KR20010094972A - 대용량의 중공 몸체를 생산하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉간 변형될 수 있는 금속을 다이의 성형 중공의 내부에서 적어도 부분적으로 유압 변형시킴으로써 대용량의 중공 몸체(cavity-body)를 생산하기 위한 방법에 관한 것이다.

본 발명의 과제는 대용량의 중공 몸체를 생산하기 위한 새로운 방법을 만들어 내는 것이고, 상기 방법은 재료가 적게 투입되고 비용이 적게 든 경우에, 높은 공정 안정성을 포함한다.

상기 과제는 특히 하기의 공정을 통해서 해결된다.

a. 금속판을 절단하고,

b. 절단된 금속판을 변형시키며, 3 차원의, 압력 밀봉되고 하나 이상의 개방부를 구비한 몸체를 형성하기 위해, 대향 배열된 접촉면을 용접하고,

c. 다이의 내부에서 상기 몸체를 유압 확장하며,

d. 밀봉 부재를 용접한다.

Description

대용량의 중공 몸체를 생산하기 위한 방법{Method for manufacturing the cavity body having large volume}

본 발명은 냉간 변형될 수 있는 금속을 다이의 성형 중공의 내부에서 적어도 부분적으로 유압 변형시킴으로서 대용량의 중공 몸체를 생산하기 위한 방법에 관한 것이다.

이와 같은 방법은 예를 들어 DE 44 36 436 에 공지되어 있다. 상기 공보에서는 냉간 변형될 수 있는 금속으로 된 특히 평평한 금속판을 유압 변형하기 위한 방법과 상기 방법을 실행하기 위한 장치가 도시되고 기재되어 있다. 상기 방법에 따라, 유압 성형 방법을 이용하여 냉간 변형될 수 있는 금속으로 된 두 개의 평평한 금속판으로부터 대용량의 중공 몸체의, 서로 접해 있는 두 절반부가 만들어지며 상기 절반부는 상기 절반부의 "적도선" 영역에서 선회하며 중공 몸체로 용접된다.

그러나 상기 유용한 방법에는, 확실한 밀봉의 이유와 성형시 금속판의 애프터 플로우(after-flow)의 필요성에 의해서, 선회하는 플랜지가 구입되어야 하는 단점이 있으며 상기 플랜지는 이후 분리되고 가공되거나 또는 절반 쉘을 용접하기 위해서 준비되어야 한다. 이런 이유로 상대적으로 재료 비용이 많이 든다.

더욱이 많은 구성 부재 수로 중공 몸체를 생산할 경우, 종래 기술에서 큰 의미를 포함하는 공정 안정성은, 복잡하고 3 차원이며 적도선을 포함하는 경로에 따라서 용접하고 동시에 얇은 벽 두께를 가진 부품을 용접하는 것이 기술적 문제점을 나타내기 때문에, 개선할 만한 것으로 관찰된다.

상기 과제는 제 1 항의 특징들, 특히 특징부의 주요 특징에서 해결되며 상기 특징들에서는 하기의 공정이 관련된다.

a. 금속판을 절단하고,

b. 절단된 금속판을 변형시키며 3 차원의, 압력 밀봉되고 하나 이상의 개방부를 구비한 몸체를 형성하기 위해, 대향 배열된 접촉면을 용접하고,

c. 다이 내부에서 상기 몸체를 유압 확장하며,

d. 하나 이상의 밀봉 부재를 용접한다.

본 발명에 따른 방법은 많은 장점을 가진다. 실제적인 장점은, 형성하고자 하는 대용량의 중공 몸체의 단부 형태로 우선 절단된 금속판을 형성할 수 있고, 절단된 금속판을 3 차원의, 압력 밀봉되고 하나 이상의 개방부를 구비한 몸체로 변형시킨 후, 금속판의 원주와 재료가 중공 몸체의 단부 형태에 맞춰 조정되는 것에 있다. 이는 구체적으로, 중공 몸체의 단부 형태가 큰 횡단면을 포함하는 영역에서는 절단된 금속판으로부터 형성된 몸체에도 큰 횡단면이 제공되고, 중공 몸체의 단부 형태가 더 작은 횡단면을 포함하는 영역에서는 상기 몸체에도 작은 횡단면이 제공되는 것을 의미한다. 이와 관련하여 원추형, 원통형 및 부분적으로 원추형 또는원통형 기본 몸체가 생길 수 있고 상기 몸체는 이후에 유압식으로 확장된다.

더욱이 본 발명에 따른 방법을 실행할 경우, 몸체의 용접 시임 길이가 적고, 무엇보다도 조절하기가 기술적으로 단순하고 실제적으로 더 큰 공정 안정성을 유지시키는 용접 시임을 포함하는 중공 몸체가 생긴다.

마지막으로, 본 발명에 따른 방법에서는 나중에 분리되거나 또는 가공되어야만 하는, 어떤 선회하는 플랜지도 연장되어 형성되지 않아도 되기 때문에 재료 비용도 적다.

본 발명은 제 2 항에 따라 대용량의 중공 몸체를 생산하기 위한 또 다른 방법에 관한 것이다.

상술된 종래 기술에서 나온, 마찬가지로 상술된 과제는 제 2 항의 특징, 특히 하기의 공정을 특징으로 하는 특징부의 주요 특징에 의해서 해결된다.

a. 금속판을 절단하고,

b. 상기 절단된 금속판을, 3 차원의 튜브형이고 두 개의 개방부를 구비한 몸체로 변형시키며,

c. 다이 내부에서 상기 몸체를 유압 확장하고,

d. 두 개의 밀봉 부재를 용접한다.

본 발명에 따른 방법은 제 1 항에 기재된 기본적인 장점을 포함하며 이때 중공 몸체의 단부 형태에 대해서는 부가적으로 튜브형 몸체를 통해 많은 변화 가능성이 있다.

상기 방법의 유용한 실시예에서 튜브형 몸체를 형성한 후, 상기 몸체를 유압확장하기 전에 밀봉 부재를 용접함으로써 이미 하나의 개방부가 압력 밀봉으로 폐쇄된다.

본 발명에 따른 방법은, 유압 확장하기 전에 튜브형 몸체의 하나의 개방부가 이미 폐쇄되는 것을 통해 두 개의 개방부를 내부 조정(adapt)하고, 외부 조정하는 것으로 인한 고가의 밀봉을 피한다. 기술적으로 비용이 적게 드는 다이를 이용하여 상기 방법을 실행할 수 있고 따라서 비용면에서 유리하다.

상기 방법의 양호한 실시예에서는 유압 확장 전에 상기 몸체는 다이에서 평평한 타원 형태로 프레싱된다. 이는 다이의 함몰 중공 공간에 비해 매우 큰 튜브형 몸체가 다이 절반부가 함께 접하는 것을 통해서 다이 안으로 정확히 맞춰 넣어지는 장점을 가진다. 다른 경우에서는 불리한 방법으로, 다이 안으로 몸체를 삽입하기 전에, 독립된 장치에 있는 상기 몸체를 평평한 타원 형태로 만드는 것이 필요할 수도 있다.

또한 또 다르게 변형된 본 발명에 따른 방법 중 하나의 경우에서는, 상술된 것과 같이 몸체를 평평한 타원 상태로 프레싱하기 전에 이미 상기 몸체를 일정한 압력 하에 있는 압력 유체로 채움으로써 프레싱할 시에 주름 등과 같은 상황이 방지된다.

또 다르게 특히 양호한 본 발명에 따른 방법에서는, 몸체를 확장한 후와 밀봉 부재를 용접하기 전에 중공 몸체의 내부에 장착 부품이 배열된다. 이는 여전히 하나의 개방부가 존재하는 것에 기초한 방법에서 단순하게 가능하고, 한편으로는 중공 몸체로 침투하는 이물질이 쌓이는 것을 방지하기 위해서 예방책이 만들어져야할 필요는 없다. 다른 한편으로는 본 발명에 따른 방법의 경우, 이미 예비 조립된 구성 부품은 광범위하게 폐쇄된 몸체로 측면에서부터 들어갈 수 있다. 이는 공정 안정성을 눈에 띄게 증가시킨다.

또한 본 발명에 따른 방법이 또 다르게 변형된 경우에서는 중공 몸체를 확장한 후, 탱크 종류의 중공 몸체를 채우고 비우기 위해 이용될 수 있는 하나 이상의 개방부가 상기 몸체에 구성될 수 있다.

상기 언급된 본 발명에 따른 방법과 관련하여, 유압 확장되는 동안, 용접관으로서 이용되고 선회하는 칼라는 제공된 개방부의 영역에 형성될 수도 있다.

본 발명에 따른 방법의 상기 변형예에서는, 중공 몸체를 유압 확장하기 전에 상기 중공 몸체에는 유체를 이동시키는 부품이 삽입되고, 유체를 채우고 비우는 시간이 분명히 감소됨으로써 상기 방법에 적절한 장점이 생긴다. 이와 같은 유체 이동 부품은 예를 들어 어댑터에 고정될 수 있다.

마지막으로 본 발명은 대용량의 중공 몸체, 특히 차량 탱크에 관한 것이며 이와 같은 것은 상술된 방법을 통해서 생산된다. 상기 언급된 방법을 통해서 생산된 중공 몸체는, 상기 방법을 이용하여 상기 몸체가 차체의 제 자리에 맞게 매우 특수하게 조정된 형태를 가질 수 있기 때문에, 사용하고자 하는 공간을 최적으로 사용할 수 있는 장점을 포함한다.

도 1 은 평평하게 절단된 금속판의 도면.

도 2 는 도 1 에 따라 도시된, 절단된 금속판으로 형성된 튜브형 몸체의 사시도.

도 3 은 밀봉캡을 구비한, 도 2 에 따른 튜브형 몸체의 사시도.

도 4 는 도 3 의 밀봉캡이 용접된, 도 2 에 따른 튜브형 몸체의 사시도.

도 5 는 도 4 에 따른 튜브형 몸체를 구비한 다이의 개략적인 단면도.

도 6 은 어댑터를 통해서 폐쇄된 성형 몸체를 구비한 도 5 에 따른 단면도.

도 7 은 몸체가 유압 변형된 후의 도 5, 도 6 에 따른 단면도.

도 8 은 분리된 밀봉 단부와 나란히 있는 유압 몸체의 단면도.

도 9 는 내부 공간에 고정된 장착 부품을 구비한, 유압 변형된 몸체의 단면도.

도 10 은 용접된 밀봉캡을 구비한 중공 몸체의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 중공 몸체 11 : 금속판

12 : 튜브형 몸체 13 : 캡

14 : 다이

본 발명의 또다른 장점은 하기의 실시예의 상세한 설명에 기재된다.

도면에는 도면 부호(10)인, 대용량의 중공 몸체가 전체적으로 도시된다.

상기 종류의 중공 몸체(10)는 냉간 변형될 수 있는 절단된 금속판(11)(도 1)으로부터 형성되고 상기 절단된 금속판은 제 1 공정에서 둥글게 감거나 또는 그 외의 과정을 이용하여 두 개의 개방부(A₁, A₂)를 구비한튜브형 몸체(12)(도 2)로 변형된다. 대향 배열된 금속판 정면은 용접 시임을 형성함으로써, 특히 텅스턴-불활성 가스-용접 소스를 이용하여 연결되고, 이때 레이저 용접과 같은 또 다른 용접 방법도 사용될 수 있다(도 2, 용접 시임 S₁).

상기 절단된 금속판(11)은 중공 몸체(10)의 원하는 단부 형태에 의해서 산출되고, 따라서 둥글게 감는 과정에 따라서 원추형, 원통형 및/또는 부분적으로 원추형 또는 원통형 몸체(12)가 생기며, 이때 상기 튜브형 몸체(12)의 양 단부에는 원통형 횡단면이 존재하는 것이 중요하다. 상기 절단된 금속판(11)의 형태 또는 상기 절단부로부터 형성된 튜브형 몸체(12)의 형태는 특정의 영역에 있는 중공 몸체(10)의 서로 다른 단부 형태의 원주에 따라서 결정된다. 본 발명의 목표는, 튜브형 몸체(12)의 각각의 단부 형태에서, 확장 공정을 이용하고 재료를 최대로 변형시킴으로써 중공 몸체(10)의 단부 윤곽을 형성하고자 하는 것이다. 특히 변형 경화가 발생될 수 없고 이로써 고가의 어닐링(annealing) 과정이 피해지기 때문에, 특히 하나의 공정에서 튜브형 몸체(12)를 확장하는 것이 중요하다.

도 3, 도 4 에서는 튜브형 몸체(12)에 용접 시임(S₂)을 이용하여 캡(13)이 용접되는 것을 알 수 있다. 상기 캡(13)은, 캡의 기하학적 구조에 따라서 마찬가지로 유압 성형 공정 또는 디프 드로잉을 통해서 생산될 수 있다. 이외에도 도 3,도 4 에서는 특히 튜브형 몸체(12)에서, 더 큰 개방부가 캡을 통해서 폐쇄되는 것이 도시되고, 이는 다른 하나의 개방부의 작은 직경은 조정(adaptation) 및 밀봉을 위해서 더 적은 측면의 지지력을 필요로 하기 때문이다.

도 4 에서 한쪽면이 도시된, 캡(13)을 통해서 폐쇄된 튜브형 몸체(12)는 도 5 에 도시된 바와 같이, 다이 상부 부재(15)와 다이 하부 부재(16)로 구성된 다이(14)에 삽입된다. 상기 다이(14)의 매우 단순한 도면에서는, 중공 몸체(10)의 단부 형태를 만들어내는 다이 상부 부재(15)의 함몰부(17)와 다이 하부 부재(16)의 함몰부(18)가 관찰된다.

도 6 에는 상술한 바와 같이 평평한 타원형 상태에 있는 튜브형 몸체(12)를 프레싱한 후의 중공 몸체(10)와 함께 다이가 도시된다. 한편 상기 다이 상부 부재(15)와 다이 하부 부재(16)의, 서로 밀봉되어 접한 밀봉면(19)이 관찰된다. 다른 한편으로, 이동 부품(21)을 포함하는 어댑터(20)는 프레싱 전에 튜브형 몸체(12) 안에 삽입되고 초기 인장된다. 상기 이동 부품(21)에 의해, 유압 성형 공정을 위해서 필요한 압유량이 현저히 감소되며, 이로써 압력 유체를 채우고 비우는 시간이 매우 줄어든다. 상기 튜브형 몸체(12)를 압력 유체로 채운 후, 마지막으로 다이 상부 부재(15)와 다이 하부 부재(16)가 접하게 된다. 상기 튜브형 몸체(12)를 채우는 것과 관련해서 상기 어댑터(20) 안에는, 도면에 도시되지 않는 통로가 압력 유체를 위해서 존재하는 것이 관찰된다.

도 7 에는 튜브형 몸체(12)로부터 생긴 중공 몸체(10)의 단부 윤곽이 아직 다이(14)의 내부에 있는 것이 관찰된다. 대략 1000 bar 까지의 높은 압력을 통해튜브형 몸체(12)의 외부 원주면은 다이 상부 부재(15)와 다이 하부 부재(16)의 함몰부(17, 18)에 완전히 접하게 된다.

상기 중공 몸체(10)를 비우고 어댑터(20)를 제거하며 중공 몸체(10)를 다이(14)로부터 꺼내어 세척하고 건조시킨 후, 상기 경우의 또 다른 작업 공정에서는 차량 탱크를 위한 장착 부품, 예를 들어 펌프(22)와 방파제(23)가 개방부(A₂)를 통해서 장착될 수 있다(도 9). 또한 도면에 도시되지 않았으나, 상기 시점 또는 도 8 에 도시된 시점에서는 밀봉 단부(24)가 분리되는 것 외에도, 탱크 충전부(filler neck)를 구성하기 위해서 부가적으로 필요한 개방부가 형성될 수도 있다.

마지막으로, 도 10 의 최종 공정의 중공 몸체(10)에서는, 개방부(A₂)가 용접 시임(S₃)을 통해서 또 다른 캡(25)을 이용하여 폐쇄되는 것이 도시된다. 차량 탱크로써 제공된 중공 몸체(10)는 상기 실시예에서, 이전에 상술되고 도시된 실시예에서와는 완전히 다른 형태와 크기를 가질 수 있다. 상술된 실시예는 단지 본 발명에 따른 방법을 단순하게 도시하고 설명하기 위해서 이용된다.

따라서 본 발명의 과제는 대용량의 중공 몸체를 생산하기 위한 새로운 방법을 산출하는 데에 있으며, 상기 방법은 재료가 적게 투입되고 비용이 적게 든 경우에, 높은 공정 안정성을 포함한다.

Claims (10)

1. 냉간 변형될 수 있는 금속을 다이의 성형 중공의 내부에서 적어도 부분적으로 유압 변형시킴으로써 대용량의 중공 몸체를 생산하기 위한 방법에 있어서,

   a. 금속판을 절단하는 공정과,

   b. 절단된 금속판을 변형시키며 대향 배열된 접촉면을 3 차원의, 압력 밀봉되고 하나 이상의 개방부를 구비한 몸체를 형성하기 위해, 용접하는 공정과,

   c. 다이의 내부에서 상기 몸체를 유압 확장하는 공정과,

   d. 하나 이상의 밀봉 부재를 용접하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 냉간 변형될 수 있는 금속을 다이의 성형 중공의 내부에서 적어도 부분적으로 유압 변형시킴으로써 대용량의 중공 몸체를 생산하기 위한 방법에 있어서,

   a. 금속판을 절단하는 공정과,

   b. 상기 절단된 금속판을 3 차원의 튜브형이고 두 개의 개방부를 구비한 몸체로 변형시키는 공정과,

   c. 다이의 내부에서 상기 몸체를 유압 확장하는 공정과,

   d. 두 개의 밀봉 부재를 용접하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 튜브형 몸체를 형성한 후와 상기 몸체를 유압 확장하기 전에, 밀봉 부재를 용접함으로써 이미 하나의 개방부가 압력 밀봉으로 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몸체를 유압 확장하기 전에, 상기 몸체는 다이에서 평평한 타원형으로 프레싱되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 몸체를 프레싱하기 전에, 상기 몸체는 압력 유체로 채워지는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몸체를 확장한 후와 밀봉 부재를 용접하기 전에, 중공 몸체의 내부에는 장착 부품이 배열되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몸체를 확장한 후에 상기 몸체에는 하나 이상의 개방부가 장착되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 6 항에 있어서, 유압 확장하는 동안, 용접관으로서 이용되고 선회하는 칼라가, 제공된 개방부의 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몸체가 유압 확장되기 전에, 상기 몸체에는 유체를 이동시키는 부품이 삽입되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 이용하여 생산된 것으로서 특히 차량 탱크 등과 같은 대용량의 중공 몸체.