KR20100050234A - Production method for diaphragm valve body - Google Patents
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Abstract
Description
다이아프램밸브 몸체 제작 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 금속분말을 압축하고 열을 가하여 다이아프램밸브 몸체를 제작하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a diaphragm valve body, and more particularly, to a method for manufacturing a diaphragm valve body by compressing metal powder and applying heat.
다이아프램밸브라 함은 고무 등 신축 가요성 다이아프램을 이용하여 유로를 개폐하는 구조를 가진 밸브로써 배관과 배관 사이에 설치되어 배관을 통해 이송되는 유체의 유량을 조절하는 밸브를 말한다.Diaphragm valve refers to a valve having a structure that opens and closes a flow path using a flexible flexible diaphragm such as rubber and is installed between a pipe and a pipe to control a flow rate of a fluid transferred through the pipe.
이러한 다이아프램밸브는 다이아프램밸브 몸체와 다이아프램으로 이루어지는데 종래에 다이아프램밸브 몸체를 제작하는 방법은 잉곳(ingot)을 제조하고 이를 절삭하여 다이아프램밸브 몸체를 생산하였다. The diaphragm valve is composed of a diaphragm valve body and a diaphragm. In the related art, a method of manufacturing the diaphragm valve body produces an ingot and cuts the diaphragm valve body.
그러나 이러한 방법은 단조 및 기계가공비가 많이 들고 이로 인한 재료손실이 커지는 문제점이 있었다. However, this method has a problem in that the forging and machining costs are high and the material loss is large.
이러한 문제점을 해결하기 위해 금속분말을 제조하고, 금속분말을 용해시켜 잉곳을 제조한 뒤, 단조, 열처리, 기계가공을 통해 다이아프램밸브 몸체를 생산하는 방법이 개발되었으나, 이러한 방법을 이용한 다이아프램밸브 몸체는 기계적 성질은 우수하나 기계가공비 및 재료 손실이 큰 바 다이아프램밸브 몸체의 제작단가가 큰 문제점이 여전히 존재하였으며, 잉곳을 이용하여 분말을 만들고 열간정수압성형(hot isostatic pressing), 단조, 열처리 및 기계가공을 통해 다이아프램밸브 몸체를 제작하는 방법은 열간정수압성형 공정상의 몰드 제작에 비용이 많이 들게 되어 부품의 단가가 높아지는 문제점이 있었다. In order to solve this problem, a method of producing a diaphragm valve body by manufacturing a metal powder, dissolving the metal powder, manufacturing an ingot, and then forging, heat treatment, and machining has been developed. Although the body has excellent mechanical properties but high machining cost and material loss, the manufacturing cost of the diaphragm valve body still has a big problem. The ingot is used to make powder, hot isostatic pressing, forging, heat treatment and The method of manufacturing the diaphragm valve body through machining has a problem in that the cost of manufacturing the mold in the hot hydrostatic molding process is high and the cost of the parts increases.
본 발명은 금속분말을 정수압성형 및 진공소결 공정을 통해 기계 가공비 및 재료손실을 최대한으로 줄일 수 있는 다이아프램밸브 몸체 제작 방법을 제공하는데 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a method for producing a diaphragm valve body that can reduce the machining cost and material loss to the maximum through the hydrostatic molding and vacuum sintering process of the metal powder.
본 발명의 상기한 목적은 금속분말의 입도를 검사하여 분류하는 원자재 검사단계와, 원자재 검사를 거친 금속분말을 가열하여 불순물을 제거하는 불순물 제거단계와, 불순물이 제거된 금속분말을 가압하여 다이아프램밸브 몸체의 프리폼 형상으로 성형하는 1차 성형단계와, 1차 성형단계에서 성형된 다이아프램밸브 몸체의 프리폼 형상을 진공에서 열처리하는 진공소결단계와, 진공소결단계를 거친 다이아프램 밸브의 프리폼형상을 가압하여 다이아프램밸브 몸체를 성형하는 2차 성형단계와, 2차 성형단계를 거친 다이아프램밸브 몸체를 진공상태에서 서냉시키는 냉각단계를 포함하는 다이아프램밸브 몸체 제작 방법에 의해 달성된다. The above object of the present invention is a raw material inspection step of inspecting and classifying the particle size of the metal powder, an impurity removing step of removing impurities by heating the metal powder subjected to the raw material inspection, and pressurized diaphragm The preform shape of the diaphragm valve which has undergone the primary forming step of forming the preform of the valve body, the vacuum sintering step of heat-treating the preform of the diaphragm valve body formed in the primary forming step under vacuum, and the vacuum sintering step It is achieved by a method of manufacturing a diaphragm valve body including a secondary forming step of pressurizing and forming a diaphragm valve body, and a cooling step of slowly cooling the diaphragm valve body subjected to the secondary forming step in a vacuum state.
여기서, 원자재 검사단계에는 전자현미경(electron microscope) 또는 화학검사를 통해 불순물을 검사하는 불순물 검사단계가 더 포함되고, 불순물 제거단계에서 가열온도와 진공소결단계에서의 열처리온도는 955도에서 960도 사이인 것을 특징으로 한다. Here, the raw material inspection step further includes an impurity inspection step for inspecting impurities through an electron microscope or chemical inspection, and the heating temperature in the impurity removal step and the heat treatment temperature in the vacuum sintering step are between 955 and 960 degrees. It is characterized by that.
또한, 냉각단계에서는 냉각된 다이아프램밸브 몸체의 치수를 검사하고 기계 가공을 하는 단계가 더 포함된다.In addition, the cooling step further includes the step of inspecting the dimensions of the cooled diaphragm valve body and machining.
따라서, 본 발명의 다이아프램밸브 몸체 제조방법은 기계가공비 및 재료손실을 최대한으로 줄여 다이아프램밸브 몸체의 제작비용을 줄일 수 있는 효과가 있다. Therefore, the diaphragm valve body manufacturing method of the present invention has the effect of reducing the machining cost and material loss to the maximum to reduce the manufacturing cost of the diaphragm valve body.
또한, 금속분말에 포함된 불순물을 제거함으로써 다이아프램밸브 몸체의 기계적 특성을 개선하는 효과가 있다. In addition, there is an effect of improving the mechanical properties of the diaphragm valve body by removing impurities contained in the metal powder.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적법하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. The terms or words used in this specification and claims are not to be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventors may legally define the concept of terms in order to best describe their invention. On the basis of the principle that the present invention should be interpreted as meanings and concepts corresponding to the technical idea of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 의해 제작된 다이아프램밸브 몸체(10) 제작방법을 도시한 공정도이며, 도 2는 도 1에 도시된 공정을 이용하여 제작되는 다이아프램밸브의 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 공정을 이용하여 제작되는 다이아프램밸브의 단면도이다. 1 is a process diagram showing a method for manufacturing a
다이아프램밸브(1)는 유체의 이동을 제어하는 밸브로 유체가 이동하는 통로를 차단하는 다이아프램(5)과 다이아프램(5)이 결합되는 다이아프램밸브 몸체(10)로 이루어지며 이중 본 발명과 관련이 되는 다이아프램밸브 몸체(10)는 금속분말의 입도를 검사하는 원자재 검사단계(S1). 불순물 제거단계(S2), 1차 성형단계(S3), 진공소결단계(S4), 2차 성형단계(S5) 및 냉각단계(S6)를 거쳐 제작된다. The diaphragm valve (1) is a valve that controls the movement of the fluid to block the passage through which the fluid moves The
다아프램밸브 몸체(10)의 원료가 되는 금속분말은 스테인레스 강은 SUS 304, SUS 316L가 사용되며 이중 SUS 304는 내식성이 요구되는 다아프램밸브 몸체(10)를 제작하는데 사용되고, SUS 316L은 내식성 및 내산성이 요구되는 다이아프램밸브 몸체(10)를 제작하는데 이용된다. The metal powder used as the raw material of the
원자재 검사단계(S1)에서는 스테인레스 강 분말의 입도를 검사하는 것으로서 본 발명은 스테인레스 강 분말에 열을 가하여 스테인레스 강 분말의 입자 사이의 확산(diffusion)에 의한 결합(solid-state bounding)을 이용하는 것이므로 분말의 입도가 기계적 특성에 영향을 주게 된다. In the raw material inspection step (S1) is to examine the particle size of the stainless steel powder, the present invention is to use the solid-state bounding by the diffusion (diffusion) between the particles of the stainless steel powder by heating the stainless steel powder powder The particle size of affects the mechanical properties.
따라서 스테인레스 강 분말의 입도가 5/1000㎛보다 큰 경우 열의 확산에 의한 입자의 결합시 입자 간에 이동을 어렵게 하므로 5/1000㎛ 이하의 입자를 선별하여 사용한다. Therefore, when the particle size of the stainless steel powder is larger than 5 / 1000㎛, it is difficult to move between the particles when bonding the particles by the diffusion of heat, so the particles of 5/1000 ㎛ or less are selected and used.
이러한 원자재 검사단계(S1)에서는 입도의 선별 외에 샘플을 선정하여 전자현미경 또는 화학검사를 통해 불순물의 함유여부를 검사하는 불순물 검사단계(S1')가 포함될 수 있다. The raw material inspection step (S1) may include an impurity inspection step (S1 ') for selecting the sample in addition to screening the particle size to examine the inclusion of impurities through an electron microscope or chemical inspection.
스테인레스 강 분말에 포함된 화학적 불순물은 진공소결단계(S4)에서 화학반응을 발생시키고, 먼지 등은 피로성능의 저하 원인이 되므로 이러한 불순물이 제거되어야 된다. Chemical impurities contained in the stainless steel powder generate chemical reactions in the vacuum sintering step (S4), and dust and the like may cause deterioration of fatigue performance.
따라서 이러한 불순물이 어느 정도 포함되었는지 스테인레스 강 분말 내의 불순물을 시료 채취하여 시료를 사용할 것인지를 파악하는 불순물 검사단계(S1')가 필요하게 된다. Therefore, the impurity inspection step (S1 ') to determine whether or not to use the sample by sampling the impurities in the stainless steel powder to what extent such impurities are required.
이러한 불순물 검사단계(S1')는 전자현미경을 이용하는 방법과 화학검사를 통한 방법이 있다. The impurity test step (S1 ') has a method using an electron microscope and a method through a chemical test.
이중 전자현미경을 이용한 검사방법은 스테인레스 강 분말의 샘플을 채취하여 전자현미경을 이용하여 불순물이 포함되었는지 육안으로 식별하는 방법이며, 화학검사를 통한 불순물 검사는 스테인레스강 샘플 시료에 불순물이 포함되었는지 해당 불순물과 화학변화를 일으키는 시약을 통하여 그 불순물의 포함 정도를 파악하는 방법이다. The inspection method using an electron microscope is a method of visually identifying whether an impurity is included by using an electron microscope by taking a sample of a stainless steel powder, and the impurity test through a chemical test is an impurity contained in the stainless steel sample sample. It is a method to determine the degree of inclusion of impurities through the chemical and chemical change agents.
불순물 검사단계(S1')에 있어 전자현미경을 이용하는 불순물 검사와 화학검사를 통한 불순물 검사는 모두 실시할 수도 있으며, 이 중 하나만을 실시할 수도 있다. In the impurity test step (S1 ′), both the impurity test using an electron microscope and the impurity test through a chemical test may be performed, or only one of them may be performed.
원자재 검사단계(S1)를 거친 스테인레스 강 금속분말은 진공상태에서 열을 가하여 스테인레스강 금속분말에 남아 있는 불순물을 제거하는 불순물 제거단계(S2)를 거친다. The stainless steel metal powder subjected to the raw material inspection step (S1) is subjected to an impurity removal step (S2) of removing impurities remaining in the stainless steel metal powder by applying heat in a vacuum state.
불순물 제거단계(S2)는 원자재 검사에서 파악된 불순물을 제거하는 단계로 공기와 접하여 화학반응이 일어나지 않도록 진공상태에서 955℃~965℃의 온도로 가열한다. Impurity removal step (S2) is a step of removing impurities identified in the inspection of the raw material is heated to a temperature of 955 ℃ ~ 965 ℃ in a vacuum so that chemical reaction does not occur in contact with the air.
이때 가열시간은 스테인레스 강 금속분말에 포함되어 있는 불순물의 정도에 따라 차이를 두고 실시하게 된다. At this time, the heating time is carried out with a difference depending on the degree of impurities contained in the stainless steel metal powder.
1차 성형단계(S3)는 스테인레스강 금속분말을 가압하여 다이아프램밸브 몸체(10)의 프리폼 형상(이하 '프리폼'이라 함)으로 성형하는 것으로서 기계적 프레스를 이용하여 다이아프램밸브 몸체(10) 형상에 대응되는 금형에 가압하여 제작된다. The primary forming step (S3) is to press the stainless steel metal powder to form a preform shape (hereinafter referred to as 'preform') of the
이러한 기계적 프레스를 이용하여 성형된 다이아프램 밸브의 프리폼은 강도 및 정밀도가 양호한 특징이 있으나, 가압되는 압력이 일축응력(一軸應力; uniaxial)이기 때문에 성형제의 형상에 제한적이다. Preforms of diaphragm valves formed using such mechanical presses are characterized by good strength and precision, but are limited to the shape of the molding agent because the pressure to be pressurized is uniaxial.
따라서 본 실시예에 있어서 사용되는 프레스는 냉간정수압 프레스(cold isostatic press)가 사용된다. Therefore, a cold isostatic press is used for the press used in the present embodiment.
냉간정수압 프레스를 이용하는 경우 다이아프램밸브 몸체(10)의 형상에 대응되는 형상으로 형성된 연질 플라스틱 또는 고무용기에 스테인레스 강 금속분말을 충진시키고 밀봉한 다음 상온에서 정수압(isostatic pressing)을 작용시켜 진밀도 90%의 프리폼을 성형한다. In the case of using a cold hydrostatic press, a stainless steel metal powder is filled and sealed in a soft plastic or rubber container formed in a shape corresponding to the shape of the
이러한 프리폼 성형공정에서 스테인레스 강 금속분말이 잔류공기(trapped air)를 함유하고 있는 경우에는 가압시 잔류공기가 급격하게 팽창하여 성형체를 파괘시키게 된다. In the preform forming process, when the stainless steel metal powder contains the trapped air, the residual air rapidly expands when pressurized to cause the molded body to rupture.
따라서 압력을 가할 때 천천히 가압하면서 공기가 충분하게 빠져나갈 시간을 주는 것이 보다 바람직하며 본 실시예에서는 1200 ton의 압력을 가하여 약 3분 25초 동안 가압하여 프리폼을 성형한다.Therefore, when applying pressure, it is more preferable to give a time for the air to sufficiently escape while slowly pressurizing. In this embodiment, a pressure of 1200 ton is applied to pressurize for about 3 minutes and 25 seconds to form a preform.
1차 성형단계(S3)를 마친 프리폼은 진공소결단계(S4)를 거치게 된다. After completing the primary molding step (S3), the preform is subjected to a vacuum sintering step (S4).
소결(sintering)은 스테인레스 강의 융점 이하의 온도에서 압축된 스테인레스 강 분말입자에 열을 가하여 확산에 의해 입자를 결합시키는 방법을 말한다. Sintering refers to a method of bonding particles by diffusion by applying heat to the compressed stainless steel powder particles at a temperature below the melting point of the stainless steel.
소결시 프리폼의 표면에 침탄 및 탈탄과 같은 표면반응이 발생되지 않도록 진공소결단계(S4)를 거치는 것이 바림직하다. When sintering, it is preferable to go through the vacuum sintering step (S4) so that surface reactions such as carburization and decarburization do not occur on the surface of the preform.
이때 소결은 955~965℃의 온도에서 이루어진다. At this time, the sintering is carried out at a temperature of 955 ~ 965 ℃.
진공소결단계(S4)를 거친 프리폼은 약 1600 ton의 압력을 가하여 다이아프램밸브 몸체(10)의 형상으로 성형하는 2차 성형단계(S5)를 거진다. The preform having undergone the vacuum sintering step (S4) is subjected to a secondary molding step (S5) by applying a pressure of about 1600 ton to form the
2차 성형단계(S5)를 프리폼을 가압하여 원하는 치수의 다이아프램밸브 몸체(10)를 성형하는 것으로 약 1분 30초 동안 1600 ton의 압력을 가하여 원하는 치수의 다이아프램밸브 몸체(10)를 성형한다. In the second forming step (S5) by pressing the preform to form the
냉각단계(S6)는 진공소결단계(S4)와 2차 성형단계(S5)를 거친 프리폼(preform)을 냉각시키는 것으로, 2차 성형단계(S5)를 거진 고온의 다이아프램밸브 몸체(10)는 내부에 열응력이 발생되지 않도록 냉각시키는 것이 바람직하다. Cooling step (S6) is to cool the preforms passed through the vacuum sintering step (S4) and the secondary molding step (S5), the high-temperature
따라서, 본 실시예의 2차 성형단계를 마친 다이아프램밸브 몸체(10)는 약 300℃가 될때까지 서냉시킨다.Therefore, the
냉각단계(S6)를 거친 다이아프램밸브 몸체(10)는 정해진 규격에 따라 제작되었는지 그 치수를 검사하고 정해진 규격보다 크게 제작된 다이아프램밸브 몸체(10)는 절삭 등 기계가공단계(S7)를 거쳐 정해진 규격으로 가공되며 하부에 유량을 차단하는 다이아프램(5)을 고정시켜 완성된다. The
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 의해 제작된 다이아프램밸브 몸체 제작방법을 도시한 공정도.1 is a process diagram showing a method for manufacturing a diaphragm valve body manufactured according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 공정을 이용하여 제작되는 다이아프램밸브의 사시도.Figure 2 is a perspective view of a diaphragm valve produced using the process shown in FIG.
도 3은 도 1에 도시된 공정을 이용하여 제작되는 다이아프램밸브의 단면도. 3 is a cross-sectional view of a diaphragm valve manufactured using the process shown in FIG.
<도면의 주요부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>
1; 다이아프램밸브One; Diaphragm Valve
10; 다이아프램밸브 몸체10; Diaphragm Valve Body
5; 다이아프램5; Diaphragm
S1; 원자재 검사단계S1; Raw material inspection step
S1'; 불순물 검사단계S1 '; Impurity Inspection Step
S2; 불순물 제거단계S2; Impurity Removal Step
S3; 1차 성형단계S3; 1st forming step
S4; 진공소결단계S4; Vacuum sintering stage
S5; 2차 성형단계S5; 2nd molding step
S6; 냉각단계S6; Cooling stage
S7; 기계가공단계S7; Machining Step
Claims (3)
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Family Applications (1)
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KR1020080109430A KR20100050234A (en) | 2008-11-05 | 2008-11-05 | Production method for diaphragm valve body |
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2008
- 2008-11-05 KR KR1020080109430A patent/KR20100050234A/en not_active Application Discontinuation
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