KR102124252B1 - Rotating roll die for special material cold rolling - Google Patents
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Abstract
본 발명은 특수소재 회전 냉간 압연용 금형에 관한 것으로, 정밀성과 치밀한 조직을 요구하는 u 형 바를 제조하기 위해 강재를 압연하여 가공 후 열처리로서 강재를 연화시킨 후 적당한 치수와 원하는 금형, 특히 u형 바를 생산하기 위해 가공 돌기를 형성하여 u형 바를 생산하는 특수 소재 냉간 압연용 회전 롤 금형이다.The present invention relates to a mold for rolling cold rolling of a special material, and rolling a steel material to manufacture a u-shaped bar requiring precision and dense structure, and then softening the steel material as a heat treatment after processing to obtain a suitable size and a desired mold, particularly a u-shaped bar. It is a rotating roll mold for cold rolling of special material that produces u-shaped bars by forming process protrusions for production.
Description
본 발명은 특수소재 냉간 압연용 회전 롤(Roll) 금형(die)에 관한 것으로, 특히 소형 u형 바를 생산하기 위해 회전축에 핵심 가공 돌기를 형성하여 u형 바를 생산하는 회전 롤 금형에 관한 것이다.The present invention relates to a rotating roll die for cold rolling of a special material, and more particularly, to a rotating roll mold for producing a u-shaped bar by forming a core processing protrusion on a rotating shaft to produce a small u-shaped bar.
통상 압연이라 함은 회전하는 2개의 롤러 사이에 재료를 통과시켜 판재나 막대기 모양을 만드는 가공 방식이다. Generally, rolling is a processing method in which a material is passed between two rotating rollers to form a plate or a stick.
상기 압연 중에서 일반적으로 가장 많이 사용하는 냉간 압연 제품은 가공 방식과 제품 형태에 따라 구분하는데, 크게 열간 압연과 냉간 압연으로 구분한다. 상기 열간 압연은 재결정 온도 이상의 고온의 온도에서 가열한 강철과 같은 재료를 힘(압화력)으로 눌러서 일정한 두께와 폭을 가진 재질을 뜨거운 상태에서 가공하는 것으로, 성형률이 높으나 식으면서 재질의 차이가 발생하며, 표면이 거칠어 주로 큰 힘을 받는 구조물이나 대형 파이프 및 건축용 재료 제조에 사용한다.Among the above rolling, cold rolling products that are most commonly used are classified according to a processing method and a product shape, and are largely divided into hot rolling and cold rolling. The hot rolling is to process a material having a certain thickness and width in a hot state by pressing a material such as steel heated at a high temperature above the recrystallization temperature with a force (pressing force), and the molding rate is high, but the difference in material is high. It is used for manufacturing structures, large pipes, and construction materials that receive a large force due to its rough surface.
그러나 자동차 외판이나 전자 제품 그리고 특수 정밀기계 부품에서는 두께가 얇아야 하며 또한 정밀하고 치밀한 특성이 요구된다. 그래서 열간 압연으로 생산된 1차 제품을 다시 상온에서 압연하여 비교적 0.3 내지 3mm 정도의 작은 규격의 오목형의 표면이 매끄러운 제품을 만들어 사용하게 된다. 이러한 압연 제품(프로파일)은 가공하기도 힘들 뿐 아니라 특수 금형을 이용하여 원하는 모양으로 만들기도 상당히 어려워 정밀한 작업을 거쳐야 한다. 특히 소형 제품에 사용되도록 설계되는 소형 u형 바 같은 모양을 만들기 위해서는 4개의 롤러를 이용하여 압하 배분에 의해 상하 좌우 4면에서 압하를 가하는 특수 압연기를 이용하여 가공하는데, 그 중 1개의 회전 롤러에서는 SKD 합금이외의 특수 재질로 이루어진 돌기를 형성하여 여러 작업 과정을 거치면서 소형 u형 바를 만들게 된다.However, in automotive exteriors, electronic products, and special precision machinery parts, the thickness must be thin, and precise and precise characteristics are required. Therefore, the primary product produced by hot rolling is rolled again at room temperature to make a product with a relatively small concave surface with a small size of about 0.3 to 3 mm and use it. These rolled products (profiles) are not only difficult to process, but are also difficult to make into the desired shape using special molds, and must be subjected to precise work. In particular, in order to make a shape like a small u-shaped bar designed to be used in small products, it is processed using a special rolling mill that applies pressure reduction on four sides of the top, bottom, left, and right sides by means of four rollers. By forming protrusions made of special materials other than SKD alloy, a small u-shaped bar is made through various processes.
일반적으로 정밀성과 치밀한 조직을 요구하는 소형 u형 바를 제조할 때에는 강재를 압연하여 가공 후 열처리로서 강재를 연화시킨 후 연속적인 특수 공정에 따라 적당한 치수와 원하는 표면 조건으로 생산하기 때문에 냉간 압연의 소성가공 방법으로 냉간 방법을 이용하는 것이다.In general, when manufacturing a small u-shaped bar that requires precision and dense structure, the steel is rolled to soften the steel as a heat treatment after processing, and then produced in suitable dimensions and desired surface conditions according to continuous special processes. As a method, a cold method is used.
본 발명의 회전 롤 금형은 인발, 압출 등의 소성 가공에서는 단순한 툴(tool)로서 사용되는 금형이다. 통상, 냉간 압연 가공에서는 연속 회전 하면서 변형시키기 때문에 사용되는 금형은 더욱 복잡한 양상에서의 특수 내구력이 필요하게된다. 따라서 대부분 SKD합금, 하이스등 강력 재료를 일체하어 가공된 금형을 사용하고 있는 실정이다. 그런데 극소형 제품인 프로필을 생산하는 회전형 롤 금형에는 보다 우수한 강도를 가지고 항절력이 우수해야 하기 때문에 특수한 금형을 사용해야 한다. 다시 말하면 화학성분 상의 기계적 강도 뿐만 아니라 가공 금형의 조직과 관련된 장점을 가져야 한다. 이러한 요구에 따라 본 출원인은 항절력이 우수한 수지상 조직(Dendritic structure)의 소재에서 우수한 장점을 발견하게 되었다. The rotary roll mold of the present invention is a mold used as a simple tool in plastic processing such as drawing and extrusion. Usually, in cold rolling processing, since the mold is continuously rotated and deformed, the used mold needs special durability in a more complicated aspect. Therefore, most of them are SKD alloys, high heats, etc., and are made of molds made of strong materials. However, special molds have to be used for rotating roll molds that produce a very small product profile, because they have better strength and excellent cutting power. In other words, it should have advantages related to the mechanical strength of the chemical composition as well as the structure of the processing mold. According to these demands, the present applicant has found excellent advantages in the material of dendritic structure having excellent anti-retraction.
이를 기초로 특수 소성 가공함에 있어서 원재료 열간 및 냉간 가공도가 많을 수록, 또한, 금속 조직이 섬유상으로 발달되어야만 절삭 강도와 항절력이 우수하다는 것을 인식하게 되었다. 따라서 가공정도가 50배 이상된 가공 형성된 코어부를 첨부된 도면과 같이 조립 및 접합하여 회전 롤 금형을 개발하게 되었다. 여기서 코어 부의 소재 성분은 특수 합금 소재이며 수지상이 잘발달된 소재이다. 이러한 소재로 제조한 금형은 후술하는 바와 같이 체결식과 조립식으로 이루어 질수 있다.On the basis of this, it was recognized that the more the hot and cold workability of the raw materials in the special plastic working, the more excellent the cutting strength and the cutting power when the metal structure was developed into a fibrous form. Accordingly, a rotating roll mold was developed by assembling and joining the formed core portion having a processing accuracy of 50 times or more as shown in the accompanying drawings. Here, the material component of the core part is a special alloy material and a resin-developed material. The mold made of these materials can be made of a fastening type and an assembly type as described below.
이외에도 본 발명에 따른 회전 롤 금형으로 제조되는 소형 u형 바 프로파일(profile) 생산에는 냉간 정밀 가공 분야에서 회전체 금형의 파손이 가장 큰 문제로 대두 되었다.In addition, in the production of a small u-shaped bar profile made of a rotating roll mold according to the present invention, damage to the rotating mold has emerged as the biggest problem in the cold precision machining field.
통상, 소형 오목면(concave) 냉간 가공에 필요한 회전 롤 금형은 금속의 일반적인 강도에 도달하는 기대치보다는 냉간 가공에 충격이나 압력에 파손이 안되는 내 충격성의 특성이 필요한 것으로 알려져 있다. 따라서 일반적인 금형 소재(SKD 합금)로 가열되는 경우에 돌기를 만든 금형으로 회전하는 압연 롤 금형으로는 불가능하다. 따라서 0.3 내지 3.0 mm의 오목 압력 부하에서도 견디는 돌출 가공 금형이 요구된다. 본 발명은 이러한 필요성에 의해 특수가공 조직에서 가공도가 50배 이상을 가공하여 수지상 돌기 조직을 형성한 특수강으로 링(ring)형태의 돌기판을 삽입하여 소형 u형 바를 제작하는 금형을 제공한다.In general, it is known that a rotary roll mold required for cold working of a small concave surface requires impact resistance characteristics that are not damaged by impact or pressure during cold processing, rather than an expectation of reaching a general strength of metal. Therefore, it is not possible with a rolling roll mold that rotates with a mold made of a protrusion when heated with a common mold material (SKD alloy). Therefore, there is a need for a protruding mold that can withstand even a concave pressure load of 0.3 to 3.0 mm. The present invention provides a mold for manufacturing a small u-shaped bar by inserting a ring-shaped protruding plate with special steel formed with a dendritic protrusion structure by processing a processing degree of 50 times or more in a special processing structure due to this need.
따라서, 사용되는 금속의 조직에서 절삭 가공성이나 표면의 가공도가 우수한 특수 조직의 금속편을 회전 금형의 핵심 가공부위로 조립하는 회전 롤 금형을 생산하는 것이 중요하다. 따라서 본원에서는 3mm 이하의 회전체를 이용하는 금형이 양산 체제가 가능해 지도록 회전 롤의 코어부에 특수 조직의 금속을 삽입 또는 접합하여 오목면 가공을 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.Therefore, it is important to produce a rotating roll mold that assembles a metal piece of a special structure having excellent cutting processability or surface machinability in the structure of the metal to be used as a core processing part of the rotating mold. Therefore, it is an object of the present invention to enable a concave surface processing by inserting or joining a metal of a special structure to the core portion of the rotating roll so that a mold using a rotating body of 3 mm or less can be mass-produced.
상기 과제를 해결하기 위해 일반적으로 동일 소재의 금속으로 제작하는 것보다, 특히 금속 성분상의 특수성보다 금속 조직의 안정으로 탄성과 절삭 가공성이 우수한 금속편을 회전 롤 금형 본체에 링 형태로 별도 조립시켜 상하좌우 가공하는 특수 압연기에서 회전 롤 금형을 개발 사용하는 것이다.In order to solve the above problems, a metal piece having excellent elasticity and cutting processability is stabilized in a rotating roll mold body separately in the form of a ring rather than being made of metal of the same material, in particular, the stability of the metal structure is higher than that of metal components. It is to develop and use a rotating roll mold in a special rolling mill to be processed.
따라서 본 발명의 회전 금형은 중앙의 원형 회전축, 상기 회전축에 일체되어 각각 서로 다른 직경을 가지는 원형의 제1판, 제2판, 제3판과, 상기 제2판에 끼워져 전체 직경이 제1판의 직경과 같게 형성되는 원형의 돌기판과, 상기 제3판에 끼워져 제1판과 동일한 직경을 가지는 원형 보조판을 포함하며, 상기 제1판과 제3판에 끼워져 있는 원형 보조판 사이에서 제2판에 끼워져 있는 원형 돌기판에 접합되어 상기 제1판의 직경보다 1내지 5mm정도 크게 수지 조직의 가공 돌기를 형성하는 것을 특징으로 한다.Therefore, the rotating mold of the present invention is a central circular rotating shaft, the first plate, the second plate, and the third plate having a different diameter, each being integral to the rotating shaft, and the second plate is sandwiched between the first plate with a total diameter. It includes a circular projection plate having the same diameter as the diameter, and a second auxiliary plate sandwiched between the first plate and the third plate, and includes a circular auxiliary plate having the same diameter as the first plate. It is characterized in that it is bonded to a circular projection plate sandwiched in the formation of a processing projection of the resin structure about 1 to 5mm larger than the diameter of the first plate.
본 발명은 중앙의 원형 회전축, 상기 회전축에 중심으로 우측에는 제1판과 제2판이 끼워진 회전판과, 우측에는 회전축을 중심으로 보조판과 끼워진 우측 회전판과, 상기 좌측 제1판과 우측 회전판 사이에 상기 제1판의 직경과 같은 제2판에 체결된 돌기판을 포함하며, 상기 돌기판에는 수지 조직의 가공 돌기를 접합 형성하는 것을 특징으로 한다. The present invention is a circular rotating shaft in the center, a rotating plate fitted with a first plate and a second plate on the right side with respect to the rotating shaft, and a right rotating plate fitted with an auxiliary plate around a rotating axis on the right side, and between the left first plate and the right rotating plate. It includes a projection plate fastened to the second plate, such as the diameter of the first plate, characterized in that the projection plate is formed by bonding the processing projections of the resin structure.
또한, 상기 돌기판에 형성된 가공 돌기는 압연 가공비가 50배 이상이며, 수지상 조직으로 재질의 항장력 및 터프니스(toughness)가 우수한 재질을 사용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the processing projection formed on the projection substrate is characterized in that it uses a material having excellent rolling strength and toughness (toughness) of a material having a rolling processing ratio of 50 times or more and a dendritic structure.
또한, 상기 가공 돌기의 폭은 0.3 내지 3 mm이하, 외주면으로 부터 높이는 1 내지 5mm이하로 형성하고, 이에 따라 생성되는 오목 깊이는 1 내지 5 mm 이하로 u 형 바 상태의 프로필을 생산하는 것을 특징으로 한다.In addition, the width of the processing protrusion is 0.3 to 3 mm or less, and the height from the outer circumferential surface is formed to be 1 to 5 mm or less, and the resulting concave depth is 1 to 5 mm or less, producing a u-shaped bar profile. Is done.
또한, 상기 가공 돌기의 조립식 접합은 샤프트(shaft) 또는 기어(gear) 체결인 것을 특징으로 한다.In addition, the prefabricated joint of the processing projection is characterized in that the shaft (shaft) or gear (gear) fastening.
본 발명은 전자 우주항공 의료 등 특수용도에 필요한 초소형 u 형 바 프로파일을 생산할 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of producing a very small u-shaped bar profile required for special applications such as electronic aerospace medical.
도 1은 본 발명에 따른 회전 금형의 사시도 이다.
도 2는 본 발명에 따른 회전 금형의 구조를 도시하는 도면이다.1 is a perspective view of a rotating mold according to the present invention.
2 is a view showing the structure of a rotating mold according to the present invention.
일반적으로 고도의 산업화에 필요성이 있는 소형 정밀 프로파일이 다량임으로 냉간 소성 가공으로 생산되는 고강도 소재의 프로파일 생산에 대하여 조립 롤 금형의 생산에는 충격강도, 인성, 신장, 항절력 등이 우수한 압연 가공비 50 이상의 소재와 조립 방법 등이 이용된다. 여기서 상술 된 상기 조건이 가장 중요하며 재질은 SKD 특수 합금강과 스테인레스강에서 50배 이상의 가공으로 특수 조직을 가진 수지상 조직의 재질을 사용해야 한다.In general, because of the large number of small precision profiles that are required for high-level industrialization, the production of high-strength materials produced by cold plastic working is more than 50 for the production of assembly roll molds, which has excellent impact strength, toughness, elongation, and cutting power. Materials and assembly methods are used. Here, the above-mentioned conditions are the most important, and the material should be a material of a dendritic structure having a special structure by processing 50 times or more in SKD special alloy steel and stainless steel.
따라서 상기 재질을 가공하여 수지상 조직의 소재를 사용하며, 재료의 접합 방법은 체결식 또는 조립식의 방법을 사용하여 원하는 회전 롤 금형을 만든다.Therefore, the material is processed to use a dendritic material, and the method of joining the material is to form a desired rotating roll mold using a fastening or assembling method.
이하 도면을 참조로 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명에 따른 회전 금형의 사시도 로서, 금형을 제작하기 위해서는 중앙에 일정 구경을 가진 회전축(10)을 중심으로 다수개의 원형 회전판을 회전축에 삽입하여 금형을 형성한다. 상기 중앙의 회전축을 중심으로 제1판(11), 제2판, 제3판, 돌기판(12), 가공 돌기(13), 원형 보조판(14)을 삽입하는데 상기 돌기판(12)은 실제 u 형 홈을 형성하는 가공 돌기를 고정하기 위해 형성한다. 1 is a perspective view of a rotating mold according to the present invention, in order to manufacture a mold, a plurality of circular rotating plates are inserted into the rotating shaft around the rotating
상기 회전축에 일체되어 끼워진 제1판(11)과 도시되지 않은 제2판, 제3판은 통상 같은 재질로 그 사이에 위치한 돌기판을 고정하는 역할을 하는데, 상기 제1판, 제2판, 제3판의 폭은 10mm 이하로 형성하고 직경도 100mm 이하로 형성하여 회전축의 회전에 따라 회전하도록 일체 체결된다. The
상기 제1판(11)과 원형 보조판(14) 사이는 원형의 돌기판(12)이 회전축에 끼워지는데 통상 상기 원형 보조판보다 작은 직경을 가지고 형성된다. 상기 돌기판에는 5mm 이하의 폭을 가지고 보조판의 외주면 방향으로 가공 돌기(13)가 접합되어 형성되는데, 가공 돌기(13)는 원형 보조판(14)보다 직경을 약간 크게 형성한다. 즉, 회전 롤 금형 작동시 u형 바의 홈의 깊이를 고려하여 가공 돌기(13)와 원형 보조판(14)의 직경의 크기 차가 형성되어야 한다. 상기 가공 돌기는 접합을 확실히 하고 가공도가 양호하도록 수지 조직으로 형성한다. 여기서 상기 가공 돌기를 포함하는 전체 금형의 접합은 후에 설명하는 바와 같이, 조립식 또는 체결식으로 접합되는데 통상 샤프트나 기어 체결 방식을 이용한다.Between the
도 2a, 2b는 본 발명에 따른 회전 금형의 구조를 도시하는 도면으로서, 좌측에서 우측으로 조립된다. 먼저, 도 2a를 참조하면, 좌측의 회전축(10)은 중심의 회전 축을 중심으로 중앙에 돌기판(12)과 원형 보조판(14)이 삽입되도록 서로 다른 직경의 회전축과 나란하게 원형판이 일체되어 있는데 가장 좌측의 제1판(11)은 회전축에 일체되어 좌측의 보조판이 된다. 상기 제1판(11)과 일체되어 있는 제2판(15)은 제1판(11) 보다 작은 직경을 가지고 형성되는데 상기 제2판(15)에 링 형 돌기판(12)이 체결된다. 상기 제2판(15)과 돌기판(12)을 합한 직경은 제1판(11)의 직경보다 약간 크게 형성하여 외주면 밖으로 돌출된 가공 돌기(13)를 수지조직으로 형성하여 홈을 깍아 u형 홈을 형성하는 것이다. 제2판(15)에 근접하여 더 작은 직경을 가지고 일체된 제3판(16)에는 우측의 원형 보조판(14)이 삽입되는데 우측의 원형 보조판(14)의 직경은 제1판(11)의 직경과 같다. 가장 우측에는 이를 조립한 최종 금형을 도시하고 있다. 2A and 2B are views showing the structure of a rotating mold according to the present invention, assembled from left to right. First, referring to FIG. 2A, the left
도 2b는 또 다른 체결 방법으로 이루어진 금형을 도시하는데, 좌측 회전축(10)을 중심으로 우측에 제1판(11')과 제2판(15')이 일체된 좌측 회전판, 가공 돌기(13)가 형성된 돌기판(12), 우측에는 회전축을 중심으로 보조판과 일체된 우측 보조판(17)이 형성되어 상기 좌측 회전판과 우측 회전판 사이에 위치한 돌기판(12)을 제2판(15')에 체결하고 좌측 회전판과 보조판을 서로 체결하여 금형을 형성하는 것이다. 마찬가지로 우측에는 이를 조립한 최종 금형을 도시하고 있다.Figure 2b shows a mold made of another fastening method, the left rotating plate, the
본 발명은 소형 u형 바 제조에 사용될 수 있다.The present invention can be used to manufacture small u-shaped bars.
Claims (5)
상기 회전축에 끼워져 각각 서로 다른 직경을 가지는 원형의 제1판, 제2판, 제3판과,
상기 제2판에 끼워져 전체 직경이 제1판의 직경과 같게 형성되는 원형의 돌기판과,
상기 제3판에 끼워져 제1판과 동일한 직경을 가지는 원형 보조판을 포함하며,
상기 제1판과 제3판에 끼워져 있는 원형 보조판 사이에서 제2판에 끼워져 있는 원형 돌기판에 접합되어 상기 제1판의 직경보다 1 내지 5mm 크게 압연 가공비가 50배 이상인 가공 돌기를 형성하는 것을 특징으로 하는 특수소재 회전 냉간 압연용 회전 롤 금형. Central circular axis of rotation
A first plate, a second plate, and a third plate, each of which has a different diameter and is fitted to the rotating shaft,
A circular protrusion plate fitted to the second plate and having a total diameter equal to that of the first plate;
It is fitted to the third plate and includes a circular auxiliary plate having the same diameter as the first plate,
Between the first plate and the circular auxiliary plate sandwiched between the third plate is joined to a circular projection plate sandwiched by the second plate to form a processing protrusion having a rolling processing ratio of 50 times or more larger than the diameter of the first plate by 1 to 5 mm A rotating roll mold for rotating cold rolling of special materials.
상기 회전축에 중심으로 우측에는 제1판과 제2판이 끼워진 회전판과,
우측에는 회전축을 중심으로 보조판과 끼워진 우측 회전판과,
좌측 제1판과 우측 회전판 사이에 상기 제1판의 직경과 같은 제2판에 체결된 돌기판을 포함하며,
상기 돌기판에는 압연 가공비가 50배 이상인 가공 돌기를 접합 형성하는 것을 특징으로 하는 특수소재 회전 냉간 압연용 회전 롤 금형.Central circular axis of rotation,
A rotating plate having a first plate and a second plate fitted on the right side with respect to the rotating shaft,
On the right side, the right rotating plate fitted with the auxiliary plate around the rotating shaft,
Between the left first plate and the right rotating plate includes a projection plate fastened to the second plate equal to the diameter of the first plate,
A rotating roll mold for rotating cold rolling of a special material, characterized in that the protruding substrate is formed by joining a processing protrusion having a rolling processing ratio of 50 times or more.
상기 가공 돌기의 폭은 0.3 내지 3 mm이하, 외주면으로 부터 높이는 1 내지 5mm이하로 형성하고, 이에 따라 생성되는 오목 깊이는 1 내지 5 mm 이하로 u 형 바 상태의 프로필을 생산하는 것을 특징으로 하는 특수소재 회전 냉간 압연용 회전 롤 금형.The method according to claim 1 or 2,
The width of the processing protrusion is 0.3 to 3 mm or less, the height from the outer circumferential surface is formed to be 1 to 5 mm or less, and the resulting concave depth is 1 to 5 mm or less, characterized in that it produces a u-shaped bar profile. Rotary roll mold for special material rotation cold rolling.
상기 가공 돌기의 조립식 접합은 샤프트(shaft) 또는 기어(gear) 체결인 것을 특징으로하는 특수소재 회전 냉간 압연용 회전 롤 금형.
The method according to claim 1 or 2,
Prefabricated joining of the processing projection is a shaft (shaft) or gear (gear) rotation of a special material rotating roll for rotation cold rolling material.
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