KR102583132B1 - 단조품 제조 방법 및 그 실행을 위한 4-다이 단조 장치 - Google Patents

Abstract

단조품을 생산하는 방법 및 그 방법을 수행하기 위한 4-다이 단조 장치에 관한 것으로서 금속 성형 분야에서 활용되고 기계 제작과 금속 산업에서 단조 및 프레스 단조 공장에서 사용될 수 있다. 각 쌍의 다이는 작업물의 중심축을 따라 위치하는 두 개의 인접하는 작업물 영역 중 하나씩 순차적으로 리덕션을 수행한다. 동시에 리덕션은 하나의 작업물 영역에서는 방사 방향으로만 가해지고 두 번째 작업물 영역에는 방사와 탄젠트 방향으로 동시에 가해지게 된다. 한 쌍의 다이의 워킹존은 다른 한 쌍의 다이의 워킹존과 단조 장치의 길이 축 방향으로 서로 떨어져 있게된다. 각 다이는 그 길이가 단조 장치 두께의 0.3~0.5 범위인 평평한 면이 있는 워킹존을 가진다. 또한, 각 쌍의 다이의 워킹존들은 단조 장치의 수직 대칭 평면의 서로 반대면에 배치된다. 이를 통해 생산된 단조 제품의 품질 향상과 단조 공정 생산성의 향상, 직사각형 단면의 최초 작업물로부터 시작해서 원형 단면의 단조 제품을 얻을 수 있게 된다.

Description

단조품 제조 방법 및 그 실행을 위한 4-다이 단조 장치{Method of forged parts production and four-die forging device for its implementation}

본 발명은 금속 성형에 관한 것으로, 다양한 단면을 가지는 잉곳이나 빌렛으로부터 단조 프레스에서 단조품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 제조 방법을 수행하기 위한 4-다이 단조 장치에 관한 것이다.

본 발명은 직사각형, 원형, 정사각형 및 다각형의 다양한 강종과 비철 재료의 잉곳이나 빌렛으로부터 예를 들어 로드, 필라, 카운터 샤프트, 토션 샤프트, 롤링 밀의 롤과 같은 연신되는 축을 가지는 제품을 제조하기 위해 기계 장치 제작 및 금속 산업에서 사용될 수 있다.

4-다이 단조 장치에서 공지의 종래 기술은 처음에는 4개의 다이를 동시에 활용하여 두 개의 상호 수직 평면에서 작업물을 스웨이징(swaging)하고, 각각의 이송 단계와 작업물 회전에 따라 한 평면 상에서 그리고 이후 다른 평면 상에서 두개의 다이 사이에서 방사 방향으로 작업물을 리덕션(reduction)하는 것이다(SU 1724410 A1 IPC⁵ B21J 1/04, 1992. 4. 7 공개).

이러한 공지의 방법에서 문제점은 단조되어 만들어진 제품의 품질이 떨어지는 것인데, 리덕션이 방사 방향으로만 이루어지기 때문에 주조 금속 구조물에 대해 충분히 강한 처리가 이루어지지 않기 때문이다.

본 발명의 방법에 가장 근접한 종래 기술은 수직 대칭 평면에 배치되는 한 쌍의 다이와 수평 대칭 평면에 배치되는 다른 한 쌍의 다이가 있어서 원형의 단면을 가지는 작업물의 일부가 그 방사 방향에서 가해지는 리덕션 힘으로 동시에 네개의 다이 사이에서 스웨이징되는 것이다. 이후 동일한 작업물 부분의 리덕션은 한 쌍의 다이로 한 평면 상에서 수행되고 이후 방사 방향으로의 힘과 탄젠트 방향으로의 전단력을 동시에 가해서 다른 한 쌍의 다이로 다른 평면 상에서 수행된다. 이어서 작업물은 이송되고 회전되어 전체 사이클이 다시 반복된다(UA　66604A, IPC⁷ B21J 1/04, 2004. 5. 17 공개).

이러한 방법은 추가적인 전단력을 가해주어 주조 금속 구조물에 대한 더 강한 변형 처리를 제공하고 더 나은 품질의 단조 제품을 만들 수 있게 한다.

하지만, 공지의 방법의 단점은 주로 작은 단면적을 가지는 작업물의 단조에 효과적이라는 점이다. 큰 단면의 작업물을 단조하기 위해서는 단조 프레스에 더 큰 힘이 필요하게 되고, 이는 항상 가능한 것은 아니다.

또 하나의 단점은 공정을 중지시키기 위해서는 한 쌍의 다이가 해제되고 이후 다른 한 쌍의 다이가 해제될 필요가 있다는 점이다. 이는 4-다이 단조 장치의 복잡성을 높이고 공정에 더 많은 노력이 필요하게 한다.

또한, 이러한 방법은 직사각형 단면의 최초 작업물로부터 시작해서 원형 단면의 단조품을 생산하는 경우에는 적용할 수 없다.

경사진 면을 가지는 상부와 하부 바디를 포함하는 4-다이 단조 장치에 관한 공지의 기술에서, 4-다이 단조 장치는 두 개의 측면 슬라이드는 상기 바디에 운동역학적으로 연결되고, 상기 슬라이드는 상기 상부와 하부 바디의 각 면과 정합되는 경사진 면을 가지며, 바디와 슬라이드에 설치되는 두 쌍의 다이를 포함한다. 이러한 장치에서 한 쌍의 다이는 단조 장치의 수직 대칭 평면에 위치하고, 상부 다이는 하부 다이로 움직일 수 있으며, 다른 한 쌍의 다이는 단조 장치의 수평 대칭 평면에 위치하고 이들 다이는 서로를 향해 그리고 하부 고정 다이로 동시에 움직일 수 있다. 상부와 하부 다이는 각각의 다이에서 두 개의 워킹존을 가지고 이러한 워킹존들 사이에서 컷-아웃(cut-out)을 가진다. 한편 측면 다이는 각각 하나의 워킹존을 가지고 이러한 워킹존은 상부와 하부 다이에서 제공되는 개별 컷-아웃과 정합된다(RU 2257278 C1, IPC⁷ B21J 13/02, 7/16, 2005.07.27 공개).

이러한 공지의 장치의 단점은 단조 공정을 수행하기 위한 프레스를 위해 큰 힘이 필요하게 되는 것이다. 이는 상부와 하부 다이가 두 개의 워킹존을 가지고 작업물의 대략적인 단조 뿐만 아니라 최종 정밀 단조까지 수행하기 때문이다. 이로인해 큰 단면을 가지는 작업물을 단조하는 것이 항상 가능하지는 않다.

본 발명의 장치와 가장 근접한 장치는 직사각형 단면의 작업물을 단조하기 위해 사용되는 4-다이 단조 장치이다. 이러한 장치는 두 개의 상호 직교하는 평면에 위치하는 두 쌍의 다이를 포함한다. 이러한 평면 각각에서 다이들은 서로를 향해 움직일 수 있고 작업면을 가지도록 설계된다. 한 쌍의 다이에 있어서, 각 다이는 평평한 면이 있는 두 개의 워킹존을 가지고, 이들 두 워킹존은 단조 장치의 길이 축 방향으로 서로 떨어져 있다. 한편 다른 한 쌍의 다이는 오목한 워킹존을 가지는 다이를 포함하고, 처음 한 쌍의 다이의 워킹존들 사이에 있는 평면상에서 움직이게 된다.(SU 1611538, MПК⁵ B21J 13/02, 7/16, 1990.12.07 공개).

이러한 공지의 4-다이 단조 장치의 단점은 처음 한 쌍의 다이의 워킹존의 길이가 짧은 것이다. 워킹존의 길이는 매우 제한적인데, 단조 장치의 동조 작동이 처음 한 쌍에서 하나의 다이에 있는 두 개의 워킹존의 총 길이가 두 번째 쌍의 다이의 워킹존의 길이에 비례하는 경우에만 가능하기 때문이다. 단조 장치의 적절한 작동을 제공하기 위해서, 상술한 두 길이의 합은 단조 장치의 두께보다 작아야 한다. 따라서 너무 큰 공급 단계를 통해 작업물을 단조하는 것은 가능하지 않다. 이는 공정의 횟수를 늘리고 단조 공정의 생산성을 떨어뜨리게 된다.

또한, 짧은 공급 단계를 통한 단조 작업은 작업물에서 금속 구조물의 적절한 변형 처리를 방해해서 얻어지는 단조품의 품질을 떨어드리게 된다.

본 발명의 첫번째 핵심은 새로운 작업 단계와 기존 작업의 변경에 의해 작업물의 축을 따라 리덕션 평면을 분리하고 방사형과 탄젠트 방향 둘 다 리덕션이 일어나도록 하는 것이다. 이는 단조를 위해 필요한 힘을 줄여주고 더 큰 단면적의 작업물을 단조할 수 있게 한다. 또한, 단조된 제품의 품질을 높여주고 단조 공정 생산성을 높여준다. 또한, 직사각형 단면의 작업물로부터 원형 단면의 단조 제품을 만들 수 있도록 한다.

본 발명의 두번째 핵심은 하나의 다이 세트만으로도 다양한 크기를 가지는 임의의 단면의 작업물을 처리할 수 있도록 워킹존의 수를 줄이고, 각 다이의 워킹존 길이를 늘려주며, 워킹존의 위치를 확실하게 하기 위해 설계 변경을 통해 4-다이 단조 장치를 개선하는 것이다. 결과적으로, 단조 공정의 생산성 증가와 단조 제품 품질의 향상이 이루어지고, 대면적의 단면을 가지는 작업물 처리가 가능하게 된다.

첫번째 과제를 위한 해결안은 작업물의 이송 단계들 및/또는 회전단계들 중의 각 이송 단계와 회전 단계에서 한 쌍 또는 두 쌍의 다이로 작업물을 스웨이징하는 단계를 포함하는, 수직 대칭 평면에 배치되는 한 쌍의 다이와 수평 대칭 평면에 배치되는 다른 한 쌍의 다이를 포함하는 4-다이 단조 장치로 다양한 단면의 잉곳 또는 빌렛으로부터 제품을 단조하는 방법에 새로운 기술을 도입하는 것으로, 각 쌍의 다이에 의해 수행되는 리덕션은 작업물의 중심축을 따라 위치하는 두 개의 인접하는 작업물 영역 중 하나씩 순차적으로 수행되어, 리덕션은 첫 번째 작업물 영역에서는 방사 방향으로 가해지고 두 번째 작업물 영역에는 방사와 탄젠트 방향으로 동시에 가해지는 단계를 포함한다.

또한, 새로운 방법은 작업물의 리덕션에서 처음 직사각형 단면의 잉곳 또는 빌렛으로부터 시작하여 원형 단면의 단조 제품을 제조함에 있어서, 한 쌍의 다이를 이용하여 정사각형 단면의 작업물 얻고, 이러한 정사각형 단면의 작업물이 두 쌍의 다이를 이용하여 그 모서리를 따라 스웨이징되어 팔각형 단면의 작업물을 얻어지고, 마지막으로 작업물은 원형 단면의 단조 제품이 되도록 스웨이징되는 것을 포함한다.

아래에서의 인과 관계는 청구되는 방법과 달성 가능한 기술적 결과의 핵심적 특징의 조합들 사이에 있게 된다.

작업물의 중심축을 따라 서로 인접하여 위치하는 두 개의 인접하는 작업물 영역 중 하나에 대해 리덕션을 수행함은 작업물의 중심축을 따라 서로 떨어져 있는 평행한 평면들에 있는 각 쌍의 다이로 작업물의 스웨이징을 확실하게 한다. 이와 동시에, 리덕션 힘은 평행한 평면상에서 또한 작용하고 작업물의 전체 단면에 대해 적절한 금속 변형을 방해하지 않는다. 이는 동일한 크기의 작업물의 리덕션을 수행할 때 가장 근접한 종래 기술에 비해 15~30% 정도의 리덕션 힘이 줄어들게 된다. 따라서, 만들어지는 단조품의 품질은 향상되고 더 큰 단면의 작업물을 단조할 수 있게 된다.

한 워킹존에서는 방사방향으로만 그리고 다른 워킹존에서는 방사방향과 탄젠트 방향으로 동시에 리덕션을 수행하는 것은 추가적인 전단 변형에 의해 주조 금속 구조 작업물에 대한 보다 균일하고 강한 변형 처리를 가능하게 하고, 만들어지는 단조 제품의 품질을 향상시킨다.

또한, 청구되는 방법은 공정의 중단을 위해 두 개 다이 쌍들의 순차적인 해제를 필요로 하지 않아 연속성을 유지할 수 있게 하고 이는 공정의 생산성을 높여주게 된다.

두 번째 과제를 위한 해결안은 경사진 면을 가지는 상부와 하부 바디를 포함하는 4-다이 단조 장치의 설계에 공학적 변화를 도입하는 것에 있는다. 4-다이 단조 장치에서 바디들에는 두 개의 측면 슬라이드가 운동역학적으로 연결되고, 이러한 슬라이드는 상부 바디와 하부 바디의 각 면에 정합하는 경사진 면을 가지며, 각 바디들과 슬라이드들에는 두 쌍의 다이가 설치된다. 이중 한 쌍의 다이는 단조 장치의 수직 대칭 평면 상에 있는 하부 다이와 이를 향해 움질일 수 있는 상부 다이가 되고, 다른 한 쌍의 다이는 단조 장치의 수평 대칭 평편 상에서 서로를 향해 그리고 하부 고정 다이를 향해 동시에 움직일 수 있도록 배치되고, 한 쌍의 다이의 워킹존은 다른 한 쌍의 다이의 워킹존에 대해 길이 방향으로 떨어져 있게 된다. 여기서, 각 다이는 길이가 단조 장치 두께의 0.3~0.5 범위인 평평한 면이 있는 워킹존을 가지고 각 쌍의 다이들의 워킹존은 단조 장치의 수직 대칭 평면의 서로 반대 면에 위치하게 된다.

아래에서의 인과 관계는 청구되는 방법과 달성 가능한 기술적 결과의 핵심적 특징의 조합들 사이에 있게 된다.

설계 변화는 다음과 같다:

- 각 다이를 위한 단조 장치 두께의 0.3~0.5 길이의 평평한 면을 가지는 워킹존을 제공함;

- 각 쌍의 다이의 워킹존을 단조 장치의 수직 대칭 평면으로부터 서로 반대면에 위치시킴;

청구범위의 단조 장치의 알려진 특징들과 조합하여 이러한 설계 변화는 공급 방향으로 다이의 워킹존의 길이를 늘려줄 수 있게 된다. 따라서 한 번의 공급 단계 마다 더 긴 길이의 워킹존에서 리덕션을 수행할 수 있게 되어 주조 금속 구조물의 더 우수한 변형 처리를 가능하게 하여, 만들어지는 단조품의 품질을 향상시키고 공정 생산성을 높여준다.

단조 장치 두께의 0.3 보다 작은 다이 워킹존 길이는 단조 공정 생산성을 매우 떨어뜨리게 된다. 그리고 단조 장치 두께의 0.5 보다 큰 다이 워킹존 길이는 작업물 영역의 불균일한 리덕션을 일으켜 단조 공정 파라미터를 방해한다.

또한, 청구되는 단조 장치는 모든 네 개의 다이가 동시에 움직일 때 각 다이의 쌍은 서로 작업을 방해하지 않고 인접하는 영역에서 작업물을 스웨이징하기 때문에 다양한 단면의 작업물을 리덕션할 수 있다. 이는, 예를 들어 정사각형 단면이 얻어질 때까지 한 쌍의 다이를 주로 이용하여 직사각형 단면의 작업물을 스웨이징하고 이후 원형 단면이 얻어질 때까지 두 쌍의 다이를 이용하여 더 스웨이징할 수 있다. 이러한 조작은 공정을 중단하고 재조정할 필요 없이 한 세트의 다이를 이용하여 수행될 수 있다.

본 발명을 통해 만들어지는 단조품의 품질을 향상시키고 공정 생산성을 높여줄 수 있게 된다.

도 1은 다이가 합쳐진 4- 다이 단조 장치의 정면도 C를 도시한다.
도 2는 도 1에 나타낸 절개면 A-A에 따른 단면도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 절개면 B-B에 따른 단면도이다.
도 4는 직사각형 단면의 작업물로부터 시작하여 원형 단면의 단조 부분을 얻는 공정에 따른 단계별 형상을 나타내는 그림이다. 여기서 각 리덕션 단계에서 초기 작업물은 점선으로 표시되고 패스 이후의 작업물은 연속 선으로 표시된다.

단조품 제조를 위한 청구되는 방법과 이를 실시하기 위한 4-다이 단조 장치를 도면을 이용하여 설명될 수 있다.

단조품 제조를 위해 청구되는 공정은 다음과 같이 수행된다.

임의의 형태의 단면의 빌렛 또는 잉곳을 소성 변형 온도까지 가열하여 4-다이 단조 장치가 설치된 단조 프레스로 이동시킨다. 이러한 단조 장치는 단조 장치의 수직 대칭 평면에 위치하는 하부 다이(5)와 상부 다이(6)의 쌍과, 단조 장치의 수평 대칭 평면에 위치하는 측면 다이(7,8) 쌍을 포함한다(도 1 내지 3). 작업물은 각 개별 스웨이징 스트로크 중 그 단면 평면상에서 유도되는 전단 변형으로 리덕션된다; 총 리덕션 사이클은 워킹존 길이보다 길지 않은 공급 단계로 하나 또는 수개의 패스로 수행된다. 공급 사이 및/또는 패스 사이에서 작업물의 공급과 각 회전에 따라 한 쌍의 다이 또는 두 쌍의 다이로 동시에 작업물을 스웨이징 한다. 여기서, 각 쌍의 다이는 다음과 같은 설계 특징들로 인해 그 중심축을 따라 위치하는 작업물의 두 개의 인접하는 영역들 중 하나의 리덕션을 수행하게 된다: 다이(7, 8)의 워킹존(11, 12)은 다이(5, 6)의 워킹존(9, 10)에 대해 작업물 공급방향으로 떨어져있게 된다. 본 발명의 단조 장치의 설계에서는 종래의 기술에 비해 워킹존의 길이를 더 길게 할 수 있기 때문에, 리덕션 사이에 이루어지는 공급 단계의 길이는 마찬가지로 더 증가될 수 있다.

하부 다이(5)와 상부 다이(6)의 쌍을 이용하여 작업물의 한 영역을 스웨이징하는 동안에는 상부 다이(6)가 하부 다이(5)를 향해 움직일 때 방사 방향으로만 리덕션이 이루어진다. 측면 다이(7, 8)의 쌍을 이용하여 작업물의 다른 영역을 스웨이징할 때는 측면 다이(7, 8)가 서로를 향해 그리고 고정된 하부 다이(5)를 향해 움직여서 방사 방향과 탄젠트 방향으로 동시에 리덕션이 수행된다.

직사각형 잉곳 또는 빌렛의 작업물로부터 시작해서 원형 단면의 단조 제품을 제조하는 것은 처음에는 정사각형 단면의 작업물을 얻도록 한 쌍의 다이를 이용하여 스웨이징되고, 이러한 정사각형 단면의 작업물은 팔각형 단면의 작업물을 얻도록 두 쌍의 다이를 이용하여 모서리를 따라 스웨이징된다. 마지막으로 이러한 작업물은 원형 단면을 가지는 단조 제품을 얻기 위해 스웨이징된다(도 4).

결국, 공장물의 중심축을 따라 서로 떨어져 있는, 평행한 평면 상에 있는 각 쌍의 다이에 의해 작업물을 방사 방향 뿐만 아니라 탄젠트 방향으로 스웨이징하는 것은 15~30%의 리덕션 힘을 줄여주고, 단조 생산성을 10~20% 높여주며, 큰 단면적의 초기 작업물을 단조할 수 있게하고, 제조되는 단조 부품의 품질을 향상시킨다.

[실시예]

530 x 420mm인 직사각형의 단면적, 길이 1050mm인 주조 블랭크(강종 420XH)를 1170℃까지 챔버 퍼니스에서 예비 가열하여 매니퓰레이터(manipuator)가 장착된 90MN 단조 프레스로 이송시켰다. 4-다이 단조 장치는 미리 단조 프레스에 설치되었다. 단조 장치의 각 다이(5,6,7,8)는 하나의 워킹존(9,10,11,12)을 가지고, 길이(ℓ₁, ℓ₂)는 모든 다이에 대해 450mm로 동일하였고, 워킹존의 두께는 550mm이었다. 여기서 한 쌍의 다이(7,8)의 워킹존(11,12)은 작업물 공급 방향으로 다른 한 쌍의 다이(5,6)의 워킹존(9,10)에 대해 떨어져 있게 되었다.

프레스의 이동가능한 크로스-빔으로 미리 요구되는 크기로 열려진 4-다이 단조 장치의 작업 공간으로 예비 가열된 블랭크를 매니퓰레이터를 이용하여 이송하였다.

작업물을 하부 다이(5) 위로 더 작은 면으로 위치시키고 도 4에서 나타낸 바와 같이 단조 장치의 축을 따라서만 수직 다이 쌍(5,6)만을 이용하여 첫 번째 단계에서 스웨이징하였다. 정사각형 단면이 얻어질 때까지 작업물의 횡방향 변형과 그 업세팅(연신)을 수행하였다. 이후 작업물을 모서리로 셋팅하고 그 인접하는 영역들을 두 쌍의 다이를 이용하여 스웨이징하였다. 한 쌍의 다이(5,6)는 상부 다이(6)가 하부 다이(5) 방향으로 움직이면서 작업물의 한 영역을 방사 방향으로만 스웨이징하고 다른 한 쌍의 다이(7,8)는 서로를 향해(방사 방향) 그리고 하부 다이(5)를 향해(탄젠트 방향) 움직이게 되어 전체적으로 사선 방향으로 움직임으로써 그 인접한 영역을 방사 방향과 탄젠트 방향으로 동시에 스웨이징하였다. 변형의 결과로 팔각형 단면의 작업물을 얻을 수 있었고, 이후 φ300mm인 원형 단면의 작업물을 얻을 수 있었다(도 4).

4-다이 단조 장치(도 1 내지 3)는 경사진 면을 가지는 하부 바디(1)와 상부 바디(2), 그리고 여기에 운동역학적으로 연결되고 상부 바디 및 하부 바디의 경사진 면과 정합하여 경사진 면을 가지는 두 개의 측면 슬라이드(3,4)를 포함한다. 하부 다이(5)와 상부 다이(6)를 포함하는 한 쌍의 다이는 단조 장치의 수직 대칭 평면상에 위치하고, 상부 다이(6)는 고정된 하부 다이(5)를 향해 움직일 수 있다. 한 쌍의 다이(7,8)의 워킹존(11,12)은 다른 한 쌍의 다이(5,6)의 워킹존(9,10)에 대해 단조 장치의 길이 축 방향에서 서로 떨어져 있게 된다.

각 다이는 평평한 면을 가지는 하나의 워킹존을 가진다. 이러한 워킹존의 길이(ℓ₁, ℓ₂)는 단조 장치의 두께(b)의 0.3~0.5 범위이다. 여기서, 네 개의 다이 모두의 워킹존은 동일한 길이를 가지거나 또는 한 쌍의 다이의 워킹존은 다른 한 쌍의 다이의 워킹존 길이 보다 더 길 수 있다.

또한, 한 쌍의 다이(5,6)의 워킹존(9,10)은 단조 장치의 수직 대칭 평면 O-O로부터 한 측면에 위치될 수 있고, 다른 한 쌍의 다이(7,8)의 워킹존(11,12)은 단조 장치의 수직 대칭 평면 O-O로부터 다른 한 측면에 위치될 수 있다.

4-다이 단조 장치는 다음과 같은 방법으로 작동한다.

프레스의 이동 가능한 크로스-빔이 위로 올라갈때, 상부 다이(6)를 포함하는 상부 바디(2)는 위로 이동하고, 동시에 단조 장치의 작업 공간을 여는 측면 가이드웨이에 의해 측면 다이(7,8)를 이동시키는 측면 슬라이드(3,4)를 이동시키게 된다. 이후 변형 온도로 예비 가열된 작업물은 매니퓰레이터로 단조 장치의 작업 공간으로 이송되어 작업물의 길이축이 단조 장치의 길이 축을 따라 정렬되도록 한다. 이후에, 프레스의 작동 모드는 켜지고 프레스의 이동 가능한 크로스-빔은 작업물을 향해 다이(6)를 가지는 상부 바디(2)를 기동시킨다. 한 쌍의 다이(5,6)는 그들의 워킹존을 이용해서 방사 방향으로 작업물의 두 인접하는 영역 중 하나를 스웨이징한다. 이와 동시에, 그 경사진 면을 가지는 상부 바디는 작업물을 향해 움직이는 다이를 이동시키는 측면 슬라이드를 기동시켜서 상기 다이들의 떨어져 있는 작업 면들이 방사 방향과 탄젠트 방향으로 작업물의 두 개의 인접하는 영역 중 다른 하나를 스웨이징한다. 직사각형 단면의 작업물을 단조하는 경우에는, 처음 단계에서는 정사각형 단면으로 단조될 때까지 한 쌍의 다이로 스웨이징한다. 이후 두 쌍의 다이로 작업물을 더 스웨이징한다. 이에 따라, 모든 네 개의 다이의 동시 작동 중에는, 작업물의 길이 축을 따라 위치되는 작업물의 하나의 동일한 영역은 항상 한 쌍의 다이로만 스웨이징된다. 이는 리덕션을 위해 요구되는 힘을 줄일 수 있게 한다. 작업물 리덕션이 종료된 후에는 프레스의 크로스-빔 상향 이동으로 단조 장치가 열리고 작업물의 공급과 회전 후에 다시 리덕션 사이클이 반복된다.

이러한 방법으로 청구되는 단조 장치에서의 소개되는 공학적 변화는 하나이 세트로 이루어지는 다이를 이용해서 넓은 범위의 크기를 가지는 임의의 형태 단면 작업물을 스웨이징할수 있게 하여, 단조 공정의 생산성을 높이고 제조되는 단조품의 품질을 향상시킬 수 있게 된다.

1 : 하부 바디 2 : 상부 바디
3,4 : 측면 슬라이드 5 : 하부 다이
6 : 상부 다이 7,8 : 측면 다이
9 : 상부 다이의 워킹존 10 : 하부 다이의 워킹존
11,12 : 측면 다이의 워킹존 13 : 초기 작업물(점선)
14 : 공정 후 작업물 b : 단조 장치 두께
ℓ₁ : 상부 및 하부 다이의 워킹존 길이
ℓ₂ : 측면 다이의 워킹존 길이
O-O : 4-다이 단조 장치의 수직 대칭 평면

Claims (3)

1. 작업물의 이송 단계들 및/또는 회전 단계들 중에 각 이송 단계와 회전 단계에서 한 쌍 또는 두 쌍의 다이로 작업물을 스웨이징(swaging)하는 단계를 포함하는, 수직 대칭 평면에 배치되는 한 쌍의 다이와 수평 대칭 평면에 배치되는 다른 한 쌍의 다이를 포함하는 4-다이 단조 장치에서 다양한 형태의 단면의 잉곳 또는 빌렛으로부터 제품을 단조하는 방법에서,
   상기 각 쌍의 다이에 의해 수행되는 리덕션(reduction)은 상기 작업물의 중심축을 따라 위치하는 인접하는 두 개의 작업물 영역 중 하나씩 순차적으로 수행되어, 상기 리덕션은 상기 두 개의 작업물 영역 중 하나의 작업물 영역에서는 방사 방향으로만 이루어지고 다른 하나의 작업물 영역에는 방사 방향과 탄젠트 방향으로 동시에 이루어지게 되는, 단조 방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   정사각형 단면의 잉곳 또는 빌렛으로부터 시작해서 원형의 단면을 가지는 단조품의 제조는, 정사각형 단면의 중간 작업물을 얻기 위해 한 쌍의 다이에 의해 최초 작업물을 스웨이징하는 것으로 시작하고, 상기 중간 작업물을 두 쌍의 다이에 의해 모서리가 스웨이징하여 팔각형 단면의 중간 작업물을 얻고 최종적으로 원형 단면의 단조품을 얻게되는, 단조 방법.
   
3. 경사진 면을 가지는 상부 및 하부 바디, 상기 상부 및 하부 바디에 운동역학적으로 연결되고 상기 상부 및 하부 바디의 각 면에 정합하는 경사진 면을 가지는 두 개의 측면 슬라이드, 및 상기 바디들과 상기 슬라이드들에 설치되는 두 쌍의 다이를 포함하는, 4-다이 단조 장치에 있어서,
   상기 두 쌍의 다이 중 한 쌍의 다이는 하부 다이와 상기 하부 다이를 향해 움직일 수 있는 상부 다이를 가지면서 상기 단조 장치의 수직 대칭 평면에 위치하고, 다른 한 쌍의 다이는 서로를 향해 그리고 상기 하부 고정 다이를 향해 동시에 움직일 수 있으면서 상기 단조 장치의 수평 대칭 평면에 위치하고,
   상기 한 쌍의 다이의 워킹존(working zone)은 상기 다른 한 쌍의 다이의 워킹존에 대해 단조 장치의 길이축 방향으로 서로 떨어져있으며,
   각각의 상기 다이는 길이가 상기 단조 장치 두께의 0.3~0.5 범위인 평평한 면이 있는 워킹존을 가지고 각각의 상기 다이 쌍의 워킹존은 상기 단조 장치의 수직 대칭 평면의 서로 반대 면에 위치하게 되는, 4-다이 단조 장치.