KR102198741B1 - 압출 프레스 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

재료들을 압출하기 위한 시스템들, 디바이스들, 및 방법들이 설명된다. 특정 실시예들에서, 하나 이상의 중공 빌렛이 세장형 맨드렐 바 상에 로딩되고 맨드렐 바를 따라 회전 다이로 이송된다. 빌렛들은, 맨드렐 바와 맞물리게 되고 냉각 유체를 맨드렐 바 팁에 제공하는 유체 클램프들을 통해 그리고 맨드렐 바와 맞물리고 맨드렐 바가 회전하는 것을 방지하는 맨드렐 파지체들을 통해, 이송된다. 하나 이상의 프레스-램 플래튼이 빌렛들을 센터링 삽입체를 통하여 그리고 회전 다이 내로 전진시킨다. 급냉 어셈블리가 압출된 재료를 급냉시키기 위해 압출 프레스의 압출 단부에 제공된다. 프로그램가능한 로직 컨트롤러가 압출 프레스 시스템의 작동을, 적어도 부분적으로 제어하기 위해 제공될 수도 있다.

Description

압출 프레스 시스템 및 방법{EXTRUSION PRESS SYSTEMS AND METHODS}
재료의 성질은 그 재료를 형성하고 성형하기 위하여 사용되는 처리에 의하여 영향 받게 된다. 처리는, 열 처리, 변형, 및 주조(casting)를 포함한다. 열처리는, 금속 또는 합금을 바람직한 물리적 또는 화학적 변화들을 야기하는 특정의 가열 및 냉각 스케쥴에 종속시키는 공정이다. 변형은 재료의 조각에 그의 두께 또는 형상을 변화시키기 위해 힘을 가하는 공정이며, 몇몇 변형 기법들은 단조(forging), 압연(rolling), '압출(extruding)', 및 인발(drawing)을 포함한다. 주조는 용융된 금속을 몰드 내에 붇는 것이며, 그에 따라 금속이 응고할 때 금속이 몰드의 형상을 따르도록 하는 것이다. 열 처리, 변형, 및 주조는 조합으로 사용될 수 있고, 몇 가지 경우들에서 특정 합금 요소들이 이러한 처리에 바람직한 방식으로 영향을 미치도록 하기 위해 첨가된다.
이음매 없는 금속 관(tubing), 예컨대 구리 관은, 통상적으로 주조-및-압연(cast-and-roll), 업-캐스팅(up-casting), 또는 압출 프로세스와 같은 다양한 방법들을 사용하여 제조된다. 종래의 압출 및 주조 기법에 의하여 생산되는 금속 관을 제조하는 비용을 낮추기 위하여, 제조사는 금속 관을 형성하기 위하여 사용되는 빌렛(billet)의 크기를 증가시킨다. 이러한 빌렛들은 통상적으로 100 내지 1,000 파운드 또는 그 이상이다. 따라서 제조사는, 금속 관을 형성하기 위한 빌렛들을 처리하기 위해 필요로 하게 되는 특수화된 큰-규모의 기계류들을 수용하기 위한 매우 큰 설비를 요구한다. 장비, 및 그 장비에 의하여 처리되는 빌렛들의 순전한 크기는 압출 프로세스가 큰 시작 및 유지보수 비용을 갖도록 야기한다. 더욱이, 프로세스의 제한사항들, 예컨대 한 번에 오직 하나의 빌렛 만을 압출하는 것은, 한 번 실행당 생산되는 관의 양에 대한 한계들 및 각 빌렛에 대한 개별 실행에 관한 제조 프로세스의 일정한 시작 및 정지에 의해 야기되는 시스템 구성요소 마모를 포함하는, 제조 비효율성으로 이어진다.
본 명세서에서는 재료를 압출하기 위한 시스템, 디바이스, 및 방법이 개시된다. 특정 실시예들에서, 시스템, 디바이스, 및 방법은, 복수의 빌렛의 연속적인 압출을 허용한다. 이러한 연속적인 압출은 원하는 양의 압출된 재료를 생산하기 위해 상대적으로 더 작은 빌렛들이 하여 사용되는 것을 허용하고, 그러므로 이러한 연속 압출 프레스 시스템의 규모는 종래의 압출 프로세스보다 더 작을 수 있다. 시스템들, 디바이스들, 및 방법들은 복수의 빌렛의 연속적인 이음매 없는 압출을 허용한다.
일 양태에서, 본 개시의 시스템, 디바이스, 및 방법은, 제1 빌렛을 세장형 맨드렐 바(mandrel bar)의 수용단에 로딩하는 단계, 상기 맨드렐 바를 따라 그리고 상기 맨드렐 바를 제자리에 고정시키고 회전을 방지하는 파지 요소들(gripping element)을 통해 상기 제1 빌렛을 이송시키는 단계로서, 임의의 주어진 시간에 적어도 하나의 파지 요소가 상기 맨드렐 바를 파지하고 있는 것인, 파지 요소들을 통한 제1 빌렛 이송 단계, 및 상기 제1 빌렛을 회전 다이를 통해서 압착함으로써 압출된 재료를 형성하도록 상기 제1 빌렛을 압출하는 단계로서, 상기 압출된 재료의 일부를 형성하는 인접한 제2 빌렛이 상기 제1 빌렛을 뒤따르게 되는 것인, 제1 빌렛 압출 단계를 포함하는, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법을 포함한다. 회전 다이는, 빌렛이 회전 다이를 통과하여 전진함에 따라, 빌렛을 가열한다. 특정 구현예들에서, 실질적으로 일정한 미는 힘이 회전 다이를 향한 방향에서 제1 빌렛에 대항하여 제공된다. 특정 구현예들에서, 회전 다이의 회전 속도는 조절될 수도 있다.
특정 구현예들에서, 방법은 추가로, 상기 맨드렐 바를 따라 그리고 상기 맨드렐 바에 클램핑되고 냉각 유체를 상기 맨드렐 바로 전달하는 냉각 요소들을 통해 상기 제1 빌렛을 이송하는 단계로서, 임의의 주어진 시간에 적어도 하나의 냉각 요소는 상기 맨드렐 바에 클램핑되는 것인, 냉각 요소들을 통한 제1 빌렛을 이송하는 단계를 포함한다. 이러한 빌렛은, 상기 파지 요소들 및 상기 냉각 요소들에 대한 상기 제1 빌렛의 위치에 의존하여 간헐적으로 이동하는, 트랙을 통해서 상기 맨드렐 바를 따라 이송될 수도 있다. 특정 구현예들에서, 냉각 유체는 수용단 반대편의 맨드렐 바의 제2 단부에 제공되는 맨드렐 바 팁으로 이송되고, 냉각 유체는 맨드렐 바 팁을 통과한 이후에 상기 냉각 요소들로 복귀하게 된다. 맨드렐 바 팁은 제1 빌렛을 수용하기 이전에 회전 다이 내부에 위치하게 될 수도 있다. 특정 구현예들에서, 냉각 유체는 물이다.
특정 구현예들에서, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하는 단계는, 하나 이상의 빌렛이 상기 파지 요소를 통과하는 것을 허용하도록 상기 파지 요소들이 상기 맨드렐 바를 교대로 파지하도록 하는 단계를 더 포함한다. 특정 구현예들에서, 하류 파지 요소가 맨드렐 바를 파지하고 상류 파지 요소가 개방되며, 그리고 이러한 방법은 상기 하나 이상의 빌렛을 상기 맨드렐 바 상에 그리고 개방된 상류 파지 요소를 지나도록 로딩하는 단계; 상기 개방된 상류 파지 요소를 폐쇄하는 단계; 및 상기 하나 이상의 빌렛을 상기 하류 파지 요소로 전진시키는 단계를 포함한다. 특정 구현예들에서, 이러한 방법은 이때, 상기 하류 파지 요소를 개방하는 단계, 상기 하나 이상의 빌렛을 상기 개방된 하류 파지 요소를 지나도록 전진시키는 단계, 및 상기 하류 파지 요소를 폐쇄하는 단계를 포함한다.
특정 구현예들에서, 상기 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하는 단계는, 하나 이상의 빌렛이 상기 냉각 요소를 통과하는 것을 허용하도록 상기 냉각 요소들이 상기 맨드렐 바를 교대로 클램핑하는 단계를 더 포함한다. 특정 구현예들에서, 하류 냉각 요소가 맨드렐 바를 클램핑하고 냉각 유체를 맨드렐 바로 전달하며, 상류 파지 요소가 개방되고, 이러한 방법은, 상기 하나 이상의 빌렛을 상기 맨드렐 바 상으로 그리고 개방된 상류 냉각 요소를 지나도록 로딩하는 단계; 상기 개방된 상류 냉각 파지 요소를 폐쇄하는 단계; 및 상기 하나 이상의 빌렛을 상기 하류 냉각 요소로 전진시키는 단계를 포함한다. 특정 구현예들에서, 이러한 방법은 이때, 상기 하류 냉각 요소를 개방하는 단계, 상기 하나 이상의 빌렛을 상기 개방된 하류 냉각 요소를 지나도록 전진시키는 단계, 및 상기 하류 냉각 요소를 폐쇄하는 단계를 포함한다.
특정 구현예들에서, 이러한 방법은, 압출 도중에, 상기 회전 다이에 아직 진입하지 않은 상기 제1 빌렛의 부분이 회전하는 것을 방지하는 단계를 더 포함한다. 센터링 삽입체(centering insert)가 상기 부분의 회전을 방지하기 위해 상기 제1 빌렛의 상기 부분을 파지할 수 있으며, 상기 센터링 삽입체는 상기 회전 다이에 상대적으로 조절가능한 위치를 가질 수도 있다. 센터링 삽입체는 냉각 유체에 의해 냉각될 수 있을 것이다.
특정 구현예들에서, 이러한 방법은, 압출된 재료가 회전 다이를 빠져나올 때 압출된 재료를 급냉하는 단계를 더 포함한다. 압출된 재료는 물을 사용하여 급냉될 수 있을 것이다. 특정 구현예들에서, 상기 물은 상기 회전 다이의 대략 1 인치 이내에서 상기 압출된 재료와 접촉한다. 특정 구현예들에서, 상기 회전 다이는 복수의 적층형 다이 플레이트를 포함한다. 특정 구현예들에서, 상기 재료는 구리이고, 또는 상기 재료는 알루미늄, 니켈, 티타늄, 황동, 강철, 및 플라스틱으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 복수의 빌렛은, 맨드렐 바의 실질적으로 전체 길이를 따라 연장될 수도 있다. 특정 구현예들에서, 이러한 방법은, 압출된 재료의 내부를 질소로 가득 채우는 단계(flooding)를 포함한다. 복수의 빌렛은 각각, 사람에 의하여 또는 자동화된 로딩 디바이스에 의하여 맨드렐 바 상에 로딩될 수 있을 것이다.
일 양태에서, 제1 빌렛을 세장형 맨드렐 바의 수용단에 수용하는 단계, 상기 맨드렐 바를 따라 그리고 상기 맨드렐 바에 클램핑되고 냉각 유체를 상기 맨드렐 바로 전달하는 냉각 요소들을 통해 상기 제1 빌렛을 이송시키는 단계로서, 임의의 주어진 시간에 적어도 하나의 냉각 요소는 상기 맨드렐 바에 클램핑되는 것인, 냉각 요소들을 통한 제1 빌렛 이송 단계, 및 상기 제1 빌렛을 회전 다이를 통해서 압착함으로써 압출된 재료를 형성하도록 상기 제1 빌렛을 압출하는 단계로서, 상기 압출된 재료의 일부를 형성하는 인접한 제2 빌렛이 상기 제1 빌렛을 뒤따르게 되는 것인, 제1 빌렛 압출 단계를 포함하는, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법이 제공된다.
특정 구현예들에서, 상기 제1 빌렛은, 상기 냉각 요소들에 대한 상기 제1 빌렛의 위치에 의존하여 간헐적으로 이동하는 트랙을 통해, 상기 맨드렐 바를 따라 이송된다. 특정 구현예들에서, 냉각 유체는 수용단 반대편의 맨드렐 바의 제2 단부에 제공되는 맨드렐 바 팁으로 이송되고, 냉각 유체는 맨드렐 바 팁을 통과한 이후에 냉각 요소들로 복귀하게 된다. 맨드렐 바 팁은 제1 빌렛을 수용하기 이전에 회전 다이 내부에 위치하게 될 수도 있다. 특정 구현예들에서, 냉각 유체는 물이다.
일 양태에서, 압출 프레스 시스템은, 제1 단부 및 제2 단부를 가지며, 빌렛을 수용하기 위한 상기 제1 단부는 자체를 관통하는 홀을 가지고 상기 제2 단부는 맨드렐 바 팁에 커플링되는 것인, 맨드렐 바; 상기 맨드렐 바에 커플링되며, 냉각 유체가 상기 맨드렐 바 팁을 냉각시키기 위해 상기 맨드렐 바의 내부 내로 전달되도록 하는 포트를 가지는, 냉각 요소; 상기 맨드렐 바에 커플링되며, 상기 맨드렐 바를 제자리에 고정시키고 상기 맨드렐 바의 회전을 방지하기 위한 가동 파지부들을 포함하는, 파지 요소; 및 회전 압출 다이 내로의 상기 빌렛의 진입 이전에 상기 빌렛이 회전하는 것을 방지하기 위해 상기 빌렛을 마찰식으로 맞물도록 하는 복수의 노치를 구비하는 센터링 삽입체로부터 상기 빌렛을 수용하도록 구성되는 상기 회전 압출 다이를 포함하며, 상기 맨드렐 바 팁은 상기 회전 압출 다이 내에 위치하게 된다.
특정 구현예들에서, 압출 프레스 시스템은, 상기 빌렛을 함께 파지하고 실질적으로 일정한 미는 힘을 상기 회전 다이의 방향으로 제공하는, 가동 제1 암 및 제2 암을 가지는 프레스-램 요소(press-ram element)를 더 포함한다. 실질적으로 일정한 미는 힘은, 빌렛이 사전결정된 속도로 회전 다이에 진입하도록 야기할 수도 있다. 특정 구현예들에서, 압출 프레스 시스템은, 상기 회전 압출 다이의 회전 속도를 제어하는 스핀들에 커플링되는 모터를 더 포함한다.
특정 구현예들에서, 맨드렐 바는 냉각 요소 포트에 인접한 개구를 포함하며, 이 개구는 냉각 유체를 수용한다. 상기 맨드렐 바는, 상기 개구의 양측의 상기 맨드렐 바 둘레에 노치들을 더 포함할 수도 있고, 상기 노치들은 상기 냉각 유체가 누설되는 것을 실질적으로 방지하기 위한 0-링을 수용하도록 구성된다. 상기 냉각 유체가 누설되는 것을 실질적으로 방지하는 상기 개구 둘레의 맨드렐 바 슬리브(mandrel bar sleeve)를 더 포함할 수도 있다. 특정 구현예들에서, 상기 맨드렐 바는, 상기 파지 요소의 파지부와 정합하도록 상응하게 성형되는 파지 부분을 포함한다. 특정 구현예들에서, 상기 맨드렐 바는, 상기 냉각 요소로부터 냉각 유체를 수용하는 내부 튜브를 그 내부에 포함하며, 내부 튜브를 통하여 상기 냉각 유체가 상기 맨드렐 바 팁으로 전달된다. 상기 냉각 유체는, 상기 내부 튜브의 외부면 및 상기 맨드렐 바의 내부면 사이의 상기 맨드렐 바 내의 공간을 따라 상기 맨드렐 바 팁으로부터 상기 냉각 요소로 복귀하게 될 수 있을 것이다. 특정 구현예들에서, 냉각 유체는 물이다.
특정 구현예들에서, 압출 프레스 시스템은 상기 빌렛이 그를 따라 이송되는 트랙을 더 포함하고, 상기 트랙은 상기 파지 요소 및 상기 냉각 요소에 대한 상기 빌렛의 위치에 의존하여 간헐적으로 이동한다. 상기 트랙 상부에 위치하게 되고 상기 빌렛의 상부면에 접촉하도록 구성되는 상부 압연 휠들을 더 포함할 수도 있다. 특정 구현예들에서, 압출 프레스 시스템은, 회전 압출 다이의 출구에 제공되는 급냉 튜브를 더 포함한다. 상기 급냉 튜브는, 상기 압출된 재료가 상기 회전 압출 다이를 빠져나올 때 상기 압출된 재료를 급냉시킨다. 특정 구현예들에서, 압출된 재료는 물을 사용하여 급냉된다. 물은 회전 압출 다이의 대략 1 인치 이내에서 압출된 재료와 접촉할 수 있을 것이다.
일 양태에서, 복수의 빌렛의 압출을 적어도 부분적으로 제어하기 위한 시스템이 제공되며, 이 시스템은, 제1 빌렛을 세장형 맨드렐 바의 수용단에 로딩하는 것을 위한; 상기 맨드렐 바를 따라서 그리고 상기 맨드렐 바를 제자리에 고정시키고 상기 맨드렐 바의 회전을 방지하는 파지 요소들을 통해서 상기 제1 빌렛을 이송시키는 것으로서, 임의의 주어진 시간에 적어도 하나의 파지 요소는 상기 맨드렐 바를 파지하고 있는 것인, 파지 요소들을 통해 제1 빌렛을 이송시키는 것을 위한; 그리고 상기 제1 빌렛을 회전 다이를 통해서 압착함으로써 압출된 재료를 형성하도록 상기 제1 빌렛을 압출하는 것으로서, 상기 압출된 재료의 부분을 형성하는 인접한 제2 빌렛이 상기 제1 빌렛을 뒤따르게 되는 것인, 제1 빌렛을 압출하는 것을 위한; 명령들을 압출 프레스 시스템에게 제공하도록 구성되는, 프로세서를 포함한다.
특정 구현예들에서, 상기 프로세서는 또한, 상기 파지 요소에 대한 상기 제1 빌렛의 위치에 기초하여 그 위에 상기 빌렛이 위치하게 되는, 트랙을 간헐적으로 이동시키기 위한 명령을 압출 프레스 시스템에 제공하도록 구성된다. 특정 구현예들에서, 상기 프로세서는 나아가, 상기 회전 다이의 회전 속도를 조절하기 위한 명령들을 압출 프레스 시스템에게 제공하도록 구성된다. 특정 구현예들에서, 상기 프로세서는, 냉각 유체 전달 시스템을 모니터링하기 위한 명령들을 압출 프레스 시스템에게 제공하도록 구성된다. 특정 구현예들에서, 상기 프로세서는 더불어, 상기 복수의 빌렛을 상기 회전 다이로 전달하는 프레스-램 플래튼들의 전진 속도 및 후퇴 속도를 조절하기 위한 명령들을 압출 프레스 시스템에게 제공하도록 구성된다.
일 양태에서, 복수의 빌렛의 압출을 적어도 부분적으로 제어하기 위한 비 일시적 컴퓨터-판독가능 매체가 제공되며, 상기 비 일시적 컴퓨터-판독가능 매체는, 제1 빌렛을 세장형 맨드렐 바의 수용단에 로딩하는 것을 위한; 상기 맨드렐 바를 따라서 그리고 상기 맨드렐 바를 제자리에 고정시키고 상기 맨드렐 바의 회전을 방지하는 파지 요소들을 통해 상기 제1 빌렛을 이송시키는 것으로서, 임의의 주어진 시간에 적어도 하나의 파지 요소는 상기 맨드렐 바를 파지하고 있는 것인, 파지 요소들을 통해 제1 빌렛을 이송시키는 것을 위한; 그리고 상기 제1 빌렛을 회전 다이를 통해서 압착함으로써 압출된 재료를 형성하도록 상기 제1 빌렛을 압출하는 것으로서, 상기 압출된 재료의 부분을 형성하는 인접한 제2 빌렛이 상기 제1 빌렛을 뒤따르게 되는 것인, 제1 빌렛을 압출하는 것을 위한; 자체에 기록되는 로직을 포함한다.
특정 구현예들에서, 상기 비 일시적 컴퓨터-판독가능 매체는, 상기 파지 요소에 대한 상기 제1 빌렛의 위치에 기초하여 그 위에 상기 제1 빌렛이 위치하게 되는, 트랙을 간헐적으로 이동시키기 위한, 자체에 기록되는 로직을 더 포함한다. 특정 구현예들에서, 상기 비 일시적 컴퓨터-판독가능 매체는, 회전 다이의 회전 속도를 조절하기 위한, 자체에 기록되는 로직을 더 포함한다. 특정 구현예들에서, 상기 비 일시적 컴퓨터-판독가능 매체는, 냉각 유체 전달 시스템을 모니터링하기 위한, 자체에 기록되는 로직을 더 포함한다. 특정 구현예들에서, 비 일시적 컴퓨터-판독가능 매체는, 복수의 빌렛을 회전 다이로 전달하는 프레스-램 플래튼들의 전진 속도 및 후퇴 속도를 조절하기 위한, 자체에 기록되는 로직을 더 포함한다.
일 양태에서, 압출 프레스 시스템은, 제1 단부 및 제2 단부를 가지며, 그리고 빌렛을 수용하기 위한 상기 제1 단부는 자체를 관통하는 홀을 가지고 상기 제2 단부는 맨드렐 바 팁에 커플링되는 것인, 맨드렐 바; 상기 맨드렐 바 팁을 냉각시키기 위하여 상기 맨드렐 바의 내부 내로 냉각 유체를 전달하기 위한 냉각 수단;상기 맨드렐 바를 제자리에 고정시키고 상기 맨드렐 바의 회전을 방지하기 위한 파지 수단; 및 상기 빌렛을 압출하기 위한 회전 압출 수단으로서, 상기 빌렛의 상기 회전 압출 다이 내로의 진입 이전에 상기 빌렛이 회전하는 것을 방지하도록 상기 빌렛을 마찰식으로 맞물도록 하는 복수의 노치들을 가지는 센터링 수단으로부터 상기 빌렛을 수용하는 것인, 회전 압출 수단;을 포함하며, 상기 맨드렐 바 팁은 상기 회전 압출 수단 내부에 위치하게 된다.
특정 구현예들에서, 압출 프레스 시스템은, 상기 빌렛을 파지하고 실질적으로 일정한 미는 힘을 상기 회전 압출 수단의 방향으로 제공하기 위한 압착 수단을 더 포함한다. 실질적으로 일정한 미는 힘은, 빌렛이 사전결정된 속도로 상기 회전 압출 수단으로 진입하도록 야기할 수도 있다. 특정 구현예들에서, 압출 프레스 시스템은, 회전 압출 수단의 회전 속도를 제어하기 위한 수단을 더 포함한다.
특정 구현예들에서, 맨드렐 바는 냉각 수단에 근접한 개구를 포함하며, 이 개구는 냉각 유체를 수용한다. 상기 맨드렐 바는 상기 개구의 양측의 상기 맨드렐 바 둘레에 노치들을 더 포함할 수도 있고, 상기 노치들은 상기 냉각 유체가 누설되는 것을 실질적으로 방지하기 위한 0-링을 수용하도록 구성된다. 상기 냉각 유체가 누설되는 것을 실질적으로 방지하는 개구 둘레의 맨드렐 바 슬리브를 더 포함할 수도 있다. 특정 구현예들에서, 상기 맨드렐 바는 상기 파지 수단과 정합하도록 상응하게 성형되는 파지 부분을 더 포함할 수도 있다. 특정 구현예들에서, 상기 맨드렐 바는, 상기 냉각 수단으로부터 냉각 유체를 수용하는 내부 튜브를 그 내부에 포함하고, 이 내부 튜브를 통하여 상기 냉각 유체가 상기 맨드렐 바 팁으로 전달된다. 상기 냉각 유체는, 상기 내부 튜브의 외부면 및 상기 맨드렐 바의 내부면 사이의 상기 맨드렐 바 내부의 공간을 따라 상기 맨드렐 바 팁으로부터 상기 냉각 수단들로 복귀하게 될 수도 있다. 특정 구현예들에서, 냉각 유체는 물이다.
특정 구현예들에서, 압출 프레스 시스템은 상기 빌렛이 그를 따라 이송되는 트랙을 더 포함하고, 상기 트랙은 상기 파지 수단 및 냉각 수단에 상대적인 상기 빌렛의 위치에 의존하여 간헐적으로 이동한다. 상기 트랙은, 상기 트랙 상부에 위치하게 되고 상기 빌렛의 상부면에 접촉하도록 구성되는 상부 압연 휠들을 포함할 수도 있다.
특정 구현예들에서, 압출 프레스 시스템은, 회전 압출 수단의 출구에 제공되는 급냉 수단을 더 포함한다. 급냉 수단은, 압출된 재료가 회전 압출 수단을 빠져나올 때에 압출된 재료를 급냉시킨다. 특정 구현예들에서, 압출된 재료는 물을 사용하여 급냉된다. 물은 회전 압출 수단의 대략 1 인치 이내에서 압출된 재료와 접촉할 수 있을 것이다.
일 양태에서, 복수의 빌렛을 연속적으로 압출하는 방법은, 비-회전 맨드렐 바를 따라서, 상기 맨드렐 바의 제1 단부로부터 상기 맨드렐 바의 제2 단부로 복수의 빌렛을 이송하는 단계; 및 상기 복수의 빌렛 각각을 회전 다이를 통해서 압착함으로써 상기 복수의 빌렛을 압출하는 단계로서, 상기 복수의 비-회전 빌렛들에 대한 상기 회전 다이의 회전으로 인한 마찰은 복수의 중공 빌렛들을 변형시키기 위한 열을 생성하는 것인, 복수의 빌렛을 압출하는 단계;를 포함하고, 맨드렐 바 팁이 상기 맨드렐 바의 제2 단부에서 상기 회전 다이 내부에 위치하게 된다. 특정 구현예들에서, 방법은, 압출 도중에, 상기 회전 다이에 아직 진입하지 않은 상기 복수의 빌렛 중 개별적인 하나의 부분이 회전하는 것을 방지하는 단계를 포함한다. 특정 구현예들에서, 센터링 삽입체가 상기 부분의 회전을 방지하기 위해 상기 개별적인 빌렛의 상기 부분을 파지하고, 상기 센터링 삽입체는 상기 회전 다이에 대해 조절가능한 위치를 가진다. 특정 구현예들에서, 방법은 압출 도중에 상기 맨드렐 바 팁을 냉각하는 단계를 더 포함한다.
일 양태에서, 재료를 압출하기 위한 다이가, 출구의 직경이 입구의 직경보다 더 작도록 입구 및 출구를 한정하는 통로 및 상기 입구로부터 상기 출구까지의 통로 둘레에서 연장되는 내부면을 구비하는 다이 몸체를 포함한다. 베이스가 다이 몸체에 커플링되고, 상기 베이스의 회전이 상기 다이 몸체를 회전하도록 야기한다. 특정 구현예들에서, 상기 다이 몸체는 압출용 재료의 빌렛을 수용하도록 구성되고, 상기 빌렛은 상기 다이 몸체로 진입하기 이전에 예열되지 않는다. 상기 다이 몸체의 회전은, 상기 입구를 통해 상기 다이 몸체의 내부 통로 내로 전진하게 되는 빌렛과 상기 내부면 사이에 마찰을 생성한다. 상기 마찰은, 상기 빌렛을 빌렛 재료의 변형을 야기하기에 충분한 온도까지 가열한다. 특정 구현예들에서, 상기 다이 몸체는 맨드렐 팁을 상기 입구를 통해서 수용하도록 구성됨으로써, 상기 맨드렐 팁이 상기 다이 몸체의 내부 통로 내에 위치하게 될 수 있도록 한다. 상기 다이의 내부면은, 상기 맨드렐 팁의 대응하는 테이퍼형 외부면에 인접하게 위치하게 되도록 구성되는 경사진 부분(angled portion)을 포함할 수도 있다. 상기 다이 몸체는 압출된 제품을 형성하기 위해 상기 다이 몸체의 내부 통로를 통해 압착되는 빌렛을 수용하도록 구성되고, 상기 압출된 제품은 상기 다이 몸체의 출구의 직경에 대응하는 외경 및 상기 맨드렐 팁의 직경에 대응하는 내경을 가진다.
특정 구현예들에서, 다이 몸체는 적층체(stack)를 형성하기 위해 함께 커플링되는 복수의 다이 플레이트를 포함한다. 각각의 다이 플레이트는, 상기 플레이트의 중심을 통과하는 원형 보어(circular bore)를 가지고, 상기 보어들의 둘레면들은 상기 다이 몸체 내의 내부면을 형성한다. 상기 보어들의 둘레면들은 상기 입구로부터 출구까지 상기 다이 몸체를 통과하여 연장되는 축에 대해 상이한 각도로 경사지게 진다. 상기 다이 몸체 내의 각각의 플레이트의 전방면에 인접한 상기 둘레면의 각도는 인접한 플레이트의 후방면에 인접한 둘레면의 각도보다 더 크다. 상기 적층체는, 상기 플레이트의 전방면 근처에서 제1 각도로 경사지게 되고 상기 플레이트의 후방면 근처에서 상이한 제2 각도로 경사지게 되는 보어 둘레면을 가지는 불균일한 다이 플레이트를 포함할 수도 있다. 상기 다이 플레이트들 중 적어도 하나는, 상기 다이 플레이트 내의 보어의 둘레면을 형성하는 제1 재료 및 상기 다이 플레이트의 외부 부분을 형성하는 제2 재료로 이루어지는, 두 개의 상이한 재료로 형성된다. 제1 재료는 세라믹 재료, 강철, 또는 소모성 재료일 수도 있다. 특정 구현예들에서, 상기 입구에 인접한 상기 다이 몸체의 전방면은, 상기 입구의 직경과 실질적으로 동일한 직경을 가지는 센터링 삽입체와 정합하도록 구성된다. 센터링 삽입체 및 입구의 둘레면이 동일한 재료로 형성될 수도 있다. 센터링 삽입체는, 베이스와 다이가 회전할 때, 회전하지 않는다. 특정 구현예들에서, 상기 베이스는 상기 다이 몸체의 출구의 직경 보다 더 큰 직경을 가지는 원형 보어를 포함한다. 모터가 회전력을 베이스로 공급할 수도 있다.
일 양태에서, 다이가 재료를 압출하기 위한 수단을 포함하고, 압출하기 위한 수단은 출구의 직경이 입구의 직경보다 더 작도록 입구 및 출구를 한정하는 통로 수단 및 입구로부터 출구까지 통로 수단 둘레에서 연장되는 내부면 수단을 포함한다. 다이는 또한, 상기 압출하기 위한 수단을 회전 수단으로 커플링하기 위한 수단을 가지고, 상기 커플링하기 위한 수단의 회전은 상기 압출하기 위한 수단을 회전하도록 야기한다.
특정 구현예들에서, 상기 압출하기 위한 수단은, 압출용 재료의 빌렛을 수용하도록 구성되고, 상기 빌렛은 상기 다이 몸체에 진입하기 이전에 예열되지 않는다. 상기 압출하기 위한 수단의 회전은, 상기 입구를 통해 상기 압출하기 위한 수단의 상기 통로 수단 내로 전진하게 되는 빌렛과 상기 내부면 수단 사이의 마찰을 생성한다. 상기 마찰은, 상기 빌렛을 빌렛 재료의 변형을 야기하기에 충분한 온도까지 가열한다. 상기 압출하기 위한 수단은 로드 팁 수단(rod tip means)을 상기 입구를 통해 수용하도록 구성됨으로써, 상기 로드 팁 수단이 상기 압출하기 위한 수단의 상기 통로 수단 내부에 위치하게 될 수 있도록 한다. 상기 압출하기 위한 수단의 상기 내부면 수단은, 상기 로드 팁 수단의 대응하는 테이퍼형 외부면에 인접하게 위치하게 되도록 구성되는 경사진 부분을 포함한다. 상기 압출하기 위한 수단은, 압출된 제품을 형성하기 위해 상기 압출하기 위한 수단의 상기 통로 수단을 통과하게 되는 빌렛을 수용하도록 구성되고, 상기 압출된 제품은 상기 압출하기 위한 수단의 출구의 직경에 대응하는 외경 및 상기 로드 팁 수단의 직경에 대응하는 내경을 가진다.
특정 구현예들에서, 상기 압출하기 위한 수단은 적층체를 형성하도록 함께 커플링되는 복수의 플레이트 수단을 포함한다. 각각의 플레이트 수단은 상기 플레이트 수단의 중심을 통과하는 원형 보어를 가지고, 상기 보어들의 둘레면들은 상기 압출하기 위한 수단 내의 내부면 수단을 형성한다. 상기 보어들의 둘레면들은 상기 입구로부터 출구로 상기 압출하기 위한 수단을 통해 연장되는 축에 대해 상이한 각도로 경사지게 된다. 상기 압출하기 위한 수단 내의 각각의 플레이트의 전방면에 인접한 상기 둘레면의 각도는, 인접한 플레이트 수단의 후방면에 인접한 둘레면의 각도보다 더 크다. 상기 적층체는 상기 플레이트 수단의 전방면 근처에서 제1 각도로 경사지게 되고 상기 플레이트 수단의 후방면 근처에서 상이한 제2 각도로 경사지게 되는 보어 둘레면을 가지는 불균일한 플레이트 수단을 포함할 수도 있다. 상기 플레이트 수단들 중 적어도 하나는, 상기 플레이트 수단 내의 보어의 둘레면을 형성하는 제1 재료 및 상기 플레이트 수단의 외부 부분을 형성하는 제2 재료로 이루어지는, 두 개의 상이한 재료로 형성된다. 제1 재료는 세라믹 재료, 강철, 또는 소모성 재료일 수도 있다. 상기 입구에 인접한 상기 압출하기 위한 수단의 전방면이, 상기 입구의 직경과 실질적으로 동일한 직경을 가지는 센터링 수단과 정합하도록 구성된다. 센터링 수단 및 입구의 둘레면은 동일한 재료로 형성될 수도 있다. 상기 센터링 수단은, 상기 커플링하기 위한 수단 및 상기 압출하기 위한 수단이 회전할 때, 회전하지 않는다. 상기 센터링 수단은, 상기 센터링 수단을 통과하는 빌렛의 회전의 방지하는 파지 수단을 포함한다. 특정 구현예들에서, 상기 커플링하기 위한 수단은 상기 압출하기 위한 수단의 출구의 직경보다 더 큰 직경을 가지는 원형 보어를 포함하고, 동력 수단이 회전력을 상기 커플링하기 위한 수단에 공급할 수도 있다.
이러한 실시예들의 변형들 및 수정들은, 본 개시를 검토한 이후에 당업자들에게서 일어날 것이다. 앞선 특징들 및 양태들은, 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 다른 특징들과의 임의의 조합 및 부분 조합(다중 의존적 조합들 및 부분 조합들을 포함)에서 구현될 수도 있다. 특징들의 임의의 구성요소들을 포함하는, 본 명세서에서 설명되고 예시되는 다양한 특징들은, 다른 시스템에 통합되거나 조합될 수도 있다. 더욱이, 특정 특징들은 생략되거나 구현되지 않을 수도 있다.
상기한 및 다른 목적들 그리고 장점들이, 동일한 참조 부호가 전체에 결쳐 동일한 부분을 지칭하는 첨부된 도면들과 함께 취해지는, 후속하는 상세한 설명에 대한 고려에서 명백해질 것이다.
도 1 은 예시적인 압출 프레스 시스템의 측면도를 도시한다;
도 2 는 도 1의 압출 프레스 시스템과 함께하는 사용을 위한 빌렛 급송 트랙 어셈블리(billet feed track assembly)의 측면도를 도시한다;
도 3 은 예시적인 유체 클램프의 사시도를 도시한다;
도 4 및 도 5는 개별적으로 도 3의 유체 클램프의 정면도 및 측면도를 도시한다;
도 6은 냉각 유체를 수용하기 위한 개구 또는 포트를 가지는 예시적인 맨드렐 바의 개략도를 도시한다;
도 7은 예시적인 맨드렐 바 슬리브의 사시도 및 다양한 측단면도들을 도시한다;
도 8은 냉각 유체를 맨드렐 바 팁으로 전달하기 위한 내부 튜브를 가지는 예시적인 맨드렐 바의 사시 단면도를 도시한다;
도 9는 예시적인 유체 전달 시스템의 개략도를 도시한다;
도 10은 예시적인 맨드렐 바 파지 요소의 사시도를 도시한다;
도 11 및 도 12는 파지 위치(도 11) 및 비-파지 위치(도 12)에 있는 도 10의 맨드렐 바 파지 요소의 정면도를 도시한다;
도 13은 맨드렐 바 파지 요소와 정합하는 부분을 가지는 예시적인 맨드렐 바의 개략도를 도시한다;
도 14는 도 13의 맨드렐 바 부분의 사시도를 도시한다;
도 15는 가이드 부재를 가지는 예시적인 프레스-램 어셈블리의 사시도를 도시한다;
도 16은 예시적인 프레스-램 플래튼(platen)의 사시도를 도시한다;
도 17 내지 도 19는 도 16의 프레스-램 플래튼의 정면도, 측면도, 및 배면도를 각각 도시한다;
도 20 은 예시적인 프레스-램 플래튼의 사시도를 도시한다;
도 21 내지 도 23은 도 20의 프레스-램 플래튼의 정면도, 측면도, 및 배면도를 각각 도시한다;
도 24는 압출 방향(extrusion orientation)에 있는 예시적인 회전 다이 및 센터링 링을 도시한다;
도 25는 도 24의 회전 다이 및 센터링 링의 예시적인 단면도를 도시한다;
도 26은 도 24의 회전 다이 및 센터링 링의 예시적인 단면도를 도시한다;
도 27은 내부에 위치하게 되는 맨드렐 바를 갖는 도 24의 회전 다이의 단면도를 도시한다;
도 28은 도 27의 회전 다이를 통하여 압출되고 있는 빌렛의 단면도를 도시한다;
도 29 및 도 30은 각각 예시적인 맨드렐 바 팁의 사시도 및 상부면도를 도시한다;
도 31은 도 1의 압출 프레스 시스템에서의 사용을 위한 빌렛을 전처리하기 위한 예시적인 흐름도를 도시한다;
도 32는 도 1의 압출 프레스 시스템에서의 사용을 위한 맨드렐 바 팁을 전처리하기 위한 예시적인 흐름도를 도시한다;
도 33 내지 도 36은 도 1의 압출 프레스 시스템을 작동시키기 위한 예시적인 흐름도를 도시한다;
도 37은 도 1의 압출 프레스 시스템을 작동시키기 위한 예시적인 컴퓨터 시스템의 블록도를 도시한다;
도 38은 본 개시의 방법들을 수행하기 위한 일 세트의 기계-실행가능 명령으로써 인코딩되는 자기 데이터 저장 매체의 단면도를 도시한다;
도 39는 본 개시의 방법들을 수행하기 위한 일 세트의 기계-실행가능 명령으로써 인코딩되는 광학적 판독가능 데이터 저장 매체의 단면도를 도시한다;
도 40은 본 개시의 프로그래밍가능 로직 컨트롤러를 채용하는 예시적인 시스템의 단순화된 블록도를 도시한다; 그리고
도 41은 본 개시의 프로그래밍가능 로직 컨트롤러를 채용하는 예시적인 시스템의 블록도를 도시한다.
본 명세서에서 설명되는 시스템들, 디바이스들, 및 방법들에 대한 전체적인 이해를 제공하기 위하여, 특정한 예시적인 실시예들이 설명될 것이다. 비록 본 명세서에서 설명되는 실시예들 및 특징들이 연속 압출 프레스 시스템과 연계한 사용을 위하여 구체적으로 설명되지만, 아래에 설명되는 모든 구성요소, 접속 메커니즘, 제조 방법, 및 다른 특징들이, 임의의 적합한 방식으로 서로 조합될 수 있으며 그리고 이에 국한되는 것은 아니지만 주조-및-압연, 업-캐스트, 열 처리, 다른 압출, 및 다른 제작 프로세스를 포함하는, 다른 제조 프로세스에서 사용되도록 시스템들에 맞춰지고 적용될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 더욱이, 비록 본 명세서에서 설명되는 실시예들이 중공 빌렛으로부터 금속 관을 압출하는 것에 관련되지만, 본 명세서에서의 시스템들, 디바이스들, 및 방법들은 임의의 적합한 타입의 압출된 제품을 빌렛을 사용하여 압출하기 위한 시스템들에 맞춰지고 적용될 수도 있다는 것이 이해될 것이다.
압출 프레스 시스템은, 빌렛의 변형 및 압출을 가능하게 하기 위해 회전 다이와 접촉하게 되는 비-회전 중공 빌렛으로부터 생성되는 마찰열을 사용하여 작작동한다. 그러므로 압출 이전에 빌렛 또는 회전 다이를 예열할 필요성이 없다. 생성되는 열의 양은 일반적으로, 빌렛들이 회전 다이 내로 공급되는 속도(예를 들어, 도 1의 프레스-램 요소들(130, 140)의 프레스-램 속도에 의하여 제어됨) 및 다이의 회전 속도(예를 들어, 도 1 의 스핀들(172)의 회전 속도에 의하여 제어됨), 뿐만 아니라 회전 다이의 내부 윤곽(profile)에 의하여 결정된다. 더 높은 프레스-램 속도 및 스핀들 회전 속도는 상대적으로 더 큰 양의 열을 발생시킨다.
회전 다이는 압출 프레스 시스템에 의해 생산되는 압출된 튜브의 외경을 형성하고, 회전 다이 내에 위치하게 되는 맨드렐 바 팁은 압출된 튜브의 내경을 형성한다. 특정 실시예들에서, 냉각된 공정수(chilled process water), 또는 임의의 다른 적합한 냉각 유체가, 회전 다이, 센터링 삽입체, 빌렛, 및 기어 박스 오일, 및 압출된 관 제품을 포함하는 프로세스 요소들을 냉각시키기 위하여 사용된다. 종래의 압출 기법과는 달리, 본 개시의 압출 프레스 시스템은, 압출할 빌렛을 내부에 유지하기 위한 임의의 컨테이너를 요구하지 않는다. 그러므로 압출될 빌렛들은 압출 프로세스 도중에 프레스-램 요소에 의하여 인가되는 압력을 견디기 위해 충분한 기둥 강도(column strength)를 가지는 것이 바람직하다.프로그램가능한 로직 컨트롤러 또는 PLC가, 시스템이 자동 모드로 설정되어 있는 동안에, 압출 프레스 시스템의 작동들의 전체 또는 부분 세트를 제어한다.
본 명세서에서 설명되는 압출 프레스 시스템들, 디바이스들, 및 방법들은, 예를 들어, 이음매 없는 구리 물 튜브(Seamless Copper Water Tube)에 대한 ASTM-B88 표준 사양(ASTM-B88 Standard Specification)을 포함하는 다양한 이음매 없는 관 표준들에 따른 이음매 없는 압출된 관 제품을 제조하기 위해, 복수의 빌렛의 연속 압출을 제공할 수 있을 것이다. 본 개시의 이음매 없는 압출된 관은 또한, 음용수 시스템 구성요소들(Drinking Water System Components)에 대한 NSF/ANSI-61 에 따른 표준들을 준수할 수 있을 것이다.
도 1은 특정 실시예들에 따르는 압출 프레스 시스템(10)을 도시한다. 압출 프레스 시스템(10)은, 본 명세서에서 맨드렐 캐리지 섹션(mandrel carriage section; 80) 및 플래튼 구조 섹션(platen structure section; 90)이라고 지칭되는 구조적 섹션들을 포함한다. 맨드렐 캐리지 섹션(80)은, 맨드렐 바(100), 유체 클램프들 또는 냉각 요소들(102 및 104), 맨드렐 파지체 또는 파지 요소(106 및 108), 및 도 2 에서 자세하게 도시되는 빌렛 전달 시스템(110)을 포함한다. 맨드렐 캐리지 섹션(80)은, 도면을 과도하게 복잡하게 하는 것을 피하기 위하여 도 1 에는 도시되지 않지만 맨드렐 캐리지(80)의 구성요소들을 위한 마운트(mount)로서 역할을 수행하는, 물리적 캐리지 구조체에 의하여 지지된다. 플래튼 구조 섹션(90)은, 입구측 플래튼(120)과 후방 다이 플래튼(122), 프레스-램 플래튼들(130 및 140), 센터링 플래튼(150), 및 후방 다이 플래튼(122)에 대항하여 압착하는 회전 다이(160)를 포함한다. 플래튼 구조 섹션(90)은, 또한 모터(170) 및 연관된 기어박스 구성요소들(미도시)에 대한 마운트로서의 역할을 수행하는, 프레임(190)에 의하여 지지된다. 압출 프레스 시스템(10)에 따라 빌렛 로딩, 이송, 및 압출이 발생하는 방향은, 방향성 공정 화살표(d1)에 의하여 표시된다. 압출 프레스 시스템(10)은, 적어도 부분적으로, 압출 프레스 시스템(10)의 빌렛 전달 서브시스템(20), 압출 서브시스템(40), 및 급냉 또는 냉각 서브시스템(60)의 다양한 양태들을 제어하는 PLC 시스템에 의하여, 작동될 수 있을 것이다.
맨드렐 파지체들(106, 108)은, 연속 압출을 제공하기 위해 복수의 빌렛이 맨드렐 바(100)를 따라 그리고 그 둘레에서 연속적으로 공급되는 것을 허용하는 가운데, 맨드렐 바를 제자리에서 유지하도록 설계되는 맨드렐 바 파지 시스템(105)을 포함한다. 빌렛들은, 이에 국한되는 것은 아니지만, 구리 및 구리 합금들을 포함하는 다양한 금속들, 또는 알루미늄, 니켈, 티타늄과 같은 임의의 다른 적당한 비철 금속들 및 이들의 합금들, 강철 및 다른 철 합금들을 포함하는 철 금속들(ferrous metals), 플라스틱과 같은 폴리머들, 또는 임의의 다른 적합한 재료 또는 이들의 조합들을 포함하는, 압출 프레스 시스템에서의 사용을 위한 임의의 적합한 재료로 형성될 수 있을 것이다. 맨드렐 파지체들(106, 108)은, 압출 프로세스 도중의 임의의 주어진 시간에 맨드렐 파지체들(106, 108) 중 적어도 하나가 맨드렐 바(100)를 파지하고 있도록 맨드렐 바(100)를 확고하게 유지하기 위해 PLC 시스템에 의해 제어될 수 있을 것이다. 맨드렐 파지체들(106, 108)은 맨드렐 바(100)의 위치를 설정하고 맨드렐 바(100)가 회전하는 것을 방지한다. 맨드렐 파지체들(106, 108)이 파지 또는 맞물린 위치에 있고 이에 의해 맨드렐 바(100)를 파지하고 있을 때, 맨드렐 파지체들(106, 108)은, 빌렛들이 파지체들을 통해서 맨드렐 바(100)를 따라서 이송되는 것을 방지한다.
맨드렐 파지체들(106, 108)은, 하나 이상의 빌렛이 주어진 시간에 개별적인 맨드렐 파지체를 통과하는 것을 허용하기 위해, 맨드렐 바(100)를 교대로 파지하거나 맞물도록 작동한다. 예를 들어, 상류 맨드렐 파지체(106)는, 하류 맨드렐 파지체(108)가 맨드렐 바(100)를 파지하는 동안에, 맨드렐 바(100)를 해방하거나 맞물림 해제시킬 것이다. 임의의 주어진 시간에서, 맨드렐 파지체들(106, 108) 중 적어도 하나는, 맨드렐 바(100)를 파지하고 있거나 그렇지 않으면 맨드렐 바와 맞물리게 되는 것이 바람직하다. 상류 맨드렐 파지체(106) 근처에서 대기하게 되거나 연동하게 되는, 또는 맨드렐 바(100)를 따라서 이송되고 있는 하나 이상의 빌렛은, 개방된 상류 맨드렐 파지체(106)를 통과할 수 있다. 규정된 개수의 빌렛들이 개방된 상류 맨드렐 파지체(106)를 통과한 이후에, 파지체(106)는 폐쇄되고 이를 통하여 맨드렐 바(100)를 파지하는 것으로 복귀할 수 있으며, 빌렛들은 하류 멘드렐 파지체(108)로 전진하게 될 수 있다. 하류 맨드렐 파지체(108)는 폐쇄된 이에 의해 맨드렐 바(100)를 파지하는 상태를 유지할 수 있고 또는 하류 맨드렐 파지체(108)는 상류 맨드렐 파지체(106)가 맨드렐 바(100)를 다시 파지한 이후에 개방될 수 있다. 비록 두 개의 맨드렐 파지체(106, 108)가 압출 프레스 시스템(10) 내에 도시되지만, 임의의 적합한 개수의 맨드렐 파지체들이 제공될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
유체 클램프들(102, 104)은, 냉각 유체를 맨드렐 바(100)의 내부를 따라서 압출 프로세스 도중에 맨드렐 바 팁으로 공급하도록 설계되는 맨드렐 바 유체 전달 시스템(101)을 포함한다. 유체 클램프들(102, 104)은 또한, 맨드렐 바 팁으로부터 복귀한 냉각 유체를 맨드렐 바(100)로부터 수용한다. 물, 다양한 미네랄 오일, 소금물(brines), 합성 오일, 가스상 유체를 포함하는 임의의 다른 적합한 냉각 유체, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 임의의 적합한 냉각 유체가 사용될 수 있다. 유체 클램프들(102, 104)은, 복수의 빌렛이 맨드렐 바(100)를 따라 그리고 맨드렐 바 둘레에서 연속적으로 공급되는 것을 허용하는 가운데, 압출 프로세스 도중에 맨드렐 바로 공정 냉각 유체를 연속적으로 공급하기 위해, PLC 시스템에 의해 제어될 수 있다. 유체 클램프들(102, 104)은, 압출 프로세스 도중에 맨드렐 바 팁으로 공정 냉각 유체를 공급하는 것에 대한 중단이 없거나 실질적으로 없도록 작동한다. 위에서 논의된 맨드렐 파지체들(106, 108)의 작동과 유사하게, 유체 클램프들(102, 104)이 맨드렐 바(100)에 클램핑되거나 이와 맞물리게 될 때, 유체 클램프들(102, 104)은, 빌렛들이 맨드렐 바(100)를 따라 유체 클램프를 통해 이송되는 것을 방지한다.
유체 클램프들(102, 104)은, 압출 도중의 임의의 주어진 시간에 유체 클램프들 중 적어도 하나가 맨드렐 바(100)에 클램핑되거나 이와 맞물리게 되고 이를 통하여 맨드렐 바 팁으로의 전달을 위하여 냉각 유체를 맨드렐 바(100)로 전달하도록, 작동한다. 빌렛이 유체 클램프들(102, 104) 중 하나를 통과할 때, 개별적인 유체 클램프는 냉각 유체의 전달(및 수용)을 중단하고 맨드렐 바(100)를 해방 또는 맞물림 해제시켜, 맨드렐 바(100)를 다시 클램핑하고 계속하여 냉각 유체를 전달(및 수용)하기 이전에 유체 클램프들을 통해 빌렛이 통과하는 것을 허용하도록 한다. 유체 클램프들(102, 104) 중 하나가 맨드렐 바(100)로부터 클램핑해제되거나 맞물림 해제된다면, 다른 유체 클램프는 계속하여 냉각 유체를 맨드렐 바로 전달한다.
예를 들어, 상류 유체 클램프(102)는, 하류 유체 클램프(104)가 맨드렐 바(100)에 클램핑되는 가운데, 맨드렐 바(100)를 해방시킬 수 있다. 임의의 주어진 시간에서, 유체 클램프들(102, 104) 중 적어도 하나는, 냉각 유체를 연속적으로 전달하기 위해 맨드렐 바(100)에 클램핑되는 것이 바람직하다. 상류 유체 클램프(102)에 근처에서 대기하게 되거나 연동되는, 또는 맨드렐 바(100)를 따라 이송되고 있는 하나 이상의 빌렛은, 개방된 상류 유체 클램프(102)를 통과할 것이다. 규정된 개수의 빌렛들이 개방된 상류 유체 클램프(102)를 통과한 이후에, 유체 클램프(102)는 닫히고 이를 통하여 맨드렐 바(100)를 클램핑하고 냉각 유체를 전달하도록 복귀할 수 있으며, 빌렛들은 하류 유체 클램프(104)로 전진하게 될 것이다. 하류 유체 클램프(104)는 폐쇄되어 이를 통하여 맨드렐 바(100)를 파지하는 상태를 유지할 수 있고, 또는 하류 유체 클램프(104)는, 상류 유체 클램프(102)가 맨드렐 바(100)에 다시 클램핑된 이후에, 개방될 수 있다. 비록 두 개의 유체 클램프(102, 104)가 압출 프레스 시스템(10) 내에 도시되지만, 임의의 적합한 개수의 유체 클램프들이 제공될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
빌렛 전달 서브시스템(20)은 도 2의 빌렛 급송 트랙 어셈블리(110)를 포함한다. 빌렛 전달 서브시스템(20)은, 빌렛(30)과 같은 빌렛들의 연속적인 공급이 압출 프로세스를 위해 존재한다는 것을 보장한다. 추가적 빌렛들이 필요할 때, PLC 시스템은, 빌렛 공급이 연속적인 것을 보장하기 위해, 적합한 맨드렐 바 파지체들(106, 108), 유체 클램프들(102, 104), 및 빌렛 전달 롤러들(예를 들어, 빌렛 급송 트랙 어셈블리(110))를 순환시킬 것이다. 맨드렐 파지체(106) 및 입구측 플래튼(120) 사이에 위치하게 되는 맨드렐 캐리지 섹션(80)은, 플래튼 구조 섹션(90)의 램 플래튼들(141) 내로 공급되는 빌렛들 사이의 갭들을 최소화하기 위하여 연속적으로 연동시킬(index) 수 있다. 예를 들어, 맨드렐 캐리지 섹션(80)의 이러한 위치에서, 트랙 어셈블리(110)는 빌렛들을 플래튼 구조 섹션(90) 내로 공급하기 위해 트랙(202)을 연속적으로 순환시킬 것이다.
빌렛 급송 트랙 어셈블리(110)는 스프로켓들(204 및 205) 둘레에 위치하게 되는 체인 또는 트랙(202)을 포함한다. 스프로켓들(204, 205) 중 하나 이상은, 트랙(202)을 로딩 방향(d2)으로 이동시키거나 순환시키도록 작동하는 모터(미도시)에 커플링될 수 있다. 트랙(202) 및 스프로켓들(204, 205)은, 프레임(210)에 함께 커플링되는 베이스 레일(206) 및 로우 레일(208)에 의하여 지지된다. 프레임(210)의 상부 부분(210a)은, 통과하는 빌렛(30)에 대한 위쪽 경계를 제공하는 상측 구름 휠들(212)을 포함한다. 예를 들어, 도 2에 도시되는 바와 같이, 맨드렐 바(100)는 그 위에 로딩된 빌렛(30)을 포함하며, 여기에서 빌렛(30)은 트랙(202)과의 접촉을 통해 이동하며 상측 구름 휠들(212)에 의하여 안정화된다. 빌렛 급송 트랙 어셈블리(110)는 임의의 적합한 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 트랙 어셈블리(110)는, 실질적으로 맨드렐 캐리지 섹션(80) 내의 맨드렐 바(100)의 길이를 따라 연장될 수 있다. 특정 실시예들에서, 빌렛들을 맨드렐 바(100)를 따라 그리고 플래튼 구조 섹션(90) 내로 공급하도록 함께 작동하는, 복수의 트랙 어셈블리들이 제공될 수 있다. 예를 들어, 유체 클램프들(102, 104) 각각과 맨드렐 파지체들(106, 108) 사이에서 맨드렐 바(100)를 따라 제공되는 트랙 어셈블리들이 존재할 수 있으며, 따라서 단지 단일 트랙 어셈블리만이 존재했을 경우 일어날 수 있는 것과 같은 다른 빌렛들의 이송을 요구하지 않으면서, 하나 이상의 빌렛이 개별적인 유체 클램프들(102, 104) 및 맨드렐 파지체(106, 108)를 통해서 독립적으로 순환될 수 있도록 한다.
다시 도 1을 참조하면, 맨드렐 바(100)는 실질적으로 압출 프레스 시스템(10)의 길이를 따라 연장되고 맨드렐 바 팁을 회전 다이(160) 내부에 배치하도록 위치하게 된다. 맨드렐 바 팁을 회전 다이(160) 내부에 적합하게 위치시키기 위한 조절은, 맨드렐 캐리지 섹션(80)을 이동시킴으로써, 그에 따라 맨드렐 바(100)를 이동시킴으로써 달성된다. 맨드렐 바(100) 및 맨드렐 캐리지 섹션(80)에 대한 조절들은, 다이(160)를 향하거나 다이로부터 멀어지는 것일 수 있다. 비록 특정 실시예들에서 맨드렐 바(100) 및/또는 맨드렐 캐리지 섹션(80)이 작동 도중에 조절될 수 있다는 것이 이해될 것이지만, 맨드렐 바(100) 및 맨드렐 캐리지 섹션(80)은, 압출 프레스 시스템(10)이 작동 중인 동안에는 조절될 수 없는 것이 바람직하다.
위에서 논의된 바와 같이, 압출 프레스 시스템(10)은, 입구측 플래튼(120)과 후방 다이 플래튼(122), 프레스-램 플래튼들(130 및 140), 센터링 플래튼(150), 및 후방 다이 플래튼(122)에 대항하여 압착되는 회전 다이(160)를 가지는 플래튼 구조 섹션(90)을 포함한다. 입구측 플래튼(120) 근처에, 제1 프레스-램 플래튼(130) 및 제2 프레스-램 플래튼(140)을 포함하는 프레스-램 어셈블리(141)가 존재한다. 제1 및 제2 프레스-램 플래튼(130, 140)은, 빌렛들을 파지하며 그리고 후방 다이 플래튼(122)에 대항하여 압착하는 회전 다이(160)에 진입하기 이전에 이러한 빌렛들이 회전하는 것을 방지하는, 센터링 플래튼(150) 내로 빌렛들을 공급한다. 입구측 플래튼(120) 및 후방 다이 플래튼(122)은 프레스-램 플래튼들(130, 140) 및 센터링 플래튼(150)에 대한 가이드로서의 역할을 하는 일련의 타이 로드들(tie rod; 124)에 의하여 커플링되며, 프레스-램 플래튼들 및 센터링 플래튼들은 각각 타이 로드(124)에 따라서 이동하는 베어링들(126a, 126b, 126c)을 포함한다. 후방 다이 플래튼(122) 및 입구측 플래튼(120)은, 타이 로드들(124)이 관통하여 고정되는 탑재 위치들(127)을 가진다. 입구측 플래튼(120), 후방 다이 플래튼(122), 및 타이 로드(124) 구조물은 프레임(190)에 의하여 지지된다. 프레임(190)은 또한 스핀들(172) 및 모터(170)를 유지한다. 회전 다이(160)의 출구에, 압출된 관을 신속하게 냉각하기 위한 급냉 튜브(180)가 존재한다.
프레스-램 플래튼들(130, 140)은 빌렛들을 파지하고 실질적으로 일정한 미는 힘을 압출 다이 적층체(160)의 방향으로 제공하도록 작동한다. 임의의 주어진 시간에, 프레스-램 플래튼들(130, 140) 중 적어도 하나는 빌렛을 파지하고 일정한 미는 힘을 제공하기 위해 빌렛을 맨드렐 바(100)를 따라 전진시킨다. 프레스-램 플래튼들(130, 140)은, 빌렛이 압출 서브시스템(40)의 센터링 플래튼(150) 및 회전 다이(160)에 진입하기 이전의, 빌렛 전달 서브시스템(20)의 최종 부분을 형성한다. 입구측 플래튼(120) 이전의 빌렛 급송 트랙 섹션과 유사하게, 프레스-램 플래튼들(130, 140) 이전의 섹션은, 프레스-램 플래튼들(130, 140)에 의하여 파지되는 빌렛과 다음 빌렛 사이의 임의의 갭들을 최소화하기 위해 빌렛들을 연속적으로 연동시키는 것이 바람직하다.
위에서 논의된 바와 같이, 프레스-램 플래튼들(130, 140)은 빌렛들을 회전 다이(160) 내로 연속적으로 밀어낸다. 프레스-램 플래튼들(130, 140)은 빌렛들을 파지하여 회전 다이(160)를 향해서 그 내부로 전진시키는 것 및 그 이후에 전진된 빌렛들을 파지해제하고 다음 파지/전진 사이클을 위하여 후퇴시키는 것을 교대로 수행한다. 바람직하게, 하나의 프레스-램 플래튼이 밀기를 중단하는 시간 및 다른 프레스-램 플래튼이 밀기를 시작하려는 시간 사이에는 중첩이 존재하여 회전 다이(160) 상에 언제나 압력이 존재하도록 한다. 프레스-램 플래튼들(130, 140)은 개별적인 프레스-램 플래튼에 커플링되는 프레스-램 실린더들을 통해서 전진하고 후퇴한다. 도시된 바와 같이 프레스-램 플래튼 하나 당 두 개의 프레스-램 실린더(132, 142)가 존재한다. 제1 세트의 프레스-램 실린더(132)는 (비록 우측 프레스-램 실린더가 좌측 프레스-램 실린더에 의하여 가려지지만) 입구측 플래튼(120)의 좌측 및 우측에 위치하게 된다. 제1 세트의 프레스-램 실린더(132)는 제1 프레스-램 플래튼(130)과 커플링되고, 제1 프레스-램 플래튼(130)이 빌렛들을 전진시키고 그 이후에 후속 빌렛들을 위해서 후퇴함에 따라 제1 프레스-램 플래튼(130)을 타이 로드(124)를 따라서 이동시키도록 구성된다. 제2 세트의 프레스-램 실린더(142)는 입구측 플래튼(120)의 상부 및 하부에 위치하게 된다. 제2 세트의 프레스-램 실린더(142)는 제2 프레스-램 플래튼(140)과 커플링되고, 제2 프레스-램 플래튼(140)이 빌렛들을 전진시키고 그 이후에 후속 빌렛들을 위해서 후퇴함에 따라 제2 프레스-램 플래튼(140)을 타이 로드(124)를 따라서 이동시키도록 구성된다. 비록 두 개의 프레스-램 실린더들이 제1 및 제2 프레스-램 플래튼(130, 140)의 각각에 대하여 도시되지만, 임의의 적합한 개수의 프레스-램 실린더들이 제공될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 특정 실시예들에서, 프레스-램 실린더들은 프레스-램 플래튼들(130, 140) 모두에 커플링될 수도 있다.
센터링 플래튼(150)은 프레스-램 플래튼들(130, 140)에 의하여 전진되는 빌렛들을 수용하며 그리고 빌렛들이 회전 다이(160)에 진입하기 이전에 압출 프로세스 도중에 빌렛들의 회전을 방지하기 위해 빌렛들을 유지한다. 센터링 플래튼(150)이 압출 프로세스를 위하여 제자리에 위치하게 될 때, 센터링 플래튼(150)은 압출 다이(160)의 일부가 된다. 즉, 센터링 플래튼(150)의 센터링 삽입체(152)는 회전 다이(160)와 실질적으로 접경한다. 그러나, 센터링 플래튼(150) 자체 및 센터링 삽입체(152)를 포함하는 그 내부의 구성요소들은, 회전 다이(160)와 함께 회전하지 않는다. 센터링 플래튼(150)은, 빌렛들을 파지함으로써 다이(160)가 회전하는 동안에 더 이상 제2 프레스-램 플래튼(140)에 의해 유지되지 않는 빌렛들이 회전하는 것을 방지하며 그리고 이를 통하여 회전 다이(160) 내로의 빌렛들의 진입 이전에 빌렛들이 회전하는 것을 방지한다.
회전 다이(160)는 단일체 설계를 가질 수도 있고, 또는 함께 적층되는 복수의 다이 플레이트들을 포함할 수도 있다. 특정 실시예들에서, 다이는 베이스 플레이트, 최종 플레이트, 제2 중간 플레이트, 제1 중간 플레이트, 입구측 플레이트, 및 강철 단부 홀더를 포함하고, 다이 플레이트들은 다이(160)를 형성하기 위해 함께 볼트체결된다. 회전 다이(160)는 모터(170)에 의하여 작동하게 되는 스핀들(172)과 볼트체결되거나 그렇지 않으면 커플링된다. 기어 박스가 후방 다이 플래튼(122)에 볼트체결되고, 스핀들(172) 뿐만 아니라 구동 체인, 모터 구동 기어, 기어 오일 저장통, 및 기어 오일 열 교환기를 수용하며, 이들은 도면을 과도하게 복잡하게 하는 것을 회피하기 위하여 도 1에 도시되지 않는다. 특정 실시예들에서, 스핀들 모터(170) 및 스핀들/다이 기어비(tooth ratio)는 2.5:1 이지만, 임의의 적절한 기어비가 회전 다이(160)의 회전을 위하여 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
압출 프레스 시스템(10)의 압출 단부에, 후방 다이 플래튼(122) 상의 기어 박스의 출구측에 볼트체결되거나 그렇지 않으면 커플링되는 급냉 박스(185)가 존재한다. 특정 실시예들에서, 급냉 박스(185) 내에, 압출된 재료가 회전 다이(160)를 빠져나올 때 압출된 재료를 신속하게 급냉 또는 냉각시키기 위한 급냉 튜브(180)가 존재한다. 물이 급냉 또는 냉각 유체로서 사용될 수 있고, 물은, 회전 다이(160)로부터의 압출된 재료의 탈출 잠시 이후에 압출된 재료와 접촉할 수 있을 것이다. 예를 들어, 특정 실시예들에서, 압출된 재료는 회전 다이(160)를 탈출 지점의 대략 1 인치 이내에서 냉각 유체로 급냉된다. 물, 다양한 미네랄 오일, 소금물, 합성 오일, 가스상 유체를 포함하는 임의의 다른 적합한 냉각 유체, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 임의의 적합한 냉각 유체가, 압출된 재료를 급냉하기 위하여 사용될 수 있다. 급냉 튜브(180)는, 냉각 유체를 압출된 재료로 전달하기 위한 채널을 그 내부에 구비하는, 하나 이상의 튜브들로 형성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 급냉 튜브(180)는, 냉각 유체가 그를 통해 압출된 재료로 전달되는, 단부 캡 또는 다른 구조물을 더 포함한다. 예를 들어, 그의 개시가 본 명세서에 그 전체로서 참조로 통합되는 2012 년 10 월 12 일에 출원된 미국 특허출원번호 제13/650,972 호에 개시된 급냉 튜브들을 포함하는, 임의의 적합한 급냉 튜브가, 본 개시의 압출 프레스 시스템과 함께 사용될 수 있다.
특정 실시예들에서, 질소 가스, 또는 다른 적합한 불활성 가스가, 재료가 회전 다이를 빠져나갈 때 압출된 재료의 내부로 전달된다. 예를 들어, 질소 가스는, 압출된 관이 회전 다이를 빠져나갈 때 압출된 관의 전단부(leading end) 상에 배치되는 캡을 사용하여 압출된 관의 내부로 전달될 수 있다. 가스 또는 액체 질소를 회전하는 다이 어셈블리 내로, 또는 압출된 재료 자체의 내부로 주입하는 것은, 산소-포함(oxygen-laden) 공기를 밀어냄으로써(displacig) 산화물 형성을 최소화할 수 있다.
비록 도 1에는 도시되지 않지만, 압출 프레스 시스템(10)의 빌렛 전달 서브시스템(20)은, 압출 프레스 시스템(10) 상으로의 로딩을 위해 준비되는 복수의 빌렛을 갖는 빌렛 전달 테이블을 포함할 수 있다. 빌렛들은, 예를 들어, 자동화된 프로세스에 의하여 자동적으로 로딩될 수도 있고, 또는 손으로 로딩될 수도 있다.
도 1의 압출 프레스 시스템(10)의 다양한 구성요소들이 이제 도 3 내지 도 30에 대해서 설명될 것이다. 도 3은 특정 실시예들에 따른 도 1의 유체 클램프(102)의 사시도를 도시한다. 유체 클램프(102)는, 베이스(304) 및 4 개의 타이 로드(308)를 통해서 커플링되는 단부 플레이트들(306a 및 306b)를 가지는 하우징(302)을 포함하며, 하지만 임의의 적합한 개수의 타이 로드들이 사용될 수도 있다는 것 및 특정 실시예들에서 타이 로드(308)에 추가하여 또는 그 대신에 다른 고정 기법들이 유체 클램프의 요소들을 고정시키기 위하여 사용될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 타이 로드(308)에 의해, 물과 같은 냉각 유체가 이를 통해 유체 클램프(102)를 출입할 수 있는 입구/출구 유체 클램프(312) 및 블랭크 유체 클램프(314)가 지지되며, 입구/출구 유체 클램프와 블랭크 유체 클램프는 각각, 개별적인 클램프(312, 314) 및 단부 플레이트들(306a, 306b) 사이에 위치하게 되는 개별적인 실린더(309, 310)에 의하여 구동된다. 하우징(302) 아래에, 도 1의 맨드렐 캐리지 섹션(80)을 지지하는 캐리지 구조물 상에 유체 클램프(102)를 고정하는 캐리지 레일들(305)이 위치하게 된다. 입구/출구 유체 클램프(312)는, 입구/출구 유체 클램프(312)의 내부 부분 내로 삽입되는 삽입체(318)까지 연장되는, 자체의 상부면(312a)에 형성되는 탭들(316)을 포함한다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 블랭크 유체 클램프(314)는 클램핑 표면(314a)을 가지며 그리고 입구/출구 유체 클램프(312) 내부의 삽입체(318)는 클램핑 표면(318a)을 가진다. 클램핑 표면들(314a 및 318a)은, 맨드렐 바, 예컨대 압출 프레스 시스템(10)의 맨드렐 바(100)의 개별적인 표면을 마찰식으로 맞물게 된다. 특정 실시예들에서, 클램핑 표면들(314a, 318a)은, 맨드렐 바의 부분 둘레에 제공되는 맨드렐 바 슬리브(예를 들어, 도 7 의 맨드렐 바 슬리브(360))를 맞물게 될 수도 있다.
도 4 및 도 5는 각각 도 3의 유체 클램프(102)의 정면도 및 측면도를 도시한다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 입구/출구 유체 클램프(312) 내의 탭들(316)은, 클램프(312)의 상부면(312a)으로부터 그리고 삽입체(318) 내에 형성되는 포트들(320) 내로 연장한다. 유체 클램프(102)는, 냉각 유체를 탭들(316) 및 포트들(320)를 통해 입구/출구 유체 클램프(312)를 경유하여 맨드렐 바로 전달한다. 또한 도 4에, 입구/출구 유체 클램프(312) 및 블랭크 유체 클램프(314)의 클램핑 표면들(314a 및 318a)이 도시된다. 유체 클램프(312)가 삽입체(318)의 두 개의 포트(320)와 유체 소통 상태에 있는 두 개의 탭(316)들을 포함하지만, 임의의 적합한 개수의 탭들 및 포트들이 냉각 유체를 맨드렐 바로 전달하기 위하여 제공될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 대안적으로는, 또는 추가적으로, 특정 실시예들에서 탭들(316)은, 입구/출구 유체 클램프(312)의 전면(또는 후면) 표면(312b) 또는 측면(312c)과 같은 유체 클램프의 다른 표면을 관통하도록 제공될 수도 있다.
특정 실시예들에서, 입구/출구 유체 클램프(312)의 인서트(318) 및 블랭크 유체 클램프(314)의 클램핑 표면들(314a 및 318a)은, 맨드렐 바의 대응하는 부분과 정합하도록 구성된다. 도 6은 특정 실시예들에 따라서 냉각 유체를 유체 클램프로부터 수용하고 및/또는 복귀시키기 위한 개구 또는 포트(344)를 가지는 맨드렐 바(340)의 개략도를 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 맨드렐 바(340)는 냉각 유체를 유체 클램프(102)와 같은 유체 클램프로부터 수용하고 및/또는 복귀시키기 위한 두 개의 개별적인 포트 섹션들(342a, 342b 및 348a, 348b)을 구비하는 부분들(342 및 348)을 포함한다. 특정 실시예들에서, 포트 섹션들(342a 및 348a)은 유체 클램프로의 냉각 유체의 복귀를 위하여 구성되고, 포트 섹션들(342b 및 348b)은 유체 클램프로부터의 냉각 유체의 수용을 위하여 구성된다. 대안적으로는, 포트 섹션들(342a 및 348a)은 냉각 유체를 수용할 수 있고, 포트 섹션들(342b 및 348b)은 냉각 유체를 복귀시킬 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 포트 섹션들(342a/348b)은 냉각 유체를 수용할 수 있고 포트 섹션들(342b/348a)은 냉각 유체를 복귀시킬 수 있으며, 또는 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 포트 섹션들을 위한 임의의 적합한 수용/복귀 장치가 사용되어, 개별적인 포트들 중 적어도 하나가 냉각 유체를 수용하고 다른 것이 냉각 유체를 유체 클램프로 복귀시키도록 할 수 있을 것이다.
맨드렐 바 부분(342)에 대한 삽입도는, 냉각 유체를 유체 클램프(102)로부터 수용 및/또는 복귀시키기 위한 개구 또는 포트(344)를 갖는 포트 섹션(342a)을 도시한다. 맨드렐 포트(344)는, 유체 클램프(102)의 개별적인 포트(320)에 대응하도록 크기결정된다. 맨드렐 포트(344) 둘레에, O-링을 수용하고 이를 통하여 냉각 유체가 포트(344)를 통하여 맨드렐 바(340)로부터 탈출하거나 그렇지 않으면 누설되는 것을 방지하는 일련의 노치들(346)이 존재한다. 두 개의 맨드렐 바 부분(342, 348)은, 예를 들어, 도 1의 압출 프레스 시스템(10)의 두 개의 유체 클램프(102, 104)와 접속하는 맨드렐 바의 부분들에 대응한다. 위에서 논의된 바와 같이, 특정 실시예들에서, 맨드렐 슬리브(360)가 유체 클램프의 클램핑 표면들을 맞물도록 하기 위해 제공될 수 있다. 맨드렐 슬리브(360)는 또한, 맨드렐 바(340) 및 유체 클램프로부터의 유체 누설을 방지하기 위해, O-링과 함께 작용하 수도 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 맨드렐 슬리브(360)는, 냉각 유체가 맨드렐 바(340)와 유체 클램프 사이에서 그를 통해 전달되고 및/또는 복귀하게 되는, 포트들(362)을 포함한다. 맨드렐 슬리브(360)는 또한, 슬리브(360)가 냉각 유체를 수용하고 및/또는 복귀시키는 부분들(342, 348) 둘레의 맨드렐 바(340) 상에 위치하게 됨에 따라, 유연성을 허용하는 슬롯(364)을 포함한다. 노치들(346) 내의 O-링들은, 맨드렐 바(340) 및 맨드렐 바 슬리브(360)의 내부면(360a) 사이에 실질적으로 유체-밀봉성의 시일을 생성할 것이다.
또한 도 6에, 맨드렐 바(340)의 길이에 따라 연장되며 그리고 냉각 유체를 회전 다이 내에 위치하게 되는 맨드렐 바 팁에 전달하는 내부 튜브(350)가 도시된다. 맨드렐 바(340) 내의 개구들 또는 포트들(344)를 통해 수용되는 냉각 유체는 내부 튜브(350) 내의 개구(354)를 통해 이동하여, 냉각 유체가 튜브(350)의 내부를 따라서 맨드렐 바 팁으로 전달되도록 하며, 여기에서 냉각 유체는 이어서 튜브(350) 밖으로, 하지만 맨드렐 바 내에서, 냉각 유체가 그것으로부터 수용되었던 개구들 또는 포트들(344)로 역으로 이동한다. 냉각 유체 이동의 방향이, 냉각 유체를 맨드렐 바 팁으로 전달하기 위한 도 6의 맨드렐 바(340) 및 내부 튜브(350)의 사시 단면도를 도시하는 도 8에 도시된다. 냉각 유체는 화살표(W1)의 방향에서 맨드렐 바 팁을 향하여 내부 튜브(350)의 내부를 따라서 이동하며 그리고 이어서 내부 튜브(350)의 외부면(350a) 및 맨드렐 바(340)의 내부면(340a) 사이의 외부 공간(352) 내에서 화살표(W2) 의 방향으로 복귀한다. 특정 실시예들에서, 맨드렐 바(340)의 내부면(340a)과 같은 맨드렐 바의 내부면의 부분은, 비록 맨드렐 바 팁이 임의의 적합한 기법을 사용하여 맨드렐 바에 커플링될 수도 있지만, 맨드렐 바 팁을 수용하기 위해 나사가공될(threaded) 수도 있다. 특정 실시예들에서, 내부 튜브(350)를 맨드렐 바(340)의 임의의 적합한 길이를 따라 맨드렐 바(340) 내부에서 중심에 놓이도록 하는 스페이서가, 내부 튜브(350) 둘레에 제공될 수도 있다. 맨드렐 바가 나사산을 갖는 경우, 비록 스페이서가 또한 맨드렐 바의 비-나사가공 부분에 대항하여 압착될 수도 있지만, 스페이서는 맨드렐 바에 나사결합될 수도 있다.
압출 프레스 시스템(10)은, 작동 도중에 프레스 시스템(10)의 다양한 구성요소들을 냉각시키기 위한 냉각 시스템(400)을 포함한다. 비록 도 9 의 냉각 시스템(400)이 물을 냉각 유체로서 사용하는 것으로서 설명될 것이지만, 임의의 적합한 냉각 유체가 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 압출 프레스 냉각 시스템(400)은, 프로세스 구성요소들 및 압출된 제품을 냉각하기 위해 충분한 양 및 압력의 냉각된 물을 전달하도록 설계된다. 특정 실시예들에서, 두 개의 메인 워터 시스템, 즉 맨드렐 워터 시스템 및 프레스 워터 시스템이 프레스 상에 존재할 수도 있다.
맨드렐 워터 시스템에 대하여, 맨드렐 워터 시스템은 유지 탱크로부터 물을 공급받게 된다. 열 교환기는, 압출 프로세스 도중에 생성된 열을 냉각기(chiller) 워터 시스템으로부터의 냉각된 물과 교환함으로써 공정수를 냉각한다. 공정수는 열 교환기들을 통과하는 직렬 회로 내에서 흐르고, 냉각된 물은 열 교환기들을 통과하는 병렬 회로 내에서 흐르며, 두 개의 워터 시스템들은 서로 물리적 접촉을 전혀 가지지 않는다. 모든 물은 맨드렐 워터 시스템에서 이용가능하도록 이루어진다. 압력 릴리프 밸브가 시스템 압력을 제한한다. 맨드렐 시스템에서 사용되지 않는 물은 유지 탱크로 방향전환되고, 이것은 유지 탱크 내의 공정수를 냉각한다. 물은, 내부 물 튜브(예를 들어, 도 6 및 도 8의 내부 튜브(350))를 통해 맨드렐 바 팁으로 맨드렐 바의 내부를 통해 펌핑되고, 도 6 및 도 8에 대하여 논의되는 바와 같이 맨드렐 바의 내부의 외부 공간의 길이를 따라 복귀한다. 물이 맨드렐 냉각 시스템을 통해 순환하였기 때문에, 물은, 유지 탱크로의 공정수를 냉각시키는 다른 소스인 유지 탱크로 복귀하게 된다. 어떠한 시점에도 맨드렐 공정수 공급은, 프레스가 실행중인 동안에, 중단되지 않는 것이 바람직하다. 프레스 워터 시스템은 유지 탱크로부터의 물을 공급받게 된다. 유동 및 압력은 릴리프 밸브에 의하여 조절되고, 과잉의 물은 유지 탱크로 복귀하게 된다. 프레스 워터는, 물이 회전 다이를 냉각하기 이전에 기어 박스 유압유를 냉각시키도록 급송되는 냉각 링으로부터의 고속 물 분사에 의해, 물이 회전 다이를 포함하는 시스템의 다양한 구성요소들을 냉각하도록 급송되는, 매니폴드로 펌핑된다. 센터링 삽입체(152)는 센터링 삽입체 홀더를 통한 일정한 유동에 의해, 빌렛들은 빌렛들이 인코넬(Inconel)에 진입함에 따라 물로 채워진 시스템(flood system)을 통과하여, 그리고 압출되는 튜브는 튜브를 스프레이 급냉시키는 급냉 튜브를 사용하여 냉각된다. 급냉 튜브는 스핀들 내에 수용된다. 이상의 작동들로부터의 공정수는 다시 유지 탱크로 복귀한다.
도 10은 특정 실시예들에 따른 도 1의 맨드렐 파지체(106)의 사시도를 도시한다. 맨드렐 파지체(106)는 스페이서(506)에 의하여 분리되는 전면 플레이트(502) 및 후면 플레이트(504)를 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 특정 실시예들에서, 파지부들(510, 512)이 맨드렐 파지체(106) 내에서 상하로 대신에 나란히 위치하게 될 수 있다는 것이 이해될 것이지만, 전면 플레이트(502) 내에 파지 절결부(508) 및 상부 파지부(510) 및 하부 파지부(512)가 존재한다. 맨드렐 파지체(106)는 또한, 실린더(514) 및 실린더 마운트(516)에 커플링되는 피스톤 로드(515)를 포함한다. 실린더(514)는, 맨드렐 바(100)에 대한 상부 파지부(510) 및 하부 파지부(512)의 파지 및 파지해제를 제어하도록 작동한다.
도 11 및 도 12는, 닫힌 또는 맞물린 파지 위치(도 11) 및 비-파지 또는 개방 위치(도 12)에 있는, 도 10의 맨드렐 파지체(106)의 정면도들을 도시한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 예를 들어 상부 파지부(510) 및 하부 파지부(512)는 파지 위치에 있으며 그리고, 파지부들(510, 512)이 파지하는 맨드렐 바의 부분인 맨드렐 바 부분(518) 둘레에 맞물리게 된다. 맨드렐 파지체(106)가 개방된 또는 비-파지 위치에 있는 경우, 도 12에 도시된 바와 같이, 상부 파지부(510) 및 하부 파지부(512)는 파지 위치에 대해 서로로부터 변위되고 이를 통해 맨드렐 바 부분(518)으로부터 변위됨으로써, 맨드렐 바 부분(518)을 따라 그리고 파지 절결부(508) 내에 빌렛을 통과시킬 틈새가 생성되도록 한다.
특정 실시예들에서, 상부 파지부(510) 및 하부 파지부(512)는, 맨드렐 바(540)의 맨드렐 바 부분(518)과 같은 맨드렐 바의 대응하는 부분과 정합하도록 구성된다. 도 13은 맨드렐 파지체(106)의 상부 파지부(510) 및 하부 파지부(512)와 정합하도록 성형되거나 달리 구성될 수 있는 부분들(518)을 가지는 맨드렐 바(540)의 개략도를 도시한다. 맨드렐 바 부분(518)의 특정 형상은, 맨드렐 바(540)가 맨드렐 파지체(106)에 의하여 파지될 때 프레스 시스템의 작동 도중에 맨드렐 바(540)가 회전하거나 또는 그렇지 않으면 이동하거나 변위하는 것을 방지하기 위해, 맨드렐 바(540)에 대한 확고한 파지를 형성하고 유지하는 것에 관해 맨드렐 파지체(106)를 도울 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 두 개의 파지 부분(518)이 도 1의 압출 프레스 시스템(10)의 두 개의 맨드렐 파지체(106, 108)와 접속하는 맨드렐 바의 부분들에 대응할 수 있다.
맨드렐 바(540)의 부분(518)에 대한 사시도가 도 14에 도시된다. 맨드렐 바 부분(518)은 맨드렐 파지체(106)와 같은 맨드렐 파지체과 정합되도록 성형되고, 맨드렐 파지체의 상부 파지부 및 하부 파지부과 정합하는 여러 직선형 에지들(552 및 554) 및 둥근 원주 부분(550)을 포함한다. 맨드렐 부분(518)은 또한, 상보적 파지부들들과 정합하도록 성형되는 여러 삽입부들 또는 절결부(556 및 558)을 더 포함한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 맨드렐 부분(518)은 중공형이고 도 6 및 도 8에 대하여 위에서 논의된 바와 같이 내부 튜브(350)와 같은 내부 튜브를 수용하기 위한 내부면(540a)을 포함한다.
특정 실시예들에서, 맨드렐 바는 압출 프레스 시스템(10)의 길이를 따라 연장되고, 회전 다이 내부에 위치하게 되는 맨드렐 바 팁에서 종결된다. 맨드렐 바는, 자체의 길이를 따라 실질적으로 연속적인 단면을 가질 수도 있고 또는 유체 클램프들(102, 104) 및 맨드렐 파지체들(106, 108)과 같은 프레스 시스템의 구성요소들과의 접속을 위해 성형되는 자체의 부분들(예컨대 부분들(342, 348, 518) 및 맨드렐 바 슬리브(360))을 가질 수도 있다. 특정 실시예들에서, 맨드렐 바는 모듈식일 수도 있고, 압출 프레스 시스템과 함께 사용하기 위한 맨드렐 바를 함께 형성하는 복수의 부착가능 섹션들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 도 13의 맨드렐 바(540)는, 유체 클램프와 커플링하도록 사용되는 맨드렐 바(340)의 부분을 도시하는 도 6의 맨드렐 바(340)와 같은, 다른 맨드렐 바들, 또는 맨드렐 바들의 섹션들에 부착하도록 구성될 수 있다. 맨드렐 바의 이러한 모듈식 부분들을 함께 부착하기 위하여, 맨드렐 바(540)는, 다른 맨드렐 바의 상보적 단부들을 수용하는 단부들(542 및 544)을 갖도록 제공된다.
도 15는 특정 실시예들에 따른, 타이 로드(124)를 따라 프레스-램 어셈블리(141)를 가이드하기 위한 가이드 부재들을 가지는 도 1의 프레스-램 어셈블리(141)의 사시도를 도시한다. 도 15에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 제1 프레스-램 플래튼(130) 및 제2 프레스-램 플래튼(140)은 각각, 가이드 부재(600 및 610)를 포함한다. 프레스-램 플래튼(130)의 가이드 부재(600)는 베어링들(604)에 커플링되는 매달린 플레이트들(hanging plates; 602)을 구비히며, 이러한 베어링(604)은 도 1의 타이 로드(124)와 같은 타이 로드를 따라서 프레스-램 플래튼(130)을 이동시키도록 구성된다. 프레스-램 플래튼(140)의 가이드 부재(610)는 또한 프레스-램 플래튼(140)을 타이 로드(124)를 따라 이동시키도록 구성되는 매달린 플레이트들(612) 및 여러 베어링들(614)을 포함한다. 가이드 부재(610)의 매달린 플레이트(614)는 타이 로드(124)가 위치되는 곳의 위쪽에 위치하게 되고, 가이드 부재(600)의 매달린 플레이트(602)는 타이 로드(124)가 위치되는 위치의 아래쪽에 위치하게 된다. 이러한 가이드 부재들(600, 610)은, 프레스-램 플래튼들(130, 140)이 압출 프로세스가 작동함에 따라 타이 로드(124)를 따라 이동하는 것을 허용함으로써, 프레스-램 플래튼들(130, 140)이 빌렛들을 파지하여 회전 다이 내로 전진시키며 이후에 다음 사이클을 시작하기 위해 후퇴시킬 수 있도록 한다.
도 16은 특정 실시예들에 따르는 도 1의 프레스-램 플래튼(130)의 사시도를 도시한다. 도 17 내지 도 19는 도 16 의 프레스-램 플래튼(130)의 정면도, 측면도, 및 배면도를 각각 도시한다. 프레스-램 플래튼(130)은 파지 장착 플레이트(620) 및 선회부(625) 둘레에서 실린더(626)에 커플링되는 제1 및 제2 빌렛 파지 링크 암(622 및 624)을 포함한다. 실린더(626)는 서로에 대하여 그리고 선회부(625) 둘레에서 제1 및 제2 링크 암(622, 624)을 이동시키도록 작동한다. 파지 장착 플레이트(620)는 링크 암들(622, 624)에 커플링되고 그들 사이의 스페이서(621)에 의하여 분리된다. 도 19에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 파지부(630, 632)는 제1 및 제2 링크 암(622, 624)에 장착되고 하부 마운트(634) 및 상부 마운트(635)에 의하여 지지된다. 특정 실시예들에서, 제1 및 제2 파지부(630, 632)의 파지 표면들(630a, 632a)은, 파지 표면(630a, 632a)과 파지되는 빌렛 사이의 마찰 접촉을 개선하기 위한 톱니형(serrated) 표면 또는 다른 질감을 갖는 표면을 구비할 수 있다.
도 20은 특정 실시예들에 따르는 도 1의 프레스-램 플래튼(140)의 사시도를 도시한다. 도 21 내지 도 23은 도 20의 프레스-램 플래튼(140)의 정면도, 측면도 및 배면도를 각각 도시한다. 프레스-램 플래튼은, 파지 장착 플레이트(640) 및 선회부(645) 둘레이서 실린더(646)에 커플링되는 제1 및 제2 빌렛 파지 링크 암(642 및 644)을 포함한다. 실린더(646)는, 서로에 대하여 그리고 선회부(645) 둘레에서 제1 및 제2 링크 암(642, 644)을 이동시키도록 작동한다. 파지 장착 플레이트(640)는 링크 암들(642, 644)에 커플링되고 그들 사이의 스페이서(641)에 의하여 분리된다. 도 23에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 파지부(650, 652)는 제1 및 제2 링크 암(642, 644)에 장착되고 하부 마운트(654) 및 상부 마운트(655)에 의하여 지지된다. 특정 실시예들에서, 제1 및 제2 그립(650, 652)의 파지 표면들(650a, 652a)은, 파지 표면(650a, 652a)과 파지되는 빌렛 사이의 마찰 접촉을 을 증가시키기 위한 톱니형(serrated) 표면 또는 다른 질감을 갖는 표면을 구비할 수 있다.
특정 실시예들에서, 제1 및 제2 프레스-램 플래튼(130, 140) 중 하나, 또는 모두는 센터링 링크들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 센터링 링크들은 선회부(625) 둘레에서 프레스-램 플래튼(130)의 개별적인 암들의 이동을 동기화하기 위해, 제1 프레스-램 플래튼(130)의 링크 암들(622, 624) 및/또는 실린더(626)에 커플링될 수도 있다. 이것은, 예를 들어, 다른 암이 여전히 정지상태를 유지하는 동안에, 실린더(626)의 작동이 선회부(625)둘레에서 하나의 암을 연장시키는 것을 방지한다. 암들(622, 624)의 이동이 센터링 링크들을 사용하여 선회부(625) 둘레에서 동기화될 때, 양자의 암들은 빌렛들을 파지하고 해방할 때 함께 이동한다.
다이(160)를 통해서 압착되는 빌렛이, 마찰 및 다이(160)의 내부면에 의하여 빌렛에 인가되는 힘들로부터 생성되는, 열에 의하여 압출된다. 빌렛이 다이(160) 내로 압착되기 이전에, 다이 및 센터링 삽입체(152)는 압출을 위한 밀봉된 정합 인터페이스를 형성하기 위해 서로 압착되며, 이러한 지향이 도 24에 도시된다. 압출 도중에, 다이(160)는, 빌렛(702)이 그 다이를 통해서 압착되는 동안에, 회전한다. 빌렛(702)은 회전하지 않는 파지부들에 의하여 센터링 삽입체(152) 상에 유지되고, 따라서 빌렛(702)은, 빌렛이 다이로의 입구(716)에서 회전 다이(160)에 진입할 때, 회전하지 않는다. 다이(160)의 회전은, 빌렛이 다이를 통해서 압착될 때, 비-회전 빌렛(702)의 외부면과의 마찰을 생성하고, 마찰은 빌렛(702)을 빌렛 재료가 변형하기에 충분한 온도로 가열한다. 예를 들어, 금속 빌렛은, 변형을 위한 10000 F보다 더 높은 온도까지 마찰에 의하여 가열될 수도 있다. 상이한 재료 및 상이한 금속들의 온도 요구 사항들은 변동할 수 있고, 10000 F보다 더 적은 빌렛 온도도 일부 적용에서 적절할 수도 있다. 다른 압출 시스템에 반하여, 도 24의 압출 어셈블리는, 다이(160)의 회전 및 비-회전 빌렛(702)과의 접촉에 의하여 생성되는 마찰이 빌렛을 변형가능 온도까지 가열하는 에너지를 제공하기 때문에, 압출 이전에 빌렛들의 예열을 요구하지 않는다.
빌렛(702) 및 센터링 삽입체(152)가 압출 프로세스 도중에 회전하지 않는 동안에, 다이(160) 및 다이의 몸체가 연결되는 베이스(700)는 모터-구동 스핀들에 의하여 회전하게 된다. 빌렛(702)이 센터링 삽입체(152)를 통해서 전진하게 됨에 따라, 도 25 내지 도 2 에 좀 더 상세하게 도시되는 바와 같이, 빌렛은 다이(160)의 입구(716)를 통과하고 다이의 내부면에 접촉된다. 도 24 내지 도 28에 도시되는 다이(160) 및 내부면 세부사항에 추가하여, 다른 다이 설계들 또는 내부면 윤곽들이 회전 다이 내에 구현될 수도 있다. 예를 들어, 압출 시스템의 다이 어셈블리가, 그의 개시가 본 명세서에 그 전체로서 참조로 통합되는, 2012년 10월 12일에 출원된 미국 특허출원번호 제13/650,981 호에서 기술되는 다이 어셈블리일 수도 있다. 비틀림 력이 회전 다이(160) 및 빌렛(702) 사이의 간섭 접촉에 기인하여 빌렛(702)의 외부면에 인가된다. 센터링 삽입체(152) 상의 파지부들은 이러한 비틀림력에 저항하고 빌렛(702)이 다이(160)에 진입하기 이전에 회전하는 것을 방지하여, 마찰을 생성하고 빌렛(702)을 가열하는 에너지를 생성한다.
다이(160)의 내부면은, 입구(716)로부터 출구(718)까지 다이(160)를 통과하는 내부 통로를 좁히는 테이퍼형 윤곽을 보여준다. 따라서, 힘이 다이(160)를 통해 빌렛을 압착하기 위해 빌렛(702)에 작용하게 되면, 재료의 외경이 입구(716)로부터 출구(718)까지 다이(160)의 내부를 통과하면서 감소하도록 힘을 받게 됨에 따라, 빌렛(702)의 재료는 압출된다. 다이(160)의 치수들 및 다이(160)의 내부면 및 빌렛(702) 사이의 상호작용은, 아래에서 도 25 내지 도 28에 대해 좀 더 상세하게 설명된다.
도 25의 다이(160)에 대한 단면도는, 다이(160) 및 압출을 위하여 위치하게 되는 센터링 삽입체(152)를 도시한다. 도 25에서 다이(160)가 하나의 단일체 구성요소로서 도시되는 가운데, 다이는 또한, 도 26에 대하여 아래에서 논의되는 바와 같이 다이의 통로 및 내부면을 형성하는, 보어들 및 둘레면들을 가지는 복수의 다중 다이 플레이트들로 구성될 수도 있다. 이러한 방향에서, 다이(160) 내의 내부 통로(720)의 개구(716)는, 센터링 삽입체(152)의 개구(722)를 통해서 그리고 내부 통로(720)의 중심 축(724)을 따라 다이(160) 내로 압착되는 빌렛을 수용하기 위해, 센터링 삽입체(152)와 정렬된다. 내부면(726)은 개구(716)에서의 통로의 최대 직경으로부터 출구(718)에서의 최소 직경까지 내부 통로(720)를 좁히고, 통로(720)의 좁아짐은 작동 도중에 다이(160) 내로 압착되는 빌렛의 좁아지는 변형 및 압출을 야기한다. 압출은, 빌렛을 가열하기 위해 내부면(726)의 인터페이스에서 마찰 에너지가 생성될 것을 요구하고, 이러한 에너지는 회전하는 내부면(726) 및 다이 내로 압착되는 비-회전 빌렛의 상호작용에 의하여 제공된다.
도 26은 다이(160)의 몸체를 형성하는 대안적인 구조의 다이 플레이트들을 갖는 다이(160)를 도시한다. 도 26의 다이(160)는, 강철 단부 홀더(706), 입구측 플레이트(708), 제1 중간 플레이트(710), 제2 중간 플레이트(712), 및 출구 플레이트(714)를 포함한다. 각각의 플레이트는, 플레이트의 중심을 통과하는 보어를 포함하고, 보어들은 다이(160)의 내부 통로(720)를 형성하도록 서로 인접하게 적층된다. 플레이트들의 보어들을 둘러싸는 둘레면들은, 내부면(726)의 윤곽을 형성하기 위해 경사지게 되고, 입구(716)로부터 출구(718)까지 내부 통로(720)를 좁힌다. 플레이트 구조를 사용하는 하나의 잠재적 이점은, 내부면(726)의 영역들이 마모되기 시작할 때 다이(160) 전체를 교체하는 대신에 개별적인 플레이트들을 교체하도록 하는 능력이다. 플레이트에 대한 마모의 영향을 감소시키기 위하여, 각각의 플레이트는 또한 두 개의 상이한 재료, 즉 플레이트의 중심 보어의 윤곽을 잡고 내부면(726)을 형성하는 하나의 재료 및 플레이트의 외부 둘레를 형성하는 제2 재료로 구성될 수 있다. 세라믹 재료 또는 강철과 같은 마모-저감 재료들이 보어 둘레를 형성하기 위하여 사용될 수도 있고, 또는 소모성 재료가 사용되고 주기적으로 교체될 수도 있다. 센터링 삽입체(152)는 다이(160)가 회전할 때 회전하지 않기 때문에, 강철 단부 홀더(706) 내의 보어를 둘러싸며 그리고 다이(160)의 전방면(738)를 형성하는 재료는, 두 개의 재료들이 압출 도중에 서로 접촉함에 따른 마모의 효과를 감소시키기 위해, 센터링 삽입체(152)의 재료와 동일하거나 이와 유사할 수 있을 것이다.
다이(160) 내의 플레이트들 각각에 대한 마찰 마모의 비용 증가 효과를 감소시키기 위하여, 플레이트들은 나머지 플레이트들보다 더 자주 교체되는 하나 이상의 플레이트에 대한 마모에 집중하도록 설계될 수도 있다. 이러한 설계는, 다이가 단일 플레이트의 복수의 복제품을 그리고 스택 내의 나머지 플레이트들을 위해 단일 플레이트를 제작함으로써 작동될 수 있도록 한다. 예를 들어, 도 26에 도시되는 적층체에서, 제2 중간 플레이트(712)는 플레이트를 통과하는 중심 보어 둘레에서 불균일한 표면 윤곽을 보여준다. 플레이트(712)의 둘레면은 다이 플레이트 적층체 내의 다른 둘레면들보다 더 날카로운 각도로 경사지는 제1 부분(740) 및 그 적층체 내의 다른 둘레면들과 유사하게 경사지는 제2 부분(742)을 포함한다. 제1 부분(740)의 날카로운 각도는, 적층체 내의 다른 플레이트들에 상대적으로 내부면의 그 섹션에서의 직경에 더 큰 감소를 생성하고, 따라서 제1 부분(740)에서의 더 큰 마찰력 및 마모를 가능성을 생성한다. 이러한 마모는, 플레이트(712)를 교체할 필요성에 의하여 생성되는 비용들을 더욱 감소시키기 위해 그 부분(740)에 인접한 통로(720) 내에 맨드렐 바의 대응하는 경사진 부분을 배치함으로써 감소하게 될 수있다. 특정 구현예들에서, 각각의 플레이트 상의 보어 둘레면의 각도는, 제1 플레이트의 후방면으로부터 다음 플레이트의 전방면으로 다이의 출구를 향해서 증가할 수 있다. 예를 들어, 도 26에서, 각각의 플레이트의 전방면에 인접한 각각의 내측 둘레면의 각도는 다이의 입구에 더 가깝게 위치하게 되는 인접한 플레이트의 후방면에 근접한 둘레면의 각도보다 더 크다. 이러한 설계는, 예를 들어, 일(work) 및 응력(stress)을 다이(160)의 출구를 향해서 집중시키기 위하여 바람직할 수 있고, 결과적으로 출구(718)에 근접한 플레이트들, 예를 들어 플레이트들(714 및 712)을 입구(716)에 더 근접한 플레이트들보다 더 자주 교체해야 하는 필요성을 초래할 수 있다.
다이(160) 내에 일 및 응력을 집중시키는 것에 추가하여, 빌렛 재료들의 기계적 및 열적 성질들은 다이 어셈블리 내의 플레이트의 개수 및 설계에 영향을 줄 수도 있다. 예를 들어, 높은 열 전도성을 가지는 빌렛 재료는 변형가능 온도까지 낮은 열 전도성을 가지는 재료보다 더 빨리 가열될 수도 있고, 따라서 더 적은 수의 플레이트를 갖는 더 짧은 다이가 높은 전도성 재료에 대하여 사용될 수 있다. 추가적으로, 다이의 내부면의 테이퍼 각도들은, 빌렛의 더 빠른 가열의 결과로서 높은 전도성 재료에 대해 더욱 클 수도 있다. 다른 구현형태들에서, 동일한 개수의 플레이트를 가지는 동등한 사이즈의 다이들이 사용될 수 있으며, 그리고 그 다이들의 테이퍼 각도들은, 여전히 일 및 마모를 다이 표면의 원하는 영역 및 다이 내부의 맨드렐 팁의 표면으로 여전히 집중시키는 가운데, 또는 일 및 마모를 표면들 위에서 확산시키는 가운데, 상이한 열적 성질들을 수용하기 위해 그리고 빌렛을 변형가능 온도까지 가열하기 위해, 상이할 수도 있다.
단일체 다이가 구현되든 또는 다이 플레이트 적층체 다이가 구현되든 간에, 다이(160)를 통해서 압착되는 빌렛이, 내부 통로(720)의 가장 좁은 부분에서의 직경인 직경(d1)과 유사한 외부 직경을 갖는 다이(160)의 출구(718)를 통해, 압출된 튜브 제품을 생산한다. 압출된 제품의 내경은, 맨드렐 바(100)의 단부에서 튜브 제품의 내경을 생성하기 위해 선택되는 단부 치수를 가지는 맨드렐 바 팁(800)과 같은, 맨드렐 바 팁을 갖는 맨드렐 바(100)를 다이(160) 내로 전진시킴으로써 선택된다.
도 27은 센터링 삽입체(152)를 통해서 그리고 다이(160)의 중심 통로(720) 내로 전진하게 되는 맨드렐 바(100) 및 맨드렐 바 팁(800)과 함께 다이(160)를 도시한다. 도 1에 대해서 위에서 논의된 바와 같이, 압출 프레스 시스템 내의 파지 요소들은, 맨드렐 바(100)를 유지하기 위하여 그리고 도 27에 도시되는 방향에서, 다이(160)가 회전하게 되고 빌렛이 맨드렐 바(100) 위로 통과하는 동안에, 회전에 저항하기 위하여 사용될 수도 있다.
도 28은, 빌렛(702)이 다이(160)를 통과하게 되고 관(728)을 형성하도록 압출될 때의 도 27의 다이 및 맨드렐 바 구성을 도시한다. 압출 도중에, 다이(160)는, 맨드렐 바(100) 및 센터링 삽입체(152)가 정지 상태로 유지되는 가운데, 회전하게 된다. 빌렛(702)은, 화살표(A)의 방향으로 다이(160) 내로 압착되고 제1 접촉 지점(730)에서 다이(160)의 내부면(726)에 접촉한다. 내부면(726)과 빌렛(702) 사이의 간섭 접촉은, 접촉 지점(730)에서 시작되고 빌렛(702)을 소성 변형가능 온도까지 가열하는 에너지를 생성한다. 내부면들 및 다이 내부 윤곽의 설계는, 상이한 적용들을 위해, 그리고 특히 상이한 재료들의 압출을 위해, 상이할 수 있다. 압출을 사용되는 빌렛들의 재료적 성질, 예를 들어, 압출 도중에 빌렛들의 가열에 영향을 미칠 수 있는 열 전달 성질에 의존하여, 다이 몸체 내의 다이 플레이트들의 내부 윤곽은, 다이 플레이트 위에 일 및 마모에 집중시키거나 확산시키도록 변경될 수도 있다. 추가적으로, 다이 회전 속도는, 다이의 효율을 증가시키고 빌렛들의 재료 성질을 초과하는 것을 회피하기 위한 특정 압출을 위해 변동될 수 있다. 예를 들어, 약 200 rpm 및 약 1000 rpm 사이의 다이 회전 속도가 사용될 수 있다. 특정 구현예들에서, 예를 들어 약 300 rpm 의 더 느린 회전 속도가, 빌렛을 여전히 변형을 위해 충분한 온도로 가열하는 가운데, 높은 수준의 비틀림 만곡(sheer)을 빌렛에 인가하는 것을 회피하기 위하여 바람직할 수도 있다. 예를 들어 약 800 rpm 의 더 빠른 속도가, 더 높은 비틀림 만곡에 의하여 불리하게 영향받지 않거나 변형 온도까지 가열하기 위하여 더 많은 에너지 및 그에 따라 더 큰 마찰을 요구하는 재료를 위해, 사용될 수도 있다. 다른 구현형태들에서, 100 rpm 을 초과하는 다이 회전 속도가 압출을 위하여 바람직할 수도 있다.
빌렛(702)이 맨드렐 바 팁(800)의 중간 부분(732) 위로 전진하게 됨에 따라, 내부면(726)의 가늘어짐(taper)은, 빌렛(702)을 맨드렐 바 팁(800)을 향해서 내향으로 압착하는 압축력을 빌렛(702)의 외부면에 인가한다. 빌렛(702)이 소성 변형 상태에 있기 때문에, 빌렛의 재료는, 다이(160)가 빌렛(702)의 외경을 원래의 직경(d2)으로부터 최종 외경(d3)으로까지 감소시키는 것과 같이, 맨드렐 바 팁(800)의 단부 부분(734)의 방향으로 압출된다. 빌렛(702)이 중간 부분(732)에 도달할 때, 단부 부분(734)을 향한 맨드렐 바 팁(800)의 가늘어짐은, 빌렛이 맨드렐 바 팁(800) 위에서 더욱 전진함에 따라, 빌렛(702)의 내경을 원래의 직경(d4)으로부터 감소시켜 압출하도록 야기한다. 중간 부분(732)에서의 맨드렐 바 팁(800)의 테이퍼형 표면은, 내부면(726)의 날카로운 경사진 부분에 인접하게, 예를 들어 이상에서 제2 중간 플레이트(712)에 대하여 논의된 바와 같이, 날카로운 각도의 제1 부분(740)에 인접하게 위치하게 될 수도 있다. 이러한 지향은, 테이퍼형 중간 부분(732) 및 맨드렐 바 팁(800) 위로 통과하는 빌렛의 내경이 감소하게 되는 영역을, 다이(160) 상의 내부면(726)에 의하여 최대 압축력이 생성되는 위치와 동일한 위치에 위치하도록 한다.
압출 빌렛(702)이 단부 부분(734)에 도달할 때, 빌렛의 내경은 원래의 직경(d4)으로부터 단부 관 제품(728)의 최종 직경(d5)까지 감소된다. 빌렛(702)이 단부 부분(734) 위로 통과할 때, 빌렛(702)의 외경은, 압출된 관 제품(728)이 출구(718)에서 다이를 빠져나갈 때, 최종 외경(d3) 까지 계속하여 감소한다. 출구 지점에서, 압출된 제품(728)의 형성이 완료된다. 다이(160) 내부의 마찰 및 가열에 기인하여, 제품(728)은 다이(160)로부터의 출구 상에서 상승된 온도에 있고, 냉각 요소가, 추가적인 변형 방지하거나 압출 프레스의 작동 안전성을 증가시키기 위해, 압출된 재료의 누출을 제거하기 위해, 또는 원하는 재료 특성들을 유지하기 위해, 작용하게 될 수 있다. 베이스 플레이트(700) 내의 보어(736)가 다이 출구(718)의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 것으로 도 28에 도시된다. 이러한 구성은, 냉각 요소들 및 냉각 유체가 베이스 플레이트(700) 내로 도달하는 것을 허용하기 위해 그리고 제품이 빠른 냉각을 위하여 다이(160)를 빠져나오자 마자 압출된 제품(728)과 접촉하도록 하기 위해 바람직할 수 있다. 제품(728)이 베이스 플레이트(700)를 빠져나가고 냉각 시스템을 통과한 이후에, 압출 프로세스는 완료되고, 제품(728)은 후처리를 위하여 모이게 될 수 있다.
도 29 및 도 30은 개별적으로, 특정 실시예들에 따르는 맨드렐 바 팁의 사시도 및 평면도를 도시한다. 맨드렐 바 팁(800)은, 맨드렐 바의 맨드렐 바 팁을 형성하기 위해 맨드렐 바와 커플링되는 커넥터(802)를 포함한다. 맨드렐 바 팁(800)은 또한, 빌렛이 회전 다이 내에 위치하게 되는 맨드렐 바 팁(800) 위로 통과함에 따라, 중공 빌렛의 내부면과 접촉하는 다양한 압출 접촉 표면들(804)을 포함한다. 맨드렐 바 팁(800)은, 압출된 관의 내경을 설정하는 직경(D1)를 가지는 말단 접촉 표면(806)을 가진다. 압출 프로세스 도중에, 회전 다이는 빌렛에 대항하여 회전하고 이를 통하여 빌렛의 소성 변형을 허용하도록 빌렛을 부드럽게 만드는 열을 생성한다. 압출 프레스 시스템(10)의 작동 도중에, 회전 다이(160) 및 맨드렐 바 팁(800)의 조합은, 빌렛의 소성 변형 구역이 맨드렐 바 팁(800)의 소성 변형 구역(808) 내에서 일반적으로 발생하도록 야기한다.
맨드렐 바 팁(800)은, 압출 접촉 표면들(804) 뿐만 아니라 말단 접촉 표면(806)을 따라서 임의의 적합한 직경을 가질 수 있다. 예를 들어, 특정 실시예들에서, 맨드렐 바 팁(820)에 의하여 도시되는 바와 같이, 말단 접촉 표면(826)은, 맨드렐 바 팁(800)의 설정 직경(D1)보다 상대적으로 더 큰 설정 직경(D2)을 가질 수도 있다. 특정 실시예들에서, 맨드렐 바 팁(800)의 압출 접촉 표면(804)들 각각은, 회전 다이 내의 여러 다이 플레이트들의 개별적인 윤곽에 대응할 수도 있다.
도 31은 특정 실시예들에 따르는 도 1의 압출 프레스 시스템(10)에서의 사용을 위한 빌렛을 전처리하기 위한 흐름도를 도시한다. 단계 1010 에서, 빌렛은 임의의 적합한 주조 프로세스를 사용하여 주조된다. 예를 들어, 빌렛을 주조하는 것은 원하는 비율의 빌렛을 제조하기 위한 주조로(casting furnace)의 사용을 포함할 수도 있다. 주조된 빌렛은 이어서, 단계 1020 에서 압연 직선화 프로세스를 사용하여 직선화될 수 있고, 뒤따라 단계 1030 에서 압연된 빌렛을 가공(machining)할 수 있다. 압연된 빌렛을 가공하는 것은, 예를 들어, 빌렛의 임의의 거친 에지들 또는 표면들을 깨끗하게 하는 것을 포함한다. 단계 1040 에서, 가공된 빌렛은, 변형 경화되고(strain hardened) 크기결정될 수도 있다. 변형 경화는, 회전 다이(예를 들어, 도 1의 회전 다이(160))에 의하여 유도되는 회전 및 전단 응력 뿐만 아니라, 프레스-램 플래튼들(예를 들어, 도 1의 프레스-램 플래튼들(130, 140))에 의하여 압출 프로세스 도중에 빌렛 상에 가해지는 압착력들을 빌렛이 견딜 수 있도록 하는 변형 경화 효과를 유도하기 위해 빌렛을 압축하는 것을 포함한다. 단계 1050 에서, 빌렛은 임의의 적합한 직선화 디바이스를 사용하여 다시 직선화처리될 수 있다. 단계 1060 에서, 빌렛 단부들이 트리밍된다. 트리밍은, 예를 들어 앞선 처리 단계들 도중에 또는 주조 도중에 도입되었을 수도 있는 빌렛의 단부에서의 불완전성 또는 다른 변형들을 제거하는 것을 허용한다. 빌렛은 이어서, 단계 1070 에서, 수용성 기름제거 용액 또는 세정 용액들의 조합과 같은 임의의 적합한 세정 용액을 사용하여 세척될 수 있다. 단계 1080 에서, 빌렛의 내경은 흑연 윤활제, 석유-기반 복합재료 또는 비-석유 합성 화합물, 임의의 다른 적합한 윤활 유체 또는 이들의 조합을 포함하는, 임의의 적합한 윤활 유체로 윤활될 수 있다.
도 32는 도 28 및 도 29의 맨드렐 바 팁(800 또는 820)과 같은 맨드렐 바 팁을 특정 실시예들에 따른 도 1의 압출 프레스 시스템(10)에서의 사용을 위해 전처리하기 위한 흐름도를 도시한다. 단계 1110 에서, 맨드렐 바 팁은 임의의 적합한 가열 공정을 사용하여 가열될 수 있다. 예를 들어, 맨드렐 바 팁은, 맨드렐 바 팁이 약 1,000℉ 보다 더 높은 때까지, 노 내에 배치되거나 토치램프(blowtorch)에 의해 가열될 수 있다. 이러한 열 처리에 후속하여, 단계 1120 에서, 맨드렐 바 팁은 윤활제 내에서 급냉되고 윤활제의 일관성 있는 부착을 보장하기 위해 뒤섞이게 된다. 특정 실시예들에서, 윤활제는 흑연 윤활제이지만, 임의의 다른 적합한 윤활제 또는 이들의 조합들이 사용될 수도 있다. 단계 1130 에서, 맨드렐 바 팁은, 급냉 이후에 냉각될 수 있다. 단계 1140 에서, 임의의 과잉 윤활제가 맨드렐 바 팁으로부터 제거된다. 맨드렐 바 팁은 이어서, 단계 1150 에서 약 1,000℉ 보다 높게 재가열되고, 단계 1160 에서 윤활제 내에서 급냉되고 윤활제의 일관성 있는 부착을 보장하기 위해 뒤섞이게 된다. 특정 실시예들에서, 맨드렐 바 팁은, 단계 1120 에서 사용되는 제1 윤활제와는 상이한 제2 윤활제를 사용하여 급냉된다. 예를 들어, 단계 1120 에서 사용되는 윤활제는 흑연 윤활제일 수 있고 단계 1160 에서 사용되는 윤활제는 석유-기반 복합재료 또는 비-석유 합성 화합물, 또는 제1 윤활제와 상이한 임의의 다른 적합한 윤활제일 수 있다. 특정 실시예들에서, 단계 1160 에서 사용되는 윤활제는, 단계 1120 에서 사용되는 것과 동일한 것일 수도 있다. 단계 1170 에서, 맨드렐 바 팁은 급냉 단계(1160) 이후에 냉각될 수 있다. 특정 실시예들에서, 공정 단계(1170)를 완료한 이후에, 공정 단계들(1150, 1160, 및 1170)이 반복될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 반복된 급냉 단계에서 사용되는 윤활제는, 앞선 단계(1160)에서 사용되는 것과 동일한 것일 수 있으며, 이러한 윤활제는 제1 급냉 단계(1120)에서 사용되는 것과 동일하거나 상이할 수도 있다.
도 33 내지 도 36은 특정 실시예들에 따르는 도 1의 압출 프레스 시스템(10)과 같은 압출 프레스 시스템을 작동시키기 위한 프로세스들을 도시하는 다양한 흐름도를 도시한다. 단계 1210 내지 단계 1240 은, 압출 프레스 시스템의 빌렛 전달 서브시스템(20)의 특정한 예시적인 단계들을 묘사한다. 단계 1250 은, 압출 프레스 시스템의 압출 서브시스템(40)의 특정한 예시적인 단계들을 묘사하고, 단계 1260 은 압출 프레스 시스템의 급냉 서브시스템(60)의 특정한 예시적인 단계들을 묘사한다. 본 개시의 흐름도들의 단계들은 단지 예시적인 것이라는 것이 이해될 것이다. 흐름도들의 단계들 중 임의의 것은, 본 개시의 범위로부터 벗어남 없이, 수정되거나, 생략되거나, 또는 재정렬될 수도 있고, 단계들 중 두 개 이상이 조합될 수도 있으며, 또는 임의의 추가적 단계들이 추가될 수도 있다.
프로세스 1200 은, 하나 이상의 빌렛이 제1 또는 상류 유체 클램프(102)에 인접한 맨드렐 바의 수용단(100a) 둘레에 로딩되는, 단계 1210 에서 시작한다. 본 개시의 각각의 빌렛들은 빌렛의 길이를 따라 중공형이고, 이것은, 빌렛이 맨드렐 바(100)를 따라 그 둘레에서 이동하고 이송되도록 빌렛들이 정지상태의 맨드렐 바(100) 상에 배치되는 것을 허용한다. 특정 실시예들에서, 압출 프레스 시스템(10)의 빌렛 전달 서브시스템(20)은, 압출 프레스 시스템(10) 상에 로딩되도록 준비되는 복수의 빌렛을 갖는 빌렛 전달 테이블을 포함할 수 있다. 빌렛들은 자동화된 프로세스에 의하여 자동적으로 로딩될 수 있고, 또는 손으로 로딩될 수도 있다. 일단 로딩되면, 빌렛들은, 유체 클램프들(102, 104) 및 맨드렐 파지체들(106, 108)에 대한 특정 빌렛들의 위치에 의존하여 간헐적으로 이동하는 트랙(202)을 포함하는 도 2에 도시되는 트랙 어셈블리(110)와 같은, 빌렛 급송 트랙 어셈블리에 의하여 맨드렐 바를 따라서 이송될 수 있다.
단계 1220 에서, 빌렛들은, 맨드렐 바를 따라서 그리고, 맨드렐 바에 맞물리게 될 때 냉각 유체를 맨드렐 바 팁으로 전달하는, 유체 클램프들을 통해 이송된다. 임의의 주어진 시간에서, 유체 클램프들 중 적어도 하나는, 맨드렐 바로의 냉각 유체의 연속적인 또는 실질적으로 연속저긴 전달을 제공하기 위해 맨드렐 바에 클램핑되거나 그렇지 않으면 맞물리게 되는 것이 바람직하다. 하나 이상의 빌렛을 압출 프레스 시스템의 개별적인 유체 클램프를 통해 통과시키는 단계들이 도 34에 도시된다. 예를 들어, 단계 1400 에서, 하나 이상의 빌렛이, 압출 프레스 시스템(10)의 유체 클램프(102)와 같은 제1 상류 유체 클램프로 이송된다. PLC 시스템은, 제1 유체 클램프가 맨드렐 바와 맞물리게 되는지 여부를 결정 블록 1402 에서 결정한다. 만일 제1 유체 클램프가 맨드렐 바와 맞물리게 된다면, PLC 시스템은 이때 제2 유체 클램프가 맨드렐 바와 맞물리게 되는지 여부를 결정 블록 1404 에서 결정한다. 특정 실시예들에서, 유체 클램프들은 모두, 빌렛들이 유체 클램프들을 통과하고 있지 않을 때, 맨드렐 바와 맞물리게 될 수 있다. 만일 제2 유체 클램프가 맞물리게 된다면, 이때 단계 1410 에서 제1 유체 클램프가 맞물림 해제된다. 그러나, 만일 제2 유체 클램프가 맞물리지 않게 된다면, 단계 1404 에서, PLC 시스템은, 제2 유체 클램프가 자체를 통해서 빌렛을 이송하고 있다는 것을 결정하고 빌렛들이 단계 1406 에서 제2 유체 클램프에서 비워지기를 기다린다. 이어서, 단계 1408 에서, 제2 유체 클램프가 맞물리게 되고 프로세스는 제1 유체 클램프가 맞물림 해제되는 단계 1410 로 계속하여 진행한다. 제1 유체 클램프가 단계 1410 에서 맞물림 해제된 이후에, 또는 만일 결정 블록 1402 에서 제1 유체 클램프가 이미 맞물림 해제된 것으로 결정되었다면, 프로세스는 하나 이상의 빌렛이 제1 유체 클램프를 통해서 전진하게 되는 단계 1412 로 계속하여 진행한다. 제1 유체 클램프가 빌렛들이 자체를 통과하는 것을 허용하도록 맞물림 해제되는 동안에, 제2 유체 클램프는 맨드렐 바에 맞물리게 되고 냉각 유체를 맨드렐 바로 전달하고 있다. 원하는 개수의 빌렛들이 제1 유체 클램프를 통해서 전진하게 된 이후에, 제1 유체 클램프는 단계 1414 에서 맨드렐 바와 맞물리게 되고, 빌렛들은 단계 1420 에서 제2 유체 클램프로 이송된다.
제2 유체 클램프에 대한 프로세스 1220 은 실질적으로, 제1 유체 클램프에 대하여 PLC 시스템에 의하여 수행되며 또한 도 34에 도시되는 것과 유사하다. 단계 1420 에서, 하나 이상의 빌렛이 압출 프레스 시스템(10)의 유체 클램프(104)와 같은 제2 하류 유체 클램프로 이송된다. PLC 시스템이, 제2 유체 클램프가 맨드렐 바와 맞물리게 되는지 여부를 결정 블록 1422 에서 결정한다. 만일 제2 유체 클램프가 맨드렐 바와 맞물리게 된다면, PLC 시스템은 이때, 제1 유체 클램프가 맨드렐 바와 맞물리게 되는지 여부를 결정 블록 1424 에서 결정한다. 특정 실시예들에서, 유체 클램프들은 모두, 빌렛들이 유체 클램프들을 통과하고 있지 않을 때, 맨드렐 바와 맞물리게 될 수 있다. 만일 제1 유체 클램프가 맞물리게 된다면, 이때 단계 1430 에서 제2 유체 클램프가 맞물림 해제된다. 그러나, 만일 제1 유체 클램프가 맞물리게 되지 않는다면, 단계 1424 에서, PLC 시스템은, 제1 유체 클램프가 자체를 통해서 빌렛을 이송하고 있다는 것을 결정하고 빌렛들이 단계 1426 에서 제1 유체 클램프에서 비워지기를 기다린다. 이어서, 단계 1428 에서, 제1 유체 클램프가 맞물리게 되고 프로세스는 제2 유체 클램프가 맞물림 해제되는 단계 1430 로 계속하여 진행한다. 제2 유체 클램프가 단계 1430 에서 맞물림 해제된 이후에, 또는 만일 결정 블록 1422 에서 제1 유체 클램프가 이미 맞물림 해제된 것으로 결정되었다면, 프로세스는 하나 이상의 빌렛이 제2 유체 클램프를 통해서 전진하게 되는 단계 1432 로 계속하여 진행한다. 제2 유체 클램프가 빌렛들이 자체를 통과하는 것을 허용하도록 맞물림 해제되는 동안에, 제1 유체 클램프는 맨드렐 바에 맞물리게 되고 냉각 유체를 맨드렐 바로 전달하고 있다. 원하는 개수의 빌렛들이 제2 유체 클램프를 통해서 전진하게 된 이후에, 제2 유체 클램프는 단계 1434 에서 맨드렐 바와 맞물리게 된다.
도 33의 프로세스 1200 로 돌아가서, 단계 1230 에서 빌렛들은 맨드렐 바를 따라서 및, 맨드렐 바에 맞물리게 될 때 맨드렐 바를 제자리에 고정시키고 맨드렐 바의 회전을 방지하는, 맨드렐 파지체를 통하여 이송된다. 임의의 주어진 시간에서, 적어도 하나의 맨드렐 파지체는 맨드렐 바에 클램핑되거나 그렇지 않으면 맨드렐 바에 맞물리게 되는 것이 바람직하다. 하나 이상의 빌렛을 압출 프레스 시스템의 개별적인 맨드렐 파지체들을 통과하여 이동시키는 단계들이 도 35에 도시된다. 예를 들어, 단계 1500 에서, 하나 이상의 빌렛이 압출 프레스 시스템(10)의 맨드렐 파지체(106)와 같은 제1 상류 맨드렐 파지체로 이송된다. PLC 시스템은, 제1 맨드렐 파지체가 맨드렐 바와 맞물리게 되는지 여부를 결정 블록 1502 에서 결정한다. 만일 제1 맨드렐 파지체가 맨드렐 바와 맞물리게 된다면, PLC 시스템은 이때 제2 맨드렐 파지체가 맨드렐 바와 맞물리게 되는지 여부를 결정 블록 1504 에서 결정한다. 특정 실시예들에서, 맨드렐 파지체들은 모두, 빌렛들이 맨드렐 파지체들을 통과하고 있지 않을 때, 맨드렐 바와 맞물리게 될 수 있다. 만일 제2 맨드렐 파지체가 맞물리게 된다면, 이때 단계 1510 에서, 제1 맨드렐 파지체가 맞물림 해제된다. 그러나, 만일 제2 맨드렐 파지체가 맞물리지 않게 된다면, 단계 1504 에서, PLC 시스템은, 제2 맨드렐 파지체가 자체를 통해서 빌렛을 이송하고 있다는 것을 결정하고 빌렛들이 단계 1506 에서 제2 맨드렐 파지체에서 비워지기를 기다린다. 이어서, 단계 1508 에서, 제2 맨드렐 파지체가 맞물리게 되고 프로세스는 제1 맨드렐 파지체가 맞물림 해제되는 단계 1510 으로 계속하여 진행한다. 제1 맨드렐 파지체가 단계 1510 에서 맞물림 해제된 이후에, 또는 만일 제1 맨드렐 파지체가 결정 블록 1502 에서 이미 맞물림 해제된 것으로 결정되었다면, 프로세스는 하나 이상의 빌렛이 제1 맨드렐 파지체를 통해서 전진하게 되는 단계 1512 로 계속하여 진행한다. 제1 맨드렐 파지체가, 빌렛들이 자체를 통해 통과하는 것을 허용하도록 맞물림 해제되는 동안에, 제2 맨드렐 파지체는 맨드렐 바에 맞물리게 된다. 원하는 개수의 빌렛들이 제1 맨드렐 파지체를 통해서 전진하게 된 이후에, 제1 맨드렐 파지체는 단계 1514 에서 맨드렐 바와 맞물리게 되고, 빌렛들은 단계 1520 에서 제2 맨드렐 파지체로 이송된다.
제2 맨드렐 파지체에 대한 프로세스 1230 은 실질적으로, 제1 맨드렐 파지체에 대하여 PLC 시스템에 의하여 수행되며 또한 도 35에 도시되는 것과 유사하다. 단계 1520 에서, 하나 이상의 빌렛이 압출 프레스 시스템(10)의 맨드렐 파지체(108)와 같은 제2 하류 맨드렐 파지체로 이송된다. PLC 시스템이, 제2 맨드렐 파지체가 맨드렐 바와 맞물리게 되는지 여부를 결정 블록 1522 에서 결정한다. 만일 제2 맨드렐 파지체가 맨드렐 바와 맞물리게 된다면, 이때 PLC 시스템은, 제1 맨드렐 파지체가 맨드렐 바와 맞물리게 되는지 여부를 결정 블록 1524 에서 결정한다. 특정 실시예들에서, 맨드렐 파지체들은 모두, 빌렛들이 맨드렐 파지체들을 통과하고 있지 않을 때, 맨드렐 바와 맞물리게 될 수 있다. 만일 제1 맨드렐 파지체가 맞물리게 된다면, 이때 단계 1530 에서, 제2 맨드렐 파지체가 맞물림 해제된다. 그러나, 만일 제1 맨드렐 파지체가 맞물리지 않게 된다면, 단계 1524 에서, PLC 시스템은 제1 맨드렐 파지체가 그것을 통해서 빌렛을 이송하고 있다는 것을 결정하고 빌렛들이 단계 1526 에서 제1 맨드렐 파지체에서 비워지기를 기다린다. 이어서, 단계 1528 에서, 제1 맨드렐 파지체가 맞물리게 되고 프로세스는 제2 맨드렐 파지체가 맞물림 해제되는 단계 1530 으로 계속하여 진행한다. 제2 맨드렐 파지체가 단계 1530 에서 맞물림 해제된 이후에, 또는 만일 제2 맨드렐 파지체가 결정 블록 1522 에서 이미 맞물림 해제된 것으로 결정되었다면, 프로세스는 하나 이상의 빌렛이 제2 맨드렐 파지체를 통해서 전진하게 되는 단계 1532 로 계속하여 진행한다. 제2 맨드렐 파지체가, 빌렛들이 자체를 통해 통과하는 것을 허용하도록 맞물림 해제되는 동안에, 제1 맨드렐 파지체는 맨드렐 바에 맞물리게 된다. 원하는 개수의 빌렛들이 제2 맨드렐 파지체를 통해서 전진하게 된 이후에, 제2 맨드렐 파지체는 단계 1534 에서 맨드렐 바와 맞물리게 된다.
도 33의 프로세스 1200 으로 돌아가서, 단계 1240 에서, 빌렛들은 프레스-램 플래튼들을 사용하여 파지된 다음 전진하게 된다. 프레스-램 플래튼들은 회전 다이를 향한 방향으로 파지된 빌렛들에 대항하여 실질적으로 일정한 미는 힘을 제공한다. PLC 시스템은, 프레스-램 플래튼들이 작동하는 속도를 제어하고 이를 통하여 회전 다이 내로의 빌렛의 진입을 제어한다. 압출 프레스 시스템의 프레스-램 플래튼들을 사용하여 빌렛들을 파지하고 전진시키기 위한 단계들이 도 36에 도시된다. 예를 들어, 단계 1600 에서, 빌렛은 도 1의 압출 프레스 시스템의 프레스-램 플래튼(130)과 같은 제1 상류 프레스-램 플래튼에 의하여 파지된다. 제1 프레스-램 플래튼은 단계 1602 에서 제2 하류 프레스-램 플래튼을 향하여 전진하게 된다. PLC 시스템은, 제2 프레스-램 플래튼이 빌렛을 수용하기 위한 수용 위치까지 후퇴했는지 여부를 결정 블록 1604 에서 결정한다. 만일 제2 프레스-램 플래튼이 제자리에 있지 않으면, 이때 단계 1606 에서, 제1 프레스-램 플래튼은, 제2 프레스-램 플래튼이 제자리에 있을 때까지, 빌렛을 계속하여 전진시킨다. 만일 제2 프레스-램 플래튼이 단계 1604 에서 제자리에 있으면, 이때 빌렛은, 단계 1608 에서, 제2 프레스-램 플래튼에 의하여 파지된다. 제1 및 제2 프레스-램 플래튼은, 단계 1610 에서, 함께 빌렛을 계속하여 전진시킨다. 이것은, 연속적인 또는 실질적으로 연속적인 미는 힘이 회전 다이의 방향에서 빌렛에 작용하게 되는 것을 보장할 수 있다. 단계 1612 에서, 제1 프레스-램 플래튼은 빌렛을 해방시키고(제2 프레스-램 플래튼이 계속하여 빌렛을 전진시키는 가운데), 단계 1614 에서, 제1 프레스-램 플래튼은 수용 위치로 후퇴하게 되어 이를 통하여 후속 빌렛을 파지한다. 이러한 암-오버-암(arm-over-arm) 프로세스는, 회전 다이가 일정한 흐름의 빌렛들을 결정된 금속 속도로 수용하는 것을 허용한다. 제1 프레스-램 플래튼이 빌렛을 단계 1600 에서 파지하기 이전에, 급송 트랙 어셈블리는 트랙을 연속적으로 연동시켜 프레스-램 플래튼들에 의하여 전진하게 되도록 대기되는 인접한 빌렛들 사이의 갭들을 최소화할 수 있다.
단계 1250 에서, 빌렛들은 압출된 재료를 형성하기 위해 압출된다. 단계 1240 의 프레스-램 플래튼들은, 회전 다이 내로의 빌렛의 진입 이전에 빌렛들이 회전하는 것을 방지하는 복수의 노치들을 가지는, 센터링 삽입체(예를 들어, 도 1의 센터링 삽입체(152))를 통해서 빌렛들을 전진시킨다. 일단 빌렛이 회전 다이에 진입하면, 다이는 빌렛을 동시에 가열하고, 빌렛이 압출된 재료를 형성하기 위해 압출될 때의 빌렛의 외경을 설정한다. 맨드렐 바는, 맨드렐 바 팁을 회전 다이 내부에 배치하도록 위치하게 된다. 맨드렐 바 팁은 압출된 재료의 내경을 설정한다. 다이에 대한 맨드렐 바의 위치는 PLC 시스템에 의하여 제어될 수 있다. PLC 시스템은 또한, 스핀들(172)에 커플링된 모터(170)를 사용하여 회전 다이의 회전 속도를 제어할 수 있다.
단계 1260 에서, 압출된 재료는, 압출된 재료가 회전 다이를 벗어날 때에 급냉된다. 이러한 단계는, 물, 또는 임의의 다른 적합한 냉각 유체와 같은 냉각 유체를 급냉 튜브로부터 압출된 재료 상으로 고속으로 분무함으로써, 압출된 재료를 급속도로 냉각시키는 것을 포함한다. 단계 1250 의 압출 프로세스 도중에 생성된 온도에도 불구하고, 급냉 튜브에서의 분사를 통해, 압출된 재료, 접촉에 충분할 정도로 비교적 차갑게 되어, 화상을 야기하지 않고 취급될 수 있다. 더욱이, 특정 실시예들에서, 질소 가스, 또는 다른 적합한 불활성 가스가, 재료가 회전 다이를 빠져나갈 때, 압출된 재료의 내부로 전달된다. 예를 들어, 질소 가스는, 압출된 관이 회전 다이를 빠져나갈 때, 관 상에 배치되는 캡을 사용하여 압출된 관의 내부로 전달될 수 있다. 가스 또는 액체 질소를 회전 다이 어셈블리 내로, 또는 압출된 재료 자체의 내부로 주입하는 것은, 산소-포함 공기를 밀어냄으로써 산화물 형성을 최소화할 수 있다.
하나 이상의 빌렛이 상기한 바와 같이 설명되는 프로세스 1200 를 통해서 전진함에 따라, 다른 빌렛들이 프로세스 1200 의 다른 단계들 중 임의의 단계에서 압출 프레스 시스템을 통해서 전진하고 있을 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 하나 이상의 빌렛을 포함하는 제1 세트의 빌렛이 단계 1220 에서 유체 클램프들을 통해서 이송될 때, 하나 이상의 빌렛을 포함하는 다른 세트의 빌렛들이 동시에, 단계 1210 에서 맨드렐 바 상으로 로딩되거나, 단계 1230 에서 또는 프로세스 1200 에 나타나는 임의의 다른 단계에서 맨드렐 파지체들을 통해서 이송될 수도 있다. 이러한 방식으로 압출 프레스 시스템은, 압출된 재료를 형성하기 위해 빌렛들을 압출하도록, 복수의 빌렛을 회전 다이 내로 연속적으로 급송하도록 작동할 수 있다.
도 37은 특정 실시예들에 따르는 도 1의 압출 프레스 시스템을 작동시키기 위한 프로그램가능한 로직 제어 시스템의 블록도를 도시한다. 위에서 논의된 바와 같이, 압출 프레스 시스템(10)은, 빌렛 전달 서브시스템(20), 압출 서브시스템(40), 및 냉각 또는 급냉 서브시스템(60)으로 이루어진 기능성 서브시스템들을 포함한다. 임의의 하나 이상의 이러한 서브시스템들(20, 40, 60) 내의 특정 구성요소들의 작동은, PLC 시스템(1700)에 의하여 제어될 수 있다. 서브시스템들(20, 40, 60)의 다양한 작동 단계들은, 도 33 내지 도 36의 프로세스 1200 을 참조하여 이상에서 설명된다.
재료를 압출하기 위한 본 개시의 방법들을 수행하기 위한 명령들은, PLC 또는 상기한 바와 같은 구성을 갖는 다른 프로그램가능한 디바이스를 프로그래밍 또는 구성하기 위한 본 개시의 방법들을 구현하도록 하기 위해, 적합한 컴퓨터 또는 유사한 디바이스에 의하여 실행되도록 기계-판독가능 매체 상에 인코딩될 수 있다. 예를 들어, 개인용 컴퓨터는, PLC가 연결될 수 있는 인터페이스를 갖도록 장비될 수 있고, 이러한 개인용 컴퓨터는 적합한 소프트웨어 툴을 사용하여 PLC를 프로그램하기 위하여 사용자에 의하여 사용될 수 있다.
도 38은, 앞서 언급된 개인용 컴퓨터, 또는 다른 컴퓨터들 또는 유사한 디바이스들과 같은 시스템들에 의하여 실행될 수 있는 기계 실행가능한 프로그램을 갖도록 인코딩될 수 있는, 자기 데이터 저장 매체(1800)의 단면을 도시한다. 매체(1800)는, 플로피 디스켓 또는 하드 디스크, 또는 종래의 것일 수도 있는 적합한 기판(1801) 및 종래의 것일 수도 있으며 일면 또는 양면에 그의 극성 또는 지향성이 자기적으로 변동될 수 있는 자기 도메인(미도시)을 수용하는 적합한 코팅(1802)을 구비하는 자기 테이프일 수 있다. 자기 테이프인 경우를 제외하고, 매체(1800)는 디스크 드라이브 또는 다른 데이터 저장 디바이스의 스핀들을 수용하기 위한 개구(미도시)를 또한 가질 수 있다.
매체(1800)의 코팅(1802)의 자기 도메인들은, 존재한다면 본 개시에 따른 특수화된 처리 블록을 포함하는 PLC의 적절한 부분들을 구성하기 위하여, 프로그래밍될 PLC가 그 안으로 삽입될 수도 있는 소켓 또는 주변 기기를 가지는 개인용 컴퓨터 또는 다른 컴퓨터 또는 유사한 시스템과 같은 프로그래밍 시스템에 의한 실행을 위하여, 기계-실행가능한 프로그램을, 종래의 것일 수도 있는 방식으로, 인코딩하기 위해 분극되거나 지향된다.
도 39는 앞서 언급된 개인용 컴퓨터, 또는 다른 컴퓨터들 또는 유사한 디바이스들과 같은 시스템들에 의하여 실행될 수 있는, 그러한 기계 실행가능한 프로그램을 갖도록 또한 인코딩될 수 있는 광학적-판독가능 저장 매체(1810)의 단면을 도시한다. 매체(1810)는, 종래의 콤팩트 디스크 리드-온리 메모리(CD-ROM) 또는 디지털 비디오 디스크 리드-온리 메모리(DVD-ROM), 또는 CD-R, CD-RW, DVD-R, DVD-RW, DVD+R, DVD+RW, 또는 DVD-RAM과 같은 재기록가능 매체, 또는 광학적으로 판독가능하고 자기-광학적으로 재기록가능한 자기-광학적 디스크일 수 있다. 매체(1810)는 바람직하게, 종래의 것일 수도 있는 적합한 기판(1811) 및, 종래의 것일 수도 있는 일반적으로 기판(1811)의 일면 또는 양면 상의 적합한 코팅(1812)을 구비한다.
잘 알려진 바와 같이, CD-계열 또는 DVD-계열 매체의 경우에, 코팅(1812)은 반사성이며 그리고 하나 이상의 층 상에 배열되는 기계-실행가능한 프로그램을 인코딩하기 위한 복수의 피트들(pits; 1813)을 갖도록 새겨진다. 피트들의 배열은 레이저 광을 코팅(1812)의 표면으로부터 반사시킴으로써 판독된다. 실질적으로 투명한 것이 바람직한 보호 코팅(1814)이 코팅(1812)의 상부에 제공된다.
주지되는 것과 같은 자기-광학적 디스크의 경우에, 코팅(1812)은 피트(1813)를 갖지 않지만, 특정 온도 이상으로 레이저(미도시)에 의하여 가열될 때 그의 극성 또는 지향성이 자기적으로 변경될 수 있는 복수의 자기 도메인들을 가진다. 도메인들의 지향성은, 코팅(1812)으로부터 반사되는 레이저 광의 분극을 측정함으로써 판독될 수 있다. 도메인들의 배열은 상기한 바와 같이 프로그램을 인코딩한다.
본 개시에 따라 프로그램되는 PLC(1700)는 많은 종류의 전자 디바이스들에서 사용될 수 있다. 하나의 가능한 용도는, 도 40에 도시되는 데이터 처리 시스템(1900)이다. 데이터 처리 시스템(1900)은, 프로세서(1901); 메모리(1902); I/O 회로부(1903); 및 주변 기기들(1904) 중 하나 이상을 포함한다. 이러한 구성요소들은, 시스템 버스(1905)에 의하여 서로 커플링되며 그리고 압출 프레스 시스템을 작동시키기 위한 단말기 유닛(1407)을 포함할 수 있는 최종-사용자 시스템(1907) 내에 수용되는 회로 보드(1906) 상에 실장된다.
시스템(1900)은 압출 프레스 시스템을 위한 구현예를 포함하는 매우 다양한 적용에서, 또는 프로그램가능한 또는 재프로그램가능한 로직을 사용하는 것의 장점이 바람직한 임의의 다른 적합한 적용에서 사용될 수 있다. PLC(1700)는 다양한 상이한 로직 기능들을 수행하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, PLC(1700)는 프로세서(1901)와 협력하여 작동하는 프로세서 또는 컨트롤러로서 구성될 수 있다. 또한 PLC(1700)는, 시스템(1900) 내의 공유된 리소스들로의 액세스를 중재하기 위한 중재기(arbiter)로서 사용될 수도 있다. 또 다른 실시예에서, PLC(1700)는, 프로세서(1901)와 시스템(1900) 내의 다른 구성요소들 중 하나 사이의 인터페이스로서 구성될 수도 있다. 시스템(1900)은 단지 예시적인 것이라는 것을 알아야 할 것이다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 사용자 단말기가 압출 프레스 시스템에 인접하게 제공될 수 있을 것이다. 다른 실시예들에서, 사용자 단말기가 압출 프레스 시스템으로부터 원격지에 있을 수 있도록 허용할 수 있는 네트워크 장치가 제공될 수도 있다.
도 41은 특정 실시예들에 따르는, 이상에서 설명된 압출 프레스 로직 처리의 적어도 일부를 수행하기 위하여 사용되는 컴퓨팅 디바이스(2200)의 블록도이다. 컴퓨팅 디바이스(2200)는, PLC(1700)와 같은 PLC 시스템, 및 적어도 하나의 네트워크 인터페이스 유닛(2204), 입력/출력 컨트롤러(2206), 시스템 메모리(2208), 및 하나 이상의 데이터 저장 디바이스(2214)를 포함한다. 시스템 메모리(2208)는, 적어도 하나의 랜덤 액세스 메모리(RAM)(2210) 및 적어도 하나의 리드-온리 메모리(ROM)(2212)를 포함한다. 이러한 요소들은 모두 컴퓨팅 디바이스(2200)의 작동을 용이하게 하기 위해 중앙 처리 유닛(CPU)(2202)과 통신한다. 컴퓨팅 디바이스(2200)는 많은 상이한 방식으로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(2200)는, 종래의 것일 수도 있는 독립형 컴퓨터일 수도 있고, 또는 대안적으로, 컴퓨팅 디바이스(2200)의 기능들은 다중 컴퓨터 시스템 및 아키텍처에 걸쳐 분산될 수도 있다. 컴퓨팅 디바이스(2200)는 위에서 설명된 압출 프레스 로직 처리들 중 일부 또는 전부를 수행하도록 구성될 수도 있고, 또는 이러한 기능들은 다중 컴퓨터 시스템 및 아키텍처들에 걸쳐서 분산될 수도 있다. 도 23에 도시되는 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스(2200)는 통신 네트워크(2150) 또는 근거리 네트워크(2124)를 경유하여, 통신 네트워크(2150)를 통해 제3 자 장치(2224)로 링크된다.
컴퓨팅 디바이스(2200)는, 데이터베이스 및 프로세서들이 개별 유닛들 또는 위치들에 수용될 수 있는 분산형 아키텍처로 구성될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(2200)는 또한, 압출 프레스 설비의 현장에 있거나 또는 압출 프레스 설비 외부에 위치되는 서버로서 구현될 수도 있다. 몇몇 이러한 유닛들은 일차 처리 기능들을 수행하고 최소한 범용 컨트롤러 또는 프로세서(2202) 및 시스템 메모리(2208)를 포함한다. 그러한 실시예에서, 각각의 이러한 유닛들은, 네트워크 인터페이스 유닛(2204)을 경유하에, 다른 서버, 클라이언트 또는 사용자 컴퓨터 및 다른 관련된 디바이스와의 일차 통신 링크로서의 역할을 하는 통신 허브 또는 포트(미도시)에 부착된다. 통신 허브 또는 포트는, 주로 통신 라우터로서의 역할을 수행하는, 그 자체의 최소한의 처리 기능을 구비할 수 있다. 이에 국한되는 것은 아니지만, 이더넷, SAP, SASTM, ATP, 블루투스TM, GSM 및 TCP/IP를 포함하는 다양한 통신 프로토콜들이 시스템의 부분일 수도 있다.
CPU(2202)는 하나 이상의 종래의 마이크로프로세서와 같은 프로세서 및 CPU(2202)로부터의 작업부하를 감경시키기 위한 수학적 협조-프로세서와 같은 하나 이상의 보조 협조-프로세서(co-processor)를 포함한다. CPU(2202)는, CPU(2202)가 다른 서버, 사용자 단말, 또는 디바이스와 같은 다른 디바이스들과 이를 통해 통신하는, 네트워크 인터페이스 유닛(2204) 및 입력/출력 컨트롤러(2206)와 통신 상태에 있다. 네트워크 인터페이스 유닛(2204) 및/또는 입력/출력 컨트롤러(2206)는, 예를 들어 다른 프로세서, 서버 또는 클라이언트 단말기와의 동시적 통신을 위한 다중 통신 채널을 포함할 수도 있다. 서로 통신하고 있는 디바이스들은 서로에게 연속적으로 송신하고 있을 필요가 없다. 반면에, 이러한 디바이스들은 필요에 따라서만 서로에게 송신할 필요가 있고, 거의 대부분의 시간에 데이터를 교환하는 것을 실질적으로 삼가할 수도 있으며, 디바이스들 사이에 통신 링크를 확립하기 위하여 여러 단계들이 수행될 것을 요구할 수도 있다.
CPU(2202)는 또한 데이터 저장 디바이스(2214)와 통신 상태에 있다. 데이터 저장 디바이스(2214)는, 자기적, 광학적 및/또는 반도체 메모리의 적합한 조합을 포함할 수도 있고, 및 예를 들어, RAM, ROM, 플래시 드라이브, 콤팩트 디스크와 같은 광학적 디스크 및/또는 하드 디스크 또는 드라이브를 포함할 수도 있다. CPU(2202) 및 데이터 저장 디바이스(2214)는 각각, 예를 들어, 전체적으로 단일 컴퓨터 또는 다른 컴퓨팅 디바이스 내에 위치될 수도 있으며; 또는 USB 포트, 시리얼 포트 케이블, 동축 케이블, 이더넷 타입 케이블, 전화기 회선, 무선 주파수 송수신기 또는 다른 유사한 무선 또는 유선 매체 또는 앞선 것들의 조합과 같은 통신 매체에 의하여 서로 연결될 수도 있다. 예를 들어, CPU(2202)는 네트워크 인터페이스 유닛(2204)을 통해서 데이터 저장 디바이스(2214)에 연결될 수도 있다.
CPU(2202)는 하나 이상의 특정 처리 기능들을 수행하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(2200)는, PLC를 경유하여, 적어도 부분적으로 빌렛 전달 서브시스템(20), 압출 서브시스템(40), 및 급냉 서브시스템(60) 중의 하나 이상의 양태를 제어하기 위하여 구성될 수도 있다.
데이터 저장 디바이스(2214)는, 예를 들어, (i) 컴퓨팅 디바이스(2200)를 위한 운영 체제(2216); (ii) 본 발명에 따라서 그리고 특히 CPU(2202)에 관련하여 상세히 설명되는 프로세스들에 따라서 CPU(2202)를 지휘하도록 맞춰지는 하나 이상의 애플리케이션(2218)(예를 들어, 컴퓨터 프로그램 코드 및/또는 컴퓨터 프로그램 제품); 및/또는 (iii) 프로그램에 의하여 요구되는 정보를 저장하기 위하여 이용될 수도 있는 정보를 저장하도록 맞춰지는 데이터베이스(들)(2220)를 저장할 수 있다.
운영 체제(2216) 및/또는 애플리케이션(2218)은 예를 들어, 압축된, 컴파일되지 않은 및/또는 암호화된 포맷으로 저장될 수도 있고, 컴퓨터 프로그램 코드를 포함할 수도 있다. 프로그램의 명령들은 데이터 저장 디바이스(2214)가 아닌 컴퓨터-판독가능 매체로부터, 예컨대 ROM(2212)으로부터 또는 RAM(2210)으로부터, 프로세서의 메인 메모리 내로 판독되어 들어갈 수 있다. 프로그램 내의 명령의 시퀀스들의 실행이 CPU(2202)가 본 명세서에서 설명되는 프로세스 단계들을 수행하도록 야기하는 가운데, 고정 배선(hard- wired) 회로가 본 발명의 프로세스들의 구현을 위하여 소프트웨어 명령들 대신에 또는 이러한 명령들과 조합으로 사용될 수 있다.
용어 "컴퓨터-판독가능 매체"는 본 명세서에서 사용될 때 명령들을 실행을 위하여 컴퓨팅 디바이스의 프로세서(또는 본 명세서에서 설명되는 디바이스의 임의의 다른 프로세서)로 제공하거나 제공하는 것에 참여하는 임의의 비 일시적 매체를 지칭한다. 이러한 매체는, 이에 국한되는 것은 아니지만, 비-휘발성 매체 및 휘발성 매체를 포함하는 많은 형태를 취할 수 있다. 비-휘발성 매체는 예를 들어, 광학적, 자기적, 또는 광학-자기 디스크, 또는 플래시 메모리와 같은 집적 회로 메모리를 포함한다. 휘발성 매체는 통상적으로, 메인 메모리를 구성하는 동적 랜덤 액세스 메모리(dynamic random access memory; DRAM)를 포함한다. 컴퓨터-판독가능 매체의 공통적인 형태는, 예를 들어 플로피 디스크, 가요성 디스크, 하드 디스크, 자기 테이프, 및 임의의 다른 자기 매체, 자기-광학적 매체, CD-ROM, DVD, 임의의 다른 광학적 매체, 펀치 카드, 종이 테이프, 홀들의 패턴을 가진 임의의 다른 물리적 매체, RAM, PROM, 및 EPROM 또는 전자적으로 소거가능한 프로그램가능 판독 전용 메모리(electronically erasable programmable read-only memory; EEPROM) FLASH EPROM, 임의의 다른 메모리 칩 또는 카트리지, 또는 컴퓨터가 판독할 수 있는 임의의 다른 비 일시적 매체를 포함한다.
다양한 형태의 컴퓨터 판독가능 매체는, 실행하기 위해 하나 이상의 명령들의 하나 이상의 시퀀스를 CPU(2202)(또는 본 명세서에서 설명되는 디바이스의 임의의 다른 프로세서)로 운반하는 것에 수반될 수 있다. 예를 들어, 명령들은 처음에 원격 컴퓨터(미도시)의 자기 디스크 상에 보유될 수 있다. 원격 컴퓨터는 명령들을 자신의 동적 메모리 내로 로딩하고 명령들을 모뎀을 사용하여 이더넷 접속, 케이블 회선, 또는 심지어 전화기 회선을 통해 전송할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(예를 들어, 서버)로의 로컬 통신 디바이스는, 개별적인 통신 라인에 대한 데이터를 수신하고 이러한 데이터를 프로세서를 위한 시스템 버스에 배치할 수 있다. 시스템 버스는 데이터를 메인 메모리로 운반하며, 메인 메모리로부터 프로세서는 명령들을 취출하고 실행한다. 메인 메모리로부터 수신된 명령들은 선택적으로 프로세서에 의한 실행 이전에 또는 그 이후에 메모리 내에 저장될 수 있다. 추가적으로, 명령들은 통신 포트를 통해서 전기적, 전자기적 또는 광학적 신호로서 수신될 수도 있고, 이것은 다양한 타입의 정보를 운반하는 무선 통신 또는 데이터 흐름의 예시적인 형태들이다.
앞선 것들은 단지 본 개시의 원리들의 예시일 뿐이며, 시스템들, 디바이스들, 및 방법들은, 예시의 목적을 위한 그리고 한정의 목적이 아닌 제공되는 설명된 실시예들과 다르게 실시될 수도 있다. 본 명세서에서 개시된 시스템들, 디바이스들, 및 방법들이, 압출 프레스 시스템에서 사용되는 것으로 도시되었지만, 이들은 이에 국한되는 것은 아니지만 주조-및-압연 및 열 처리 프로세스를 포함하는 다른 제조 프로세스에서 사용될, 시스템들, 디바이스들, 및 방법들에 적용될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 더욱이, 본 개시는 다른 압출 프로세스를 포함하는 다른 제조 프로세스의 후-처리 단계로서 구현될 수 있고 또는 다른 제조 프로세스와 동시에 구현될 수 있다.
변형예들 및 수정들이 본 개시를 검토한 이후에 당업자들에게 떠오를 것이다. 개시된 특징들은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 다른 특징들과 함께 임의의 조합 및 부분 조합(다중 의존적 조합 및 부분 조합들을 포함)으로 구현될 수도 있다. 특징들의 임의의 구성요소들을 포함하는, 위에서 설명되고 예시되는 다양한 특징들은, 조합되거나 다른 시스템 내에 통합될 수도 있다. 더욱이, 특정 특징들은 생략되거나 구현되지 않을 수도 있다.
변경, 대체, 및 개조들의 예들이 당업자에 의하여 확인가능하고, 본 명세서에서 개시되는 정보의 범위로부터 벗어남 없이 이루어질 수 있다. 본 명세서에서 언급된 모든 참조 문헌들은 그 전체 내용이 참조로 통합되고 본 출원의 일부를 이루게 된다.

Claims (124)

  1. 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법으로서,
    제1 빌렛을 세장형 맨드렐 바의 수용단에 로딩하는 단계;
    상기 맨드렐 바를 따라 그리고 상기 맨드렐 바를 제자리에 고정시키고 상기 맨드렐 바의 회전을 방지하는 파지 요소들을 통해 상기 제1 빌렛을 이송시키는 단계로서, 임의의 주어진 시간에 적어도 하나의 파지 요소가 상기 맨드렐 바를 파지하고 있는 것인, 파지 요소들을 통해 제1 빌렛을 이송하는 단계; 및
    상기 제1 빌렛을 회전 다이를 통해서 압착함으로써 압출된 재료를 형성하도록 상기 제1 빌렛을 압출하는 단계로서, 상기 압출된 재료의 일부를 형성하는 인접한 제2 빌렛이 상기 제1 빌렛을 뒤따르게 되는 것인, 제1 빌렛을 압출하는 단계
    를 포함하는, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 맨드렐 바를 따라 그리고 상기 맨드렐 바에 클램핑되고 냉각 유체를 상기 맨드렐 바로 전달하는 냉각 요소들을 통해 상기 제1 빌렛을 이송하는 단계로서, 임의의 주어진 시간에 적어도 하나의 냉각 요소가 상기 맨드렐 바에 클램핑되는 것인, 냉각 요소들를 통해 제1 빌렛 이송하는 단계
    를 더 포함하는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 빌렛은, 상기 파지 요소들 및 상기 냉각 요소들에 대한 상기 제1 빌렛의 위치에 의존하여 간헐적으로 이동하는 트랙을 통해 상기 맨드렐 바를 따라 이송되는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 냉각 유체는 상기 수용단 반대편의 상기 맨드렐 바의 제2 단부에 제공되는 맨드렐 바 팁으로 이송되는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 냉각 유체는 상기 맨드렐 바 팁을 통과한 이후에 상기 냉각 요소로 복귀하게 되는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 맨드렐 바 팁은 상기 제1 빌렛을 수용하기 이전에 상기 회전 다이 내부에 위치하게 되는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  7. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 냉각 유체는 물인 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  8. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하는 것이:
    하나 이상의 빌렛이 상기 파지 요소들을 통과하는 것을 허용하도록 상기 파지 요소들이 상기 맨드렐 바를 교대로 파지하도록 하는 것을 더 포함하는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    하류 파지 요소가 상기 맨드렐 바를 파지하고, 상류 파지 요소가 개방되는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 하나 이상의 빌렛을 상기 맨드렐 바 상에 그리고 개방된 상기 상류 파지 요소를 지나도록 로딩하는 단계;
    개방된 상기 상류 파지 요소를 폐쇄하는 단계; 및
    상기 하나 이상의 빌렛을 상기 하류 파지 요소로 전진시키는 단계
    를 더 포함하는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 하류 파지 요소를 개방하는 단계;
    상기 하나 이상의 빌렛을 개방된 상기 하류 파지 요소를 지나도록 전진시키는 단계; 및
    상기 하류 파지 요소를 폐쇄하는 단계
    를 더 포함하는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  12. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하는 것이:
    하나 이상의 빌렛이 상기 냉각 요소들을 통과하는 것을 허용하도록 상기 냉각 요소들이 상기 맨드렐 바를 교대로 클램핑하는 것을 더 포함하는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    하류 냉각 요소가 상기 맨드렐 바를 클램핑하고 냉각 유체를 상기 맨드렐 바로 전달하며, 상류 냉각 요소가 개방되는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 하나 이상의 빌렛을 상기 맨드렐 바 상에 그리고 개방된 상기 상류 냉각 요소를 지나도록 로딩하는 단계;
    개방된 상기 상류 냉각 요소를 폐쇄하는 단계; 및
    상기 하나 이상의 빌렛을 상기 하류 냉각 요소로 전진시키는 단계
    를 더 포함하는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 하류 냉각 요소를 개방하는 단계;
    상기 하나 이상의 빌렛을 개방된 상기 하류 냉각 요소를 지나도록 전진시키는 단계; 및
    상기 하류 냉각 요소를 폐쇄하는 단계
    를 더 포함하는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  16. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    압출 도중에, 상기 회전 다이에 아직 진입하지 않은 상기 제1 빌렛의 부분이 회전하는 것을 방지하는 단계
    를 더 포함하는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    센터링 삽입체가 상기 부분의 회전을 방지하기 위해 상기 제1 빌렛의 상기 부분을 파지하고, 상기 센터링 삽입체는 상기 회전 다이에 상대적으로 조절가능한 위치를 갖는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 센터링 삽입체를 냉각 유체로 냉각하는 단계를 더 포함하는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  19. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 다이는, 상기 빌렛이 상기 회전 다이를 통과하여 전진함에 따라, 상기 빌렛을 가열하는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  20. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 다이를 향한 방향에서 상기 제1 빌렛에 대항하여 일정한 미는 힘을 제공하는 단계를 더 포함하는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  21. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압출된 재료가 상기 회전 다이를 빠져나올 때에 상기 압출된 재료를 급냉하는 단계를 더 포함하는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 압출된 재료는 물을 사용하여 급냉되는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 물은 상기 회전 다이의 1 인치 이내에서 상기 압출된 재료와 접촉하는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  24. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 다이는 복수의 적층된 다이 플레이트들을 포함하는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  25. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재료는 구리인 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  26. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재료는 알루미늄, 니켈, 티타늄, 황동, 강철, 및 플라스틱으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  27. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 다이의 회전 속도를 조절하는 단계를 더 포함하는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  28. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 빌렛은, 상기 맨드렐 바의 전체 길이를 따라 연장되는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  29. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압출된 재료의 내부를 질소로 가득 채우는 단계를 더 포함하는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  30. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 빌렛은 각각, 사람에 의하여 또는 자동화된 로딩 디바이스에 의하여 상기 맨드렐 바 상에 로딩되는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  31. 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법으로서,
    제1 빌렛을 세장형 맨드렐 바의 수용단에 수용하는 단계;
    상기 맨드렐 바를 따라 그리고 상기 맨드렐 바에 클램핑되고 냉각 유체를 상기 맨드렐 바로 전달하는 냉각 요소들을 통해 상기 제1 빌렛을 이송시키는 단계로서, 임의의 주어진 시간에 적어도 하나의 냉각 요소가 상기 맨드렐 바에 클램핑되는 것인, 냉각 요소들을 통해 제1 빌렛을 이송 단계; 및
    상기 제1 빌렛을 회전 다이를 통해서 압착함으로써 압출된 재료를 형성하도록 상기 제1 빌렛을 압출하는 단계로서, 상기 압출된 재료의 일부를 형성하는 인접한 제2 빌렛이 상기 제1 빌렛을 뒤따르게 되는 것인, 제1 빌렛을 압출하는 단계
    를 포함하는, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  32. 제 31항에 있어서,
    상기 제1 빌렛은, 상기 냉각 요소들에 대한 상기 제1 빌렛의 위치에 의존하여 간헐적으로 이동하는 트랙을 통해, 상기 맨드렐 바를 따라서 이송되는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  33. 제 31항 또는 제 32항에 있어서,
    상기 냉각 유체는 상기 수용단 반대편의 상기 맨드렐 바의 제2 단부에 제공되는 맨드렐 바 팁으로 이송되는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  34. 제 33항에 있어서,
    상기 냉각 유체는 상기 맨드렐 바 팁을 통과한 이후에 상기 냉각 요소들로 복귀하게 되는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  35. 제 33항에 있어서,
    상기 맨드렐 바 팁은 상기 제1 빌렛을 수용하기 이전에 상기 회전 다이 내부에 위치하게 되는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  36. 제 31항 또는 제 32항에 있어서,
    상기 냉각 유체는 물인 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 로딩하고 압출하는 방법.
  37. 압출 프레스 시스템으로서,
    제1 단부 및 제2 단부를 가지며, 빌렛을 수용하기 위한 상기 제1 단부는 자체를 관통하는 홀을 갖고, 상기 제2 단부는 맨드렐 바 팁에 커플링되는 것인, 맨드렐 바;
    상기 맨드렐 바에 커플링되며, 냉각 유체가 상기 맨드렐 바 팁을 냉각시키기 위해 상기 맨드렐 바의 내부 내로 전달되도록 하는 포트를 가지는, 냉각 요소;
    상기 맨드렐 바에 커플링되며, 상기 맨드렐 바를 제자리에 고정시키고 상기 맨드렐 바의 회전을 방지하기 위한 가동 파지부들을 포함하는, 파지 요소; 및
    회전 압출 다이 내로의 상기 빌렛의 진입 이전에 상기 빌렛이 회전하는 것을 방지하기 위해 상기 빌렛을 마찰식으로 맞물도록 하는 복수의 노치를 구비하는 센터링 삽입체로부터 상기 빌렛을 수용하도록 구성되는 상기 회전 압출 다이
    를 포함하고, 상기 맨드렐 바 팁은 상기 회전 다이 내에 위치하게 되는 것인, 압출 프레스 시스템.
  38. 제 37항에 있어서,
    상기 빌렛을 함께 파지하고 일정한 미는 힘을 상기 회전 다이의 방향에서 제공하는, 가동 제1 암 및 제2 암을 가지는 프레스-램 요소를 더 포함하는 것인, 압출 프레스 시스템.
  39. 제 38항에 있어서,
    상기 일정한 미는 힘은, 상기 빌렛이 사전결정된 속도로 상기 회전 다이에 진입하게 하는 것인, 압출 프레스 시스템.
  40. 제 37항 내지 제 39항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 맨드렐 바는, 냉각 요소 포트에 인접한 개구를 포함하고, 상기 개구는 냉각 유체를 수용하는 것인, 압출 프레스 시스템.
  41. 제 40항에 있어서,
    상기 맨드렐 바는 상기 개구의 양측의 상기 맨드렐 바 둘레에 노치들을 더 포함하고, 상기 노치들은 상기 냉각 유체가 누설되는 것을 방지하기 위한 O-링을 수용하도록 구성되는 것인, 압출 프레스 시스템.
  42. 제 41항에 있어서,
    상기 냉각 유체가 누설되는 것을 방지하는, 상기 개구 둘레의 맨드렐 바 슬리브를 더 포함하는 것인, 압출 프레스 시스템.
  43. 제 37항 내지 제 39항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 맨드렐 바는, 상기 냉각 요소로부터 냉각 유체를 수용하는 내부 튜브를 그 내부에 포함하며, 상기 내부 튜브를 통해 상기 냉각 유체가 상기 맨드렐 바 팁으로 전달되는 것인, 압출 프레스 시스템.
  44. 제 43항에 있어서,
    상기 냉각 유체는, 상기 내부 튜브의 외부면 및 상기 맨드렐 바의 내부면 사이의 상기 맨드렐 바 내의 공간을 따라 상기 맨드렐 바 팁으로부터 상기 냉각 요소로 복귀하게 되는 것인, 압출 프레스 시스템.
  45. 제 37항 내지 제 39항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 유체는 물인 것인, 압출 프레스 시스템.
  46. 제 37항 내지 제 39항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 맨드렐 바는, 상기 파지 요소의 파지부와 정합하도록 상응하게 성형되는 파지 부분을 포함하는 것인, 압출 프레스 시스템.
  47. 제 37항 내지 제 39항 중 어느 한 항에 있어서,
    트랙을 더 포함하고,
    상기 빌렛은 상기 트랙을 따라 이송되며
    상기 트랙은 상기 파지 요소 및 상기 냉각 요소에 대한 상기 빌렛의 위치에 의존하여 간헐적으로 이동하는 것인, 압출 프레스 시스템.
  48. 제 47항에 있어서,
    상기 트랙 상부에 위치하게 되고 상기 빌렛의 상부면에 접촉하도록 구성되는 상부 압연 휠들을 더 포함하는 것인, 압출 프레스 시스템.
  49. 제 37항 내지 제 39항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 압출 다이의 출구에 제공되는 급냉 튜브를 더 포함하는 것인, 압출 프레스 시스템.
  50. 제 49항에 있어서,
    상기 급냉 튜브는, 상기 압출된 재료가 상기 회전 압출 다이를 빠져나올 때에 상기 압출된 재료를 급냉시키는 것인, 압출 프레스 시스템.
  51. 제 50항에 있어서,
    상기 압출된 재료는 물을 사용하여 급냉되는 것인, 압출 프레스 시스템.
  52. 제 51항에 있어서,
    상기 물은 상기 회전 압출 다이의 1 인치 이내에서 상기 압출된 재료와 접촉하는 것인, 압출 프레스 시스템.
  53. 제 37항 내지 제 39항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 압출 다이의 회전 속도를 제어하는 스핀들에 커플링되는 모터를 더 포함하는 것인, 압출 프레스 시스템.
  54. 복수의 빌렛의 압출을 적어도 부분적으로 제어하는 시스템으로서,
    제1 빌렛을 세장형 맨드렐 바의 수용단에 로딩하는 것을 위한;
    상기 맨드렐 바를 따라서 그리고 상기 맨드렐 바를 제자리에 고정시키고 상기 맨드렐 바의 회전을 방지하는 파지 요소들을 통해서 상기 제1 빌렛을 이송시키는 것으로서, 임의의 주어진 시간에 적어도 하나의 파지 요소가 상기 맨드렐 바를 파지하고 있는 것인, 파지 요소들을 통해 제1 빌렛을 이송시키는 것을 위한; 그리고
    상기 제1 빌렛을 회전 다이를 통해서 압착함으로써 압출된 재료를 형성하도록 상기 제1 빌렛을 압출하는 것으로서, 상기 압출된 재료의 부분을 형성하는 인접한 제2 빌렛이 상기 제1 빌렛을 뒤따르게 되는 것인, 제1 빌렛을 압출하는 것을 위한,
    명령들을 압출 프레스 시스템에게 제공하도록 구성되는 프로세서를 포함하는 것인, 복수의 빌렛의 압출을 적어도 부분적으로 제어하는 시스템.
  55. 제 54항에 있어서,
    상기 프로세서는 또한, 상기 파지 요소에 대한 상기 제1 빌렛의 위치에 기초하여 그 위에 상기 제1 빌렛이 위치하게 되는, 트랙을 간헐적으로 이동시키기 위한 명령들을 압출 프레스 시스템에게 제공하도록 구성되는 것인, 복수의 빌렛의 압출을 적어도 부분적으로 제어하는 시스템.
  56. 제 54항 또는 제 55항에 있어서,
    상기 프로세서는 또한, 상기 회전 다이의 회전 속도를 조절하기 위한 명령들을 압출 프레스 시스템에게 제공하도록 구성되는 것인, 복수의 빌렛의 압출을 적어도 부분적으로 제어하는 시스템.
  57. 제 54항 또는 제 55항에 있어서,
    상기 프로세서는 또한, 냉각 유체 전달 시스템을 모니터링하기 위한 명령들을 압출 프레스 시스템에게 제공하도록 구성되는 것인, 복수의 빌렛의 압출을 적어도 부분적으로 제어하는 시스템.
  58. 제 54항 또는 제 55항에 있어서,
    상기 프로세서는 또한, 상기 복수의 빌렛을 상기 회전 다이로 전달하는 프레스-램 플래튼들의 전진 속도 및 후퇴 속도를 조절하기 위한 명령들을 압출 프레스 시스템에게 제공하도록 구성되는 것인, 복수의 빌렛의 압출을 적어도 부분적으로 제어하는 시스템.
  59. 복수의 빌렛의 압출을 적어도 부분적으로 제어하기 위한 비 일시적 컴퓨터-판독가능 매체로서,
    제1 빌렛을 세장형 맨드렐 바의 수용단에 로딩하는 것을 위한;
    상기 맨드렐 바를 따라서 그리고 상기 맨드렐 바를 제자리에 고정시키고 상기 맨드렐 바의 회전을 방지하는 파지 요소들을 통해서 상기 제1 빌렛을 이송시키는 것으로서, 임의의 주어진 시간에 적어도 하나의 파지 요소는 상기 맨드렐 바를 파지하고 있는 것인, 파지 요소들을 통해 제1 빌렛을 이송시키는 것을 위한; 그리고
    상기 제1 빌렛을 회전 다이를 통해서 압착함으로써 압출된 재료를 형성하도록 상기 제1 빌렛을 압출하는 것으로서, 상기 압출된 재료의 부분을 형성하는 인접한 제2 빌렛이 상기 제1 빌렛을 뒤따르게 되는 것인, 상기 제1 빌렛을 압출하는 것을 위한,
    자체에 기록되는 로직을 포함하는 것인, 비 일시적 컴퓨터-판독가능 매체.
  60. 제 59항에 있어서,
    상기 파지 요소들에 대한 상기 제1 빌렛의 위치에 기초하여 그 위에 상기 제1 빌렛이 위치하게 되는, 트랙을 간헐적으로 이동시키기 위한, 자체에 기록되는 로직을 더 포함하는 것인, 비 일시적 컴퓨터-판독가능 매체.
  61. 제 59항 또는 제 60항에 있어서,
    상기 회전 다이의 회전 속도를 조절하기 위한, 자체에 기록되는 로직을 더 포함하는 것인, 비 일시적 컴퓨터-판독가능 매체.
  62. 제 59항 또는 제 60항에 있어서,
    냉각 유체 전달 시스템을 모니터링하기 위한, 자체에 기록되는 로직을 더 포함하는 것인, 비 일시적 컴퓨터-판독가능 매체.
  63. 제 59항 또는 제 60항에 있어서,
    상기 복수의 빌렛을 상기 회전 다이로 전달하는 프레스-램 플래튼들의 전진 속도 및 후퇴 속도들을 조절하기 위한, 자체에 기록되는 로직을 더 포함하는 것인, 비 일시적 컴퓨터-판독가능 매체.
  64. 압출 프레스 시스템으로서,
    제1 단부 및 제2 단부를 갖는 맨드렐 바로서, 빌렛을 수용하기 위한 상기 제1 단부는 자체를 관통하는 홀을 갖고, 상기 제2 단부는 맨드렐 바 팁에 커플링되는 것인, 맨드렐 바;
    상기 맨드렐 바 팁을 냉각시키기 위하여 상기 맨드렐 바의 내부 내로 냉각 유체를 전달하기 위한 냉각 수단;
    상기 맨드렐 바를 제자리에 고정시키고 상기 맨드렐 바의 회전을 방지하기 위한 파지 수단; 및
    상기 빌렛을 압출하기 위한 회전 압출 수단으로서, 상기 빌렛의 상기 회전 압출 다이 내로의 진입 이전에 상기 빌렛이 회전하는 것을 방지하기 위해 상기 빌렛을 마찰식으로 맞물도록 하는 복수의 노치들을 가지는 센터링 수단으로부터 상기 빌렛을 수용하는 것인, 회전 압출 수단
    을 포함하며, 상기 맨드렐 바 팁은 상기 회전 압출 수단 내부에 위치하게 되는 것인, 압출 프레스 시스템.
  65. 제 64 항에 있어서,
    상기 빌렛을 파지하고 일정한 미는 힘을 상기 회전 압출 수단의 방향에서 제공하기 위한 압착 수단을 더 포함하는 것인, 압출 프레스 시스템.
  66. 제 65항에 있어서,
    상기 일정한 미는 힘은, 상기 빌렛이 사전결정된 속도로 상기 회전 압출 수단에 진입하게 하는 것인, 압출 프레스 시스템.
  67. 제 64항 내지 제 66항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 맨드렐 바는 상기 냉각 수단에 인접한 개구를 포함하고, 상기 개구는 냉각 유체를 수용하는 것인, 압출 프레스 시스템.
  68. 제 67항에 있어서,
    상기 맨드렐 바는 상기 개구의 양측의 상기 맨드렐 바 둘레에 노치들을 더 포함하고, 상기 노치들은 상기 냉각 유체가 누설되는 것을 방지하기 위한 0-링을 수용하도록 구성되는 것인, 압출 프레스 시스템.
  69. 제 68항에 있어서,
    상기 냉각 유체가 누설되는 것을 방지하는, 상기 개구 둘레의 맨드렐 바 슬리브를 더 포함하는 것인, 압출 프레스 시스템.
  70. 제 64항 내지 제 66항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 맨드렐 바는, 상기 냉각 요소로부터 냉각 유체를 수용하는 내부 튜브를 그 내부에 포함하는, 상기 내부 튜브를 통하여 상기 냉각 유체가 상기 맨드렐 바 팁으로 전달되는 것인, 압출 프레스 시스템.
  71. 제 70항에 있어서,
    상기 냉각 유체는, 상기 내부 튜브의 외부면 및 상기 맨드렐 바의 내부면 사이의 상기 맨드렐 바 내부의 공간을 따라 상기 맨드렐 바 팁으로부터 상기 냉각 수단으로 복귀하게 되는 것인, 압출 프레스 시스템.
  72. 제 64항 내지 제 66항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 유체는 물인 것인, 압출 프레스 시스템.
  73. 제 64항 내지 제 66항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 맨드렐 바는 상기 파지 수단과 정합하도록 상응하게 성형되는 파지 부분을 포함하는 것인, 압출 프레스 시스템.
  74. 제 64항 내지 제 66항 중 어느 한 항에 있어서,
    트랙을 더 포함하고,
    상기 빌렛이 상기 트랙을 따라 이송되며,
    상기 트랙은 상기 파지 수단 및 냉각 수단에 대한 상기 빌렛의 위치에 의존하여 간헐적으로 이동하는 것인, 압출 프레스 시스템.
  75. 제 74항에 있어서,
    상기 트랙 상부에 위치하게 되고 상기 빌렛의 상부면에 접촉하도록 구성되는 상부 압연 휠들을 더 포함하는 것인, 압출 프레스 시스템.
  76. 제 64항 내지 제 66항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 압출 수단의 출구에 제공되는 급냉 수단을 더 포함하는 것인, 압출 프레스 시스템.
  77. 제 76항에 있어서,
    상기 급냉 수단은, 상기 압출된 재료가 상기 회전 압출 다이를 빠져나올 때에 상기 압출된 재료를 급냉시키는 것인, 압출 프레스 시스템.
  78. 제 77항에 있어서,
    상기 압출된 재료는 물을 사용하여 급냉되는 것인, 압출 프레스 시스템.
  79. 제 78 항에 있어서,
    상기 물은 상기 회전 압출 수단의 1 인치 이내에서 상기 압출된 재료와 접촉하는 것인, 압출 프레스 시스템.
  80. 제 64항 내지 제 66항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 압출 수단의 회전 속도를 제어하기 위한 수단을 더 포함하는 것인, 압출 프레스 시스템.
  81. 복수의 빌렛을 연속적으로 압출하는 방법으로서,
    비-회전 맨드렐 바를 따라서, 상기 맨드렐 바의 제1 단부로부터 상기 맨드렐 바의 제2 단부로 복수의 빌렛을 이송하는 단계; 및
    상기 복수의 빌렛 각각을 회전 다이를 통해서 압착함으로써 상기 복수의 빌렛을 압출하는 단계로서, 상기 복수의 비-회전 빌렛들에 대한 상기 회전 다이의 회전으로 인한 마찰은 복수의 중공 빌렛들을 변형시키기 위한 열을 생성하는 것인, 복수의 빌렛을 압출하는 단계
    를 포함하고, 맨드렐 바 팁이 상기 맨드렐 바의 제2 단부에서 상기 회전 다이 내부에 위치하게 되는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 압출하는 방법.
  82. 제 81 항에 있어서,
    압출 도중에, 상기 회전 다이에 아직 진입하지 않은 상기 복수의 빌렛 중 개별적인 하나의 부분이 회전하는 것을 방지하는 단계를 더 포함하는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 압출하는 방법.
  83. 제 82항에 있어서,
    센터링 삽입체가 상기 부분의 회전을 방지하기 위해 상기 개별적인 빌렛의 상기 부분을 파지하고, 상기 센터링 삽입체는 상기 회전 다이에 상대적으로 조절가능한 위치를 갖는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 압출하는 방법.
  84. 제 81항 내지 제 83항 중 어느 한 항에 있어서,
    압출 도중에 상기 맨드렐 바 팁을 냉각시키는 단계를 더 포함하는 것인, 복수의 빌렛을 연속적으로 압출하는 방법.
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