KR20100114632A - Forged product with hollow body and terminal flan ges and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 장구형 중공 단조품 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 소재 손실율이 매우 낮고, 제품 수율이 높으며, 플랜지에 대한 내부 단련 및 치밀화 효과가 크고, 단조품 전체의 단류선 및 조직배열이 끓힘없이 연속적으로 형성되며, 특히 양측 플랜지의 단류선(grain flow) 및 조직배열이 반타원 형태로 중첩되어 단조품의 내구성(수명), 내균열성 및 내충격성이 향상된 장구형 중공 단조품 및 그 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an elongated hollow forged product and a method for manufacturing the same. More specifically, the material loss rate is very low, the product yield is high, the internal annealing and densification effect on the flange is large, It is formed continuously without boiling, especially the long flow hollow forging and its manufacturing method which improve the durability (life), crack resistance and impact resistance of the forged product by overlapping the semi-elliptic grain flow and tissue arrangement of both flanges It is about.
장구형 중공 단조품은 중공(中空)형 원형 몸통 양단에 몸통 길이 방향에 대하여 직각 방향으로 확장된 원형 플랜지가 형성된 형태를 갖는다. 이 플랜지에는 후가공에 의하여 기어치가 형성된다. 이러한 형태의 제품을 절삭가공할 경우, 1개 제품을 가공하는 데도 많은 시간이 소요되기 때문에, 이러한 형태의 제품을 대량으로 생산할 경우에는 단조 가공을 해야 가공이 빠르고 소재를 절약할 수 있다. The long hollow hollow forging has a form in which circular flanges extending in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the trunk are formed at both ends of the hollow circular trunk. Gears are formed on this flange by post-processing. When cutting this type of product, it takes much time to process a single product. Therefore, when producing a large amount of this type of product, it is necessary to perform forging to save the material quickly.
이처럼 기어 성형 모재로 사용하는 장구형 중공 단조품은 그 양단 플랜지에 기어치가 방사방향으로 성형 되기 때문에, 단조 후 플랜지의 높은 기계적 특성(조직치밀도, 내구성, 내충격성, 내마모성)이 요구된다. 특히, 플랜지에 형성되는 기어치는 동력전달시 원주 방향의 힘과 충격을 받기 때문에 기어치 뿌리와 기어치 산의 조직 배열이 연속적으로 연결되는 것이 내구성, 내충격성 및 내마모성의 측면에서 바람직하다. As such, the long hollow hollow forgings used as the base material for forming a gear are required to have high mechanical properties (structure density, durability, impact resistance, and abrasion resistance) of the flange after forging because the gear teeth are radially formed at both ends of the flange. In particular, since the gear teeth formed on the flange are subjected to circumferential forces and impacts during power transmission, it is preferable in terms of durability, impact resistance and wear resistance that the gear arrangements of the gear teeth and the gear arrangement are continuously connected.
종래, 장구형 중공 단조품을 성형하는 데는 2가지 방법이 주로 사용되었다. Conventionally, two methods have been mainly used for forming a long hollow hollow forging.
그 하나의 방법이 도 5a 및 도 5b에 도시되어 있다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 방법은 동시 형단조(die forging) 방법으로, 상부금형 및 하부금형에 장구형 중공 단조품의 외부 형상을 압축성형할 수 있는 있는 캐비티를 절반씩 파고, 캐비티에 1250 ℃ 내외로 가열된 환봉을 장입한 후 가압하여 몸통(1a)과 양단 플랜지(3a, 5a)를 동시에 성형하고 형맞춤면으로 버(burr)(11a)가 나오게 하는 방법이다. 이 방법은 장구형 중공 단조품의 각 부분을 열간 형단조에 의하여 동시에 성형하는 방법이다. 이 방법에 의할 경우, 몸통(1a) 내부의 중공은 버(burr) 뽑기 후 드릴 등 절삭기계로 별도로 형성한다. One method is shown in FIGS. 5A and 5B. The method shown in FIGS. 5A and 5B is a die forging method, in which a cavity capable of compressing the outer shape of an elongated hollow forging into an upper mold and a lower mold is halved, and a cavity of 1250 ° C. After inserting the round bar heated in and out and pressurizing the body (1a) and the flanges (3a, 5a) on both ends at the same time and a burr (11a) to come out to the mating surface. This method is a method of simultaneously molding each part of the long hollow forging by hot die forging. According to this method, the hollow inside the trunk 1a is separately formed by a cutting machine such as a drill after the burr is pulled out.
장구형 중공 단조품을 성형하는 다른 방법이 도 3에 도시되어 있다. 도 3에 도시된 단조 방법을 크로스 롤링(cross rolling)에 의한 단조 방법이라고 한다. 내경이 형성된 외측 롤러 내에, 외측 롤러의 내경보다 작은 외경을 갖는 내측 롤러를 설치하고, 외측 롤러 내경면 및 내측 롤러 외경면에는 장구형 중공 단조품의 외부 형상을 압축성형할 수 있는 돌기를 형성하고, 두 롤러 사이에 1250 ℃ 내외로 가열된 환봉을 넣어 원주방향으로 전동(轉動)시키면서 몸통(1b) 및 양단 플랜지(3b, 5b)를 동시에 압착성형하고, 플랜지 양측에 버(burr)(11b)를 발생시키는 방법이다. 이 방법도 장구형 중공 단조품의 각 부분을 동시에 성형한다는 점에서 위 동시 형단조(die forging) 방법과 같다. 이 방법에 의할 경우에도, 중공은 버(burr) 뽑기 후 드릴등 절삭기계로 별도로 형성한다. Another method of forming a long hollow hollow forging is shown in FIG. 3. The forging method shown in FIG. 3 is called a forging method by cross rolling. In the outer roller having an inner diameter, an inner roller having an outer diameter smaller than the inner diameter of the outer roller is provided, and an outer roller inner diameter surface and an inner roller outer diameter surface are provided with protrusions capable of compression molding the outer shape of the long-form hollow forging. A cylindrical rod heated at about 1250 ° C. is inserted between the two rollers, and the
그러나, 위의 2가지 방법은 다음과 같은 단점이 있어 개선이 필요하다.However, the above two methods have the following disadvantages and need improvement.
우선, 위 동시 형단조(die forging) 방법과 크로스 롤링(cross rolling) 방법은 고온에서 몸통 및 양측 플랜지를 동시에 성형하기 때문에 치수정밀도를 높이기 위하여 버(burr)를 대량으로 발생시켜야 하고, 중공을 단조후 드릴 등 절삭기계에 의하여 별도로 뚫어야 하므로, 버와 중공의 부피에 해당하는 소재를 손실하는 문제점이 있다. 따라서, 소재의 손실율이 매우 크고 투입된 환봉에 대한 제품 수율이 너무 낮은 문제점이 있다.First of all, the die forging method and the cross rolling method simultaneously form the trunk and both flanges at a high temperature, so that a large amount of burrs must be generated to increase the dimensional accuracy, and the hollow is forged. Since it must be drilled separately by a cutting machine such as a post drill, there is a problem in that the material corresponding to the volume of the burr and the hollow is lost. Therefore, the loss rate of the material is very large, there is a problem that the product yield for the put round bar is too low.
또한, 위 동시 형단조(die forging) 방법과 크로스 롤링(cross rolling) 방법에 의 할 경우, 버 뽑기 및 중공의 드릴링 가공에 시간이 많이 소요되어 제품생산성이 떨어진다.In addition, in the case of the die forging method and the cross rolling method, it takes a lot of time to extract the burrs and hollow drilling, and thus the product productivity is low.
또한, 몸통 부위와 플랜지 부분이 외경차가 상대적으로 크기 때문에 몸통과 플랜지를 동시에 단조할 경우 금형이 손상되기 쉽고, 따라서 금형의 수명이 짧다. In addition, since the outer diameter difference between the body portion and the flange portion is relatively large, the mold is easily damaged when the body and the flange are simultaneously forged, and thus the life of the mold is short.
또한, 위 동시 형단조(die forging) 방법과 크로스 롤링(cross rolling) 방법은 몸통 및 양측 플랜지를 일시에 성형하기 위하여 최종단조품 보다 부피가 큰 소재를 이용하고, 플랜지(3, 5)의 직경이 몸통(1) 직경보다 상대적으로 크기 때문에, 플랜지(3, 5)에 대한 내부 단련 효과가 적고, 플랜지에 형성된 기어치의 치근과 치산의 조직에 불연속이 발생하며, 고온(1250 ℃ 내외)에서 열간 단조하기 때문에 단류선이 거의 형성되지 않을 뿐만 아니라, 단조 소재 성분 원소의 배합율이 달라지는 문제점이 있다. In addition, the above die forging method and cross rolling method uses a bulky material than the final forging to temporarily form the trunk and both flanges, the diameter of the flange (3, 5) Since it is larger than the diameter of the trunk (1), the internal annealing effect on the flanges (3, 5) is less, discontinuity occurs in the root tooth and the tooth tissue of the gear teeth formed on the flange, hot forging at high temperature (about 1250 ℃) Therefore, there is a problem that not only a short flow line is formed but also a blending ratio of the forging material component elements is different.
본 발명은 위와 같은 종래 장구형 중공 단조품 및 그 제조 방법이 갖는 문제점을 해결하고자 안출 된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 제1의 과제는, 버(burr) 발생을 최소화하고, 소재의 절삭 손실 없이 중공을 형성하여, 소재 손실율을 현저하게 줄이고 제품 수율을 높일 수 있는 장구형 중공 단조품 및 그 제조 방법을 제 공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the problems of the conventional long-length hollow forging and manufacturing method as described above, the first problem to be solved by the present invention, to minimize the occurrence of burrs (burr), without cutting loss of the material The present invention provides a long hollow hollow forged product and a method of manufacturing the same, which can significantly reduce material loss and increase product yield.
본 발명이 해결하고자 하는 제2의 과제는, 단조 후 버 뽑기와 중공의 드릴링 공정을 줄임으로써, 제품 생산에 소요되는 시간을 획기적으로 단축시킬 수 있는 장구형 중공 단조품 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.The second problem to be solved by the present invention is to provide a long hollow hollow forging and a method of manufacturing the same that can significantly shorten the time required for the production of the product by reducing the pulverization and hollow drilling process after forging have.
본 발명이 해결하고자 하는 제3의 과제는, 양단 플랜지 및 중공 몸통을 단계별로 구속단조함으로써, 금형 손상을 최소화하고, 금형의 수명을 늘릴 수 있는 장구형 중공 단조품 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.A third object of the present invention is to provide a long hollow hollow forging and a method of manufacturing the same, which can minimize mold damage and increase the life of the mold by constraining and forging the flange and the hollow body at each end in stages. .
본 발명이 해결하고자 하는 제4의 과제는, 플랜지에 대한 내부 단련 및 치밀화 효과가 크고, 플랜지의 단류선(grain flow) 및 조직배열이 몸통 중심선을 중심으로 반타원 형태로 중첩되며, 단조품 전체의 단류선 및 조직배열이 끓힘없이 연속적으로 형성되어, 단조품의 내구성, 내균열성 및 내충격성이 매우 우수하고 단조품의 수명이 연장되는 장구형 중공 단조품 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.The fourth problem to be solved by the present invention is a large internal annealing and densifying effect on the flange, the grain flow and the tissue arrangement of the flange overlap in a semi-elliptic shape around the center of the trunk, The present invention provides a long hollow hollow forged article and a method of manufacturing the same, wherein the streamline and the tissue array are continuously formed without boiling, and have excellent durability, crack resistance, and impact resistance, and prolong the life of the forged product.
상술한 과제를 해결하고자 하는 본 발명에 따른 장구형 중공 단조품은, 환봉 일단의 소정 길이를 압축 팽창시켜 압축 팽창된 부분의 단류선(grain flow)들이 내측을 중심으로 반타원 형태로 중첩되도록 형성한 제1플랜지와, 상기 제1플랜지 및 제1플 랜지 하부 환봉의 중심부를 길이 방향으로 펀칭하여 비관통 중공을 형성하면서 상기 제1플랜지 하부 환봉의 길이를 상기 비관통 중공의 부피에 상응하는 길이만큼 늘려 형성한 중공 몸통과, 상기 중공 몸통 하부의 잔여 비관통 환봉을 압축 팽창시켜 압축 팽창된 부분의 단류선(grain flow)들이 내측을 중심으로 반타원 형태로 중첩되도록 하고 그 중심부를 상기 비관통 중공과 연통되게 천공하여 형성한 제2플랜지를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The long-length hollow forging according to the present invention to solve the above problems is formed by compressing and expanding a predetermined length of one end of the round bar so that the grain flows of the compression-expanded portion overlap in a semi-elliptic shape around the inside. The length of the first flange lower round bar is formed by a length corresponding to the volume of the non-penetrating hollow while punching the first flange and the centers of the first flange and the first flange lower round bar in the longitudinal direction to form a non-penetrating hollow. The hollow body formed by stretching and compressing and expanding the remaining non-penetrating round bar under the hollow body so that the grain flows of the compression-expanded portion overlap in a semi-elliptic shape with an inner side as the center. It characterized in that it comprises a second flange formed by punching in communication with.
또한, 상술한 과제를 해결하고자 하는 본 발명에 따른 장구형 중공 단조품의 제조 방법은, 환봉의 제1플랜지 성형부를 개방하고 나머지를 구속할 수 있는 금형의 캐비티 내에 환봉을 장입한 후, 환봉의 개방된 부분을 압착함으로써 제1플랜지를 형성하는 제1성형단계와, 제1성형단계에서 얻은 1차단조품의 제1플랜지 하부 환봉은 금형내에 구속하고 제1플랜지는 비구속한 상태에서 중공형성용 펀치로 제1플랜지 상면 중심을 길이방향으로 타격하여 비관통 중공을 형성함과 동시에, 비관통 중공의 부피만큼 제1플랜지 하부 환봉를 제1플랜지측으로 늘려 중공 몸통을 형성하는 제2성형단계와, 제2성형단계에서 얻은 2차단조품의 제1플랜지 및 중공 몸통을 클램프로 구속하고, 중공 몸통하부 비관통 환봉을 비구속한 상태에서 금형의 캐비티 내에서 압착 및 확장하여 상기 중공 몸통 하단에 제2플랜지를 형성하는 제3성형단계와, 상기 제3성형단계에서 얻은 3차단조품의 제2플랜지 중심부를 상기 비관통 중공과 연통되게 천공하여 관통 중공을 형성하는 제4성형단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.In addition, the method for manufacturing a long hollow hollow forging according to the present invention to solve the above problems, after opening the first flange molded part of the round bar and charged the round bar into the cavity of the mold that can restrain the rest, the opening of the round bar The first forming step of forming the first flange by pressing the formed portion, and the first flange lower round bar of the first forged product obtained in the first forming step is restrained in the mold and the first flange is in a non-constrained state to form a hollow punch. A second molding step of forming a hollow body by extending the first flange lower round bar to the first flange side by forming a non-penetrating hollow by hitting the center of the first flange in the longitudinal direction in a lengthwise direction; The first flange and the hollow body of the secondary forging obtained in the step are clamped and clamped and expanded in the cavity of the mold while the non-penetrating round bar under the hollow body is not restrained. And a third forming step of forming a second flange at the bottom of the hollow body, and forming a through hollow by drilling a central portion of the second flange of the third forged product obtained in the third forming step so as to communicate with the non-penetrating hollow. Characterized in that it comprises a four molding step.
본 발명에 의하면, 버(burr) 발생이 거의 없고 단조 후 중공을 별도로 천공하여 소재를 버릴 필요가 없으므로, 소재 손실율이 낮고, 제품 수율이 높으며, 제품 생산에 소요되는 시간이 획기적으로 단축될 뿐만 아니라, 양단 플랜지 및 중공 몸통을 단계적으로 구속단조하므로 금형의 수명이 늘어나는 효과가 있으며, 무엇보다도, 플랜지에 대한 내부 단련 및 치밀화 효과가 크고, 단조품 전체의 단류선이 끓힘없이 연속적으로 형성되며, 플랜지에서는 단류선(grain flow)이 플랜지에 형성될 기어치의 치근을 중심으로 반타원 형태로 중첩되므로, 단조품의 내구성, 내균열성 및 내충격성이 매우 우수하고 단조품의 수명이 연장되는 효과가 있다.According to the present invention, since there is little burr generation and there is no need to discard the material by separately drilling the hollow after forging, the material loss rate is low, the product yield is high, and the time required for the production of the product is dramatically shortened. , The both ends of the flange and the hollow body are stepped to restrain the mold life is increased, and above all, the internal tempering and densifying effect on the flange is large, the flow line of the entire forging is continuously formed without boiling, in the flange Since the grain flow is superimposed in a semi-ellipse shape around the root of the gear tooth to be formed on the flange, the durability, crack resistance and impact resistance of the forged product are very excellent and the life of the forged product is extended.
이하, 첨부한 도면을 참조하면서, 본 발명의 구체적인 실시 예를 상세히 설명한다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 장구형 중공 단조품을 단류선과 함께 도시한 정단면도이고, 도 2a는 본 발명에 따른 장구형 중공 단조품의 외관사시도이며, 도 2b는 도 2a에 도시된 장구형 중공 단조품을 후가공한 후 플랜지에 기어치를 형성한 중공축 양단차기어의 사시도이다. 1 is a front cross-sectional view showing a long hollow hollow forging according to the present invention with a flow line, Figure 2a is an external perspective view of a long hollow hollow forging according to the present invention, Figure 2b is a long hollow hollow forging shown in Figure 2a This is a perspective view of a hollow shaft both-speed gear having a gear tooth formed on a flange after post-processing.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 장구형 중공 단조품은 제1플랜지(3)와, 제2플랜지(5)에 형성된 단류선(grain flow)(GF)들이 내측을 중심으로 반타원 형태로 중첩되도록 형성되고, 플랜지(3, 5)에 형성된 단류선(GF)과 몸통(1)에 형성된 단류선들이 끓힘없이 연결된 데 특징이 있다. 이러한 형태의 단류선을 얻기 위해서는 하나의 환봉을 소재의 절삭 제거 없이 단조만으로 성형하여야 한다. 플랜지(3, 5)에 형성된 단류선(GF)들이 내측을 중심으로 반타원 형태로 중첩될 때, 플랜지에 형성되는 기어치도, 그 치근과 치산의 단류선 및 조직배열이 끓힘 없이 연결되어 우수한 기계적 특성(내구성, 내충격성, 내마모성)을 발휘하게 된다. As shown in FIG. 1, the long hollow hollow forging according to the present invention has a semi-elliptic shape around the inside of grain flows GFs formed in the
도 1에 도시된 바와 같이, 단류선(grain flow)들이 내측을 중심으로 반타원 형태로 중첩되도록 하기 위하여, 상기 제1플랜지(3)는 환봉 일단의 소정 길이를 압축 팽창시켜 형성한다. 또한, 상기 몸통(1)과 상기 제1플랜지(3)의 단류선들이 연속적으로 형성되게 하기 위하여, 상기 몸통(1)은 상기 제1플랜지(3) 및 제1플랜지 하부 환봉의 중심부를 길이 방향으로 펀칭하여 비관통 중공을 형성하면서 상기 제1플랜지 하부 환봉의 길이를 상기 비관통 중공의 부피에 상응하는 길이만큼 늘려 형성한다. 또한, 상기 제2플랜지(5)에 있어서도 단류선(grain flow)들이 내측을 중심으로 반타원 형태로 중첩되고, 그 단류선들이 상기 제1플랜지(3) 및 몸통(1)의 단류선들과 연결되게 하기 위하여, 상기 제2플랜지(5)는 상기 비관통 중공이 형성된 몸통(1) 하부의 비관통 환봉 잔여부를 압축 팽창시켜 형성한다. As shown in FIG. 1, the
본 발명은 이러한 구조에 의하여, 종래, 장구형 중공 단조품의 플랜지에 형성된 기 어치의 치근과 치산의 조직 불연속 및 이로 인한 기어치 마모에서 비롯되는 피팅 결합(fitting defect) 및 충격취약성을 해소한다.The present invention solves the fitting defects and impact fragility resulting from the tooth dislocation and tooth discontinuity of the gears formed in the flange of the long hollow hollow forging and the resulting gear tooth wear.
도 2b는 도 2a에 도시된 장구형 중공 단조품의 양단 플랜지(3, 5)에 기어치(9a, 9b)를 형성하여 만든 중공축 양단차기어의 사시도이다. 이러한 기어는 자동차의 동력 전달 부품으로 주로 사용된다. FIG. 2B is a perspective view of the hollow shaft both-speed gears formed by forming
이하, 상술한 본 발명에 따른 장구형 중공 단조품의 제조 방법을 상세히 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing a long hollow hollow forging according to the present invention described above will be described in detail.
도 3는 본 발명에 따른 방법에 의하여 환봉으로 장구형 중공 단조품을 성형할 때 생성되는 각 단계별 중간단조품에 대한 정면도이고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 장구형 중공 단조품의 형성에 사용하는 단계별 금형 및 중간단조품에 대한 단면도이다. Figure 3 is a front view of each step of the intermediate forging produced when forming an elongated hollow forging with a round bar by the method according to the invention, Figures 4a and 4b is used to form the long forging hollow forging according to the present invention This is a cross-sectional view of mold and intermediate forging parts.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 제1성형단계는 환봉(100)을 단차진 캐비티를 갖는 제1다이스(17a)내에 장입하고 제1펀치(29a)로 타격하여 몸통과 몸통 상단의 제1플랜지(3)를 형성하는 단계임을 알 수 있다. 4A and 4B, the first forming step loads the
도 4a에 도시된 바와 같이, 제1성형단계에서 제1다이스(17a)에는 상부가 대경(大徑)이고, 하부가 소경인 T 자형의 단차진 캐비티(13)가 형성되어 있음을 알 수 있 다. 이 때 하부캐비티(소경부)의 깊이는 환봉(100)을 장입했을 때, 환봉 일단에서 제1플랜지(3)를 성형하는 데 필요한 부피에 상당하는 길이(이하, 이를 제1플랜지 성형부라 한다)만 상부 캐비티(대경부)에 돌출될 수 있는 깊이로 한다. 또한, 하부 캐비티의 직경은 환봉(100)의 제1플랜지 성형부 하부를 움직임 없이 구속할 수 있는 직경으로 하고, 상부 캐비티의 직경은 제1플랜지(3)의 직경과 같게 한다. 따라서, 환봉(100)이 캐비티에 장입된 상태에서 환봉(100)의 일부는 하부 캐비티에 삽입되고, 나머지는 상부 캐비티에 돌출되며, 돌출량은 제1플랜지(3)의 성형에 필요한 양이다. 제1성형단계에서 상부금형에는 상기 T 자형 캐비티의 상부 캐비티 내벽에 밀착되어 슬라이딩 가능한 외경을 가진 제1펀치(29a)를 구비한다. 상기 제1펀치(29a) 주위는 제1슬리브(19a)가 구비된다. 이러한 금형 구조에 의하여 제1성형단계에서는, 환봉(100)의 제1플랜지 성형부 하부인 몸통 성형부와 제2플랜지 성형부는 구속되고, 환봉(100)의 제1플랜지 성형부는 개방된다. As shown in FIG. 4A, it can be seen that in the first molding step, a T-shaped stepped
도 4b에 도시된 바 같이, 상기 상부금형의 제1펀치(29a)로 상기 하부금형(17a) 내에 장입된 환봉(100)을 가압하면, T 자형 캐비티의 상부 캐비티에서 환봉(100)의 머리 부분에 대한 압축 팽창이 일어나는데, 이 때 환봉(100)의 제1플랜지 성형부를 제외한 나머지 부분은 구속되어 있으므로, 환봉(100)의 제1플랜지 성형부가 캐비티(13) 내에서 압축 팽창할 때, 길이 방향에 대하여 제1플랜지 성형부의 중간 지점이 먼저 외측으로 팽창하고, 제1플랜지 성형부 상단은 하방으로 눌려 진다. 이러한 과정에 의하여, 제1플랜지의 단류선(grain flow)들이 내측을 중심으로 반타원 형태 로 중첩되어지는 것이다. As shown in FIG. 4B, when the
또한, 제1성형단계에서는 환봉(100)의 제1플랜지 성형부의 부피를 성형될 제1플랜지(3)의 부피에 정밀하게 부합시켜 상부 캐비티에 돌출되게 하고, 상부 캐비티의 내경과 제1펀치(29a)의 외경을 일치시키므로 단조 중에 버(burr)를 발생시키지 않는다. 도 3의 (b)는 이렇게 형성된 1차단조품(101)을 나타낸다. In addition, in the first molding step, the volume of the first flange forming part of the
제2성형단계는 제1성형단계에서 얻은 1차단조품(101)의 제1플랜지 하부 환봉(100a)과 제1플랜지(3)의 측면은 제2다이스(17b)내에 구속하고 제1플랜지(3)의 상면은 개방한 상태에서 제2펀치(29b)로 제1플랜지(3) 상면 중심을 길이방향으로 타격하여 비관통 중공(7b)을 형성하면서, 비관통 중공(7b)의 부피만큼 환봉 길이를 제2펀치(29b) 진행 방향과 반대 방향으로 압출시키는 단계이다. 따라서, 제2성형단계는 후방압출단계라고 할 수 있다. In the second molding step, the first flange
도 4a에 도시된 바와 같이, 제2성형단계에서의 제2다이스(17b)는 제1성형단계에서의 제1다이스(17a)와 동일한 구조를 가진다. 그러나, 제2성형단계에서의 제2펀치(29b) 직경은 형성하고자 하는 비관통 중공(7b)의 직경과 같으며, T자형 캐비티(13)의 상부 캐비티 직경보다 작다. 즉, 제2성형단계에서 상부금형의 제2펀치(29b)는 비관통 중공형성용 펀치이다. 부호 19b는 슬리브이다. 상기 1차단조품(101)을 제2다이스(17b) 내에 장입하면, 1차단조품(101)의 제1플랜지(3) 하부 환 봉(100a)은 T자형 캐비티(13)의 하부 캐비티 내에서 구속되고, 제1플랜지(3)의 측면은 상부 캐비티에서 구속되지만, 제1플랜지(3)의 상면은 비구속 개방 상태가 된다. As shown in Fig. 4A, the
따라서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 제2펀치(29b)로 제1플랜지(3) 상면 중심을 길이방향으로 타격하면, 제1플랜지(3) 및 제1플랜지 하부 환봉(100a)에 비관통 중공(7b)이 형성되면서, 비관통 중공(7b)의 부피만큼 환봉(100a) 길이가 제1플랜지(3)측으로 늘어난다. 상기 제2펀치(29b)의 길이는 펀칭 후 비관통 중공(7b) 하부에 제2플랜지(3) 성형용 소재를 남길 수 있는 길이로 성형한다. 이렇게 하여 제1플랜지 하부에는 중공 몸통(1)이 형성되고, 중공 몸통(1) 하부에는 제2플랜지 성형용 환봉(100b)이 남게 된다. Therefore, as shown in FIG. 4B, when hitting the center of the upper surface of the
제2성형단계는 비관통 중공(7b)을 형성하면서, 이 비관통 중공(7b)에 상당한 소재를 신장시켜 환봉(100a)이 제2펀치(29b)의 가압 방향과 반대방향인 제1플랜지(3)측으로 늘어나게 하므로 후방압출단조단계라고 할 수 있는 것이다. 이 단계에서도 소재의 손실은 전혀 없다. 도 3의 (c)는 이렇게 형성된 2차단조품(102)을 나타낸다. The second molding step forms a non-penetrating hollow 7b, and extends a substantial material to the non-penetrating hollow 7b so that the
제3성형단계는 제2성형단계에서 얻은 2차단조품(102)의 제1플랜지(3) 및 몸통(1) 을 구속하고, 비관통 환봉(100b)을 업세팅(upsetting)하여 몸통(1)과 연속되는 제2플랜지(5)를 형성하는 단계이다.The third molding step restrains the
도 4a에 도시된 바와 같이, 제3성형단계를 수행하기 위해 우선, 2차단조품(102)의 제1플랜지(3)와 몸통(1)을 클램프(23)로 구속한다. 또한, 제3성형단계의 하부금형의 제3다이스(17c)에는 제2플랜지(5)에 상응하는 캐비티(15)가 형성되고, 상부금형의 제3펀치(19c)는 상기 비관통 중공(7c)에 삽입되는 외경으로 형성된다. 부호 19c는 슬리브이다. As shown in FIG. 4A, in order to perform the third molding step, the
도 4b에 도시된 바와 같이, 클램프(23)에 구속된 제2단조품(102)의 비관통 중공(7b)을 제3펀치(29c)로 타격하여 비관통 환봉(100b)을 제3다이스(17c)의 캐비티 (15)내에 가압되면, 제2단조품(102)의 비관통 환봉(100b)은 캐비티(15) 형상대로 업세팅 또는 압축되어 제2플랜지(5)가 형성된다. 이 때도, 비관통 환봉(100b)을 제외한 나머지 부분은 구속되어 있으므로, 비관통 환봉(100b)이 캐비티(15) 내에서 압축 팽창할 때, 길이 방향에 대하여 비관통 환봉(100b)의 중간 지점이 먼저 외측으로 팽창하고, 비관통 환봉(100b)의 하단은 상방으로 눌려 진다. 이러한 과정에 의하여, 제2플랜지의 단류선(grain flow)들이 내측을 중심으로 반타원 형태로 중첩되어지는 것이다. 도 3의 (d)는 이렇게 형성된 3차단조품(103)을 나타낸다. 도 3의 (d)에 도시된 바와 같이, 제3성형단계에서는 오직 제2플랜지(5)만이 성형되기 때문에 형맞춤면에서의 버(burr)(11c) 발생량이 미미하다. As shown in FIG. 4B, the
이처럼, 본 발명에 따른 단조는 장구형 중공 단조품의 각 부분을 점진적으로 일부 분씩 구속단조하므로, 냉간 또는 900℃이하의 온열에서 이루어질 수 있다.As such, the forging according to the present invention is forged by a portion of each part of the long hollow hollow forging gradually by part, it can be made in cold or heat below 900 ℃.
도 3를 참조하면, 상기 3차단조품(103)에도 상기 비관통 중공(7b)의 바닥살이 그대로 남아 있음을 알 수 있다. 제4성형단계는 상기 비관통 중공(7b)의 바닥을 펀칭하여 관통공(25)을 형성한다. 본 발명에 의할 경우 도 3의 (e)는 이렇게 바닥이 천공된 4차단조품(104)을 나타낸다. 4차단조품은 통상의 후처리공정(트리밍, 절삭, 열처리, 교정, 검사)을 거쳐 도 1 및 도 2a에 도시된 바와 같은 장구형 중공 단조품으로 만들어진다. Referring to FIG. 3, it can be seen that the bottom of the non-penetrating hollow 7b remains in the third forging
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 제3성형단계에서 약간의 버(burr) 손실이 발생하고, 제4단계에서 비관통 중공(7b) 하부에 천공할 때 관통공(25)의 부피만큼의 펀칭 손실이 발생할 뿐이어서, 중공을 형성하면서도, 소재 손실율이 매우 낮고, 제품 수율이 높은 것이다. 또한, 절삭가공량이 획기적으로 줄어들어, 제품 생산에 소요되는 시간을 그만큼 단축하게 되고, 각 단계에서 장구형 중공 단조품의 일부분씩을 구속단조하면서 성형하므로, 금형의 내구성이 향상되고, 금형의 수명이 늘어나는 것이다. As described above, according to the present invention, a slight burr loss occurs in the third molding step, and in the fourth step, as much as the volume of the through
또한, 본 발명에 의하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 기어치가 형성될 플랜지(3, 5)에 대한 내부 단련 및 치밀화 효과가 크고, 플랜지의 단류선(grain flow)(GF) 및 조직배열과 몸통의 단류선 및 조직배열이 균일화 되고 끓힘없이 연속될 뿐만 아니 라, 플랜지에 형성될 기어치의 치근을 중심으로 반타원 형태로 중첩되는 장점이 있다. 이를 통해 본 발명은 단조품의 전체적인 기계적 특성(내구성, 내균열성 및 내충격성)을 개선하고, 기어의 수명을 연장하는 효과를 얻게 되는 것이다.In addition, according to the present invention, as shown in Figure 1, the internal annealing and densification effect on the flange (3, 5) on which the gear teeth are to be formed is large, and the grain flow (GF) and tissue arrangement of the flange and The trunk line and tissue arrangement of the body are not only uniform and continuous without boiling, but also have the advantage of overlapping the semi-elliptic shape around the root of the gear tooth to be formed on the flange. Through this, the present invention is to improve the overall mechanical properties (durability, crack resistance and impact resistance) of the forged product, and to obtain the effect of extending the life of the gear.
도 1은 본 발명에 따른 장구형 중공 단조품을 단류선과 함께 도시한 정단면도이다. Figure 1 is a front cross-sectional view showing a long hollow hollow forging according to the present invention with a streamline.
도 2a는 본 발명에 따른 장구형 중공 단조품의 외관사시도이다.Figure 2a is an external perspective view of a long hollow forging according to the present invention.
도 2b는 도 2a에 도시된 장구형 중공 단조품를 후가공한 후 플랜지에 기어치를 형성한 중공축 양단차기어의 사시도이다.FIG. 2B is a perspective view of the hollow shaft both-speed gears formed with gear teeth on the flange after the after-processing of the long hollow hollow forging shown in FIG. 2A; FIG.
도 3는 본 발명에 따른 방법에 의하여 환봉으로 장구형 중공 단조품을 성형할 때 생성되는 각 단계별 중간단조품에 대한 정면도이다. Figure 3 is a front view of each step of the intermediate forging produced when forming a long hollow hollow forging with a round bar by the method according to the present invention.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 장구형 중공 단조품의 형성에 사용하는 단계별 금형 및 중간단조품에 대한 단면도이다. Figures 4a and 4b is a cross-sectional view of a step-by-step mold and intermediate forging used in the formation of a long hollow hollow forging according to the present invention.
도 5a 및 도 5b는 종래 동시 형단조 방법에 의해 장구형 중공 단조품을 성형하는 방법을 나타낸다. 5A and 5B show a method of forming a long hollow hollow forging by a conventional simultaneous forging method.
도 6은 종래 크로스 롤링 단조 방법에 의해 장구형 중공 단조품을 성형하는 방법을 나타낸다.6 shows a method of molding a long hollow hollow forging by a conventional cross rolling forging method.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 * Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 : 몸통 3, 3a, 3b, 5, 5a, 5b : 플랜지1:
7a, 7b: 중공 9a, 9b : 기어치7a, 7b: hollow 9a, 9b: gear tooth
11a, 11b, 11c : 버(burr) 13, 15 : 캐비티11a, 11b, 11c burrs 13 and 15 cavities
17a, 17b, 17c : 다이스 19a, 19b, 19c : 슬리브17a, 17b, 17c: Dies 19a, 19b, 19c: Sleeve
21a, 21b, 21c : 후방펀치 23 : 클램프21a, 21b, 21c: rear punch 23: clamp
25 : 관통공 27a, 27b, 27c : 전방펀치25: through hole 27a, 27b, 27c: front punch
100, 100a, 100b : 환봉 101 ~ 105 : 중간단조품100, 100a, 100b:
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