KR20190134060A - 단조용 금형 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플래시로 배출되는 원소재에 저항력을 발생시켜 단조품의 성형성 및 회수율을 향상시키는 한편, 성형하중을 감소시키는 기술에 관한 것으로, 본 발명에서는, 상부성형홈의 둘레에 형성된 파팅면에 제1단차가 형성된 상형; 하부성형홈의 둘레에 형성된 파팅면에 상기 제1단차와 대응하는 형상으로 제2단차가 형성된 하형;을 포함하여 구성되는 단조용 금형이 소개된다.

Description

단조용 금형{FORGING DIE}

본 발명은 플래시로 배출되는 원소재에 저항력을 발생시켜 단조품의 성형성 및 회수율을 향상시키는 한편, 성형하중을 감소시키는 단조용 금형에 관한 것이다.

일반적으로 원소재를 종방향으로 성형하는 축대칭 단조품은 밀폐 또는 반밀폐 단조를 적용하고 있으나, 크랭크샤프트와 같이 복잡한 형상의 단조품은 원소재를 횡방향으로 두는 오픈 단조를 적용하여 생산하게 된다.

이러한 크랭크샤프트의 단조공정은 버스터(Buster)공정, 블로커(Blocker)공정, 피니셔(Finisher)공정, 트리밍(Triming)공정의 총 4단계로 구분이 되는데, 이 중 제1공정인 버스터공정의 금형설계 기술력에 따라 단조품의 품질과 회수율(단조품 중량/원소재 중량)에 절대적인 영향을 미치게 된다.

도 1은 기존의 버스터공정에 적용되는 금형을 예시하여 나타낸 것으로, 상형(1)과 하형(2)에 성형된 성형홈에 원소재를 두어 단조 가공하게 된다.

그런데, 상기 상형(1)과 하형(2)의 경우, 도 2와 같이 서로 마주하는 파팅면이 어떠한 구조물도 없이 오픈되어 있어, 단조 성형시 상형과 하형 사이의 공간으로 여분의 소재가 플래시로 쉽게 배출되고, 이에 금형의 깊은 부위(밸런스웨이트의 끝부분)까지 소재를 충진시키는 데에 어려움이 있다.

특히, 최근 엔진 경량화 추세에 따라, 도 3과 같이 밸런스웨이트의 개수가 점차 감소되면서, 플래시로 배출되는 소재량이 더 증가하게 되고, 이는 원소재의 회수율 감소로 이어지는 문제도 있다.

아울러, 프레스 작동방향의 수직 평면에 플래시 면적이 증가하게 되면서 단조하중이 증가하게 되고, 이에 따라 단조 프레스의 내구성과 금형수명에 악영향을 미치는 문제도 발생되었다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-1224977 B

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 플래시로 배출되는 원소재에 저항력을 발생시켜 단조품의 성형성 및 회수율을 향상시키는 한편, 성형하중을 감소시키는 단조용 금형을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 상부성형홈의 둘레에 형성된 파팅면에 제1단차가 형성된 상형; 하부성형홈의 둘레에 형성된 파팅면에 상기 제1단차와 대응하는 형상으로 제2단차가 형성된 하형;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제1단차는 상부성형홈의 둘레에 홈부가 음각 성형되어 구성되고; 상기 제2단차는 하부성형홈의 둘레에 돌출부가 양각 성형되어 구성될 수 있다.

상기 제1단차는 상부성형홈의 둘레에 돌출부가 양각 성형되고; 상기 제2단차는 하부성형홈의 둘레에 홈부가 음각 성형되어 구성될 수 있다.

상기 홈부가 상부성형홈의 둘레 일부분을 따라 형성되고; 상기 돌출부가 하부성형홈의 둘레 일부분을 따라 형성될 수 있다.

상기 홈부가 상부성형홈을 기준으로 상호 대향하는 위치에 형성되고; 상기 돌출부가 하부성형홈을 기준으로 상호 대향하는 위치에 형성될 수 있다.

상기 홈부가 상부성형홈의 둘레 전체를 따라 형성되고; 상기 돌출부가 하부성형홈의 둘레 전체를 따라 형성될 수 있다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 단조 가공시, 플래시로 빠져나오는 여분의 소재에 저항력이 제공되어 금형의 깊은 부위(밸런스웨이트 끝단부)까지 소재가 충분하게 충진되고, 이에 소재의 충진률이 높아지게 되어 단조 제품의 성형성이 향상되는 효과가 있다.

더욱이, 제품의 성형성 향상으로 소재 회수율이 향상되어, 상대적으로 적은 중량의 원소재를 투입하고도 단조 제품의 생산이 가능하고, 이에 단조 제품의 제조원가를 절감하는 효과도 있다.

아울러, 반밀폐 단조금형 설계를 통해 여분의 소재가 플래시로 배출되어 밀폐 단조금형 대비 단조하중의 상승을 방지할 뿐만 아니라, 플래시 면적의 감소를 통해 단조하중을 감소시켜 단조 프레스의 내구성과 금형 설계의 자유도를 증가시키는 효과가 있다.

도 1은 기존의 단조용 금형의 상형과 하형을 예시하여 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 A - A선 단면으로, 상형과 하형을 이용하여 단조 가공되는 상태를 나타낸 도면.
도 3은 단조 가공이 이루어지는 크랭크샤프트의 밸런스웨이트 개수가 감소된 형상을 예시하여 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 단조형 금형의 상형과 하형을 예시하여 나타낸 도면.
도 5는 도 4의 B - B선 단면으로, 상형과 하형을 이용하여 단조 가공되는 상태를 나타낸 도면.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 단조용 금형은, 크랭크샤프트와 같은 형상이 복잡한 열간단조 제품(커넥팅로드, 커먼레일, 로워암 등) 중 원소재를 횡방향으로 두고 오픈단조를 실시하기 위한 것으로, 버스터공정에 이용되는 금형이며, 이는 상형(10)과 하형(20)을 포함하여 구성이 된다.

도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 먼저 상형(10)의 아랫면 중간부분에는 단조품의 외면 형상을 갖는 상부성형홈(11)이 형성되고, 상기 상부성형홈(11)의 둘레에 형성된 파팅면에는 제1단차가 형성된다.

그리고, 하형(20)의 윗면 중간부분에는 상기 상부성형홈(11)과 대응하는 위치에 하부성형홈(21)이 형성되고, 상기 하부성형홈(21)의 둘레에 형성된 파팅면에는 상기 제1단차와 대응하는 형상으로 제2단차가 형성된다.

바람직한 예시로서, 상기 제1단차는 상부성형홈(11)의 둘레에 홈부(13)가 음각 성형되어 구성이 되고, 상기 제2단차는 하부성형홈(21)의 둘레에 돌출부(23)가 양각 성형되어 구성이 될 수 있다.

즉, 상형(10)과 하형(20)을 이용하여 단조 가공하는 경우에, 상형(10)과 하형(20) 사이의 공간으로 여분의 소재가 플래시로 배출된다.

그런데, 본 발명의 경우 상형(10)에 형성된 성형홈의 외곽을 따라 음각의 홈부(13)가 형성되고, 하형(20)에는 상기 홈부(13)에 대응하여 양각의 돌출부(23)가 형성됨으로써, 성형홈 내에서 상형(10)과 하형(20) 사이의 공간으로 빠져나오는 소재를 돌출부(23)가 막게 되고, 이로 인해 성형홈 내에서 플래시로 배출되는 여분의 소재에 강력한 저항력이 발생된다.

따라서, 소재에 제공되는 저항력으로 인해, 여분의 소재가 상형(10)과 하형(20) 사이의 공간으로 빠져나오게 되더라도, 쉽게 빠져나오지 못하게 됨으로써, 금형의 깊은 부위(밸런스웨이트 끝단부)까지 소재가 충분하게 충진되고, 이에 소재의 충진률이 높아지게 되어 제품의 성형성이 향상이 된다.

또한, 제품의 성형성 향상으로 인해 소재 회수율이 향상되어, 상대적으로 적은 중량의 원소재를 투입하고도 단조 제품의 생산이 가능하고, 이에 단조 제품의 제조원가를 절감할 수 있게 된다.

더욱이, 플래시로 배출되는 소재에 저항력을 제공하기는 하지만, 반밀폐 단조금형 설계를 통해 여분의 소재가 플래시로 배출이 되어 기존의 밀폐 단조금형 대비 단조하중의 상승을 방지할 뿐만 아니라, 특히 플래시 면적의 감소를 통해 단조하중을 감소시켜 단조 프레스의 내구성과 금형 설계의 자유도를 증가시키게 된다.

상기 홈부(13)와 돌출부(23)의 다른 예시로서, 상기 제1단차는 상부성형홈(11)의 둘레에 돌출부가 양각 성형되어 구성이 되고, 상기 제2단차는 하부성형홈(21)의 둘레에 홈부가 음각 성형되어 구성이 될 수도 있다.

아울러, 본 발명은 도 4와 같이 상기 홈부(13)가 상부성형홈(11)의 둘레 일부분을 따라 형성될 수 있고, 이때에 상기 돌출부(23)가 하부성형홈(21)의 둘레 일부분을 따라 형성될 수 있다.

예컨대, 상기 홈부(13)가 상부성형홈(11)을 기준으로 상호 대향하는 위치에 형성될 수 있고, 상기 돌출부(23)가 하부성형홈(21)을 기준으로 상호 대향하는 위치에 형성될 수 있다.

즉, 금형 내에 단조 가공된 단조품의 인출 및 자동이송을 고려하여 성형홈의 외곽 일부인 파팅면 일부에만 돌출부(23)와 홈부(13) 등의 단차를 형성하고, 나머지 부분에는 단차 없이 오픈된 형태로 설계함으로써, 금형 내에 단조 가공된 단조품의 인출 및 자동이송이 보다 원활하게 이루어질 수 있게 된다.

물론, 경우에 따라 모든 파팅면에 단차를 형성하여 완전한 반밀폐 단조금형으로 설계할 수도 있다.

즉, 도면으로 도시하지는 않았으나, 상기 홈부가 상부성형홈(11)의 둘레 전체를 따라 형성되고, 상기 돌출부가 하부성형홈(21)의 둘레 전체를 따라 형성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 단조 가공시, 플래시로 빠져나오는 여분의 소재에 저항력이 제공되어 금형의 깊은 부위(밸런스웨이트 끝단부)까지 소재가 충분하게 충진되고, 이에 소재의 충진률이 높아지게 되어 단조 제품의 성형성이 향상된다.

더욱이, 제품의 성형성 향상으로 소재 회수율이 향상되어, 상대적으로 적은 중량의 원소재를 투입하고도 단조 제품의 생산이 가능하고, 이에 단조 제품의 제조원가를 절감하게 된다.

아울러, 반밀폐 단조금형 설계를 통해 여분의 소재가 플래시로 배출되어 밀폐 단조금형 대비 단조하중의 상승을 방지할 뿐만 아니라, 플래시 면적의 감소를 통해 단조하중을 감소시켜 단조 프레스의 내구성과 금형 설계의 자유도를 증가시키게 된다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

10 : 상형 11 : 상부성형홈
13 : 홈부 20 : 하형
21 : 하부성형홈 23 : 돌출부

Claims (6)

1. 상부성형홈의 둘레에 형성된 파팅면에 제1단차가 형성된 상형;
   하부성형홈의 둘레에 형성된 파팅면에 상기 제1단차와 대응하는 형상으로 제2단차가 형성된 하형;을 포함하는 단조용 금형.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1단차는 상부성형홈의 둘레에 홈부가 음각 성형되어 구성되고;
   상기 제2단차는 하부성형홈의 둘레에 돌출부가 양각 성형되어 구성된 것을 특징으로 하는 단조용 금형.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1단차는 상부성형홈의 둘레에 돌출부가 양각 성형되고;
   상기 제2단차는 하부성형홈의 둘레에 홈부가 음각 성형되어 구성된 것을 특징으로 하는 단조용 금형.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 홈부가 상부성형홈의 둘레 일부분을 따라 형성되고;
   상기 돌출부가 하부성형홈의 둘레 일부분을 따라 형성된 것을 특징으로 하는 단조용 금형.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 홈부가 상부성형홈을 기준으로 상호 대향하는 위치에 형성되고;
   상기 돌출부가 하부성형홈을 기준으로 상호 대향하는 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 단조용 금형.
6. 청구항 2에 있어서,
   상기 홈부가 상부성형홈의 둘레 전체를 따라 형성되고;
   상기 돌출부가 하부성형홈의 둘레 전체를 따라 형성된 것을 특징으로 하는 단조용 금형.

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