KR102157387B1 - Manufacturing method for scroll and forging apparatus thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 스크롤 제조방법 및 그 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 후방성형단조를 이용한 스크롤 제조방법 및 이를 이용한 스크롤 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing a scroll. More specifically, the present invention relates to a scroll manufacturing method using the back molding forging and a scroll manufacturing method using the same.
지구환경보존, 에너지절감 및 미세먼지와 같은 사회적 이슈를 해결하기 위한 방안으로 전기 자동차 산업의 활성화가 여러 나라의 핵심 정책으로 선정되면서 전기자동차의 수요량도 증가되고 있다. 따라서 전기 자동차 공조용 압축기로 사용되고 있는 스크롤 압축기의 수요량도 해마다 증가하고 있는 실정이다. 특히 스크롤은 내구성이 요구되는 제품이기 때문에 고강도, 내마모성 그리고 열적 안정성이 요구되는 알루미늄합금을 단조공법을 적용하여 생산되고 있다. The demand for electric vehicles is also increasing as the activation of the electric vehicle industry has been selected as a key policy of various countries as a way to solve social issues such as global environment conservation, energy saving and fine dust. Therefore, the demand for scroll compressors used as air conditioning compressors for electric vehicles is also increasing year by year. In particular, since scrolls are products that require durability, aluminum alloys that require high strength, wear resistance, and thermal stability are produced by applying the forging method.
도 1은 핀이 형성된 스크롤의 사시도이며, 도 2는 스크롤의 측단면도이고, 도 3은 스크롤의 평면도이다.1 is a perspective view of a scroll having a pin formed thereon, FIG. 2 is a side cross-sectional view of the scroll, and FIG. 3 is a plan view of the scroll.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 스크롤(10)은 스크롤형상의 핀(1)과 플랜지(2)로 구성되어 있으며, 단면은 좁고 길이가 길고 핀 간의 폭이 좁아 단조 성형이 쉽지 않다.1 to 3, the
종래 스크롤 단조기는 가압을 위해 움직이는 램(Ram)에 가압용 상부금형이 설치되고, 하부에는 성형에 사용될 단조슬러그(Slug)가 배치되는 성형공간(Cavity)을 갖는 하부금형이 고정되어 있는 구조로 이루어져있으며, 단조기의 램에 설치된 상부금형이 단조슬러그를 가압하면, 가압하는 방향으로 단조슬러그를 유동시켜 하부금형의 성형공간을 채우도록 하여 제조된다.Conventional scroll forging machines consist of a structure in which an upper mold for pressurization is installed on a ram that moves for pressurization, and a lower mold having a molding cavity in which a forged slug to be used for molding is placed is fixed at the lower part. And, when the upper mold installed in the ram of the forging machine presses the forged slug, it is manufactured by flowing the forged slug in the pressing direction to fill the forming space of the lower mold.
스크롤의 형상은 핀이 두께가 얇고 길이가 길며 핀 간의 폭이 좁아 단조성형에 매우 어려운 형상을 가지고 있으며, 종래의 단조 방식으로 제조하는 경우, 스크롤의 균일치 않은 성형, 단조압력의 상승 그리고 단조금형 수명이 단축되는 문제가 있다.The shape of the scroll is very difficult for forging molding because the pins are thin and long and the width between the pins is narrow.In the case of manufacturing by the conventional forging method, the scroll is not uniformly formed, the forging pressure increases, and the forging mold There is a problem of shortening the lifespan.
도 4는 단조슬러그에 가해지는 압력을 나타낸 모식도이다.4 is a schematic diagram showing the pressure applied to the forged slug.
도 4를 참조하면, 스크롤을 종래의 단조 방식으로 성형할 경우 도4에서와 같이 가압된 단조 슬러그는 접촉된 금형의 표면과의 마찰력으로 금속이 유동이 발생하지 않는 데드존(Dead Zone)이 형성된다. 이러한 데드존의 형성은 슬러그의 표면과 금형표면의 윤활코팅의 효과를 무력화시키게 된다. Referring to FIG. 4, when the scroll is formed by a conventional forging method, the forged slug pressed as in FIG. 4 forms a dead zone in which metal does not flow due to friction with the surface of the mold in contact. do. The formation of such dead zones neutralizes the effect of lubrication coating on the surface of the slug and the surface of the mold.
또한, 스프레이 방식을 이용한 금형 표면의 윤활은 스크롤 핀을 형성하는 금형의 최종 깊이까지 윤활이 불가능하고, 금형의 온도를 떨어트릴 뿐 아니라 스크롤과 금형 표면과의 소착현상으로 금형 수명을 단축 시키는 문제가 있다. 그리고 작업환경을 저해하고 작업자에게 유해물질에 노출시키는 문제를 발생시킨다.In addition, lubrication of the mold surface using the spray method is not possible to lubricate to the final depth of the mold forming the scroll pin, and not only lowers the temperature of the mold, but also shortens the mold life due to seizure between the scroll and the mold surface. have. In addition, it impairs the working environment and causes a problem of exposing workers to hazardous substances.
이러한 문제를 보완하기 위해 배압단조기술을 이용한 스크롤 제조 방식이 도입되고 있으나, 설비와 금형의 비용이 고가이고 생산성이 낮아 경제성의 문제점을 갖고 있다.In order to compensate for this problem, a scroll manufacturing method using back pressure forging technology has been introduced, but the cost of equipment and molds is high, and productivity is low, so there is a problem of economical efficiency.
이와 관련된 선행문헌으로 국내특허 제10-0461282호에서 Al합금 스크롤 로터의 열간단조용 배압 성형장치 및 성형방법(2004. 12. 14. 공고)이 개시된다.As a prior document related to this, in Korean Patent No. 10-0461282, a back pressure molding apparatus and a molding method for hot forging of an AL alloy scroll rotor (announced on December 14, 2004) are disclosed.
본 발명의 목적은 후방성형단조기술과 연속윤활 기술을 이용하여 스크롤을 제조하는 방법으로 단조슬러그 표면에 윤활 코팅을 형성하여, 성형공간을 갖고 있는 상부금형이 단조슬러그를 직접 가압할 때 금형과 단조슬러그 간에 형성되는 마찰력을 상쇄시키고, 이로 인하여 금속유동 데드존의 형성을 막음으로써 단조슬러그 표면에 형성된 윤활막의 작용으로 초기 단조압력을 낮추어 스크롤의 불균일한 성형을 방지하고 단조압력 상승을 억제하는 스크롤 제조방법을 제공하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to form a lubricating coating on the surface of a forged slug by using a rear molding forging technology and a continuous lubrication technology to form a lubricating coating on the surface of the forging slug. By offsetting the frictional force formed between the slugs and preventing the formation of metal flow dead zones, the initial forging pressure is lowered by the action of the lubricating film formed on the surface of the forged slug, thereby preventing uneven forming of the scroll and suppressing the increase in forging pressure. It is to provide a way.
본 발명의 다른 목적은 고강도, 우수한 내마모성 및 열적 안정성을 요구하는 스크롤을 제조하기 위한 알루미늄 합금을 설계하고 이를 사용하여 스크롤을 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to design an aluminum alloy for manufacturing a scroll that requires high strength, excellent wear resistance, and thermal stability, and to provide a method for manufacturing a scroll using the same.
본 발명의 다른 목적은 액체윤활유공급라인을 구비하는 상부금형을 포함하여 상부금형이 단조슬러그를 직접 가압하여 금속 유동이 상부공형의 스크롤 성형공간을 채울 때 금형의 표면에 형성된 액체 윤활막이 초기 단조압력의 상승을 막아 균일한 스크롤이 성형될 수 있도록 하고 또한 성형되는 스크롤과 금형과의 소착을 방지하여 금형의 수명을 획기적으로 개선 한 스크롤 단조장치를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is that when an upper mold including an upper mold having a liquid lubricant supply line directly presses the forged slug and the metal flow fills the scroll forming space of the upper hole, the liquid lubricating film formed on the surface of the mold is at an initial forging pressure. It is to provide a scroll forging device that prevents the rise of the mold so that a uniform scroll can be formed, and also prevents seizure between the molded scroll and the mold to significantly improve the life of the mold.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.All of the above and other objects of the present invention can be achieved by the present invention described below.
본 발명의 하나의 관점은 스크롤 제조방법에 관한 것이다. 구체적 예에서 One aspect of the present invention relates to a method of manufacturing a scroll. In a specific example
(a) 실리콘(Si): 8~16 중량%, 구리(Cu): 1~7 중량%, 마그네슘(Mg): 0.1~2 중량%, 망간(Mn): 0.05~2 중량%, 니켈(Ni): 0.01~3 중량%, 및 불가피한 불순물의 개별함유량이 0.05 중량%를 초과하지 않고 나머지가 알루미늄인 알루미늄 합금을 용해하는 용해하는 용해단계;(a) Silicon (Si): 8 to 16 wt%, Copper (Cu): 1 to 7 wt%, Magnesium (Mg): 0.1 to 2 wt%, Manganese (Mn): 0.05 to 2 wt%, Nickel (Ni ): 0.01 to 3% by weight, and an individual content of the inevitable impurities does not exceed 0.05% by weight, and a melting step of dissolving an aluminum alloy whose balance is aluminum;
(b) 용해된 알루미늄 합금으로 세경봉을 제조하는 수직연속주조단계;(b) vertical continuous casting step of manufacturing a small diameter rod from the molten aluminum alloy;
(c) 주조된 상기 세경봉의 마크로 편석을 제거하는 균질처리단계;(c) a homogeneous treatment step of removing macro segregation of the cast fine-gyeongbong;
(d) 균질처리된 상기 세경봉의 표면을 가공하는 표면가공단계;(d) a surface processing step of processing the surface of the small diameter rod subjected to homogeneous treatment;
(e) 표면가공된 상기 세경봉을 절단하여 단조슬러그를 제조하는 단계;(e) manufacturing a forged slug by cutting the surface-processed small diameter rod;
(f) 상기 단조슬러그의 표면에 윤활제를 도포하는 고체윤활단계;(f) a solid lubrication step of applying a lubricant to the surface of the forged slug;
(g) 표면에 윤활제가 도포된 상기 단조슬러그를 가열하는 가열단계; 및(g) a heating step of heating the forged slug coated with a lubricant on the surface; And
(h) 가열된 상기 단조슬러그를 하부금형에 안착시키고, 성형공간 및 액체윤활유공급라인을 구비한 상부금형으로 가압하여 단조하는 단계를 포함한다.(h) seating the heated forged slug on a lower mold, and forging by pressing it with an upper mold having a molding space and a liquid lubricant supply line.
또한, 상기 용해단계에서 상기 알루미늄 합금은 규소(Si)의 함량이 12 중량% 이하인 경우에는 스트론튬(Sr) 0.1~0.5중량%를 더 포함하고, 12 중량%를 초과하는 경우에는 인(P) 0.01~0.1중량%를 더 포함할 수 있다.In addition, in the melting step, the aluminum alloy further contains 0.1 to 0.5% by weight of strontium (Sr) when the content of silicon (Si) is 12% by weight or less, and 0.01 to phosphorus (P) when it exceeds 12% by weight. It may further contain ~0.1% by weight.
또한, 상기 수직연속주조단계는 용해된 상기 알루미늄 합금을 불활성 기체로 가압하여 몰드에 공급하는 기체가압주조방식으로 직경 100 mm 이하의 세경봉을 수직연속주조할 수 있다.In addition, the vertical continuous casting step is a gas pressure casting method in which the molten aluminum alloy is pressurized with an inert gas and supplied to a mold, and a small diameter rod having a diameter of 100 mm or less may be vertically continuously cast.
또한, 상부금형으로 가압하여 단조하는 단계 이후에 스크롤을 480~510℃로 가열하여 수냉한 이후, 180~250℃로 재가열하여 4~10 시간 동안 유지하는 시효열처리를 할 수 있다.In addition, after the step of forging by pressing with the upper mold, the scroll can be heated to 480 to 510°C and cooled with water, and then reheated to 180 to 250°C and maintained for 4 to 10 hours.
또한, 용체화처리와 시효열처리가 완료된 상기 스크롤은 인장강도 405~435 MPa, 항복강도 345~390 MPa, 경도 80~85 HRB일 수 있다.In addition, the scroll, which has been subjected to solution treatment and aging heat treatment, may have a tensile strength of 405 to 435 MPa, a yield strength of 345 to 390 MPa, and a hardness of 80 to 85 HRB.
본 발명의 다른 관점은 하부금형과 성형공간 및 액체윤활유공급라인을 구비한 상부금형을 포함하는 스크롤 단조장치에 있어서,Another aspect of the present invention is a scroll forging apparatus comprising a lower mold and an upper mold having a forming space and a liquid lubricant supply line,
중심에 가이드홀이 형성되고, 외주를 따라 복수개의 수직가이드가 구비된 베이스;A base having a guide hole formed in the center and provided with a plurality of vertical guides along the outer circumference;
상기 베이스 상부에 배치되고 내측에 가열된 단조슬러그가 안착되는 성형챔버가 형성되며, 상기 성형챔버 일측에 스크롤 플렌지 형성홈이 형성되고, 중심부에 상기 가이드홀과 연통되는 이젝트홀이 형성된 하부금형;A lower mold disposed on the base and having a forming chamber in which the heated forged slug is seated, a scroll flange forming groove formed at one side of the forming chamber, and an eject hole communicating with the guide hole formed at a center thereof;
일단이 상기 가이드홀에 체결되며, 상기 이젝트홀을 따라 이동하고 상기 단조슬러그를 가압하여 성형된 스크롤을 상승시키는 하부이젝트핀;A lower eject pin having one end fastened to the guide hole, moving along the eject hole and pressing the forged slug to raise the formed scroll;
상기 수직가이드에 이동 가능하도록 체결되어 수직 이동하는 램;A ram that is fastened to the vertical guide and moves vertically;
상기 램 하부에 장착되고 원형링 형태의 홀더;A holder mounted under the ram and having a circular ring shape;
상기 홀더에 지지되며 내측에 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀 일측에는 액체윤활 공급공간이 구비되며, 상기 관통홀 일단에는 스크롤핀형성홈이 형성되어 상기 단조슬러그를 가압하여 유동하는 금속이 내부로 유입되어 스크롤핀을 형성하는 상부금형; 및Supported by the holder, a through hole is formed inside, a liquid lubrication supply space is provided at one side of the through hole, and a scroll pin forming groove is formed at one end of the through hole to pressurize the forged slug to allow the metal flowing into the inside. An upper mold that is introduced to form a scroll pin; And
상기 관통홀에 수직으로 이동가능하게 장착되며, 상기 스크롤핀이 형성된 스크롤을 가압하여 배출하는 상부이젝트핀을 포함하는 스크롤 단조장치를 제공한다.It provides a scroll forging device that is mounted to be movable vertically in the through hole, and includes an upper eject pin for pressing and discharging the scroll on which the scroll pin is formed.
또한, 상기 스크롤핀형성홈은 원형 또는 나선형으로 형성될 수 있다. In addition, the scroll pin forming groove may be formed in a circular or spiral shape.
또한, 상기 관통홀은 상부 일측에 액체윤활유공급라인이 구비될 수 있다. In addition, a liquid lubricant supply line may be provided at one side of the through hole.
또한, 액체윤활유공급라인은 상기 상부금형의 외부에서 윤활펌프와 인젝터 장치로 형성된 윤활공급장치와 연결되어 있으며, 상기 관통홀의 일측의 액체윤활 공급공간으로 윤활유를 주입할 수 있는 주유공을 구비할 수 있다. In addition, the liquid lubricating oil supply line is connected to a lubricating supply device formed by a lubricating pump and an injector device outside the upper mold, and may have a lubricating hole through which lubricating oil can be injected into the liquid lubricating supply space at one side of the through hole. have.
또한, 상기 액체윤활유공급라인은 상기 상부이젝트핀이 수직으로 이동할 때 상기 상부이젝트핀과 상기 관통홀 사이로 윤활유를 지속적으로 공급할 수 있다. In addition, the liquid lubricating oil supply line may continuously supply lubricating oil between the upper ejection pin and the through hole when the upper ejection pin moves vertically.
또한, 상기 액체윤활유공급라인은 상기 관통홀에 윤활유를 투입하여 상기 윤활유가 상기 관통홀의 내부면에 유막을 형성하고, 상기 상부 이젝트핀이 하강하여 스크롤핀이 형성된 스크롤을 배출하는 경우 상기 스크롤핀형성홈 내부면에 유막을 형성할 수 있다.In addition, the liquid lubricant supply line forms an oil film on the inner surface of the through hole by injecting lubricant into the through hole, and the scroll pin is formed when the upper eject pin descends to discharge the scroll on which the scroll pin is formed. An oil film can be formed on the inner surface of the groove.
또한, 상기 스크롤핀형성홈의 내부면은 수직 중심에서 외측방향으로 0° 초과 5 ° 이하인 경사면을 구비할 수 있다.In addition, the inner surface of the scroll pin forming groove may have an inclined surface that is more than 0° and not more than 5° outward from the vertical center.
본 발명은 고강도, 우수한 내마모성 및 열적 안전성을 가지는 알루미늄 합금을 제공한다.The present invention provides an aluminum alloy having high strength, excellent wear resistance and thermal stability.
또한, 연속주조공정을 통하여 세경봉을 연속으로 생산하고, 이를 절단 및 윤활코팅을 수행하여 스크롤 생산 공정의 효율을 증가시킬 수 있다.In addition, it is possible to increase the efficiency of the scroll production process by continuously producing small diameter rods through a continuous casting process, cutting them and lubricating them.
또한, 금형과 단조슬러그와의 마찰력을 감소시켜 금속 유동이 발생하지 않는 데드존의 형성을 방지하고, 단조슬러그 표면에 유막을 형성하여 단조압력을 감소시킬 수 있다.In addition, it is possible to reduce the friction between the mold and the forged slug to prevent the formation of a dead zone in which metal flow does not occur, and to reduce the forging pressure by forming an oil film on the surface of the forged slug.
또한, 상부금형의 자동 액체 윤활은 스크롤 성형홈부의 금형 내벽에 윤활막을 형성시켜 성형중 또는 성형된 스크롤과 상부금형간의 소착을 방지할 수 있어, 종래 스프레이방식보다 작업 환경을 크게 개선할 수 있다.In addition, the automatic liquid lubrication of the upper mold can prevent seizure during molding or between the molded scroll and the upper mold by forming a lubricating film on the inner wall of the mold of the scroll forming groove, thereby greatly improving the working environment than the conventional spray method.
또한, 스크롤의 불균일한 성형을 방지할 수 있으며, 단조압력의 상승에 따른 금형 수명 단축문제를 해결할 수 있다.In addition, it is possible to prevent uneven molding of the scroll, and it is possible to solve the problem of shortening the mold life due to an increase in forging pressure.
도 1은 핀이 형성된 스크롤의 사시도이다.
도 2는 스크롤의 측단면도이다.
도 3은 스크롤의 평면도이다.
도 4는 단조슬러그에 가해지는 압력을 나타낸 모식도이다.
도 5는 본 발명의 한 구체예에 따른 스크롤 제조방법의 공정순서도이다.
도 6는 본 발명의 한 구체예에 따른 스크롤 단조장치의 단면도 및 액체윤활유공급라인의 부분확대도이다.
도 7은 본 발명의 한 구체예에 따른 스크롤 단조장치의 상부금형과 하부금형의 결합관계를 도시한 분해사시도이다.
도 8은 본 발명의 한 구체예에 다른 스크롤 단조장치에 상부금형이 하강하여 단조슬러그를 가압하여 스크롤을 성형한 상태를 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 한 구체예에 따른 스크롤 단조장치에서 스크롤 성형 후 상부금형이 이격된 상태를 나타낸 단면도 및 스크롤핀형성홈의 부분확대도이다.
도 10은 본 발명의 한 구체예에 따른 스크롤 단조장치에서 상부이젝트핀이 하강하여 성형된 스크롤을 배출하는 상태를 나타낸 단면도 및 스크롤핀형성홈의 부분확대도이다.
도 11은 본 발명의 한 구체예에 따른 스크롤 단조장치의 액체윤활유공급라인 및 스크롤핀형성홈을 단조 가공 순서에 따라 나타낸 부분단면도이다.
도 12는 본 발명의 한 구체예에 따른 스크롤 단조장치에서 제조된 스크롤의 사진이다.
도 13은 본 발명의 한 구체예에 따른 스크롤 제조방법에 있어서, 제조된 알루미늄합금 조직의 광학현미경 미세조직 사진이다. 1 is a perspective view of a scroll with pins formed thereon.
2 is a side cross-sectional view of the scroll.
3 is a plan view of the scroll.
4 is a schematic diagram showing the pressure applied to the forged slug.
5 is a flowchart of a method for manufacturing a scroll according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view of a scroll forging apparatus according to an embodiment of the present invention and a partially enlarged view of a liquid lubricant supply line.
7 is an exploded perspective view showing a coupling relationship between an upper mold and a lower mold of the scroll forging apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view showing a state in which the upper mold descends and presses the forged slug to form a scroll in another scroll forging apparatus according to one embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view showing a state in which the upper mold is separated after scroll forming in the scroll forging apparatus according to an embodiment of the present invention and a partial enlarged view of the scroll pin forming groove.
10 is a cross-sectional view showing a state in which an upper eject pin is lowered to discharge a molded scroll in a scroll forging apparatus according to an embodiment of the present invention, and a partial enlarged view of a scroll pin forming groove.
11 is a partial cross-sectional view showing a liquid lubricant supply line and a scroll pin forming groove of a scroll forging apparatus according to an embodiment of the present invention according to a forging process sequence.
12 is a photograph of a scroll manufactured in a scroll forging apparatus according to an embodiment of the present invention.
13 is an optical microscopic microstructure photograph of the produced aluminum alloy structure in a method for manufacturing a scroll according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기 도면은 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 제공되는 것일 뿐, 본 발명이 하기 도면에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, the following drawings are provided only to aid understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following drawings. In addition, the shape, size, ratio, angle, number, etc. disclosed in the drawings are exemplary, and the present invention is not limited to the illustrated matters.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. The same reference numerals refer to the same components throughout the specification. In addition, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.When'include','have','consists of' and the like mentioned in the present specification are used, other parts may be added unless'only' is used. In the case of expressing the constituent elements in the singular, it includes the case of including the plural unless specifically stated otherwise.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.In interpreting the constituent elements, it is interpreted as including an error range even if there is no explicit description.
~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수 있다.If the positional relationship of the two parts is described as'on the top','the top of the','the bottom of the', the'next to', etc., between the two parts unless'direct' or'direct' is used. One or more different parts may be located.
'상부', '상면', '하부', '하면' 등과 같은 위치 관계는 도면을 기준으로 기재된 것일 뿐, 절대적인 위치 관계를 나타내는 것은 아니다. 즉, 관찰하는 위치에 따라, '상부'와 '하부' 또는 '상면'과 '하면'의 위치가 서로 변경될 수 있다. Positional relationships such as'upper','upper','lower', and'lower' are only described based on the drawings, and do not represent absolute positional relationships. That is, depending on the position to be observed, the positions of the'upper' and'lower' or the'upper' and'lower' may be changed to each other.
이하에서 도면을 참조하며, 본 발명의 한 구체 예에 따른 스크롤 제조방법을 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing a scroll according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 5는 본 발명의 한 구체 예에 따른 스크롤 제조방법의 공정순서도이다.5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a scroll according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 한 구체에서 스크롤 제조방법은 5, the scroll manufacturing method in one embodiment of the present invention
(a) 실리콘(Si): 8~16 중량%, 구리(Cu): 1~7 중량%, 마그네슘(Mg): 0.1~2 중량%, 망간(Mn): 0.05~2 중량%, 니켈(Ni): 0.01~3 중량%, 및 불가피한 불순물의 개별함유량이 0.05 중량%를 초과하지 않고 나머지가 알루미늄인 알루미늄 합금을 용해하는 용해단계;(a) Silicon (Si): 8 to 16 wt%, Copper (Cu): 1 to 7 wt%, Magnesium (Mg): 0.1 to 2 wt%, Manganese (Mn): 0.05 to 2 wt%, Nickel (Ni ): 0.01 to 3% by weight, and the individual content of the inevitable impurities does not exceed 0.05% by weight and the remaining aluminum alloy is dissolved in a melting step;
(b) 용해된 알루미늄 합금으로 세경봉을 제조하는 수직연속주조단계;(b) vertical continuous casting step of manufacturing a small diameter rod from the molten aluminum alloy;
(c) 주조된 상기 세경봉의 마크로 편석을 제거하는 균질처리단계;(c) a homogeneous treatment step of removing macro segregation of the cast fine-gyeongbong;
(d) 균질처리된 상기 세경봉의 표면을 가공하는 표면가공단계;(d) a surface processing step of processing the surface of the small diameter rod subjected to homogeneous treatment;
(e) 표면가공된 상기 세경봉을 절단하여 단조슬러그를 제조하는 단계;(e) manufacturing a forged slug by cutting the surface-processed small diameter rod;
(f) 상기 단조슬러그의 표면에 윤활제를 도포하는 고체윤활단계;(f) a solid lubrication step of applying a lubricant to the surface of the forged slug;
(g) 표면에 윤활제가 도포된 상기 단조슬러그를 가열하는 가열단계; 및(g) a heating step of heating the forged slug coated with a lubricant on the surface; And
(h) 가열된 상기 단조슬러그를 하부금형에 안착시키고, 성형공간 및 액체윤활유공급라인을 구비한 상부금형으로 가압하여 단조하는 단계를 포함한다.(h) seating the heated forged slug on a lower mold, and forging by pressing it with an upper mold having a molding space and a liquid lubricant supply line.
우선 실리콘(Si): 8~16 중량%, 구리(Cu): 1~7 중량%, 마그네슘(Mg): 0.1~2 중량%, 망간(Mn): 0.05~2 중량%, 니켈(Ni): 0.01~3 중량%, 및 불가피한 불순물의 개별함유량이 0.05 중량%를 초과하지 않고 나머지가 알루미늄인 알루미늄 합금을 용해하여 용탕을 제조한다(S100).First, silicon (Si): 8-16 wt%, copper (Cu): 1-7 wt%, magnesium (Mg): 0.1-2 wt%, manganese (Mn): 0.05-2 wt%, nickel (Ni): A molten metal is prepared by dissolving an aluminum alloy whose individual content of 0.01 to 3% by weight and inevitable impurities does not exceed 0.05% by weight and the remainder is aluminum (S100).
상기 실리콘(Si)이 상기 범위 내로 첨가되는 경우 상기 용탕의 유동성 및 제조된 스크롤의 내마모성을 향상시킬 수 있다.When the silicon (Si) is added within the above range, the fluidity of the molten metal and the abrasion resistance of the manufactured scroll may be improved.
상기 구리(Cu)와 마그네슘(Mg)는 스크롤의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다.The copper (Cu) and magnesium (Mg) may improve the mechanical strength of the scroll.
상기 구리(Cu)와 마그네슘(Mg)의 함량 범위를 벗어나는 경우 목표로 하는 기계적 강도를 얻을 수 없다.If the content of copper (Cu) and magnesium (Mg) is out of the range, the target mechanical strength cannot be obtained.
상기 망간(Mn)과 니켈(Ni)은 스크롤의 열적안정성을 증가시킬 수 있다.The manganese (Mn) and nickel (Ni) may increase the thermal stability of the scroll.
상기 망간(Mn)과 니켈(Ni)은 선택적으로 첨가될 수 있다. The manganese (Mn) and nickel (Ni) may be optionally added.
상기 망간(Mn)과 니켈(Ni)의 함량 범위를 벗어나는 경우 열간 단조로 제조된 스크롤의 열적안정성을 증가시키기 어렵다.When the content of manganese (Mn) and nickel (Ni) is out of the range, it is difficult to increase the thermal stability of the scroll manufactured by hot forging.
상기 불가피한 불순물은 각각의 함량이 0.05 중량% 이하이다.Each of the inevitable impurities is 0.05% by weight or less.
상기 불가피한 불순물은 알루미늄 합금 설계시 불가피하게 혼입되는 성분을 의미한다.The inevitable impurity refers to a component that is inevitably incorporated when designing an aluminum alloy.
상기 범위 이상의 불순물이 함유되는 경우에는 스크롤 제조 시 스크롤의 기계적 물성이 감소될 우려가 있다.When impurities exceeding the above range are contained, there is a concern that mechanical properties of the scroll may decrease during manufacture of the scroll.
한편 상기 용해단계에서 상기 알루미늄 합금은 규소(Si)의 함량이 12 중량% 이하인 경우에는 스트론튬(Sr) 0.1~0.5 중량%를 더 포함하고, 12 중량%를 초과하는 경우에는 인(P) 0.01~0.1 중량%를 더 포함할 수 있다.On the other hand, in the melting step, the aluminum alloy further contains 0.1 to 0.5% by weight of strontium (Sr) when the content of silicon (Si) is less than 12% by weight, and 0.01 to phosphorus (P) when it exceeds 12% by weight. It may further contain 0.1% by weight.
상기 규소(Si) 함량이 12 중량% 이하인 경우에는 상기 범위 내의 스트론튬(Sr)을 첨가하여 공정규소(eutectic Si)를 개량할 수 있다.When the silicon (Si) content is less than 12% by weight, eutectic Si may be improved by adding strontium (Sr) within the above range.
상기 규소(Si) 함량이 12 중량%를 초과하는 경우에는 상기 범위 내의 인(P)을 첨가하여 초정규소(primary Si)를 미세화할 수 있다.When the content of silicon (Si) exceeds 12% by weight, phosphorus (P) within the above range may be added to refine primary Si.
상기 공정규소를 개량하고 초정규소를 미세화하는 경우에는 열간 단조로 제조되는 스크롤의 기계적성질을 증가시킬 수 있다.When the process silicon is improved and the super-normal silicon is refined, the mechanical properties of the scroll manufactured by hot forging can be increased.
상기 수직연속주조단계는 용해된 알루미늄 함금으로 세경봉을 제조한다(S200).In the vertical continuous casting step, a small diameter rod is manufactured from dissolved aluminum alloy (S200).
수직연속주조단계는 용해된 상기 알루미늄 합금을 불활성 기체로 가압하여 몰드에 공급하는 기체가압주조방식으로 직경 100 mm 이하의 세경봉을 수직연속주조할 수 있다.The vertical continuous casting step is a gas pressure casting method in which the molten aluminum alloy is pressurized with an inert gas and supplied to a mold, and a small diameter rod having a diameter of 100 mm or less may be vertically continuously cast.
상기 기체가압주조방식은 알루미늄 합금의 용탕을 불활성 기체로 가압하여 몰드로 이송하여 가공할 수 있으며, 알루미늄 합금의 물성을 유지시킬 수 있다.The gas pressure casting method can be processed by pressurizing the molten metal of an aluminum alloy with an inert gas and transferring it to a mold, and can maintain the physical properties of the aluminum alloy.
상기 수직연속주조는 응고속도가 빠르고, 직경 100 mm 이하의 세경봉을 연속으로 제조하여 설계된 상기 알루미늄 합금의 물성을 극대화하고 이를 유지할 수 있다.The vertical continuous casting has a fast solidification rate, and can maximize and maintain the physical properties of the aluminum alloy designed by continuously manufacturing small diameter rods of 100 mm or less in diameter.
상기 기체가압주조방식과 수직연속주조 단계를 통하여 설계된 알루미늄 합금의 용탕을 가지고 세경봉을 효율적으로 제조할 수 있다.It is possible to efficiently manufacture a small diameter rod with the molten metal of aluminum alloy designed through the gas pressure casting method and the vertical continuous casting step.
상기 균질처리단계는 주조된 상기 세경봉의 마크로 편석을 제거한다(S300).The homogeneous treatment step removes the macro segregation of the cast thin-bar (S300).
상기 균질처리단계에서 마크로 편석을 제거하는 경우 내부 응력이 제거되어 조직이 균일화 되기 때문에 열간 단조가 가능하다.When the macro segregation is removed in the homogeneous processing step, since the internal stress is removed and the structure is uniform, hot forging is possible.
상기 균질처리단계는 순차적으로 높은 온도로 예열하여 마크로 편석을 균질화 할 수 있다.The homogenization treatment step may be preheated to a high temperature sequentially to homogenize macro segregation.
상기 표면가공단계는 균질처리된 상기 세경봉의 표면을 가공한다(S400).In the surface processing step, the surface of the small diameter rod subjected to a homogeneous treatment is processed (S400).
상기 표면가공단계는 상기 세경봉을 표면을 면삭하여 주조표면의 결함을 제거하고 요구되는 직경으로 표면을 가공한다.In the surface processing step, the surface of the small-diameter rod is cut to remove defects on the casting surface, and the surface is processed to a required diameter.
상기 표면가공단계는 이후의 절단공정의 효율을 증가시킬 수 있다.The surface processing step may increase the efficiency of the subsequent cutting process.
표면가공된 상기 세경봉을 절단하여 단조슬러그를 제조한다(S500).The forged slug is manufactured by cutting the surface-processed small diameter rod (S500).
상기 세경봉을 스크롤의 중량에 대응하는 길이로 절단하여 단조슬러그를 제조할 수 있다.The forged slug can be manufactured by cutting the small diameter rod into a length corresponding to the weight of the scroll.
상기 고체윤활단계는 단조슬러그의 표면에 윤활제를 입힌다(S600).In the solid lubrication step, a lubricant is applied to the surface of the forged slug (S600).
상기 고체윤활단계는 윤활유가 담기 탱크에 상기 단조슬러그를 침지하여 화성피막 및 윤활피막을 형성할 수 있다.In the solid lubrication step, a chemical conversion film and a lubricating film may be formed by immersing the forged slug in a tank containing lubricating oil.
여기서 상기 고체윤활단계는 수세공정, 산세공정 및 건조공정을 더 포함할 수 있다.Here, the solid lubrication step may further include a water washing process, a pickling process, and a drying process.
상기 수세 및 산세공정을 수행하는 경우 고체윤활단계의 효과가 증가된다.When performing the water washing and pickling process, the effect of the solid lubrication step is increased.
상기 가열단계는 표면에 윤활제가 도포된 단조슬러그를 가열한다(S700).The heating step heats the forged slug coated with a lubricant on the surface (S700).
상기 단조슬러그를 가열하여 열간 단조 공정을 수행할 수 있다.The forging slug may be heated to perform a hot forging process.
가열된 상기 단조슬러그를 하부금형에 안착시키고, 성형공간 및 액체윤활유공급라인을 구비한 상부금형으로 가압하여 단조 가공을 수행한다(S800). The heated forged slug is seated on a lower mold, and the forging process is performed by pressing it with an upper mold having a forming space and a liquid lubricant supply line (S800).
상기 상부금형은 성형공간 및 액체윤활유공급라인을 구비한다.The upper mold has a molding space and a liquid lubricant supply line.
상기 상부금형의 성형공간에 대응되는 공간을 구비하는 하부금형이 구비될 수 있다.A lower mold having a space corresponding to the molding space of the upper mold may be provided.
상기 상부금형의 성형공간에는 상기 단조슬러그의 금속이 유동하여 인입된다.The metal of the forged slug flows into the molding space of the upper mold and is introduced.
상기 단조 가공은 단조 슬러그를 가압하여 형성되는 유동 금속이 상기 상부금형의 가압방향의 역방향으로 유입되는 후방성형단조 가공이다.The forging process is a rear molding forging process in which a flowing metal formed by pressing a forged slug flows in a direction opposite to the pressing direction of the upper mold.
상기 액체윤활유공급라인은 상기 성형공간으로 액체 윤활유를 유입시킨다.The liquid lubricating oil supply line introduces liquid lubricating oil into the molding space.
상기 액체윤활유공급라인은 상기 성형공간과 함께 상기 성형공간에 구비되는 이젝트핀의 외부에 윤활유를 공급할 수 있다.The liquid lubricant supply line may supply lubricant to the outside of an eject pin provided in the molding space together with the molding space.
상기 성형공간에 윤활유가 도입되어 유막을 형성하는 경우에는 상기 단조슬러그 가압 시 발생되는 압력을 낮추고, 단조슬러그와 상부금형의 소착을 방지할 수 있다.When lubricating oil is introduced into the molding space to form an oil film, the pressure generated when the forged slug is pressed can be reduced, and seizure of the forged slug and the upper mold can be prevented.
상기 상부금형이 단조슬러그를 가압하여 스크롤을 형성하고, 상부금형이 이격되면서 상기 이젝트핀이 스크롤을 밀어내면 액체윤활유가 자동으로 공급되고 배출되는 스크롤과 함께 흘러내려 금형의 내벽에 유막을 형성한다. 상기 스크롤은 상부금형으로부터 배출되고, 최종적으로 상기 하부금형으로부터 분리될 수 있다.The upper mold presses the forged slug to form a scroll, and when the eject pin pushes the scroll as the upper mold is spaced apart, liquid lubricant is automatically supplied and flows down with the discharged scroll to form an oil film on the inner wall of the mold. The scroll can be discharged from the upper mold and finally separated from the lower mold.
상기 액체윤활유공급라인은 상기 성형공간으로 윤활유를 지속적으로 공급하여 스크롤 단조 공정을 연속으로 수행할 수 있다.The liquid lubricating oil supply line may continuously supply lubricating oil to the molding space to continuously perform a scroll forging process.
상기 액체윤활유공급라인은 상기 성형공간으로 윤활유를 공급하여, 상기 성형공간에 도입되는 단조슬러그와 상부금형의 성형공간 내부면과의 마찰력을 감소시켜 초기 단조압력을 감소시키고 금형과의 소착을 방지하여 금형의 수명을 획기적으로 증가 시킬 수 있다.The liquid lubricating oil supply line supplies lubricating oil to the molding space to reduce the friction between the forged slug introduced into the molding space and the inner surface of the molding space of the upper mold, thereby reducing the initial forging pressure and preventing seizure with the mold. It can dramatically increase the life of the mold.
상기 후방성형단조단계는 종래 단조 가공의 단점인 데드존 형성을 방지할 수 있으며, 상기 액체윤활유공급라인을 사용하여 금형의 수명을 증가 시킬 수 있을 뿐 아니라 스프레이 방식의 금형윤활방식을 삭제할 수 있어 작업 환경 개선 및 작업자의 건강에 해를 끼치지 않는 자동으로 스크롤을 제조할 수 있는 방법을 제공한다.The rear molding forging step can prevent dead zone formation, which is a disadvantage of conventional forging, and can increase the life of the mold by using the liquid lubricant supply line, as well as eliminate the spray-type mold lubrication method. It provides a method to automatically manufacture scrolls that do not harm the environment and the health of workers.
한편 상기 상부금형으로 가압하여 단조하는 단계 이후에 스크롤을 480~510℃로 가열하여 수냉한 이후, 180~250℃로 재가열하여 4~10 시간 동안 유지하는 시효열처리를 할 수 있다.Meanwhile, after the step of forging by pressing with the upper mold, the scroll may be heated to 480 to 510°C and cooled with water, and then reheated to 180 to 250°C and maintained for 4 to 10 hours.
상기 시효열처리 공정은 스크롤의 인장강도, 경도 등의 기계적 물성을 증가시킬 수 있다.The aging heat treatment process may increase mechanical properties such as tensile strength and hardness of the scroll.
상기 단조 가공이후 용체화처리와 시효열처리 공정으로 제조된 상기 스크롤은 인장강도 405~435 MPa, 항복강도 345~390 MPa, 경도 80~85 HRB인 기계적 물성을 나타낼 수 있다.After the forging process, the scroll manufactured by solution treatment and aging heat treatment may exhibit mechanical properties having a tensile strength of 405 to 435 MPa, a yield strength of 345 to 390 MPa, and a hardness of 80 to 85 HRB.
따라서 본 발명의 한 구체 예에 따른 스크롤 제조방법은, 용해단계에서 용탕의 형성이 가능하고 단조 가공 시 열적 안정성뿐만 아니라 인장강도, 항복강도 및 경도의 기계적 물성을 증가시킬 수 있는 최적의 알루미늄 합금을 설계하고, 수직연속주조단계 면삭단계, 절단단계, 고체윤활단계 및 가열단계를 통하여 열간 단조를 수행하기 위한 준비 후 액체윤활유공급라인이 구비된 상부금형을 포함하는 단조장치를 사용하여 종래 단조기의 문제점인 데드존 형성을 방지하고 연속으로 스크롤을 제조할 수 있다.Therefore, the scroll manufacturing method according to one embodiment of the present invention is an optimal aluminum alloy capable of forming molten metal in the melting step and increasing mechanical properties such as tensile strength, yield strength and hardness as well as thermal stability during forging processing. After designing and preparing to perform hot forging through vertical continuous casting step, shaving step, cutting step, solid lubrication step and heating step, using a forging device including an upper mold equipped with a liquid lubricating oil supply line, It is possible to prevent the formation of a dead zone, which is a problem, and to continuously manufacture a scroll.
본 발명의 다른 관점은 상기 하부금형, 성형공간 및 액체윤활유공급라인을 구비한 상부금형을 포함하는 스크롤 단조장치에 있어서,Another aspect of the present invention is a scroll forging apparatus comprising an upper mold having the lower mold, the molding space, and a liquid lubricant supply line,
중심에 가이드홀(110)이 형성되고, 외주를 따라 복수개의 수직가이드(120)가 구비된 베이스(100); 상기 베이스(100) 상부에 배치되고 내측에 가열된 단조슬러그(800)가 안착되는 성형챔버(210)가 형성되며, 상기 성형챔버(210) 일측에 스크롤플렌지형성홈(220)이 형성되고, 중심부에 상기 가이드홀(110)과 연통되는 이젝트홀(220)이 형성된 하부금형(200); 일단이 상기 가이드홀(110)에 체결되며, 상기 이젝트홀(220)을 따라 이동하고 상기 단조슬러그(800)를 가압하여 성형된 스크롤(810)을 상승시키는 하부이젝트핀(300); 상기 수직가이드(120)에 이동가능하도록 체결되어 수직 이동하는 램(400); 상기 램(400) 하부에 장착되고 원형링 형태의 홀더(500); 상기 홀더(500)에 지지되며 내측에 관통홀(610)이 형성되고, 상기 관통홀(610) 일측에는 액체윤활 공급공간(621)이 구비되며, 상기 관통홀(610) 일단에는 스크롤핀형성홈(650)이 형성되어 상기 단조슬러그(800)를 가압하여 유동하는 금속이 내부로 유입되어 스크롤핀(811)을 형성하는 상부금형(600); 및 상기 관통홀(610)에 수직으로 이동가능하게 장착되며, 상기 스크롤핀(811)이 형성된 스크롤(810)을 가압하여 배출하는 상부이젝트핀을 포함하는 스크롤 단조장치(1000)를 제공한다.A base 100 having a guide hole 110 formed in the center and provided with a plurality of vertical guides 120 along the outer circumference; A forming chamber 210 is formed on the top of the base 100 and in which the heated forged slug 800 is seated, and a scroll flange forming groove 220 is formed on one side of the forming chamber 210, and the center A lower mold 200 in which an eject hole 220 communicating with the guide hole 110 is formed; A lower eject pin 300 having one end fastened to the guide hole 110 and moving along the eject hole 220 and pressing the forged slug 800 to lift the formed scroll 810; A ram 400 that is fastened to the vertical guide 120 so as to move vertically; A holder 500 mounted under the ram 400 and having a circular ring shape; Supported by the holder 500, a through hole 610 is formed inside, a liquid lubrication supply space 621 is provided at one side of the through hole 610, and a scroll pin forming groove at one end of the through hole 610 An upper mold 600 having 650 formed to pressurize the forged slug 800 so that the flowing metal flows into the interior to form a scroll pin 811; And it provides a scroll forging device 1000 including an upper ejection pin mounted to be movable vertically in the through hole 610, the scroll pin 811 is formed by pressing the scroll 810 is discharged.
상기 스크롤 단조장치(1000)는 상술한 스크롤 제조방법을 적용하기 위한 단조장치이다.The
상기 스크롤(810)은 원판 형태로 스크롤몸체와 스크롤몸체 일측에 나선형(Spiral)으로 형성되는 스크롤핀(811)과 타측에 스크롤플렌지(812)가 구비된다.The
도 6은 본 발명의 한 구체예에 따른 스크롤 단조장치의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of a scroll forging apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 상기 스크롤 단조장치(1000)는 베이스(100), 하부금형(200), 하부이젝트핀(300), 램(Ram; 400), 홀더(500), 상부금형(600) 및 상부이젝트핀(700)을 포함한다.6, the
상기 베이스(100)는 중심에 가이드홀(110)이 형성되고, 외주를 따라 복수개의 수직가이드(120)가 구비된다.The
상기 베이스(100)는 중심에 가이드홀(110)이 형성되며, 상기 하부이젝트핀(300)은 상기 가이드홀(110)에 수직 이동 가능하도록 체결된다.The
상기 가이드홀(110)의 일단은 단차가 형성되고, 상기 단차에 상기 하부이젝트핀(300)의 헤드가 걸림으로써 하부이젝트핀(300)의 상승 높이는 제한될 수 있다.One end of the
상기 수직가이드(120)는 상기 램(400)을 이동 가능하게 지지하여 상기 램(400)이 수직으로 이동할 수 있다.The
상기 하부금형(200)은 상기 베이스(100) 상부에 배치되고 내측에 가열된 단조슬러그(800)가 안착되는 성형챔버(210)가 형성되며, 상기 성형챔버(210) 일측에 스크롤플렌지형성홈(220)이 형성되고, 중심부에 상기 가이드홀(110)과 연통되는 이젝트홀(220)이 형성된다.The
상기 성형챔버(210)는 상기 단조슬러그(800)가 안착되며, 상기 단조슬러그(800)를 가압하여 단조슬러그(800)가 유동하고 형태가 변화되어 스크롤(810)이 형성되는 공간을 제공한다.The forming
상기 스크롤플렌지형성홈(220)은 상기 성형챔버(210) 하측에 형성된다.The scroll
상기 단조슬러그(800)를 가압하고 금속을 유동시키는 경우에는 상기 단조슬러그(800)의 금속 일부가 유동하여 상기 스크롤플렌지형성홈(220)으로 이동할 수 있다.When the forged
상기 단조슬러그(800)의 금속 일부가 유동하여 상기 스크롤플렌지형성홈(220)으로 이동하는 경우 스크롤(810)의 하부에는 스크롤플렌지(812)가 형성된다.When a part of the metal of the forged
상기 스크롤플렌지형성홈(220)의 형태는 스크롤(810)의 사용상태에 따라 결정될 수 있다.The shape of the scroll
상기 이젝트홀(220)은 상기 하부금형(200)의 중심부에 형성되고 상기 가이드홀(110)과 연통되어 상기 하부이젝트핀(300)이 이동하는 경로를 제공한다.The
상기 하부이젝트핀(300)은 일단이 상기 가이드홀(110)에 체결되며, 상기 이젝트홀(220)을 따라 이동하고 상기 단조슬러그(800)를 가압하여 성형된 스크롤(810)을 상승시킨다.The
상기 하부이젝트핀(300)은 상기 스크롤(810)을 상승시킬 수 있으므로, 성형된 스크롤(810)은 상기 하부금형(200)으로부터 쉽게 분리될 수 있다.Since the
상기 램(400)은 상기 수직가이드(120)에 이동가능하도록 체결되어 수직이동한다.The
상기 램(400)은 상기 수직가이드(120)를 따라 수직으로 이동하며, 상기 램(400)은 상기 상부금형(600)의 이동을 제어할 수 있다.The
상기 홀더(500)는 상기 램(400) 하부에 장착되며 원형링 형태이다.The
상기 홀더(500) 내부 공간에 상기 상부금형(600)의 일단이 체결되어 지지된다.One end of the
상기 상부금형(600)은 상기 홀더(500)에 지지되며 내측에 관통홀(610)이 형성되고, 상기 관통홀(610) 일측에는 액체윤활유공급라인(620)이 구비되며, 상기 관통홀(610) 일단에는 스크롤핀형성홈(650)이 형성되어 상기 단조슬러그(800)를 가압하여 유동하는 금속이 내부로 유입되어 스크롤핀(811)을 형성한다.The
상기 관통홀(610)은 상부이젝트핀(700)이 이동가능하게 체결되어 상부이젝트핀(700)이 수직으로 이동할 수 있게 한다.The through
상기 상부금형(600)은 상기 하부금형(200)에 대향되도록 배치되며, 상기 램(400)의 이동에 따라 상기 하부금형(200)에 접근하고, 상기 하부금형(200)에 안착된 상기 단조슬러그(800)를 가압한다.The
이 때 상기 가압에 의하여 단조슬러그(800)의 금속이 유동하여, 스크롤핀형성홈(650)으로 유입된다.At this time, the metal of the forged
상기 스크롤핀형성홈(650)으로 유입된 금속은 스크롤핀(811)을 형성한다.Metal flowing into the scroll
상기 스크롤핀형성홈(650)으로 단조슬러그(800)의 금속이 유동하여 유입되므로, 상기 상부금형(600)의 가압방향의 역방향으로 스크롤핀(811)이 형성된다.Since the metal of the forged
상기 상부금형(600)의 가압방향의 역방향으로 단조슬러그(800)의 금속이 유동하고, 상기 스크롤핀형성홈(650) 내측으로 이동한 후 스크롤핀(811)을 성형하기 때문에 본 발명의 한 구체예는 후방성형단조 공법으로 스크롤을 단조 가공한다.One embodiment of the present invention because the metal of the forged
전방성형단조 공법은 단조슬러그를 가압하고, 단조슬러그의 금속 유동하여 하부금형으로 유입되어 스크롤을 형성하나, 이 경우 하부금형과 접촉되는 단조슬러그 표면층에 전방성형단조 시 유동하지 않는 데드존이 형성되며, 상기 데드존을 극복하기 위한 과도한 초과압력이 요구되며, 스크롤핀의 위치와 두께에 따라 단조슬러그를 유동시키기 위한 압력차이가 발생하여 불균일한 스크롤이 형성되는 문제가 있다.The forward molding and forging method pressurizes the forged slug, flows the metal of the forged slug and flows into the lower mold to form a scroll, but in this case, a dead zone that does not flow during front molding and forging is formed on the surface layer of the forged slug in contact with the lower mold. , Excessive excess pressure for overcoming the dead zone is required, and a pressure difference for flowing the forged slug according to the position and thickness of the scroll pin occurs, thereby forming a non-uniform scroll.
상기 전방성형단조 공법에서 상기 데드존에 의한 문제와 하부금형에 윤활유를 스프레이 하여 금형의 표면에 윤활유를 도포할 수 있으나, 스크롤을 성형하는 공간이 폭이 좁고 길이가 길어 스크롤 성형부의 금형 표면에 유막을 형성하기 어려울 뿐 아니라 스프레이작업으로 인한 작업환경을 저해하고 작업자의 건강에 위해 한 문제가 발생된다.In the forward molding forging method, the problem caused by the dead zone and the lubricant can be applied to the surface of the mold by spraying the lubricant to the lower mold, but the space for forming the scroll is narrow and the length is long, so an oil film on the mold surface of the scroll molding part It is not only difficult to form, but also hinders the work environment due to the spraying operation and causes a problem to the health of the worker.
본 발명의 한 구체예에서 상부금형(600)의 가압에 의하여 단조슬러그(800)의 금속이 유동하여, 스크롤핀형성홈(650)으로 유입시키는 후방성형단조가 가능하고 상기 스크롤핀형성홈(650)으로 윤활유(630)가 유입되어 스크롤을 형성하는 공간의 금형 표면에 유막(631)을 형성함으로써 초기 단조압력의 상승을 막을 수 있으며 그에 따른 균일한 금속의 유동은 균일한 스크롤의 성형을 가능케 한다. 또한 금속 표면에 형성된 유막은 유동되는 금속과 금형 표면과의 소착을 방지하여 금형의 수명을 획기적으로 증가 시 킬 수 있다.In one embodiment of the present invention, the metal of the forged
상기 스크롤핀형성홈(650)은 원형 또는 나선형으로 형성될 수 있다. The scroll
상기 스크롤핀형성홈(650)은 스크롤핀(811)의 설계에 따라 형태를 변경할 수 있다.The shape of the scroll
도 6의 액체윤활유공급라인(620)의 부분확대도를 참조하면, 상기 액체윤활유공급라인(620)는 상기 관통홀(610)의 일측에 구비된다.Referring to a partially enlarged view of the liquid
상기 액체윤활유공급라인(620)은 액체윤활 공급공간(621) 및 토출구(622)를 구비한다.The liquid
상기 액체윤활 공급공간(621)은 금형의 주유공(640)과 연결되어 있고 주유공(640)은 상부금형(600)의 외부의 윤활유 공급 장치와 연결되어 윤활유(630)가 항상 저장되어 있으며, 금형의 외부의 윤활 공급장치인 윤활펌프와 인젝터로 조절되어 공급된 윤활유의 양만큼, 상기 토출구(622)를 통하여 상기 관통홀(610)로 윤활유(630)를 배출한다.The liquid
상기 관통홀(610)로 배출된 윤활유(630)는 관통홀(610)을 따라 윤활유(630)가 지속적으로 흘러내려 유막(631)을 형성하도록 할 수 있다.The lubricating
상기 액체윤활유공급라인(620)은 상기 관통홀(610)의 상부 일측에 구비될 수 있다.The liquid
상기 액체윤활유공급라인(620)이 구비되어 상기 상부이젝트핀(700)과 상기 관통홀(610) 내주면 사이에 윤활유(630)가 공급되어 유막(631)을 형성한다.The liquid
상기 액체윤활유공급라인(620)은 상기 상부이젝트핀(700)이 수직으로 이동할 때 상기 관통홀(610)을 향하여 윤활유(630)를 투입하여 상기 상부이젝트핀(700)과 상기 관통홀(610) 사이로 윤활유(630)를 지속적으로 공급할 수 있다.When the
상기 상부이젝트핀(700)과 상기 관통홀(610) 사이로 윤활유(630)를 지속적으로 투입할 수 있기 때문에 상기 윤활유(630)는 상부이젝트핀(700)의 이동을 원활하게 할 수 있을 뿐만 아니라 상기 관통홀(610) 일단에 구비된 스크롤핀형성홈(650)까지 전달될 수 있다.Since the
상기 액체윤활유공급라인(620)은 상기 관통홀(610)에 윤활유(630)를 투입하여 상기 윤활유(630)가 상기 관통홀(610)의 내부면에 유막(631)을 형성하고, 상기 상부이젝트핀(700)이 하강하여 스크롤(811)핀이 형성된 스크롤(810)을 배출하는 경우 상기 스크롤핀형성홈(650)내부면에 유막(631)을 형성할 수 있다.In the liquid
상기 상부이젝트핀(700)과 관통홀(610) 사이에 윤활유(630)를 공급하는 경우 상기 상부이젝트핀(700)의 이동에 따라 상기 스크롤핀형성홈(650)까지 윤활유(630)가 흘러내릴 수 있으며, 스크롤핀형성홈(650) 내부면에도 유막(631)을 형성할 수 있다.When the
상기 스크롤핀형성홈(650)의 내부면에 유막(631)이 형성되는 경우 스크롤(810)을 성형하기 위한 단조를 연속으로 수행할 수 있다.When the
도 7은 본 발명의 한 구체예에 따른 스크롤 단조장치의 상부금형과 하부금형의 결합관계를 도시한 분해사시도이다.7 is an exploded perspective view showing a coupling relationship between an upper mold and a lower mold of the scroll forging apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 상기 상부금형(600)은 상기 홀더(500)에 체결되어 지지된다.Referring to FIG. 7, the
상기 하부금형(200)은 하부금형코어(240)와 하부금형홀더(250)로 구비될 수 있다.The
상기 하부금형(200)코어는 상기 하부금형홀더(250)에 끼워져 체결된다.The core of the
상기 하부금형(200)이 하부금형코어(240)와 하부금형홀더(250)로 구비되는 경우 하부금형코어(240)에 형성되는 스크롤플렌지형성홈(220)의 유지관리가 용이해지며, 스크롤(810) 하부에 형성되는 스크롤플렌지(812)의 형상을 변형시킬 수 있다.When the
상기 하부이젝트핀(300)은 상기 이젝트홀(220)을 관통하여 수직으로 이동가능하게 체결된다.The
상기 하부이젝트핀(300)이 상기 하부금형(200)을 관통하여 이동가능하게 체결되기 때문에 성형챔버(210) 내에서 형성된 스크롤(810)은 상기 하부이젝트핀(300)에 밀려서 상승한 후 상기 하부금형(200)에서 분리되어 배출될 수 있다.Since the
상기 상부이젝트핀(700)은 상기 관통홀(610)에 수직으로 이동가능하게 장착되며, 상기 스크롤핀(811)이 형성된 스크롤(810)을 가압하여 배출한다.The
상기 상부이젝트핀(700)은 복수개의 핀이 평판에 장착된 형태이며, 상기 평판을 가압하여 복수개의 핀이 상기 관통홀(610)을 통과하여 단조 가공으로 성형된 스크롤(810)을 가압하여 상기 상부금형(600)으로부터 분리할 수 있다.The
상기 스크롤핀형성홈(650)은 상기 관통홀(610)의 일단에 형성되며 단조슬러그(800)를 가압하여 유동하는 금속이 스크롤핀형성홈(650) 내부로 유입되어 스크롤핀(811)을 형성한다.The scroll
상기 스크롤핀형성홈(650)의 내부면은 수직 중심에서 외측방향으로 0° 초과 5 ° 이하인 경사면(651)이 구비될 수 있다.The inner surface of the scroll
상기 스크롤핀형성홈(650)이 수직 중심으로 외측을 향하여 0° 초과 5 ° 이하인 경사면(651)이 구비되는 경우 형성된 스크롤핀(811)과 분리가 매우 용이해진다.When the scroll
상기 스크롤핀형성홈(650)내부면에는 유막(631)이 형성되어 단조 시 마찰력이 감소되고 상부금형(600)에서 분리 또한 가능하나, 상기 스크롤핀형성홈(650)에 경사면(651)이 형성되는 경우 스크롤핀(811) 성형 후 분리 배출을 더 용이하게 진행할 수 있다.An
이하 도면을 참조하며 본 발명의 한 구체예에 따른 스크롤 단조장치(1000)의 작동방법을 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, a method of operating the
도 6을 참조하면, 우선 상기 성형챔버(210)에 상기 단조슬러그(800)를 안착시키고, 상기 액체윤활유공급라인(620)를 통하여 윤활유(630)를 상기 관통홀(610) 내부로 유입시키면 상기 관통홀(610)과 상기 상부이젝트핀(700) 사이로 윤활유(630)가 흘러내리고, 상기 관통홀(610) 일단에 형성된 스크롤핀형성홈(650)내부면까지 유막(631)이 형성된다.Referring to FIG. 6, first, when the forged
상기 단조슬러그(800)가 상기 성형챔버(210)에 안착되고, 스크롤핀형성홈(650) 내부면에 유막(631)이 형성되면 단조 가공을 위한 준비과정이 완료된다.When the forging
도 8은 본 발명의 한 구체예에 다른 스크롤 단조장치의 상부금형이 하강하여 단조슬러그를 가압하여 스크롤을 성형한 상태를 나타낸 단면도이고, 도 9는 본 발명의 한 구체예에 따른 스크롤 단조장치에서 스크롤 성형 후 상부금형이 이격된 상태를 나타낸 단면도 및 스크롤핀형성홈의 부분확대도이며, 도 10은 본 발명의 한 구체예에 따른 스크롤 단조장치에서 상부이젝트핀이 하강하여 성형된 스크롤을 배출하는 상태를 나타낸 단면도 및 스크롤핀형성홈의 부분확대도이다.8 is a cross-sectional view showing a state in which the upper mold of the scroll forging apparatus is lowered and pressurized the forged slug to form a scroll, and FIG. 9 is a scroll forging apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention. It is a cross-sectional view showing a state in which the upper mold is separated after scroll forming and a partial enlarged view of the scroll pin forming groove, and FIG. 10 is a view in which the upper eject pin descends and discharges the formed scroll in the scroll forging device according to an embodiment of the present invention. It is a cross-sectional view showing the state and a partial enlarged view of the scroll pin forming groove.
도 8내지 도 10을 참조하면, 상기 램(400)이 하강하면 이에 따라 상부금형(600)이 하강하고 상부금형(600) 일단에 형성된 스크롤핀형성홈(650)이 상기 단조슬러그(800)를 가압한다.8 to 10, when the
상기 단조슬러그(800)가 가압되면, 상부금형(600)의 가압방향과 역방항으로 금속이 유동하게 되어 상기 스크롤핀형성홈(650) 내부로 유입된다.When the forged
이 때 상기 스크롤핀형성홈(650) 내부면에는 윤활유(630)가 흘러내려 유막(631)이 형성되며, 상기 유막(631)은 단조슬러그(800)를 가압하여 성형에 필요한 압력을 감소시키고, 단조슬러그(800)와 스크롤핀형성홈(650)과의 소착을 방지할 수 있다.At this time, the
상기 윤활유(630)는 스프레이 되지않고 상기 관통홀(610)을 따라 흘러내려 상기 스크롤핀형성홈(650)의 내부면에 유막(631)을 형성하기 때문에 작업환경을 크게 개선할 수 있다.Since the
상기 스크롤핀형성홈(650)은 스크롤 몸체에 나선형태의 스크롤핀(811)을 형성한다.The scroll
상기 단조슬러그(800)의 금속 일부는 상기 성형챔버(210) 하측에 형성된 상기 스크롤플렌지형성홈(220)에 유입되어 상기 스크롤핀(811) 형성과 동시에 스크롤플렌지(812)를 성형한다.Part of the metal of the forged
상기 상부금형(600)의 하강은 단조슬러그(800)를 가압하여 상부에 스크롤핀(811)과 하부에 스크롤플렌지(812)를 동시에 성형하여 스크롤을 완성할 수 있다.The lowering of the
상기 단조슬러그(800)를 단조 가압하고 성형하여 상기 스크롤(810)이 형성되면, 상기 상부금형(600)이 상기 하부금형(200)에서 이격된다.When the
상기 상부금형(600)이 상승하며, 단조 가공으로 성형된 스크롤(810)은 아직 스크롤핀형성홈(650)에 끼워져 있는 상태로 존재한다.The
도 9의 부분확대도를 참조하면, 상기 스크롤핀형성홈(650) 내부에 유막(631)이 존재하고, 상기 관통홀(610)과 상부이젝트핀(700) 사이에 윤활유(630)가 흘러내려 유막(631)이 형성되어 상부이젝트핀(700)이 수직으로 이동하여 상기 스크롤핀(811)을 용이하게 밀어낼 수 있다.9, an
상기 상부이젝트핀(700)이 하강하게 되면 상기 스크롤(810)을 밀어내고 상기 스크롤(810)이 상기 하부이젝트핀(300)에 안착되며, 상기 하부이젝트핀(300)은 상승하게 되면, 성형이 완료된 스크롤(810)은 하부금형(200)에서 배출된다.When the
도 10의 부분확대도를 참조하면, 상기 액체윤활유공급라인(620)에서 연속적으로 윤활유가 상기 관통홀(610)로 도입되며 상기 상부이젝트핀(700)이 하강하는 경우 상기 상부이젝트핀(700) 외주면과 상기 관통홀(610) 내주면 사이를 흘러서 유막(631)을 형성하고, 상기 스크롤플렌지형성홈(220) 내부면까지 흘러내려 유막(631)을 형성하기 때문에 연속으로 단조 가공을 수행할 준비가 완료된다.Referring to the partially enlarged view of FIG. 10, when lubricant is continuously introduced into the through
상기 스크롤(810)이 배출되면 다시 상부금형(600)의 성형챔버(210)에 단조슬러그(800)를 배치하여 단조 가공을 반복하여 수행한다.When the
도 11은 본 발명의 한 구체예에 따른 스크롤 단조장치(1000)의 액체윤활유공급라인(620) 및 스크롤핀형성홈(650)을 단조 가공 순서에 따라 나타낸 부분단면도이다.11 is a partial cross-sectional view showing the liquid
단조 가공 시작 시 상기 액체윤활유공급라인(620)의 윤활유유입구(621)와 토출구(622)를 통하여 조절된 양의 윤활유(630)가 배출된다.When the forging process starts, a controlled amount of
상기 관통홀(610)로 도입된 윤활유(630)는 상기 상부이젝트핀(700) 외주면과 상기 관통홀(610) 내부면에 유막(631)을 형성한다.The
상기 윤활유(630)가 상기 상부이젝트핀(700)을 따라 상기 스크롤플렌지형성홈(220)까지 도달하고, 스크롤핀(811)이 형성되며, 상기 상부이젝트핀(700)이 하강하여 상기 스크롤핀(811)을 가압하고 밀어낸다.The lubricating
이 때 상기 윤활유(630)가 상기 스크롤플렌지형성홈(220) 내부면까지 도달하여 내부면에 유막(631)을 형성하고 다음 단조 가공 시 스크롤플렌지형성홈(220)과 단조슬러그(800) 간의 마찰력을 감소시켜 초기 단조압력의 상승을 막고 금형과 유동되는 금속간의 소착을 효과적으로 방지할 수 있다.At this time, the
도 12는 본 발명의 한 구체예에 따른 스크롤 단조장치에서 제조된 스크롤 및 스크롤핀형성홈의 사진이다.12 is a photograph of a scroll and a scroll pin forming groove manufactured in a scroll forging apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 12를 참조하면, 본 발명의 한 구체예에 따른 스크롤단조장치(1000)는 성형성이 증가되고 기계적 물성과 표면이 개선된 스크롤을 제조할 수 있다.Referring to FIG. 12, the
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples are presented to aid in the understanding of the present invention, but the following examples are only illustrative of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.
실시예 Example
규소(Si) 8~16 중량%, 구리 (Cu) 1~7 중량%, 마그네슘(Mg) 0.1~2 중량%, 망간(Mn) 0.05~2 중량%, 니켈(Ni) 0.01~3 중량% 와 불가피한 불순물의 개별함유량이 각각 0.05 중량%를 초과하지 않고 나머지가 알루미늄인 알루미늄합금을 개발하여 스크롤 제조에 사용하였다.Silicon (Si) 8 to 16 wt%, copper (Cu) 1 to 7 wt%, magnesium (Mg) 0.1 to 2 wt%, manganese (Mn) 0.05 to 2 wt%, nickel (Ni) 0.01 to 3 wt% and An aluminum alloy in which the individual content of inevitable impurities does not exceed 0.05% by weight and the remainder is aluminum was developed and used to manufacture scrolls.
상기 표 1은 각원소별 허용 함유량 범위 내에서 설계한 알루미늄 합금의 조성이다.Table 1 is a composition of an aluminum alloy designed within the allowable content range for each element.
설계된 합금을 용해하여 기체가압식수직연속공정으로 직경 100 mm의 세경봉을 생산하였다.By dissolving the designed alloy, a thin rod with a diameter of 100 mm was produced by a gas-pressurized vertical continuous process.
생산된 세경봉은 마크로편석을 제거하기위해 490 ℃의 온도에서 12시간 동안 균질화 처리하였다.The produced small diameter rods were homogenized for 12 hours at a temperature of 490 °C to remove macrosegregation.
균질화 처리된 세경봉은 96 mm의 직경으로 표면 면삭을 하였고 적정한 중량을 갖도록 절단하여 단조슬러그를 제조하였다.The homogenized thin rod was surface-cut to a diameter of 96 mm and cut to have an appropriate weight to prepare a forged slug.
절단된 단조슬러그는 윤활코팅공정을 통해 표면에 윤활 코팅을 시행하였다.The cut forged slug was coated with lubrication on the surface through a lubrication coating process.
윤활 코팅된 단조슬러그는 400 ℃로 가열한 후 본 발명의 한 구체예에 따른 스크롤 단조장치에 안착하였다.The forged slug coated with lubrication was heated to 400° C. and then mounted on a scroll forging device according to an embodiment of the present invention.
액체 윤활유를 공급받아 저장할 수 있는 공간이 구비된 액체윤활유공급라인을 포함하는 상부금형으로 가압하여 가압방향과 역방향으로 금속을 유동시켜 스크롤의 성형공간을 채우도록 하고, 동시에 하부금형에 형성되어 있는 스크롤의 하부형상 공간을 채우도록 하여 성형을 완성하였다. The upper mold including a liquid lubricant supply line equipped with a space for receiving and storing liquid lubricant is pressed to fill the forming space of the scroll by flowing metal in the pressing direction and the reverse direction, and at the same time, the scroll formed in the lower mold The molding was completed by filling the space of the lower shape.
성형된 스크롤은 490 ℃로 가열 후 수냉한 후 185 ℃에서 6시간 동안 유지하여 열처리를 완료하였다.The molded scroll was heated to 490° C., cooled with water, and maintained at 185° C. for 6 hours to complete the heat treatment.
실험예Experimental example
[물성 평가방법][Material property evaluation method]
ASTM D 638에 따라 시편을 제조하여 인장강도, 항복강도 및 경도를 측정하였다.Specimens were prepared according to ASTM D 638 to measure tensile strength, yield strength, and hardness.
본 발명의 실시예에 따라 용체화처리와 시효열처리가 완료된 인장강도405~435 MPa, 항복강도 345~390 MPa, 경도 80~85 HRB인 스크롤을 수득하였다.According to an embodiment of the present invention, the solution treatment and aging heat treatment were completed to obtain a scroll having a tensile strength of 405 to 435 MPa, a yield strength of 345 to 390 MPa, and a hardness of 80 to 85 HRB.
도 13은 본 발명의 한 구체예에 따른 스크롤 제조방법에 있어서, 제조된 알루미늄합금 조직의 광학현미경 미세조직 사진이다. 13 is an optical microscopic microstructure photograph of the produced aluminum alloy structure in a method for manufacturing a scroll according to an embodiment of the present invention.
도 13을 참조하면, 초정규소(primary Si)를 미세화된 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 13, it can be seen that primary Si has been refined.
따라서 후방성형단조 방법으로 연속으로 단조 가공하여 높은 기계적 물성을 가지는 스크롤을 제조할 수 있다.Therefore, it is possible to manufacture a scroll having high mechanical properties by continuously forging processing by the rear molding forging method.
또한, 단조 성형 단계에서 단조슬러그와 금형간의 마찰력을 감소시켜, 스크롤의 불균일한 성형을 방지하고, 단조압력을 상승을 억제하며 이에 따른 금형의 수명 단축을 방지할 수 있다.In addition, by reducing the friction force between the forging slug and the mold in the forging forming step, it is possible to prevent uneven forming of the scroll, suppress the increase in forging pressure, and thus prevent the shortening of the life of the mold.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다. Simple modifications or changes of the present invention can be easily implemented by those of ordinary skill in the art, and all such modifications or changes can be considered to be included in the scope of the present invention.
1000 : 스크롤 단조장치
100 : 베이스 110 : 가이드홀
120 : 수직가이드 200 : 하부금형
210 : 성형챔버 220 : 스크롤플렌지형성홈
230 : 이젝트홀 240 : 하부금형코어
250 : 하부금형홀더 300 : 하부이젝트핀
400 : 램 500 : 홀더
600: 상부금형 610 : 관통홀
620 : 액체윤활유공급라인 621 : 액체윤활 공급공간
622 : 토출구 630 : 윤활유
631 : 유막 640 : 주유공
650 : 스크롤핀형성홈 651 : 경사면
700 : 상부이젝트핀 800 : 단조슬러그
810 : 스크롤 811 : 스크롤핀
812 : 스크롤플렌지1000: scroll forging device
100: base 110: guide hole
120: vertical guide 200: lower mold
210: forming chamber 220: scroll flange forming groove
230: eject hole 240: lower mold core
250: lower mold holder 300: lower eject pin
400: ram 500: holder
600: upper mold 610: through hole
620: liquid lubricant supply line 621: liquid lubricant supply space
622: discharge port 630: lubricant
631: oil film 640: oil hole
650: scroll pin forming groove 651: inclined surface
700: upper eject pin 800: forged slug
810: scroll 811: scroll pin
812: scroll flange
Claims (12)
(b) 용해된 알루미늄 합금으로 세경봉을 제조하는 수직연속주조단계;
(c) 주조된 상기 세경봉의 마크로 편석을 제거하는 균질처리단계;
(d) 균질처리된 상기 세경봉의 표면을 가공하는 표면가공단계;
(e) 표면가공된 상기 세경봉을 절단하여 단조슬러그를 제조하는 단계;
(f) 상기 단조슬러그의 표면에 윤활제를 도포하는 고체윤활단계;
(g) 표면에 윤활제가 도포된 상기 단조슬러그를 가열하는 가열단계; 및
(h) 가열된 상기 단조슬러그를 하부금형에 안착시키고, 성형공간 및 액체윤활유공급라인을 구비한 상부금형으로 가압하여 단조하는 단계를 포함하는 스크롤 제조방법.
(a) Silicon (Si): 8 to 16 wt%, Copper (Cu): 1 to 7 wt%, Magnesium (Mg): 0.1 to 2 wt%, Manganese (Mn): 0.05 to 2 wt%, Nickel (Ni ): 0.01 to 3% by weight, and the individual content of the inevitable impurities does not exceed 0.05% by weight and the remaining aluminum alloy is dissolved in a melting step;
(b) vertical continuous casting step of manufacturing a small diameter rod from the molten aluminum alloy;
(c) a homogeneous treatment step of removing macro segregation of the cast fine-gyeongbong;
(d) a surface processing step of processing the surface of the small diameter rod subjected to homogeneous treatment;
(e) manufacturing a forged slug by cutting the surface-processed small diameter rod;
(f) a solid lubrication step of applying a lubricant to the surface of the forged slug;
(g) a heating step of heating the forged slug coated with a lubricant on the surface; And
(h) a scroll manufacturing method comprising the step of forging the heated forged slug by placing it on a lower mold and pressing it with an upper mold having a molding space and a liquid lubricant supply line.
상기 용해단계에서 상기 알루미늄 합금은 규소(Si)의 함량이 12 중량% 이하인 경우에는 스트론튬(Sr) 0.1~0.5중량%를 더 포함하고, 12 중량%를 초과하는 경우에는 인(P) 0.01~0.1 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 제조방법.
The method of claim 1,
In the melting step, the aluminum alloy further contains 0.1 to 0.5% by weight of strontium (Sr) when the content of silicon (Si) is less than 12% by weight, and 0.01 to 0.1% phosphorus (P) when it exceeds 12% by weight. Scroll manufacturing method, characterized in that it further comprises a weight percent.
상기 수직연속주조단계는 용해된 상기 알루미늄 합금을 불활성 기체로 가압하여 몰드에 공급하는 기체가압주조방식으로 직경 100 mm 이하의 세경봉을 수직연속주조하는 것을 특징으로 하는 스크롤 제조방법.
The method of claim 1,
The vertical continuous casting step is a scroll manufacturing method, characterized in that the vertical continuous casting of a small diameter rod of 100 mm or less in diameter by a gas pressure casting method in which the molten aluminum alloy is pressurized with an inert gas and supplied to the mold.
상기 상부금형으로 가압하여 단조하는 단계 이후에 스크롤을 480~510℃로 가열하고 수냉하는 용체화처리 이후, 180~250℃로 재가열하여 4~10 시간 동안 유지하는 시효열처리 하는 것을 특징으로 하는 스크롤 제조방법.
The method of claim 1,
After the step of forging by pressing with the upper mold, the scroll is heated to 480 to 510°C and water-cooled, followed by a solution treatment, and then reheated to 180 to 250°C and maintained for 4 to 10 hours. Way.
용체화처리와 시효열처리가 완료된 상기 스크롤은 인장강도 405~435 MPa, 항복강도 345~390 MPa, 경도 80~85 HRB인 것을 특징으로 하는 스크롤 제조방법.
The method of claim 4,
The scroll manufacturing method, characterized in that the solution treatment and aging heat treatment are completed, the tensile strength 405 ~ 435 MPa, yield strength 345 ~ 390 MPa, hardness 80 ~ 85 HRB.
중심에 가이드홀이 형성되고, 외주를 따라 복수개의 수직가이드가 구비된 베이스;
상기 베이스 상부에 배치되고내측에 가열된 단조슬러그가 안착되는 성형챔버가 형성되며, 상기 성형챔버 일측에 스크롤플렌지형성홈이 형성되고, 중심부에 상기 가이드홀과 연통되는 이젝트홀이 형성된 하부금형;
일단이 상기 가이드홀에 체결되며, 상기 이젝트홀을 따라 이동하고 상기 단조슬러그를 가압하여 성형된 스크롤을 상승시키는 하부이젝트핀;
상기 수직가이드에 이동가능하도록 체결되어 수직 이동하는 램;
상기 램 하부에 장착되고 원형링 형태의 홀더;
상기 홀더에 지지되며 내측에 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀 일측에는 액체윤활 공급공간이 구비되며, 상기 관통홀 일단에는 스크롤핀형성홈이 형성되어 상기 단조슬러그를 가압하여 유동하는 금속이 내부로 유입되어 스크롤핀을 형성하는 상부금형; 및
상기 관통홀에 수직으로 이동가능하게 장착되며, 상기 스크롤핀이 형성된 스크롤을 가압하여 배출하는 상부이젝트핀을 포함하고,
상기 관통홀은 상부 일측에 액체윤활유공급라인이 구비되며, 상기 액체윤활유공급라인은 상기 상부이젝트핀이 수직으로 이동할 때 상기 상부이젝트핀과 상기 관통홀 사이로 윤활유를 지속적으로 공급하고, 상기 액체윤활유공급라인은 상기 관통홀에 윤활유를 투입하여 상기 윤활유가 상기 관통홀의 내부면에 유막을 형성하고, 상기 상부이젝트핀이 하강하여 스크롤핀이 형성된 스크롤을 배출하는 경우 상기 스크롤핀형성홈 내부면에 유막을 형성하는 것을 특징으로 하는 스크롤 단조장치.
In a scroll forging apparatus for performing the step of forging the forged slug of claim 1 on a lower mold and pressing it with an upper mold having a forming space and a liquid lubricant supply line,
A base having a guide hole formed in the center and provided with a plurality of vertical guides along the outer circumference;
A lower mold disposed on the base and having a forming chamber in which the heated forged slug is seated, a scroll flange forming groove formed at one side of the forming chamber, and an eject hole communicating with the guide hole formed at a center thereof;
A lower eject pin having one end fastened to the guide hole, moving along the eject hole and pressing the forged slug to raise the formed scroll;
A ram that is fastened to the vertical guide and moves vertically;
A holder mounted under the ram and having a circular ring shape;
Supported by the holder, a through hole is formed inside, a liquid lubrication supply space is provided at one side of the through hole, and a scroll pin forming groove is formed at one end of the through hole to pressurize the forged slug to allow the metal flowing into the inside. An upper mold that is introduced to form a scroll pin; And
It is mounted to be vertically movable in the through hole, and includes an upper ejection pin for pressing and discharging the scroll on which the scroll pin is formed,
The through hole is provided with a liquid lubricant supply line on one side of the upper portion, and the liquid lubricant supply line continuously supplies lubricant between the upper eject pin and the through hole when the upper eject pin moves vertically, and supplies the liquid lubricant In the line, when lubricant is injected into the through hole, the lubricant forms an oil film on the inner surface of the through hole, and the upper eject pin descends to discharge the scroll on which the scroll pin is formed, an oil film is formed on the inner surface of the scroll pin forming groove. Scroll forging device, characterized in that to form.
상기 스크롤핀형성홈은 원형 또는 나선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 단조장치.
The method of claim 6,
Scroll forging apparatus, characterized in that the scroll pin forming groove is formed in a circular or spiral shape.
상기 액체윤활유공급라인은 상기 상부금형의 외부에서 윤활펌프와 인젝터 장치로 형성된 윤활공급장치와 연결되어 있으며, 상기 관통홀의 일측의 액체윤활 공급공간으로 윤활유를 주입할 수 있는 주유공을 구비하는 것을 특징으로 스크롤 단조장치.
The method of claim 6,
The liquid lubricating oil supply line is connected to a lubricating supply device formed by a lubricating pump and an injector device outside the upper mold, and has a lubricating hole through which lubricating oil can be injected into the liquid lubricating supply space at one side of the through hole. Scroll forging device.
상기 스크롤핀형성홈의 내부면은 수직 중심에서 외측방향으로 0° 초과 5 ° 이하인 경사면이 구비되는 것을 특징으로 하는 스크롤 단조장치.
The method of claim 6,
Scroll forging apparatus, characterized in that the inner surface of the scroll pin forming groove is provided with an inclined surface of more than 0 ° and 5 ° or less in an outward direction from a vertical center.
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