KR20030061581A - Polygon copper bar manufacture method by cold drawing - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다각형의 횡단면을 갖는 황동봉을 제조하는 공정에 관한 것이며, 특히, 제조공정 중에 황동소재의 터짐, 비틀림, 끊어짐 등의 불량원인을 감소시키며, 열처리과정이 필요없이 인발된 황동봉을 바로 기계 가공할 수 있는 특성을 갖는 냉간인발을 통한 다각형의 황동봉 제조공정에 관한 것이다.The present invention relates to a process for producing a brass bar having a polygonal cross section, in particular, during the manufacturing process to reduce the cause of defects such as bursting, twisting, breaking of the brass material, and immediately machining the drawn brass bar without the heat treatment process It relates to a polygonal brass bar manufacturing process through the cold drawing having a characteristic that can be.
현재 한국표준규격(KS D 5101)은 동 및 동합금 봉에 관한 것으로서, 그 적용범위는 전신 가공한 단면이 원형, 정사각형, 직사각형 및 정육각형인 동 및 동합금 봉(이하 '봉'이라 한다)에 대하여 규정하고 있다.The current Korean Standard (KS D 5101) relates to copper and copper alloy rods, the scope of which is prescribed for copper and copper alloy rods (hereinafter referred to as 'rods') of round, square, rectangular and regular hexagonal cross sections. Doing.
한국표준규격(KS D 5101)에 따른 황동봉의 인장강도는 345~450N/mm2이상이고, 경도는 95~130Hv이상이다. 그리고, 이런 황동봉의 화학조성비는 57~63wt%의 구리(Cu), 1.8~3.7wt% 납(Pb), 철(Fe) 주석(Sn) 알루미늄(Al) 및 니켈(Ni)과 같은 불가분적인 불순물 및, 잔량의 아연(Zn)으로 구성된다. 그리고, 이와 같은 황동합금의 선재를 인발하여 대변의 길이 10mm이하의 정형 황동봉재(정사각형, 직사각형, 육각형)로 제조한다.The tensile strength of brass bar according to Korean standard (KS D 5101) is over 345 ~ 450N / mm 2 and the hardness is over 95 ~ 130Hv. And, the chemical composition ratio of such a brass bar is inseparable impurities such as 57 ~ 63wt% copper (Cu), 1.8 ~ 3.7wt% lead (Pb), iron (Fe) tin (Sn) aluminum (Al) and nickel (Ni) And residual amount of zinc (Zn). Then, the wire rod of such a brass alloy is drawn and manufactured into a square brass rod (square, rectangle, hexagon) having a length of 10 mm or less.
종래의 기술에 따른 황동봉 제조방법은 원자재인 황동빌렛(billet)을 열간압출하여 여러 규격(횡단면의 모양 및 치수 등)의 황동선재로 제조한다. 다시 이런 황동선재를 인발하여 황동봉으로 제조하는데, 이때, 사각형의 황동봉을 제조하기 위해서는 사각형의 황동선제를 인발하고, 육각형의 황동봉을 제조하기 위해서는 육각형의 황동선재를 인발한다.Brass rod manufacturing method according to the prior art is manufactured by brass extrusion (billet) of the raw material to the brass wire of various specifications (such as the shape and dimensions of the cross-section). The brass wire is drawn again to produce a brass bar. At this time, a square brass wire is drawn to manufacture a rectangular brass bar, and a hexagonal brass wire is drawn to manufacture a hexagonal brass bar.
그러나, 종래의 황동봉 제조방법에 따르면, 인발공정 중에 터짐현상, 비틀림 현상 및, 끊어짐 현상의 인발불량이 발생한다.However, according to the conventional brass rod manufacturing method, the draw failure of the burst phenomenon, torsional phenomenon, and breaking phenomenon occurs during the drawing process.
여기에서 터짐현상은 금형과 황동소재의 접촉부하 증대로 인해 모서리부분에 크랙이 발생하는 현상이고, 비틀림 현상은 정상적인 20.0~25.0%의 인발비 이상의 과중한 인발이 가해졌을 때에 취출된 후에 금속의 회귀성질에 의해 발생하는 현상이며, 끊어짐 현상은 과중한 인발이 적용되었을 경우에 금형을 통과하면서 황동소재에 가해지는 부하의 증가로 인해 발생하는 현상이다.In this case, the bursting phenomenon is a phenomenon in which cracks occur at the corners due to an increase in contact load between the mold and the brass material, and the torsional phenomenon is a regression property of the metal after being taken out when an excessive drawing rate is applied above the normal drawing ratio of 20.0 to 25.0%. This phenomenon occurs due to the increase in the load on the brass material while passing through the mold when heavy drawing is applied.
이와 같은 불량이 발생하지 않고 사각 또는 육각의 형태의 매끈한 봉을 제조하기 위해서는 단계별 인발공정을 마친 후에 과도한 가공경화에 의한 스트레스(stress)를 풀기 위해 소둔(annealing; 250~330℃)과정을 필수적으로 수행한다. 또한, 최종 제품화된 황동봉을 기계 가공시키기 위해서도 기계가공 전에 소둔과정이 필요하다.In order to manufacture smooth rods in the form of squares or hexagons without such defects, annealing (250-330 ° C) is essential to solve stress caused by excessive work hardening after finishing the step-by-step drawing process. To perform. In addition, the annealing process is required prior to machining in order to machine the final product brass rod.
이와 같이, 종래에는 다각형의 황동봉을 제조하기 위해서 상호 동일한 각형의 황동선재를 인발하였는데, 터짐현상, 비틀림 현상 및, 끊어짐 현상의 인발불량이 쉽게 발생하며, 이런 불량이 발생하지 않더라도 제품화된 황동봉은 기계가공 전에 소둔과정을 거쳐야 하는 단점이 있다.As such, in the related art, in order to manufacture a polygonal brass bar, a brass wire rod having the same square shape is drawn to each other. However, a defect of bursting, torsion, and breaking occurs easily. Even if such a defect does not occur, the manufactured brass bar is a mechanical product. There is a drawback to undergoing an annealing process before processing.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 사각형 또는 육각형 단면의 황동봉을 제조함에 있어서 인발과정 중에 터짐, 비틀림 및, 끊어짐 현상의 발생률을 감소시키면서, 제품화된 황동봉이 바로 기계 가공할 수 있는 기계적 특성을 갖는 다각형의 황동봉 제조공정을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention is provided to solve the problems of the prior art as described above, while manufacturing a brass bar of rectangular or hexagonal cross-section, while reducing the incidence of bursting, twisting, and breakage during the drawing process, commercialized brass bar is a machine It is an object of the present invention to provide a process for manufacturing a polygonal brass bar having mechanical properties that can be processed.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 다각형의 황동봉 제조방법에 따른 블록도이다.1 is a block diagram according to a method of manufacturing a polygonal brass bar according to an embodiment of the present invention.
앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 냉간인발을 통해 다각형의 단면을 갖는 황동봉 제조방법에 있어서, 단면이 원형인 황동선재를 다각형의 구멍이 형성된 다이스로 인발하는 단계와, 인발된 황동소재를 소둔하는 단계와, 상기 소둔된 다각형의 황동소재를 직선으로 펴는 단계와, 상기 다각형의 황동소재를 소정의 길이로 절단하는 단계와, 상기 절단된 다각형의 황동소재의 양단부를 면취하는 단계를 포함하는 황동봉 제조방법이 제공된다.According to the present invention for achieving the object as described above, in the method for manufacturing a brass rod having a polygonal cross section through cold drawing, drawing a brass wire having a circular cross section with a die formed with a polygonal hole, Annealing the brass material, straightening the annealed brass material in a straight line, cutting the polygonal brass material to a predetermined length, and chamfering both ends of the cut polygonal brass material Provided is a brass bar manufacturing method comprising a.
또한, 본 발명에서 상기 소둔된 황동소재의 단면모양 및 크기가 상기 황동봉의 단면모양 및 크기와 동일할 때까지 동형의 구멍을 갖으며 상기 구멍의 면적이 점차 작아지는 다이스의 순서로 인발하는 단계와 각 인발단계 후에 소둔하는 단계를 반복적으로 수행하는 것이 양호하다.In the present invention, the cross-sectional shape and size of the annealed brass material is the same as the cross-sectional shape and size of the brass rod having a hole of the same shape and the drawing area in the order of the dice gradually decreasing the area of the hole and It is preferable to repeatedly perform the annealing step after each drawing step.
또한, 본 발명의 상기 다각형은 사각형 또는 육각형 중에 어느 한 형상이다.In addition, the polygon of the present invention is any shape of a square or hexagon.
좀 더 양호하게는 상기 소둔하는 단계 이후에는 상기 인발된 황동소재의 외표면을 세정하는 단계를 포함하는 것이 적합하다.More preferably, after the annealing step, it is appropriate to include the step of cleaning the outer surface of the drawn brass material.
아래에서, 본 발명에 따른 냉간인발을 통한 다각형의 황동봉 제조공정의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.In the following, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of a polygonal brass rod manufacturing process through cold drawing according to the present invention will be described in detail.
도면에서, 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 다각형의 황동봉 제조방법에 따른 블록도이다.1 is a block diagram according to a method of manufacturing a polygonal brass bar according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 한국표준규격(KS D 5101) 내에서 사각형 단면의 황동봉(이하에서는 '사각형 황동봉'이라 함) 화학성분비와 육각형 단면의 황동봉(이하에서는 '육각형 황동봉'이라 함) 화학성분비를 선택한다. 본 발명에서의 사각형 황동봉 화학성분비는 60.0~60.8wt%의 구리(Cu), 2.9~3.1wt% 납(Pb), 철(Fe) 주석(Sn) 알루미늄(Al) 및 니켈(Ni)과 같은 불가분적인 불순물 및, 잔량의 아연(Zn)으로 구성되고, 육각형 황동봉 화학성분비는 58.0~60.0wt%의 구리(Cu), 2.8~3.3wt% 납(Pb), 철(Fe) 주석(Sn) 알루미늄(Al) 및 니켈(Ni)과 같은 불가분적인 불순물 및, 잔량의 아연(Zn)으로 구성된다.As shown in FIG. 1, a brass rod of a rectangular cross section (hereinafter referred to as a "square brass rod") chemical composition ratio and a hexagonal cross-section brass rod (hereinafter referred to as a "hexagonal brass rod") in the Korean standard (KS D 5101) Select the component ratio. Square brass rod chemical composition ratio of the present invention is 60.0 ~ 60.8wt% copper (Cu), 2.9 ~ 3.1wt% lead (Pb), iron (Fe) tin (Sn) aluminum (Al) and nickel (Ni) indivisible It is composed of impurities and residual amount of zinc (Zn), and the hexagonal brass bar chemical composition ratio is 58.0 ~ 60.0wt% copper (Cu), 2.8 ~ 3.3wt% lead (Pb), iron (Fe) tin (Sn) aluminum ( Al) and inseparable impurities such as nickel (Ni) and the residual amount of zinc (Zn).
이와 같은 성분의 사각형 황동봉 및 육각형 황동봉을 제조하기 위해서는 동일한 화학성분비를 갖는 황동선재를 인발하여 제조하는데, 이때, 황동선재는 그 횡단면이 원형인 황동선재(이하에서는 '원형 황동선재'라 함)를 인발한다.In order to manufacture a square brass rod and a hexagonal brass rod of such a component is produced by drawing a brass wire having the same chemical composition ratio, in this case, the brass wire is a brass wire having a circular cross section (hereinafter referred to as 'round brass wire'). To draw.
이런 원형 황동선재를 사각형 황동봉으로 제조하기 위해서는 상기의 원형 황동선재를 사각형의 다이스로 인발하고, 육각형의 황동봉을 제조하기 위해서는 상기의 원형 황동선재를 육각형의 다이스로 인발한다.In order to manufacture such a round brass wire with a rectangular brass bar, the round brass wire is drawn out with a square die, and to produce a hexagonal brass bar, the round brass wire is drawn out with a hexagonal die.
이런 사각형 및 육각형 황동봉은 아래의 표 1 내지 표 3에 나타낸 바와 같은 인발공정 순서에 따라 작업을 수행한다. 여기에서, 표 1은 정사각 인발황동봉 제조공정표이고, 표 2는 직사각 인발황동봉 제조공정표이며, 표 3은 정육각 인발황동봉 제조공정표이다.These rectangular and hexagonal brass bars are carried out according to the drawing process sequence as shown in Table 1 to Table 3 below. Here, Table 1 is a manufacturing process table of square draw copper rods, Table 2 is a manufacturing process table of rectangular draw brass rods, and Table 3 is a manufacturing process table of regular hexagonal drawing brass rods.
여기에서, Φ는 직경으로서 횡단면이 원형인 코일 또는 선재를 나타냄.Here, Φ represents a coil or wire having a circular cross section as the diameter.
표 1 내지 표 3에서, 각 단계별 인발공정의 사이에서는 소둔작업이 수행되며, 각 인발코일의 치수는 코일의 직경 및 가로변/세로변의 길이로서 다이스의 관통공의 치수와 동일하다.In Tables 1 to 3, annealing is performed between the step-by-step drawing processes, and the size of each drawing coil is the same as the diameter of the through hole of the die as the diameter of the coil and the length of the transverse and vertical sides.
아래에서는 황동봉 인발공정 순서에 대하여 설명하겠다.The following describes the brass rod drawing process sequence.
생산하고자 하는 황동봉이 사각형인지 또는 육각형인지를 고려하여 앞에서 설명한 화학조성비를 갖는 원형 황동선재를 선택하고(S1) 이를 인발가공한다(S2). 이때, 표 1 내지 표 3에 기재된 바와 같이, 생산되는 제품의 대변의 길이에 따라 인발가공 회수와 인발 다이스의 관통공 형상 및 관통공의 직경 등의 인발작업 조건이 결정된다.Considering whether the brass bar to be produced is rectangular or hexagonal, select the round brass wire having the above-described chemical composition ratio (S1) and draw it (S2). At this time, as shown in Tables 1 to 3, the drawing work conditions such as the number of drawing processing and the shape of the through-hole of the drawing die and the diameter of the through-hole are determined according to the length of the stool of the produced product.
이러한 인발공정을 다수 회 반복 수행하여 소비자가 원하는 단면의 형상 및 크기를 갖는 황동코일이 완성되면, 이런 황동코일은 권취된 상태로 열처리(소둔)하여 가공경화된 조직을 연화한다(S3). 그리고, 이런 황동코일은 세척공정을 통해 선재의 외표면에 부착된 이물질 등을 세정한다(S4). 여기에서 인발공정, 열처리공정 및, 세척공정은 반복적으로 수행되어 소비자가 원하는 치수의 황동코일을 생산한다.When the drawing process is repeated a number of times to complete a brass coil having the shape and size of the cross section desired by the consumer, the brass coil is heat-treated (annealed) in a wound state to soften the work hardened tissue (S3). Then, such a brass coil cleans the foreign matter and the like attached to the outer surface of the wire rod through the washing process (S4). Here, the drawing process, the heat treatment process, and the washing process are repeatedly performed to produce brass coils of desired dimensions.
소비자가 요구하는 치수대로 제조된 황동코일은 콤바인더에서 직선 봉으로 펴지는 직선작업이 수행되는데, 콤바인더에는 7개의 수평롤러와 6개의 수직롤러가 위치하며 이 롤러를 통과한 황동코일은 직선형태의 황동봉으로 펴지게 된다(S5). 이런 콤바인더의 후방에는 절단기가 위치하여 일정 길이로 황동봉을 절단한다(S6). 그리고, 절단된 봉의 양단면은 면취기에서 면취작업이 수행되는데(S7), 면취작업은 바이트를 이용하여 황동봉의 양단면을 소정의 경사각(30°, 45°, 60°)으로 모따기 가공하는 작업으로서, 이는 후속 기계가공작업에서 황동봉의 단부가 척 등에 원활하게 물리도록 하기 위해서 이다.Brass coils manufactured to customer's requirements are straightened by straight rods in the combiner. Seven horizontal rollers and six vertical rollers are located in the combiner. It is spread out with a brass bar (S5). The rear of the combiner is located in the cutter to cut the brass bar to a certain length (S6). Then, both ends of the cut rods are chamfered in the chamfering machine (S7), the chamfering operation is to chamfer the both ends of the brass bar at a predetermined inclination angle (30 °, 45 °, 60 °) using a bite This is to ensure that the end of the brass rod snaps to the chuck or the like in subsequent machining operations.
이와 같은 본 발명의 인발공정은 원형의 단면을 갖는 황동선재를 사각형 및 육각형 다이스를 통과시킴에 있어서, 다이스의 관통공 모서리와 황동선재의 원형단면 사이에의 공간에서는 황동소재의 자유변형에 의해 인발소재의 내부에 응력을 감소시킨다. 따라서, 황동봉의 치수와 동일한 크기의 다이스를 통과한 황동봉은 기계가공 전에 소둔의 열처리를 수행하지 않더라도 한국표준규격(KS D 5101)에서 요구하는 기계적 특성을 갖는다.In the drawing process of the present invention, the brass wire having a circular cross section passes through a square and hexagon die, and is drawn by free deformation of the brass material in the space between the corner of the through hole of the die and the circular cross section of the brass wire. Reduce the stress inside the material. Therefore, a brass rod that has passed through a die of the same size as the brass rod has the mechanical properties required by Korean Standard (KS D 5101) even if the heat treatment of annealing is not performed before machining.
앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 냉간인발을 통한 다각형의 황동봉 제조공정은 원형 황동선재를 다각형 즉, 사각형 또는 육각형의 황동봉으로 제조함에 있어서, 소재의 터짐, 비틀림, 끊어짐 등의 불량현상을 감소시키면서, 인발된 황동봉을 다음 기계가공함에 있어 소둔과정이 필요치 않도록 함으로써, 시간당 생산량을 증가시킬 수 있다는 장점이 있다.As described in detail above, the manufacturing process of the polygonal brass bar through the cold drawing of the present invention, while producing a circular brass wire of a polygon, that is, a square or hexagonal brass bar, while reducing the defects such as bursting, twisting, breaking of the material In addition, the annealing process is not required for the next machining of the drawn brass bar, which has the advantage of increasing the output per hour.
이상에서 본 발명의 냉간인발을 통한 다각형의 황동봉 제조공정에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.Although the technical idea of the polygonal brass bar manufacturing process through the cold drawing of the present invention has been described above with the accompanying drawings, this is illustrative of the best embodiment of the present invention and not intended to limit the present invention. In addition, it is obvious that any person skilled in the art can make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
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