KR20230105792A - 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법 및 이에 의해 제조되는 유공압실린더 빔 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이중관을 탄소강관과 알루미늄강관으로 구성하여 강도를 향상시키고, 제조비용을 절감하고 경량화를 구현할 수 있는 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법 및 이에 의해 제조되는 유공압실린더 빔에 관한 것으로, 제1금속소재를 인발공정을 통해 제1직경의 내부관을 준비하는 단계와, 제2금속소재를 인발공정을 통해 제2직경의 외부관을 준비하는 단계와, 상기 외부관 내측에 상기 내부관을 삽입하여 이중강관 파이프를 준비하는 단계와, 상기 이중강관 파이프를 램에 투입하여 압출하는 단계와, 상기 램으로부터 압출되는 상기 이중강관 파이프를 150℃ 내지 1350℃로 열처리하는 단계와, 열처리된 상기 이중강관 파이프를 스트레이트형으로 인발시켜 특정 형상으로 성형하는 단계와, 인발 성형된 상기 이중강관 파이프를 일정길이로 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법 및 이에 의해 제조되는 유공압실린더 빔에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 이중관을 탄소강관과 알루미늄강관으로 구성하여 강도를 향상시키고, 제조비용을 절감하고 경량화를 구현할 수 있는 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법 및 이에 의해 제조되는 유공압실린더 빔에 관한 것이다.
일반적으로,
자동차의 현가장치에는 충격을 흡수하여 승차감을 향상시키는 쇽업쇼바가 장착된다. 쇽업쇼바는 차체프레임과 바퀴지지프레임 사이에 연결되어, 스프링의 인장과 압축 양방향의 운동을 통제하여 편안한 승차감을 제공한다.
이러한 쇽업쇼바는 구조에 따라 유압식과 가스식이 일반적으로 이용되고 있다.
유압식은 오일의 압력에 의해 충격을 흡수하는 방식이고, 가스식은 오일의 압력 뿐만 아니라 가스의 반발력을 함께 이용하여 완충작용을 하는 방식이다.
자동차에 전달되는 충격을 완충하기 위한 기술문헌으로 대한민국 등록실용신안공보 제20-0245831호에 유압을 이용한 쇽업쇼바가 게시되어 있다.
그런데, 기존의 유압식 또는 가스식의 쇽업쇼바는 유체를 적용하기 때문에 충격흡수능력에 제한이 있으며, 사용경과에 따른 유체 또는 가스의 성질 변화에 의한 완충성능의 변화도 발생한다.
또한, 굴삭기용 암반 천공 장치는 지반의 굴착 작업시 지면이나 지하에 묻혀진 암반을 용이하게 파쇄하기 위해 굴삭기의 암에 장착하여 사용하는 기계장치로, 선단에 천공비트가 설치된 파쇄회전체가 회전을 하면서 암반을 파쇄하게 된다.
이러한 암반 천공 장치는 상면에 암반 천공 장치를 굴삭기에 장착시키기 위한 브래킷이 설치된 브래킷설치부가 구비되고 저면에 다수개의 착지돌기가 설치된 본체와; 상기 본체에 기립설치되는 가이드축과; 상기 가이드축에 삽입된 연결구를 통해 승강가능하게 설치되며 유압모터의 의해 회전하면서 암반을 파쇄하는 파쇄회전체;로 구성되는데, 상기 파쇄회전체는 주로 유압실린더의 피스톤로드와 결합되어 피스톤 작용에 의해 상하로 승강하게 된다.
여기서 종래의 암반 천공 장치는 유압실린더의 피스톤로드를 일정길이만큼 하측으로 밀면서 피스톤로드와 결합되어 있는 파쇄회전체가 암반을 점진적으로 파쇄하면서 하강하도록 한 다음, 다시 상기 피스톤로드를 원래의 위치로 잡아당겨 파쇄회전체를 상승시켜 암반의 파쇄물을 제거하는 작업을 반복하면서 천공작업을 수행하였는데, 암반의 파쇄작업의 진행에 따라 상기 피스톤로드를 원래의 위치로 상승시킬 필요가 없는 경우에도 유압장치의 특성상 상기 피스톤로드를 원래의 위치로 상승시킴에 따라 에너지의 낭비 및 작업의 효율성을 저해하는 문제가 발생하였다.
상술한 차량용 공압실린더와 굴삭기용 유압실린더를 포함하는 유공압실린더에 발생하는 저강도 및 고비용을 해결할 수 있는 유공압실린더가 요구된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 이중관을 탄소강관과 알루미늄강관으로 구성하여 강도를 향상시키고, 제조비용을 절감하고 경량화를 구현할 수 있는 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법 및 이에 의해 제조되는 유공압실린더 빔을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해서, 제1금속소재를 인발공정을 통해 제1직경의 내부관을 준비하는 단계와, 제2금속소재를 인발공정을 통해 제2직경의 외부관을 준비하는 단계와, 상기 외부관 내측에 상기 내부관을 삽입하여 이중강관 파이프를 준비하는 단계와, 상기 이중강관 파이프를 램에 투입하여 압출하는 단계와, 상기 램으로부터 압출되는 상기 이중강관 파이프를 150℃ 내지 1350℃로 열처리하는 단계와, 열처리된 상기 이중강관 파이프를 스트레이트형으로 인발시켜 특정 형상으로 성형하는 단계와, 인발 성형된 상기 이중강관 파이프를 일정길이로 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1금속소재는 탄소강이고, 상기 제2금속소재는 알루미늄강으로 이루어지며, 상기 내부관을 준비하는 단계는 관형상의 상기 제1금속소재를 800℃ 내지 1100℃로 1초 내지 5초 동안 고주파 유도가열하여 열처리하고, 5sec 이내에서 250℃ 이하로 급냉처리하는 1차 ??칭 열처리를 수행하고, 200℃ 내지 700℃로 30분 내지 3시간 동안 템퍼링을 수행한 후, 인발공정을 통해 제1직경의 내부관을 준비하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 내부관을 준비하는 단계는 상기 1차 ??칭 열처리를 수행한 후, 추가로 800℃ 내지 1100℃로 1초 내지 5초 동안 고주파 유도가열하여 열처리하고, 5sec 이내에서 250℃ 이하로 급냉처리하는 2차 ??칭 열처리를 더 수행한 후, 200℃ 내지 700℃로 30분 내지 3시간 동안 템퍼링을 수행한 후, 인발공정을 통해 제1직경의 내부관을 준비하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1금속소재는 알루미늄강이고, 상기 제2금속소재는 탄소강으로 이루어지며, 상기 외부관을 준비하는 단계는 관형상의 상기 제1금속소재를 800℃ 내지 1100℃로 1초 내지 5초 동안 고주파 유도가열하여 열처리하고, 5sec 이내에서 250℃ 이하로 급냉처리하는 1차 ??칭 열처리를 수행하고, 200℃ 내지 700℃로 30분 내지 3시간 동안 템퍼링을 수행한 후, 인발공정을 통해 제2직경의 외부관을 준비하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 외부관을 준비하는 단계는 상기 1차 ??칭 열처리를 수행한 후, 추가로 800℃ 내지 1100℃로 1초 내지 5초 동안 고주파 유도가열하여 열처리하고, 5sec 이내에서 250℃ 이하로 급냉처리하는 2차 ??칭 열처리를 더 수행한 후, 200℃ 내지 700℃로 30분 내지 3시간 동안 템퍼링을 수행한 후, 인발공정을 통해 제2직경의 외부관을 준비하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 인라인화 설비를 통해, 상기 1차 ??칭 열처리 후에, 즉시 상기 2차 ??칭 열처리를 연속적으로 일괄처리하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이중강관 파이프를 원형, 타원형 또는 다각형의 단면 형상으로 인발시켜 성형하는 것을 특징으로 한다.
또한, 절단된 상기 이중강관 파이프를 유공압실린더의 형상에 맞춰 다이??칭, 포밍 또는 벤딩 공법에 의해 굴곡형으로 가공하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 굴곡형으로 가공된 상기 이중강관 파이프에 쇼트 피닝 공정을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 내부관의 외주면에 길이방향으로 외측 보강리브를 형성하고, 상기 외부관의 내측에는 상기 외측 보강리브에 대응하는 길이방향으로의 내측 보강리브를 형성하여, 상기 외부관 내측에 상기 내부관을 직선 방향으로 삽입하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 내부관의 외주면에 헬리컬 형상의 외측 보강리브를 형성하고, 상기 외부관의 내측에는 상기 외측 보강리브에 대응하는 헬리컬 형상의 내측 보강리브를 형성하여, 상기 외부관 내측에 상기 내부관을 회전 삽입하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 내부관 및 상기 외부관과 상이한 직경을 가지는 적어도 하나 이상의 추가강관을 준비하여 준비된 추가강관을 상기 내부관 내측에 삽입하거나, 상기 추가강관 내측에 상기 이중강관 파이프를 삽입하여 다중강관 파이프를 준비하는 단계를 더 포함하여, 상기 램에 투입하여 압출하는 단계는 준비된 상기 다중강관 파이프를 램에 투입하여 압출하고, 상기 열처리 단계는 상기 램으로부터 압출되는 상기 다중강관 파이프를 150℃ 내지 1350℃로 열처리하고, 상기 성형하는 단계는 열처리된 상기 다중강관 파이프를 스트레이트형으로 인발시켜 특정 형상으로 성형하고, 상기 절단하는 단계는 인발 성형된 상기 다중강관 파이프를 일정길이로 절단하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명은, 전술한 구성의 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법에 의해 제조되는 유공압실린더 빔을 제공한다.
본 발명은 이중관을 탄소강관과 알루미늄강관으로 구성하여 강도를 향상시키고, 제조비용을 절감하고 경량화를 구현할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 내부관 또는 외부관을 구성하는 탄소강의 1차 ??칭 열처리 또는 2차 ??칭 열처리 공정을 인라인화하여 일괄적으로 수행하여 제조시간을 단축하면서도 균일한 인장강도를 유지하도록 하고, 내부관과 외부관의 상호간 결합강도를 향상시킬 수 있고, 압축과 열처리와 인발 공정시에 구조적 변형이 최소화되도록 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법의 순서도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 제1예의 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법을 도시한 것이다.
도 3은 도 1의 제2예의 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법을 도시한 것이다.
도 4는 도 1의 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법의 원소재 가공부터 포장까지의 단계를 블록도로 도시한 것이다.
도 5는 도 1의 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법에 의해 제조된 유공압실린더 다중관 빔의 적용예를 각각 도시한 것이다.
도 6은 도 1의 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법에 적용되는 내부관 및 외부관의 보강리브구조를 예시한 것이다.
도 2는 도 1의 제1예의 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법을 도시한 것이다.
도 3은 도 1의 제2예의 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법을 도시한 것이다.
도 4는 도 1의 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법의 원소재 가공부터 포장까지의 단계를 블록도로 도시한 것이다.
도 5는 도 1의 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법에 의해 제조된 유공압실린더 다중관 빔의 적용예를 각각 도시한 것이다.
도 6은 도 1의 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법에 적용되는 내부관 및 외부관의 보강리브구조를 예시한 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에 의한 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법은 유공압실린더 빔을 이중강관으로 제조하되, 구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1금속소재를 인발공정을 통해 제1직경의 내부관(110)을 준비하는 단계(S110), 제2금속소재를 인발공정을 통해 제2직경의 외부관(120)을 준비하는 단계(S120), 상기 외부관 내측에 상기 내부관을 삽입하여 이중강관 파이프를 준비하는 단계(S130), 상기 이중강관 파이프를 램에 투입하여 압출하는 단계(S140), 상기 램으로부터 압출되는 상기 이중강관 파이프를 150℃ 내지 1350℃로 열처리하는 단계(S150), 열처리된 상기 이중강관 파이프를 스트레이트형으로 인발시켜 특정 형상으로 성형하는 단계(S160), 인발 성형된 상기 이중강관 파이프를 일정길이로 절단하는 단계(S170)를 포함하여, 이중강관의 결합력 및 인장강도가 양호한 유공압실린더 다중관 빔을 제조하는 것을 요지로 한다.
이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여, 전술한 구성의 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법을 구체적으로 상술하면 다음과 같다.
선행하여, 도 4에 예시된 바와 같이, 내부관(110)과 외부관(120)을 형성하는 원소재(raw material)를 일정한 길이로 절단하고(cutting), 탄소강관에 해당하는 내부관(110) 또는 외부관(120)에 대해 후속하는 고주파 ??칭(heat quenching)을 수행한다.
이중강관 중 내부관(110)을 탄소강을 구성하고 외부관(120)을 알루미늄강으로 구성하는 유공압실린더 빔 제조방법의 제1예를 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 내부관 준비 단계(S110)는 내부관(110)이 탄소강관일 경우에, 관형상의 탄소강관을 800℃ 내지 1100℃로 1초 내지 5초 동안 고주파 유도가열하여 열처리(S111a)하고, 5sec 이내에서 250℃ 이하로 급냉처리(S111b)하는 1차 ??칭 열처리를 수행(S111)하고, 인발공정을 통해(S114) 인발하여 제1직경의 내부관(110)을 준비하는 세부단계로 구성된다.
여기서, 1차 고주파 ??칭 열처리를 수행한 후(S111) 분기하여, 800℃ 내지 1100℃로 일정시간동안 고주파 유도가열하여 열처리하고(S112a), 일정시간 이내에서 250℃ 이하로 급냉처리하는(S112b) 2차 고주파 ??칭 열처리를 수행한 후(S112), 200℃ 내지 700℃로 30분 내지 3시간 동안 템퍼링(tempering)을 수행한 후(S113), 인발공정을 통해(S114) 제1직경의 내부관(110)을 준비할 수 있다.
즉, 10kHz를 초과하는 주파수의 전자유도에 의한 전슈노의 발열을 이용한 열처리 및 급냉처리의 동일 ??칭 열처리 공정을 연속적으로 2회 수행한다.
예컨대, 중간처리 과정없이, 인라인화 설비를 통해 1차 ??칭 열처리 후에, 즉시 2차 ??칭 열처리를 연속적으로 일괄처리하여 제조시간을 단축하면서도 균일한 물성을 유지하도록 할 수 있다.
이에, 1차 ??칭 열처리(S111) 또는 2차 ??칭 열처리(S112)를 통해, 금형없이 고주파로 ??칭하는 고강도 열처리 공정을 수행하여서, 탄소강관의 인장강도를 1200MPa 내지 2000MPa로 구현할 수 있다.
여기서, 탄소강관의 인장강도의 1200MPa 내지 1500MPa로 구현시에는, 1차 ??칭 열처리(S111)와 템퍼링(S113)을 수행하고, 탄소강관의 인장강도의 1500MPa 내지 2000MPa로 구현시에는 1차 ??칭 열처리(S111)와 2차 ??칭 열처리(S112)와 템퍼링(S113)을 수행할 수 있고, 소비자의 요구에 따라, 탄소강관의 인장강도를 1200MPa 이하로 구현하고자 하는 경우에는, 1차 ??칭 열처리와 2차 ??칭 열처리와 템퍼링을 생략할 수도 있다.
즉, 1차 ??칭 열처리(S111) 또는 2차 ??칭 열처리(S112)를 통해, 금형없이 고주파로 ??칭하는 고강도 열처리 공정을 수행하여서, 탄소강관 또는 알루미늄강의 인장강도를 1200MPa 내지 2000MPa로 구현하도록 하여, 외부 충격시 외부관(120)을 통해 1차적으로 충격을 흡수하여 완화시키면서 내부관(110)을 통해 유공압실린더의 구조적 변형을 방지하도록 강도를 유지하여 탑승자에 전달되는 충격과 탑승자가 입을 수 있는 상해치를 최소화할 수 있다.
후속하여, 외부관 준비 단계(S120)에서는, 제2금속소재인 알루미늄강을 인발공정을 통해 제2직경의 알루미늄강관인 외부관(120)을 준비한다.
한편, 내부관(110)과 외부관(120)은, 탄소강관 또는 알루미늄강 이외에, 스테인리스 스틸, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 니켈, 니켈 합금, 코발트기 합금강, 황동 또는 고망간강 중 어느 하나 또는 적어도 둘 이상을 조합하여 제작될 수도 있다.
또는, 이중강관 중 내부관(110)을 알루미늄강으로 구성하고 외부관(120)을 탄소강으로 구성하는 유공압실린더 제조방법의 제2예를 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 내부관 준비 단계(S110)에서는, 제1금속소재인 알루미늄강을 인발공정을 통해 제1직경의 알루미늄강관인 내부관(110)을 준비한다.
후속하여, 외부관 준비 단계(S120)는, 외부관(120)이 탄소강관인 경우에, 관형상의 탄소강관을 800℃ 내지 1100℃로 1초 내지 5초 동안 고주파 유도가열하여 열처리하고(S121a), 5sec 이내에서 250℃ 이하로 급냉처리하는(S121b) 1차 ??칭 열처리를 수행한 후, 인발공정을 통해(S124) 인발하여 제1직경보다 큰 제2직경의 외부관(120)을 준비하는 세부단계로 구성된다.
여기서, 1차 고주파 ??칭 열처리를 수행한 후(S121) 분기하여, 800℃ 내지 1100℃로 일정시간동안 고주파 유도가열하여 열처리하고(S122a), 일정시간 이내에서 250℃ 이하로 급냉처리하는(S122b) 2차 고주파 ??칭 열처리를 수행한 후(S122), 200℃ 내지 700℃로 30분 내지 3시간 동안 템퍼링을 수행한 후(S123), 인발공정을 통해(S124) 제1직경보다 큰 제2직경의 외부관(120)을 준비할 수 있다.
즉, 10kHz를 초과하는 주파수의 전자유도에 의한 전슈노의 발열을 이용한 열처리 및 급냉처리의 동일 ??칭 열처리 공정을 연속적으로 2회 수행한다.
예컨대, 중간처리 과정없이, 인라인화 설비를 통해 1차 ??칭 열처리 후에, 즉시 2차 ??칭 열처리를 연속적으로 일괄처리하여 제조시간을 단축하면서도 균일한 물성을 유지하도록 할 수 있다.
이에, 1차 ??칭 열처리(S121) 또는 2차 ??칭 열처리(S122)를 통해, 금형없이 고주파로 ??칭하는 고강도 열처리 공정을 수행하여서, 제2금속소재인 탄소강관의 인장강도를 1200MPa 내지 2000MPa로 구현할 수 있다.
여기서, 탄소강관의 인장강도의 1200MPa 내지 1500MPa로 구현시에는, 1차 ??칭 열처리(S121)와 템퍼링(S123)을 수행하고, 탄소강관의 인장강도의 1500MPa 내지 2000MPa로 구현시에는 1차 ??칭 열처리(S121)와 2차 ??칭 열처리(S122)와 템퍼링(S123)을 수행할 수 있고, 소비자의 요구에 따라, 탄소강관의 인장강도를 1200MPa 이하로 구현하고자 하는 경우에는, 1차 ??칭 열처리와 2차 ??칭 열처리와 템퍼링을 생략할 수도 있다.
즉, 1차 ??칭 열처리(S121) 또는 2차 ??칭 열처리(S122)를 통해, 금형없이 고주파로 ??칭하는 고강도 열처리 공정을 수행하여서, 탄소강관 또는 알루미늄강의 인장강도를 1200MPa 내지 2000MPa로 구현하도록 하여, 외부 충격시 외부관(120)을 통해 1차적으로 충격을 흡수하여 완화시키면서 내부관(110)을 통해 유공압실린더의 구조적 변형을 방지하도록 강도를 유지하여 탑승자에 전달되는 충격과 탑승자가 입을 수 있는 상해치를 최소화할 수 있다.
후속하여, 내부관(110)이 탄소강관이거나 외부관(120)이 탄소강관인 경우 모두 동일하게, 이중강관 파이프 준비 단계(S130)에서는 외부관(120) 내측에 내부관(110)을 기계적으로 삽입하여 이중강관 파이프를 준비한다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 이중강관 파이프의 준비시에, 내부관(110)의 외주면에 길이 방향으로 외측 보강리브(111)를 형성하고, 외부관(120)의 내측에는 외측 보강리브(111)에 대응하는 길이방향으로의 내측 보강리브(121)를 형성하여, 외부관(120) 내측에 내부관(110)을 직선방향으로 삽입하여 상호간 결합강도를 보다 높일 수 있다.
또는, 별도로 도시되지는 않았으나, 내부관(110)의 외주면에 헬리컬(hellical) 형상의 외측보강리브를 형성하고, 외부관(120)의 내측에는 외측 보강리브에 대응하는 헬리컬 형상의 내측 보강리브를 형성하여, 외부관(120) 내측에 내부관(110)을 회전 삽입하여 상호간 결합강도를 보다 높일 수도 있다.
후속하여, 램 압출 단계(S140)에서는, 이중강관 파이프를 램(ram)에 투입하여 스템 또는 정수압에 의한 램압출(ram extrusion) 방식에 의해 일정속도로 압출한다.
후속하여, 이중강관 파이프 열처리 단계(S150)에서는, 램으로부터 압출되는 이중강관 파이프를 150℃ 내지 1350℃로 열처리하여 내부관(110)과 외부관(120)을 상호 열융착하여 일체화된 구조를 형성하여 결합강도를 높여 구조적 변형을 최소화하고 외부 충격을 균일하게 흡수하도록 하고, 이후 후속하는 인발 성형 공정을 원활하게 수행하도록 한다.
후속하여, 인발 성형 단계(S160)에서는, 열처리된 이중강관 파이프를 스트레이트형으로 인발시켜 특정 형상으로 성형하여 이중강관의 결합력을 향상시키도록 한다.
한편, 인발 성형시, 소비자의 요구에 맞춰 이중강관 파이프를 원형, 타원형 또는 다각형의 단면 형상으로 인발시켜 성형할 수 있다.
또한, 앞선 램 압출 단계(S140)를 수행한 램과, 이중강관 파이프 열처리 단계(S150)를 수행하는 열처리 유닛과, 인발 성형 단계(S160)를 수행하는 인발 유닛은 상호 밀접하게 인접하여 배치되어 압출과 열처리와 인발 공정을 동시에 수행하도록 할 수 있고, 램에 의한 압출력과 인발 유닛에 의한 인발력은 동일하거나 오차범위내에서 미차가 있도록 제공되어 표면균열 및 기계적 결함이 최소화된 균일화 고품질의 이중강관을 성형하도록 할 수 있다.
또한, 내부관(110)과 외부관(120)을 2회의 ??칭 열처리를 반복 수행한 후 삽입하여 이중강관을 형성하여 압축과 열처리와 인발 공정시에 구조적 변형이 최소화되도록 할 수 있다.
후속하여, 굴곡 가공 단계(S180)에서는, 앞서 절단된 이중강관 파이프를 다양한 종류의 유공압실린더 형상에 맞춰, 추가적으로, 다이??칭(die quenching), 포밍 또는 벤딩 공법에 의해 굴곡형 또는 아치형으로 가공할 수 있다.
여기서, 굴곡형을 가공된 이중강관 파이프에 쇼트 피닝(shot peenign) 공정을 수행하여, 표면을 단련시켜 내마모성과 피로강도와 기계적 성질을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 4에 예시된 바와 같이, 쇼프 피닝 후에 완성된 유공압실린더 다중관 빔의 교정 및 면취공정을 수행하고 내부 표면과 외부 표면의 결함을 검사하는 품질검사(inspection)를 수행하고, 포장하여(packing)최종적으로 제품화한다.
한편, 앞서 내부관과 외부관의 이중강관 구조의 유공압실린더 다중관 빔을 예시하여 상술하였으나, 이에 한정되지 않고 3중관 이상의 구조로 이루어진 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법에도 동일하게 적용될 수 있다.
예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 내부관(110) 및 외부관(120)과 상이한 직경을 가지는 적어도 하나 이상의 추가강관(미도시)을 준비하여, 준비된 추가강관을 내부관(110) 내측에 삽입하거나, 추가강관 내측에 이중강관 파이프를 삽입하여 다중강관 파이프를 준비하는 단계(S135)를 더 포함하여, 램에 투입하여 입출하는 단계(S140)는, 준비된 상기 다중강관 파이프를 램에 투입하여 압출하고, 열처리 단계(S150)는, 램으로부터 압출되는 상기 다중강관 파이프를 150℃ 내지 1350℃로 열처리하고, 성형하는 단계(S160)는, 열처리된 다중강관 파이프를 스트레이트형으로 인발시켜 특정 형상으로 성형하고, 절단하는 단계(S170)는, 인발 성형된 상기 다중강관 파이프를 일정길이로 절단하도록 구성될 수 있다.
또한, 알루미늄강관은 1mm 전후의 두께로 구성되고, 탄소강관은 2mm 전후의 두께로 구성하여 제조 비용을 절감하고 경량화를 구현할 수 있다.
현펀 본 발명은 전술한 구성의 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법에 의해 제조되는 유공압실린더 빔을 제공할 수 있다.
따라서, 전술한 바와 같은 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법의 구성에 있어서, 내부관 또는 외부관을 구성하는 탄소강의 1차 ??칭 열처리 또는 2차 ??칭 열처리 공정을 인라인화하여 일괄적으로 수행하여 제조시간을 단축하면서도 균일한 인장강도를 유지하도록 하고, 내부관과 외부관의 상호관 결합강도를 향상시킬 수 있고, 압축과 열처리와 인발 공정시에 구조적 변형이 최소화되도록 할 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.
110 : 내부관
120 : 외부관
S110 : 내부관 준비 단계
S120 : 외부관 준비 단계
S130 : 이중강관 파이프 준비 단계
S135 : 다중강관 파이프 준비 단계
S140 : 랩 압출 단계
S150 : 이중강관 파이프 열처리 단계
S160 : 절단 단계
S170 : 굴곡 가공 단계
S110 : 내부관 준비 단계
S120 : 외부관 준비 단계
S130 : 이중강관 파이프 준비 단계
S135 : 다중강관 파이프 준비 단계
S140 : 랩 압출 단계
S150 : 이중강관 파이프 열처리 단계
S160 : 절단 단계
S170 : 굴곡 가공 단계
Claims (13)
- 제1금속소재를 인발공정을 통해 제1직경의 내부관을 준비하는 단계;
제2금속소재를 인발공정을 통해 제2직경의 외부관을 준비하는 단계;
상기 외부관 내측에 상기 내부관을 삽입하여 이중강관 파이프를 준비하는 단계;
상기 이중강관 파이프를 램에 투입하여 압출하는 단계;
상기 램으로부터 압출되는 상기 이중강관 파이프를 150℃ 내지 1350℃로 열처리하는 단계;
열처리된 상기 이중강관 파이프를 스트레이트형으로 인발시켜 특정 형상으로 성형하는 단계;
인발 성형된 상기 이중강관 파이프를 일정길이로 절단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제1금속소재는 탄소강이고, 상기 제2금속소재는 알루미늄강으로 이루어지며,
상기 내부관을 준비하는 단계는,
관형상의 상기 제1금속소재를 800℃ 내지 1100℃로 1초 내지 5초 동안 고주파 유도가열하여 열처리하고, 5sec 이내에서 250℃ 이하로 급냉처리하는 1차 ??칭 열처리를 수행하고, 200℃ 내지 700℃로 30분 내지 3시간 동안 템퍼링을 수행한 후, 인발공정을 통해 제1직경의 내부관을 준비하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 내부관을 준비하는 단계는,
상기 1차 ??칭 열처리를 수행한 후, 추가로 800℃ 내지 1100℃로 1초 내지 5초 동안 고주파 유도가열하여 열처리하고, 5sec 이내에서 250℃ 이하로 급냉처리하는 2차 ??칭 열처리를 더 수행한 후, 200℃ 내지 700℃로 30분 내지 3시간 동안 템퍼링을 수행한 후, 인발공정을 통해 제1직경의 내부관을 준비하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제1금속소재는 알루미늄강이고, 상기 제2금속소재는 탄소강으로 이루어지며,
상기 외부관을 준비하는 단계는,
관형상의 상기 제1금속소재를 800℃ 내지 1100℃로 1초 내지 5초 동안 고주파 유도가열하여 열처리하고, 5sec 이내에서 250℃ 이하로 급냉처리하는 1차 ??칭 열처리를 수행하고, 200℃ 내지 700℃로 30분 내지 3시간 동안 템퍼링을 수행한 후, 인발공정을 통해 제2직경의 외부관을 준비하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법.
- 제 4 항에 있어서,
상기 외부관을 준비하는 단계는,
상기 1차 ??칭 열처리를 수행한 후, 추가로 800℃ 내지 1100℃로 1초 내지 5초 동안 고주파 유도가열하여 열처리하고, 5sec 이내에서 250℃ 이하로 급냉처리하는 2차 ??칭 열처리를 더 수행한 후, 200℃ 내지 700℃로 30분 내지 3시간 동안 템퍼링을 수행한 후, 인발공정을 통해 제2직경의 외부관을 준비하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법.
- 제3항 또는 제5항에 있어서,
인라인화 설비를 통해, 상기 1차 ??칭 열처리 후에, 즉시 상기 2차 ??칭 열처리를 연속적으로 일괄처리하는 것을 특징으로 하는 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 이중강관 파이프를 원형, 타원형 또는 다각형의 단면 형상으로 인발시켜 성형하는 것을 특징으로 하는 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
절단된 상기 이중강관 파이프를 유공압실린더의 형상에 맞춰 다이??칭, 포밍 또는 벤딩 공법에 의해 굴곡형으로 가공하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,
굴곡형으로 가공된 상기 이중강관 파이프에 쇼트 피닝 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 내부관의 외주면에 길이방향으로 외측 보강리브를 형성하고, 상기 외부관의 내측에는 상기 외측 보강리브에 대응하는 길이방향으로의 내측 보강리브를 형성하여, 상기 외부관 내측에 상기 내부관을 직선 방향으로 삽입하는 것을 특징으로 하는 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 내부관의 외주면에 헬리컬 형상의 외측 보강리브를 형성하고, 상기 외부관의 내측에는 상기 외측 보강리브에 대응하는 헬리컬 형상의 내측 보강리브를 형성하여, 상기 외부관 내측에 상기 내부관을 회전 삽입하는 것을 특징으로 하는 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 내부관 및 상기 외부관과 상이한 직경을 가지는 적어도 하나 이상의 추가강관을 준비하여 준비된 추가강관을 상기 내부관 내측에 삽입하거나, 상기 추가강관 내측에 상기 이중강관 파이프를 삽입하여 다중강관 파이프를 준비하는 단계를 더 포함하여,
상기 램에 투입하여 압출하는 단계는,
준비된 상기 다중강관 파이프를 램에 투입하여 압출하고,
상기 열처리 단계는,
상기 램으로부터 압출되는 상기 다중강관 파이프를 150℃ 내지 1350℃로 열처리하고,
상기 성형하는 단계는,
열처리된 상기 다중강관 파이프를 스트레이트형으로 인발시켜 특정 형상으로 성형하고,
상기 절단하는 단계는,
인발 성형된 상기 다중강관 파이프를 일정길이로 절단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법.
- 제 1 항에 기재된 이중강관을 이용한 유공압실린더 빔 제조방법에 의해 제조되는 유공압실린더 빔.
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Patent Citations (2)
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| KR20190046344A (ko) | 2017-10-26 | 2019-05-07 | 현대자동차주식회사 | 차량용 스테빌라이저 장치 |
| KR200487124Y1 (ko) | 2018-01-02 | 2018-09-06 | 김용로 | 차량용 스테빌라이저 |
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