KR20100124479A

KR20100124479A - 헬리코이드 리덕션 밀을 이용한 코일 스프링 제조방법

Info

Publication number: KR20100124479A
Application number: KR1020090043511A
Authority: KR
Inventors: 정찬기
Original assignee: 대원강업주식회사
Priority date: 2009-05-19
Filing date: 2009-05-19
Publication date: 2010-11-29
Also published as: EP2282855A4; US8438733B2; WO2010134657A1; KR101075323B1; JP2011526206A; CN102006948A; JP5250104B2; EP2282855A1; US20120047741A1; CN102006948B

Abstract

본 발명은 동일한 강도가 요구되는 코일 스프링 제조 시 코일 스프링의 중량을 대폭 줄일 수 있을 뿐만 아니라 친환경적으로 코일 스프링을 제조할 수 있으며, 하나의 코일 스프링 재료를 사용하여 다양한 재료경을 가지는 코일 스프링을 제조할 수 있는 헬리코이드 리덕션 밀을 이용한 코일 스프링 제조방법에 관한 것이다.

상기 헬리코이드 리덕션 밀을 이용한 코일 스프링 제조방법은, 프리 스트레이너에 의해 직선형태로 풀어진 코일 스프링 재료를 표면처리 장치로 공급하여 외부면에 숏 블라스팅 또는 스카핑 처리를 하는 표면 처리 단계; 상기 표면 처리된 코일 스프링 재료를 제 1 히팅 장치로 공급하여 일정 온도까지 가열시키는 1차 재료 가열단계; 상기 1차 가열된 코일 스프링 재료를 다수개의 헬리코이드 리덕션 밀의 상, 하부 압연롤러 사이로 순차적으로 공급하여, 코일 스프링 재료의 직경을 제조될 코일 스프링의 재료경과 일치하도록 순차적으로 가압하여 감소시키는 단면축소 압연단계; 상기 재료경이 감소된 코일 스프링 재료의 직경을 직경 측정장치에 의해 측정한 후 길이 측정장치에 의해 길이를 측정한 다음, 절단장치를 사용하여 상기 코일 스프링 재료를 필요한 길이로 절단하는 재료 절단단계; 상기 절단된 코일 스프링 재료를 제 2 히팅 장치로 공급하여 상기 단면축소 압연단계와 재료 절단단계를 거치면서 하강된 코일 스프링 재료의 온도를 보상하도록 일정온도까지 재 가열 하는 2차 재료 가열단계; 상기 2차 가열된 코일 스프링 재료를 코일링기를 사용하여 코일 스프링 형태로 성형하는 스프링 성형 단계; 및 상기 스프링 성형 단계 에서 성형된 코일 스프링을 오일 담금질한 다음 뜨임처리 하는 열처리 단계;를 포함하여 구성된다.

코일 스프링, 헬리코이드 리덕션 밀, 재료경, 히팅 장치, 우권, 좌권

Description

헬리코이드 리덕션 밀을 이용한 코일 스프링 제조방법{Manufacturing method of coil spring using helicoid reduction mill}

본 발명은 헬리코이드 리덕션 밀을 이용한 코일 스프링 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동일한 강도가 요구되는 코일 스프링 제조 시 코일 스프링의 중량을 대폭 줄일 수 있을 뿐만 아니라 친환경적으로 코일 스프링을 제조할 수 있으며, 하나의 코일 스프링 재료를 사용하여 다양한 재료경을 가지는 코일 스프링을 제조할 수 있는 헬리코이드 리덕션 밀을 이용한 코일 스프링 제조방법에 관한 것이다.

이하, 배경기술과 그 문제점에 대하여 설명하면 다음과 같다.

일반적으로 코일 스프링을 제조하는 방법에는 냉간 코일 스프링 제조방법과 열간 코일 스프링 제조방법으로 크게 구분된다.

상기 냉간 코일 스프링 제조방법은 요구되는 재료경을 가지는 OT선(Oil Tempered Wire)이나 IT선(Induction Treatment Wire)을 구매하여 냉간 코일링기를 사용하여 코일 스프링 형태로 코일링하여 코일 스프링을 제조하는 것이며, 상기 열 간 코일 스프링 제조방법은 소재가공 공장에서 압연된 선재 또는 환봉 상태의 소재를 코일 스프링에서 요구되는 선경 및 길이로 가공되어지고, 가공된 코일 스프링 재료를 가열로에 투입하여 일정한 온도로 가열한 후 코일링기에 의해 코일 스프링 형태로 성형한 후 담금질과 뜨임 과정을 거쳐 코일 스프링을 제조하는 것이다.

상기 열간 코일 스프링 제조방법에 대해서 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

통상적으로 열간 코일 스프링 제조방법에 의해 코일 스프링을 제조하기 위해서는 먼저 제조될 코일 스프링의 재료경과 일치하는 직경을 가지는 코일 스프링 재료를 직선화시킨 후, 상기 코일 스프링 재료를 필요한 길이로 절단하는 소재 가공 공정을 거쳐, 상기 소재 가공된 코일 스프링 재료를 가열로 속에 투입한 후 950℃ 내지 1000℃의 온도로 가열한 다음, 상기 가열로 속에서 가열된 코일 스프링 재료를 빼내어 코일링기로 옮긴 후 상기 가열된 코일 스프링 재료를 코일 스프링 형태로 성형한 다음 담금질 및 뜨임 과정을 거쳐 코일 스프링을 제조하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 일반적인 열간 코일 스프링 제조방법은 다양한 재료경이 요구되는 코일 스프링을 제조하기 위해서는 제조할 코일 스프링과 동일한 재료경을 가지는 각각의 코일 스프링 재료를 가공해야 된다는 문제점이 있으며, 가열시 필요로 하는 일반적인 가열로의 연료는 대부분 화석연료를 사용하므로 친환경적인 코일 스프링을 제조할 수 없다는 문제점이 있었다.

또한, 가열로를 사용하여 코일 스프링 재료를 가열하는 공정인 가열로 내부를 소재가 가열될 때까지 통과되는 시간이 길게 유지되는 동안 소재 표면부에 탈탄 과 산화피막이 형성되므로 코일 스프링에서 요구되는 품질에 치명적인 영향을 미치게 된다.

한편, 근래에는 자동차의 연비를 향상시키기 위하여 코일 스프링의 경량화가 강력히 요구되어 짐으로써 스프링 업계에서는 고가의 특수금속이 함유된 고응력 소재를 개발하여 대응하고 있지만 이 방법 역시 코일 스프링의 제조에 고비용이 소요됨으로써 차량의 경량화를 통한 연비 개선에 많은 문제점을 갖고 있었다.

따라서 본 발명의 목적은, 제강 공장에서 출하된 선재를 열간 재압연과 동시에 수초내에 코일 스프링을 제조함으로써 특수강의 담금질 처리 중 기술적인 오오스 포밍 효과가 적용되어 한층 더 높은 인장강도를 가지며, 오오스테나이트 조직을 안전하게 상온까지 이끌어 낼 수 있고, 오오스테나이트 조직을 한층 더 치밀화하여 제품의 고응력화를 이룰 수 있어 코일 스프링의 고응력 피로수명을 증대시켜 동일한 강도를 요구하는 코일 스프링의 제조 시 코일 스프링 재료의 길이를 대폭 절감하여 경량화를 이룰 수 있도록 하는 헬리코이드 리덕션 밀을 이용한 코일 스프링 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 하나의 코일 스프링 재료를 가지고 다양한 재료경을 가지는 코일 스프링을 제조할 수 있도록 하는 헬리코이드 리덕션 밀을 이용한 코일 스프링 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 좌, 우권 코일 스프링의 응력방향 금속조직의 치밀화를 더 부가하여 코일 스프링의 품질 핵심인 피로수명을 한층 더 증대시키고, 일반 압연 시 발생되는 코일 스프링 재료 단면의 진원도, 진직도, 표면 흠을 유발하는 문제점을 제거할 수 있는 헬리코이드 리덕션 밀을 이용한 코일 스프링 제작방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 프리 스트레이너에 의해 직선형태로 풀어진 코일 스프링 재료를 표면처리 장치로 공급하여 외부면에 숏 블라스팅 또는 스카핑 처리를 하는 표면 처리 단계; 상기 표면 처리된 코일 스프링 재료를 제 1 히팅 장치로 공급하여 일정 온도까지 가열시키는 1차 재료 가열단계; 상기 1차 가열된 코일 스프링 재료를 다수개의 헬리코이드 리덕션 밀의 상, 하부 압연롤러 사이로 순차적으로 공급하여, 코일 스프링 재료의 직경을 제조될 코일 스프링의 재료경과 일치하도록 순차적으로 가압하여 감소시키는 단면축소 압연단계; 상기 재료경이 감소된 코일 스프링 재료의 직경을 직경 측정장치에 의해 측정한 후 길이 측정장치에 의해 길이를 측정한 다음, 절단장치를 사용하여 상기 코일 스프링 재료를 필요한 길이로 절단하는 재료 절단단계; 상기 절단된 코일 스프링 재료를 제 2 히팅 장치로 공급하여 상기 단면축소 압연단계와 재료 절단단계를 거치면서 하강된 코일 스프링 재료의 온도를 보상하도록 일정온도까지 재 가열 하는 2차 재료 가열단계; 상기 2차 가열된 코일 스프링 재료를 코일링기를 사용하여 코일 스프링 형태 로 성형하는 스프링 성형 단계; 및 상기 스프링 성형 단계에서 성형된 코일 스프링을 오일 담금질한 다음 뜨임처리 하는 열처리 단계;를 포함하여 구성된 헬리코이드 리덕션 밀을 이용한 코일 스프링 제조방법을 제공하는 것이다.

이상, 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 의한 헬리코이드 리덕션 밀을 이용한 코일 스프링 제조방법은, 제강공장에서 출하된 선재의 코일 스프링 재료를 헬리코이드 리덕션 밀을 이용하여 재 압연함과 동시에 수초 내에 코일 스프링을 제조할 수 있도록 함으로써 특수강의 담금질 처리 중 기술적이 오오스포밍 효과가 적용되어 한층 더 높은 인장강도를 갖는 코일 스프링을 제조할 수 있는 효과가 있다.

또한, 특수강의 화학적 성분인 탄소 이외에 Ni, Cr, Mn 등이 함유된 재질에 있어서는 A3변태의 일부를 보다 쉽게 멎게 하고, 오오스테나이트 조직(γ 고용체, 면심 입방격자)을 안전하게 상온까지 이끌어 낼 수 있으며, 헬리코이드 리덕션 밀을 이용한 프로그레시브 헬리코이드 열간 재압연에 의하여 코일 스프링 재료를 코일 스프링의 코일링 방향에 따라 시계 또는 반시계 방향으로 회전시키면서 순차적으로 가압하여 코일 스프링 재료의 직경을 제조될 코일 스프링의 재료경과 일치하도록 조절하는 코일 스프링 재료의 단면축소는 좌, 우권 코일 스프링의 응력방향의 오오스테나이트 조직(γ 고용체, 면심 입방격자)을 한층 더 치밀화하여 제품의 고응력화를 이룰 수 있을 뿐만 아니라, 코일 스프링의 품질 핵심인 피로수명을 한층 더 증대시키고, 일반 압연 시 발생되는 코일 스프링 재료 단면의 진원도, 진직도, 표면 흠을 유발하는 문제점을 제거할 수 있도록 하는 효과가 있다.

그리하여, 동일한 강도를 요구하는 코일 스프링의 제조 시 코일 스프링 권수를 대폭 줄일 수 있으므로 코일 스프링 재료를 대폭 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 코일 스프링 재료가 절감됨에 따라 코일 스프링의 경량화를 이룰 수 있어 제조된 코일 스프링이 특히 차량용 현가장치에 사용되는 코일 스프링일 경우 차량의 경량화에 기여하여 차량의 연비를 개선시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 헬리코이드 리덕션 밀에 의해 코일 스프링 재료의 직경이 조절됨으로써 하나의 코일 스프링 재료를 사용하여 다양한 재료경을 가지는 코일 스프링을 제조할 수 있어 요구되는 재료경 별로 코일 스프링 재료를 교체하는 작업이 필요 없어 요구되는 재료경을 가지는 코일 스프링을 매우 신속하고 용이하게 제조할 수 있는 효과가 있다.

또한, 가열로를 사용하지 않고 수초 내에 코일 스프링 재료를 필요한 온도로 가열할 수 있는 인덕션 히팅(Induction Heating)방식의 제 1 및 제 2 히팅 장치를 사용하여 코일 스프링 재료를 가열 시 화석연료를 사용하지 않음으로써 친환경적으로 코일 스프링을 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 요구되는 재료경을 가지는 코일 스프링 재료를 가열로에 의해 가열할 때 발생되는 소재 표면의 탈탄과 산화, 그리고 가열 온도에 따라 소재 길이의 변화를 갖지 않는 양질의 코일 스프링을 제조할 수 있다는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 의한 헬리코이드 리덕션 밀을 이용한 코일 스프링 제조방법에 따라 코일 스프링이 제조되는 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 우권으로 코일링되는 코일 스프링을 제조할 시 헬리코이드 리덕션 밀을 이용하여 코일 스프링 재료를 가압하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 좌권으로 코일링되는 코일 스프링을 제조할 시 헬리코이드 리덕션 밀을 이용하여 코일 스프링 재료를 압연하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 의한 헬리코이드 리덕션 밀을 이용한 코일 스프링 제조방법에 따라 코일 스프링을 제조하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 의한 헬리코이드 리덕션 밀을 이용한 코일 스프링 제조방법에 따라 코일 스프링을 제조하기 위해서는 먼저, 제강 공장에서 출하된 원형 형태로 권취된 선재의 코일 스프링 재료(10)를 프리 스트레이너(11)에 의해 직선 형태로 푼다.

상기 프리 스트레이너(11)에 의해 직선 형태로 풀러진 코일 스프링 재료(10)는 표면처리 장치(12)로 공급되어 상기 표면처리 장치(12)에 의해 외부면에 숏 블라스팅(Shot-Blasting) 또는 스카핑(Scarfing) 처리된다.

상기와 같이 외부면에 숏 블라스팅 또는 스카핑 처리하여 표면처리를 완료한 코일 스프링 재료(10)는 인피드 롤(Infeed Roll : 13)을 사용하여 잡아당겨 준 후 제 1 히팅 장치(14)로 공급하여 상기 제 1 히팅 장치(14)에 의해 A_C3 변태점 이상의 온도가 되도록 가열하여 상기 코일 스프링 재료(10)의 내부 조직이 오오스테나이트 조직으로 변태를 일으키도록 한다.

상기와 같이 제 1 히팅 장치(14)에 의해 1차 가열된 코일 스프링 재료(10)는 다수개의 헬리코이드 리덕션 밀(15)의 상, 하부 압연롤러(150)(151) 사이로 순차적으로 공급되며, 상기와 같이 상, 하부 압연롤러(150)(151) 사이로 공급된 코일 스프링 재료(10)는 제조될 코일 스프링의 재료경과 일치하도록 상기 상, 하부 압연롤러(150)(151)에 의해 순차적으로 가압되어 재료경이 조절된다.

여기서, 상기 다수개의 헬리코이드 리덕션 밀(15)의 상부 압연롤러(150)와 하부 압연롤러(151)는 코일 스프링 재료(10)가 투입되는 일측 끝단부에서부터 코일 스프링 재료(10)가 배출되는 타측 끝단부 방향으로 갈수록 코일 스프링 재료(10)의 중심축(S)을 기준으로 X 자 형태로 교차되는 각도가 점차적으로 증가되도록 설치된 상, 하 압연롤러에 의해 상기 코일 스프링 재료(10)를 코일 스프링 재료(10)의 중심축(S)을 기준으로 회전시키면서 압연하게 된다.

즉, 시계 방향으로 코일링 되어 시계 방향으로 하중을 받게 되는 우권 코일 스프링을 제조할 경우에는 상부 압연롤러(150)는 코일 스프링 재료(10)의 중심축(S)을 기준으로 반시계 방향으로 회전되도록 설치되고, 하부 압연롤러(151)는 코일 스프링 재료(10)의 중심축(S)을 기준으로 시계 방향으로 회전되도록 설치되어 X자 형태로 교차된 상, 하부 압연롤러(150)(151)를 구비하는 헬리코이드 리덕션 밀(15)을 사용하여 상기 코일 스프링 재료(10)를 코일 스프링 재료(10)의 중심축(S)을 기준으로 시계 방향으로 회전시키면서 가압하여 코일 스프링 재료(10)의 재료경을 조절하게 되며, 반시계 방향으로 코일링 되어 반시계 방향으로 하중을 받게 되는 좌권 코일 스프링을 제조할 경우에는 상부 압연롤러(150)는 코일 스프링 재료(10)의 중심축(S)을 기준으로 시계 방향으로 회전되도록 설치되고, 하부 압연롤러(151)는 코일 스프링 재료(10)의 중심축(S)을 기준으로 반시계 방향으로 회전되도록 설치되어 X자 형태로 교차된 상, 하부 압연롤러(150)(151)를 구비하는 헬리코이드 리덕션 밀(15)을 사용하여 상기 코일 스프링 재료(10)를 코일 스프링 재료(10)의 중심축(S)을 기준으로 반시계 방향으로 회전시키면서 가압하여 코일 스프링 재료(10)의 직경을 조절하게 된다.

도 2 및 도 3을 참조하여 코일 스프링 재료의 직경이 조절되는 과정을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이 코일 스프링 재료(10)의 중심축(S)을 기준으로 상부 압연롤러(150)는 반시계 방향으로 회전되도록 설치되고 하부 압연롤러(151)는 시계 방향으로 회전되도록 설치되어 서로 X자 형태로 교차된 상부 압연롤러(150)와 하부 압연롤러(151) 사이에 코일 스프링 재료(10)가 투입되면 상기 상부 압연롤러(150)는 화살표 A방향으로 회전되고 하부 압연롤러(151)는 화살표 B방향으로 회전됨으로써 상기 코일 스프링 재료(10)의 외부면 상부 일측은 상기 상부 압연롤러(150)의 일측면에 의해 시계방향으로 밀리게 되며, 코일 스프링 재료(10)의 외부면 하부 타측은 하부 압연롤러(151)의 타측면에 의해 시계방향으로 밀리게 되어 상 기 코일 스프링 재료(10)가 시계방향으로 회전됨과 동시에 상기 상부 압연롤러(150)와 하부 압연롤러(151)에 의해 가압됨으로써 코일 스프링 재료(10)의 재료경이 감소하게 되며, 다수개의 헬리코이드 리덕션 밀(15)의 상부 압연롤러(150)와 하부 압연롤러(151)는 코일 스프링 재료(10)가 투입되는 일측 끝단부에서부터 코일 스프링 재료(10)가 배출되는 타측 끝단부 방향으로 갈수록 코일 스프링 재료(10)의 중심축(S)을 기준으로 교차되는 각도가 점차적으로 증가되도록 X자 형태로 교차됨으로써 상기 코일 스프링 재료(10)의 재료경은 다수개의 헬리코이드 리덕션 밀의 상부 압연롤러와 하부 압연롤러를 순차적으로 통과함에 따라 단계적으로 줄어들게 되어 조절된다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이 코일 스프링 재료(10)의 중심축(S)을 기준으로 상부 압연롤러(150)는 시계 방향으로 회전되도록 설치되고 하부 압연롤러(151)는 반시계 방향으로 회전되도록 설치되어 서로 X자 형태로 교차된 상부 압연롤러(150)와 하부 압연롤러(151) 사이에 코일 스프링 재료(10)가 투입되면 상기 상부 압연롤러(150)는 화살표 C방향으로 회전되고 하부 압연롤러(151)는 화살표 D방향으로 회전됨으로써 상기 코일 스프링 재료(10)의 외부면 상부 타측은 상기 상부 압연롤러(150)의 타측면에 반시계방향으로 밀리게 되며, 코일 스프링 재료(10)의 외부면 하부 일측은 하부 압연롤러(151)의 일측면에 의해 반시계방향으로 밀리게 되어 상기 코일 스프링 재료(10)가 반시계방향으로 회전됨과 동시에 상기 상부 압연 압연롤러(150)와 하부 압연롤러(151)에 의해 가압됨으로써 코일 스프링 재료(10)의 직경이 감소하게 되며, 다수개의 헬리코이드 리덕션 밀(15)의 상부 압연롤러(150) 와 하부 압연롤러(151)는 코일 스프링 재료(10)가 투입되는 일측 끝단부에서부터 코일 스프링 재료(10)가 배출되는 타측 끝단부 방향으로 갈수록 코일 스프링 재료(10)의 중심축(S)을 기준으로 교차되는 각도가 점차적으로 증가되도록 X자 형태로 교차됨으로써 상기 코일 스프링 재료(10)의 직경은 다수개의 헬리코이드 리덕션 밀(15)의 상부 압연롤러(150)와 하부 압연롤러(151)를 순차적으로 통과함에 따라 단계적으로 줄어들게 되어 조절된다

통상적으로 우권 스프링은 시계방향으로 코일링됨으로써 시계방향으로 하중을 받게 되며, 좌권 스프링을 반시계방향으로 코일링됨으로써 반시계방향으로 하중을 받게 되는데, 본 발명에 따른 의한 헬리코이드 리덕션 밀을 이용한 코일 스프링 제조방법에서는 우권 스프링을 제조할 경우에는 코일 스프링 재료(10)를 제조될 코일 스프링이 하중을 받게 되는 시계 방향으로 회전시키면서 가압하여 코일 스프링 재료(10)의 직경을 조절하며, 좌권 스프링을 제조할 경우에는 코일 스프링 재료(10)를 제조될 코일 스프링이 하중을 받게 되는 반시계 방향으로 회전시키면서 가압하여 코일 스프링 재료(10)의 강도를 향상시킬 수 있도록 한다.

즉, 코일 스프링(24)에 하중을 가하면 특성상 코일 스프링(24) 선경 단면에는 전단응력과 비틀림 응력이 가해지게 되는데, 우권 코일 스프링은 선경 단면에 우회전 비틀림 응력이 발생되고, 좌권 코일스프링은 좌회전 비틀림 응력을 받게 된다. 그러므로 상기 단면 축소 압연단계에서 우권 코일 스프링의 경우에는 프로그레시브 우회전 헬리코이드 압연을 하며, 좌권 코일 스프링의 경우에는 프로그레시브 좌회전 헬리코이드 압연을 하여 좌, 우권 코일 스프링의 응력 방향 금속조직의 치 밀화를 더 부가하게 되어 코일 스프링(24)의 품질 핵심인 피로수명을 한층 더 증대시키고, 일반 압연 시 발생되는 단면의 진원도, 진직도, 표면 흠 등을 유발하는 문제점을 프로그레시브 헬리코이드 압연에 의하여 제거할 수 있는 효과가 있다.

그러므로, 일반적으로 코일링된 권수가 증가됨에 따라 강도가 증가되는 코일 스프링의 특성상 동일한 강도를 가지는 코일 스프링의 제조 시 본 발명에 따른 헬리코이드 리덕션 밀을 이용한 코일 스프링 제조방법을 사용하게 되면 코일 스프링의 권수를 줄일 수 있어 코일 스프링을 경량화 할 수 있도록 하는 효과가 있다.

상기와 같이 코일 스프링 재료(10)의 직경을 조절한 다음에는, 핀치 롤(16)에 의해 직경 측정장치(17)로 코일 스프링 재료(10)가 공급되며, 상기 직경 측정장치(17)에 의해서 코일 스프링 재료(10)의 직경이 측정된 후 길이 측정장치(18)에 의해 코일 스프링 재료(10)의 길이가 측정된 다음 절단장치(19)를 사용하여 코일 스프링 재료(10)를 필요한 길이로 절단한다.

상기와 같이 절단된 코일 스프링 재료(10)는 이송장치(20)에 의 제 2 히팅 장치(21)로 공급된다. 상기와 같이 제 2 히팅 장치(21)로 공급된 절단된 코일 스프링 재료(10)는 직경을 조절하는 과정과 코일 스프링 재료(10)를 필요한 길이로 절단하는 과정을 거침에 따라 다소 냉각되어 있는 상태이므로, 상기 코일 스프링 재료(10)의 직경을 조절하는 과정과 필요한 길이로 절단하는 과정을 거침에 따라 하강된 온도를 보상할 수 있도록 제 2 히팅 장치(21)에 의해 다시 재 가열된다.

상기와 같이 제 2 히팅 장치(21)에 의해 재 가열된 절단된 코일 스프링 재료(10)는 이송장치(22)에 의해 코일링기(23)로 이송되어 상기 코일링기(23)에 의해 코일 스프링(24) 형태로 성형된다.

상기와 같이 코일링기(23)에 의해 제조된 코일 스프링(24)은 오일 담금질을 한 다음 뜨임 처리를 하는 열처리 과정을 거쳐 완성된다.

상기와 같이 본 발명에 따른 의한 헬리코이드 리덕션 밀을 이용한 코일 스프링 제조방법은 제 2 히팅 장치(21)에 의해 코일 스프링 재료(10)의 직경을 조절하는 과정과 코일 스프링 재료(10)를 필요한 길이로 절단하는 과정을 거침에 따라 다소 냉각된 코일 스프링 재료(10)를 재 가열하여 하강된 온도만큼 온도를 상승시킨 후 코일링 작업을 한 다음 빠른 시간 내에 오일 담금질 과정을 거쳐 급격히 온도를 하강시킴으로써 오스테나이트 조직을 상온까지 가지고 올 수 있도록 함으로써 제조된 코일 스프링(24)의 강도를 대폭 향상시킬 수 있도록 한다.

또한, 화석연료를 사용하는 가열로를 쓰지 않고 수초 내에 코일 스프링 재료(10)를 필요한 온도로 가열할 수 있는 인덕션 히팅(Induction Heating)방식의 제 1 및 제 2 히팅 장치(14)(21)를 사용하여 코일 스프링 재료(10)를 가열시킴으로써 이산화탄소, 일산화탄소, 아황산이 발생되지 않아 친환경적으로 코일 스프링(24)을 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 요구되는 재료경을 가지는 코일 스프링 재료(10)를 가열로에 의해 가열할 때 발생되는 소재 표면의 탈탄과 산화, 그리고 가열 온도에 따라 소재 길이의 변화를 갖지 않는 양질의 코일 스프링을 제조할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 헬리코이드 리덕션 밀(15)에 의해 코일 스프링 재료(10)의 직경이 조절됨으로써 제조될 코일 스프링(24)의 재료경 별로 코일 스프링 재료(10)를 구비하 지 않아도 된다는 효과가 있다.

또한, 요구되는 재료경을 가지는 코일 스프링 재료(10)를 가열로에 의해 가열한 뒤 코일 스프링 제조 설비로 이송하는 별도의 운반 작업이 필요 없을 뿐만 아니라, 하나의 코일 스프링 재료(10)를 사용하여 다양한 재료경을 가지는 코일 스프링(24)을 제조할 수 있어 요구되는 재료경 별로 코일 스프링 재료(10)를 교체하는 작업이 필요 없어 코일 스프링(24)의 제조시간을 단축시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 의한 헬리코이드 리덕션 밀을 이용한 코일 스프링 제조방법은, 제강공장에서 출하된 선재의 코일 스프링 재료(10)를 헬리코이드 리덕션 밀(15)을 이용하여 재 압연함과 동시에 수초 내에 코일 스프링(24)을 제조할 수 있도록 함으로써 특수강의 담금질 처리 중 기술적이 오오스포밍 효과가 적용되어 한층 더 높은 인장강도를 갖는 코일 스프링(24)을 제조할 수 있으며, 특수강의 화학적 성분인 탄소 이외에 Ni, Cr, Mn 등이 함유된 재질에 있어서는 A3변태의 일부를 보다 쉽게 멎게 하고, 오오스테나이트 조직(γ 고용체, 면심 입방격자)을 안전하게 상온까지 이끌어 낼 수 있으며, 헬리코이드 리덕션 밀(15)을 이용한 프로그레시브 헬리코이드 열간 재압연에 의하여 코일 스프링 재료(10)를 코일 스프링(24)의 코일링 방향에 따라 시계 또는 반시계 방향으로 회전시키면서 순차적으로 가압하여 코일 스프링 재료(10)의 직경을 제조될 코일 스프링(24)의 재료경과 일치하도록 조절하는 코일 스프링 재료(10)의 단면축소는 오오스테나이트 조직(γ 고용체, 면심 입방격자)을 한층 더 치밀화하여 제품의 고응력화를 이루고 코일 스프링(24)의 고응력 피로 수명을 증대시킬 수 있도록 한다.

그리고 제 2 히팅 장치(21)에 의해 코일 스프링 재료(10)의 직경을 조절하는 과정과 코일 스프링 재료(10)를 필요한 길이로 절단하는 과정을 거침에 따라 다소 냉각된 코일 스프링 재료(10)를 재 가열하여 하강된 온도만큼 온도를 상승시킨 후 코일링 작업을 한 다음 빠른 시간 내에 오일 담금질 과정을 거쳐 급격히 온도를 하강시킴으로써 오스테나이트 조직을 상온까지 가지고 올 수 있도록 함으로써 제조된 코일 스프링(24)의 강도를 대폭 향상시킬 수 있다.

그리하여 동일한 강도를 요구하는 코일 스프링(24)의 제조 시 코일 스프링(24)의 권수를 대폭 줄일 수 있어 코일 스프링 재료(10)를 대폭 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 코일 스프링 재료(10)가 절감됨에 따라 코일 스프링(24)의 경량화를 이룰 수 있어 제조된 코일 스프링(24)이 특히 차량용 현가장치에 사용되는 코일 스프링일 경우 차량의 경량화에 기여하여 차량의 연비를 개선시킬 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 의한 헬리코이드 리덕션 밀을 이용한 코일 스프링 제조방법에 따라 코일 스프링이 제조되는 과정을 설명하기 위한 도면.

도 2는 우권으로 코일링되는 코일 스프링을 제조할 시 헬리코이드 리덕션 밀을 이용하여 코일 스프링 재료를 가압하는 과정을 설명하기 위한 도면.

도 3은 좌권으로 코일링되는 코일 스프링을 제조할 시 헬리코이드 리덕션 밀을 이용하여 코일 스프링 재료를 가압하는 과정을 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(10) : 코일 스프링 재료 (11) : 프리 스트레이너(Pre-Straightener)

(12) : 표면 처리장치 (13) : 인피드 롤(Infeed Roll)

(14) : 제 1 히팅 장치

(15) : 헬리코이드 리덕션 밀(Helicoid Reduction Mill)

(16) : 핀치 롤(Pinch Roll) (17) : 직경 측정장치

(18) : 길이 측정장치 (19) : 절단장치

(20)(22) : 이송장치 (21) : 제 2 히팅 장치

(23) : 코일링기 (24) : 코일 스프링

(150) : 상부 압연롤러 (151) : 하부 압연롤러

Claims

프리 스트레이너에 의해 직선형태로 풀어진 코일 스프링 재료를 표면처리 장치로 공급하여 외부면에 숏 블라스팅 또는 스카핑 처리를 하는 표면 처리 단계;

상기 표면 처리된 코일 스프링 재료를 제 1 히팅 장치로 공급하여 일정 온도까지 가열시키는 1차 재료 가열단계;

상기 1차 가열된 코일 스프링 재료를 다수개의 헬리코이드 리덕션 밀의 상, 하부 압연롤러 사이로 순차적으로 공급하여, 코일 스프링 재료의 직경을 제조될 코일 스프링의 재료경과 일치하도록 순차적으로 가압하여 감소시키는 단면축소 압연단계;

상기 재료경이 감소된 코일 스프링 재료의 직경을 직경 측정장치에 의해 측정한 후 길이 측정장치에 의해 길이를 측정한 다음, 절단장치를 사용하여 상기 코일 스프링 재료를 필요한 길이로 절단하는 재료 절단단계;

상기 절단된 코일 스프링 재료를 제 2 히팅 장치로 공급하여 상기 단면축소 압연단계와 재료 절단단계를 거치면서 하강된 코일 스프링 재료의 온도를 보상하도록 일정온도까지 재 가열 하는 2차 재료 가열단계;

상기 2차 가열된 코일 스프링 재료를 코일링기를 사용하여 코일 스프링 형태로 성형하는 스프링 성형 단계; 및

상기 스프링 성형 단계에서 성형된 코일 스프링을 오일 담금질한 다음 뜨임처리 하는 열처리 단계;를 포함하여 구성된 헬리코이드 리덕션 밀을 이용한 코일 스프링 제조방법.
청구항 제 1 항에 있어서,

상기 다수개의 헬리코이드 리덕션 밀의 상부 압연롤러와 하부 압연롤러는 코일 스프링 재료가 투입되는 일측 끝단부에서부터 코일 스프링 재료가 배출되는 타측 끝단부 방향으로 갈수록 코일 스프링 재료의 중심축을 기준으로 교차되는 각도가 점차적으로 증가되도록 X자 형태로 교차되어 상기 코일 스프링 재료를 코일 스프링 재료의 중심축을 기준으로 회전시키면서 가압하는 것을 특징으로 하는 헬리코이드 리덕션 밀을 이용한 코일 스프링 제조방법.
청구항 제 2 항에 있어서,

상기 상부 압연롤러와 하부 압연롤러는 X자 형태로 교차되되, 상기 상부 압연롤러는 코일 스프링 재료의 중심축을 기준으로 반시계 방향으로 비틀리도록 설치되고, 하부 압연롤러는 코일 스프링 재료의 중심축을 기준으로 시계 방향으로 비틀리도록 설치되어 X자 형태로 교차됨으로써 상기 코일 스프링 재료를 코일 스프링 재료의 중심축을 기준으로 시계 방향으로 회전시키면서 가압하는 것을 특징으로 하는 헬리코이드 리덕션 밀을 이용한 코일 스프링 제조방법.
청구항 제 2 항에 있어서,

상기 상부 압연롤러와 하부 압연롤러는 X자 형태로 교차되되, 상기 상부 압연롤러는 코일 스프링 재료의 중심축을 기준으로 시계 방향으로 비틀리도록 설치되고, 하부 압연롤러는 코일 스프링 재료의 중심축을 기준으로 반시계 방향으로 비틀리도록 설치되어 X자 형태로 교차됨으로써 상기 코일 스프링 재료를 코일 스프링 재료의 중심축을 기준으로 반시계 방향으로 회전시키면서 가압하는 것을 특징으로 하는 헬리코이드 리덕션 밀을 이용한 코일 스프링 제조방법.
청구항 제 1 항에 있어서,

상기 1차 재료 가열단계와 2차 재료 가열단계에서 코일 스프링 재료는 A_C3 변태점 이상의 온도가 되도록 가열되는 것을 특징으로 하는 헬리코이드 리덕션 밀을 이용한 코일 스프링 제조방법.