KR20210054143A - Punch for hot forging apparatus - Google Patents

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KR20210054143A KR1020190139889A KR20190139889A KR20210054143A KR 20210054143 A KR20210054143 A KR 20210054143A KR 1020190139889 A KR1020190139889 A KR 1020190139889A KR 20190139889 A KR20190139889 A KR 20190139889A KR 20210054143 A KR20210054143 A KR 20210054143A
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Abstract

The present invention relates to a punch for hot forging, capable of applying a curvature radius (R) to a pressing surface of a punch coming in contact with a half-finished product so as to apply uniform pressure to the surface of the half-finished product. The punch for hot forging includes: a punch body (100) having a coupling protrusion (110) and an upper coupling groove (120); a sub body (200) having a space part (230) made to house a lower part of the punch body (100) while surrounding the same, having a lower coupling groove (210) formed on an outer surface thereof, and having a pressure surface (220) to which a curvature radius (R) is applied; and a coupling cover (300) having left and right covers (320, 330) divided into two semicircular shapes to couple the punch body (100) and the sub body (200) while surrounding the outer circumference surfaces of the bodies, wherein an upper protrusion (340) is formed on an inner surface of an upper part of the left and right covers to be inserted into the upper coupling groove (120) of the sub body (200), and a lower protrusion (350) is formed on an inner surface of a lower part thereof to be inserted into the lower coupling groove (210) of the sub body (200).

Description

열간 단조용 펀치{Punch for hot forging apparatus}Punch for hot forging {Punch for hot forging apparatus}

본 발명은 단조용 펀치에 관한 것이다. 상세하게는 선박용 엔진의 배기포트를 개폐시키는 헤드부와 헤드부의 직선 왕복이동을 가이드하는 스템부를 포함하는 선박용 엔진의 배기밸브 스핀들의 형상 제작에 필요한 열간 단조 장치의 프레스에 장착되어 상, 하로 로드됨에 따라 upsetting 한 반제품을 가압 성형하기 위한 단조용 펀치로서, 반제품의 표면에 고른 압력을 가할 수 있도록 반제품과 접촉하는 펀치의 가압면에 곡률반경(R)을 적용한 단조용 펀치에 관한 것이다. The present invention relates to a punch for forging. In detail, it is mounted on the press of the hot forging device required to make the shape of the exhaust valve spindle of the marine engine including the head part that opens and closes the exhaust port of the marine engine and the stem part that guides the linear reciprocation of the head part, and is loaded up and down. As a punch for forging for press-molding a semi-finished product that has been set up accordingly, it relates to a forging punch in which a radius of curvature (R) is applied to the pressing surface of the punch in contact with the semi-finished product so that even pressure can be applied to the surface of the semi-finished product.

일반적으로 단조(Forging) 장치는 고체 재료인 금속을 가압하거나 두들기는 가공을 하게 된다. 이는 금속의 소성 변형을 일으켜 정적 또는 동적 가압을 주어 결정립을 미세화 하고, 조직을 균일화 시켜 기계적 물성치를 향상 시키는 동시에 필요한 형상을 갖도록 성형이 되는 가공을 말한다.In general, a forging device performs a process of pressing or tapping a solid material metal. This refers to the processing in which the metal is plastically deformed and subjected to static or dynamic pressure to refine the crystal grains, and to improve the mechanical properties by homogenizing the structure and at the same time forming to have the required shape.

단조는 가공 온도에 따라 구별되는데, 재료의 재결정(recrystallization)이 진행 되는 온도를 경계로 하여 그 이상의 온도에서 단조하는 것을 열간단조, 재결정 온도 상에서 단조하는 것을 온간단조, 그 보다 낮은 온도에서 단조하는 냉간 단조가 있다.Forging is classified according to the processing temperature, and forging at a higher temperature is hot forging, forging at a recrystallization temperature is warm forging, and forging at a lower temperature. There is cold forging.

이중에서도, 열간 단조는 소재를 재결정 온도 이상으로 가열하여 소성 변형성을 좋게 하여 복잡한 형상이나, 체적이 큰 제품을 가공하는데 주로 활용 된다. Among these, hot forging is mainly used to process a product having a complex shape or a large volume by heating a material above the recrystallization temperature to improve plastic deformability.

종래 밸브 스핀들 ( Valve spindle )형상을 가공 하기 위해서는 환봉을 upsetting 공정을 거쳐 반제품으로 예비 성형 한 후, 예비성형된 반제품을 열간단조를 통해 최종형상으로 성형하는 방법을 사용한다.In order to process the conventional valve spindle shape, a round bar is preformed into a semi-finished product through an upsetting process, and then the pre-formed semi-finished product is molded into a final shape through hot forging.

이때 예비 성형된 반제품의 형상은 원 직경에서 2.5배 이상 증가한 원기둥 형태로 성형 되고, 성형된 반제품은 성형품의 이동간에 온도가 낮아지므로, 전기로에 장입 시켜 재결정 온도이상에서 추가 가열하여 성형품의 온도가 1,150℃로 유지될 수 있도록 20분 이상 유지 후 단조기로 이동시켜 금형에 장입하여 성형품의 온도가 900℃ 이하로 낮아 지기 전에 2200 ton 의 하중으로 3회 가압 단조하여 제품을 성형하게 되는데, 단조기에 장착된 금형은 도6에 나타난 바와 같이, 펀치몸체(100)와 다이(400)로 구성되어 있고, 펀치몸체(100)의 하면 즉, 제품과 접촉하는 가압면은 평평한 상태로 되어 있다.At this time, the shape of the preformed semi-finished product is formed in a cylindrical shape that has increased more than 2.5 times the diameter of the circle, and the temperature of the molded semi-finished product is lowered during the movement of the molded product. After holding for at least 20 minutes so that it can be maintained at ℃, it is moved to the forging machine and loaded into the mold. Before the temperature of the molded product is lowered to 900℃ or less, the product is molded by pressing and forging three times with a load of 2200 ton. As shown in Fig. 6, the mold is composed of a punch body 100 and a die 400, and the lower surface of the punch body 100, that is, a pressing surface in contact with the product, is in a flat state.

이와 같은 금형에 의한 단조작업을 행하는 경우, 제품의 외경이 큰 밸브 스핀들의 경우에는 upset 성형품의 체적이 커지게 되므로 이를 열간단조하는데 있어 보다 높은 가압력을 요구하게 되는데, 가압시 가압이 부족하면 도6에서 확인할 수 있듯이 단조가 완료된 후에 소재가 금형의 내부 형상에 채워지지 않는다. 소재가 금형의 내부형상에 채워지지 않으면 도7에 나타난 바와 같이 제품(440)이 불균일하게 변형이 되어 제품 상단과 하단의 직각도에 영향을 주어 기울어지는 현상이 발생하게 되고, 이에 따라 밸브 스핀들의 외경 형상의 크기가 부족하여 후속공정에서 가공을 할 수 없게 되는 문제가 발생된다. In the case of forging with such a mold, in the case of a valve spindle with a large outer diameter of the product, the volume of the upset molded product increases, so a higher pressing force is required for hot forging it. As can be seen, the material does not fill the inner shape of the mold after forging is completed. If the material is not filled into the inner shape of the mold, the product 440 is unevenly deformed as shown in Fig. 7, which affects the perpendicularity of the top and bottom of the product, resulting in a tilting phenomenon. There is a problem that processing cannot be performed in a subsequent process due to insufficient size of the outer diameter shape.

또한, upsetting 한 반제품을 성형 시 제품의 가압을 지탱해 주는 앤빌(Anvil)의 접촉면에서 소성변형이 발생 할 때, 변형의 시작 부위가 환봉의 바깥쪽에서부터 일어나게 되고 환봉의 심부에는 소성변형 속도가 바깥쪽 보다 느려지기 때문에 성형품의 바닥에는 도8 처럼 U자 형태의 단(451)이 발생하게 되는데, 이 단은 성형 시 발생되는 가압으로 인해 점점 변형이 발생하여 생기는 것으로서, 단조 후 펀치와 맞닿는 면에서 발생한 마찰력과 소성 변형이 가능한 한계치로 인해 중심부와 그 주변에 3mm 깊이의 원형단이 형성된 것이어서 제거되어야 한다. In addition, when plastic deformation occurs on the contact surface of the anvil that supports the pressurization of the product when forming the upsetting semi-finished product, the starting part of the deformation occurs from the outside of the round bar, and the plastic deformation speed is external at the core of the round bar. Because it is slower than the side, a U-shaped end 451 is generated on the bottom of the molded product as shown in Fig. 8, which is gradually deformed due to the pressure generated during molding. Due to the frictional force generated and the limit of plastic deformation, a 3mm deep circular end is formed in the center and around it and must be removed.

따라서 이 형태의 성형품은 원형단을 제거 하기 위해 필요 이상의 가공을 추가로 진행하게 되여 생산 공정 시간과 비용을 증가 시키는 문제가 발생 된다. Therefore, this type of molded product undergoes additional processing more than necessary to remove the circular end, resulting in a problem of increasing the production process time and cost.

또한 단조 가압시 upsetting 제품의 바닥면과 펀치가 맞닿는 영역에서 응력이 집중되는 관계로 펀치의 변형이 발생되고 동일한 영역에서의 반복 하중으로 인해 피로파괴가 발생하여 펀치의 균열이 발생할 확률도 증가하는 문제가 있다. In addition, when forging is pressed, the stress is concentrated in the area where the punch is in contact with the bottom surface of the upsetting product, which causes deformation of the punch, and fatigue failure occurs due to repeated loads in the same area, increasing the probability of cracking of the punch. There is.

본 발명은 상기 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,The present invention has been devised to solve the above problems,

upsetting한 예비 성형품을 금형에 장입하여 가압 시, 성형품과 접촉 되는 펀치의 가압면에 곡률반경 R을 적용하여 가압 중심부에 발생하는 압력을 증가시켜 제품의 단조성(Forge ability)을 높이고, When the upsetting preform is loaded into the mold and pressed, the radius of curvature R is applied to the pressurization surface of the punch in contact with the molded product to increase the pressure generated in the press center to increase the forge ability of the product.

또한 Upsetting 공정을 거친 예비 성형품의 단조 후 제품의 기울어짐을 감소 할 수 있는 단조용 펀치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.In addition, the purpose of this is to provide a punch for forging that can reduce the inclination of the product after forging the preformed product through the upsetting process.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여The present invention to achieve the above object

체결돌기(110)와 상부체결홈(120)을 구비한 펀치몸체(100)와,A punch body 100 having a fastening protrusion 110 and an upper fastening groove 120,

상기 펀치몸체(100)의 하부를 감싸며 내장하도록 된 공간부(230)를 가지며 외측면에는 하부체결홈(210)이 형성되고 가압면(220)에는 곡률반경(R)이 적용되어 있는 보조몸체(200)와,The auxiliary body (R) has a space portion (230) that is enclosed and built into the lower portion of the punch body (100), and a lower fastening groove (210) is formed on the outer surface, and a radius of curvature (R) is applied to the pressing surface (220). 200) and,

상기 펀치몸체(100)와 보조몸체(200)의 외주면을 감싸면서 결합하도록 2개의 반원 형상으로 분할되어 있는 좌우덮개(320, 330)와, 상기 좌우덮개의 상부 내측면에는 상기 펀치몸체(100)의 상부체결홈(120)에 삽입되도록 상부턱(340)이 형성되고, 하부내측면에는 상기 보조몸체(200)의 하부체결홈(210)에 삽입되도록 하부턱(350)이 형성되어 있는 결합덮개(300)로 구성되는 것을 특징으로 하는 단조용 펀치를 제공한다.The left and right covers (320, 330) divided into two semicircular shapes to be coupled while surrounding the outer circumferential surface of the punch body 100 and the auxiliary body 200, and the punch body 100 on the upper inner surface of the left and right covers The upper jaw (340) is formed to be inserted into the upper fastening groove (120) of, and a lower jaw (350) is formed to be inserted into the lower fastening groove (210) of the auxiliary body (200) on the lower inner surface of the coupling cover It provides a punch for forging, characterized in that consisting of (300).

상기 반원 형상의 좌우덮개(320, 330)는 접합되는 부분에 나사홈(310)이 형성되어 나사에 의해 결합되며,The left and right covers 320 and 330 of the semicircular shape are joined by screws by forming a screw groove 310 in a portion to be joined,

상기 곡률반경(R)은 R1800 ~ R2200 인 것을 특징으로 한다.The radius of curvature (R) is characterized in that R1800 ~ R2200.

본 발명에 따르면,According to the present invention,

단조 작업 시 동일한 압력이 성형품에 가해 질 때 곡률반경(R)에 의해 제품에 가해지는 압력이 상승하게 되면서, 이에 따라 단조성이 향상되고, 단조부와 비단조부의 기울어짐이 감소되며, 단조 제품의 바닥면에 생성되는 원형의 단 형상을 줄여주는 효과가 있다. When the same pressure is applied to the molded product during forging, the pressure applied to the product increases by the radius of curvature (R), thereby improving the forging property, reducing the inclination of the forged part and the non-forged part, and reducing the inclination of the forged part and the non-forged part. It has the effect of reducing the shape of the circular step that is created on the bottom of the floor.

또한 단조 시 곡률반경(R) 중심부와 접촉되는 영역의 압력은 증가되나, 그 주변에서는 압력이 고르게 분산되어 특정 영역에서 국부 적으로 가압이 이루어 지지 않으므로 펀치의 손상을 최소화 할 수 있어 펀치의 사용 주기를 증가시키는 효과가 있으며, 펀치가 손상되어 교체 시 펀치몸체를 전부 교체할 필요 없이 보조몸체만 간단하게 교체하는 것이 가능하여 작업효율을 증가시키는 효과가 있다. In addition, the pressure in the area in contact with the center of the radius of curvature (R) increases during forging, but the pressure is evenly distributed around the area, so that local pressure is not applied in a specific area, so damage to the punch can be minimized. There is an effect of increasing the punch, and when replacing the punch is damaged, it is possible to simply replace only the auxiliary body without having to replace the entire punch body, thereby increasing work efficiency.

도 1은 본 발명의 펀치가 부착된 단조기의 모식도이다.
도 2는 본 발명 단조용 펀치의 분해도 이다.
도 3는 본 발명 단조용 펀치를 구성하는 펀치몸체의 외면도이다
도 4는 본 발명 단조용 펀치를 구성하는 보조몸체의 외면도이다
도 5는 본 발명 단조용 펀치를 구성하는 결합덮개의 평단면도이다.
도 6은 종래 단조용 펀치의 형상과 이에 의해 성형품이 성형되는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 7은 종래 단조용 펀치에 의해 성형된 단조품의 사진이다.
도 8은 종래 단조용 펀치에 의해 성형된 단조품의 바닥면에 형성된 'U' 자 형태의 단이 표현된 사진이다.
도 9는 본 발명 단조용 펀치의 형상과 이에 의해 성형품이 성형되는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 10은 본 발명 단조용 펀치에 의해 성형된 단조품의 사진이다1 is a schematic diagram of a forging machine with a punch of the present invention.
Figure 2 is an exploded view of the present invention forging punch.
Figure 3 is an outer view of the punch body constituting the present invention forging punch
Figure 4 is an external view of the auxiliary body constituting the present invention forging punch
Figure 5 is a cross-sectional plan view of the coupling cover constituting the punch for forging the present invention.
6 is a schematic view showing a shape of a conventional punch for forging and a state in which a molded product is molded thereby.
7 is a photograph of a forged product formed by a conventional forging punch.
8 is a photograph showing a'U'-shaped step formed on the bottom surface of a forged product molded by a conventional forging punch.
Fig. 9 is a schematic view showing the shape of the punch for forging according to the present invention and a state in which a molded product is molded thereby.
10 is a photograph of a forged product formed by the present invention forging punch

본 발명의 단조용 펀치는 일반적인 열간 단조 장치의 프레스에 결합 된 펀치에 추가로 장착되는 치공구로 구성 되어 있는 것으로서, 열간 단조 장치의 상단부에 장착되어 상, 하 작용으로 이동됨에 따라 가열 된 소재를 원하는 형상으로 만들기 위한 단조용 펀치몸체에 접촉면이 국률반경(R) 형상으로 가공된 펀치 치공구를 탈 부착 가능하도록 구성되어, 펀치 치공구만을 교체 할 수 있도록 하는 단조용 펀치에 관한 것을 특징으로 한다.The forging punch of the present invention is composed of a jig tool that is additionally mounted on the punch coupled to the press of a general hot forging device, and is mounted on the upper end of the hot forging device to move up and down the heated material. It is characterized in that it relates to a punch for forging that allows only the punch tool to be replaced by a punch tool whose contact surface is formed in a radius (R) shape can be detachably attached to the punch body for forging to form a shape.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 단조용 펀치에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a punch for forging according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 열간 단조기에 본 발명에 따른 단조용 펀치(10)가 장착된 상태를 나타내는 모식도이며, 도 2는 본 발명 단조용 펀치의 분해도이고, 도3은 본 발명 단조용 펀치의 펀치몸체의 외면도이고, 도4는 본 발명 단조용 펀치의 곡률 반경(R)이 적용 된 보조 몸체부이고, 도5는 본 발명 단조용 펀치의 결합덮개를 나타낸 평단면도이다.1 is a schematic diagram showing a state in which a forging punch 10 according to the present invention is mounted on a hot forging machine, FIG. 2 is an exploded view of the forging punch according to the present invention, and FIG. 3 is an outer surface of the punch body of the punch forging according to the present invention Figure 4 is an auxiliary body portion to which the radius of curvature (R) of the punch for forging of the present invention is applied, and Figure 5 is a cross-sectional plan view showing the coupling cover of the punch for forging of the present invention.

본 발명 단조용 펀치(10)는 도2에 나타난 바와 같이, 펀치몸체(100)와, 그 하부에 장착되는 보조몸체(200)와, 상기 펀치몸체(100) 및 보조몸체(200)를 결합하기 위한 결합덮개(300)로 구성되어 있다. The present invention forging punch 10, as shown in Figure 2, to combine the punch body 100, the auxiliary body 200 mounted in the lower, the punch body 100 and the auxiliary body 200 It consists of a coupling cover 300 for.

상기 펀치몸체(100)는 도3에 나타난 바와 같이, 단조기에 체결하기 위한 체결돌기(110)가 상부 외주면을 따라 형성되어 있고, 몸체의 중앙부분 외주면에는 상부체결홈(120)이 형성된 형태로 되어 있으며,As shown in Fig. 3, the punch body 100 has a fastening protrusion 110 for fastening to the forging machine is formed along the upper outer circumferential surface, and the upper fastening groove 120 is formed on the outer circumferential surface of the central part of the body. There is,

상기 보조몸체(200)는 도4에 나타난 바와 같이, 중앙부에는 상기 펀치몸체(100)의 하부가 삽입 내장되도록 공간부(23)가 형성되어 있고, 외주면에는 하부체결홈(210)이 형성되어 있고, 하면에는 성형품과 접촉하는 가압면(220)이 곡률반경(R)으로 돌출 형성되어 있는데, As shown in FIG. 4, the auxiliary body 200 has a space 23 formed at the center portion so that the lower portion of the punch body 100 is inserted and embedded, and a lower fastening groove 210 is formed on the outer circumferential surface thereof. , On the lower surface, the pressing surface 220 in contact with the molded product is protruded with a radius of curvature (R),

이때의 곡률 반경(R)의 크기는 제품의 가압이 부족하여 금형 내부의 외경까지 단조하는 데 필요한 체적 만큼만 곡률 반경을 적용하여 불필요한 체적의 소모가 되지 않도록 하는 것이 중요하고, 이에 따라 위 제품 밸브스핀들의 제조에는 곡률 반경이 R1800~ R2200 의 범위가 되도록 적용하는 것이 바람직하다.As for the size of the radius of curvature (R) at this time, it is important to apply the radius of curvature only as much as the volume required to forge the inner diameter of the mold due to insufficient pressurization so that unnecessary volume is not consumed. It is preferable to apply such that the radius of curvature is in the range of R1800 to R2200 in the manufacture of.

상기 결합덮개(300)는 도5에 나타난 바와 같이, 상기 펀치몸체(100)와 상기 보조몸체(200)의 외주면을 따라 결합하도록 환상의 형상으로 되어 있으며, 이의 착탈을 용이하게 하기 위하여 결합덮개(300)는 2개의 반원형상으로 좌결합덮개(320)와 우결합덮개(330)로 반분되어 있다. 좌결합덮개(320)와 우결합덮개(330)의 상부 내면에는 상기 펀치몸체(100)의 상부체결홈(120)에 삽입되는 상부턱(340)이 형성되어 있고, 하부 내면에는 상기 보조몸체(200)의 하부체결홈(210)에 삽입되는 하부턱(350)이 형성되어 있다. 그리고 좌우결합덮개(320, 330)가 접합하는 부위에는 나사홈(310)이 형성되어 나사로 결합되어 고정하도록 되어 있다. As shown in Fig. 5, the coupling cover 300 has an annular shape to be coupled along the outer circumferential surface of the punch body 100 and the auxiliary body 200, and to facilitate the attachment and detachment thereof, the coupling cover ( 300) is divided into two semicircular shapes and a left coupling cover 320 and a right coupling cover 330. An upper jaw 340 inserted into the upper fastening groove 120 of the punch body 100 is formed on the upper inner surface of the left coupling cover 320 and the right coupling cover 330, and the auxiliary body ( A lower jaw 350 inserted into the lower fastening groove 210 of 200 is formed. In addition, a screw groove 310 is formed in a portion to which the left and right coupling covers 320 and 330 are joined, and is coupled with screws to be fixed.

이들이 결합되는 과정은 펀치몸체(100)의 하부를 보조몸체(200)의 공간부(23)에 삽입하여 밀착시킨 다음, 결합덮개(300)로 이들을 결합고정하여 완성되는데,The process in which they are combined is completed by inserting the lower part of the punch body 100 into the space part 23 of the auxiliary body 200 and making them in close contact, and then combining and fixing them with a coupling cover 300,

먼저 좌우결합덮개(320, 330)의 상부턱(340)을 펀치몸체(100)의 상부체결홈(120)에 삽입하고, 하부턱(350)은 보조몸체(200)의 하부체결홈(210)에 삽입한 후, 좌우결합덮개(320, 330)의 접합부위에 형성된 나사홈(310)을 통하여 나사로 조여서 좌우결합덮개(320, 330)를 확실하게 결합하는 과정을 거친다. First, insert the upper jaw 340 of the left and right coupling covers 320 and 330 into the upper fastening groove 120 of the punch body 100, and the lower jaw 350 is the lower fastening groove 210 of the auxiliary body 200 After being inserted in, the left and right coupling covers 320 and 330 are reliably coupled to the left and right coupling covers 320 and 330 by tightening with screws through the screw grooves 310 formed on the joint portions of the left and right coupling covers 320 and 330.

좌우결합덮개(320, 330)의 상부턱(340)은 하부턱(350)에 비하여 약 2배 정도의 차이가 나도록 길게 형성되어 있는데, 이는 상부턱(340)이 보조몸체(200)의 두께 만큼의 길이가 더 필요하고, 보조몸체(200)를 펀치몸체(100)에 안전하게 고정하기 위함이다. The upper jaw 340 of the left and right coupling covers 320 and 330 is formed to have a difference of about twice as long as the lower jaw 350, which means that the upper jaw 340 is as much as the thickness of the auxiliary body 200. It is to securely fix the auxiliary body 200 to the punch body 100 and require more length.

이와 같은 본 발명 단조용 펌프는 열간 단조 장치에 고정되어 결합된 펀치 몸체의 얼라인(align)이 유지된 상태에서 가열 된 성형품을 단조하는 작업에서 제품에 가해지는 압력을 증가시켜, 소성유동성을 좋게 하여 제품의 단조성을 높일 수 있고, 또한, 펀치 교체 비용 및 시간을 감소 시켜 제품 생산 비용을 감소시키는 효과가 있다.The forging pump of the present invention increases the pressure applied to the product in the forging of heated molded products while maintaining the alignment of the punch body that is fixed to the hot forging device and improves plastic fluidity. Thus, the forgeability of the product can be increased, and the cost and time for replacing the punch are reduced, thereby reducing the cost of product production.

또한, 펀치의 접촉면의 곡률반경 R을 형성함으로써, 동일한 가압압력에서 발생되는 응력을 집중시키는 것이 가능하여 가압부족으로 인해 소재가 금형의 내부형상에 체워지지 않는 문제를 감소시킬 수 있으며, In addition, by forming the radius of curvature R of the contact surface of the punch, it is possible to concentrate the stress generated at the same pressing pressure, reducing the problem that the material does not fill in the inner shape of the mold due to insufficient pressing.

금형의 내부형상이 전체적으로 채위짐으로 인해 제품의 직각도의 변화가 작아지면서 단조품에서 소재형상으로 가공하기 위해 주어지는 가공공차를 최소화 할 수 있어 원소재 비용을 감소시키는 효과를 가진다.As the change in the perpendicularity of the product is reduced due to the internal shape of the mold as a whole, it has the effect of reducing the cost of raw materials by minimizing the processing tolerance given for processing from a forged product to a material shape.

이하에 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다The present invention will be described in more detail through examples below.

[실험예] [Experimental Example]

(1) Upsetting 성형(반제품 성형)(1) Upsetting molding (semi-finished product molding)

모재는 표 1의 조성을 가지는 내열강(SNCrW)을 사용하였으며, 세아 특수강에서 생산된 77 Ø 환봉을 사용하였으며, Upsetting 조건은 표 2와 같은 조건으로 작업하였다.As the base material, heat-resistant steel (SNCrW) having the composition of Table 1 was used, and a 77 Ø round bar produced by SeAH Special Steel was used, and the upsetting conditions were worked under the conditions shown in Table 2.


성분
ingredient
Ni
Ni
Cr
Cr
W
W
Mo
Mo
Nb
Nb
C
C
Mn
Mn
Si
Si
S
S
Fe
Fe
wt(%)
wt(%)
10.29
10.29
19.9
19.9
2.06
2.06
0.17
0.17
0.05
0.05
0.26
0.26
1.02
1.02
0.96
0.96
0.003
0.003
bal.
bal.

Figure pat00001
Figure pat00001

(2) 열간 단조(2) hot forging

1차 성형을 한 반제품을 전기로에 장입하여 단조 전 성형품의 온도를 1150℃로 유지 될 수 있도록 하였다. The first molded semi-finished product was loaded into the electric furnace so that the temperature of the molded product before forging could be maintained at 1150℃.

가열이 완료된 성형품을 단조기로 이동시켜 성형품의 온도가 900℃ 이하로 낮아 지기 전에 가압을 진행한다.The heated molded product is moved to a forging machine and pressurized before the temperature of the molded product is lowered to 900℃ or less.

(3) 접촉면이 플랫(flat)한 펀치 단조(3) Punch forging with flat contact surface

일반 공정에서 적용되는 방식으로 2200 ton 의 하중으로 3회 가압하여 제품을 단조 하였다. 도 6에서 확인 할 수 있듯이, 단조가 완료 된 후에도 금형에 채워 지지 않은 것을 확인 할 수 있다. 이는 후속 공정에서 필요한 밸브 스핀들의 외경 형상의 크기가 부족하여 가공을 할 수 없게 된다. The product was forged by pressing 3 times with a load of 2200 ton as a method applied in the general process. As can be seen in Figure 6, it can be confirmed that the mold is not filled even after the forging is completed. This makes it impossible to process because the size of the outer diameter shape of the valve spindle required in the subsequent process is insufficient.

또한, 도 8에서 볼 수 있듯이 바닥면에 원형의 단이 발생하게 되는데 이는 upsetting 성형 시 제품의 가압을 지탱해 주는 앤빌(Anvil)의 접촉면에서 소성변형이 발생 할 때, 변형의 시작 부위가 환봉의 바깥쪽에서부터 일어나게 되고 환봉의 심부에는 소성변형 속도가 바깥쪽 보다 느려서 성형품의 바닥에는 도8 처럼 U자 형태의 단(451)이 발생하게 된다. In addition, as shown in Fig. 8, a circular step is generated on the bottom surface. This is when plastic deformation occurs at the contact surface of the anvil that supports the pressing of the product during upsetting molding, the starting part of the deformation is the round bar. It occurs from the outside, and the plastic deformation speed is slower than the outside in the deep part of the round bar, so a U-shaped end 451 is generated at the bottom of the molded product as shown in FIG. 8.

이 형태의 성형품은 단조 후 펀치와 맞닿는 면에서 발생한 마찰력과 소성 변형이 가능한 한계치로 인해 중심부와 그 주변에 3mm 깊이의 단을 형성되게 되고, 이 원형단을 제거 하기 위해 필요 이상의 가공을 추가로 진행하게 되여 생산 공정 시간과 비용을 증가 시키는 요인이 된다. After forging, a 3mm-deep step is formed in the center and around it due to the frictional force generated on the surface in contact with the punch after forging and the limit of plastic deformation, and further processing is performed to remove this circular end. As a result, it is a factor that increases the production process time and cost.

(4) 곡률 반경 (R)을 적용한 펀치 단조(4) Punch forging applying the radius of curvature (R)

동일한 공정 조건으로 본 발명에 따른 열간 단조를 진행했으며, 열간단조한 결과는 도 10에 나타난 바와 같이 곡률 반경에 따른 밸브 스핀들의 바닥면은 곡면을 보이고, 금형 형상의 외경까지 채워진 것을 확인 할 수 있다.The hot forging according to the present invention was performed under the same process conditions, and the result of hot forging shows that the bottom surface of the valve spindle according to the radius of curvature has a curved surface and is filled to the outer diameter of the mold shape as shown in FIG. .

또한, 바닥 중심 부위에 발생한 원형의 단은 곡면 제거 시 같이 제거가 가능하여 추가 가공이 필요 없으므로 생산의 효율을 높일 수 있다. In addition, the circular stage generated in the center of the floor can be removed at the same time when the curved surface is removed, so that additional processing is not required, so the efficiency of production can be improved.

또한, 후속 가공 진행 시 제품의 흔들림이 감소한 것을 확인 하였으며, 소재의 외경의 최소 가공 치수가 10mm에서 4mm로 감소 된 것을 확인하였다. In addition, it was confirmed that the shaking of the product decreased during the subsequent processing, and it was confirmed that the minimum processing dimension of the outer diameter of the material was reduced from 10mm to 4mm.

10: 결합된 펀치 몸체 100: 펀치 몸체
110: 체결돌기 120: 체결 홈
200: 보조 몸체 210: 체결 홈
220: 가압면 300: 결합 덮개
310: 나사 홈 320: 결합 덮개 (좌)
330: 결합 덮개(우) 400: 열간 단조 금형
410: 플랫(flat) 한 펀치로 단조한 열간 단조품 모식도
420: 플랫(flat) 한 펀치로 단조한 열간 단조품의 금형 모식도의 외경부 확대도
430: 플랫(flat)한 펀치로 열간 단조 후 상태
431: 플랫(flat)한 펀치로 단조 한 금형의 외경부 확대
440: 플랫(flat)한 펀치로 단조 한 제품
450 : 전기 Upsetting 후 제품 상태
460: 본 발명 단조 펀치와 맞닿는 면의 중심부의 U자 형태의 단
461: 본 발명 단조펀치에 의한 U자 형태의 단 확대
470: 본 발명 곡률 반경(R)이 적용 된 펀치로 단조한 열간 단조품의 모식도
471: 본 발명 곡률 반경(R)이 적용 된 펀치로 단조 한 금형 모식도의 외경부 확대도
480: 본 발명 곡률 반경(R)이 적용 된 펀치로 단조 후 상태
481: 본 발명 곡률 반경(R)이 적용 된 펀치로 단조 한 금형의 외경부 확대
490: 본 발명 곡률 반경(R)이 적용 된 펀치 단조 후 맞닿는 바닥면 상태
491: 본 발명 곡률 반경(R)이 적용 된 펀치로 단조 한 제품10: combined punch body 100: punch body
110: fastening protrusion 120: fastening groove
200: auxiliary body 210: fastening groove
220: pressing surface 300: coupling cover
310: screw groove 320: coupling cover (left)
330: bonding cover (right) 400: hot forging mold
410: Schematic diagram of a hot forged product forged with a flat punch
420: An enlarged view of the outer diameter of the mold schematic diagram of a hot forged product forged with a flat punch
430: state after hot forging with a flat punch
431: Expansion of the outer diameter of the mold forged with a flat punch
440: product forged with a flat punch
450: Product status after electricity Upsetting
460: U-shaped end at the center of the surface in contact with the forged punch of the present invention
461: U-shaped short enlargement by the forging punch of the present invention
470: Schematic diagram of a hot forged product forged with a punch to which the radius of curvature (R) of the present invention is applied
471: An enlarged view of the outer diameter of a schematic diagram of a mold forged with a punch to which the radius of curvature (R) of the present invention is applied
480: State after forging with a punch to which the radius of curvature (R) of the present invention is applied
481: Expansion of the outer diameter of the mold forged with a punch to which the radius of curvature (R) of the present invention is applied
490: The state of the abutting floor after punch forging to which the radius of curvature (R) of the present invention is applied
491: Product forged with a punch to which the present invention radius of curvature (R) is applied

Claims (3)

체결돌기(110)와 상부체결홈(120)을 구비한 펀치몸체(100)와,
상기 펀치몸체(100)의 하부를 감싸며 내장하도록 된 공간부(230)를 가지며 외측면에는 하부체결홈(210)이 형성되고 가압면(220)에는 곡률반경(R)이 적용되어 있는 보조몸체(200)와,
상기 펀치몸체(100)와 보조몸체(200)의 외주면을 감싸면서 결합하도록 2개의 반원 형상으로 분할되어 있는 좌우덮개(320, 330)와, 상기 좌우덮개의 상부 내측면에는 상기 펀치몸체(100)의 상부체결홈(120)에 삽입되도록 상부턱(340)이 형성되고, 하부내측면에는 상기 보조몸체(200)의 하부체결홈(210)에 삽입되도록 하부턱(350)이 형성되어 있는 결합덮개(300)로 구성되는 것을 특징으로 하는 열간단조용 펀치A punch body 100 having a fastening protrusion 110 and an upper fastening groove 120,
The auxiliary body (R) has a space portion (230) that is enclosed and built into the lower portion of the punch body (100), a lower fastening groove (210) is formed on the outer surface, and a radius of curvature (R) is applied to the pressing surface (220). 200) and,
Left and right covers (320, 330) divided into two semicircular shapes to be coupled while surrounding the outer circumferential surface of the punch body 100 and the auxiliary body 200, and the punch body 100 on the upper inner surface of the left and right covers The upper jaw (340) is formed to be inserted into the upper fastening groove (120) of the, and a lower jaw (350) is formed to be inserted into the lower fastening groove (210) of the auxiliary body (200) on the lower inner side of the coupling cover Hot forging punch, characterized in that consisting of (300) 제1항에 있어서,
상기 반원 형상의 좌우덮개(320, 330)는 접합되는 부분에 나사홈(310)이 형성되어 나사에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 열간단조용 펀치The method of claim 1,
The semicircular left and right covers 320 and 330 are punched for hot forging, characterized in that a screw groove 310 is formed in a portion to be joined and coupled by a screw 제1항에 있어서,
상기 곡률반경(R)은 R1800 ~ R2200 인 것을 특징으로 하는 열간단조용 펀치The method of claim 1,
The radius of curvature (R) is a punch for hot forging, characterized in that R1800 ~ R2200
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101578329B1 (en) * 2015-09-02 2015-12-16 김형근 clamp

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