KR19980072196A - 냉간압연에 의한 티타늄 보울트의 제조방법 - Google Patents

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야.

본 발명은 티타늄 봉을 상온에서 냉간 압연에 의한 냉간가공을 실시하여 규격화된 보울트를 제공하여 작업능률이 향상되고 소재의 절감을 통하여 보다 저렴한 가격의 티타늄 보울트를 제공할 수 있도록 한 것이다.

나. 발명이 해결하려는 기술적 과제.

종래의 열간 가공에 의한 방법으로 티타늄 보울트의 제조시 예를 들어 규격 8×20mm 보울트의 성형을 위하여는 티타늄 봉을 길이 35mm 외경 7ø의 소재로 절단하여 성형기에 삽입한 후 머리부를 소정 온도로 가열하여 프레스로 가압하여 성형하므로 티타늄 보울트를 가공하기 위하여 즉, 머리부 8mm 나사부 20mm인 보울트를 가공하기 위하여 35mm의 티타늄 소재를 사용하여야 하므로 티타늄이 과도하게 사용됨은 물론 이에 따른 생산단가가 비싸지는 단점이 있는 것이다.

다. 발명의 해결방법의 요지.

소정 길이를 갖는 티타늄 봉(2)을 지지성형부(6)에 삽입 고정시키는 단계와, 상기 지지성형부(6)에 삽입 고정된 티타늄 봉(6)의 외주면을 피스톤 로드(8)로 가압하여 압축 변형시켜 축관시키기 위한 가압 단계와, 가압된 티타늄 봉(2)을 피스톤 로드(8a)로 2차 가압하여 머리부를 성형시키는 머리부 성형 단계 및 지지성형부(6a)로 이동하는 단계와, 완전한 머리부를 성형토록 피스톤 로드(8b)로 3차로 가압하는 단계로 이루어져 냉간압연에 의한 티타늄 보울트를 제조하게 한 것이다.

라. 발명의 중요한 용도

티타늄 보울트의 제조방법.

Description

냉간압연에 의한 티타늄 보울트의 제조방법.

본 발명은 티타늄 보울트 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보울트의 제조시 상온에서 냉간 압연에 의한 냉간가공을 실시하여 규격화된 보울트를 제공하여 작업능률이 향상되고 티타늄 보울트의 신뢰성을 향상시킬 수 있음은 물론 소재의 절감을 통하여 보다 저렴한 가격의 티타늄 보울트를 제공할 수 있도록 한 티타늄 보울트의 제조 방법을 제공함에 있다.

종래의 일반적인 육각 머리 보울트의 제조방법에 있어서는 단조 작업에 의하여 머리부를 먼저 성형 제조하고 헤드의 주면에 보울 인너 레이스 홈을 선삭가공한 후, 보울 인너 레이스 홈을 연삭으로 가공하는 전조공정을 거쳐 보울트를 생산하고 있는 것이다.

상기한 공지의 보울트 제조공정에 있어서는 강, 황동, 스테인레스등의 재료에 적합한 것이며, 티타늄과 같은 강한 성분이 함유된 소재로 규격 8×20mm 보울트를 제공하기 위하여 티타늄 소재를 가공하면 보울트 머리 부분이 나오지 않게 되므로 공지의 보울트 제조방법으로는 티타늄과 같은 소재를 가공할 수 없는 것이다.

따라서 티타늄과 같은 소재의 보울트 제조공정에 있어서는 주로 열간가공에 의한 방법으로 보울트를 제조하고 있으며 이를 보다 상세히 설명하면 우선 환봉 상태로 제조된 티타늄 소재를 소정 길이로 절단하여 작업자가 소재를 성형기에 취부한 다음 두경에 열을 가하여 소정시간 경과 후 프레스로 가압하여 보울트 머리 부분을 성형하고 이후 작업자가 가공된 소재를 집게등으로 집어서 다음 작업인 전조 작업 공정으로 이송하여 보울트를 제작하는 것이다.

이때 가열시 두경에 300℃ 이상의 온도로 가열하여야만 성형이 가능하므로 가열시간의 경과에 따른 작업능률의 저하는 물론 성형 후, 냉각시까지의 시간 경과에 따른 작업능률이 저하되는 문제점이 있는 것이다.

또한 열간 가공에 의한 가공시 소재의 특성상 규격 8×20mm 보울트의 성형을 위하여는 티타늄을 길이 35mm 외경 7ø로 절단하여 성형기에 삽입한 후 두경을 소정 온도로 가열하여 성형하므로 소재의 낭비가 초래되는 문제점 즉, 보울트 머리부 8mm 나사부 20mm인 보울트를 제공하기 위하여 반드시 35mm의 티타늄 소재를 사용하여야 하므로 티타늄이 과도하게 사용됨은 물론 이에 따른 생산단가가 비싸지는 단점이 있는 것이다.

한편 냉간방식에 의한 티타늄 보울트의 제조시 외경 7mm 소재로 두경 15.2mm를 성형할 경우 소재의 특성상 두경 부분이 깨지는 현상이 발생하므로 일반과 같은 7mm 소재로는 냉간방식에 의하여 제조할 수 없어 10mm소재를 사용하여야만 보울트 머리 15.2mm가 나오게 되므로 반드시 10mm 소재를 사용하여야만 하는 것이다.

그러나 외경 10mm 소재의 티타늄의 사용시에도 완전 냉간방식에 의한 가공을 전혀 이룰 수 없어 두부에 어느 정도 가열하여 가공하므로 결국 완전 냉간방식에 의한 방법으로는 티타늄 소재로의 보울트의 가공을 전혀 이룰 수 없는 것이다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 길이 27mm 외경 10ø 소재의 티타늄을 냉간 압연에 의한 냉간가공을 실시하여 8×20mm의 규격 보울트를 제공할 수 있도록 하여 작업능률이 향상되고 보울트의 신뢰성을 향상시킬 수 있음은 물론 소재의 절감을 통하여 보다 저렴한 가격의 티타늄 보울트를 제공하고자 하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 성형시키고자 하는 소정길이를 갖는 티타늄 봉을 지지성형부에 삽입 고정시키는 단계와, 상기 지지성형부에 지지된 티타늄 봉의 외주면을 피스톤 로드가 가압하여 압축 변형시켜 축관시키기 위한 가압 단계와, 가압된 티타늄 봉을 피스톤 로드가 2차 가압하여 머리부를 성형시키는 머리부 성형단계 및 이동하는 단계와, 완전한 머리부를 성형토록 가압하는 마무리 단게로 이루어져 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 티타늄 보울트가 제조되는 개략도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 티타늄 보울트 제조장치의 개략도.

* 도면의주요부분에대한부호의설명

2: 티타늄 봉 6,6a: 지지성형부

8,8a,8b: 피스톤 로드 10: 홈부

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 가장 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 각 도면을 설명함에 있어, 연속되는 동일한 구성 요소들에 한해서는 도면부호를 생략하였다.

본 발명의 방법을 실시하기 위한 티타늄 보울트 제조장치는 소정 길이를 갖는 환봉 상태의 티타늄 봉(2)을 지지하여 두경부와 외주면을 소정 길이로 압축 변형시켜 가공시키는 지지성형부(6)(6a)와 이 지지성형부(6)(6a)에 고정된 상기 티타늄 봉(2)을 가압하기 위한 다수개의 피스톤 로드(8)를 갖추고, 상기 티타늄 봉(2)을 성형시키는데 필요한 상기 피스톤 로드(8)에 힘을 가해주는 작동부로 이루어져 있다.

상기 티타늄 봉(2)을 고정 지지하는 지지성형부(6)는 티타늄 봉(2)의 외주면을 소정 길이로 압축 성형하기 위하여 중앙부가 테이퍼진 형상으로 구성하여 피스톤 로드(8)의 가압시 티타늄 봉(2)의 압축 변형에 의하여 소정 길이가 축관 되도록 구성하고, 상기 지지성형부(6)의 하측으로 형성된 또 다른 지지성형부(6a)의 내경은 상기 지지성형부(6)의 내경보다 다소 적게 즉, 축관되는 내경보다 다소 적게 구성하여 티타늄 봉(2)을 2차로 압연할 수 있도록 하여 소정 규격의 티타늄 보울트의 제공은 물론 가압작업을 원활하게 수행할 수 있는 것이다.

또한 상기 지지성형부(6a)눈 보울트의 머리부에 해당하는 각도 즉, 6각인 경우에는 6각 보울트의 형상 4각인 경우 4각 보울트의 형상대로 형성하여야 함은 물론인 것이고, 보울트의 규격에 따라 지지성형부(6a)의 두께를 설정하여야 원하는 목적을 달성할 수 있는 것이다.

또한 상기 지지성형부(6)(6a)의 뒤편에는 내삽된 티타늄 봉(2)의 제거를 위하여 실린더의 작동에 의하여 축 방향 이동가능한 핀(12)을 설치되어 있는바, 이들 각각은 별도의 설치대(도시안됨)에 설치 되어 유압등에 의하여 작동되도록 되어 있다.

상기 티타늄 봉(2)의 선단을 타격하는 피스톤 로드(8)는 티타늄 봉(2)의 소재가 강질이므로 이를 효과적으로 가압하기 위하여 15,000t 정도의 힘을 가할 수 있는 공지의 단조용으로 설계된 프레스로 구성하여 티타늄 봉(2)의 압축 성형을 쉽게 한다.

상기 피스톤 로드(8)의 하측에 형성된 또 다른 피스톤 로드(8a)는 상기 피스톤 로드(8)와 동일한 힘을 가할 수 있도록 구성하되 그 선단은 보울트의 두경 가공시 보다 효과적으로 가공하기 위함과 소재를 지지성형부(6a)로 이송하기 위하여 홈부(10)를 형성하여 피스톤 로드(8)에 의하여 1차로 성형된 티타늄 봉(2)을 2차로 타격하여 홈부(10)내로 티타늄 봉(2)의 선단을 함입 하면서 가압하여 피스톤 로드(8a)에 티타늄 봉(2)을 물리게 하여 피스톤 로드(8a)를 이동시켜 지지성형부(6a)로소재를 이송하게 구성한다.

상기 피스톤 로드(8a)의 하측에는 지지성형부(6a)에 내삽된 티타늄 봉(2)을 타격하여 보울트의 머리부를 마무리하는 피스톤 로드(8b)를 설치한 것이다.

한편 상기 작동부에 고정되어 X축과 Y축으로 축방향 이동하는 피스톤 로드(8)(8a)(8b)는 작동부의 축방향 이동에 의하여 피스톤 로드를 X축으로 이동하게 하고 Y축 즉, 지지성형부(6)(6a)의 방향으로는 피스톤 로드(8)(8a)(8b)만 이동되면서 티타늄 봉(2)을 가압하도록 하여 티타늄 봉(2)의 가압작업과 이송작업을 수행하게 하는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용효과를 설명하면 우선 코일상으로 권취된 공지의 티타늄을 절단기등으로 예를 들어 규격 8×20mm 보울트의 제조시 외경 10ø 길이 27mm로 절단하여 절단된 티타늄 봉(2)을 지지성형부(6)로 이송시켜 피스톤 로드(8)로 가압하여 지지성형부(6)의 머리부 형상과 테이퍼 형상에 따라 제 1도에 도시한 상태로 보울트 머리부는 다소 볼록하고 주연부는 압축 변형되어 나선부 길이 20mm 외경 8.5mm로 1차로 가공이 이루어진다.

이와 같이 1차로 가공된 티타늄 봉(2)을 선단부에 홈부(10)가 형성된 피스톤 로드(8a)로 2차로 가압하면 홈부(10)내로 티타늄 봉(2)의 선단이 몰입되면서 나선부 외경 7.5mm를 얻게 가압이 이루어지고, 피스톤 로드(8a)를 원위치 시키면 홈부(10)내로 티타늄 봉(2)이 물리게 되므로 지지성형부(6)에서 티타늄 봉(2)이 빠지게 된다.

이때 지지성형부(6)의 후단 유압 또는 공압에 의하여 축방향 이동하는 핀(12)이 이동하여 지지성형부(6)에 내삽된 티타늄 봉(2)을 밀어주므로 지지성형부(6)에 내삽된 티타늄 봉(2)이 쉽게 빠지면서 피스톤 로드(8a)에 정확하게 물리게 되는 것이다.

이와 같이 피스톤 로드(8a)에 티타늄 봉(2)이 물린 상태에서 작동부를 X축 방향으로 축방향 이동시킨 후 피스톤 로드(8a)를 지지성형부(6a)와 수직선상에 위치시켜 피스톤 로드(8a)를 Y축 방향으로 이동시켜 상기 지지성형부(6a)에 티타늄 봉(2)을 삽입한 후, 피스톤 로드(8a)는 원위치시키고 보울트의 두경 보다 그 직경이 큰 피스톤 로드(8b)로 티타늄 봉(2)을 3차로 가압하면 제 1도에 도시한 상태로 보울트 머리부가 가공되므로 나선부 외경 7.0mm 길이 8×20mm의 보울트를 얻게 되는 것이고, 이 상태에서 핀(12)의 축방향 이동에 의하여 지지성형부(6a)에서 티타늄 봉(2)을 제거하여 전조작업을 실시하면 되는 것이다.

따라서 티타늄 봉(2)에 어떠한 열처리를 하지 않은 상태 즉, 냉간가공에 의하여 티타늄을 가공할 수 있으며 가공된 티타늄을 전조 가공하면 티타늄 보울트가 완성되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 티타늄 봉을 냉간 압연에 의한 냉간가공을 실시하여 규격 보울트를 제공할 수 있어 작업능률이 향상되고 보울트의 신뢰성을 향상시킬 수 있음은 물론 소재의 절감을 통하여 저렴한 가격의 티타늄 보울트를 제공할 수 있는 것이고, 전량 수입에 의존하는 티타늄 보울트를 보다 저렴한 가격에 제공하여 수입대체의 효과를 노릴 수 있는 장점이 있는 것이다.

Claims (1)

1. 소정 길이를 갖는 티타늄 봉(2)을 지지성형부(6)에 삽입 고정시키는 단계와, 상기 지지성형부(6)에 삽입 고정된 티타늄 봉(6)의 외주면을 피스톤 로드(8)로 가압하여 압축 변형시켜 축관시키기 위한 가압 단계와, 가압된 티타늄 봉(2)을 피스톤 로드(8a)로 2차 가압하여 머리부를 성형시키는 머리부 성형 단계 및 지지성형부(6a)로 이동하는 단계와, 완전한 머리부를 성형토록 피스톤 로드(8b)로 가압하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉간 압연에 의한 티타늄 보울트의 제조방법.