KR102566720B1 - 쿼츠 재가공 방법 - Google Patents

쿼츠 재가공 방법 Download PDF

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KR102566720B1
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이수정
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Abstract

본 발명은 내경이 제1 직경을 갖는 실린더 형상의 제1 가공물을 제공하기 위해 기준 직경을 갖는 잉곳을 제1 직경으로 절단하여 제1 가공물과 외경이 제1 직경을 갖는 원통 형상의 제2 가공물로 분리하고, 분리된 제2 가공물을 가공해 외경이 기준 직경을 갖도록 재 가공하는 쿼츠 재가공 방법에 관한 것으로, 미리 지정된 소정의 기준 직경을 갖는 원통의 잉곳을 준비하는 단계, 상기 잉곳의 중심축을 따라 상기 기준 직경보다 작은 제1 직경으로 절단하여 내경이 상기 제1 직경을 갖는 실린더 형상의 제1 가공물과 외경이 상기 제1 직경을 갖는 원통 형상의 제2 가공물로 분리하는 단계, 상기 제2 가공물을 가공해 외경이 상기 기준 직경을 갖도록 재 가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 잉곳의 가공에 있어서, 버려지는 잉곳 없이 모두 재사용 할 수 있으며, 실린더 형상으로 분리된 잉곳의 내부를 재가공하여 필요 규격의 제2 가공물을 제공할 수 있고, 규격이 다른 가공물을 재가공하여 필요 규격의 가공물로 제공할 수 있는 효과가 있을 뿐만 아니라, 다양한 형상의 쿼츠 가공물을 제공함에 있어서 재료비가 절감될 수 있는 효과가 있다.

Description

쿼츠 재가공 방법{QUARTZ REFORMING METHOD}
본 발명은 쿼츠 재가공 방법에 관한 것으로, 상세하게 내경이 제1 직경을 갖는 실린더 형상의 제1 가공물을 제공하기 위해 기준 직경을 갖는 잉곳을 제1 직경으로 절단하여 제1 가공물과 외경이 제1 직경을 갖는 원통 형상의 제2 가공물로 분리하고, 분리된 제2 가공물을 가공해 외경이 기준 직경을 갖도록 재 가공하는 쿼츠 재가공 방법에 관한 것이다.
적당한 크기와 형상으로 주조된 석영 잉곳을 용도에 따라 다양한 형상으로 가공하는 기술이 개발되고 있다. 이와 관련된 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허 10-2017-0027960호 및 대한민국 등록특허 10-1287275호 등이 있다. 종래의 잉곳 가공방법에 따르면, 정해진 규격의 링 형상 또는 관 형상의 쿼츠(Quartz, 석영) 실린더를 제공하기 위해 원판 또는 원기둥 형상의 잉곳의 내경을 제거하여 해당 규격의 쿼츠 실린더를 가공한다. 이때, 제거된 내경은 규격이 맞지 않아 동일한 규격의 쿼츠 실린더로 재가공하지 못하고 버려지는 문제점이 발생되고 있다.
따라서, 본 발명에서는 제거된 내경을 재가공하여 필요 규격의 제2 가공물을 제공할 수 있는 쿼츠 재가공 방법을 제안하고자 한다.
선행문헌 1 : 대한민국 등록특허 10-1806791호(2017.12.04. 등록) 선행문헌 2 : 대한민국 등록특허 10-1287275호(2013.07.11. 등록)
본 발명은 실린더 형상의 제1 가공물을 제공하기 위해 절단되어 분리된 제1직경을 갖는 원통 형상의 제2 가공물을 재가공하여 기준 직경의 제2 가공물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 재가공하여 제공된 제2 가공물은 제1 가공물과 동일한 외경을 가지는 것을 목적으로 한다.
또한, 잉곳을 가공함에 있어서 버려지는 잉곳이 없도록 잉곳을 재사용하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 미리 지정된 소정의 기준 직경을 갖는 원통의 잉곳을 준비하는 단계, 상기 잉곳의 중심축을 따라 상기 기준 직경보다 작은 제1 직경으로 절단하여 내경이 상기 제1 직경을 갖는 실린더 형상의 제1 가공물과 외경이 상기 제1 직경을 갖는 원통 형상의 제2 가공물로 분리하는 단계, 상기 제2 가공물을 가공해 외경이 상기 기준 직경을 갖도록 재 가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 잉곳의 가공에 있어서, 버려지는 잉곳 없이 모두 재사용 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 실린더 형상으로 분리된 잉곳의 내부를 재가공하여 필요 규격의 제2 가공물을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 규격이 다른 가공물을 재가공하여 필요 규격의 가공물로 제공할 수 있는 효과가 있다.
이로 인해, 다양한 형상의 쿼츠 가공물을 제공함에 있어서 재료비가 절감될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 쿼츠 재가공 방법을 나타낸 단계도이다.
도 2는 본 발명의 쿼츠 재가공 방법에 따른 제1 가공물 및 제2 가공물을 나타낸 도면이다.
도 3은 발명의 일 실시예에 따른 제2 가공물 재가공단계를 상세히 나타낸 단계도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 쿼츠 재가공 방법을 단계별로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 쿼츠 재가공 방법에서 몰드가 결합하는 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 제2 보조금형의 다양한 실시예를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 이루어질 수 있어 이하에서 기재되거나 도면에 도시되는 실시예에 한정되지 않는다. 또한, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해 본 발명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 동일하거나 유사한 부호들은 동일하거나 유사한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 쿼츠 재가공 방법을 나타낸 단계도이고, 도 2는 본 발명의 쿼츠 재가공 방법에 따른 제1 가공물(11) 및 제2 가공물(12)을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 잉곳 준비단계(S100), 잉곳 분리단계(S200), 제2 가공물 재가공단계(S300), 제2 가공물 냉각단계(S400)을 포함하여 구성된다.
잉곳 준비단계(S100)는 미리 지정된 소정의 기준 직경(d0)을 갖는 원통 형상의 잉곳(10)을 준비하는 단계(S100)이다. 잉곳(10)은 금속 또는 합금을 녹여 주형에 흘려 넣어 굳힌 것으로, 본 발명에서는 쿼츠(Quartz, 석영) 잉곳을 제공하는 것이 바람직하며, 잉곳(10)을 제조하는 주형은 소정의 기준 직경(d0)을 같는 원통 형상의 빈 공간을 갖도록 구비되는 것이 바람직하다.
도 2의 좌측에 도시된 바와 같이 본 발명의 잉곳(10)은 미리 지정된 소정의 기준 직경(d0)을 갖는 원통 형상으로 제조되어 준비되는 것이 바람직하다. 또한, 일반적으로 잉곳(10)은 중심부에 상면부터 하면까지 단면이 원형으로 관통되는 관통부(H)가 형성된다. 관통부(H)의 직경은 상기 소정의 기준 직경(d0)보다 작고, 바람직하게는 후술할 제1 직경(d1)보다 작은 제2 직경(d2)으로 구비된다. 바람직하게, 제2 직경(d2)은 Φ100mm내지 Φ300mm로 형성될 수 있으며, Φ150mm 내지 Φ200mm로 형성되는 것이 가장 바람직할 것이다. 소정의 기준 직경(d0)은 Φ300mm 내지 Φ400mm로 형성될 수 있으나, Φ360mm이상으로 구비되는 것이 바람직하다. 가장 바람직한 실시예로, 잉곳(10)은 기준 직경(d0)이 Φ360mm로 구비되고 높이가 265mm로 구비될 수 있다. 경우에 따라서, 기준 직경(d0)은 Φ365mm 또는 Φ370mm로 구비될 수도 있으며, 링 형상의 가공물을 제조시 잉곳(10)의 높이는 준비단계(S100)에 의해 높이가 변경될 수도 있다.
이후, 기준 직경(d0)의 잉곳(10)이 준비되면, 링 형상 또는 실린더 형상의 제1 가공물(11)을 제공하기 위해 잉곳(10)을 분리하는 잉곳 분리단계(S200)가 이루어질 수 있다. 잉곳 분리단계(S200)는 기준 직경(d0)을 갖는 잉곳(10)의 중심축을 따라 기준 직경(d0)보다 작은 제1 직경(d1)으로 내측을 원통형상으로 절단하여 내경이 제1 직경(d1)을 갖는 실린더 형상의 제1 가공물(11)과, 잉곳(10)이 절단되어 분리된 내측 제2 가공물(12)로 분리될 수 있다. 이때, 제2 가공물(12)은 외경이 제1 직경(d1)을 갖는 원통 형상으로 구비되고 중심부에는 관통부(H)가 형성된다. 여기서 제1 직경(d1)은 Φ280mm로 구비되는 것이 가장 바람직하다. 경우에 따라서, 제1 직경(d1)는 290mm 또는 270mm로 구비될 수도 있으며, 제1 직경(d1)은 기준 직경(d0)보다 작은 직경이라면 어느 길이든 가능할 수 있다.
상세하게, 도 2의 우측에 도시된 바와 같이 기준 직경(d0)의 원통 형상 잉곳(10)이 기준 직경(d0)의 외경을 갖고 제1 직경(d1)의 내경을 갖는 실린더 형상의 제1 가공물(11)과, 제1 직경(d1)의 외경을 갖고 중심부에는 관통부(H)가 형성된 원통 형상의 제2 가공물(12)로 분리되는 것이 바람직하다. 종래에는 잉곳 분리단계(S200)에서 분리되어진 제1 가공물(11)만을 대상물품으로 다음 단계로 가공하여 사용하였으며, 제1 가공물(11)을 제공하기 위해 분리되어진 제2 가공물(12)은 규격이 맞지 않아 버려졌다. 그러나, 이하 본 발명에서는 분리된 제2 가공물(12)을 필요한 규격을 가지도록 재가공하여 재사용하는 방법을 제안하고자 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 가공물 재가공단계(S300)를 상세히 나타낸 단계도이다.
도 3을 참조하면, 제2 가공물 재가공단계(S300)는 제2 가공물(12)의 외경을 기준 직경(d0)으로 재가공하는 단계로, 기준 직경(d0)보다 큰 직경을 갖는 제1 금형(210)의 상면에 제2 직경(d2)과 동일한 직경을 갖는 원통 형상의 코어(300)를 배치하는 코어 배치 단계(S320); 코어(300)의 외주면에 제2 가공물(12)을 외삽하여 제1 금형(210)의 상면에 배치하는 제2 가공물 배치 단계(S350); 제2 가공물(12)의 상면에 제2 보조금형(202)을 배치하는 제2 보조금형 배치 단계(S361); 제1 금형(210)의 상면에 내부 공간이 기준 직경(d0)을 갖는 몰드(100)를 배치하는 몰드 배치 단계(S380); 및 제2 가공물(12)을 가열해 제2 보조금형(202)의 하중으로 제2 가공물(12)을 상기 기준 직경(d0)으로 가공하는 가열 단계(S390);를 포함하여 실시될 수 있다.
보다 바람직한 실시예로, 제2 가공물 재가공단계(S300)는, 제1 금형 배치 단계(S310), 제1 코어 배치 단계(S320), 이형시트 배치 단계(S330), 제1 보조금형 배치 단계(S340), 제2 가공물 배치 단계(S350), 제3 보조금형 배치 단계(S360), 제2 보조금형 배치 단계(S361), 제2 금형 배치 단계(S370), 몰드 배치 단계(S380) 및 가열 단계(S390)를 포함하도록 실시될 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 각 단계를 상세히 설명하도록 한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 쿼츠 재가공 방법을 단계별로 나타낸 도면이다.
제1 금형 배치 단계(S310)는 기준 직경(d0)보다 큰 직경을 갖는 원판 형상의 제1 금형(210)을 지면 또는 가공을 수행할 위치에 배치하는 단계이다.
제1 코어 배치 단계(S320)는 제1 금형(210)의 상면에 제2 직경(d2)과 동일한 직경을 갖는 원통 형상의 코어(300)를 배치하는 단계이다. 이와 같이 코어(300)가 구비되는 경우, 후술할 구성들은 모두 코어(300)의 외주면에 외삽되는 것을 전제로 실시될 수 있을 것이다. 바람직하게, 몰드(100), 코어(300) 및 제1 금형(210)은 서로 분리된 구성으로 구비되고 탈착 될 수 있다. 이에 따라 각 부품이 노후 또는 파손된 경우 해당 부품만 교체하여 사용할 수 있다. 몰드(100)에 대한 보다 바람직한 실시예로, 몰드(100)는 복수개로 분할되도록 구성될 수 있다. 이에 대한 상세한 실시예는 도 5을 참조하여 후술하도록 한다.
제1 금형(210) 및 코어(300)는 고온에서 반응하지 않고 열을 견딜 수 있는 그라파이트(카본)소재로 구비되는 것이 바람직하며, 휘발에 의한 오염이 없는 재질로 구비되는 것이 바람직하다.
추후 제2 가공물(12)을 보다 용이하게 분리하기 위해, 제1 코어 배치 단계(S320) 이후에 제1 금형(210)의 상면에 이형시트(s)를 배치하는 이형시트 배치 단계(S330)가 더 실시될 수 있다. 이 때, 이형시트(s)는 그라파이트 재질의 필름이나 액상일 수 있으며, 석영 및 그라파이트와 반응하지 않는 이형시트(s)도 가능 하다.
제1 보조금형 배치 단계(S340)는 제1 금형(210)의 상면(혹은, 이형시트(s)가 배치되는 경우 이형시트(s)의 상면)에 제1 보조금형(201)을 배치하는 단계로, 필요에 따라 후술할 제2 가공물 배치 단계(S350) 이전에 실시될 수 있다. 제1 보조금형(101)은 30˚내지 60˚의 각도 범위를 갖는 원뿔대 형상으로 구비되되, 넓은 면적이 제1 금형(210)의 상면과 접촉하도록 배치되는 것이 가장 바람직할 것이다. 다른 실시예에 따르면, 제1 보조금형(101)은 원판 형상의 중심에 소정의 기둥 형상이 돌출된 형상으로 구비될 수 있다. 이와 같이 제1 보조금형(201)이 중심이 돌출된 형상으로 구비되는 경우, 제1 보조금형(201)의 상측에 위치된 제2 가공물(12)은 고온 가압에 의해 가공되는 단계에서, 제1 보조금형(201)에 의해 중심이 관통되어 링 형상 또는 실린더 형상의 제2 가공물(12)로 한 번에 재가공 될 수 있다. 다른 실시예에서와 같이 링 형상 또는 실린더 형상의 제2 가공물(12)로 한 번에 재가공되는 경우, 추가적으로 제2 가공물 분리단계가 필요 없으며, 필요 규격의 제2 가공물(12)을 한 번에 제공 가능하다.
제2 가공물 배치 단계(S350)는 코어(300)의 외주면에 제2 가공물(12)을 외삽하여 상기 제1 금형(210)의 상면에 배치하는 단계이다. 바람직하게, 제2 가공물(12)은 관통부(H)를 통해 코어(300)에 끼워 삽입됨으로써 제2 가공물(12)의 위치가 몰드(100) 내부의 중심으로 정렬될 수 있다.
이때, 제1 금형(210)의 상면에 위치되는 제2 가공물(12)의 직경은 기준 직경(d0)보다 작은 제1 직경(d1)으로 구비되며, 제2 가공물(12)의 하면의 중점이 제1 금형(210)의 상면의 중점과 서로 접하도록 위치되는 것이 바람직할 것이다. 다만, 이형시트(s)가 배치되는 경우 이형시트(s)의 상면에 배치되는 것이 바람직하며, 제1 보조금형(201)이 배치되는 경우 제1 보조금형(201)의 상면에 배치되는 것이 바람직할 것이다.
다른 바람직한 실시예로, 제2 가공물(12)이 제1 금형(210)의 상면에 위치되기 이전에, 잉곳 분리단계(S200)에서 제2 가공물(12)이 분리됨에 따라 발생된 잔여물을 세정하고, 건조시키는 단계가 추가될 수 있다.
제3 보조금형 배치 단계(S360)는 10˚내지 45˚의 각도 범위를 갖는 원뿔대 형상의 제3 보조금형(203)이 제2 가공물(12)의 상면에 배치되는 단계이다. 후술할 제2 보조금형(202)의 기둥부(202')가 원뿔대 형상으로 구비되는 경우, 제3 보조금형 배치 단계(S360)는 생략되도록 실시될 수 있다.
제2 보조금형 배치 단계(S361)는 제2 가공물(12)의 상면에 제2 보조금형(202)을 배치하는 단계이다. 일 실시예로, 제3 보조금형 배치 단계(S360)가 선행된 경우 제3 보조금형(203)의 상면에 형성된 돌출부(20)가 제2 보조금형(202)의 하면에 형성된 홈부(21)에 삽입됨으로써 제2 보조금형(202)이 제3 보조금형(203)의 상면으로부터 이탈하지 않고 결합되도록 실시될 수 있다. 제2 보조금형(202)의 형상에 대한 일 실시예로, 제2 보조금형(202)은 하면 중심에 제1 직경(d1)을 갖는 기둥부(202')가 더 돌출 형성될 수 있다. 기둥부(202')가 형성되는 경우, 제3 보조금형(203)의 상면에 형성된 돌출부(20)가 기둥부(202')의 하면에 형성된 홈부(21)에 삽입됨으로써 제2 보조금형(202)이 제3 보조금형(203)의 상면으로부터 이탈하지 않고 결합되도록 실시될 수 있다. 다른 실시예로, 기둥부(202')는 10˚내지 45˚의 각도 범위를 갖는 원뿔대 형상으로 구비될 수 있다.
이때, 제2 보조금형(202)은 제2 가공물(12)의 직경인 제1 직경(d1)보다 큰 직경으로 구비되는 것이 바람직하며, 몰드(100) 내측의 빈 공간의 직경과 동일한 기준 직경(d0)으로 구비되고, 중심부에는 코어(300)의 직경에 대응되는 직경을 갖는 내경이 형성되는 것이 가장 바람직하다.
제2 보조금형(202)은 기준 직경(d0)을 갖는 원판 형상의 금형으로 몰드(100) 내부 공간에 대응되도록 구비될 수 있으며, 무게가 20kg이상 50kg이하로 구비되는 것이 바람직하다. 보다 상세하게, 제2 보조금형(202)의 무게가 20kg이상 50kg이하로 구비됨으로써 중력에 의해 하측 방향으로 제2 가공물(12)을 가압할 수 있다.
제2 금형 배치 단계(S370)는 제2 보조금형(202)의 상면에 제2 금형(220)을 배치하는 단계이다. 제2 금형(220)은 기준 직경(d0)보다 큰 직경을 갖는 원판 형상으로 구비되며, 본 발명의 제2 실시예에 따른 쿼츠 재가공 방법이 2단으로 실시되는 경우, 제1 금형(210)과 대응되는 기능을 수행한다.
몰드 배치 단계(S380)는 제1 금형(210)의 상면에 내부 공간이 기준 직경(d0)을 갖는 몰드(100)를 배치하는 단계이다.
가열 단계(S390)는 제2 가공물(12)을 가열해 제2 보조금형(202)의 하중으로 제2 가공물(12)을 기준 직경(d0)으로 가공하는 단계이다. 도 4를 참조하면, 몰드(100) 내부 공간의 온도를 높일 수 있는 가열부재(110)가 구비될 수 있다. 이때, 가열부재(110)는 몰드(100)의 내측에 일체형으로 구비될 수도 있으나, 본 발명에서는 바람직한 실시예로 몰드(100)와 별개로 구비된 가열부재(110)를 기준으로 설명한다. 또한, 가열부재(110)는 몰드(100)의 온도를 높일 수 있는 화로 등으로 구비될 수도 있으나, 몰드(100) 내부 공간의 온도를 균일하게 높일 수 있도록 전류를 통한 가열부재(110)를 기준으로 설명한다. 상세하게, 가열부재(110)에 전류를 인가하여 몰드(100) 내부의 온도를 높일 수 있다. 이때, 몰드(100) 내부 온도는 1100˚ 내지 2000˚로 가열하는 것이 가장 바람직하다. 이보다 온도가 낮은 경우 목적한 형상으로 가공하기가 어렵고, 이보다 온도가 높은 경우 변형층 및 버블이 과다하게 생성되어 불량률이 높아지는 문제점이 있다. 보다 상세하게, 몰드(100)의 온도를 고온으로 가열함과 동시에, 제2 가공물(12) 상면에 위치된 제2 보조금형(102)의 무게에 의해 하측 방향으로 코어(300)를 따라 이동되며 고온으로 부드러워진 제2 가공물(12)을 가압하여 제2 가공물(12)의 형상을 변형시킬 수 있다. 구체적으로, 몰드(100)의 내부 공간의 형상에 의해 제2 가공물(12)의 제1 직경(d1)이 기준 직경(d0)으로 변형되며, 동시에 제2 가공물(12)의 높이는 낮아질 수 있다. 보다 구체적으로, 고온의 몰드(100) 내측에 위치된 제2 가공물(12)은 제2 보조금형(202)의 무게에 의해 가압 될 수 있으나, 별도의 외력을 통해 가압 될 수도 있다. 또한, 효과적인 고온 유지를 위해 몰드(100)의 내측과 제1 보조금형(201) 및 제2 보조금형(202)은 열 전도도가 높은 금속 재질로 구비되는 것이 바람직하다.
이와 같이 기준 직경(d0)으로 가공된 제2 가공물(12)은 제2 가공물 냉각단계(S400)에서 가열부재(110)의 전류를 차단시킴으로써 몰드(100)의 온도가 점차적으로 낮아져 자연 냉각될 수 있다. 별도의 냉각부재를 사용하여 빠르게 냉각할 수도 있으나, 빠르게 냉각하는 경우 제2 가공물(12)의 물성이 변화하거나 기포가 형성될 수 있는 문제점이 있어서, 자연 냉각을 통한 어닐링(Annealing) 공정을 통해 상온에서 소재 내부의 응력 즉, 스트레스를 제거하기 위해 고온의 제2 가공물(12)을 서서히 실온까지 냉각하는 것이 바람직하다. 기준 직경(d0)으로 가공된 제2 가공물(12)의 냉각이 완료되면, 제2 가공물(12)이 완성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 기준 직경(d0)으로 가공된 제2 가공물(12)을 필요에 따라 추가 가공을 할 수 있다. 상술한 잉곳 분리단계(S200)에서 원통 형상의 잉곳(10)을 제1 직경(d1)으로 분리하여 실린더 형상의 제1 가공물(11)을 제공한 것과 같이, 기준 직경(d0)으로 가공된 제2 가공물(12)의 중심을 기준 직경(d0)보다 작은 직경으로 절단 분리하여 실린더 형상 또는 링 형상의 제3 가공물로 추가 가공을 할 수 있다. 또한, 제3 가공물로 추가 가공을 하면서 절단되어 분리된 제4 가공물은 상술한 제2 가공물(12)의 제2 가공물 재가공단계(S300)와 동일한 과정을 반복하여 필요 규격으로 재가공 될 수 있다.
또한, 상술한 가공 공정은 복수의 단을 형성하여 동시에 수행될 수 있다. 구체적으로, 동일한 중심축을 가지는 코어(300)에 대해 복수의 몰드(100), 제1 보조금형(201) 및 제2 보조금형(202)을 2단으로 구성하여 수행될 수 있다. 이에 따라, 제2 보조금형(202)을 하강시키는 한번의 동작으로 동시에 2개의 쿼츠를 재가공할 수 있게 된다. 이를 기초로 하여, 3단 이상으로 구성하는 것은 본 발명이 속하는 분야의 기술자라면 용이하게 실시할 수 있음은 당연하다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 쿼츠 재가공 방법에서 몰드가 결합하는 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5을 참조하면, 본 발명에 따른 쿼츠 재가공 방법을 실시하기 위해 제1 보조금형(201)이 45˚의 각도를 갖는 원뿔대 형상으로 구비되고, 제2 보조금형(202)이 30˚의 각도를 갖는 원뿔대 형상의 기둥부(202')를 갖도록 구비될 수 있다. 또한, 공정이 완료된 이후 가공물을 분리하기 용이하도록 몰드(100)가 복수개로 분할되어 핀(P)으로 연결되도록 구비될 수 있다.
보다 상세하게, 도 5을 참조하면, 몰드(100)가 복수개의 부분몰드(100')로 분할되되, 각 부분몰드(100')가 서로 접촉하는 외측면 및 각 부분몰드(100')의 상면에 핀홀(P')이 형성되고, 핀홀(P')에 핀(P)이 삽입됨으로써 복수개로 분할된 부분몰드(100')가 서로 벌어짐 없이 하나의 몰드(100)로 결합하도록 실시될 수 있다. 도 5에는 핀(P) 및 핀홀(P')이 하나의 꼭지점을 기준으로 대칭되도록 배치된 두 개의 삼각형 모양으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않고 다양한 모양으로 실시될 수 있을 것이다. 이 때, 핀홀(P')의 깊이는 0.4cm로 형성되는 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않고 몰드(100)의 파손을 방지하는 범위 내에서 다양한 깊이로 실시될 수 있을 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 제2 보조금형(202)의 다양한 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 제2 보조금형(202)이 상술한 원판 형상의 하면 중심에 소정의 기둥부(202')가 하측 방향으로 돌출 형성될 수도 있다. 이하 도 4 및 도 6의 <A-1>을 참조하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 4 및 도 6의 <A-1>을 참조하면, 제2 보조금형 위치단계(S361)에서 원판 형상의 제2 보조금형(202)은 하면에 하측방향으로 돌출되는 기둥 형상의 기둥부(202')가 더 형성되도록 구비될 수 있다. 이때, 돌출된 기둥 형상의 직경은 상술한 원판 형상의 직경보다 작게 구비되는 것이 바람직하며, 제2 가공물(12)에 가공할 내경의 직경인 제1 직경(d1)과 동일하게 구비되는 것이 바람직하다. 여기서 제2 가공물(12)에 가공되는 제1 직경(d1)은 제1 가공물(11)의 내경과 동일 할 수 있으며, 최종 제조물의 목적에 따라 다른 크기의 직경으로 구비될 수도 있다. 이와 같이 하측 방향으로 기둥이 돌출된 기둥부(202')를 포함하는 제2 보조금형(202)으로 제2 가공물(12)을 재가공하는 경우, 실린더 형상의 제2 가공물(12)을 가공시 별도로 제2 가공물(12)의 중심을 절단하여 분리하는 단계를 생략할 수 있으며, 링 형상 또는 실린더 형상의 제2 가공물(12)을 한 번에 재가공할 수 있다. 즉, 최종 가공물의 목적 및 형상에 따라 제2 보조금형(202)의 실시예 중 어느 하나를 선택하여 제2 보조금형 위치단계(S361) 및 제2 가공물 가공단계(S340)를 수행하는 것이 바람직하다.
이와 같이 제2 보조금형(202)의 하면에 돌출되는 기둥부(202')가 형성되는 경우, 기둥부(202')의 하면에 결합하는 제3 보조금형(203)이 더 포함되도록 실시될 수 있다. 이 때, 도 6의 <B>에 도시된 바와 같이, 기둥부(202')의 하면에는 하나 이상의 홈부(21)가 형성되고, 제3 보조금형(203)의 상면에는 상기 하나 이상의 홈부와 대응되는 형상과 갯수의 돌출부(20)가 형성됨으로써, 기둥부(202')의 홈부(21)에 제3 보조금형(203)의 돌출부(20)가 삽입되어 흔들림 없이 고정되도록 실시될 수 있다. 또 다른 실시예로, 기둥부(202')는 도 6의 <A-2>에 도시된 바와 같이, 30˚의 각도를 갖는 원뿔대 형상으로 구비될 수 있다. 이와 같이 기둥부(202')가 원뿔대 형상으로 구비되는 경우, 제3 보조금형(203)과 결합하지 않고 기둥부(202')가 바로 제2 가공물(12)의 상면에 접하도록 배치될 수 있을 것이다.
이와 같이, 제2 보조금형(202)의 돌출된 기둥부(202') 끝단이 상단보다 좁은 직경으로 구비되는 경우, 몰드(100)의 내부에 위치된 제2 가공물(12) 또는 제3 가공물을 실린더 형상으로 가공하는 것이 비교적 수월해질 수 있다. 이때, 최종 가공물의 형상에 따라 기둥부(202')의 좁은 직경의 끝단이 제2 가공물(12) 또는 제3 가공물의 하면과 맞닿도록 제조할 수도 있으며, 기둥부(202')가 제2 가공물(12) 또는 제3 가공물을 관통하도록 제조할 수도 있다.
다른 바람직한 실시예로, 도 4 및 5를 참조하여 상술한 바와 같이, 제1 보조금형(201)도 기둥부를 갖도록 실시될 수 있다. 상세하게, 제1 보조금형(201)의 기둥부가 30˚내지 60˚의 각도 범위를 갖는 원뿔대 형상으로 구비되고, 제2 보조금형(202)의 기둥부(202')가 10˚내지 45˚의 각도 범위를 갖는 원뿔대 형상으로 구비되도록 실시될 수 있다. 이 때, 불량률을 최소화하기 위해서는 제1 보조금형(201)의 기둥부가 45˚의 각도를 갖는 원뿔대 형상으로 구비되고, 제2 보조금형(202)의 기둥부(202')가 30˚의 각도를 갖는 원뿔대 형상으로 구비되도록 실시되는 것이 가장 바람직할 것이다.
상기한 본 발명은 바람직한 실시예를 기준으로 원통형상으로 설명되었으나, 이는 실시예에 불과하며 필요한 제품의 형상에 따라 다양하게 변형이 가능하다. 또한, 본 발명에서 잉곳 및 가공물은 쿼츠(석영) 재질로 설명이 되었으나, 이는 바람직한 실시예의 일부일 뿐이며 경우에 따라서 실리콘, 알루미늄 등 잉곳을 기준으로 제조되는 산화물 또는 비산화물 세라믹 및 금속 재질로 이루어질 수도 있다. 이와 같이 본 발명의 상술한 설명은 실시예에 불과하며, 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예도 가능할 수 있다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
10: 잉곳 11: 제1 가공물
12: 제2 가공물 100: 몰드
100': 부분몰드 110: 가열부재
P : 핀 P': 핀홀
210: 제1 금형 201: 제1 보조금형
202: 제2 보조금형 202': 기둥부
203: 제3 보조금형
20: 돌출부 21: 홈부
220: 제2 금형 300: 코어
310 : 제1 코어 320 : 제2 코어
330: 코어결합부재 s : 이형시트
d0: 기준 직경 d1: 제1 직경
d2: 제2 직경

Claims (10)

  1. 미리 지정된 소정의 기준 직경(d0)을 갖는 원통 형상이고 중심부에는 상면 및 하면을 관통하는 관통부(H)가 형성된 잉곳(10)을 준비하는 잉곳 준비단계(S100);
    상기 잉곳(10)의 중심축을 따라 상기 기준 직경(d0) 보다 작은 제1 직경(d1)으로 절단하여, 내경이 상기 제1 직경(d1)을 갖는 실린더 형상의 제1 가공물(11); 및 외경이 상기 제1 직경(d1)을 갖고 내경이 제2 직경(d2)을 갖는 원통 형상의 제2 가공물(12);로 분리하는 잉곳 분리단계(S200);
    상기 제2 가공물(12)의 외경이 상기 기준 직경(d0)을 갖도록 재가공하는 제2 가공물 재가공단계(S300);를 포함하되,
    상기 제2 가공물 재가공단계(S300)는,
    상기 기준 직경(d0)보다 큰 직경을 갖는 제1 금형(210)의 상면에 상기 제2 직경(d2)과 동일한 직경을 갖는 원통 형상의 코어(300)를 배치하는 단계(S320);
    상기 제2 가공물(12)의 하측에 30˚내지 60˚의 각도 범위를 갖는 원뿔대 형상의 제1 보조금형(201)을 배치하는 단계(S340);
    상기 코어(300)의 외주면에 상기 제2 가공물(12)을 외삽하여 상기 제1 금형(210)의 상면에 배치하는 단계(S350);
    상기 제1 직경(d1)을 갖고 10˚내지 45˚의 각도 범위를 갖는 원뿔대 형상의 기둥부(202')가 하면 중심에 돌출 형성되는 제2 보조금형(202)을 상기 제2 가공물(12)의 상면에 배치하는 단계(S361);
    상기 제1 금형(210)의 상면에 내부 공간이 상기 기준 직경(d0)을 갖는 몰드(100)를 배치하는 단계(S380);및
    상기 제2 가공물(12)을 가열해 상기 제2 보조금형(202)의 하중으로 상기 제2 가공물(12)을 상기 기준 직경(d0)으로 가공하는 가열 단계(S390);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 쿼츠 재가공 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열 단계(S390)는,
    상기 제2 보조금형(202)이 상기 코어(300)의 외주면을 따라 하측으로 이동하며 상기 제2 가공물(12)을 가압하는 것을 특징으로 하는 쿼츠 재가공 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열 단계(S390)에서,
    상기 제2 가공물(12)은 외경이 상기 기준 직경(d0)이고 내경이 상기 제1 직경(d1)을 갖는 실린더 형상으로 가공되는 것을 특징으로 하는 쿼츠 재가공 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열 단계(S390) 이후,
    상기 몰드(100) 내에 상기 제2 가공물(12)이 위치된 상태에서 자연 냉각시키는 제2 가공물 냉각단계(S400)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 쿼츠 재가공 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열 단계(S390)에서,
    상기 몰드(100) 내부를 1100˚C 내지 2000˚C로 가열하는 것을 특징으로 하는 쿼츠 재가공 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 몰드(100)는 두 개 이상의 부분몰드(100')로 분할되도록 구비되되,
    상기 부분몰드(100')가 서로 접촉하는 외측면 및 상면 중 적어도 하나에 핀홀(P')이 형성되어 상기 핀홀(P')에 핀(P)이 삽입됨으로써 상기 부분몰드(100')가 하나의 몰드(100)로 결합되는 것을 특징으로 하는 쿼츠 재가공 방법.
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