KR20230115081A - Welding neck flange preform auto design applications and computer with the application installed - Google Patents

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KR20230115081A
KR20230115081A KR1020220011622A KR20220011622A KR20230115081A KR 20230115081 A KR20230115081 A KR 20230115081A KR 1020220011622 A KR1020220011622 A KR 1020220011622A KR 20220011622 A KR20220011622 A KR 20220011622A KR 20230115081 A KR20230115081 A KR 20230115081A
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성낙문
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Abstract

본 발명은 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션 및 어플리케이션이 설치된 컴퓨터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웰딩 넥 플랜지 프리폼의 기본도를 기반으로 입력변수 값을 반영한 프리폼의 형상을 연산 출력하여 웰딩 넥 플랜지 프리폼의 형상을 자동 설계하는 어플리케이션에 관한 것으로, 순차 연결되는 내경수직선; 상기 내경수직선 하단에서 외경 방향으로 경사 형성된 제1경사선; 상기 제1경사선에서 연장되는 제1수평선; 상기 제1수평선에서 소정 곡률을 가지고 상측으로 연장되는 외경선; 상기 외경선에서 내경 방향으로 완 경사 형성되는 제2경사선; 상기 제2경사선에서 내경 방향으로 급 경사 형성되는 제3경사선; 상기 내경수직선 상단에서 외경 방향으로 수평 연장되어 상기 제3경사선과 만나는 제2수평선;에 의해 형상 입력된 웰딩 넥 플랜지 프리폼의 기본도와; 상기 웰딩 넥 플랜지 프리폼 단면을 가지는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 내경의 입력 변수 r0; 상기 내경수직선의 입력 변수 PL; 상기 제1수평선과 제2수평선과의 수직 거리로서, 웰딩 넥 플랜지 프리폼 총 높이의 입력 변수 T0; 상기 외경선의 수직 높이로서, 프리폼 플랜지부 두께 입력 변수 t0; 상기 제2경사선의 길이로서, 프리폼 플랜지부 길이 입력변수 FL0; 상기 제2경사선과 제3경사선의 연결부(이하 'X부'라 함)에 형성된 곡률 반경 입력 변수 Rx; 상기 제1경사선의 하방 경사각으로서, 펀치각도 입력 변수 θp; 웰딩 넥 플랜지 프리폼 중심 축에서 상기 X부까지의 거리 입력 변수 X0; 상기 제3경사선의 경사각도로서, 몰드 경사각도 입력 변수 θm;으로 정해지는 입력변수;를 포함하여 이루어져, 상기 입력변수를 입력시키면, 상기 기본도에 상기 각 입력변수를 반영 보정한 웰딩 넥 플랜지 프리폼 형상(이하 '설계 프리폼'이라 함)을 연산하여 출력시키는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an automatic welding neck flange preform design application and a computer having the application installed, and more particularly, to a welding neck flange preform by calculating and outputting the shape of the preform reflecting input variable values based on a basic drawing of the welding neck flange preform. It relates to an application for automatically designing a shape, and includes an inner diameter vertical line that is sequentially connected; a first slanting line inclined in an outer radial direction from a lower end of the inner diameter vertical line; a first horizontal line extending from the first inclined line; an outer diameter line extending upward with a predetermined curvature from the first horizontal line; a second slanting line formed with a gentle slope in the inner diameter direction from the outer diameter line; a third slanting line that is steeply inclined in an inner diameter direction from the second slanting line; A basic drawing of the welding neck flange preform whose shape is input by a second horizontal line that extends horizontally from the top of the inner diameter vertical line in the outer diameter direction and meets the third inclined line; Input variable r 0 of the inner diameter of the welding neck flange preform having the cross section of the welding neck flange preform; an input variable PL of the inner diameter vertical line; As the vertical distance between the first horizontal line and the second horizontal line, input variable T 0 of the total height of the welding neck flange preform; As the vertical height of the outer diameter line, the preform flange portion thickness input variable t 0 ; As the length of the second inclined line, the length of the flange portion of the preform input variable FL 0 ; a radius of curvature input variable R x formed at the connecting portion of the second and third inclined lines (hereinafter referred to as 'X part'); As the downward inclination angle of the first slanting line, punch angle input variable θ p ; Distance input variable X 0 from the central axis of the welding neck flange preform to the X portion; An input variable determined by the mold inclination angle input variable θ m as the inclination angle of the third inclined line, and when the input variable is input, the welding neck flange corrected by reflecting each of the input variables in the basic drawing. It is characterized by calculating and outputting a preform shape (hereinafter referred to as 'design preform').

Description

웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션 및 어플리케이션이 설치된 컴퓨터{WELDING NECK FLANGE PREFORM AUTO DESIGN APPLICATIONS AND COMPUTER WITH THE APPLICATION INSTALLED}Welding neck flange preform automatic design application and computer with application installed {WELDING NECK FLANGE PREFORM AUTO DESIGN APPLICATIONS AND COMPUTER WITH THE APPLICATION INSTALLED}

본 발명은 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션 및 어플리케이션이 설치된 컴퓨터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웰딩 넥 플랜지 프리폼의 기본도를 기반으로 입력변수 값을 반영한 프리폼의 형상을 연산 출력하여 웰딩 넥 플랜지 프리폼의 형상을 자동 설계하는 어플리케이션과 어플리케이션이 설치된 컴퓨터에 관한 것임.The present invention relates to an automatic welding neck flange preform design application and a computer having the application installed, and more particularly, to a welding neck flange preform by calculating and outputting the shape of the preform reflecting input variable values based on a basic drawing of the welding neck flange preform. It is about an application that automatically designs a shape and a computer on which the application is installed.

링 압연(ring rolling)이란 이음매가 없는 링 형상의 소재를 연속 가공하여 원하는 치수의 링 압연품을 만드는 공정으로서, 두 개의 롤 사이에 소재를 배치하고, 하나의 롤을 회전시키며 롤 사이의 간격을 줄여나감으로써 소재의 직경을 늘리고 두께를 줄이는 가공을 수행한다. Ring rolling is a process of continuously processing a seamless ring-shaped material to make a ring rolled product with a desired dimension. Place the material between two rolls, rotate one roll, and reduce the gap between the rolls. By reducing, the diameter of the material is increased and the thickness is reduced.

대표적으로, 링 압연을 통해 제조되는 웰딩 넥 플랜지(welding neck flange)는 단면형상이 L 타입으로 이루어진 링으로서, 파이프에 응력을 효율적으로 전달하여 플랜지 기저의 높은 응력 집중을 줄이도록 설계되어 파이프의 연결에서 가장 이상적인 구조를 가지고 있으며, 시공비용이 저렴한 이점이 있어 석유, 화학, 해양 플랜트, 조선, 발전소 등 다양한 분야에 사용되는 제품이다.Typically, a welding neck flange manufactured through ring rolling is a ring with an L-shaped cross section, and is designed to efficiently transfer stress to the pipe to reduce high stress concentration at the base of the flange, thereby connecting the pipe. It has the most ideal structure and has the advantage of low construction cost, so it is used in various fields such as petroleum, chemical, marine plant, shipbuilding, and power plant.

이러한 웰딩 넥 플랜지와 같은 링을 제조하는 데 가장 중요한 요소 중 하나는 프리폼의 설계이다. 프리폼은 예비성형체로서, 그 설계방법 및 형상 제조 공정은 매우 다양하다. 종래 프리폼을 제조하는 데에는 작업자의 노하우가 큰 비중을 차지하였기 때문에 프리폼 형상에 따른 최종 제품의 형상 결함을 확인한 후 이를 반영한 보정값을 프리폼의 형상 설계에 곧바로 적용할 수 없었으며, 제조되는 프리폼의 형상이 일정하지 않아 압연 시 링이 금형 내 충진되는 속도에 편차가 발생하고, 이로 인해 최종 제품에 결함이 발생하게 되는 문제점이 발생하여 이를 개선한 기술의 개발이 시급한 실정이다.One of the most important factors in manufacturing a ring such as a welding neck flange is the design of the preform. A preform is a preform, and its design method and shape manufacturing process are very diverse. Since the know-how of workers accounted for a large part in manufacturing preforms in the prior art, it was not possible to immediately apply correction values reflecting the shape defects of the final product to the shape design of the preform after confirming the shape defects of the final product according to the shape of the preform. Due to this inconsistency, a deviation occurs in the speed at which the ring is filled in the mold during rolling, which causes defects in the final product. Therefore, it is urgent to develop a technology that improves this problem.

[0001] 한국등록특허공보 제10-1079770호(단조용 프리폼 설계 방법)[0001] Korean Patent Registration No. 10-1079770 (Preform design method for forging) [0002] 한국등록특허공보 제10-2145472호(프리폼형상 설계방법)[0002] Korean Patent Registration No. 10-2145472 (Freeform shape design method) [0003] 한국등록특허공보 제10-1196642호(링 압연공정의 피어싱 손실 설계 방법)[0003] Korean Patent Registration No. 10-1196642 (piercing loss design method of ring rolling process)

본 발명의 일 목적으로는, 웰딩 넥 플랜지 프리폼의 기본도를 기반으로 입력변수값을 입력하여 프리폼의 형상을 연산 출력함으로써 결함 발생 시 입력변수값을 반복 수정하여 프리폼의 형상 설계에 적용할 수 있는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션 및 어플리케이션이 설치된 컴퓨터를 제공하는 것이다.One object of the present invention is to calculate and output the shape of the preform by inputting input variable values based on the basic drawing of the welding neck flange preform, thereby repeatedly correcting the input variable value when a defect occurs and applying it to the shape design of the preform To provide a welding neck flange preform automatic design application and a computer on which the application is installed.

또한, 본 발명의 다른 목적으로는, 프리폼 형상에 대하여 시뮬레이션을 수행하고, 이에 대한 결과값을 비교 분석하여 결함을 추출한 후, 각 결함에 따른 입력변수 보정량 및 적합도를 출력할 수 있는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션 및 어플리케이션이 설치된 컴퓨터를 제공하는 것이다.In addition, as another object of the present invention, a welding neck flange preform capable of outputting the input variable correction amount and the degree of fit according to each defect after performing simulation on the shape of the preform, comparing and analyzing the resultant value to extract defects, It is to provide an automatic design application and a computer on which the application is installed.

순차 연결되는 내경수직선; 상기 내경수직선 하단에서 외경 방향으로 경사 형성된 제1경사선; 상기 제1경사선에서 연장되는 제1수평선; 상기 제1수평선에서 소정 곡률을 가지고 상측으로 연장되는 외경선; 상기 외경선에서 내경 방향으로 완 경사 형성되는 제2경사선; 상기 제2경사선에서 내경 방향으로 급 경사 형성되는 제3경사선; 상기 내경수직선 상단에서 외경 방향으로 수평 연장되어 상기 제3경사선과 만나는 제2수평선;에 의해 형상 입력된 웰딩 넥 플랜지 프리폼의 기본도와; 상기 웰딩 넥 플랜지 프리폼 단면을 가지는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 내경의 입력 변수 r0; 상기 내경수직선의 입력 변수 PL; 상기 제1수평선과 제2수평선과의 수직 거리로서, 웰딩 넥 플랜지 프리폼 총 높이의 입력 변수 T0; 상기 외경선의 수직 높이로서, 프리폼 플랜지부 두께 입력 변수 t0; 상기 제2경사선의 길이로서, 프리폼 플랜지부 길이 입력변수 FL0; 상기 제2경사선과 제3경사선의 연결부(이하 'X부'라 함)에 형성된 곡률 반경 입력 변수 Rx; 상기 제1경사선의 하방 경사각으로서, 펀치각도 입력 변수 θp; 웰딩 넥 플랜지 프리폼 중심 축에서 상기 X부까지의 거리 입력 변수 X0; 상기 제3경사선의 경사각도로서, 몰드 경사각도 입력 변수 θm;으로 정해지는 입력변수;를 포함하여 이루어져, 상기 입력변수를 입력시키면, 상기 기본도에 상기 각 입력변수를 반영 보정한 웰딩 넥 플랜지 프리폼 형상(이하 '설계 프리폼'이라 함)을 연산하여 출력시키는 것을 특징으로 하는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션을 본 발명의 요지로 한다.Inner-diameter vertical line connected sequentially; a first slanting line inclined in an outer radial direction from a lower end of the inner diameter vertical line; a first horizontal line extending from the first inclined line; an outer diameter line extending upward with a predetermined curvature from the first horizontal line; a second slanting line formed with a gentle slope in the inner diameter direction from the outer diameter line; a third slanting line that is steeply inclined in an inner diameter direction from the second slanting line; A basic drawing of the welding neck flange preform whose shape is input by a second horizontal line that extends horizontally from the top of the inner diameter vertical line in the outer diameter direction and meets the third inclined line; Input variable r 0 of the inner diameter of the welding neck flange preform having the cross section of the welding neck flange preform; an input variable PL of the inner diameter vertical line; As the vertical distance between the first horizontal line and the second horizontal line, input variable T 0 of the total height of the welding neck flange preform; As the vertical height of the outer diameter line, the preform flange portion thickness input variable t 0 ; As the length of the second inclined line, the length of the flange portion of the preform input variable FL 0 ; a radius of curvature input variable R x formed at the connecting portion of the second and third inclined lines (hereinafter referred to as 'X part'); As the downward inclination angle of the first slanting line, punch angle input variable θ p ; Distance input variable X 0 from the central axis of the welding neck flange preform to the X portion; An input variable determined by the mold inclination angle input variable θ m as the inclination angle of the third inclined line, and when the input variable is input, the welding neck flange corrected by reflecting each of the input variables in the basic drawing. A welding neck flange preform automatic design application characterized by calculating and outputting a preform shape (hereinafter referred to as 'design preform') is a gist of the present invention.

상기 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션은, 허브 시작외경 X, 허브 종단외경 A, 플랜지 외경 D, 내경 B1, 플랜지 두께 t, 전체 두께 T가 정의된 웰딩 넥 플랜지 단면도가 입력되면, 상기 웰딩 넥 플랜지의 플랜지부 부피(VF2)와 설계 프리폼의 플랜지부 부피(VF1)를 일치시키는 상기 입력 변수 X0값을 연산 출력시키는 것을 특징으로 하는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션으로 되는 것이 바람직하다.The welding neck flange preform automatic design application, when a cross-section of a welding neck flange in which hub start outer diameter X, hub end outer diameter A, flange outer diameter D, inner diameter B1, flange thickness t, and overall thickness T are defined is input, the welding neck flange It is preferable to be a welding neck flange preform automatic design application characterized in that the input variable X 0 value matching the flange portion volume (V F2) and the flange portion volume (V F1) of the design preform is calculated and output.

상기 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션은, 허브 시작외경 X, 허브 종단외경 A, 플랜지 외경 D, 내경 B1, 플랜지 두께 t, 전체 두께 T가 정의된 웰딩 넥 플랜지 단면도가 입력되면, 상기 웰딩 넥 플랜지의 넥부 부피(VN2)와 설계 프리폼의 넥부 부피(VN1)를 일치시키는 입력 변수 θm값을 연산 출력시키는 것을 특징으로 하는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션으로 되는 것이 바람직하다.The welding neck flange preform automatic design application, when a cross-section of a welding neck flange in which hub start outer diameter X, hub end outer diameter A, flange outer diameter D, inner diameter B1, flange thickness t, and overall thickness T are defined is input, the welding neck flange It is preferable to be a welding neck flange preform automatic design application characterized by calculating and outputting an input variable θ m value that matches the neck volume (V N2 ) and the neck volume (V N1 ) of the design preform.

상기 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션은, 상기 설계 프리폼에 대한 프리폼 금형 형상을 연산하여 출력하는 것을 특징으로 하는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션으로 되는 것이 바람직하다.Preferably, the welding neck flange preform automatic design application is an automatic welding neck flange preform design application, characterized in that the preform mold shape for the design preform is calculated and output.

상기 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션은, 상기 설계 프리폼을 CAE(Computer-Aided Engineering)로 형상 링 압연 시뮬레이션을 수행한 링 압연 단조 결과 형상을 전달받아, 허브 시작외경 X, 허브 종단외경 A, 플랜지 외경 D, 내경 B1, 플랜지 두께 t, 전체 두께 T가 정의된 웰딩 넥 플랜지 단면도와 비교하여 결함을 분석하고, 각 결함에 대한 각 입력 변수 적합도 및/또는 보정량을 연산 출력시키는 것을 특징으로 하는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션으로 되는 것이 바람직하다.The welding neck flange preform automatic design application receives the shape of the ring rolling forging result of ring rolling simulation of the design preform with CAE (Computer-Aided Engineering), and hub start outer diameter X, hub end outer diameter A, flange outer diameter D, inner diameter B1, flange thickness t, welding neck flange, characterized in that the defect is analyzed by comparing with the welding neck flange cross-section in which the total thickness T is defined, and the degree of fit and / or correction amount of each input variable for each defect is calculated and output. It is desirable to be a preform automatic design application.

상기 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션은, 상기 보정량에 따라 상기 설계 프리폼을 자동 갱신 출력시키는 것을 특징으로 하는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션으로 되는 것이 바람직하다.Preferably, the welding neck flange preform automatic design application is an automatic welding neck flange preform design application characterized by automatically updating and outputting the design preform according to the correction amount.

상기 결함은, 상기 웰딩 넥 플랜지 단면도와 비교하여, 내경 B1에서 전체 두께 T의 상단 연장 결함;과 하단 연장 결함; 플랜지 바닥부분 함몰 결함; 플랜지 상면부분 함몰 결함; 내경 B1에서 전체 두께 T의 상단 부족 결함;과 하단 부족 결함; 플랜지부 전체 부족 결함;으로 세분하여 각 결함별 입력 변수를 보정하여 출력시키는 것을 특징으로 하는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션으로 되는 것이 바람직하다.The defects are, compared with the welding neck flange cross-sectional view, an upper end extension defect of the total thickness T in the inner diameter B1; and a lower end extension defect; Flange bottom depression defect; Flange upper surface depression defect; Upper deficiency defect of full thickness T at inner diameter B1; and lower deficiency defect; It is preferable to be an automatic design application for the welding neck flange preform, characterized in that it is subdivided into, and the input variables for each defect are corrected and output.

상기 상단 연장 결함 또는 상단 부족 결함은, 결함 원인을 입력 변수 X0, θm, FL0의 크기로 판단하여 출력시키는 것을 특징으로 하는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션으로 되는 것이 바람직하다.The top extension defect or top short defect is preferably a welding neck flange preform automatic design application, characterized in that the cause of the defect is determined by the size of the input variables X 0 , θ m , FL 0 and output.

상기 하단 연장 결함 또는 하단 부족 결함은, 결함 원인을 입력 변수 θp의 크기로 판단하여 출력시키는 것을 특징으로 하는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션으로 되는 것이 바람직하다.The bottom extension defect or bottom lack defect is preferably a welding neck flange preform automatic design application, characterized in that the cause of the defect is determined by the size of the input variable θ p and output.

상기 플랜지 바닥부분 함몰 결함은, 결함 원인을 입력 변수 θp의 크기로 판단하여 출력시키는 것을 특징으로 하는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션으로 되는 것이 바람직하다.The flange bottom depression defect is preferably a welding neck flange preform automatic design application, characterized in that the cause of the defect is determined by the size of the input variable θ p and output.

상기 플랜지 상면부분 함몰 결함은, 결함 원인을 입력 변수 FL0의 크기로 판단하여 출력시키는 것을 특징으로 하는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션으로 되는 것이 바람직하다.It is preferable that the flange top surface depression defect is an automatic welding neck flange preform design application, characterized in that the cause of the defect is determined by the size of the input variable FL 0 and output.

상기 플랜지부 전체 부족 결함은, 결함 원인을 입력 변수 X0, FL0 ,θm 크기로 판단하여 출력시키는 것을 특징으로 하는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션으로 되는 것이 바람직하다.It is preferable that the entire lack of the flange portion is a welding neck flange preform automatic design application, characterized in that the cause of the defect is determined by the size of the input variable X 0 , FL 0 , θ m and output.

상기 웰딩 넥 플랜지 프리폼은, 업세팅, 몰딩, 펀칭, 평탄화, 피어싱 단계를 거쳐 형성되되, 상기 업세팅 단계에서, 하기의 수학식 1에 의해 업세팅 후 원소재의 두께는, 상기 원소재의 반경이 상기 X0와 Rx를 더한 값과 같아지도록 설정되는 것을 특징으로 하는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션으로 되는 것이 바람직하다.The welding neck flange preform is formed through upsetting, molding, punching, flattening, and piercing steps, and in the upsetting step, the thickness of the raw material after upsetting by Equation 1 below is the radius of the raw material It is preferable to be a welding neck flange preform automatic design application, characterized in that is set to be equal to the sum of the above X 0 and R x .

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
: 업세팅 두께
Figure pat00002
: upsetting thickness

Figure pat00003
: X부까지의 거리 입력 변수
Figure pat00003
: Distance input variable to X part

Figure pat00004
: X부에 형성된 곡률 반경 입력 변수
Figure pat00004
: Curvature radius input variable formed in X part

Figure pat00005
: 프리폼 부피
Figure pat00005
: Preform volume

웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션이 설치된 컴퓨터를 본 발명의 요지로 한다.A computer installed with an application for automatically designing a welding neck flange preform is a subject of the present invention.

본 발명이 제공됨으로써, 웰딩 넥 플랜지 프리폼의 기본도를 기반으로 입력변수값을 입력하여 프리폼의 형상을 연산 출력하고, 결함 발생 시 이를 반복 수정함으로써 프리폼의 형상 설계에 즉각 적용할 수 있는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션 및 어플리케이션이 설치된 컴퓨터가 제공되는 효과가 있다.By providing the present invention, welding neck flange that can be immediately applied to the shape design of the preform by inputting input variable values based on the basic drawing of the welding neck flange preform, calculating and outputting the shape of the preform, and repeatedly correcting it when a defect occurs. There is an effect of providing a freeform automatic design application and a computer on which the application is installed.

또한, 프리폼의 형상에 대하여 가공 시뮬레이션을 수행하고, 이에 대한 결과값을 비교 분석하여 결함을 추출한 후, 각 결함에 따른 입력변수 보정량 및 적합도를 출력할 수 있는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션 및 어플리케이션이 설치된 컴퓨터가 제공되는 효과가 있다.In addition, welding neck flange preform automatic design application and application that can perform machining simulation on the shape of the preform, compare and analyze the resultant value, extract defects, and output the input variable correction amount and degree of fit according to each defect. The installed computer has the effect of being provided.

도 1은 본 발명인 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션에 의해 설계되는 설계 프리폼의 단면도이다.
도 2는 본 발명인 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션에 의해 가공장치에서 가공 전 준비단계를 시뮬레이션한 예시도이다.
도 3은 본 발명인 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션에 의해 가공장치에서 가공 후 상태를 시뮬레이션한 예시도이다.
도 4는 본 발명인 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션에서 입력 변수에 따라 설계되는 설계 프리폼을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명인 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션에서 입력 변수에 따라 설계되는 설계 프리폼을 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명인 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션의 웰딩 넥 플랜지 단면도이다.
도 7은 본 발명인 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션에서 가공 시 나타날 수 있는 결함을 웰딩 넥 플랜지 단면도 상에 표시한 예시도이다.
도 8은 본 발명인 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션에서 가공 시 나타날 수 있는 결함을 웰딩 넥 플랜지 단면도 상에 표시한 예시도이다.1 is a cross-sectional view of a design preform designed by the welding neck flange preform automatic design application of the present invention.
2 is an exemplary diagram simulating a preparatory step before processing in a processing apparatus by an automatic design application for a welding neck flange preform according to the present invention.
3 is an exemplary diagram simulating a state after processing in a processing apparatus by an automatic design application for a welding neck flange preform according to the present invention.
4 is a cross-sectional view showing a design preform designed according to input variables in the welding neck flange preform automatic design application of the present invention.
5 is a cross-sectional view showing a design preform designed according to input variables in the welding neck flange preform automatic design application of the present invention.
6 is a cross-sectional view of the welding neck flange of the welding neck flange preform automatic design application of the present invention.
7 is an exemplary view showing defects that may appear during processing in the welding neck flange preform automatic design application of the present invention on a cross-sectional view of the welding neck flange.
8 is an exemplary view showing defects that may appear during processing in the welding neck flange preform automatic design application of the present invention on a cross-sectional view of the welding neck flange.

먼저, 본 발명인 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션에 의해 설계되는 웰딩 넥 플랜지 프리폼(10)은 가공장치(1)에 의해 성형 가공되며, 가공장치(1)는 1200~1250˚의 온도로 가열된 웰딩 넥 플랜지 프리폼(10)의 외면에 회전 접촉하여 웰딩 넥 플랜지 프리폼(10)을 L 타입 링 형상으로 가공하는 압연 단조 공정을 수행한다.First, the welding neck flange preform 10 designed by the welding neck flange preform automatic design application of the present invention is molded and processed by the processing device 1, and the processing device 1 is welded at a temperature of 1200 to 1250 degrees. A rolling forging process is performed to process the welding neck flange preform 10 into an L-type ring shape by contacting the outer surface of the neck flange preform 10 with rotation.

이때, 가공장치(1)는 메인롤, 엑셀롤, 멘드렐을 포함하여 구성되어 웰딩 넥 플랜지 프리폼(10)의 상면, 하면, 내경에 접촉하여 프리폼(10)을 웰딩 넥 플랜지의 형상으로 가공한다.At this time, the processing device 1 includes a main roll, an excel roll, and a mandrel, and processes the preform 10 into the shape of the welding neck flange by contacting the upper surface, lower surface, and inner diameter of the welding neck flange preform 10. .

본 발명에서 웰딩 넥 플랜지 프리폼(10)은 L 타입 링 형상인 웰딩 넥 플랜지를 가공하기 위한 예비성형체로서, 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션에 의해 웰딩 넥 플랜지 프리폼(10)의 단면 형상이 설계된다.In the present invention, the welding neck flange preform 10 is a preform for processing an L-type ring-shaped welding neck flange, and the cross-sectional shape of the welding neck flange preform 10 is designed by an automatic welding neck flange preform design application.

이때, 본 발명인 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션에 의해 설계되는 웰딩 넥 플랜지 프리폼(10)은 업세팅, 몰딩, 펀칭, 평탄화, 피어싱 공정을 거쳐 형성된다.At this time, the welding neck flange preform 10 designed by the welding neck flange preform automatic design application of the present invention is formed through upsetting, molding, punching, flattening, and piercing processes.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 살펴보면, 본 발명인 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션은 웰딩 넥 플랜지 프리폼의 기본도와 입력변수를 포함하여 이루어진다.Looking at an embodiment of the present invention with reference to the drawings below, the welding neck flange preform automatic design application of the present invention includes a basic drawing of the welding neck flange preform and input variables.

웰딩 넥 플랜지 프리폼의 기본도는 웰딩 넥 플랜지 프리폼(10)의 단면 형상으로서, 순차 연결되는 내경수직선과, 내경수직선 하단에서 외경 방향으로 경사 형성되는 제1경사선, 제1경사선에서 외측방향으로 연장되는 제1수평선, 제1수평선에서 소정 곡률을 가지고 상측으로 연장 형성되는 외경선, 외경선에서 내경 방향으로 완 경사 형성되는 제2경사선, 제2경사선에서 내경 방향으로 급 경사 형성되는 제3경사선, 내경수직선 상단에서 외경 방향으로 수평 연장되어 제3경사선과 만나는 제2수평선으로 구성되어 본 발명인 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션에 형상 입력된다.The basic drawing of the welding neck flange preform is the cross-sectional shape of the welding neck flange preform 10, with an inner diameter vertical line connected sequentially, a first inclined line inclined in the outer diameter direction from the lower end of the inner diameter vertical line, and an outer direction from the first inclined line. A first horizontal line extending, an outer diameter line extending upward with a predetermined curvature from the first horizontal line, a second inclined line formed with a gentle slope from the outer diameter line in the inner diameter direction, and a steep slope formed in the inner diameter direction from the second inclined line. It consists of a second horizontal line that extends horizontally from the top of the third inclined line and the inner diameter vertical line in the outer diameter direction to meet the third inclined line, and is input into the welding neck flange preform automatic design application of the present invention.

입력변수는 성형 조건에서 기본도의 모델링 수치를 정의하는 값으로서, 기본도에 각 조건에 대응되는 입력변수를 반영 보정하여 웰딩 넥 플랜지 프리폼 형상(이하 '설계 프리폼')(100)을 연산하여 출력시킨다.The input variable is a value that defines the modeling value of the basic drawing in the molding condition, and the basic drawing is reflected and corrected with the input variable corresponding to each condition to calculate and output the shape of the welding neck flange preform (hereinafter referred to as 'design preform') (100). let it

이때, 기본도에 반영되는 입력변수로, r0, PL, T0, t0, FL0, Rx, θp, X0,θm이 포함되어 이루어진다.At this time, r 0 , PL, T 0 , t 0 , FL 0 , R x , θ p , X 0 , θ m are included as input variables that are reflected in the basic drawing.

r0는 프리폼(10)의 단면에서 내경에 해당하는 변수로서, 프리폼(10)의 중심축에서부터 내경면 까지의 직선거리로 정의할 수 있다.r 0 is a variable corresponding to the inner diameter of the cross section of the preform 10, and can be defined as a straight line distance from the central axis of the preform 10 to the inner diameter surface.

실시예로서, r0의 값을 계산식으로 정의하면, {(가공장치(1)의 맨드렐 지름+20mm)/2}로 나타낼 수 있다.As an example, if the value of r 0 is defined by a calculation formula, it can be expressed as {(diameter of the mandrel of the processing device 1 + 20 mm)/2}.

PL은 프리폼(10)의 내경에 수직하게 형성되는 내경수직선의 변수로서, 일반적으로 20~30mm로 형성되며, 프리폼(10) 가공 시 스크랩으로 손실되는 부위의 두께로 정의할 수 있다.PL is a variable of the inner diameter vertical line formed perpendicular to the inner diameter of the preform 10, and is generally formed in the range of 20 to 30 mm, and can be defined as the thickness of a portion lost to scrap during processing of the preform 10.

T0는 제1수평선과 제2수평선과의 수직 거리로서, 웰딩 넥 플랜지 프리폼(10)의 총 높이에 해당하는 변수로 정의할 수 있다.T 0 is a vertical distance between the first horizontal line and the second horizontal line, and may be defined as a variable corresponding to the total height of the welding neck flange preform 10 .

이때, 프리폼(10)은 1200~1250˚로 가열되어 성형되므로 냉각 시 수축되는 비율을 고려하여 설계되는 것이 바람직하다.At this time, since the preform 10 is heated and molded at 1200 to 1250 degrees, it is preferable to design considering the shrinkage ratio during cooling.

실시예로서, 열간단조품의 수축율이 1.5~1.8%인 것을 고려하여, T0는 웰딩 넥 플랜지의 높이+0~5mm의 단조여유를 가지고 설계되는 것이 바람직하다.As an example, considering that the shrinkage rate of the hot forged product is 1.5 to 1.8%, T 0 is preferably designed with a forging margin of +0 to 5 mm in height of the welding neck flange.

t0는 외경선의 수직 높이로서, 프리폼(10) 플랜지부 두께에 해당하는 변수로 정의할 수 있다.t 0 is the vertical height of the outer diameter line and can be defined as a variable corresponding to the thickness of the flange portion of the preform 10 .

FL0는 제2경사선의 길이로서, 프리폼(10) 플랜지부 길이에 해당하는 변수로 정의할 수 있다.FL 0 is the length of the second slanted line and can be defined as a variable corresponding to the length of the flange portion of the preform 10.

이때, FL0의 경사각은 3~5˚의 범위로 설계하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable to design the inclination angle of FL 0 in the range of 3 to 5 degrees.

또한, FL0의 길이는 웰딩 넥 플랜지 플랜지부(210) 길이와 동일하게 설계되는 것이 바람직하다.In addition, the length of FL 0 is preferably designed to be the same as the length of the welding neck flange flange portion 210 .

Rx는 제2경사선과 제3경사선의 연결부(이하 'X부'라 함)에 형성된 곡률 반경으로 정의할 수 있다.R x may be defined as a radius of curvature formed at a connection portion (hereinafter referred to as 'X portion') of the second and third inclined lines.

이때, Rx는 R20~30으로 형성되되, 이는 열간단조되어 형성되는 웰딩 넥 플랜지의 X부 곡률반경과 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.At this time, R x is formed from R20 to 30, which is preferably formed equal to the radius of curvature of the X portion of the welding neck flange formed by hot forging.

θp는 제1경사선의 하방 경사각으로서, 웰딩 넥 플랜지 프리폼(10)의 가공 시 펀칭 각도의 변수로 정의할 수 있다.θ p is the downward inclination angle of the first inclined line, and may be defined as a variable of the punching angle during processing of the welding neck flange preform 10 .

이때, θp는 웰딩 넥 플랜지 프리폼(10)의 펀칭 가공 단계에서 펀칭 금형의 형상에 따라 가변적일 수 있으나, 10~30˚의 범위로 형성되는 것이 바람직하다.At this time, θ p may be variable according to the shape of the punching mold in the punching processing step of the welding neck flange preform 10, but is preferably formed in the range of 10 to 30 degrees.

X0는 프리폼(10)의 중심축에서부터 X부까지의 거리를 변수로 정의할 수 있다.X 0 may define a distance from the central axis of the preform 10 to the X portion as a variable.

θm은 제3경사선의 경사각도로서, 몰드 경사각도의 입력 변수로 정의할 수 있다.θ m is the inclination angle of the third inclination line and may be defined as an input variable of the inclination angle of the mold.

이때, θm은 프리폼(10) 플랜지부와 넥부의 경사면이 이루는 각도로 나타낼 수 있으며, 플랜지부의 상부경계면은 수평하게 형성되는 것이 바람직하다. At this time, θ m may be expressed as an angle formed by an inclined surface of the flange portion and the neck portion of the preform 10, and the upper boundary surface of the flange portion is preferably formed horizontally.

즉, 본 발명인 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션은 웰딩 넥 플랜지 프리폼(10)의 기본도에 상기와 같은 입력변수를 입력시키면, 기본도에 각 입력변수를 반영 보정한 설계 프리폼(100)을 연산하여 출력시킨다.That is, the automatic design application for the welding neck flange preform of the present invention calculates the design preform 100 corrected by reflecting each input variable in the basic drawing when inputting the above input variables into the basic drawing of the welding neck flange preform 10. output

그리고, 본 발명인 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션은, 웰딩 넥 플랜지 단면도(200)를 포함하여 구성된다.And, the welding neck flange preform automatic design application of the present invention is configured to include a welding neck flange cross-sectional view (200).

이때, 웰딩 넥 플랜지 단면도(200)는 일반적으로 웰딩 넥 플랜지의 내압, 외경, 두께의 규격을 정의하는 요소와 동일하게 정의된다.At this time, the welding neck flange cross-section 200 is generally defined as the same as the elements defining the specifications of the internal pressure, outer diameter, and thickness of the welding neck flange.

즉, 웰딩 넥 플랜지 단면도(200)는 허브 시작외경 X, 허브 종단외경 A, 플랜지 외경 D, 내경 B1, 플랜지 두께 t, 전체 두께 T가 정의되며, 내압 규격에 따라 허브 시작외경 X, 플랜지 외경 D, 플랜지 두께 t, 전체 두께 T가 결정되고, 외경에 따라 허브 종단외경 A가 결정되며, 스케줄에 따라 내경 B1이 결정된다.That is, in the welding neck flange cross section 200, hub start outer diameter X, hub end outer diameter A, flange outer diameter D, inner diameter B1, flange thickness t, and overall thickness T are defined, and hub start outer diameter X, flange outer diameter D according to the internal pressure standard , the flange thickness t, the overall thickness T are determined, the hub end outer diameter A is determined according to the outer diameter, and the inner diameter B1 is determined according to the schedule.

이러한 웰딩 넥 플랜지 단면도(200)를 기반으로, 설계 프리폼(100)의 입력 변수 X0는, 웰딩 넥 플랜지의 플랜지부(210)의 부피(VF2)와 설계 프리폼의 플랜지부(110)의 부피(VF1)가 일치되는 값이 연산 출력된다.Based on the cross-section of the welding neck flange 200, the input variable X 0 of the design preform 100 is the volume V F2 of the flange portion 210 of the welding neck flange and the volume of the flange portion 110 of the design preform The value that matches (V F1) is calculated and output.

즉, 설계 프리폼(100)에서, 입력 변수 X0에 의해 넥부를 제외한 플랜지부의 부피(VF2)와 가공장치(1)에 의해 가공된 후의 웰딩 넥 플랜지의 플랜지부(210)의 부피(VF1)가 동일하게 형성된다.That is, in the design preform 100, the volume of the flange portion excluding the neck portion (V F2) by the input variable X 0 and the volume of the flange portion 210 of the welding neck flange after processing by the processing device 1 (V F1) is formed identically.

또한, 본 발명인 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션은 연산 시 프리폼 플랜지부(110)와 웰딩 넥 플랜지의 플랜지부(210)의 부피값이 일치하지 않을 경우, 입력 변수 X0의 수치를 조절하여 일치값이 출력될 때까지 반복 연산하여 최종 프리폼 형상을 설계하여 출력할 수 있다.In addition, in the automatic design application for the welding neck flange preform of the present invention, when the volume values of the preform flange portion 110 and the flange portion 210 of the welding neck flange do not match during calculation, the matching value is obtained by adjusting the value of the input variable X 0 The final preform shape can be designed and output by iteratively calculating until it is output.

그리고, 웰딩 넥 플랜지 단면도(200)를 기반으로, 설계 프리폼(100)의 입력 변수 θm은, 웰딩 넥 플랜지 넥부(220)의 부피(VN2)와 설계 프리폼 넥부(120)의 부피(VN1)가 일치되는 값이 연산 출력된다.And, based on the welding neck flange cross-sectional view 200, the input variable θ m of the design preform 100 is the volume V N2 of the welding neck flange neck portion 220 and the volume V N1 of the design preform neck portion 120. ) matched values are calculated and output.

즉, 설계 프리폼(100)에서, 입력 변수 θm에 의해 플랜지부를 제외한 넥부의 부피(VN2)와 가공장치(1)에 의해 가공된 후의 웰딩 넥 플랜지의 넥부(220)의 부피(VN1)가 동일하게 형성된다.That is, in the design preform 100, the volume of the neck portion excluding the flange portion (V N2 ) and the volume of the neck portion 220 of the welding neck flange after being processed by the processing device 1 (V N1 ) by the input variable θ m ) is formed identically.

또한, 본 발명인 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션은 연산 시 프리폼 넥부(120)와 웰딩 넥 플랜지의 넥부(220)의 부피값이 일치하지 않을 경우, 입력 변수 θm의 수치를 조절하여 일치값이 출력될 때까지 반복 연산하여 최종 프리폼 형상을 설계하여 출력할 수 있다.In addition, in the automatic designing application for the welding neck flange preform according to the present invention, when the volume values of the preform neck portion 120 and the neck portion 220 of the welding neck flange do not match during calculation, the matching value is output by adjusting the value of the input variable θ m The final preform shape can be designed and output by iterative calculation until

그리고, 본 발명인 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션은 설계 프리폼(100)을 CAE(Computer-Aided Engineering)로 시뮬레이션 및 기술해석을 통한 기술적인 검토를 수행하되, 이를 통해 획득한 링 압연 단조 결과 형상을 전달받아 웰딩 넥 플랜지 단면도(200)와 비교하여 결함의 발생여부를 확인할 수 있다.In addition, the welding neck flange preform automatic design application of the present invention performs a technical review through simulation and technical analysis of the design preform 100 with CAE (Computer-Aided Engineering), and delivers the resulting shape of ring rolling forging obtained through this. It is possible to check whether or not a defect has occurred by comparing it with the welding neck flange cross-sectional view 200.

또한, 결함 발생 시 각 결함에 대한 입력 변수의 적합도를 파악하고 이에 대한 보정량을 연산 출력하여 입력 변수값을 재입력함으로써 설계 프리폼(100)의 최종 형상을 도출해낼 수 있다.In addition, when a defect occurs, the final shape of the design preform 100 can be derived by recognizing the suitability of input variables for each defect, calculating and outputting a correction amount for this, and re-inputting the input variable values.

아울러, 각 결함에 대해 연산 출력된 보정량에 의해 자동으로 설계 프리폼(100)의 형상이 갱신 출력되도록 이루어질 수 있다.In addition, the shape of the design preform 100 may be automatically updated and output based on the correction amount calculated and output for each defect.

즉, 설계 프리폼(100)을 설계하여 CAE를 통해 가공된 상태의 웰딩 넥 플랜지 단면도(200)에서 발생하는 결함을 확인하고, 각 결함에 따라 입력 변수를 보정하여 설계 프리폼(100)의 형상을 수정하는 작업을 반복함으로써 최종 설계 프리폼(100)의 형상을 도출할 수 있다.That is, the design preform 100 is designed, defects occurring in the welding neck flange cross section 200 in a processed state through CAE are checked, and the shape of the design preform 100 is corrected by correcting input variables according to each defect. The shape of the final design preform 100 may be derived by repeating the operation.

실시예로서, 설계 프리폼(100)의 설계 시 입력 변수에 의해 웰딩 넥 플랜지 단면도(200)에 나타나는 결함은 상단 연장 결함(310), 하단 연장 결함(320), 플랜지 바닥부분 함몰 결함(330), 플랜지 상면부분 함몰 결함(340), 상단 부족 결함(350), 하단 부족 결함(360), 플랜지부 전체 부족 결함(370)으로 세분할 수 있다.As an example, defects appearing in the welding neck flange cross section 200 by input variables during design of the design preform 100 include an upper extension defect 310, a lower extension defect 320, a flange bottom depression defect 330, It can be subdivided into a flange upper surface depression defect 340, an upper defect defect 350, a lower defect defect 360, and an entire flange portion defect defect 370.

이때, 본 발명인 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션은 CAE를 통해 웰딩 넥 플랜지 단면도(200)와 비교하여 결함을 파악한 후, 각 결함별 입력 변수를 보정하여 수정된 설계 프리폼(100)을 재출력할 수 있다.At this time, the welding neck flange preform automatic design application of the present invention compares the welding neck flange cross section 200 through CAE to identify defects, corrects input variables for each defect, and re-outputs the modified design preform 100. there is.

먼저, 상단 연장 결함(310)과 상단 부족 결함(350)의 경우, 결함 원인을 입력 변수 X0, θm, FL0의 크기로 판단하여 출력시킬 수 있다.First, in the case of the top extension defect 310 and the top short defect 350, the cause of the defect can be determined by determining the size of the input variables X 0 , θ m , and FL 0 and outputting them.

상단 연장 결함(310)은 입력 변수 X0가 길거나 θm이 크거나, FL0이 짧을 경우 발생하며, 상단 부족 결함(350)은 입력 변수 X0가 짧거나 θm이 작거나, FL0이 길 경우 발생한다.The top extension fault 310 occurs when the input variable X 0 is long, θ m is large, or FL 0 is short, and the top short fault 350 occurs when the input variable X 0 is short, θ m is small, or FL 0 is short. Occurs when long

하단 연장 결함(320)과 하단 부족 결함(360)의 경우, 결함 원인을 입력 변수 θp의 크기로 판단하여 출력시킬 수 있다.In the case of the lower extension defect 320 and the lower lower defect 360, the cause of the defect may be determined by the size of the input variable θ p and output.

하단 연장 결함(320)은 입력 변수 θp가 작을 경우 발생하며, 하단 부족 결함(360)은 θp가 클 경우 발생한다.The bottom extension defect 320 occurs when the input variable θ p is small, and the bottom lack defect 360 occurs when θ p is large.

플랜지 바닥부분 함몰 결함(330)의 경우, 결함 원인을 입력 변수 θp의 크기로 판단하여 출력시킬 수 있으며, 일반적으로 θp의 크기가 작을 경우 발생한다.In the case of the flange bottom depression defect 330, the cause of the defect can be determined by the size of the input variable θ p and outputted, and generally occurs when the size of θ p is small.

플랜지 상면부분 함몰 결함(340)의 경우, 결함 원인을 입력 변수 FL0의 크기로 판단하여 출력시킬 수 있으며, 일반적으로 FL0의 길이가 길 경우 발생한다.In the case of the flange upper surface depression defect 340, the cause of the defect can be determined by the size of the input variable FL 0 and outputted, and generally occurs when the length of FL 0 is long.

플랜지부 전체 부족 결함(370)의 경우, 결함 원인을 X0, FL0 ,θm 크기로 판단하여 출력시킬 수 있다.In the case of the defect 370 due to lack of the entire flange portion, the cause of the defect may be determined by X 0 , FL 0 , and θ m in size and output.

일반적으로 플랜지부 전체 부족 결함(370)은 X0의 길이가 길거나, θm 크기가 클 경우, FL0의 길이가 짧을 경우 발생한다.In general, the overall flange deficiency defect 370 occurs when the length of X 0 is long, when the size of θ m is large, or when the length of FL 0 is short.

그리고, 본 발명인 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션에서, 웰딩 넥 플랜지의 프리폼(10)은 업세팅, 몰딩, 펀칭, 평탄화, 피어싱 단계를 거쳐 형성된다.And, in the welding neck flange preform automatic design application of the present invention, the welding neck flange preform 10 is formed through upsetting, molding, punching, flattening, and piercing steps.

이때, 라운드 형태의 원소재를 축방향으로 가압함으로써 두께를 줄이고 단면적을 늘리는 업세팅 단계에서, 원소재의 업세팅 두께는 수학식 1에 의해 결정될 수 있다.At this time, in the upsetting step of reducing the thickness and increasing the cross-sectional area by pressing the round raw material in the axial direction, the upsetting thickness of the raw material may be determined by Equation 1.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00006
Figure pat00006

Figure pat00007
: 업세팅 두께
Figure pat00007
: upsetting thickness

Figure pat00008
: X부까지의 거리 입력 변수
Figure pat00008
: Distance input variable to X part

Figure pat00009
: X부에 형성된 곡률 반경 입력 변수
Figure pat00009
: Curvature radius input variable formed in X part

Figure pat00010
: 프리폼 부피
Figure pat00010
: Preform volume

라운드 형태의 원소재와, 프리폼(10)의 부피(V0)는 동일하게 형성되므로, 초기 원소재의 부피를 구하는 수학식 1에서 X0+Rx 값을 소재의 반경과 같도록 업세팅 두께(UT)를 설정할 수 있다.Since the round-shaped raw material and the volume (V 0 ) of the preform 10 are formed the same, in Equation 1 for obtaining the volume of the initial raw material, X 0 +R x value is upset to be the same as the radius of the material. (UT) can be set.

즉, 본 발명인 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션에 의해 X0값과 Rx값이 최종 설계 프리폼(10)에서 확정되면, 프리폼(10) 제조 공정 시 업세팅 두께가 자동 연산되어 출력될 수 있다.That is, when the X 0 value and the R x value are determined in the final designed preform 10 by the welding neck flange preform automatic design application of the present invention, the upsetting thickness can be automatically calculated and output during the manufacturing process of the preform 10.

또한, 설계 프리폼(100)에 대한 프리폼 금형 형상을 연산하여 출력함으로써 프리폼(10) 제조 공정의 금형 설계 및 공정값이 연산 출력될 수 있다.In addition, by calculating and outputting the shape of the preform mold for the design preform 100, the mold design and process values of the manufacturing process of the preform 10 may be calculated and output.

그리고, 본 발명인 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션 및 어플리케이션이 설치된 컴퓨터는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션이 설치되어 설계 및 시뮬레이션을 수행할 수 있는 설계용 컴퓨터를 포함하여 구성된다.In addition, the present invention, the welding neck flange preform automatic design application and the computer on which the application is installed, include a design computer on which the welding neck flange preform automatic design application is installed to perform design and simulation.

1: 가공장치
10 : 프리폼
100 : 웰딩 넥 플랜지 프리폼 형상(설계 프리폼)
110 : 설계 프리폼 플랜지부
120 : 설계 프리폼 넥부
200 : 웰딩 넥 플랜지 단면도
210 : 웰딩 넥 플랜지 플랜지부
220 : 웰딩 넥 플랜지 넥부
310 : 상단 연장 결함
320 : 하단 연장 결함
330 : 플랜지 바닥부분 함몰 결함
340 : 플랜지 상면부분 함몰 결함
350 : 상단 부족 결함
360 : 하단 부족 결함
370 : 플랜지부 전체 부족 결함1: processing device
10 : Preform
100: welding neck flange preform shape (design preform)
110: design preform flange
120: design preform neck
200: cross section of welding neck flange
210: welding neck flange flange portion
220: welding neck flange neck portion
310: top extension defect
320: Bottom extension defect
330: Flange bottom depression defect
340: Flange upper surface depression defect
350: Upper shortage defect
360: bottom shortage defect
370: Flange overall lack defect

Claims (14)

순차 연결되는 내경수직선; 상기 내경수직선 하단에서 외경 방향으로 경사 형성된 제1경사선; 상기 제1경사선에서 연장되는 제1수평선; 상기 제1수평선에서 소정 곡률을 가지고 상측으로 연장되는 외경선; 상기 외경선에서 내경 방향으로 완 경사 형성되는 제2경사선; 상기 제2경사선에서 내경 방향으로 급 경사 형성되는 제3경사선; 상기 내경수직선 상단에서 외경 방향으로 수평 연장되어 상기 제3경사선과 만나는 제2수평선;에 의해 형상 입력된 웰딩 넥 플랜지 프리폼의 기본도와;
상기 웰딩 넥 플랜지 프리폼 단면을 가지는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 내경의 입력 변수 r0;
상기 내경수직선의 입력 변수 PL;
상기 제1수평선과 제2수평선과의 수직 거리로서, 웰딩 넥 플랜지 프리폼 총 높이의 입력 변수 T0;
상기 외경선의 수직 높이로서, 프리폼 플랜지부 두께 입력 변수 t0;
상기 제2경사선의 길이로서, 프리폼 플랜지부 길이 입력변수 FL0;
상기 제2경사선과 제3경사선의 연결부(이하 'X부'라 함)에 형성된 곡률 반경 입력 변수 Rx;
상기 제1경사선의 하방 경사각으로서, 펀치각도 입력 변수 θp;
웰딩 넥 플랜지 프리폼 중심 축에서 상기 X부까지의 거리 입력 변수 X0;
상기 제3경사선의 경사각도로서, 몰드 경사각도 입력 변수 θm;
으로 정해지는 입력변수;를 포함하여 이루어져,
상기 입력변수를 입력시키면, 상기 기본도에 상기 각 입력변수를 반영 보정한 웰딩 넥 플랜지 프리폼 형상(이하 '설계 프리폼'이라 함)을 연산하여 출력시키는 것을 특징으로 하는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션.Inner-diameter vertical line connected sequentially; a first slanting line inclined in an outer radial direction from a lower end of the inner diameter vertical line; a first horizontal line extending from the first inclined line; an outer diameter line extending upward with a predetermined curvature from the first horizontal line; a second slanting line formed with a gentle slope in the inner diameter direction from the outer diameter line; a third slanting line that is steeply inclined in an inner diameter direction from the second slanting line; A basic drawing of the welding neck flange preform whose shape is input by a second horizontal line that extends horizontally from the top of the inner diameter vertical line in the outer diameter direction and meets the third inclined line;
Input variable r 0 of the inner diameter of the welding neck flange preform having the cross section of the welding neck flange preform;
an input variable PL of the inner diameter vertical line;
As the vertical distance between the first horizontal line and the second horizontal line, input variable T 0 of the total height of the welding neck flange preform;
As the vertical height of the outer diameter line, the preform flange portion thickness input variable t 0 ;
As the length of the second inclined line, the length of the flange portion of the preform input variable FL 0 ;
a radius of curvature input variable R x formed at the connecting portion of the second and third inclined lines (hereinafter referred to as 'X part');
As the downward inclination angle of the first slanting line, punch angle input variable θ p ;
Distance input variable X 0 from the central axis of the welding neck flange preform to the X part;
As an inclination angle of the third inclination line, a mold inclination angle input variable θ m ;
It consists of including; an input variable determined by
When the input variable is input, the welding neck flange preform automatic design application, characterized in that for calculating and outputting the welding neck flange preform shape (hereinafter referred to as 'design preform') corrected by reflecting each of the input variables in the basic drawing. 제1항에 있어서,
상기 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션은,
허브 시작외경 X, 허브 종단외경 A, 플랜지 외경 D, 내경 B1, 플랜지 두께 t, 전체 두께 T가 정의된 웰딩 넥 플랜지 단면도가 입력되면,
상기 웰딩 넥 플랜지의 플랜지부 부피(VF2)와 설계 프리폼의 플랜지부 부피(VF1)를 일치시키는 상기 입력 변수 X0값을 연산 출력시키는 것을 특징으로 하는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션.According to claim 1,
The welding neck flange preform automatic design application,
If a welding neck flange cross section defined with hub start outer diameter X, hub end outer diameter A, flange outer diameter D, inner diameter B1, flange thickness t, overall thickness T is entered,
Welding neck flange preform automatic design application, characterized in that for calculating and outputting the input variable X 0 value matching the flange volume (V F2) of the welding neck flange and the flange volume (V F1) of the design preform. 제1항에 있어서,
상기 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션은,
허브 시작외경 X, 허브 종단외경 A, 플랜지 외경 D, 내경 B1, 플랜지 두께 t, 전체 두께 T가 정의된 웰딩 넥 플랜지 단면도가 입력되면,
상기 웰딩 넥 플랜지의 넥부 부피(VN2)와 설계 프리폼의 넥부 부피(VN1)를 일치시키는 입력 변수 θm값을 연산 출력시키는 것을 특징으로 하는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션.According to claim 1,
The welding neck flange preform automatic design application,
If a welding neck flange cross section defined with hub start outer diameter X, hub end outer diameter A, flange outer diameter D, inner diameter B1, flange thickness t, overall thickness T is entered,
Welding neck flange preform automatic design application, characterized in that for calculating and outputting the input variable θ m value matching the neck volume (V N2 ) of the welding neck flange and the neck volume (V N1 ) of the design preform. 제1항에 있어서,
상기 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션은,
상기 설계 프리폼에 대한 프리폼 금형 형상을 연산하여 출력하는 것을 특징으로 하는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션.According to claim 1,
The welding neck flange preform automatic design application,
Welding neck flange preform automatic design application, characterized in that for calculating and outputting the preform mold shape for the design preform. 제1항에 있어서,
상기 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션은,
상기 설계 프리폼을 CAE(Computer-Aided Engineering)로 형상 링 압연 시뮬레이션을 수행한 링 압연 단조 결과 형상을 전달받아,
허브 시작외경 X, 허브 종단외경 A, 플랜지 외경 D, 내경 B1, 플랜지 두께 t, 전체 두께 T가 정의된 웰딩 넥 플랜지 단면도와 비교하여 결함을 분석하고,
각 결함에 대한 각 입력 변수 적합도 및/또는 보정량을 연산 출력시키는 것을 특징으로 하는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션.According to claim 1,
The welding neck flange preform automatic design application,
Receive the shape as a result of ring rolling forging by performing shape ring rolling simulation on the design preform with CAE (Computer-Aided Engineering),
The hub start outer diameter X, the hub end outer diameter A, the flange outer diameter D, the inner diameter B1, the flange thickness t, and the overall thickness T are defined in comparison with the welding neck flange cross section to analyze the defect,
A welding neck flange preform automatic design application characterized by calculating and outputting each input variable suitability and / or correction amount for each defect. 제5항에 있어서,
상기 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션은,
상기 보정량에 따라 상기 설계 프리폼을 자동 갱신 출력시키는 것을 특징으로 하는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션.According to claim 5,
The welding neck flange preform automatic design application,
Welding neck flange preform automatic design application, characterized in that for automatically updating and outputting the design preform according to the correction amount. 제5항에 있어서,
상기 결함은,
상기 웰딩 넥 플랜지 단면도와 비교하여,
내경 B1에서 전체 두께 T의 상단 연장 결함;과 하단 연장 결함;
플랜지 바닥부분 함몰 결함;
플랜지 상면부분 함몰 결함;
내경 B1에서 전체 두께 T의 상단 부족 결함;과 하단 부족 결함;
플랜지부 전체 부족 결함;
으로 세분하여 각 결함별 입력 변수를 보정하여 출력시키는 것을 특징으로 하는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션.According to claim 5,
The defect is
Compared to the welding neck flange cross section,
an upper extension defect of full thickness T at inner diameter B1; and a lower extension defect;
Flange bottom depression defect;
Flange upper surface depression defect;
Upper deficiency defect of full thickness T at inner diameter B1; and lower deficiency defect;
overall lack of flange defects;
Welding neck flange preform automatic design application, characterized in that it is subdivided into and corrects and outputs the input variables for each defect. 제7항에 있어서,
상기 상단 연장 결함 또는 상단 부족 결함은,
결함 원인을 입력 변수 X0, θm, FL0의 크기로 판단하여 출력시키는 것을 특징으로 하는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션.According to claim 7,
The top extension defect or top lack defect,
Welding neck flange preform automatic design application, characterized in that the cause of the defect is determined by the size of the input variables X 0 , θ m , FL 0 and output. 제7항에 있어서,
상기 하단 연장 결함 또는 하단 부족 결함은,
결함 원인을 입력 변수 θp의 크기로 판단하여 출력시키는 것을 특징으로 하는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션.According to claim 7,
The bottom extension defect or bottom lack defect,
Welding neck flange preform automatic design application, characterized in that the cause of the defect is determined by the size of the input variable θ p and output. 제7항에 있어서,
상기 플랜지 바닥부분 함몰 결함은,
결함 원인을 입력 변수 θp의 크기로 판단하여 출력시키는 것을 특징으로 하는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션.According to claim 7,
The flange bottom depression defect is,
Welding neck flange preform automatic design application, characterized in that the cause of the defect is determined by the size of the input variable θ p and output. 제7항에 있어서,
상기 플랜지 상면부분 함몰 결함은,
결함 원인을 입력 변수 FL0의 크기로 판단하여 출력시키는 것을 특징으로 하는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션.According to claim 7,
The flange top surface depression defect,
Welding neck flange preform automatic design application characterized in that the cause of the defect is determined by the size of the input variable FL 0 and output. 제7항에 있어서,
상기 플랜지부 전체 부족 결함은,
결함 원인을 입력 변수 X0, FL0 ,θm 크기로 판단하여 출력시키는 것을 특징으로 하는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션.According to claim 7,
The overall lack of the flange portion,
Welding neck flange preform automatic design application, characterized in that the cause of the defect is determined by the size of the input variable X 0 , FL 0 , θ m and output. 제1항에 있어서,
상기 웰딩 넥 플랜지 프리폼은,
업세팅, 몰딩, 펀칭, 평탄화, 피어싱 단계를 거쳐 형성되되,
상기 업세팅 단계에서,
하기의 수학식 1에 의해 업세팅 후 원소재의 두께는, 상기 원소재의 반경이 상기 X0와 Rx를 더한 값과 같아지도록 설정되는 것을 특징으로 하는 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션.
[수학식 1]
Figure pat00011

Figure pat00012
: 업세팅 두께
Figure pat00013
: X부까지의 거리 입력 변수
Figure pat00014
: X부에 형성된 곡률 반경 입력 변수
Figure pat00015
: 프리폼 부피
According to claim 1,
The welding neck flange preform,
It is formed through upsetting, molding, punching, flattening, and piercing steps,
In the upsetting step,
Welding neck flange preform automatic design application, characterized in that the thickness of the raw material after upsetting by Equation 1 below is set to be equal to the sum of the radius of the raw material and the X 0 and R x .
[Equation 1]
Figure pat00011

Figure pat00012
: upsetting thickness
Figure pat00013
: Distance input variable to part X
Figure pat00014
: Curvature radius input variable formed in X part
Figure pat00015
: Preform volume
 제1항 내지 제13항의 웰딩 넥 플랜지 프리폼 자동 설계 어플리케이션이 설치된 컴퓨터.A computer installed with the automatic design application for the welding neck flange preform of claims 1 to 13.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101196642B1 (en) 2011-10-14 2012-11-02 주식회사 태웅 Method for designing piercing loss in ring rolling process
KR102145472B1 (en) 2018-10-23 2020-08-19 울산대학교 산학협력단 Method for designing preform shape

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101079770B1 (en) 2009-08-26 2011-11-03 주식회사 센트랄 A modeling method of preform for forging
KR101196642B1 (en) 2011-10-14 2012-11-02 주식회사 태웅 Method for designing piercing loss in ring rolling process
KR102145472B1 (en) 2018-10-23 2020-08-19 울산대학교 산학협력단 Method for designing preform shape

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