KR200257351Y1 - 신선용 다이스의 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 굵은 직경의 선재(線材)를 가는 직경으로 신선가공(伸線加工)하는 신선용 다이스의 냉각장치에 관한 것이다.

본 고안의 신선용 다이스 냉각장치는, 상부가 트여지고 분리격벽으로 구획된 윤활제 저장조(12)와 냉각수 챔버(13)가 구비된 사각함체상의 다이스 하우징(14)과 냉각수 챔버 내부에 채워진 냉각수에 잠긴 상태로 설치되는 다이스(20)로 이루어진 신선용 다이스에 있어서, 상기 다이스(20)는 팁(20b)의 외주면에 접하는 다이스 케이스(20a)의 내주면에 냉각수의 순환이 이루어지도록 하는 냉각수 통로(20c)가 형성된 구조로서, 이때 상기 냉각수 통로(20c)는 일단부가 냉각수 유입관(25)과 연결되고 타단부는 냉각수 배출관(26)과 연결되는 구성으로 이루어진다.

본 고안의 신선용 다이스 냉각장치에서는 다이스 케이스와 팁 사이의 접촉면에서 냉각수의 순환이 이루어지므로 신선과정에서 팁 부위에 발생된 열이 냉각수 통로를 흐르는 냉각수와의 직접적인 접촉에 의해서 신속하게 방열됨으로 인해서 고열에 의한 신선용 윤활제의 조기 노화가 방지되어 신선성이 향상되고, 윤활제의 노화방지에 의한 윤활성 향상으로 인해 다이스의 팁 마모량이 감소되어 다이스의 수명연장을 꾀할 수 있으며, 또한, 신선중에 신선선의 온도가 상승되는 것이 방지되어 신선선의 표면 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

Description

신선용 다이스의 냉각장치{ Cooling device for dies for drawing}

본 고안은 굵은 직경의 선재(線材)를 가는 직경으로 신선가공(伸線加工)하는 신선용 다이스의 냉각장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 다이스 케이스의 내부에 냉각수 순환통로를 형성하여 신선재와의 접촉에 의해 고열이 발생되는 다이스의 초경 팁 부위에 대한 직접적인 냉각이 이루어지도록 함으로써 다이스의 냉각능 향상을 통한 다이스의 수명연장과 신선선의 품질향상 및 신선 윤활제의 노화방지가 이루어질 수 있도록 한 신선용 다이스의 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 선재의 생산 또는 가공 공장에서 선재를 신선가공함에 있어서는 가공대상 선재의 통과경로상에 적어도 한 대의 신선용 다이스를 설치하여 그 신선용 다이스를 통과하는 과정에서 선재의 직경이 일정한 감면율로 축소되도록 함과 병행하여 길이가 증대되도록 하고 있다.

이와같은 선재의 신선가공에서 약 5.5mm - 2.0mm 범위의 굵은 선경을 갖는 선재의 신선시에는 윤활제로서 분말상의 건식 윤활제(soap powder)를 사용하여 물로 다이스를 냉각하는 건식 신선과, 상대적으로 얇은 선경, 즉 2.0 - 0.05mm 정도범위의 직경을 갖는 세선의 신선시에는 습식 윤활유(wet lubricant)를 물과 혼합하여 사용하는 이른바 습식 신선이 행해지고 있다.

도1의 (가),(나)는 선재의 신선에 사용되는 일반적인 다이스의 구조를 보인 사시도와 단면도로서, 이를 참조하여 종래 다이스의 구조를 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

도시된 바와같이, 종래 신선용 다이스(1)는 텅스텐 카바이드등의 초경재나 다이아몬드로 이루어진 팁(2)이 원통체상의 다이스 케이스(3) 내부에 박혀 있는 구조를 이루고 있다.

이때, 상기 팁(2)은 그 내부에 안쪽으로 갈수록 직경이 축소되는 나팔상 관통공(2a)이 구비되어 있음에 따라 상기 관통공(2a)의 최소직경보다 큰 직경을 갖고 인입되는 신선재(4)는 팁(2)을 통과하는 과정에서 소성변형이 발생되어 직경의 축소에 병행한 길이의 증가가 이루어지게 된다.

한편, 상기와 같은 구조를 갖는 다이스를 이용한 건식 신선시에는 다이스의 전방에 건식 윤활제가 채워진 윤활제 저장조가 구비되어 다이스의 팁으로 향하는 신선재의 표면은 건식 윤활제가 묻혀진 상태로 팁 내부로 인입되도록 구성됨과 아울러 다이스 자체는 냉각수의 순환이 이루어지는 수냉 챔버의 내부에 잠긴 상태로 설치되어 윤활제에 의한 원활한 신선과 신선과정에서 발생되는 열의 방출이 이루어지도록 하고 있다.

그런데, 종래의 다이스 냉각구조에서는 다이스 케이스의 외측 원주면이 냉각수와 접촉하여 열교환이 이루어지도록 하는 냉각방식을 취하고 있음에 따라 가장높은 온도를 띄게 되는 팁 부분에 대한 냉각이 제대로 이루어지지 못하는 단점이 있다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 신선가공시에는 신선재와 직접 마찰접촉하는 다이스의 팁 부분에서 고열이 발생하게 되고 팁 부분에서 발생된 열은 그 주위에 위치하는 원통형의 다이스 케이스로 전열된 후 다이스 케이스 주위의 냉각수에 의해서 방열이 이루어지게 되는 데, 이때 팁과 다이스 케이스의 외주면 사이에는 상당한 거리가 있고 또한 다이스 케이스를 이루는 재질(주로 탄소강)의 열전도율이 그다지 높지 않기 때문에 팁 부위는 열의 방출이 제대로 이루어지지 않고 항시 고온상태를 유지하게 된다.

이와같이 다이스의 팁 부위에 대한 열방출이 제대로 이루어지지 않게 되는 경우에는 팁을 통과하는 신선선의 표면품질의 저하가 초래됨과 아울러 팁의 수명에 악영향이 가해지게 된다.

그리고, 상기 팁 부위의 고열이 윤활제 저장조로 전달되어 윤활제의 노화를 촉진하게 됨으로써 윤활 특성이 저하되고 그에 따라 다이스 팁의 마모량이 증대됨으로 인해 결과적으로 다이스의 수명이 단축되는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 종래 건식 신선용 다이스 냉각장치에서 제기되는 상기의 제반 단점을 해결하기 위한 것으로, 다이스 케이스와 팁의 외주면 사이에 냉각수 통로를 형성하여 그 냉각수 통로를 통해 유입된 냉각수가 팁의 외주면을 직접 냉각하도록 함으로써 팁 부위에 대한 효율적인 냉각이 이루어질 수 있도록 한 신선용 다이스의 냉각장치를 제공함에 고안의 목적을 두고 있다.

본 고안의 다른 목적은 다이스 케이스와 팁 사이에 형성된 냉각수 통로를 통해서 유입되는 냉각수가 연속적으로 순환되도록 함으로써 냉각효율의 향상이 이루어지도록 하는 한편 냉각수 챔버에 채워진 냉각수에 의해 다이스 케이스에 대한 냉각도 겸하여 이루어지도록 함으로써 다이스의 전체적인 냉각효율이 극대화될 수 있도록 한 신선용 다이스의 냉각장치를 제공하는 데 있다.

도1의 (가),(나)는 종래 신선용 다이스의 구조를 보인 것으로,

(가)는 사시도이고,

(나)는 종단면도이다.

도2는 본 고안의 신선용 다이스를 포함한 신선장치의 전체 구조를 보인 사시도.

도3은 본 고안의 신선용 다이스 냉각장치를 포함한 신선장치에 대한 분해사시도.

도4는 본 고안의 신선용 다이스 냉각장치를 포함한 신선장치에 대한 종단면도.

도5는 도4의 A-A선 단면도.

(( 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ))

10. 신선재 10a. 신선선

12. 윤활제 저장조 13. 냉각수 챔버

14. 다이스 하우징 20. 다이스

20a. 다이스 케이스 20b. 팁

20c. 냉각수 통로 25. 냉각수 유입관

26. 냉각수 배출관

본 고안의 상기 목적은, 건식 윤활제가 담겨지는 윤활제 저장조와 냉각수 챔버가 구비된 다이스 하우징과, 상기 냉각수 챔버의 내부에 설치되며 다이스 케이스와 팁 사이의 다이스 케이스 접촉면상에 냉각수 통로가 구비된 다이스와, 상기 냉각수 통로로 냉각수를 공급하는 냉각수 유입관 및 냉각수 통로를 거쳐 나온 냉각수가 배출되는 냉각수 배출관으로 이루어진 구조에 의해서 달성된다.

이때, 상기 다이스 하우징은 그 일측 외부에 신선재가 윤활제 저장조와 냉각수 챔버 내부에 설치되는 다이스로 향하여 인입되도록 하는 가이드 롤러가 장착된 가이드 롤러 지지용 브래킷이 장착되며, 타측으로는 다이스를 통과하여 나온 신선선의 원활한 인출을 위한 인출 가이드가 장착된다.

그리고, 상기 윤활제 저장조에는 분말상태의 건식 윤활제가 저장되어 윤활제 저장조를 통과하는 신선재의 표면이 윤활제로 도포되도록 하는 역할을 한다.

한편, 상기 냉각수 챔버는 그 내부로 냉각수의 순환이 이루어지게 되며, 냉각수 챔버의 내부에 설치되는 다이스는 양측면판부가 밀폐된 상태로 냉각수중에 잠긴 상태로 설치되어 다이스 케이스의 원통형 외주면만이 냉각수와 직접 접촉하게 된다.

상기 다이스는 팁의 외주면과 접하는 다이스 케이스의 내주면상에 냉각수 통로가 형성되어 일측은 냉각수 유입관과 연결되고 타측은 냉각수 배출관과 연결되어 냉각수 유입관을 통해서 유입된 냉각수가 냉각수 통로를 거쳐 냉각수 배출관으로 빠져나가도록 구성되어 있다.

본 고안의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 고안의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.

먼저, 도2는 본 고안의 신선용 다이스를 포함한 신선장치의 전체 구조를 보인 사시도로서, 도시된 바와같이 신선재(10)의 신선가공은 공급드럼(도면 미도시)과 권취드럼(11) 사이의 신선재(10) 이동경로상에 윤활제 저장조(12)와 냉각수 챔버(13)가 구비된 다이스 하우징(14)을 설치하여 신선재(10)가 윤활유 저장조(12)와 다이스를 연속적으로 통과하는 과정에서 선경의 감소와 함께 길이의 증가가 일어나도록 함에 의해서 수행된다.

이때, 상기 다이스 하우징(14)과 권취드럼(11)은 이들을 지지하는 지지용 테이블(15)등의 지지체에 의해서 지지되며, 권취드럼(11)은 도시된 바와같이 2단으로 구성하여 하부드럼(11a)은 다이스를 통과하여 나온 신선선(10a)의 권취용으로, 그리고 윗쪽의 상부드럼(11b)은 후속되는 신선용 다이스로 신선재를 공급하는 신선재 공급용으로 사용되도록 할 수 있을 것이다.

도면중 미설명 부호 16은 하부드럼(11a)으로부터 상부드럼(11b)으로 이동되는 신선선(10a)을 안내하는 안내 롤러이다.

이러한 본 고안의 다이스 하우징을 포함한 다이스 주변구성을 도3 내지 도5를 통해서 보다 자세하게 살펴보면 다음과 같다.

도3은 본 고안의 신선용 다이스 냉각장치를 포함한 신선장치에 대한 분해사시도이고, 도4는 본 고안의 신선용 다이스 냉각장치를 포함한 신선장치에 대한 종단면도이며, 도5는 도4의 A-A선 단면도이다.

도시된 바와같이 본 고안의 다이스 케이스(14)는 상부가 트여진 직육면체 형태로서 중간의 분리격벽(14a)에 의해서 구획되어 윤활제 저장조(12)와 냉각수 챔버(13)가 각각 형성된다.

상기 다이스 케이스(14)의 일 외측으로는 대략 'ㄷ'자 형상의 롤러 지지용 브래킷(17)이 체결볼트(17a)의 체결에 의해서 고정결합되며, 롤러 지지용 브래킷(17)의 외측면상에 경사지게 돌출된 지지간(18)에는 크고 작은 두개의 롤러로 이루어진 가이드 롤러(19a)(19b)가 장착된다.

한편, 냉각수 챔버(13)의 내부에는 다이스(20)가 설치되는 데, 이때 다이스와 분리격벽(14a) 사이에는 인입 가이드(21)가 설치되어 분리격벽(14a)상에 고정되고, 반대편상에는 냉각수 챔버(13)의 외벽에 형성된 통공(13a)에 일부가 삽입된 상태로 고정된 장착 플랜지(22)에 나사결합된 인출 가이드(23)가 설치되어 있다. 이때, 상기 인입 가이드(21)와 다이스(20) 사이 및 인출 가이드(23)와 다이스(20) 사이에는 각기 패킹 링(24)이 개재되어 신선재(10)의 통과경로측으로 냉각수가 유입되는 것을 방지하도록 구성되어 있다.

따라서, 상기 다이스(20)는 인입 가이드(21)와 인출 가이드(23) 사이에 양측면이 협착된 상태로 냉각수 챔버(13) 내부에 위치하게 되며, 냉각수 챔버(13) 내부에는 냉각수(cw)가 채워지게 됨에 따라 다이스(20)의 원통형 외주면은 냉각수(cw)와 접촉하는 구성을 이루게 된다.

상기 인입 가이드(21)의 다이스측 하부로는 호형의 다이스 받침부(21a)가 돌출형성되어 다이스(20)를 떠받치는 형태로 지지하는 역할을 하게 된다.

상기 다이스(20)는 팁(20b) 주위의 다이스 케이스(20a) 내주면상에 대략 요홈부로 이루어진 냉각수 통로(20c)가 형성되어 그 일측단으로는 냉각수 유입관(25)이 결합되고 타측단으로는 냉각수 배출관(26)이 결합됨으로써 냉각수 통로(20c)를 통해서 냉각수의 순환이 이루어질 수 있도록 구성된다.

한편, 신선재(10)는 가이드 롤러(19a)(19b)에 안내되어 롤러 지지용 브래킷(17)을 지나 윤활제 저장조(12) 및 다이스(20)를 순차적으로 지나게 되는 데, 이때 상기 브래킷(17)의 신선재 통과공에는 신선재의 표면보호를 위한 보호용 링(27)이 끼워지고, 상기 윤활제 저장조(12)의 신선재 인입구 주위로는 신선재(10)의 안내 및 윤활제 저장조(12)에 담겨진 분말상 윤활제(L)의 유출을 방지하기 위한 가이드 캡(28)이 장착된다.

상기 냉각수 챔버(13)에는 그 내부로 냉각수를 유입시키기 위한 냉각수 공급관(도면 미도시)이 연결됨과 아울러 냉각수 챔버(13)에서의 열교환에 의해 승온된 냉각수의 배출을 위한 오버 플로우관으로서의 냉각수 배출관(29)이 연결되어 있다.

그리고, 상기 다이스 하우징(14) 자체는 하부에 구비된 체결구(30)에 의해 테이블(15)등의 지지체상에 고정된다.

이와같은 구조로 이루어진 본 고안의 장치를 이용한 신선재의 신선과정 및 다이스 냉각과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 공급드럼등으로부터 공급되어 가이드 롤러(19a)(19b)에 안내되어 다이스 하우징(14)의 윤활제 저장조(12)를 관통하여 이동되는 신선재(14)는 그 표면에윤활제 저장조 내부에 채워진 분말상 윤활제(L)의 도포가 이루어지게 되고, 윤활제(L)가 도포된 상태의 신선재는 인입 가이드(21)를 지나 다이스(20)의 팁(20b)을 통과하는 과정에서 선경의 감소 및 길이의 증가가 이루어지게 된다.

이와같이 신선재(10)가 다이스의 팁(20b)을 통과하는 과정에서는 팁과 신선재간의 접촉마찰에 의해서 상당한 열이 발생되어 팁(20b)이 고온상태로 된다.

이때, 팁(20b)의 외주면과 다이스 케이스(20a) 안쪽의 접촉면상에 형성된 냉각수 통로(20c)로는 냉각수의 순환이 이루어지게 됨으로써 팁(20b)에서 발생된 열은 냉각수 통로(20c)를 흐르는 냉각수와의 열교환을 통해서 방열이 이루어지게 되어 팁(20b)이 냉각된다.

통상적으로 신선가공시 신선재는 연속적으로 다이스를 통과함으로써 다이스의 팁(20b)에서는 계속적으로 열이 발생하게 되나, 그 발생된 열은 팁(20b)의 외주면과 직접 접촉하면서 냉각수 통로(20c)를 순환하는 냉각수에 의해서 연속적으로방열됨에 따라 팁은 항시 일정한 온도 이하로 유지된다.

이에 더하여, 본 고안의 다이스 케이스(20a) 자체는 냉각수 챔버(13)의 냉각수중에 잠겨진 상태로 설치되기 때문에 팁(20b)으로부터 다이스 케이스(20a)로 전달된 열은 다이스 케이스(20a)의 외주면을 통해서 냉각수 챔버(13) 내의 냉각수(cw)로 방출되어 진다. 즉 본 고안의 신선용 다이스 냉각장치에서는 2중의 냉각이 이루어지게 된다.

이상에서 살펴본 바와같이, 본 고안의 신선용 다이스 냉각장치에서는 냉각수의 순환이 이루어지는 냉각수 챔버에 잠긴 상태로 설치되는 다이스에 있어서, 다이스 케이스와 팁 사이에 냉각수의 순환이 이루어지도록 하는 별도의 냉각수 통로를 형성함으로써 신선과정에서 팁 부위에 발생된 열이 냉각수 통로를 흐르는 냉각수와의 직접적인 접촉에 의해서 신속하게 방열됨으로 인해 다음과 같은 효과가 기대된다.

먼저, 신선중에 팁을 포함한 다이스의 온도가 낮게 유지되므로 고열에 의한 신선용 윤활제의 조기 노화가 방지되어 신선성이 향상된다.

그리고, 윤활제의 노화방지에 의한 윤활성 향상으로 인해 다이스의 팁 마모량이 감소되어 다이스의 수명연장을 꾀할 수 있다.

또한, 신선중에 신선선의 온도가 상승되는 것이 방지되어 신선선의 표면 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (1)

1. 상부가 트여지고 분리격벽(14a)으로 구획된 윤활제 저장조(12)와 냉각수 챔버(13)가 구비된 사각함체상의 다이스 하우징(14)과 냉각수 챔버 내부에 설치되는 다이스(20)로 이루어진 신선용 다이스에 있어서, 다이스(20) 전체를 냉각시키기 위한 상기 냉각수 챔버(13)는 다이스 케이스(20b)의 외주면상에 형성되고, 다이스 하우징(14) 외부에서 공급되는 냉각수 순환을 위한 냉각수 유입관(25) 및 배출관(26)에 연결되어 다이스 케이스(20b)에 박힌 팁(20b)만을 추가로 냉각시켜 주는 냉각수 통로(20c)가 상기 팁(20b)의 외주면에 접하는 다이스 케이스(20a)의 내주면에 형성됨을 특징으로 하는 신선용 다이스의 냉각장치.