KR20080027784A - 폭발 성형 장치 및 방법 - Google Patents

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코스마 엔지니어링 유럽 아게
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Abstract

본 발명에 따르면, 폐쇄 상태에 있을 때 공작물을 거의 완전히 둘러싸고 성형 공구(1)의 적어도 일 단부의 영역에 스토퍼(10)가 마련된 다편 성형 공구(1)를 포함하는 관형 공작물을 폭발 성형하기 위한 방법과 장치는 관형 공작물이 보다 적은 개별 가공 단계를 필요로 하는 간단하고 경제적인 방식으로 형성될 수 있도록 개선될 수 있다. 이는 성형 공구(1)와 스토퍼(10) 간의 축소가 스토퍼(10)가 이용될 때 형성되는 폭발 성형 방법 및 장치에 의해 달성된다. 공작물의 단부는 스토퍼(10)와 성형 공구(1) 사이에서 팽팽하게 되어 변형된다.
폭발 성형 방법, 폭발 성형 장치, 관형 공작물, 성형 영역, 다부품 성형 다이

Description

폭발 성형 장치 및 방법 {DEVICE AND METHOD FOR EXPLOSION FORMING}
본 발명은 청구항 제1항 및 제28항의 도입부의 특징을 갖는 장치와 방법에 관한 것이다.
공작물 성형을 위한 다양한 장치와 방법이 존재한다. 액압 성형시, 예컨대 관형 공작물은 일반적으로 물인 액체로 충전되어 밀봉된다. 액체 압력을 증가시키면 공작물은 확장되어 점차 공작물을 둘러싸는 성형 안내부의 외형에 접근하게 된다. 본 방법에서는 공작물을 변형시키고 성형 다이를 장기간에 걸쳐 적용된 상태로 유지하기 위해 상대적으로 높은 힘이 인가되어야 한다. 양호한 결과를 얻기 위해서는 시간에 걸친 힘의 경향이 정밀하게 제어되어야 한다.
액압 성형은 폭발 에너지에 의해 작동될 수 있다. 널리 알려진 이 방법은 폭발에 의해 형성된 압력파 전달 매체로서 물과 같은 액체를 이용한다. 일반적으로 금속 판재인 공작물은 몰드의 캐비티에 위치 설정되어 수조 내로 하강된다. 진공이 일반적으로 공작물 하부의 캐비티에 형성된다. 수조 내로 폭발 전하를 도입하여 점화시키면, 금속 판재는 몰드 내로 가압되어 그 최종 형상을 얻게 된다. 이 방법은 예컨대 선박 건조에 이용된다. 이 방법은 일반적으로 평판으로 형성될 편평 목적물을 생산하기 위해 이용된다.
액체를 이용하지 않은 상술한 일반적 유형의 폭발 성형법이 유럽 특허 제EP 592 068호에 설명되어 있다. 캠 샤프트를 제조하기 위해, 하측 몰드 반부에는 사전 제조된 캠이 설치된다. 내부가 중공인 캠 샤프트가 개별 캠들의 개구를 통해 도입된 후, 상측 몰드 반부가 하측 몰드 반부 상에 배치된다. 개별 캠들은 다이 반부들에 형성된 특정 개구를 통해 안내된 유지 아암에 의해 개별적으로 지지된다. 폐쇄된 몰드의 단부는 다이의 측벽을 통해 캠 샤프트까지 방사상으로 이어진 요소들을 밀봉함으로써 밀봉된다. 캠 샤프트 내로 연장된 플러그형 점화 플러그는 이들 단부판 중 하나를 통해 나사 체결된다. 캠 샤프트가 연소 가스로 충전된 후, 연소 가스는 점화 플러그에 의해 점화된다. 캠 샤프트 내부에서 가스 압력은 갑자기 증가하기 때문에, 캠 샤프트는 확장되어 개별 캠들의 개구 내로 가압된다. 따라서 캠들은 캠 샤프트에 축방향 연결되어 스핀들이 부착된다.
본 방법은 비록 액체를 전혀 이용하지 않지만 비교적 복잡하고 조작시 시간을 소모하게 된다. 우선 몰드에 완성 부품이 사전 설치되고 뒤이어 개별 캠의 개구를 통해 정밀 끼움에 의해 나사 체결된다. 그 후, 측면들이 정밀 끼움에 의해 적용되어 장착되어야 한다. 점화 플러그뿐만 아니라 가스 공급선도 마련되어야 한다. 이들 모두는 시간 집약적인 개별 작업 단계들이다. 단부판 또는 측면은 각각의 변형 공정 동안이나 재밀폐되거나 밀봉 요소가 제공되어야 한다. 그러나, 후자는 마모되는 부품이며, 이로 인해 추가 비용이 요구된다. 이런 복잡한 조작은 높은 시간 소모와 그에 따른 비용을 가져온다. 결국, 본 방법은 산업상 이용가능성을 획득하지 못했다.
본 발명의 기본 임무는 관형 공작물의 성형이 몇 가지 개별적인 작업 단계를 필요로 하는 간단한 방법으로 가능하고 따라서 시간 및 비용에 있어 바람직하도록 상술한 일반적 유형의 방법과 장치를 향상시키는 것이다.
이 임무는 청구항 제1항의 특징에 따른 장치에 의해 본 발명에 따라 해결된다.
폭발 공간은 위치 고정된 공작물과 플러그에 의해 밀봉된다. 공작물은 플러그를 도입함으로써 바람직하게는 소성 변형되어 플러그와 성형 다이 사이에서 팽팽하게 된다. 따라서 공작물은 성형 다이 내에서 자신의 위치에 유지될 뿐만 아니라 그 자체가 폭발 공간을 밀봉하는데 기여한다. 본 공정은 다른 성형 공정에서도 반복될 수 있다. 새로운 공작물 블랭크를 삽입하고 각각의 개별 성형 공정에 플러그를 도입함으로써, 새로운 밀봉도 도입된다. 한 번의 작업 단계에 여러 가지 기능을 합체한 이런 간단한 조작 때문에, 짧은 사이클 시간과 이에 따른 비용 효과적인 산업적 생산이 달성될 수 있다.
양호한 실시예에서, 플러그와 성형 다이 간의 자유 공간은 플러그가 삽입될 때 공작물 블랭크의 재료 두께보다 작을 수 있다. 플러그를 삽입함으로써 공작물은 변형되고 폭발 공간은 밀폐된다. 동시에, 공작물은 플러그와 성형 다이 사이에서 팽팽하게 되고 그 위치에서 고정된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 성형 다이는 공작물을 유지하는 적어도 하나의 공작물 유지 영역뿐 아니라 최종 다이 형상을 한정하는 성형 영역을 가질 수 있다. 이 때문에, 유지 영역은 공작물을 팽팽하게 체결하기 위해 정렬될 수 있는 반면, 성형 영역은 전체적으로 공작물의 양호한 성형을 위해 정렬된다. 분리된 유지 영역은 차후에 완성 부품에서 쉽게 분리될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 성형 다이의 캐비티는 공작물 유지 영역에 원뿔형으로 설계될 수 있다. 원뿔 형상은 성형 공정 후 플러그가 보다 쉽게 풀리도록 할 뿐만 아니라 플러그가 보다 쉽게 도입될 수 있도록 한다.
플러그는 양호하게는 성형 다이의 공작물 유지 영역에 따라 공작물과 대면하는 그 전방 단부 상에 설계된다. 플러그가 사실상 공작물 유지 영역의 인상을 나타내는 경우, 플러그의 도입 동안 양호한 밀봉이 달성될 수 있다.
양호한 실시예에서, 플러그는 성형 다이 내부의 폭발 공간과 가스 공급 장치, 통기 장치 및/또는 점화 장치와의 연결부를 생성할 수 있다. 기존 구성품, 즉 플러그에 여러 기능을 통합함으로써, 장치의 조작 성능이 단순화된다. 플러그를 도입함으로써, 공작물은 밀봉됨과 동시에 고정될 뿐만 아니라 예컨대 가스 공급부에 연결될 수 있다.
양호한 실시예에서, 분리 모서리가 성형 다이에서 최종 다이 형상을 한정하는 성형 영역 및 공작물을 유지하는 공작물 유지 영역 사이에 마련될 수 있다. 이 때문에, 변형된 공작물 유지 영역은 성형 공정 동안 최종 성형된 공작물로부터 미리 분리된다.
양호하게는, 공작물에 구멍을 생성하기 위한 적어도 하나의 천공 다이가 성형 다이에 마련될 수 있다. 이 때문에, 공작물에는 성형 공정 동안 구멍이 마련된다. 폭발 성형 동안 유력한 유속과 고온 때문에, 구멍 모서리는 고품질을 가지며 일반적으로 버어(burr)가 없다.
본 발명의 일 실시예에서, 분리된 구멍 재료를 위한 배출 기구가 천공 다이의 구멍 기부 영역에 마련될 수 있다. 분리된 재료는 이 기구를 통해 성형 다이로부터 간단하고 시간 절약적인 양식으로 제거될 수 있다.
양호하게는, 공작물을 절단하기 위한 적어도 하나의 절단 다이가 성형 다이에 마련될 수 있다. 공작물의 절단은 성형과 동시에 발생한다.
본 발명의 양호한 실시예에서, 여러 개의 성형 다이 부품을 포함하고 성형 다이의 성형 영역을 형성하는 노즐 구성은 폐쇄 상태에서 칼라에 의해 둘러싸일 수 있다. 폭발력 때문에 자연스럽게 분리되기 쉬운 개개의 성형 다이 부품들은 칼라에 의해 둘러싸여 서로 유지된다. 이 때문에, 이런 민감한 지역은 추가로 고정된다.
본 발명의 일 실시예에서, 칼라에 의해 둘러싸인 노즐 구성의 구역은 공작물 유지 영역을 가질 수 있다. 따라서, 높은 힘에 노출된 공작물 유지 영역은 둘러싸가고 이로 인해 서로 유지된다.
양호한 실시예에서, 칼라는 플러그를 구비한 일 편부에 설계될 수 있다. 일 편부 형상은 플러그와 칼라 간의 양호한 유지 작용을 보장하며 칼라에 의해 달성되는 봉입은 플러그의 이동과 함께 제어될 수 있다.
본 발명의 특히 양호한 실시예에서, 플러그가 성형 다이 상으로 가압되는 방향으로 폭발에 의해 형성되는 힘의 적어도 일부를 역행시키는 힘 결합 기구가 마련될 수 있다. 따라서, 폭발에 의해 형성되고 실질적으로 장치를 멀어지게 구동하는 힘은 플러그를 가압하고 이에 따라 장치를 밀봉하도록 전환되어 이용된다.
양호하게는, 칼라가 성형 다이의 노즐 구성을 둘러싸는 위치로 가압되는 방향으로 폭발에 의해 형성되는 힘의 적어도 일부를 편향시키는 힘 결합 기구가 마련될 수 있다. 따라서, 성형 다이를 멀어지게 구동하는 폭발을 통해 형성된 힘은 성형 다이를 서로 유지하는 힘으로 편향될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 성형 다이의 결합 요소와 점화 튜브는 결합 요소의 이동 경로가 제어 요소의 이동 방향 및 이 방향과 교차하는 점화 튜브의 이동 경로와 대략 평행한 구성인 가동 제어 요소에서의 이동 경로 상에서 안내될 수 있다. 점화 튜브는 이동 경로의 이런 구성을 통해서 제어 요소에 의해 결합 요소와 독립적으로 이동될 수 있다. 따라서, 결합 요소와 점화 튜브 사이의 힘 결합이 제공된다.
양호하게는, 이동 경로는 결합 요소 또는 점화 튜브의 견부가 결합하는 제어 요소 내의 홈으로서 설계될 수 있다. 홈들은 양호하고 밀접한 안내를 보장하고 홈들의 두 접촉 모서리 때문에 두 방향으로의 힘 전달을 허용한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 점화 튜브가 성형 다이에 대해 가압되는 작업 위치와 성형 다이에서 이격된 휴지(rest) 위치 사이의 이동 경로에 의해 점화 튜브가 통과하여 이동될 수 있는 편향 기구가 마련될 수 있다. 점화 튜브는 편향 기구를 거쳐 그 두 단부 위치 사이에서 제어될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 점화 튜브는 편향 기구의 이동 경로를 거쳐 점화 튜브에 결합된 제어 요소의 이동에 의해 작업 위치와 휴지 위치 사이에서 이동될 수 있다. 제어 요소의 이동 또는 구동력은 이런 편향 기구를 통해 점화 튜브의 구동력 또는 이동으로 전환된다. 따라서, 개별 구성품의 힘 또는 이동을 위한 전달율은 이동 경로의 설계를 통해 서로에 대해 조정될 수 있다. 편향 기구의 이동 경로의 구성에 따라, 제어 요소의 관성은 짧은 기간의 높은 폭발력을 양호하게 흡수하도록 기여할 수 있다.
편향 기구를 작동하기 위해 인가될 힘과 점화 튜브를 이동시키는 최종 힘의 비율은 양호하게는 3-5:1, 특히, 3.5-4.5:1, 그리고 특히 4:1일 수 있다. 이는 폭발 동안 점화 튜브를 제 위치에 유지시키기 위해서도 양호한 힘 비율이다.
본 발명의 일 실시예에서, 이동 경로는 점화 튜브의 이동 방향을 가로질러 구성된다. 이 때문에, 제어 요소의 힘이나 이동이 점화 튜브의 힘이나 이동으로의 양호한 전달이 제공된다. 폭발 동안 발생할 수 있는 짧은 기간의 힘 최고점에 대한 보정은 바람직하게는 이동 경로의 경향에 의해 영향을 받을 수 있다.
본 발명의 양호한 실시예에서, 이동 경로는 점화 튜브의 이동 방향에 대해 약 60도 내지 85도, 특히 75도 내지 80도, 그리고 특히 약 77도로 경사질 수 있다. 이는 짧은 기간의 힘 최고치를 포획함으로써 폭발 동안에도 원하는 위치에 점화 튜브를 유지하기 위해 바람직한 힘 비율을 보장한다. 제어 요소의 관성도 이동 경로의 경사에 따라 이런 임무에 기여한다.
양호하게는, 점화 튜브는 성형 다이와 대면하는 그 전방 단부에 플러그를 수반할 수 있다. 따라서 플러그는 점화 튜브와 함께 이동되어 점화 튜브의 작업 위치에서 밀봉 방식으로 성형 다이에 대해 이동되어 가압된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 점화 튜브는 성형 다이와 대면하는 그 전방 단부 상에 성형 다이의 노즐 구성을 둘러싸는 칼라를 수반할 수 있다. 따라서, 칼라는 점화 튜브 이동에 의해 이동되어 점화 튜브의 작업 위치에서 노즐 구성을 둘러싸는 위치로 가압된다.
양호하게는, 점화 튜브는 이동 경로를 형성하는 홈에서 안내될 수 있다. 홈은 두 개의 접촉 모서리를 통해 두 방향으로 힘과 이동을 전달할 뿐만 아니라 밀접하고 정밀한 안내를 보장한다.
서두에 설명된 임무는 공정 면에 있어 청구항 제26항의 특징에 의해 추가로 해결된다.
단지 한 번의 작업 단계, 즉, 플러그의 도입시, 폭발 공간은 밀봉되고 이와 동시에 공작물은 몰드에서 팽팽하게 되어 고정된다. 여러 기능들, 따라서 개별 작업 단계들을 하나의 작업 단계로 통합함으로써, 개별 폭발 성형 공정의 순환 시간은 저감될 수 있으며 이에 따라 산업상 바람직한 방법이 생성된다.
본 발명의 일 실시예에서, 외부에서 접근 가능한 공작물의 단부 영역은 플러그의 도입에 의해 원뿔형으로 변형될 수 있다. 공작물의 단부 영역을 변형함으로써, 공작물은 몰드에 고정된다. 원뿔 형상은 플러그의 용이한 도입과 제거를 보장한다.
양호한 실시예에서, 외부에서 접근 가능한 공작물의 단부 영역은 플러그의 도입에 의해 성형 다이의 공작물 유지 영역에 마련된 리브 안으로 가압될 수 있다. 유지 리브 안으로의 가압은 폭발 공간의 밀봉뿐만 아니라 공작물의 양호한 체결을 보장한다.
가스 공급 장치, 통기 장치 및/또는 점화 장치에 대한 폭발 공간의 연결은 양호하게는 플러그의 도입에 의해 생성될 수 있다. 이들 기능과 개별 작업 단계를 "플러그 도입" 작업 단계에 통합함으로써, 주기 시간은 저감될 수 있고 공정은 단순화될 수 있다.
양호한 실시예에서, 칼라는 다이 몰드가 여러 개의 성형 다이 부품을 포함하고 성형 다이의 성형 영역으로의 접근부를 형성하는 노즐 구성 상으로 폐쇄될 때 적용될 수 있으며, 여기에서 칼라는 노즐 구성을 둘러싼다. 개별 성형 다이 부품은 노즐 구성 영역에서 칼라에 의해 둘러싸여 폭발 공정 동안 서로 유지된다.
양호하게는, 성형 다이에 작용하는 폭발력의 적어도 일부는 전환되어 성형 다이의 성형 영역에 대한 접근부를 형성하는 노즐 구성에 플러그를 가압한다. 이 때문에, 장치를 멀어지게 구동하는 폭발력은 편향되어 폭발 공간을 밀봉하기 위해 노즐 구성에 대해 플러그를 가압하도록 이용된다.
양호한 실시예에서, 성형 다이에 작용하는 폭발력의 적어도 일부는 전환되어 성형 다이의 노즐 구성을 둘러싸는 위치로 칼라를 가압한다. 성형 다이를 멀어지게 구동하는 폭발력은 편향되어 성형 다이를 서로 유지하기 위해 이용된다.
양호하게는, 점화 튜브는 점화 튜브가 성형 다이의 성형 영역에 대한 접근부를 형성하는 성형 다이의 노즐 구성에 대해 가압되는 작업 위치와 성형 다이에서 이격된 휴지 위치 사이의 이동 경로에 의해 이동될 수 있다. 따라서, 점화 튜브의 이동은 이동 경로의 이동에 의해 시작되어 제어된다.
본 발명의 일 실시예에서, 성형 다이 및 점화 튜브와 함께 이동 가능한 성형 다이의 구성 요소는 각각의 이동 경로에 대해 제어 요소의 이동 동안 가동 제어 요소에 의해 안내될 수 있으며, 점화 튜브는 결합 요소가 계속 서 있는 동안 작업 위치와 휴지 위치 사이에서 이동된다. 성형 다이의 결합 요소와 점화 튜브는 제어 요소를 통해 억지 끼움된다. 점화 튜브는 제어 요소의 이동에 의해 결합 요소에 독립적으로 이동되고 제어될 수 있다.
양호하게는, 폭발 공간은 약간 과량의 O2와 대략 화학정량적으로 혼합된 산수소 가스로 충전될 수 있다. 약간 과량의 산소는 수소의 완전 반응을 보장한다. 성형 다이는 자유 산소가 전혀 존재하지 않기 때문에 위험 없이 개방될 수 있다.
양호한 실시예에서, 공작물은 폭발 성형 동안 절단될 수 있다. 성형 공정에 절단 공정을 통합함으로서 전체 제품의 제조 시간은 단축된다.
양호하게는, 공작물의 변형된 유지 영역은 폭발 성형 동안 완성된 성형 부품으로부터 분리될 수 있다. 따라서, 임의의 절단 공정은 폭발 성형 단계에 통합될 수 있다.
다른 특히 양호한 실시예에서, 공작물에는 폭발 성형 동안 적어도 하나의 구멍이 마련될 수 있다. 실질적인 성형 공정에 있어 추가 작업 단계, 즉 천공 단계의 통합은 최종 가공 시간을 줄이고 이에 따라 공작물의 전체 가공 시간을 줄인다.
양호한 실시예에서, 분리된 구멍 재료는 폐기될 수 있다. 이는 공작물 변경을 단순화하고 가속화한다.
이하, 본 발명의 실시예를 다음의 첨부도면을 참조하여 설명한다.
도1은 도4의 단면 Ⅰ-Ⅰ을 따라 장치를 절단한 수직 단면을 도시한다.
도2는 도3의 단면 Ⅱ-Ⅱ을 따라 장치를 절단한 수평 단면을 도시한다.
도3은 프레스에 배치된 장치의 소경사 측면을 도시한다.
도4는 도3의 단면 Ⅳ-Ⅳ을 따라 취한 프레스의 성형 다이의 평면도를 도시한다.
도1은 장치의 수직 단면을 도시한다. 도면에는 다부품 성형 다이(1)가 폐쇄된 상태로 도시되어 있으며 본 실시예에서 상측 및 하측 성형 다이 반부(2, 3)로 구성된다. 실제 다이 몰드 또는 외형은 상측 및 하측 성형 다이 반부(2, 3)에 삽입되어 기계적으로 연결되는 다이 인서트(4)에 의해 생성된다. 그러나, 다이 외형은 상측 및 하측 성형 다이 반부(2, 3) 내로 직접 도입될 수도 있다. 폐쇄 상태에서, 몰드 반부들은 그 내부에 성형 공정 후 공작물의 최종 형상에 대응하는 다이 캐비티(5)를 형성한다.
공작물이 성형 공정 동안 캐비티(5)와 접촉하기 위해서 성형 다이(1)에는 통기 개구(29)들이 마련된다. 개구들은 바람직하게는 다이 외형을 따라 간극 형태로 구성된다. 따라서, 다이 캐비티(5)에 수용된 공기는 공작물 팽창시 배기되어 공작물을 구속하지 않는다. 또한, 성형 동안 보다 균일한 온도 분포가 보장된다. 개 구(29)들은 공작물의 벽 두께와 대략 동일하거나 그보다 작은 제한된 두께를 가짐으로써 공작물은 개구 내로 가압되지 않는다.
다이 인서트(4)의 위치에서, 하나 이상의 천공 다이(30) 및/또는 절단 다이(31)가 성형 다이 내로 삽입될 수도 있다. 대안으로서, 천공 또는 절단 모서리는 상측 및 하측 성형 다이 반부(2, 3) 내로 직접 도입될 수도 있다. 따라서, 공작물에는 성형 공정 동안 이미 구멍 및/또는 절단부가 마련될 수 있다. 천공 다이는 분리된 구멍 재료를 위해 구멍 기부에 인접한 배출 기구를 갖는다. 성형 다이는 폐재료의 자동 배출에 의해 성형 공정 후 사용하기 쉬워진다.
본 실시예에서의 성형 다이는 외부에서 접근 가능하고 여러 개의 다이 부품으로 구성된 노즐 구성(6)을 갖는다. 노즐 구성은 그 계면이 서로 일렬 구성되는 개별 성형 다이 부품(2, 3)의 형상 결합에 의해 다부품 성형 다이(1)의 폐쇄 동안 형성된다. 노즐 구성(6)은 최종 공작물 형상을 한정하는 성형 다이(1)의 성형 영역(7)에 대한 접근부를 형성한다. 본 실시예에서, 노즐 구성(6)은 원뿔형으로 형성되고 유지 리브(9)가 마련되는 다이 유지 영역(8)도 포함한다.
폭발 성형 공정 동안, 다이 캐비티는 노즐 구성(6) 내로 삽입된 플러그(10)에 의해 폐쇄되어 공작물 유지 영역에 대해 가압된다. 따라서 공작물 유지 영역과 플러그 사이의 작은 거리는 공작물 블랭크의 재료 두께보다 작다. 따라서 공작물 블랭크의 단부는 플러그와 다이 유지 영역 사이에서 팽팽하게 된다. 플러그의 삽입 동안, 본 실시예의 공작물도 원뿔형으로 확장되고 유지 리브(9) 내로 가압된다. 이 때문에, 공작물은 그 형상이 고정되고 공작물 내에서 폭발 공간의 밀봉을 달성 한다.
분리 모서리(32)가 다이 인서트(4)에 의해 성형 다이(1)의 성형 영역(7)과 공작물 유지 영역(8) 사이에 제공되거나 성형 다이 반부(2, 3)에 직접 제공된다. 성형 공정 동안, 분리 모서리는 최종 성형물로부터 공작물의 변형된 유지 영역을 분리한다.
특별한 부하에 노출된 노즐 구성(6)을 추가로 고정하기 위해, 이에 대해 가압되는 수많은 계면과 플러그(10) 때문에, 칼라(11)가 마련된다. 본 실시예에서 칼라(11)는 안전성 때문에 플러그(10)를 갖는 일 편부에 설계된다. 성형 공정 동안, 칼라(11)는 노즐 구성(6)의 환형 리세스(12)에 결합하여 이것을 환형으로 둘러싼다.
칼라와 플러그는 다이와 대면하는 점화 튜브(13)의 전방단에 마련된다. 본 실시예에서 플러그에는 중심 구멍(14)이 마련되며 따라서 공작물 내부의 폭발 공간을 점화 튜브(13)를 거쳐 가스 공급 장치(33), 통풍기(34) 및 점화 장치(35)에 연결한다. 점화 장치(35)는 이처럼 점화 튜브(13)에 통합될 수 있다. 대안으로서, 플러그는 단지 덮개 요소로서 작용하고 상술한 장치들 중 하나에 대한 연결부를 형성할 수 있다.
본 실시예에서 점화 튜브(13)는 접촉 요소(16) 내의 홈(15)에서 도2에 도시된 견부를 거쳐 안내된다. 대안으로서, 점화 튜브는 홈(15)에 의해 규정된 이동 경로 상에서 다른 기구에 의해 안내될 수도 있다. 여기에서 제어 요소(16)는 상측 및 하측 단부 위치(17, 18) 사이에서 점화 튜브(13)에 대해 수직하게 이동될 수 있 다. 제어 요소(16)의 수직 이동은 홈(15)을 거쳐서 점화 튜브(13)의 수평 이동으로 전환될 수 있다. 제어 요소(16)의 이동에 의해서, 점화 튜브는 점화 튜브(13), 따라서 플러그(10) 및 칼라(11)가 성형 다이(1)에 대해 가압되는 작업 위치(19)와 성형 다이(1)에서 이격된 휴지 위치(20) 사이에서 이동될 수 있다.
본 실시예의 제어 요소(16)에는 제1 홈(15) 외에도 성형 다이(1)의 결합 요소(22)가 도2에 도시된 견부(23)를 거쳐 결합하는 추가 홈(21)이 있다. 결합 요소(22)도 성형 다이(1)에서와 같이 결합 요소의 상측 반부(24)가 상측 성형 다이 반부(2)에 연결되어 함께 개폐되는 두 부분으로 분리된다. 결합 요소(22)가 제어 요소(16)에 연결되는 통로인 홈(21)은 제어 요소(16)의 이동 방향에 평행하게 이어진다. 그 때문에, 제어 요소(16)의 이동은 점화 튜브(13)에 비교할 때 결합 요소(22)에 의해 전혀 영향을 받지 않으며 결합 요소(22)도 제어 요소(16)나 점화 튜브(13)에 대한 영향없이 상측 성형 다이 반부(2)와 함께 개폐될 수 있다.
제어 요소(16)는 결합 요소(22)에 점화 튜브(13)를 억지 끼움으로 연결하기 때문에, 이들 세 구성품 간의 상호 작용은 폭발 성형 공정 동안 전개되는 힘에 대한 편향 기구로서 작용한다. 점화 튜브(13)의 이동 방향으로 작용하는 이들 폭발력은 성형 다이(1)의 결합 요소(22)를 거쳐 취출되어 제어 요소(16)를 거쳐 홈(15, 21)에 의해 반대 방향으로 전환된다. 초기에 장치의 분리와 점화 튜브(13)의 반동을 일으키는 폭발력은 다시 점화 튜브(13), 따라서 그 전방 단부(25) 상의 플러그(10)와 칼라(11)를 성형 다이(1)에 대해 가압하기 위해 이용된다. 따라서 폭발력의 일부는 성형 다이를 밀봉하고 고정하기 위해 이용된다.
도3은 프레스에 배치된 폭발 성형용 장치를 도시한다. 도1 및 도2에 사용된 도면부호는 도3에서 동일한 부품을 지시하며, 따라서 도1 및 도2의 설명도 이와 관련하여 참고된다. 두 개의 성형 다이 반부(2, 3)는 프레스의 펀치(27)에 의해 서로 가압된다. 도시된 장치를 이용한 이런 성형 공정에서 유지력은 액압 성형 동안 대응 가공의 유지력에 비해 약 1/4일뿐이다.
본 실시예에서 제어 요소(16)는 도1에 도시된 단부 위치(17, 18) 사이에서 유압 실린더(27)에 의해 이동된다. 제어 요소(16)를 상승시킴으로써, 제어 요소는 상측 단부 위치(17)로 오게 되는데, 여기에서 제어 요소(16)의 하측 모서리는 도2에서 점선으로 도시된 평면(17)과 대략 일치한다. 상측 단부 위치(17) 내로 제어 요소(16)를 이동시킴으로써, 점화 튜브(13)도 플러그(10)가 그 전방 단부(25) 상에서 노즐 구성(6)에 대해 가압되는 작업 위치(19)로 오게 된다. 유압 실린더에 의해 인가되는 압력은 약 400톤이다. 이는 홈(15)에 의해 노즐(6) 상에 점화 튜브(13)와 플러그(10)의 약 100톤 압력으로 변형된다. 이런 힘 비율은 점화 튜브(13)의 이동 방향에 대해 약 77도만큼 경사진 홈(14)을 이용하여 달성될 수 있으며 폭발 동안 발생하는 짧은 시간의 높은 힘 최고 값을 양호하게 포획하도록 보장한다. 제어 요소(16)의 관성력도 짧은 시간의 힘 최고점에 기여한다. 유압 실린더(27)에 의해 제어 요소(16)를 하강시킴으로써, 제어 요소는 그 하측 단부 위치(18)로 오게 되는데, 여기에서 제어 요소(16)의 하부 모서리는 도2에 점선으로 도시된 평면(19)과 대략적으로 일치한다. 제어 요소(16)의 이런 위치에서, 점화 튜브(13)는 휴지 위치(20)에 있다.
도4는 도3에 도시된 프레스의 단면 Ⅳ-Ⅳ을 도시한다. 도1 내지 도3에 사용된 도면부호는 도4에서 동일한 부품을 지시하며, 따라서 도1 내지 도3의 설명도 이와 관련하여 참고된다.
도3은 폐쇄된 성형 다이(1)의 상측 성형 다이 반부(2)의 정면도를 도시한다. 상측 성형 다이 반부(2) 또는 그 밖의 것에 의해 덮인 구성품 외형이 점선으로 도시된다. 성형 다이(1) 내부의 다이 캐비티(5)는 일점 쇄선으로 도시된다.
이하, 본 발명에 따른 실시예에 도시된 장치를 이용한 폭발 성형 방법을 설명한다.
초기에, 관형 공작물 블랭크가 하측 성형 다이 반부(3) 내로 삽입된다. 그 후, 성형 다이는 상측 다이 반부(2)를 적용함으로써 폐쇄된다. 따라서, 공작물은 거의 완전히 둘러싸인다. 단지 두 개의 공작물 단부만이 외부에서 접근 가능한 상태로 남는다. 이하, 하나의 공작물 단부에 의한 공작물의 폐쇄를 위한 방법을 설명한다.
그 전방 단부(25) 상에 플러그(10)와 칼라(11)를 수반하는 점화 튜브(13)가 제어 요소(16)의 이동에 의해 그 휴지 위치(20)에서 작업 위치(19)까지 이동된다. 이 때문에, 플러그(10)는 공작물의 단부 영역으로 가압됨으로써, 이 위치에 있는 공작물은 원뿔형으로 변형되고 공작물 유지 영역(8)의 유지 리브(9) 내로 가압된다. 이것 때문에, 플러그(10)와 성형 다이(1) 사이에는 긴밀한 연결이 생성되고 공작물은 다이 몰드에 체결된다. 플러그의 도입으로 인해, 가스 공급장치(33), 통풍기(34) 및 점화 장치(35)에 대한 연결부가 동시에 생성된다.
칼라(11)는 점화 튜브(13)의 이동과 동시에 노즐 구성(6)에 적용된다. 칼라는 환형 방식으로 노즐 구성을 둘러싸서 성형 공정 동안 개별 성형 다이 부품의 분리에 대항하여 노즐 구성을 고정한다.
성형 다이(1)의 폐쇄에 의해, 상측 성형 다이 반부(2)에 연결된 결합 요소(22)는 제어 요소(16) 내의 홈(21)과 결합하게 된다. 홈(15)을 통해서 제어 요소(16)에도 연결된 점화 튜브(13)는 점화 튜브(13)의 전방 단부(25) 상에서 플러그(10)와 칼라(11)에 억지 끼움 연결된다. 폭발 동안 형성되는 힘의 일부는 힘 결합 기구를 거쳐 전환되어 성형 다이(1)에 대해 플러그(10)와 칼라(11)를 위한 접촉력으로 이용된다.
공작물 내부의 폭발 공간은 점화 튜브(13)와 플러그(10)를 거쳐 약간 과량의 산소와 대략 화학정량적으로 혼합된 산수소 가스로 충전된다. 그 후, 가스는 점화 튜브(13)에 구성된 점화 장치(35)에 의해 점화됨으로써, 공작물은 다이 캐비티(8) 안으로 가압된다. 동시에, 공작물은 성형 다이(1)에 마련된 절단 모서리(30, 31)에 의해 절단되며 필요한 구멍들이 마련된다. 공작물의 변형된 유지 영역도 완성된 성형품에서 분리된다. 분리된 구멍 재료는 배출 기구를 통해 배출된다.
대안으로서, 공작물의 절단 및/또는 천공도 별도의 후속 공정 단계에서 발생할 수 있다. 이를 위해, 폭발 성형에 의해 완성된 공작물은 다이 몰드로부터 제거되어 다른 몰드로 도입되며, 다른 몰드에는 구멍 및/또는 컷아웃부가 마련되고 그리고/또는 유지 영역에서 분리된다.
성형 공정후, 성형 다이(1)는 점화 튜브(13)와 플러그(10)를 거쳐 통기된다. 점화 튜브(13)는 그 작업 위치(19)로부터 제어 요소(16)를 하강시킴으로써 다시 휴지 위치(20)로 오게 된다. 이로 인해, 플러그(10)와 칼라(11)도 성형 다이로부터 제거된다. 성형 다이는 개방될 수 있으며 완성된 성형품이 제거된다.

Claims (39)

  1. 폐쇄 상태에서 공작물을 거의 완전히 둘러싸는 다부품 성형 다이(1)를 포함하고, 상기 성형 다이(1)의 적어도 일 단부의 영역 내에 플러그(10)가 제공된 관형 공작물의 폭발 성형 장치에 있어서,
    상기 플러그(10)가 삽입될 때, 밀봉이 상기 성형 다이(1)와 플러그(10) 사이에 형성되며, 공작물 단부가 플러그(10)와 상기 성형 다이(1) 사이에 장착되어 변형되는 것을 특징으로 하는 관형 공작물의 폭발 성형 장치.
  2. 제1항에 있어서, 플러그(10)가 삽입된 상태로 성형 다이(1)와 플러그(10) 사이의 자유 공간은 공작물 블랭크의 재료 두께보다 더 작은 것을 특징으로 하는 관형 공작물의 폭발 성형 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 성형 다이(1)는 최종 공작물 형상을 한정하는 성형 영역(7)뿐만 아니라 공작물을 유지하는 하나 이상의 공작물 유지 영역(8)을 구비하는 것을 특징으로 하는 관형 공작물의 폭발 성형 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 적어도 한 항에 있어서, 성형 다이(1)의 캐비티(5)는 공작물 유지 영역(8)에서 원뿔형으로 성형되는 것을 특징으로 하는 관형 공작물의 폭발 성형 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 적어도 한 항에 있어서, 플러그(10)는 공작물에 면하는 그 전방 단부에서 성형 다이의 공작물 유지 영역(8)에 따라 성형되는 것을 특징으로 하는 관형 공작물의 폭발 성형 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 적어도 한 항에 있어서, 플러그(10)는 성형 다이(1) 내부의 폭발 공간과 가스 공급 장치, 통기 장치 및/또는 점화 장치와의 연결부를 생성하는 것을 특징으로 하는 관형 공작물의 폭발 성형 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 적어도 한 항에 있어서, 분리 모서리가 최종 다이 형상을 한정하는 성형 영역(7)과 공작물을 유지하는 공작물 유지 영역(8) 사이에서 성형 다이(1)에 제공되는 것을 특징으로 하는 관형 공작물의 폭발 성형 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 적어도 한 항에 있어서, 하나 이상의 천공 다이가 다이에 구멍을 생성하기 위해 성형 다이(1) 내에 제공되는 것을 특징으로 하는 관형 공작물의 폭발 성형 장치.
  9. 제8항에 있어서, 분리된 구멍 재료를 위한 배출 기구가 천공 다이의 구멍 기부의 영역에 제공되는 것을 특징으로 하는 관형 공작물의 폭발 성형 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 적어도 한에 있어서, 공작물을 절단하기 위한 하나 이상의 절단 다이가 성형 다이(1)에 제공되는 것을 특징으로 하는 관형 공작물의 폭발 성형 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 적어도 한 항에 있어서, 여러 개의 성형 다이 부분들을 포함하고 성형 다이(1)의 성형 영역(7)에 대한 접근부를 형성하는 노즐 구성(6)은 폐쇄 상태에서 칼라(11)에 의해 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 관형 공작물의 폭발 성형 장치.
  12. 제11항에 있어서, 칼라(11)에 의해 둘러싸인 노즐 구성(6)의 단면은 공작물 유지 영역(8)을 구비하는 것을 특징으로 하는 관형 공작물의 폭발 성형 장치.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 칼라(11)는 플러그(10)와 함께 일체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 관형 공작물의 폭발 성형 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 적어도 한 항에 있어서, 플러그(10)가 성형 다이(1)에 대해 가압되는 방향으로 폭발에 의해 형성된 힘의 적어도 일부를 전환하는 힘 결합 기구가 제공되는 것을 특징으로 하는 관형 공작물의 폭발 성형 장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중 적어도 한 항에 있어서, 칼라(11)가 성형 다이의 노즐 구성을 둘러싸는 위치로 가압되는 방향으로 폭발에 의해 형성된 힘의 적어도 일부를 전환하는 힘 결합 기구가 제공되는 것을 특징으로 하는 관형 공작물의 폭발 성형 장치.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 성형 다이(1)의 결합 요소(23)와 점화 튜브(13)는 가동 제어 요소(16)에서 이동 경로 상에서 각각 안내되고, 결합 요소(22)의 이동 경로는 제어 요소(16)의 이동 방향에 대략 평행하게 배치되고, 점화 튜브(13)의 이동 경로는 이러한 방향을 가로지르는 것을 특징으로 하는 관형 공작물의 폭발 성형 장치.
  17. 제16항에 있어서, 이동 경로는 결합 요소(22) 또는 점화 튜브의 견부가 결합하는 제어 요소(16) 내의 홈(15, 21)으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 관형 공작물의 폭발 성형 장치.
  18. 제1항 내지 제17항 중 적어도 한 항에 있어서, 편향 기구가 제공되며, 그를 통해 점화 튜브(13)는 점화 튜브(13)가 성형 다이(1)에 대해 가압되는 작업 위치(19)와 성형 다이(1)로부터의 공간에서의 휴지 위치(20) 사이의 이동 경로에 의해 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 관형 공작물의 폭발 성형 장치.
  19. 제18항에 있어서, 제어 요소(16)의 이동은 점화 튜브(13)에 대한 편향 기구 의 이동 경로를 거쳐 결합되고, 점화 튜브(13)는 작업 위치(19)와 휴지 위치(20) 사이에서 이동 가능한 것을 특징으로 하는 관형 공작물의 폭발 성형 장치.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 점화 튜브(13)를 이동시키는 최종 힘에 대한 편향 기구를 작동하기 위해 인가될 힘의 비율은 약 3-5:1, 특히, 3.5-4.5:1, 그리고 특히 약 4:1인 것을 특징으로 하는 관형 공작물의 폭발 성형 장치.
  21. 제18항 내지 제20항 중 적어도 한 항에 있어서, 이동 경로는 점화 튜브(13)의 이동 방향을 가로질러 구성되는 것을 특징으로 하는 관형 공작물의 폭발 성형 장치.
  22. 제18항 내지 제21항 중 적어도 한 항에 있어서, 이동 경로는 점화 튜브(13)의 이동 방향에 대해 약 60도 내지 85도, 특히 75도 내지 80도, 그리고 특히 약 77도로 경사진 것을 특징으로 하는 관형 공작물의 폭발 성형 장치.
  23. 제18항 내지 제22항 중 적어도 한 항에 있어서, 점화 튜브(13)는 성형 다이(1)에 면하는 그 전방 단부(25) 상에 플러그(10)를 운반하는 것을 특징으로 하는 관형 공작물의 폭발 성형 장치.
  24. 제18항 내지 제23항 중 적어도 한 항에 있어서, 점화 튜브(13)는 성형 다 이(1)에 면하는 그 전방 단부(25) 상에 칼라(11)를 운반하고, 이것은 성형 다이(1)의 노즐 구성(6)을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 관형 공작물의 폭발 성형 장치.
  25. 제18항 내지 제24항 중 적어도 한 항에 있어서, 점화 튜브(13)는 이동 경로를 형성하는 홈(15)에서 안내되는 것을 특징으로 하는 관형 공작물의 폭발 성형 장치.
  26. 관형 공작물을 위한 폭발 성형 방법이며, 공작물이 다부품 개방 다이 폼(1) 내로 삽입되어 다이 폼(1)을 폐쇄함으로써 다이 폼에 의해 거의 완전히 둘러싸이며, 하나의 플러그가 외부로부터 접근 가능한 공작물의 하나 이상의 개구에 대하여 가압되고, 상기 공작물은 플러그(10)와 다이(1) 사이에 장착되어 변형되는 폭발 성형 방법.
  27. 제26항에 있어서, 외부로부터 접근 가능한 공작물의 단부 영역은 플러그(10)의 도입부에 의해 원뿔형으로 변형되는 것을 특징으로 하는 폭발 성형 방법.
  28. 제1항 내지 제27항 중 적어도 한 항에 있어서, 외부로부터 접근 가능한 공작물의 단부 영역은 성형 다이(1)의 공작물 유지 영역(8) 내에 제공된 리브들 내로 플러그(10)의 도입부에 의해 가압되는 것을 특징으로 하는 폭발 성형 방법.
  29. 제1항 내지 제28항 중 적어도 한 항에 있어서, 가스 공급 장치, 통기 장치 및/또는 점화 장치에 대한 폭발 공간의 연결부는 플러그(10)를 도입부에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 폭발 성형 방법.
  30. 제1항 내지 제29항 중 적어도 한 항에 있어서, 폐쇄된 다이 폼(1)에서, 칼라(11)는 여러 개의 성형 다이 부분들을 포함하는 노즐 구성(6)에 적용되고, 이것은 성형 다이(1)의 성형 영역(7)에 대한 접근부를 형성하고, 칼라(11)가 노즐 구성(6)을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 폭발 성형 방법.
  31. 제1항 내지 제30항 중 적어도 한 항에 있어서, 성형 다이(1)에 작용하는 폭발력의 적어도 일부분은 전환되어 노즐 구성(6)에 대해 플러그(10)를 가압하고, 이것은 성형 다이(1)의 성형 영역(7)에 대한 접근부를 형성하는 것을 특징으로 하는 폭발 성형 방법.
  32. 제1항 내지 제31항 중 적어도 한 항에 있어서, 성형 다이(1)에 작용하는 폭발력의 적어도 일부분은 전환되어 성형 다이(1)의 노즐 구성6)을 둘러싸는 위치 내로 칼라(11)를 가압하는 것을 특징으로 하는 폭발 성형 방법.
  33. 제1항 내지 제32항 중 적어도 한 항에 있어서, 점화 튜브(13)가 성형 다이(1)의 노즐 구성(6)에 대하여 가압되고 성형 다이(1)의 성형 영역(7)에 대한 접 근부를 형성하는 작업 위치(19)와 성형 다이(1)로부터 소정 간격에서의 휴지 위치(20) 사이의 이동 경로에 의해 점화 튜브(13)가 이동되는 것을 특징으로 하는 폭발 성형 방법.
  34. 제33항에 있어서, 성형 다이(22)의 결합 요소(22)는 성형 다이와 이동 가능하고, 점화 튜브(13)는 가동 제어 요소(16)의 경로에 의해 제어 요소(16)의 이동 동안 안내되며, 점화 튜브(13)는 결합 요소(22)가 계속 서 있는 동안 작업 위치(19)와 휴지 위치(20) 사이에서 이동되는 것을 특징으로 하는 폭발 성형 방법.
  35. 제1항 내지 제34항 중 적어도 한 항에 있어서, 폭발 공간은 약간 과량의 O2와 대략 화학정량적으로 혼합된 산수소 가스로 충전되는 것을 특징으로 하는 폭발 성형 방법.
  36. 제1항 내지 제35항 중 적어도 한 항에 있어서, 공작물은 폭발 성형 동안 절단되는 것을 특징으로 하는 폭발 성형 방법.
  37. 제1항 내지 제36항 중 적어도 한 항에 있어서, 공작물의 변형된 유지 영역은 폭발 성형 동안 완성된 성형 부품으로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 폭발 성형 방법.
  38. 제1항 내지 제37항 중 적어도 한 항에 있어서, 공작물은 폭발 성형 동안 하나 이상의 구멍이 제공되는 것을 특징으로 하는 폭발 성형 방법.
  39. 제38항에 있어서, 분리된 구멍 재료는 배출되는 것을 특징으로 하는 폭발 성형 방법.
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