KR20040026730A - 잔여 응력 제거가 가능한 관체의 압출장치 및 압출방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각수단을 통과한 압출물에 잔존하는 응력(변형력)을 절단장치로 도달하기 전에 완전히 제거할 수 있도록 하는 관체의 압출방법과 상기 방법을 구체화시키기 위한 관체의 압출장치에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 압출물을 냉각시키기 위한 냉각수단과 압출물을 가압 인출시키는 인출수단의 사이에 상기한 냉각수단의 냉각수 온도보다 상대적으로 높은 온도의 열풍 및 용수를 수용하는 별도의 탱크를 두고 압출물이 이 탱크를 통과하도록 함으로써 냉각수조를 거친 압출물에 잔존하는 잔여 응력을 절단이전의 단계에서 미리 완전하게 제거되도록 함으로써 최종 생산되는 제품의 규격이 후 변형 및 휘어지는 뒤틀림 현상을 방지하여 항상 일정한 규격이 유지 될 수 있도록 하여 가령 압출물 내에 반도체 직접회로 등의 제품을 자동 수납하는 등의 타 공정에 적용하는 경우 제품의 수납동작이 불량없이 원활하게 이루어 질 수 있도록 하여 제품의 고급화와 신뢰성을 향상할 수 있도록 한 것이다.

Description

잔여 응력 제거가 가능한 관체의 압출장치 및 압출방법{the apparatus and method of extruding for tube in removal the remaining stress}

본 발명은 냉각수단을 통과한 압출물에 잔존하는 응력(변형력)을 절단장치로도달하기 전에 완전히 제거할 수 있도록 하는 관체의 압출방법과 상기 방법을 구체화시키기 위한 관체의 압출장치에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 압출물을 냉각시키기 위한 냉각수단과 압출물을 가압 인출시키는 인출수단의 사이에 상기한 냉각수단의 냉각수 온도보다 상대적으로 높은 온도의 열풍 또는 용수를 수용하는 별도의 탱크를 두고 압출물이 이 탱크를 통과하도록 함으로써 냉각수조를 거친 압출물에 잔존하는 잔여 응력을 절단이전의 단계에서 미리 완전하게 제거되도록 함으로써 최종 생산되는 제품의 규격이 후 변형 및 휘어지는 뒤틀림 현상을 방지하여 항상 일정한 규격이 유지 될 수 있도록 하여 가령 압출물 내에 반도체 직접회로 등의 제품을 자동 수납하는 등의 타 공정에 적용하는 경우 제품의 수납동작이 불량없이 원활하게 이루어 질 수 있도록 하여 제품의 고급화와 신뢰성을 향상할 수 있도록 한 것이다.

통상적으로 관체상의 압출물을 제조하는 기존의 압출장치에 적용되는 압출물은 도 3에서와 같이 압출기(10)의 선단에 압출물의 형태를 결정짓는 금형(11)을 용융상태로 통과하면서 원하는 일정한 형태로 성형되면서 순차적으로 사이징수단(20)과 냉각수가 담겨진 냉각조(31)로 구성되는 냉각수단(30)을 거치면서 냉각되어 압출된 단면 형태를 안정되게 고정시키게 되며 냉각된 압출물은 인출수단(40)를 통해 일정한 속도로 인출되어 최종적으로 절단장치(50)를 거쳐 적정한 규격으로 커팅되는 일련의 공정을 연속적으로 거치게 되는 것이다.

하지만 상기와 같은 종래의 압출 장치에 적용되는 압출물(A)은 냉각수단(30)으로 진입되면서 온도 감소에 의해 수축하게 되지만 인출수단(40)이 이 압출물을적정의 인장력으로 당겨주고 있는 상태이므로 수축현상을 방해받게되어 방해된 변형량 만큼 끌어당겨지게 되어 그에 따른 변형력(열응력(熱應力) 또는 온도 변형력(溫度變形力)이 압출물의 내부에 발생하게 된다.

상기한 열응력은 냉각수단(30)을 끝까지 거치면서 어느 정도 제거되지만 절단상태까지 압출물에 인장력이 부여되고 있는 상태이므로 완전하게 제거되지 못하고 결국 절단장치(50)를 거쳐 최종적으로 절단됨으로써 인장력이 해제되면 절단된 압출물은 수축현상을 방해하고 있던 요인이 제거되면서 잔존하는 열응력을 통해 수축을 발생시키게되며 이때 금형을 통과하는 소재의 유속이나 밀도 등이 균일하지 못하고 부분적으로 차이를 발생하게되는 경우에는 밀도가 낮은 부위로 수축이 집중되어 압출물이 휘어지거나 단면의 형태가 변형되는 등의 문제점을 초래하게 되며 이로 인해 압출물의 치수규격에 불량이 많아지게 되고 압출물이 임의 제품을 수납보관하는 용도로 사용되는 경우 제품이 변형부위에 걸려 수납되지 못하게 되는 등의 경우가 허다하여 작업능률을 악화시킴은 물론 제품의 신뢰도를 크게 저하시키는 문제를 초래하게 된다.

본 발명의 목적은 냉각수단을 통과한 후에도 여전히 잔존함으로써 절단된 후에 변형을 일으키는 요인이 되는 열응력을 절단장치로 도달하기 전에 완전히 제거할 수 있는 관체의 압출 방법을 제공함에 있는 것이며,

본 발명의 다른 목적은 상기 압출 방법에 특히 적합한 압출 장치를 제공하는 것이다.

위의 제1 과제는, 압출물을 냉각시키기 위한 냉각수단과 압출물을 가압 인출시키는 인출수단의 사이에 상기한 냉각수단의 냉각수 온도보다 상대적으로 높은 온도의 용수 또는 열풍을 수용하는 별도의 탱크를 두고 압출물이 이 탱크를 통과하도록 함으로써 수축을 방해받고 있는 상태로 냉각수조를 통과하는 냉각된 압출물에 추가적으로 적정 온도범위에서 가열효과를 부여하여 방해받고 있는 변형량 만큼의 당김력을 상쇄시켜 줄 수 있는 정도의 팽창력을 인위적으로 압출물에 부여토록 함으로써 하여 절단 이전의 단계에서 이미 열응력을 발생시킬 수 있는 인장력이 배제될 수 있도록 하는 압출방법으로 달성할 수 있다.

상기의 제2 과제는, 압출기의 선단에 압출물의 형태를 결정짓는 금형이 구비되고 금형의 전방으로 순차적으로 사이징수단과 냉각수가 담겨진 냉각조로 구성되는 냉각수단, 냉각된 압출물을 일정한 속도로 인출시키기 위한 인출수단, 압출물을 적정의 길이로 커팅하는 절단장치를 구비하는 공지의 관체 압출장치에 있어서, 용수 또는 열풍을 수용하는 탱크와 용수 또는 열풍의 온도를 일정하게 유지시켜주기 위한 자동온도조절장치와, 상기 탱크의 덮개, 그리고 탱크를 관통하는 압출물과 밀접되어 용수 및 열풍의 누설을 방지하기 위한 실링부재로 구성되는 잔여 응력제거수단을 냉각수단과 인출수단의 사이에 설치시키는 압출장치를 통해 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예를 보이는 개략도.

도 2는 본 발명에 적용되는 잔여 응력제거수단의 일 구성 예를 보이는 도면.

도 3은 기존의 압출 장치를 보이는 개략도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

A:압출물 10:압출기

11:금형 12:호퍼

20:사이징수단 30:냉각수단

40:인출수단 50:절단장치

60:잔여 응력제거수단 61:탱크

62:자동온도조절장치 63:덮개

64:실링부재 64':통공

도 1은 본 발명의 일 실시 예를 보이는 개략도이고, 도 2는 본 발명에 적용되는 잔여 응력제거수단의 일 구성 예를 보이는 도면이다.

상부에 소재를 투입하는 호퍼(12)를 구비하는 압출기(10)의 선단에 압출물(A)의 단면 형태를 결정짓는 금형(11)이 일체로 구비된다.

상기 금형(11)의 전방으로는 금형(11)을 통과한 압출물(A)에 강도를 부여하고 압출물(A)을 냉각시켜 형태를 안정되게 고정하는 기능을 하는 사이징수단(20)과 냉각수가 담겨진 냉각조(31)로 구성되는 냉각수단(30)이 구비된다.

상기 냉각수는 대략 15℃∼20℃로 유지된다.

냉각수단(30)의 다음 위치에는 압출물(A)이 관통할 수 있는 구조로 잔여 응력제거수단(60)을 구비시킨다.

상기 잔여 응력제거수단(60)은 탱크(61)를 통해 압출물(A)과 접촉하여 소정의 온도를 부여하는 용수가 담겨지며 이 용수는 탱크(61)내에 설치되는 자동온도조절장치(62)를 통해 일정한 온도로 유지된다.

상기 탱크(61)의 상부에는 이물질의 유입방지와 온도 보존을 위해 개폐가능한 덮개(63)가 설치되고 그리고 압출물(A)이 관통되는 탱크(61)의 벽부에는 압출물 보다 약간 작은 규격으로 가공되는 통공(64')을 통해 이송되는 압출물(A)과 긴밀하게 밀접되는 상태를 유지함으로써 용수가 누수되는 것을 방지할 수 있도록 실리콘 수지나 우레탄수지 또는 고무 등의 소재로 구성되는 실링부재(64)를 구비시킨다.

상기에서 용수의 온도는 냉각수단(30)의 냉각수에 비해 상대적으로 높은 30℃∼120℃를 유지하게 된다.

상기 잔여 응력제거수단(60)의 다음 위치에는 순차적으로 냉각된 압출물을 일정한 속도로 인출시키기 위한 인출수단(40)과 압출물을 적정의 길이로 커팅하는절단장치(50)를 구비한다.

이상과 같은 본 발명의 작용을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

호퍼(12)를 통해 압출기(10)로 투입되는 소재는 압출기(10)의 내부에서 용융되어 금형(11)을 통해 토출되면서 원하는 단면형상으로 인출된다.

금형에서 인출된 압출물(A)은 공지와 같이 사이징수단(20)과 냉각수단(30)을 거치면서 소정의 강도가 부여되고 소정 온도로 냉각되어 단면 형태를 안정되게 고정하게 된다.

한편 냉각수단(30)으로 진입되는 압출물(A)에는 급격한 온도 감소에 의해 강한 수축력이 발생되지만 압출물(A)이 인출수단(40) 및 절단장치(50)와 인장상태로 연결되는 상태 즉 압출물(A)을 소정의 인장력으로 당겨주고 있는 상태이므로 압출물(A)의 수축현상이 방해받게되어 방해된 변형량 만큼 당겨 늘려주고 있는 상태가 되어 압출물(A)의 내부에는 방해요인이 제거되면 원위치로 즉 수축되려는 열응력(熱應力) 다른 표현으로 온도 변형력(溫度變形力)이 발생하게 된다.

상기 압출물의 열응력은 냉각수단(30)을 통과하면서 서서히 일정 수준까지 제거되지만 절단상태까지 압출물에 인장력이 부여되고 있는 상태이므로 완전하게 제거되지 못하고 잔여 응력이 존재하는 상태로 잔여응력제거수단(60)으로 유입된다.

수축을 방해받고 있음으로써 잔여 응력이 있는 상태로 냉각수보다 상대적으로 더 온도가 높은 상태의 상기 잔여응력제거수단(60)으로 유입되는 압출물에는 온도의 상승 분만큼 가열효과가 부여되어 체적이 팽창하게 됨으로써 상기한 압출물에부여되고 있던 인출수단(40)의 당김력을 상쇄시켜 줌으로써 더 이상 인출수단(40)의 당김력이 열응력 발생에 영향을 주지 못하도록 한 상태가 된다.

한편 잔여응력제거수단(60)의 용수 또는 열풍으로 가열된 압출물은 잔여응력 제거수단(60)에서 빠져나와 외부로 인출되더라도 상온과 크게 차이가 나지 않을 뿐더러 상온보다 약간 높게 가열되었더라도 인출수단(40)과 절단장치(50)를 거치는 동안 대기 중의 공기를 통해 서서히 상온에서 자연 냉각되는 것이므로 압출물의 내부 응력이 완전히 제거되며 조직을 미세화 하게 된다.

한편 본 발명에서 잔여응력제거수단(60)의 용수온도가 30℃미만이일 경우 냉각수와의 온도차이가 크지 못해 응력제거효과가 미흡하게 되고 120℃를 초과하게되면 압출물의 물성에 영향을 초래하여 과열로 인해 형태의 변형을 초래할 우려가 있게 된다.

이와 같이 절단장치(50)에 도달하기 전에 미리 열응력을 완전히 제거시킨 압출물은 절단을 거쳐 인장력을 완전히 배제시킨 상태에서도 변형을 발생시키지 않게된다.

이상과 같은 본 발명은 냉각수조를 거친 압출물에 잔존하는 잔여 응력을 최종적인 절단 이전의 단계에서 미리 완전하게 제거되도록 함으로써 최종 생산되는 제품의 규격이 항상 일정하고 정확한 규격을 유지할 수 있게되어 압출물 내에 반도체 직접회로 등의 제품을 자동 수납하는 등의 타 공정에 적용하는 경우 제품의 수납동작이 불량 없이 원활하게 이루어 질 수 있어 제품의 고급화와 신뢰성을 향상할수 있는 효과를 갖는다.

Claims (3)

1. 압출기(10)의 선단에 압출물의 형태를 결정짓는 금형(11)이 구비되고 금형(11)의 전방으로 순차적으로 사이징수단(20)과 냉각수단(30), 냉각된 압출물(A)을 일정한 속도로 인출시키기 위한 인출수단(40), 압출물을 적정의 길이로 커팅하는 절단장치(50)를 연속적으로 구비하는 공지의 관체 압출장치에 있어서;

   상기 냉각수단(30)과 인출수단(40)의 사이에 연계동작이 가능하도록 잔여 응력제거수단(60)을 구성하되,

   상기 잔여 응력제거수단(60)은,

   용수를 수용하는 탱크(61)와,

   용수의 온도를 일정하게 유지시켜주기 위한 자동온도조절장치(62)와,

   상기 탱크(61)의 상면에 개폐 가능하게 설치되는 덮개(63)와,

   상기 압출물보다 약간 작은 규격으로 가공되는 통공(64')을 통해 상기 탱크(61)를 관통하는 압출물의 표면과 밀접되며 용수의 누설을 방지하기 위한 실링부재(64)를 각각 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 잔여 응력 제거가 가능한 관체의 압출장치.
2. 금형(11)이 구비된 압출기(10)와 사이징 수단(20) 및 냉각수단(30), 인출수단(40), 절단장치(50)를 연속적으로 구비하여 관체 상의 압출물을 압출하는 공지의 방법에 있어서;

   압출물을 냉각시키기 위한 냉각수단(30)과 압출물을 가압, 인출시키는 인출수단(40)의 사이에 상기한 냉각수단(30)의 냉각수 온도보다 상대적으로 높은 온도의 용수 또는 열풍을 수용하는 별도의 탱크(61)를 두고 냉각수단(30)을 통과한 압출물(A)이 이 탱크(61) 내의 용수 또는 열풍과 접촉하면서 통과되도록 하여 가열효과를 통해 압출물에 팽창력이 발생되도록 함을 특징으로 하는 잔여 응력 제거가 가능한 관체의 압출방법.
3. 제 2항에 있어서; 상기 탱크(61)내의 용수 또는 열풍의 온도를 30℃∼120℃이내로 설정토록 함을 특징으로 하는 잔여 응력 제거가 가능한 관체의 압출방법.