KR20110128520A - 내부 리브를 갖는 대형 광폭 제품용 압출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부 리브를 갖는 대형 광폭 제품용 압출장치에 관한 것으로서, 포트 호울 형성 부위가 테이퍼 구조로 이루어지고, 다이의 챔버 형성 부위가 계단식 구조로 이루어지며, 맨드럴의 암 피트가 라운딩 처리됨으로써, 압출이 이루어지는 내부 위치별로 메탈 플로우 차이를 최소화하여 제품의 두께 편차를 줄이고 치수 안정성이 양호한 제품을 얻을 수 있게 되며, 압출성 향상의 효과를 얻을 수 있게 된다.

Description

내부 리브를 갖는 대형 광폭 제품용 압출장치{Extruding equipment for extruding large sized and double width product having inner rib}

본 발명은 압출장치에 관한 것으로서, 특히 내부에 리브 구조가 형성되면서 크기가 크고 폭이 넓은 구조물을 압출하는 데에 적용할 수 있는 압출장치에 관한 것이다.

금속재료에 대한 여러 가지 소성가공 방법들 중, 압출(extrusion)은 소재 빌렛을 컨테이너에 넣고 강한 압력을 작용시켜 다이를 통해 밀어내는 가공 방법으로서, 치수정밀도와 표면 정도가 높은 제품을 얻을 수 있는 장점이 있다.

일반적으로 압출을 통해 제조할 수 있는 제품의 소재로는 예전에는 연질금속에 한정되었었으나, 최근에는 각종 강재 및 특수강에도 적용이 되고 있다. 또한, 금형의 제한된 크기로 인해 주로 제조하고자 하는 제품의 사이즈가 작은 경우에 유리하였지만, 본 발명의 출원인이 출원한 특허출원 제10-2009-0082757호(명칭:광폭 알루미늄 플레이트 제조용 압출 금형 및 광폭 알루미늄 플레이트의 제조방법)의 예와 같이 광폭의 제품에도 적용이 가능한 기술이 개발되고 있다.

한편, 첨부도면 도 1에 예시된 것과 같이 내부에 리브(rib : 1)가 형성되어 있는 제품을 성형하기 위한 압출장치는, 도 2의 그림처럼 내부 리브를 형성하기 위한 맨드럴(mandrel : 11) 및 포트 호울(port hole : 12)을 구비한 플로우 가이드(flow guide : 10)와, 챔버(chamber : 21)를 구비하며 제품의 외곽을 형성하는 다이(die : 20), 그리고 압출시 작용하는 압력에 의해 다이(20)가 변형되는 것을 방지하는 배커(backer : 30)를 포함하고 있다.

이러한 압출장치를 이용하여 내부 리브(1)가 형성된 제품을 생산하는 압출 공정에서, 빌렛은 플로우 가이드(10)의 포트 호울(12)을 통과하면서 내부 리브(1)를 위한 중공부(hollow)를 형성할 수 있도록 여러 갈래로 분리되고, 다이(20)의 챔버(21)에서 융합되어 제품으로 성형이 되는데, 이때 제품이 소형인 경우에는 별다른 문제가 없었다.

그러나, 대형 광폭의 구조물을 제작하는 경우에는 내부 리브(1)를 성형하기가 매우 어렵고 압출성이 크게 저하되는 문제가 있다. 특히, 여러 개의 중공부를 갖는 대형 구조물의 경우, 중공부의 수가 많을수록 플로우 가이드(10) 내에서 빌렛이 분리되는 수량이 많아지기 때문에 이에 따라 높은 압출 압력이 요구되고, 각기 다른 중공부의 크기에 따라 재료의 메탈 플로우(metal flow)에 차이가 발생하여 내부 리브(1)의 두께 편차 및 치수 불안정의 문제를 유발하게 된다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하기 위해 개발된 것으로, 구조물의 내부에 리브가 형성되도록 하면서 대형 광폭의 사이즈를 갖는 제품을 압출 성형함에 있어서, 작은 압력으로도 압출이 용이하도록 압출성능이 우수하고, 치수 안정성이 양호한 내부 리브를 갖는 대형 광폭 제품용 압출장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 압출 소재 빌렛이 분할 유입되는 포트 호울을 구비하고, 유입된 상기 빌렛에 중공부를 형성하되 후단부에는 베어링면이 형성된 맨드럴을 구비하며, 상기 맨드럴에는 상기 빌렛에 내부 리브를 형성하는 암 피트를 구비하고, 상기 포트 호울과 상기 맨드럴 사이에는 맨드럴을 지지하는 브리지를 구비한 플로우 가이드와, 상기 분리 유입된 빌렛이 다시 융착되는 챔버를 구비한 다이를 포함하여 이루어지는 내부 리브를 갖는 대형 광폭 제품용 압출장치에 있어서, 상기 플로우 가이드의 상기 빌렛이 분할 유입되는 포트 호울 형성 부위가 테이퍼형으로 형성되고, 상기 다이의 챔버 형성 부위가 계단식 구조로 이루어지며, 상기 암 피트는 상기 빌렛이 상기 베어링면으로 원활히 이동하도록 라운딩 처리된 것을 특징으로 한다.

위와 같이 구성된 본 발명에 따른 압출장치는 압출성이 우수하여 구조물의 내부에 리브가 형성된 대형 광폭 사이즈의 제품을 압출 성형할 때 작은 압력으로도 쉽게 압출작업을 수행할 수 있게 되므로 생산성 향상의 효과를 볼 수 있다.

또한, 본 발명의 압출장치는, 포트 호울 형성 부위의 테이퍼 구조와 다이의 계단식 구조에 의해, 압출이 이루어지는 내부 위치별로 메탈 플로우 차이를 최소화함으로써, 제품의 두께 편차를 줄이고 치수 안정성이 양호한 제품을 얻을 수 있게 되는 효과가 있다.

도 1은 내부에 리브가 형성된 압출 제품을 예시한 도면이다.
도 2는 종래 압출장치의 주요 구성부를 예시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 압출장치의 주요 구성부를 예시한 단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 3은 본 발명에 따른 압출장치의 주요 구성부를 예시한 단면도이다.

본 발명의 압출장치는 앞에서 설명한 도 1의 제품과 같이 내부에 리브(1)가 형성되어 있는 대형 광폭의 제품을 성형하기 위한 압출장치로서, 그 구성 요소는 상기 도 3에 예시된 바와 같이 이루어져 있다. 즉, 본 발명은 내부 리브를 갖는 대형 광폭 제품을 압출하기 위한 구성으로서, 플로우 가이드(100)와 다이(200) 및 배커(300)를 구비하고 있다. 또한, 통상적인 압출장치의 구성 요소로서, 압출 소재인 빌렛을 수용하는 컨테이너와, 이 컨테이너에 수용된 빌렛을 가압하는 램(ram) 등은 도면에서 생략되어 있다. 각 구성 요소별로 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 플로우 가이드(100)는 내부 리브를 형성하기 위한 맨드럴(110)과 복수 개의 포트 호울(120)을 구비하고 있으며, 압출 소재인 빌렛(B)이 램에 의해 가압되면 이 플로우 가이드(100)를 거쳐 다이(200)를 통과하면서 성형이 완료되어 배커(300)를 지나 배출이 된다. 빌렛(B)은 램에 의해 가압되면서 플로우 가이드(100)의 포트 호울(120)을 통해 여러 갈래로 분할되면서 유입이 됨으로써 제품에 중공부(hollow)가 형성되도록 하는데, 이 포트 호울(120)은 그 형성 부위의 폭 사이즈가 점감하는 테이퍼형으로 형성되어 있다. 따라서, 포트 호울(120)을 통해 빌렛(B)이 분할된 상태로 유입이 될 때, 빌렛(B)이 유입되기 시작하는 부위의 폭 사이즈가 크기 때문에 메탈 플로우(metal flow)는 동일하면서도 작은 압력으로도 빌렛(B)이 쉽게 분할되어 유입될 수 있게 된다. 즉, 기존의 압출장비에 비하여 향상된 압출성을 얻을 수가 있다.

상기 맨드럴(110)은 플로우 가이드(100)의 중심부에 위치하여 압출되는 빌렛(B)에 제품의 내부 형상을 성형하게 되는데, 그 후단부에는 베어링면(bearing face : 112)이 형성되어 있다. 도면에서 부호 111은 맨드럴(110)과 포트 호울(120)의 중간 부분인 브리지(bridge)이다.

상기 다이(200)는 압출되는 빌렛(B)에 제품의 외곽을 형성하게 되는데, 상기 포트 호울(120)에 의해 여러 갈래로 분할되면서 진행하던 빌렛(B)은 다이(200)에 형성되어 있는 챔버(210)에서 융합이 됨으로써 제품의 외곽이 형성된다.

특히, 상기 챔버(210) 형성 부위가 계단식 구조로 이루어져 있는데, 챔버(210) 내에서 융합된 빌렛(B)이 제품의 외곽 및 내부의 성형을 위해 상기 맨드럴(110)의 베어링면(112)으로 이동할 때, 계단식 구조로 인해 유동성이 향상되어 이동이 원활하게 이루어지게 된다. 따라서, 다이(200) 내부의 위치에 따른 빌렛(B)의 메탈 플로우 차이가 최소화됨으로써 제품의 두께 편차 및 치수 불안정을 배제할 수 있게 된다.

상기 맨드럴(110)에는 유입된 빌렛(B)에 도 1의 내부 리브(1)를 성형하기 위한 홈인 암 피트(arm pit : 113)가 형성되어 있는데, 이 암 피트(113)는 모서리 부분이 둥글게 라운딩 처리됨으로써 이 부분을 통과하는 빌렛(B)의 이동을 원활하게 한다.

한편, 다이(200)의 후방에는, 통상적인 압출장치와 마찬가지로, 압출시 작용하는 압력에 의해 다이(200)가 변형되는 것을 방지하는 배커(300)가 배치되어 있다.

상기와 같이, 본 발명의 압출장치는 포트 호울(120)의 형성 부위가 테이퍼 구조로 이루어져 있기 때문에, 메탈 플로우가 동일하면서도 작은 압력으로도 빌렛이 분할되도록 하는 우수한 압출성을 갖는다. 또한, 다이(200)의 챔버(210) 형성 부위가 계단식 구조로 이루어져 있고, 맨드럴(110)의 암 피트(113)가 라운딩 처리되어 있기 때문에, 압출이 이루어지는 내부 위치별로 메탈 플로우 차이가 최소화되어, 두께 편차가 적고 치수 안정성이 양호한 제품을 얻을 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

100 : 플로우 가이드 110 : 맨드럴
111 : 브리지 112 : 베어링 페이스
113 : 암 피트 120 : 포트 호울
200 : 다이 210 : 챔버
300 : 배커 B : 빌렛

Claims (1)

1. 압출 소재 빌렛이 분할 유입되는 포트 호울을 구비하고, 유입된 상기 빌렛에 중공부를 형성하되 후단부에는 베어링면이 형성된 맨드럴을 구비하며, 상기 맨드럴에는 상기 빌렛에 내부 리브를 형성하는 암 피트를 구비하고, 상기 포트 호울과 상기 맨드럴 사이에는 맨드럴을 지지하는 브리지를 구비한 플로우 가이드와, 상기 분리 유입된 빌렛이 다시 융착되는 챔버를 구비한 다이를 포함하여 이루어지는 내부 리브를 갖는 대형 광폭 제품용 압출장치에 있어서,
   상기 플로우 가이드의 상기 빌렛이 분할 유입되는 포트 호울 형성 부위가 테이퍼형으로 형성되고,
   상기 다이의 챔버 형성 부위가 계단식 구조로 이루어지며,
   상기 암 피트는 상기 빌렛이 상기 베어링면으로 원활히 이동하도록 라운딩 처리된 것을 특징으로 하는 내부 리브를 갖는 대형 광폭 제품용 압출장치.

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