KR19980064567A - 단부에 이형부를 갖는 봉형상 제품의 단조방법 및 단조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 단조방법에 있어서는, 폐쇄단조단계, 마무리단조단계, 버르 제거단계가 순서대로 실행된다. 폐쇄단조단계에서는, 예비성형된 봉 형상의 소재를, 제 1 상부금형과 제 1 하부금형으로 소재의 축방향과 직교하는 방향에서 가압함과 동시에, 소재의 축방향으로부터 펀치로 가압하여 초벌단조를 함으로써, 한쪽 이상의 단부에 오목부를 가지는 성형소재를 얻을 수 있다. 마무리 단조단계에서는, 성형 소재를, 제 2 상부금형과 제 2 하부금형으로 성형소재의 축방향에 직교하는 방향에서 가압하여 버르를 생성시킴으로써, 버르를 갖는 성형소재를 얻을 수 있다. 버르 제거단계에서는 버르를 갖는 성형소재에 버르 제거가공을 한다.

Description

단부에 이형부를 갖는 봉형상 제품의 단조방법 및 단조장치

본 발명은 단부에 이형태의 부분을 가지는 봉 형상 제품의 단조방법 및 단조장치에 관한 것이다. 단부에 이형부를 가지는 봉 형상 제품이란, 넓은 의미로는 봉 형상 부재가, 적어도 그 일단에 봉 형상 부재와는 형상이 다른 부분을 가지는 것을 의미한다. 좁은 의미로는 상기 봉 형상 제품에 있어서 형상이 다른 부분이 그 단부에 오목부를 가지는 것을 뜻한다. 좁은 의미에서 단부에 이형부를 가지는 봉 형상 제품의 대표적인 예로는, 연결봉, 스패너, 유니버설 조인트 요크(universal joint yoke) 등이 있다. 이들 봉 형상 제품은 종래부터 형단조법이나 혹은 폐쇄단조법에 의해 제조되어 왔다.

이하에서는 형단조법에 의한 연결봉의 제조 방법에 관하여 설명한다. 우선, 봉재(棒材)로부터 소재를 절단한다. 절단한 소재를 단조 롤 등으로 예비성형한다. 예비성형된 소재를, 프레스 또는 해머로 형단조하여 연결봉으로 마무리한다. 이와 같은 형단조법은 통상적으로 4개의 단계으로 이루어진다. 4단계는 압축단계, 초벌 단계, 마무리 단계 및 버르 제거단계이다.

형단조법에서는 하부금형과 상부금형을 이용하여, 각 단계에서 소재에 버르를 생성하면서 진행시킬 수 있다. 즉, 하부금형에 놓여진 가열된 소재는 처음에 가압에 의해 외측으로 확대되어 하부금형을 거의 채우고, 이와 동시에 상부금형에도 들어간다. 소재가 상부금형과 하부금형을 채우면, 여분의 재료는 버르가 되어 주위로 나온다. 이 버르는 얇기 때문에 급냉되고, 버르 부분의 변형저항은 커진다. 그 결과, 가열된 소재재료는 저항이 작은 금형내에서 이동하기 쉬워지고, 상부금형과 하부금형의 공간의 구석구석을 채운다. 따라서, 버르의 발생은 형단조법에 있어서 불가결하다.

그러나, 각 단계에서 버르를 내는 것은 재료에 대한 제품의 생산비율이 낮음을 의미하고, 그 비율은 통상적으로 60∼70% 이다. 이는 형단조법이 비경제적임을 의미한다.

이와 같은 제품비율의 문제를 해소한 것이, 폐쇄단조법이다. 폐쇄단조법에서는, 통상적으로 복수의 분할 다이와 복수의 펀치가 이용된다. 폐쇄단조법에서는, 우선 봉재로부터 소재를 잘라내고, 상기 소재를 예비성형한다. 다음으로, 예비 성형된 소재를 복수의 분할 다이에 끼워 가압한다. 이러한 상태에서, 소재는, 펀치가 삽입될 수 있는 공간을 제외하고 복수의 분할 다이에서 가압된다. 이 상태로, 상기 공간으로부터 펀치를 압입시켜 소재의 단부를 원하는 형태로 성형한다.

폐쇄단조법은 100%에 가까운 재료에 대한 제품비율을 가지지만, 이하와같은 결점이 있다. 폐쇄단조법에서는 소재를 폐쇄한 상태로 둘 필요가 있다. 이로 인해, 분할 다이에서는 조합형을 이용하여 가압할 때 분할 다이와 소재간에 틈새가 생기지 않도록 할 필요가 있다. 그러나, 소재와 최종제품의 부피가 정확히 일치하지 않고, 조금이라도 소재의 재료가 양이 많으면, 분할 다이와 펀치가 만나는 면으로부터 재료가 밀려 나와 얇은 버르가 발생한다. 그 결과, 버르를 제거하기 위한 마무리 작업이 필요해진다. 한편, 소재의 재료가 양이 적으면, 최종제품의 일부에 재료가 결여된 부분이 생긴다. 또한, 분할 다이나 펀치의 선단은 강한 압력에 견디도록 하기 위해, 단순한 형상밖에 채용할 수 없다. 이는, 최종제품의 각진부분을 둥글게 제조할 수 없다는 것을 의미한다. 이로 인해, 제품의 각진부분에는 변형력이 집중되기 쉽고, 기계적인 강도상 불리해지는 결점이 있다. 더욱이, 폐쇄단조법은 이하의 이유로 인해 대량생산에는 적합하지 않다.

첫 번째 이유로서, 소재를 복수의 분할 다이에서 끼워 가압하기 때문에, 재료에 유동성을 부여하기 위해서는 대단히 높은 압력이 필요해지고, 치수의 정밀도가 높은 예비성형품이 필요해진다. 그러나, 현상태에서는 높은 치수정밀도를 얻을 수 있는 예비성형방법은 제공되어 있지 않다.

두 번째 이유로서, 단조할 때 가열된 소재가 금형내에 체류하는 시간이 길다. 또한, 복잡한 형상의 금형이 필요하다. 이로 인해, 금형의 수명이 짧다.

세 번째 이유로서, 폐쇄단조장치는, 복수의 분할 다이를 필요로 하는 등 복잡한 구조를 가진다. 이로 인해, 어떤 금형으로부터 다른 금형으로 능률적으로 소재를 반송하기 어렵다. 이 때문에, 제품은 1개씩 생산되므로, 생산성이 낮다.

상기와 같은 이유에 의해, 폐쇄단조법은 제품을 양산하기 위해서는 사용되고 있지 않다. 제품을 양산하기 위해서는 재료에 대한 제품비율이 떨어지는 형단조법이 행해지고 있는 것이 현 실정이다.

따라서, 본 발명의 제 1 목적은 단부에 이형부를 가지는 봉 형상제품을 높은 제품 비율로 양산하는 데 적합한 단조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 제 2 목적은 봉 형상 제품에 얇은 버르가 발생하지 않고, 각진부분을 둥글게 할 수 있는 단조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 제 3 목적은 예비성형품의 치수정밀도가 낮고 양호한 단조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 제 4 목적은 상기 목적을 달성하는 데 적합한 단조장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 제 5 목적은 구조가 단순하고 복수의 금형간에서 소재를 능률적으로 반송할 수 있는 단조장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 제 6 목적은 금형의 수명을 연장할 수 있는 단조장치를 제공하는 데 있다.

본 발명에 의한 단조방법은 예비성형된 봉 형상의 소재를 제 1 상부금형과 제 1 하부금형으로 소재의 축방향과 직교하는 방향으로부터 가압함과 동시에, 소재의 축방향으로부터 펀치로 가압하여 초벌단조를 함으로써 한쪽 이상의 단부에 오목부를 가지는 성형소재를 얻기 위한 폐쇄단조단계와, 성형소재를 제 2 상부금형과 제 2 하부금형으로 성형소재의 축방향에 직교하는 방향에서 가압하여 버르를 생성함으로써 버르를 가지는 성형소재를 얻기 위한 마무리 단조단계, 및 버르를 갖는 성형소재의 버르를 제거가공하는 버르 제거단계를 순차로 실행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 단조장치는 상부 다이홀더와 하부 다이홀더를 포함한다. 상부 다이홀더에는 폐쇄단조용 제 1 상부금형, 마무리 단조용 제 2 상부금형, 버르 제거용 제 3 상부금형을 전술한 순서로 나란히 배치하여 이루어진다. 하부 다이홀더에는, 폐쇄단조용 제 1 하부금형, 마무리 단조용 제 2 하부금형, 버르 제거용 제 3 하부금형을 전술한 순서로 나란히 배치하여 이루어진다. 폐쇄단조용 제 1 하부금형을 배치한 부위에는, 제 1 상부금형과 제 1 하부금형에 끼워진 소재에 수평 펀치를 압입시키는 수평 펀치 작동기구가 구비되어 있다.

도 1은 종래의 형 단조법의 단계를 설명하기 위한 순서도.

도 2는 종래의 폐쇄단조법을 설명하기 위한 단면도.

도 3는 종래의 폐쇄단조법의 단계를 설명하기 위한 순서도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 단조장치에 있어서 하부 다이홀더에 설정된 복수의 금형에 대한 배치를 개략적으로 나타낸 평면도.

도 5는 도 4의 단조장치에 있어서 A-A 선 부분의 단면도.

도 6는 본 발명의 실시예에 따른 단조방법의 단계를 설명하기 위한 도면.

도 7는 도 6에 도시된 단조방법의 단계중 폐쇄단조단계(I)를 설명하기 위한 도면.

도 8는 도 6에 도시된 단조방법의 단계중 밀폐단조단계(II)를 설명하기 위한 도면.

도 9는 도 6에 도시된 단조방법의 단계중 마무리단조단계(III)에서 얻어진 단조품을 설명하기 위한 도면.

도 10는 금형내에서의 도 9의 B-B선 부분을 도시한 단면도.

도 11는 금형내에서의 도 9의 C-C선 부분을 도시한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

11,12 : 다이 13,14 : 펀치

20,30 : 다이홀더 37 : 너트

41 : 펀치홀더 43 : 블록

44 : 펀치 45 : 스프링

46 : 핀

도 1을 참조하여, 종래의 형단조법에 의한 연결봉의 제조방법에 대해 설명한다. 통상적으로 금형은 하부금형과 상부금형으로 이루어지며, 이하의 설명에서는, 하부금형과 상부금형을 통틀어 금형이라고 부르는 경우가 있다. 제 1 단계(S1)에서는, 봉재로부터 소재가 절단된다. 제 2 단계(S2)에서는, 단조 롤 등으로 소재의 예비성형이 이루어진다. 제 3 단계(S3)에서는 형단조가 이루어진다. 형단조는 프레스 또는 해머에 의해 행해지며 통상, 압축단계(S3-1), 초벌 단계(S3-2), 마무리 단계(S3-3) 및 버르 제거단계(S3-4)으로 이루어진다. 상기 4개의 단계(S3-1∼S3-4)을 통해 소재가 연결봉으로 완성된다.

형단조법에서는 하부금형과 상부금형을 이용하며, 각 단계에서 소재에 버르를 생성하면서 진행된다. 즉, 하부금형에 놓여진 가열된 소재는, 우선 가압에 의해 외측으로 확대되어 하부금형을 거의 채우며, 이와 동시에 상부금형에도 들어간다. 소재가 상부금형과 하부금형을 채우면, 여분의 재료는 버르가 되어 주위로 튀어 나온다. 상기 버르는 얇기 때문에 급냉되어, 버르 부분의 변형저항은 커진다. 그 결과, 가열된 소재재료는 저항이 작은 금형내에서 이동하기 쉬워지고, 상부금형과 하부금형의 공간 구석구석을 채운다. 따라서, 버르의 발생은 형단조법에 있어서 불가결하다.

그러나, 각 단계에서 버르를 내는 것은 재료에 대한 제품의 생산비율이 나쁜 것을 의미한다. 형단조법에 있어서 제품 비율은 통상, 60∼70% 이다. 이는 형단조법이 경제적이지 않다는 것을 의미한다.

도 2, 도 3을 참조하여, 종래의 폐쇄단조법에 의한 연결봉의 제조방법에 관하여 설명한다. 도 2에 있어서, 폐쇄단조법에서는 통상적으로 복수의 분할 다이(11,12)와 복수의 펀치(13,14)가 이용된다. 도 3에 있어서, 폐쇄 단조방법에서는 제 1 단계(S11)에서 봉재로부터 소재가 절단된다. 제 2 단계(S12)에서는 소재의 예비성형이 이루어진다. 제 3 단계(S13)에서는 폐쇄단조가 행하여진다. 폐쇄단조는, 예비성형된 소재(10)를 분할 다이(11,12)에서 끼워 가압한다. 이 상태에서, 소재(10)는 펀치(13,14)가 삽입되는 공간을 제외하고 복수의 분할 다이(11,12)에서 끼워져 있다. 이 상태로 상기 공간으로부터 펀치(13,14)를 압입시켜 소재(10)의 단부를 원하는 형태로 성형한다.

폐쇄단조법은 100%에 가까운 재료에 대한 제품 비율을 갖지만, 이하와 같은 결점을 가진다. 폐쇄단조법에서는 소재를 폐쇄한 상태로 둘 필요가 있다. 이로 인해, 분할 다이(11,12)에는 조합형을 이용하여 가압할 때 소재(10)와 분할 다이 (11,12)간에 틈새가 생기지 않도록 할 필요가 있다. 그러나, 소재(10)와 최종제품의 부피가 정확히 일치하지 않고, 조금이라도 소재(10)의 재료가 양이 많으면, 분할 다이(11,12)와 펀치(13,14)가 만나는 면에서 재료가 밀려 나와 얇은 버르(15)가 발생한다. 그 결과, 버르(15)를 제거하기 위한 마무리작업이 필요해진다. 한편, 소재(10)의 재료가 양이 적으면, 최종제품의 일부에 재료가 결여된 부분이 생길 수 있다. 또한, 분할 다이(11,12)나 펀치(13,14)의 선단은 강한 압력에 견디기 위해, 단순한 형상밖에 채용할 수 없다. 이는, 최종제품의 각진부분을 둥글게할 수 없다는 것을 의미한다. 이로 인해, 제품의 각진부분에는 변형력이 집중되기 쉽고, 기계적 강도상 불리해지는 결점이 있다. 더욱이, 폐쇄단조법은 전술한 이유로 인해 대량생산에는 적합하지 않다.

도 4, 도 5를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단조장치에 관해 설명한다. 도 4에 있어서, 단조장치는 하부 다이홀더(20)를 포함하고, 하부 다이홀더(20)에는 폐쇄단조용 하부금형(21; 제 1 하부금형), 밀폐단조용 하부금형(2;제 2 하부금형), 마무리단조용 하부금형(23;제 3 하부금형), 버르 제거용 하부금형(24;제 4 하부금형)이 나란히 설치된다. 도 5에 있어서, 단조장치는 또한 상부 다이홀더(30)를 포함하고, 상부 다이홀더(30)에는 폐쇄단조용 상부금형(31;제 1 상부금형), 밀폐단조용 상부금형(제 2 상부금형), 마무리 단조용 상부금형(제 3 상부금형), 버르 제거용 상부금형(제 4 상부금형)이 나란히 설치된다. 도 5에서는, 폐쇄단조용 상부금형(31)만이 표시되어 있다. 폐쇄단조용 하부금형(21)과 상부금형(31), 밀폐단조용 하부금형(22)과 상부금형, 마무리단조용 하부금형(23)과 상부금형, 버르 제거용 하부금형(24)과 상부금형은 각각, 서로 대향하도록 배치된다.

폐쇄단조용 하부금형(21)과 상부금형(31)은 소재를 폐쇄하여 단조하기 위한 금형이다. 이들 하부금형(21)과 상부금형(31)은 종래의 폐쇄단조용 금형과 다르며, 예비성형품의 부피, 즉 형상을 엄밀히 일치시킬 필요는 없다. 바꿔 말하면, 하부금형(21)과 상부금형(31)은 이후의 별도 단계를 통해 버르가 제거되기 때문에, 초벌단조를 할 수 있을 만큼의 대강의 치수정밀도와 형상을 갖고 있으면 좋다.

밀폐단조용 금형(하부금형(22)과 상부금형), 마무리 단조용 금형(하부금형(23)과 상부금형), 버르 제거용 금형(하부금형(24)과 상부금형)은 각각, 종래의 밀폐단조용 금형, 마무리단조용 금형, 버르 제거용 금형과 동일하면 된다. 또한, 하부금형(21)으로부터 하부금형(22)으로의 소재의 반송, 하부금형(22)으로부터 하부금형(23)으로의 소재의 반송, 하부금형(23)으로부터 하부금형(24)으로의 소재의 반송은 각각, 도시가 생략된 트랜스퍼 아암에 의해 행하여진다.

다음으로, 폐쇄단조용 하부금형(21)을 이용하는 단조장치의 구조를 도 5에 근거하여 설명한다. 상기 단조장치에 있어서는 폐쇄단조용 상부금형(31)이 상부 금형홀더(32)에 설치되어 있다. 상부 금형홀더(32)에는 액체 유입구(33)로부터 압력실(34)에 충전된 고압액체에 의해 항상 하방으로 힘이 작용하고 있다. 즉, 상부 금형홀더(32)는 그 일부가 실링(32-1)으로 봉합한 상태로 압력실(34)에 삽입되어 있다. 상부 금형홀더(32)는 복수의 가이드 포스트(36)에 의해 상하방향으로만 이동가능하게 되어 있다. 상부 금형홀더(32)의 하한위치는 가이드 포스트(36)에 설치된 스토퍼 너트(37)에 의해 결정된다. 상부금형(31)은 클램프기구(38)에 의해 상부 금형홀더(32)에 유지되어 있다. 다른 상부금형에 관해서도 동일하다.

한편, 하부금형(21)은 하부 다이홀더(20)에 고정된다. 하부 다이홀더(20)에는 하부금형(21)의 양측에 수평방향으로 이동가능하도록 한 쌍의 펀치홀더(41)가 설치되어있다. 펀치홀더(41)는 3개의 링크로 이루어지는 토글 링크기구(42)에 의해 수평방향으로 움직일 수 있다. 즉, 하부 다이홀더(20)에 있어서 한 쌍의 펀치홀더(41)에 가까운 위치에 각각, 한 쌍의 슬라이딩 블록(43)이 상하로 이동가능하도록 설치되어 있다. 슬라이딩 블록(43)은 수압부(43a)를 갖는다. 상부 다이홀더(30)에 있어서의 수압부(43a)와 대향하는 위치에는 슬라이딩블록누름부(39)가 설치된다. 토글 링크기구(42)의 한끝이 슬라이딩 블록(43)에 연결되어 있다. 상부 다이홀더(30)가 하방으로 이동하여 슬라이딩블록(43)의 수압부(43a)가, 상부 다이홀더(30)의 슬라이딩블록 누름부(39)에 의해 눌러지면, 슬라이딩 블록(43)은 하방으로 움직인다. 그 결과, 토글 링크기구(42)에 의해 펀치홀더(41)가 수평방향으로 움직인다.

펀치홀더(41)에는 수평방향에서 소재의 단부를 가압하기 위한 펀치(44)가 설치되어 있다. 하부 다이홀더(20)와 펀치홀더(41)간에는 스프링(45)이 설치되어 있다. 스프링(45)은 펀치홀더(41)에 대하여 하부금형(21)으로부터 분리되는 방향으로 압력을 가하고 있다. 스프링(45)의 가압력은 슬라이딩블록 누름부(39)로부터 수압부(43a)를 통해 토글 링크기구(42)에 작용하는 힘보다는 작다. 그 결과, 수압부(43a)에 대한 압력이 없어졌을 때, 스프링(45)에 의해 펀치홀더(41)는 후퇴하고, 슬라이딩 블록(43)은 상방으로 이동한다.

상기 단조장치에 있어서, 가열된 소재를 하부금형(21)에 셋팅하고, 장치를 작동시키면 상부 다이홀더(30)가 하방으로 이동하여, 가장 먼저 상부금형(31)이 하부금형(21)에 닿는다. 이때부터 상부금형(31)은 압력실(34)내 액체의 압력에 의해 하부금형(21)에 압착되며 이와 동시에, 상부 다이홀더(30)의 슬라이딩블록 누름부(39)가 수압부(43a)에 맞붙게 된다. 더욱이 상부 다이홀더(30)가 내려가면, 슬라이딩블록(39)이 하방으로 이동하여, 토글 링크기구(42)에 의해 펀치홀더(41)가 전진한다. 그러면, 펀치(44)가 금형(21,31)내 소재의 양단에 압입되어, 소재의 단부가 원하는 형상(예를 들면, 오목한 형상)으로 성형된다. 소재의 단부에 형성되는 원하는 형상은 펀치(44)의 형상에 의해 결정된다.

상기 성형시에는, 상부 다이홀더(30)가 내려가기 때문에, 압력실(34)의 액체는 외부에 설치한 적층장치(도시 생략)로 복귀된다. 성형이 끝나고, 상부 다이홀더(30)가 올라가면, 펀치홀더(41)는 스프링(45)의 힘에 의해 후퇴하고, 압력실(34)에는 다시 적층장치로부터 고압의 액체가 유입되어, 상부금형 홀더(32)가 하부로 밀려난다. 또한, 하부 다이홀더(20)에 있는 하부금형(21)의 하방에는 성형을 마친 소재를 하부금형(21)으로부터 밀어내기 위한 이젝터 핀(46)이 설치되어 있다.

도 6를 참조하여, 상기 단조장치를 이용한 본 발명의 실시예에 따른 단조방법을 설명한다. 도 6는 본 발명에 의한 단조방법의 단계를 도시한다. 도 7는 도 6에 도시된 단조방법의 단계중, 폐쇄단조단계(I)를 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 도 6에 도시된 단조방법의 단계중 밀폐단조단계(II)를 설명하기 위한 도면이며, 도9는 도 6에 도시된 단조방법의 단계중 마무리 단조단계(III)를 통해 얻어진 단조품을 설명하기 위한 도면이다. 본 예는 단부에 이형부를 갖는 봉 형상 제품중 특히, 연결봉의 성형에 적합하다.

도 6에 있어서, 제 1 단계(S31)에서는 봉재로부터 소재(51)가 절단된다. 제 2 단계(S32)에서는 소재(51)가 예비성형된다. 예비성형된 소재(51A)는 그 중앙부와 양단부에 큰 지름부(51-1)를 가진다. 그 후, 폐쇄단조단계(I), 밀폐단조단계(II), 마무리 단조단계(III), 버르 제거단계(IV)가 순차적으로 실행된다. 또한, 도 6은 단조품을 2개 생산하는 예를 나타내고 있지만, 도 7 및 도 8은 편의상, 1개를 생산하는 예를 나타내고 있다. 2개 생산의 경우, 생산능률이 높지만 본 발명은 1개 생산, 2개 생산 중 어디에도 적용된다.

제 2 단계(S32)에 있어서 예비성형은 성형속도가 빠른 단조 롤을 이용하여 성형하는 것으로 충분하다. 이는 예비성형 직후의 폐쇄 단조단계(I)에서 초벌단조가 행하여지므로, 예비성형에 있어서는 엄밀한 치수정밀도를 필요로 하지 않고, 무리한 성형도 필요로 하지 않기 때문이다.

도 6, 도 7에 도시된 폐쇄단조단계(I)는 다음과 같다. 하부금형(21)에 성형소재(51A)를 넣고, 성형소재(51A)의 축방향과 직교하는 방향에서 상부금형(31)에서 가압하고, 성형소재(51A)를 수평으로 가볍게 압축한다. 그리고, 수평으로 가볍게 압축된 소재에 대하여 축방향의 양단부 이외의 부분을 하부금형(21)과 상부금형(31)으로 막은 상태에서, 압축된 소재에 대하여 축방향의 양단으로부터 펀치(44)를 압입시켜, 압축된 소재의 양단에 원하는 형상을 성형한다. 연결봉의 경우에는, 도 7에 도시된 1개 생산의 경우, 대단부(51-2)의 오목부와 소단부(51-3)가 형성된다. 한편, 도 6에 도시된 2개 생산의 경우, 양단에 대단부의 오목부가 형성된다. 연결봉의 대단부(51-2)의 오목부는 상하방향으로부터의 가압만으로는 재료의 유동이 적고, 더욱이, 오목부에 대응하고 있는 상부금형과 하부금형의 접합부에 버르가 발생하여, 완전히 오목부를 형성할 수 없다. 그러나, 펀치(44)를 통해 수평방향에서 가압하면, 재료의 유동이 많아져 재료배분이 고정밀도로 이루어지므로, 양호한 초벌단조를 할 수 있다. 폐쇄단조단계(I)이 종료되면, 성형된 소재는 트랜스퍼아암에 의해 밀폐단조용 금형으로 다시 이동된다.

도 6, 도 8에 도시된 밀폐단조단계(II)는 밀폐단조용 하부금형(22)과 이에 대응하는 상부금형에 의해 상향에서 가압한다. 또한, 하부금형(22)은 하부금형 본체(22-1)와 하부금형 본체(22-1)에 대하여 상하이동하는 하부펀치(22-2)로 구성된다. 하부 펀치(22-2)는 초벌단조가 종료된 후 상승하여, 단조품(51B)을 하부금형(22)으로부터 꺼내기 위해 사용된다. 또한, 하부펀치(22-2)는 하부금형 본체(22-1)와 일체가 되어도 좋다. 이 경우는, 도 5로 설명하였던 바와 같이 이젝터핀(46)과 같은 이젝터핀을 설치하면 좋다.

이러한 밀폐단조단계(II)에 의해, 초벌단조가 행하여져, 단조품(51B)인 연결봉의 로드부는 대략 H자형의 단면형상을 가지며, 양측의 단부는 오목한 형상 혹은 볼록한 형상을 가진다. 단, 단부의 외측 등에 다소의 결여된 부분(51-4)이 있더라도 지장은 없다. 이는 다음 마무리 단조단계(III)에서 버르 내기 단조를 하는 단계에서 결여된 부분(51-4)에도 재료가 충만해지기 때문이다.

또한, 본 밀폐단조단계(II)의 주목적은 다음의 마무리 단조단계(III)에서의 재료의 유동성과 단조압력을 극력히 작게 하기 위해서이다. 따라서, 단조품의 단면의 요철이 비교적 적거나, 단부의 오목한 형상이 작은 경우에는, 생략되더라도 좋다. 이 경우, 폐쇄단조용 하부금형(21) 및 상부금형은 각각, 제 1 하부금형 및 제 1 상부금형이라고 불리우지만, 마무리 단조용 하부금형(23) 및 상부금형은 각각, 제 2 하부금형 및 제 2 상부금형과 호환되며, 버르제거용 하부 금형(24) 및 상부 금형은 각각, 제 3 하부금형 및 상부금형과 호환된다.

도 6에 도시된 마무리 단조단계(III)는 통상적인 형단조로 행하는 버르 내기 단조이다. 도 9는 상기 마무리 단조단계(III)에서 얻어지는 단조품(51C)을 나타내고 있다. 단조품(51C)의 주위에는 도 10에도 도시한 바와 같이, 버르(51-5)가 생성되어 있다. 상기 버르(51-5)는 전술한 바와 같이, 형단조에 필요한 버르이다.

이전 단계(밀폐단조단계(II) 또는 폐쇄단조단계(I))에서는, 금형내에서 소재재료의 배분이 고정밀도로 행해진다. 이는 본 마무리 단조단계(III)에서 버르 (51-5)는 최소한으로 제한할 수 있고, 단조하중도 작아도 된다는 것을 뜻하고 있다. 본 마무리단조단계(III)에서는 단조하중이 작고, 폐쇄단조용 조합금형이 아닌 상부금형과 하부금형을 사용한다. 따라서, 도 11에 도시한 바와 같이, 마무리 단조용 하부금형(23)과 상부금형(23') 내에 각각 R부(23-1, 23- l')를 형성할 수 있다. 그 결과, 단조품(51C)의 각진부분을 둥글게 할 수 있게 된다.

도 6에 도시된 버르 제거단계(IV)는 종래의 형단조법에 있어서의 버르 제거가공과 같은 버르 제거단계이다. 상기 버르 제거단계(IV)에서 도 9에 도시된 버르(51-5)가 제거되어, 단조품이 완성된다.

본 발명의 단조방법에 의하면, 폐쇄단조단계(I)은 엄밀한 치수정밀도를 요하지 않고 무리한 성형을 하지 않아도 좋다. 이는 이후의 단계에서 버르의 생성이 허용되기 때문이다. 이로 인해, 폐쇄단조용 금형의 수명이 길어지고, 단조장치가 단순해진다. 또한, 이웃하는 금형간에 소재를 능률적으로 반송할 수 있기 때문에 대량생산에 적합하다.

또한, 폐쇄단조단계(I) 또는 밀폐단조단계(II)에서 금형내에서의 소재 재료의 배분이 고정밀도로 이루어진다. 이로써, 버르를 최소한으로 제한할 수 있고, 재료의 제품비율이 향상된다. 더욱이, 최종 성형을 상부금형과 하부금형으로 행하기 때문에, 단조품의 각진부분을 둥글게 제작할 수 있다.

Claims (5)

1. 예비 성형된 봉 형상의 소재를 제 1 상부금형과 제 1 하부금형으로 소재의 축방향과 직교하는 방향에서 가압하는 동시에, 소재의 축방향으로부터 펀치로 가압하여 초벌단조를 함으로써, 적어도 한쪽 단부에 오목부를 가지는 성형소재를 얻기 위한 폐쇄단조단계와,

   상기 성형소재를 제 2 상부금형과 제 2 하부금형으로 상기 성형소재의 축방향에 직교하는 방향에서 가압하여 버르를 생성함으로써, 버르를 갖는 성형소재를 얻기 위한 마무리 단조단계, 및

   상기 버르를 갖는 성형소재의 버르를 제거하는 버르 제거단계를 순차로 실행하는 것을 특징으로 하는 단조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 폐쇄단조단계와 상기 마무리 단조단계 사이에서 상기 폐쇄단조단계에서 얻어진 성형소재를 제 3 상부금형과 제 3 하부금형으로 소재의 축방향에 직교하는 방향에서 가압하여 초벌단조하는 밀폐단조단계를 실행하는 것을 특징으로 하는 단조방법.
3. 상부 다이홀더와 하부 다이홀더를 포함하고, 상기 상부 다이홀더에는 폐쇄단조용 제 1 상부금형, 마무리 단조용 제 2 상부금형, 버르 제거용 제 3 상부금형을 전술한 순서로 모두 배치하고, 상기 하부 다이홀더에는 폐쇄단조용 제 1 하부금형, 마무리 단조용 제 2 하부금형, 버르 제거용 제 3 하부금형을 순서대로 나란히 배치하고, 상기 폐쇄단조용 상기 제 1 하부금형을 배치한 부위에는 상기 제 1 상부금형과 상기 제 1 하부금형으로 끼워진 소재에 수평 펀치를 압입시키는 수평 펀치 작동기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 단조장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 다이홀더에는 또한 상기 제 1 상부 금형과 상기 제 2 상부금형 사이에 밀폐단조용 상부금형을 배치하고, 상기 하부 다이홀더에는 또한 제 1 하부 금형과 상기 제 2 하부금형 사이에 밀폐단조용 하부 금형을 배치한 것을 특징으로 하는 단조장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 마무리 단조용 상기 제 2 상부금형 및 상기 제 2 하부금형의 내부에는 각각, 소재를 둥글게 제작하기 위한 R부를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 단조장치.