KR20120095637A - 단조가공용 피어싱 핀 및 이를 이용한 글로우플러그의 발열튜브 제조방법 - Google Patents

단조가공용 피어싱 핀 및 이를 이용한 글로우플러그의 발열튜브 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 니켈을 주성분하는 소재를 가공하기 위한 단조가공용 피어싱 핀 및 이를 이용한 글로우플러그의 발열튜브 제조방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 본 발명은 니켈을 주성분하는 소재를 단조 가공하기 위한 단조가공용 피어싱 핀으로서, 몸체부; 첨단 형상으로 이루어진 첨단부; 상기 첨단부와 상기 몸체부 사이에서 상기 몸체부에서 상기 첨단부를 향해 갈수록 점진적으로 단면이 확장 형성된 확장부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단조가공용 피어싱 핀 및 이를 이용하는 글로우플러그의 발열튜브 제조방법을 제시한다.

Description

단조가공용 피어싱 핀 및 이를 이용한 글로우플러그의 발열튜브 제조방법{Piercing pin for forging and manufacturing method of glow-plug's tube using the same}
본 발명은 니켈을 주성분하는 소재를 가공하기 위한 단조가공용 피어싱 핀 및 이를 이용한 글로우플러그의 발열튜브 제조방법에 관한 것이다.
글로우 플러그는 디젤기관에서 연료의 착화가 용이하도록 연소실을 미리 고온(예컨대 800℃ 에서 900℃ )으로 가열하기 위한 것으로서, 발열튜브 속에 설치된 리드선에 전원이 공급되면 전기적 저항에 의해 발열되는 발열체를 포함한다.
여기서, 도 1에 도시된 바와 같이 발열체의 발열튜브(2)는 중공(2A)을 갖는 구조로서, 파이프 소재를 사용하여 프레스 가공 또는 스웨징 가공하여 제조하고 있다.
그러나, 종래의 발열튜브(2)는 원자재인 파이프 소재 자체의 단가가 고가여서 제조비 절감이 곤란하다는 문제점이 지적되고 있다.
또한, 상기한 파이프 소재는 판을 둥글게 말아서 용접하여 이루어진 것이기때문에, 용접 부분 등으로 인해 내구성이 취약하며, 이와 같이 제조 가능하기 위해 파이프 소재의 성분이 제한됨에 따라 내구성 향상에 한계가 있다는 문제점이 지적되고 있다.
또한, 프레스 가공, 스웨징 가공은 가공 과정 자체가 복잡하며, 발열튜브(2)의 정밀 가공이 어렵다는 문제점이 지적되고 있다. 예컨대, 파이프 소재로 스웨징 가공시, 고속으로 회전하는 스웨징 가공 다이에 파이프 소재가 저속으로 통과함에 따라, 회전 부하에 의해 파이프 소재의 외경이 과하게 커질 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 원자재로 니켈을 주성분하는 소재를 이용함과 아울러 니켈을 주성분하는 소재를 솔리드형 봉재 상태에서 단조 가공할 수 있는 단조가공용 피어싱 핀 및 이를 이용한 글로우플러그의 발열튜브 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 니켈을 주성분하는 소재를 단조 가공하기 위한 단조가공용 피어싱 핀으로서, 몸체부; 첨단 형상으로 이루어진 첨단부; 상기 첨단부와 상기 몸체부 사이에서 상기 몸체부에서 상기 첨단부를 향해 갈수록 점진적으로 단면이 확장 형성된 확장부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단조가공용 피어싱 핀을 제시한다.
상기 확장부와 상기 첨단부 사이에 단면이 일정하도록 형성되며, 길이가 상기 확장부의 길이 및 첨단부의 길이보다 작은 일정형상부를 더 포함할 수 있다.
상기 첨단부와 상기 확장부 사이에 형성되며, 소정 반경으로 라운드 가공된 라운드 가공부를 더 포함할 수 있다.
상기 축소부와 상기 확장부 사이에 단면이 일정하도록 형성되며, 길이가 상기 확장부의 길이 및 축소부의 길이보다 작은 일정형상부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기의 단조가공용 피어싱 핀을 이용하여 니켈을 주성분으로 소재에 의해 글로우플러그의 발열튜브를 제조하는 방법으로서, 니켈을 주성분하는 소재로 이루어진 솔리드(solid)형 봉재의 끝단면의 중심에 센터홈을 형성하는 센터홈 형성단계; 상기 봉재를 단조 다이에 세팅한 후, 상기 봉재의 센터홈에 상기 피어싱 핀의 첨단부가 접촉된 상태에서 상기 봉재를 상기 피어싱 핀을 향해 펀치로 타격하여, 한번에 상기 봉재에 상기 피어싱 핀에 의해 천공된 소정 깊이의 홈을 형성하면서 상기 봉재의 외형이 상기 단조 다이의 성형공간에 대응되게 형성되게 하는 포밍단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 글로우플러그의 발열튜브 제조방법을 함께 제시한다.
상기 봉재의 표면은 상기 단조 다이와의 마찰 저감을 위해 레진으로 피막 처리될 수 있다.
상기 포밍단계에 의해 포밍된 봉재의 양쪽 끝단 중 막힌 끝단이 개방될 수 있도록 상기 봉재를 절단하는 절단단계 및, 상기 절단단계 후, 상기 봉재의 양쪽 끝단 중 절단 측 끝단의 내경을 보링(boring)작업에 의해 확장하는 보링단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기한 단조가공방법에 의해 제조되는 글로우플러그의 발열튜브를 함께 제시한다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 과제해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.
먼저, 피어싱 핀이 니켈을 주성분하는 소재를 단 한번의 타격에 의해 단조 가공할 수 있도록 설계됨에 따라, 니켈을 주성분하는 소재의 단조 가공이 가능해질 수 있다.
또한, 위와 같은 피어싱 핀에 의해 글로우 플러그의 발열튜브가 솔리드형 봉재 상태의 니켈을 주성분하는 소재로부터 단조 가공에 의해 제조될 수 있기 때문에, 용접 등의 접합 부분이 없어 전체적으로 내구성이 우수하며 일정한 품질을 가질 수 있고, 정밀 가공될 수 있다.
또한, 위와 같이 단조 가공되는 글로우 플러그의 발열튜브는 파이프 소재보다 단가가 저렴한 봉재 상태 그대로를 이용함에 따라 제조비용이 줄어들 수 있다.
또한, 위와 같은 피어싱 핀에 의해 단 한 번의 타격으로 니켈을 주성분하는 소재의 단조 가공이 이루어질 수 있기 때문에, 위와 같이 단조 가공되는 글로우 플러그의 발열 튜브의 생산성을 높일 수 있다.
또한, 위와 같이 단조 가공되는 글로우 플러그의 발열튜브는 니켈을 주성분하는 소재에 의해 제조 가능하여, 쾌삭강 소재 등으로 제조시보다 내구성 등의 기계적 성질이 우수하며, 극히 높은 온도 환경 영역에서도 안정적이다.
도 1은 일반적인 글로우플러그의 발열튜브 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 단조가공용 피어싱 핀의 측면도.
도 3은 도 2의 A-A선에 따른 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 단조가공용 피어싱 핀을 이용한 단조가공 예를 보여주는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 단조가공용 피어싱 핀을 이용한 글로우플러그의 발열튜브 단조가공을 보여주는 도면.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 단조가공용 피어싱 핀의 측면도이고, 도 3은 도 2의 A-A선에 따른 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 단조가공용 피어싱 핀을 이용한 단조가공 예를 보여주는 도면이다.
본 발명에 따른 단조가공용 피어싱 핀(100)은, 인코넬 등의 니켈을 주성분하는 소재(10)에 의해 단조 가공되는 성형품의 형상에 따라 다양한 형상을 취할 수 있으며, 특히 후술하는 바와 같이 니켈을 주성분하는 소재(10)에 의해 단조 가공되는 성형품이 글로우 플러그의 중공(2A)을 갖는 발열튜브(2)인 경우 등에 적합하도록 전체적으로 원형 단면의 봉 형상으로 이루어지며 대칭을 이루도록 형성될 수 있다.
이와 같은 피어싱 핀(100)은 그 길이방향을 따라 단면, 즉 지름 변화를 기준으로 다음과 같이 이루어질 수 있다.
즉, 피어싱 핀(100)은, 지지체인 몸체부(110)와; 니켈을 주성분하는 소재(10)에 홈 또는 홀(10B)을 형성할 수 있도록 끝단으로 갈수록 뾰쪽해지는 첨단 형상으로 이루어진 첨단부(120)와; 첨단부(120)와 몸체부(110) 사이에 형성되며 몸체부(110)에서 첨단부(120)를 향해 갈수록 점진적으로 단면이 확장 형성된 확장부(130)를 포함할 수 있다.
몸체부(110)는 피어싱 핀(100)의 기둥 역할을 할 수 있는 것으로서, 길이가 길며 길이방향으로 단면, 지름이 일정하게 형성될 수 있다.
첨단부(120)는 니켈을 주성분하는 소재(10)에 홈이나 홀(10B)이 형성될 수 있도록, 직접적으로 니켈을 주성분하는 소재(10)에 접촉하여 첨단 형상을 이루기 위한 경사 각도(θ)의 흐름을 따라 니켈을 주성분하는 소재(10)를 파고들어가는 부분이다. 따라서, 니켈을 주성분하는 소재(10)는 경도가 매우 높고 비철 소재로서 마찰에 의해 쉽게 경화되고 눌러 붙을 수 있는바, 이와 같은 첨단부(120)는 니켈을 주성분하는 소재(10)에 대항하여 단 한 번의 타격에 의해 니켈을 주성분하는 소재(10)를 용이하게 뚫을 수 있도록 경사 각도(θ)가 중요한 설계 인자 중 하나가 될 수 있다.
확장부(130)는 몸체부(110)와 첨단부(120) 사이에서 원형 단면을 유지하면서 피어싱 핀(100)의 지름이 그 길이방향을 따라 점진적으로 변하는 부분이다. 이때, 확장부(130)는 지름이 길이방향으로 직선으로 변할 수도 있고 곡선으로 변할 수도 있다.
이와 같은 확장부(130)는 그 지름이 몸체부(110)로부터 소정 치수(e) 더 늘어난 것으로서, 몸체부(110)와 니켈을 주성분하는 소재(10)의 직접적인 마찰을 방지시킬 수 있다. 따라서, 확장부(130)에 의해 마찰 저항에 따른 타격력(화살표 F) 손실을 줄일 수 있다. 또한, 확장부(130)에 의해 마찰에 따른 니켈을 주성분하는 소재(10)의 경화, 눌러 붙는 현상, 즉 소착 현상을 방지할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 피어싱 핀(100)은, 첨단부(120)와 확장부(130) 사이에 형성되며 소정 반경(R)으로 라운드 가공된 라운드 가공부(140)를 더 포함할 수 있다. 즉, 라운드 가공부(140)는 원형 단면을 유지하면서 그 지름이 길이방향으로 소정 반경(R)의 곡선으로 변하는 부분이다.
이와 같은 라운드 가공부(140)는 단조가공시 그 곡선형에 의해 니켈을 주성분하는 소재(10)와의 마찰을 줄여줌으로써 니켈을 주성분하는 소재(10)의 흐름을 부드럽고 원활하게 해줄 수 있다.
또한, 라운드 가공부(140)가 확장부(130)와 첨단부(120) 사이에 형성됨에 따라, 확장부(130)와 라운드 가공부(140) 사이, 그리고 라운드 가공부(140)와 첨단부(120) 사이의 경사 변화가 완만하게 이루어질 수 있기 때문에, 급격한 경사 변화로 인한 응력 집중, 니켈을 주성분하는 소재(10)의 급격한 흐름 변화 등을 방지할 수 있다.
따라서, 니켈을 주성분하는 소재(10)가 경도가 매우 높더라도 본 발명에 따른 피어싱 핀(100)이 라운드 가공부(140)를 가짐에 따라, 니켈을 주성분하는 소재(10)의 단조 가공이 용이하게 이루어질 수 있으며 특히 단 한 번의 타격에 니켈을 주성분하는 소재(10)에 충분히 홈 또는 홀(10B)을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 피어싱 핀(100)은, 확장부(130)와 라운드 가공부(140) 사이에 단면이 일정하도록 형성되며, 길이가 확장부(130)의 길이 및 축소부의 길이보다 작은 일정형상부(150)를 더 포함할 수 있다. 즉, 일정형상부(150)는 원형 단면을 유지하면서, 그 지름이 길이방향으로 변하지 않고 일정하게 유지되는 부분이다.
따라서, 본 발명에 따른 피어싱 핀(100)의 길이방향으로 첨단부(120)를 향해 확장부(130)는 그 지름이 확장되는 부분이고 라운드 가공부(140)는 그 지름이 축소되는 부분인데, 일정형상부(150)에 의해 확장부(130)와 라운드 가공부(140) 사이의 급격한 경사 변화를 방지해줄 수 있다. 또한, 첨단부(120)에 의한 니켈을 주성분하는 소재(10)의 가공면이 일정형상부(150)에 의해 다듬어질 수 있다.
본 발명에 따른 피어싱 핀(100)의 몸체부(110) 및 첨단부(120), 확장부(130), 라운드 가공부(140), 일정형상부(150)는 서로 그 중심(100C)이 일치하도록 형성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 피어싱 핀(100)은 전체의 표면 또는 니켈을 주성분하는 소재(10)와 접촉되는 일부분의 표면에, 니켈을 주성분하는 소재(10)와의 마찰 저감을 위해 레진(regin) 등에 의한 피막이 형성될 수 있다.
위와 같은 본 발명에 따른 피어싱 핀(100)을 사용하면 경도가 높은 니켈을 주성분하는 소재(10)도 단조 가공에 의해 홈 또는 홀(10B)을 형성할 수 있기 때문에, 중공(2A) 구조의 글로우 플러그의 발열튜브(2) 등을 니켈을 주성분하는 소재(10)로 제조할 수 있게 된다.
이하, 위와 같은 본 발명에 따른 니켈을 주성분하는 소재(10) 단조가공용 피어싱 핀(100)을 이용한 글로우 플러그의 발열튜브(2) 단조가공에 따른 제조과정을 도 5 및 도 6을 참조하여 살펴보면, 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 니켈을 주성분하는 소재(10) 단조가공용 피어싱 핀(100)을 이용한 단조가공 예를 보여주는 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 니켈을 주성분하는 소재(10) 단조가공용 피어싱 핀(100)을 이용한 글로우플러그의 발열튜브(2) 단조가공을 보여주는 도면이다.
먼저, 니켈을 주성분하는 소재(10)로 이루어진 솔리드(solid)형 봉재를 소정 길이로 준비한 다음(도 5의 (a) 참조), 니켈을 주성분하는 소재(10)의 외측 양쪽 끝단을 각각 테이퍼(taper)(T) 가공을 한다(도 5의 (b) 참조).
다음, 니켈을 주성분하는 소재(10)의 양쪽 끝단면의 중심에 센터홈(10A)을 형성한다(도 5의 (c) 참조). 이와 같은 니켈을 주성분하는 소재(10)에 센터홈(10A)을 형성하면, 상기한 피어싱 핀(100)에 의해 단조 가공을 할 때 니켈을 주성분하는 소재(10)에 형성된 센터홈(10A)에 의해 피어싱 핀(100)에 의한 니켈을 주성분하는 소재(10)의 가공 중심(100C)이 안내될 수 있기 때문에 우수한 품질의 단조 가공이 이루어질 수 있다.
이때, 센터홈(10A)은 니켈을 주성분하는 소재(10)가 단조 다이(die)(300)의 성형공간에 세팅된 상태에서 피어싱 핀(100) 또는 니켈을 주성분하는 소재(10) 타격을 위한 펀치(punch)(200)에 의해 형성될 수도 있고, 니켈을 주성분하는 소재(10)가 단조 다이(300)에 세팅되기 전에 센터홈(10A) 가공을 위한 전용 핀에 의해 형성될 수 있다.
다음, 도 4 및 도 5의 (d),(e)를 참조하는 바와 같이, 피어싱 핀(100)에 의한 단조 가공을 실시한다.
즉, 니켈을 주성분하는 소재(10)를 단조 다이(300)의 성형공간에 세팅하며 니켈을 주성분하는 소재(10)의 센터홈(10A)에 피어싱 핀(100)의 첨단부(120)가 접촉된 상태에서, 펀치(200)로 니켈을 주성분하는 소재(10)를 피어싱 핀(100)을 향해 타격한다. 그러면, 니켈을 주성분하는 소재(10)에 피어싱 핀(100)에 의해 천공된 소정 깊이의 홈(10B)이 형성될 수 있다. 물론, 상술한 바와 같이 단 한번의 타격에 의해 니켈을 주성분하는 소재(10)에 소정 깊이의 홈(10B)이 형성될 수 있다. 그리고, 니켈을 주성분하는 소재(10)의 외형은 단조 다이(300)의 성형공간 형상에 대응하여 형성될 수 있다. 즉, 니켈을 주성분하는 소재(10)는 대부분의 직경이 길이방향으로 일정하며, 일측 끝단(10C)이 병목 형상처럼 직경 축소된 형상을 취할 수 있다.
이때, 니켈을 주성분하는 소재(10)의 표면은 단조 다이(300)와의 마찰 저항을 줄일 수 있도록, 레진으로 피막 처리될 수 있다. 또한 단조 다이(300)는 니켈을 주성분하는 소재(10)와의 마찰 저항을 줄일 수 있도록 코팅 처리될 수 있다.
한편, 이와 같이 단조 가공에 의해 포밍(forming)이 이루어진 후, 도 5의 (f)를 참조하는 바와 같이 니켈을 주성분하는 소재(10)의 양쪽 끝단 중 막힌 끝단, 즉 타측 끝단(10d)이 개방될 수 있도록 니켈을 주성분하는 소재(10)의 타측 끝단(10d) 측 길이를 일부 절단(C2)한다. 아울러, 상기한 니켈을 주성분하는 소재(10)의 일측 끝단(10C) 측도 일부 절단(C1)할 수 있다.
다음, 니켈을 주성분하는 소재(10)의 타측 끝단(10d)의 내경을 보링(boring)가공 등에 의해 확장하는 가공 공정이 실시될 수 있다.
그러면, 니켈을 주성분하는 소재(10)에 의해 글로우 플러그의 중공(2A)을 갖는 발열튜브(2)를 제조할 수 있다(도 5의 (g) 참조).
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
2; 발열튜브 2A; 중공
10; 니켈을 주성분으로 하는 소재 100; 피어싱 핀
110; 몸체부 120; 첨단부
130; 확장부 140; 라운드 가공부
150; 일정형상부 200; 펀치
300; 단조 다이

Claims (8)

  1. 니켈을 주성분하는 소재를 단조 가공하기 위한 단조가공용 피어싱 핀으로서,
    몸체부;
    첨단 형상으로 이루어진 첨단부;
    상기 첨단부와 상기 몸체부 사이에서 상기 몸체부에서 상기 첨단부를 향해 갈수록 점진적으로 단면이 확장 형성된 확장부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 단조가공용 피어싱 핀.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 확장부와 상기 첨단부 사이에 단면이 일정하도록 형성되며, 길이가 상기 확장부의 길이 및 첨단부의 길이보다 작은 일정형상부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단조가공용 피어싱 핀.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 첨단부와 상기 확장부 사이에 형성되며, 소정 반경으로 라운드 가공된 라운드 가공부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단조가공용 피어싱 핀.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 축소부와 상기 확장부 사이에 단면이 일정하도록 형성되며, 길이가 상기 확장부의 길이 및 축소부의 길이보다 작은 일정형상부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단조가공용 피어싱 핀.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항의 단조가공용 피어싱 핀을 이용하여 니켈을 주성분으로 소재에 의해 글로우플러그의 발열튜브를 제조하는 방법으로서,
    니켈을 주성분하는 소재로 이루어진 솔리드(solid)형 봉재의 끝단면의 중심에 센터홈을 형성하는 센터홈 형성단계;
    상기 봉재를 단조 다이에 세팅한 후, 상기 봉재의 센터홈에 상기 피어싱 핀의 첨단부가 접촉된 상태에서 상기 봉재를 상기 피어싱 핀을 향해 펀치로 타격하여, 한번에 상기 봉재에 상기 피어싱 핀에 의해 천공된 소정 깊이의 홈을 형성하면서 상기 봉재의 외형이 상기 단조 다이의 성형공간에 대응되게 형성되게 하는 포밍단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 글로우플러그의 발열튜브 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 봉재의 표면은 상기 단조 다이와의 마찰 저감을 위해 레진으로 피막 처리된 것을 특징으로 하는 글로우플러그의 발열튜브 제조방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 포밍단계에 의해 포밍된 봉재의 양쪽 끝단 중 막힌 끝단이 개방될 수 있도록 상기 봉재를 절단하는 절단단계 및, 상기 절단단계 후, 상기 봉재의 양쪽 끝단 중 절단 측 끝단의 내경을 보링(boring)작업에 의해 확장하는 보링단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 글로우플러그의 발열튜브 제조방법.
  8. 청구항 7에 의해 제조되는 글로우플러그의 발열튜브.
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