a, 727b)에 맞닿을 때까지 이루어지므로, 제2가압경사면들(727a, 727b)은 피단조재(30)의 변형률을 설정할 수 있다.

피단조재(30)에 외력이 가해지면, 피단조재(30)는 제2가압경사면들(727a, 727b)에 대응되는 형태로 소성변형될 수 있다. 제2가압모서리(725)에 의해 가압되는 피단조재(30)의 모서리(715a2)의 양쪽에는 두 면이 위치하고 있다. 피단조재(30)가 제3가압단조금형(731)에 의해 가압되기 전에 이 두 면이 이루는 각도는 실질적으로 90°다. 피단조재(30)가 제3가압단조금형(731)에 의해 가압되면, 상기 두 면이 이루는 각도는 둔각으로 변형된다. 이 둔각은 제2가압경사면들(727a, 727b) 사이의 각도와 동일하다.

피단조재(30)의 변형률은 제2가압경사면들(727a, 727b)이 이루는 각도에 따라 설정될 수 있다. 제2가압경사면들(727a, 727b)의 각도는 100~170°로 설정될 수 있다. 피단조재(30)의 변형률이 상대적으로 작게 설정되려면, 제2가압경사면들(727a, 727b)의 각도는 100°에 가깝게 형성된다. 피단조재(30)의 변형률이 상대적으로 크게 설정되려면, 제2가압경사면들(727a, 727b)의 각도는 170°에 가깝게 형성된다. 제1 가압경사면들(717a,717b)의 각도는 제2가압경사면들(727a, 727b)의 각도와 실질적으로 동일할 수 있다.

제3가압단조금형(731)이 피단조재(30)를 가압하면, 작용 반작용의 법칙에 의해 제3베이스금형(732)도 피단조재(30)를 가압하게 된다. 대각단조는 제3베이스금형(732)에 피단조재(30)를 배치시키고 제3가압단조금형(731)으로 피단조재(30)를 가압하여 실시된다. 대각단조의 실시에 의해 피단조재(30)는 변형 제한 방향(X)으로는 변화가 없고, 나머지 방향으로는 제3가압단조금형(731)과 제3베이스금형(732)에 대응되는 형상으로 변형된다. 대각단조의 실시에 의해 피단조재(30)는 팔면체로 변형된다. 피단조재(30)의 다른 방향들에서 실시되는 대각단조들은, 제3베이스금형(732)에 피단조재(30)를 배치시키는 방향들을 달리하여 실시될 수 있다.

이러한 대각단조시, 피단조재(30)를 단조금형에 장입할 때에 단조금형의 깊이가 피단조재(30)의 길이보다 매우 크므로 실제로 피단조재의 장입에서 피단조재를 떨어뜨리게 된다. 이 경우에 피단조재(30)가 임의의 위치에 자리잡게 되면 피단조재(30)의 모서리들(715a1, 715a2)이 상하부 펀치의 모서리(315, 325)와 일치하지 않으므로, 피단조재(30)의 변형이 대칭적으로 이루어질 수 없게 된다. 이러한 경우에는 다축대각단조공정의 대칭변형을 달성할 수 없으므로, 도 8에 도시된 피단조재 장입지그를 사용한다.

도 8은 도 7에 도시된 대각단조를 실시하는 경우, 제 3 피단조재 장입 지그(800)의 사시도이다. 도 8을 참조하면, 제 3 피단조재 장입 지그(800)는, 말단(821)에 쐐기 형상이 형성되는 집게부(820), 상기 집게부(820)의 상단에 형성되는 자루부(810)를 포함한다.

집게부(820)의 말단(821)은 "∧"자 형상을 가지며, 내측으로 90°각도로 경사지게 형성된다. 따라서, 피단조재(30)가 집게부(820)에 용이하게 삽입되므로, 피단조재의 변형이 대칭적으로 이루어질 수 있다. 말단(821)의 쐐기 폭은 단조금형의 폭과 동일하다. 제 3 피단조재 장입 지그(800)의 양 끝단을 날카롭게 하지 않고 절단한 것은 정육면체의 피단조재(30)가 45°회전되어 장입되는 회전각도를 맞추기 용이하게 하기 위한 것이다.

자루부(810)는 "ｌ"자 형상을 가지며, 피단조재 장입 지그(800) 전체를 파지하여 이동시키기 위한 기능이 수단이 된다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 장입 지그를 이용하여 장입하는 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 9를 참조하면, 우선 단조 금형 지그(320,520,730)를 준비한다(단계 S910). 이후, 피단조재(30)를 상기 단조 금형 지그(320,520,730)의 베이스 금형(322,522,732) 내측에 삽입한다(단계 S920).

이후, 피단조재 장입 지그(400,600,800)를 베이스 금형(322,522,722)에 삽입한다(단계 S930).

이후, 상기 피단조재 장입 지그(400,600,800)를 이용하여 상기 피단조재(30)를 상기 단조 금형 지그(320,520,730)의 베이스 금형(322,522,732) 내에서 대칭적인 위치로 장입하고, 상기 피단조재 장입 지그(400,600,800)를 베이스 금형(322,522,732)으로부터 이탈시킨다(단계 S940).

이후, 가압단조금형(321,521,731)를 통해 상기 피단조재(30)에 대한 단조를 실행한다.

30: 피단조재
320,520,730: 제 1 내지 제 3 단조금형지그
321,521,731: 제 1 내지 제 3 가압단조금형
322,522,732: 제 1 내지 제 3 베이스금형
400,600,800: 제 1 내지 제 3 피단조재 장입 지그

Claims (14)

1. 다축 대각 단조의 대칭 가공을 위한 피단조재 장입 방법에 있어서,
   (a) 단조 금형 지그(320,520,730)를 준비하는 단계;
   (b) 피단조재(30)를 상기 단조 금형 지그(320,520,730) 내측에 삽입하는 단계;
   (c) 상기 피단조재(30)가 삽입된 상기 단조 금형지그(320,520,730)의 베이스 금형(322,522,732) 내측에 피단조재 장입지그(400,600,800)를 삽입하는 단계;
   (d) 상기 피단조재 장입 지그(400,600,800)를 이용하여 상기 피단조재(30)를 상기 단조 금형 지그(320,520,730)의 베이스 금형(322,522,732) 내에서 중심 위치로 이동시키는 단계; 및
   (e) 상기 피단조재(30)에 대한 단조를 실행하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 다축 대각 단조의 대칭 가공을 위한 피단조재 장입 방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 피단조재 장입 지그(400,600,800)는 단조의 종류에 따라 서로 다른 지그가 선택적으로 사용되는 것을 특징으로 하는 다축 대각 단조의 대칭 가공을 위한 피단조재 장입 방법.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 단조의 종류는 상기 피단조재(30)의 두 대면을 서로 가까워지도록 가압하는 업셋단조, 상기 업셋 단조 이후 상기 피단조재(30)를 원래의 형상으로 복귀시키는 복귀단조, 및 상기 피단조재(30)를 대각선 방향에 위치시켜 서로 평행한 두 모서리를 서로 가까워지도록 가압하는 대각단조인 것을 특징으로 하는 다축 대각 단조의 대칭 가공을 위한 피단조재 장입 방법.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 업셋 단조시, 상기 피단조재 장입 지그(400,600,800) 중 제 1 피단조재 장입 지그(400)는 양단(421)이 일정간격으로 벌어지고 상기 양단 끝단 내측으로 미리 설정되는 제 1 각도로 경사지게 형성되는 집게부(420) 및 상기 집게부(420)의 상단에 형성되는 자루부(410)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다축 대각 단조의 대칭 가공을 위한 피단조재 장입 방법.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 집게부(420)는 "┏┓"자 형상이며, 상기 양단(421) 내측의 폭 및 깊이는 단조 금형(320)의 폭 및 깊이에 의존하는 것을 특징으로 하는 다축 대각 단조의 대칭 가공을 위한 피단조재 장입 방법.
   
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 집게부(420)는 "┏┓"자 형상이며, 상기 양단(421) 내측의 폭 및 깊이는 피단조재(30)의 크기에 의존하는 것을 특징으로 하는 다축 대각 단조의 대칭 가공을 위한 피단조재 장입 방법.
   
7. 제 3 항에 있어서,
   상기 복귀단조시, 상기 피단조재 장입 지그(400,600,800) 중 제 2 피단조재 장입 지그(600)는 양단(621)이 일정간격으로 벌어지고 상기 양단 끝단 내측으로 미리 설정되는 제 2 각도로 경사지게 형성되는 집게부(620) 및 상기 집게부(620)의 상단에 형성되는 자루부(610)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다축 대각 단조의 대칭 가공을 위한 피단조재 장입 방법.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 집게부(620)는 "┏┓"자 형상이며, 상기 양단(621) 내측의 폭 및 깊이는 단조 금형(520)의 폭 및 깊이에 의존하는 것을 특징으로 하는 다축 대각 단조의 대칭 가공을 위한 피단조재 장입 방법.
   
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 집게부(620)는 "┏┓"자 형상이며, 상기 양단(621) 내측의 폭 및 깊이는 피단조재(30)의 크기에 의존하는 것을 특징으로 하는 다축 대각 단조의 대칭 가공을 위한 피단조재 장입 방법.
   
10. 제 3 항에 있어서,
    상기 대각단조시, 상기 피단조재 장입 지그(400,600,800) 중 제 3 피단조재 장입 지그(800)는, 말단(821)에 쐐기 형상이 형성되는 집게부(820), 상기 집게부(820)의 상단에 형성되는 자루부(810)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다축 대각 단조의 대칭 가공을 위한 피단조재 장입 방법.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 쐐기 형상은 "∧"자 형상이며, 90°각도로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 다축 대각 단조의 대칭 가공을 위한 피단조재 장입 방법.
    
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 집게부(820)의 폭은 단조 금형(730)의 폭에 의존하는 것을 특징으로 하는 다축 대각 단조의 대칭 가공을 위한 피단조재 장입 방법.
    
13. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 각도는 15° 내지 75°인 것을 특징으로 하는 다축 대각 단조의 대칭 가공을 위한 피단조재 장입 방법.
    
14. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 각도는 15° 내지 75°인 것을 특징으로 하는 다축 대각 단조의 대칭 가공을 위한 피단조재 장입 방법.

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