KR20180016818A - 스테인리스 소구경 파이프 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 두께 1.5 ~ 3 mm, 외경 15 ~ 165 mm인 파이프의 제조를 위하여 스테인리스 스틸 플레이트를 둥글게 말아 파이프 형상으로 포밍하여 제1 중간재를 제작하는 제1 단계; 둥글게 만 상기 제1 중간재의 상호 이웃한 양단부를 따라 상기 파이프가 될 외측면을 가공하여 가공부를 형성하는 제2 단계; 및 상기 가공부를 따라 적어도 1회 TIG 용접하여 상기 양단부에 비드산을 형성하여 제2 중간재를 제작하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하여, 공정수를 줄이고 우수한 품질의 제품을 제공할 수 있도록 한 스테인리스 소구경 파이프 제조방법에 관한 것이다.

Description

스테인리스 소구경 파이프 제조방법{MANUACTURING METHOD OF STAINLESS STEEL PIPE HAVING SMALL DIAMETER}

본 발명은 스테인리스 소구경 파이프 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공정수를 줄이고 우수한 품질의 제품을 제공할 수 있도록 한 스테인리스 소구경 파이프 제조방법에 관한 것이다.

스테인리스 파이프는 내부식성과 내구성이 우수하며 인체에 유해하지 않으므로 식품이나 음료의 제조 설비에 유체를 이송하기 위한 관재(管材)로 널리 각광을 받고 있다.

이러한 스테인리스 파이프는 용접에 의하여 제작될 수 있으며, 용접에 의한 파이프 제작시 비드산과 백비드가 형성되므로, 이러한 비드산과 백비드는 되도록 제거하여 파이프의 내, 외주면이 매끈하게 되도록 처리를 할 필요가 있다.

기존의 조관 방식은 맨드릴 원터치 조관방식에 의하여 이루어지는데, 구체적으로 살펴보면 스테인리스 스틸 판재를 공급하여 둥글게 말아 양단부를 용접하며, 이때, 용접은 TIG 용접에 의하여 이루어지는 것이다.

이러한 TIG 용접은 용입 깊이가 낮으므로 백비드 형성을 위해서는 많은 시간이 요구되는 바, 이와 같은 문제점을 개선하기 위하여 본 출원인이 기출원한 등록특허 제10-1542750호의 "스텐레스 소구경 관 제조방법"(이하 '선행기술')과 같은 것을 들 수 있다.

선행기술은 백비드 형성을 위하여 TIG 용접이 아닌 플라즈마 용접 방식을 채택하였다.

그러나, 선행기술은 2 내지 3 mm의 비교적 두꺼운 판재를 15 내지 25.4 mm의 작은 외경으로 말아서 제작하는 것이므로, 용접이 실시된 후 형성된 백비드, 즉 파이프의 내주면에 스페터가 발생하여 내면 덴트 및 스크래치가 발생되는 문제점이 있었다.

이러한 내면 덴트 및 스크래치는 장시간 경과후 미세한 균열 및 크랙의 발생 요인으로 작용하게 되는 문제점이 있었던 것이다.

등록특허 제10-1542750호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 공정수를 줄이고 우수한 품질의 제품을 제공할 수 있도록 하는 스테인리스 소구경 파이프 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 두께 1.5 ~ 3 mm, 외경 15 ~ 165 mm인 파이프의 제조를 위하여 스테인리스 스틸 플레이트를 둥글게 말아 파이프 형상으로 포밍하여 제1 중간재를 제작하는 제1 단계; 둥글게 만 상기 제1 중간재의 상호 이웃한 양단부를 따라 상기 파이프가 될 외측면을 가공하여 가공부를 형성하는 제2 단계; 및 상기 가공부를 따라 적어도 1회 TIG 용접하여 상기 양단부에 비드산을 형성하여 제2 중간재를 제작하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테인리스 소구경 파이프 제조방법을 제공할 수 있다.

여기서, 상기 가공부는, 상기 제1 중간재의 일단부 가장자리를 따라 형성되는 제1 절반부과, 상기 제1 중간재의 타단부 가장자리를 따라 형성되어 상기 제1 절반부과 마주보는 제2 절반부를 포함하며, 상기 제1 절반부와 상기 제2 절반부가 상호 접촉하여 하나의 홈을 형성하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제2 단계는, 상기 가공부를 형성하고 상기 제1 중간재의 벌어진 상기 양단부가 상호 접촉되도록, 상기 제1 중간재의 외측면 좌우 양측에서 왕복 가능한 고정 지그로 접촉시키는 과정을 더 포함하며, 상기 TIG 용접은 상기 고정 지그로 접촉된 상태에서 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제3 단계는, 상기 TIG 용접을 실시하기 전에, 상기 상호 이웃한 양단부를 맞대어 상기 가공부의 틈새를 없애는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.

우선, 본 발명은 두께 1.5 ~ 3 mm, 외경 15 ~ 165 mm인 파이프의 제조를 위하여 스테인리스 스틸 플레이트를 둥글게 말아 파이프 형상으로 포밍하여 제1 중간재를 제작하는 제1 단계; 둥글게 만 상기 제1 중간재의 상호 이웃한 양단부를 따라 상기 파이프가 될 외측면을 가공하여 가공부를 형성하는 제2 단계; 및 상기 가공부를 따라 적어도 1회 TIG 용접하여 상기 양단부에 비드산을 형성하여 제2 중간재를 제작하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하여, 비드산만 추후 연삭 제거하여 사후 공정을 수행하면 되므로, 백비드를 제거하는 등의 번거로운 작업 공수를 줄일 수 있게 된다.

특히, 본 발명은 플라즈마 용접에 의하여 파이프의 내주면에 형성된 백비드에 의하여 생긴 스페터에 기인한 내면 덴트 및 스크래치 발생 등의 문제를 미연에 방지할 수 있게 되므로, 우수한 품질의 스테인리스 소구경 파이프를 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테인리스 소구경 파이프 제조방법을 나타낸 블록 선도
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테인리스 소구경 파이프 제조방법을 순차적으로 도시한 개념도

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.

또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테인리스 소구경 파이프 제조방법을 나타낸 블록 선도이며, 도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테인리스 소구경 파이프 제조방법을 순차적으로 도시한 개념도이다.

본 발명은 도시된 바와 같이 제1 중간재(10)를 제작하고(S1: 제1 단계), 가공부(10p)를 형성하며(S2: 제2 단계), 제2 중간재(20)를 제작하는(S3: 제3 단계) 실시예가 적용됨을 파악할 수 있다.

최초에 도 2와 같이 두께 1.5 ~ 3 mm, 외경 15 ~ 165 mm인 파이프의 제조를 위하여 스테인리스 스틸 플레이트를 둥글게 말아 파이프 형상으로 포밍하여 제1 중간재(10)를 제작하게 된다(S1: 제1 단계).

이후, 둥글게 만 제1 중간재(10)의 상호 이웃한 양단부를 따라 파이프가 될 외측면을 가공하여 도 3과 같이 가공부(10p)를 형성하게 된다(S2: 제2 단계).

다음으로, 가공부(10p)를 따라 적어도 1회 TIG 용접하여 양단부에 비드산(30)을 형성함으로써, 도 4와 같이 제2 중간재(20)를 제작하게 된다(S3: 제3 단계).

여기서, 두께가 1.5 mm 미만인 파이프 제조에 본 발명에 따른 제조 방법을 적용하지 않는 것은 기존의 단일 토치 방식에 의하여 제조되는 파이프의 생산 속도와 별반 차이가 없었기 때문에 굳이 적용할 필요가 없음에 따른 적용 가능한 최소 직경의 하한으로 설정하였다.

이때, 두께가 3 mm를 초과하는 파이프 제조에 본 발명에 따른 제조 방법을 적용하지 않는 것은 중량물인 스테인리스 스틸 판재 및 제1 중간재(10)의 하중을 이송 샤프트나 감속기 등 제조 설비가 버텨내지 못하기 때문이다.

그리고, 전술한 외경의 범위(15 내지 165 mm)는 제1 단계(S1)에서 이루어지는 포밍 작업이 유효하게 실시될 수 있도록 하는 하한과, 포밍 가능한 최대 외경의 상한이라 할 수 있다.

따라서, 본 발명은 비드산(30)만 추후 연삭 제거하여 사후 공정을 수행하면 되므로, 백비드를 제거하는 등의 번거로운 작업 공수를 줄일 수 있게 된다.

특히, 본 발명은 플라즈마 용접에 의하여 파이프의 내주면에 형성된 백비드에 의하여 생긴 스페터에 기인한 내면 덴트 및 스크래치 발생 등의 문제를 미연에 방지할 수 있게 된다.

본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며, 다음과 같은 다양한 실시예의 적용이 가능함은 물론이다.

우선, 제2 단계(S2)에서 형성되는 가공부(10p)는, 제1 중간재(10)의 일단부 가장자리를 따라 형성되는 제1 절반부과, 제1 중간재(10)의 타단부 가장자리를 따라 형성되어 제1 절반부과 마주보는 제2 절반부를 포함하며, 제1 절반부와 제2 절반부가 상호 접촉하여 도 3의 확대부와 같이 다양한 형상의 하나의 홈을 형성할 수 있게 된다.

여기서, 제1 절반부는, 제1 중간재(10)의 외측면에 형성되는 것으로, 제1 중간재(10)의 일단부 가장자리를 따라 단차지게 형성되는 제1 절삭 단차부(11)를 포함하며, 제1 절삭 단차부(11)는 제2 절반부와 상호 접촉하여 하나의 용입 단차홈(10a)을 형성하게 된다.

이때, 제2 절반부는, 제1 중간재(10)의 외측면에 형성되는 것으로, 제1 중간재(10)의 타단부 가장자리를 따라 단차지게 형성되며 제1 절삭 단차부(11)와 상호 마주보는 제2 절삭 단차부(12)를 포함하며, 제2 절삭 단차부(12)는 제1 절삭 단차부(11)와 상호 접촉하여 하나의 용입 단차홈(10a)을 형성하게 됨을 확인할 수 있다.

그리고, 제1 절반부는, 제1 중간재(10)의 외측면에 형성되는 것으로, 제1 중간재(10)의 일단부 가장자리를 따라 제1 중간재(10)의 외측면을 향하여 상향 경사지게 형성되는 제1 절삭 경사면(13)을 포함하며, 제1 절삭 경사면(13)은 제2 절반부와 상호 접촉하여 하나의 용입 노치홈(10b)을 형성하게 된다.

그리고, 제2 절반부는, 제1 중간재(10)의 외측면에 형성되는 것으로, 제1 중간재(10)의 타단부 가장자리를 따라 제1 중간재(10)의 외측면을 향하여 상향 경사지게 형성되며 제1 절삭 경사면(13)과 마주보는 제2 절삭 경사면(14)을 포함하며, 제2 절삭 경사면(14)은 제1 절삭 경사면(13)과 상호 접촉하여 하나의 용입 노치홈(10b)을 형성하게 됨을 확인할 수 있다.

그리고, 제1 절반부는, 제1 중간재(10)의 외측면에 형성되는 것으로, 제1 중간재(10)의 일단부 가장자리를 따라 원호 형상으로 형성되는 제1 절삭 곡면(15)을 포함하며, 제1 절삭 곡면(15)은 제2 절반부와 상호 접촉하여 하나의 용입 만곡홈(10c)을 형성하게 된다.

또한, 제2 절반부는, 제1 중간재(10)의 외측면에 형성되는 것으로, 제1 중간재(10)의 타단부 가장자리를 따라 원호 형상으로 형성되며 제1 절삭 곡면(15)과 마주보는 제2 절삭 곡면(16)을 포함하며, 제2 절삭 곡면(16)은 제1 절삭 곡면(15)과 상호 접촉하여 하나의 용입 만곡홈(10c)을 형성하게 됨을 확인할 수 있다.

한편, 제2 단계(S2)는, 가공부(10p)를 형성하고 제1 중간재(10)의 벌어진 양단부가 상호 접촉되도록, 제1 중간재(10)의 외측면 좌우 양측에서 왕복 가능한 고정 지그(70)로 접촉시키는 과정을 더 포함하며, TIG 용접은 고정 지그(70)로 접촉된 상태에서 이루어지게 된다.

즉, 제3 단계(S3)는, TIG 용접을 실시하기 전에, 상호 이웃한 양단부를 맞대어 가공부(10p)의 틈새를 없애는 과정을 더 실시하여, 전술한 가공부(10p)의 다양한 형상에 따른 용입 단차홈(10a)과 용입 노치홈(10b)과 용입 만곡홈(10c)을 따라 도 4와 같은 일정한 형상의 비드산(30)을 형성할 수 있게 될 것이다.

이후, 제3 단계(S3)가 완료되면, 도 5와 같이, 제2 중간재(20)의 내부로 맨드렐(40)을 투입하여 맨드렐(40)의 외주면이 제2 중간재(20)의 내주면에 접촉되게 하고, 비드산(30)의 형성 방향을 따라 가압력을 작용하여 비드산(30)을 압착시키게 된다(S4: 제4 단계).

제4 단계(S4)에서 비드산(30)에 대한 가압력은 외주면을 따라 오목한 홈을 형성한 가압 롤러(50)에 의하여 이루어진다.

참고로, 도 5에서는 도 4에 도시되었던 고정 지그(70)가 생략되어 있는데, 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

즉, 본 발명은 경우에 따라 제4 단계(S4)에서도 고정 지그(70)가 제2 중간재(20)의 외주면을 지지하고, 맨드렐(40)은 제2 중간재(20)의 내주면을 지지함으로써, 가압 롤러(50)의 가압력에 따른 미세한 변형, 이를테면 정원도(正圓度)의 변형을 미연에 방지할 수도 있음은 물론이다.

다음으로, 도 6(a)와 같이 압착된 비드산(30')을 연삭하여 도 6(b)와 같이 제거하고 제2 중간재(20)의 외주면과 일체를 이루도록 성형하여 중간 관재(60)를 제작하게 된다(S5: 제5 단계).

이후, 중간 관재(60)의 외경 사이즈를 규격에 맞게 1차적으로 성형하고(S6: 제6 단계), TIG 용접이 이루어진 부위에 대한 고주파열처리를 실시(S7: 제7 단계)한 후, 수소, 질소 가스 분위기에서 1차 냉각후 냉각수를 적용하여 2차 냉각을 실시한다(S8: 제8 단계).

계속하여, 중간 관재(60)의 외경 사이즈를 규격에 더욱 맞게 2차적으로 성형하여 최종 관재를 제작(S9: 제9 단계)한 다음, 2차적으로 성형된 최종 관재는 일정 길이로 커팅되어 포장될 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 공정수를 줄이고 우수한 품질의 제품을 제공할 수 있도록 하는 스테인리스 소구경 파이프 제조방법을 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.

10...제1 중간재
10a...용입 단차홈
10b...용입 노치홈
10c...용입 만곡홈
10p...가공부
11...제1 절삭 단차부
12...제2 절삭 단차부
13...제1 절삭 경사면
14...제2 절삭 경사면
15...제1 절삭 곡면
16...제2 절삭 곡면
20...제2 중간재
30...비드산
40...맨드렐
50...가압 롤러
60...중간 관재
70...고정 지그
S1...제1 단계
S2...제2 단계
S3...제3 단계
S4...제4 단계
S5...제5 단계
S6...제6 단계
S7...제7 단계
S8...제8 단계
S9...제9 단계

Claims (4)

1. 두께 1.5 ~ 3 mm, 외경 15 ~ 165 mm인 파이프의 제조를 위하여 스테인리스 스틸 플레이트를 둥글게 말아 파이프 형상으로 포밍하여 제1 중간재를 제작하는 제1 단계;
   둥글게 만 상기 제1 중간재의 상호 이웃한 양단부를 따라 상기 파이프가 될 외측면을 가공하여 가공부를 형성하는 제2 단계; 및
   상기 가공부를 따라 적어도 1회 TIG 용접하여 상기 양단부에 비드산을 형성하여 제2 중간재를 제작하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테인리스 소구경 파이프 제조방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 가공부는,
   상기 제1 중간재의 일단부 가장자리를 따라 형성되는 제1 절반부과,
   상기 제1 중간재의 타단부 가장자리를 따라 형성되어 상기 제1 절반부과 마주보는 제2 절반부를 포함하며,
   상기 제1 절반부와 상기 제2 절반부가 상호 접촉하여 하나의 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 스테인리스 소구경 파이프 제조방법.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2 단계는,
   상기 가공부를 형성하고 상기 제1 중간재의 벌어진 상기 양단부가 상호 접촉되도록, 상기 제1 중간재의 외측면 좌우 양측에서 왕복 가능한 고정 지그로 접촉시키는 과정을 더 포함하며,
   상기 TIG 용접은 상기 고정 지그로 접촉된 상태에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 스테인리스 소구경 파이프 제조방법.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제3 단계는,
   상기 TIG 용접을 실시하기 전에, 상기 상호 이웃한 양단부를 맞대어 상기 가공부의 틈새를 없애는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스테인리스 소구경 파이프 제조방법.
   

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