KR20080026849A

KR20080026849A - 단조 금형장치

Info

Publication number: KR20080026849A
Application number: KR1020060091925A
Authority: KR
Inventors: 송병탁
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-09-21
Filing date: 2006-09-21
Publication date: 2008-03-26
Also published as: KR101339206B1

Abstract

본 발명은 열간 단조시, 상형과 하형 내부에서 단조 성형되는 가열재의 양측 여유체적에 대하여 냉각수를 분사하여 냉각시킴으로써 여유체적의 흐름을 제어할 수 있도록 하는 단조 금형장치를 제공한다.

단조, 금형, 냉각수, 여유체적, 결육, 단조품

Description

단조 금형장치{A metallic pattern device for die forging}

도 1은 일반적인 단조 금형장치에 의한 열간단조의 공정도이다.

도 2와 도 3은 단조품의 결육 결함을 방지하기 위하여 가열재의 여유체적 흐름제어를 위한 종래 기술에 따른 단조 금형의 단면도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 단조 금형장치의 단면도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 단조 금형장치에 의한 열간단조의 공정도이다.

본 발명은 단조 금형장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열간 단조시, 상형과 하형의 마모에 의한 여유체적(즉, FLASH; 의도된 단조품 모양을 만들고 난후 남은 자재) 흐름의 기능저하를 방지하도록 여유체적에 냉각수를 분사하여 여유체적의 직접 흐름제어를 가능하게 하는 단조 금형장치에 관한 것이다.

일반적으로 단조작업의 공정은 제강업체에서 6M 단위로 주자재가 입고되면, 이를 필요한 길이로 절단하여 절단재로 만들고, 이 절단재를 정열하여 1250℃로 가열하여 가열재로 만든다.

그런 다음, 상기 가열재를 단조 금형장치에 투입하여 필요한 형상으로 단조 성형하여 단조품을 생산하고, 이 단조품은 다시 열처리를 통하여 조직과 경도를 맞춘 후, 각종 치수를 검사하여 가공라인으로 공급된다.

이러한 단조작업의 공정에서, 상기 단조 금형장치는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 미도시된 램(ram)에 의해 상하운동을 하는 상형홀더(101)에 상형(103)이 장착되고, 미도시된 하부의 베드(bed) 상에 구성되는 하형홀더(105)에는 하형(107)이 장착된다.

상기 상형(103)과 하형(107)의 각 대응하는 면은 단조 성형면(109)으로 형성되어 가열재(100)가 투입되면, 이를 단조품(200)으로 단조 성형하게 된다.

이러한 가열재(100)의 단조과정을 보다 구체적으로 살펴보면, 상기 도 1에서와 같이, 상형(103)이 상사점에 위치한 상태(S1)에서, 하형(107)에 가열재(100)가 투입되면(S2), 상기 상형(103)이 하강하여(S3), 하형(107)과 함께 가열재(100)를 가압하게 단조작업을 진행하게 된다(S4).

이와 같이, 상형(103)과 하형(107)에 의해 가열재(100)가 단조품(200)으로 단조작업이 완료되면(S5), 상형(103)은 다시 상승하고(S6), 상기 단조품(200)을 취출하여 여유체적(201)을 절단하게 된다.(S7)

그런데 상기한 바와 같은 일반적인 단조 금형은 열간 단조 작업시 상형(103)과 하형(107)에서 단조품(200)이 형성되고 남은 여유체적(201)(Flash)이 금형 밖으로 빠져나가도록 하는데, 이때 여유체적(201)은 단조품(200)에 결육(203)(즉, 금형의 형상으로 단조품이 충분히 성형되지 않고, 미충진된 부분) 결함을 발생시켜 단 조품(200)의 품질에 악영향을 초래하는 단점이 있었다.

이를 해결하기 위하여 최근에는, 도 2와 도 3에서 도시한 바와 같이, 상형(103)과 하형(107)의 각 단조 성형면(109) 양측으로 댐(D; dam, 도 2참조) 혹은 비드(B; bead, 도 3참조) 등의 요철을 형성하여 상기 여유체적(201)의 흐름를 제어하는 간접제어방식을 적용하여 결육(203)의 발생을 방지하도록 하고 있다.

그러나 상기와 같은 댐(D)과 비드(B)를 통한 여유체적(201)의 흐름제어는 금형의 장시간 사용에 따라 금형의 마모를 초래하며, 이에 따라 가열재(100)의 여유체적(201)을 제어하는 기능이 약화되어 단조품(200)에 다시 결육(203)을 발생시키게 되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 열간 단조시, 상형과 하형 내부에서 단조 성형되는 가열재의 양측 여유체적에 대하여 냉각수를 분사하여 냉각시킴으로써 여유체적의 흐름을 제어할 수 있도록 하는 단조 금형장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 단조 금형장치는 램(ram)에 의해 상하운동을 하는 상형홀더에 상형이 장착되고, 하부의 베드(bed) 상에 구성되는 하형홀더에는 하형이 장착되며, 상기 상형과 하형의 각 대응하는 면은 단조 성형면으로 형성되어 가열재가 투입되면, 상기 가열재를 단조품으로 단조 성형하는 단조 금형장치에 있어서,

상기 상형과 하형의 각 양측 내부에 형성되어 각 단조 성형면 양측으로 냉각수를 공급하는 냉각수유로; 상기 상형과 하형의 양측 내부의 냉각수유로에 냉각수를 공급하기 위하여 외부의 냉각수관로와 연결되는 냉각수펌프; 상기 냉각수관로의 일측에 장착되어 제어기의 제어신호에 따라 냉각수관로를 개폐 제어하는 차단밸브를 포함한다.

여기서, 상기 각 냉각수유로는 일단이 상형 및 하형의 각 측면에서 냉각수관로와 연결되고, 타단은 상기 상형 및 하형의 각 단조 성형면의 양측 단면에 연결되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 차단밸브는 솔레노이드 밸브로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 제어기는 상기 상형이 하강하기 시작하여 상형과 하형이 가열재를 가압하여 일정시점이 되면 차단밸브를 열도록 제어하여 상형이 하사점에 도달하기 직전에 차단밸브를 닫도록 제어하는 제어로직을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 단조 금형장치의 구성은 먼저, 램(ram)에 의해 상하운동을 하는 상형홀더(미도시)에 상형(1)이 장착되고, 하부의 베드(bed) 상에 구성되는 하형홀더(미도시)에는 하형(3)이 장착된다.

상기 상형(1)과 하형(3)의 각 대응하는 면의 중앙에는 단조 성형면(5)이 형성되어 가열재가 투입되면, 상기 가열재를 단조품으로 단조 성형하도록 구성된다.

그리고 상기 상형(1)과 하형(3)의 각 양측 내부에는 각 단조 성형면(5)의 양측으로 냉각수를 공급하기 위한 냉각수유로(7)가 형성된다.

여기서, 상기 각 냉각수유로(7)는 일단이 상형(1) 및 하형(3)의 각 측면에서 냉각수관로(OL)와 연결되고, 그 각각의 타단은 상기 상형(1) 및 하형(3)의 각 단조 성형면(5)의 양측 단면에 연결되도록 형성된다.

그리고 상기 상형(1)과 하형(3)의 양측 내부의 냉각수유로(7)에 냉각수를 공급하기 위하여 상기 외부의 냉각수관로(OL)에 냉각수펌프(9)가 연결된다.

여기서, 상기 냉각수 펌프(9)는 상형(1)의 작동 중, 상시 구동하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 냉각수관로(OL)의 일측에는 차단밸브(11)가 장착되는데, 상기 차단밸브(11)는 솔레노이드 밸브로 이루어지며, 제어기(13)의 제어신호에 따라 상기 냉각수관로(OL)를 개폐 제어게 된다.

즉, 상기 제어기(13)는 상기 상형(1)이 하강하기 시작하여 상형(1)과 하형(3)이 가열재를 가압하여 일정시점이 되면 상기 차단밸브(11)를 열도록 제어하며, 상형(1)이 하사점에 도달하기 직전에 상기 차단밸브(11)를 닫도록 제어하는 제어로직을 갖는다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 단조 금형장치의 작동을 도 5를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

이러한 가열재의 단조과정을 보다 구체적으로 살펴보면, 상기 도 5에서와 같이, 상형(1)이 상사점에 위치한 상태에서, 하형(3)에 가열재(10)가 투입되면(S11), 상기 상형(1)이 하강하면서 하형(3)과 함께 가열재(10)를 가압하게 단조작업을 진행하게 된다(S12).

이때, 상기 제어기(13)는 상기 상형(1)이 하강하기 시작하여 상형(1)과 하형(3)이 가열재(10)를 가압하여 일정시점이 되면, 차단밸브(11)를 열도록 제어하여 상형(1)과 하형(3) 사이의 단조 성형면(5)으로부터 빠져나오는 가열재(10)의 여유체적(15)에 대하여 냉각수유로(7)를 통하여 냉각수를 분사하여 급속 냉각시키게 된다.

따라서 상기 가열재(10)의 여유체적(15)은 흐름이 제어되어 상형(1) 및 하형(3)의 단조 성형면(5)에 가열재(10)가 충분히 충진되어 결육의 발생을 방지하게 된다.

이러한 냉각수의 분사는 상형(1)이 하사점에 도달하기 직전에 제어기(13)가 차단밸브(11)를 닫도록 제어함으로써 차단되며(S13), 상형(1)이 완전히 하사점에 도달하여 상형(1)과 하형(3)에 의해 가열재(10)가 단조품(20)으로 단조작업이 완료되면(S14), 상형(1)은 다시 상승하고, 상기 단조품(20)을 취출하여 여유체적(15)을 절단함으로써 결육에 의한 결함이 없는 단조품(20)을 얻을 수 있게 된다(S15).

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 단조 금형장치에 의하면, 열간 단조시, 상형과 하형 내부에서 단조 성형되는 가열재의 양측 여유체적에 대하여 일정시점에서 냉각수를 분사하여 냉각시킴으로써 여유체적의 흐름을 제어할 수 있도록 하여 결육이 없는 양호한 상태의 단조품을 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 단조 금형장치에 의하면, 종래 댐(dam; 도 2참조) 혹은 비드(bead; 도 3참조) 등의 요철을 형성하여 상기 여유체적의 흐름를 제어하는 간접제어방식의 단점인 금형의 마모에 의하여 여유체적의 흐름 제어 기능이 약화되는 등의 종래 문제점을 해소할 수 있는 효과가 있다.

Claims

램(ram)에 의해 상하운동을 하는 상형홀더에 상형이 장착되고, 하부의 베드(bed) 상에 구성되는 하형홀더에는 하형이 장착되며, 상기 상형과 하형의 각 대응하는 면은 단조 성형면으로 형성되어 가열재가 투입되면, 상기 가열재를 단조품으로 단조 성형하는 단조 금형장치에 있어서,

상기 상형과 하형의 각 양측 내부에 형성되어 각 단조 성형면 양측으로 냉각수를 공급하는 냉각수유로;

상기 상형과 하형의 양측 내부의 냉각수유로에 냉각수를 공급하기 위하여 외부의 냉각수관로와 연결되는 냉각수펌프;

상기 냉각수관로의 일측에 장착되어 제어기의 제어신호에 따라 냉각수관로를 개폐 제어하는 차단밸브;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 단조 금형장치.
제1항에 있어서,

상기 각 냉각수유로는 일단이 상형 및 하형의 각 측면에서 냉각수관로와 연결되고, 타단은 상기 상형 및 하형의 각 단조 성형면의 양측 단면에 연결되는 것을 특징으로 하는 단조 금형장치.
제1항에 있어서,

상기 차단밸브는 솔레노이드 밸브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 단조 금형장치.
제1항에 있어서,

상기 제어기는 상기 상형이 하강하기 시작하여 상형과 하형이 가열재를 가압하여 일정시점이 되면 차단밸브를 열도록 제어하여 상형이 하사점에 도달하기 직전에 차단밸브를 닫도록 제어하는 제어로직을 포함하는 것을 특징으로 하는 단조 금형장치.
제1항에 있어서,

상기 냉각수 펌프는 상형의 작동 중, 상시 구동하는 것을 특징으로 하는 단조 금형장치.