KR20240050934A - 모세관의 제조 방법 - Google Patents

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박성태
임정수
주원
고영덕
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Abstract

홀이 형성된 다이를 갖는 하우징 금형을 포함하는 압출 장치를 이용하여 모세관을 제조하는 제조 방법은 빌렛을 컨테이너에 투입하고, 상기 빌렛을 가열하고, 상기 빌렛이 상기 홀에 대응되는 단면 형상을 갖는 모세관 유닛으로 압출 되도록 상기 다이를 향해 상기 빌렛을 가압하여, 상기 모세관 유닛이 복수의 모세관이 연결 팁에 의해 서로 연결된 상태로 압출 형성되도록 하는 모세관의 제조 방법.

Description

모세관의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING CAPILLARY TUBE}
본 개시는 개선된 방식의 모세관의 제조 방법에 관한 것이다.
모세관은 내부에서 유체가 흐르도록 해주는 유로로서 기능하는 가늘고 긴 구조의 관이다. 모세관은 구조가 비교적 간단하고 움직이지 않는 장치로서 마모로 인한 보수의 필요성이 적다.
한편, 모세관은 설계 치수에 적합한 직경으로 소성 가공하기 위해 압출(extrusion), 다단계의 인발(drawing), 풀림 열처리(annealing) 단계를 거쳐 제조될 수 있다. 이러한 압출, 인발, 풀림 열처리 과정을 통해 모세관의 외경은 점진적으로 설계 치수에 가까워지도록 축소될 수 있다.
다만, 인발 공정이 다단계로 진행됨에 따라 모세관의 내식성이 감소될 수 있다. 특히, 알루미늄의 경우 인발 방향으로 결정 립이 변형되고 금형과의 마찰로 인해 표면 결함이 증가하여 모세관의 내식성이 감소될 수 있다.
개시된 발명의 일 측면은, 압출 단계에서 보다 작은 외경의 모세관이 압출될 수 있도록 개선된 방식의 모세관의 제조 방법을 제공할 수 있다.
개시된 발명의 일 실시예에 따른 홀이 형성된 다이를 갖는 하우징 금형을 포함하는 압출 장치를 이용하여 모세관을 제조하는 제조 방법은 빌렛을 컨테이너에 투입하고, 상기 빌렛을 가열하고, 상기 빌렛이 상기 홀에 대응되는 단면 형상을 갖는 모세관 유닛으로 압출 되도록 상기 다이를 향해 상기 빌렛을 가압하여, 상기 모세관 유닛이 복수의 모세관이 연결 팁에 의해 서로 연결된 상태로 압출 형성 되도록 할 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법에 따르면 상기 복수의 모세관의 내경에 대한 상기 복수의 모세관의 외경의 비율은 1.7 이상 4.9 이하로 마련될 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법은 상기 복수의 모세관을 연결하는 상기 연결팁을 상기 복수의 모세관으로부터 분리하는 슬리팅 공정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법은 상기 연결팁을 분리하는 공정을 통해 분리된 상기 복수의 모세관에 인발 공정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법에 따르면 상기 인발 공정은 1회 수행될 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법에 따르면 상기 인발 공정에서 상기 복수의 모세관의 단면 감소율은 40% 이하로 형성될 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법에 따르면 상기 슬리팅 공정은 칼날, 레이저, 실톱 중 하나에 의해 수행될 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법에 따르면 상기 모세관 유닛은 상기 압출 공정 후 단일한 권취기에 의해 권취될 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법에 따르면 상기 연결팁의 단면의 형상은 원형으로 마련될 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법에 따르면 상기 연결팁의 단면의 형상은 사각형으로 마련될 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법에 따르면 상기 연결팁의 단면의 형상은 마름모로 마련될 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법에 따르면 상기 연결팁의 단면의 형상은 육각형으로 마련될 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법에 따르면 상기 모세관 유닛은 4.5 이상 5.5 이하의 중량%의 Si, Fe, Mg, Zn, Mn, Cu, Cr, Ti 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법에 따르면 상기 복수의 모세관은 알루미늄 모세관으로 마련될 수 있다.
개시된 발명의 일 실시예에 따른 홀이 형성된 다이를 갖는 하우징 금형을 포함하는 압출 장치를 이용한 모세관을 제조하는 제조 방법은 빌렛을 컨테이너에 투입하고, 상기 빌렛을 가열하고, 상기 빌렛이 상기 홀에 대응되는 단면 형상으로 압출되도록, 상기 다이를 향해 상기 빌렛을 가압하여 연결 팁에 의해 일체로 연결된 복수의 모세관을 갖는 모세관 유닛의 압출 공정을 수행하고, 상기 연결 팁을 제거하여 일체로 형성된 상기 복수의 모세관을 각각 분리시키는 슬리팅 공정을 수행하고, 분리된 상기 복수의 모세관 각각에 1회 이하의 인발 공정을 수행할 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법에 따르면 상기 모세관 유닛은 상기 압출 공정 후 단일한 권취기에 의해 권취될 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법에 따르면 상기 복수의 모세관의 내경에 대한 상기 복수의 모세관의 외경의 비율은 1.7 이상 4.9 이하로 마련될 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법에 따르면 상기 복수의 모세관은 알루미늄 모세관으로 마련될 수 있다.
모세관 유닛을 일체형으로 압출하여 빌렛의 압출비를 일정 수준으로 유지하면서도, 한 번의 압출 공정을 통해 복수의 모세관을 동시에 압출할 수 있어 모세관의 생산성이 향상될 수 있다.
복수의 모세관이 연결팁으로 연결된 일체형 구조의 모세관 유닛을 압출함으로써, 인발 횟수를 줄여 모세관의 내식성이 향상될 수 있다.
인발 횟수가 생략 되거나 줄어듦에 따라 모세관의 제조 원가가 절감 될 수 있다.
도 1은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관을 제조하기 위한 압출 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관의 제조방법에 따라 생산된 모세관 유닛의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 모세관 유닛의 상부를 확대하여 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 모세관 유닛의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 5는 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 6은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관의 제조 방법에 의해 제조된 모세관의 직경비의 예시를 나타낸 도면이다.
도 7은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관과 종래 기술에 따른 모세관의 표면을 나타낸 도면이다.
도 8은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관과 종래 기술에 따른 모세관의 SWAAT 후의 표면을 나타낸 도면이다.
도 9는 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관의 제조방법에 따라 생산된 모세관 유닛의 단면도이다.
도 10은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관의 제조방법에 따라 생산된 모세관 유닛의 단면도이다.
도 11은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관의 제조방법에 따라 생산된 모세관 유닛의 단면도이다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
또한, 본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
이하에서는 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관을 제조하기 위한 압출 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 개시된 발명의 일 실시예에 따른 압출 장치(100)는 빌렛(200)을 모세관 유닛(300)으로 압출할 수 있다. 모세관 유닛(300)은 복수의 모세관(310)을 포함할 수 있다.
압출이란, 빌렛(200)을 가열하여 유동성(또는 흐름성)이 있는 상태에서 빌렛(200)을 화살표 방향으로 가압 함으로써, 빌렛(200)을 특정한 사이즈의 단면을 연속적으로 갖는 형태(예: 관재, 선재 등)로 변형 시키는 열간 가공 방법을 지칭할 수 있다.
압출 장치(100)는 컨테이너(110), 다이(130)를 포함하는 하우징 금형(120) 및 램(140)(ram)을 포함할 수 있다.
컨테이너(110)는 빌렛(200)을 수용할 수 있다. 이를 위해, 컨테이너(110)의 내부에는 빌렛(200)을 수용할 수 있는 수용 공간(미도시) 및 빌렛(200)을 투입할 수 있는 투입구(미도시)가 형성될 수 있다.
이 경우, 수용 공간은 빌렛(200)을 수용할 수 있도록, 빌렛(200)보다 큰 사이즈로 형성될 수 있으며, 빌렛(200)의 형태와 동일한 형태(예: 원기둥 형태 등)로 형성될 수 있다. 이 때, 사이즈는 단면의 직경, 기둥의 길이, 전체 부피 등 다양한 단위로 나타낼 수 있다.
개시된 발명의 일 실시예에 따른 압출 장치(100)는 히터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 히터는 압출 장치(100)의 내부에 포함되거나, 히터는 압출 장치(100)의 외부에 별도의 장치로 구현되는 것 또한 가능할 수 있다.
구체적으로, 히터가 압출 장치(100)의 내부에 포함되는 경우, 히터는 컨테이너(110)와 복수의 다이(130)를 가열하거나 컨테이너(110)에 투입된 빌렛(200)을 가열할 수 있다.
또한, 히터가 압출 장치(100)의 외부에 별도의 장치로 구현되는 경우, 히터는 외부에서 빌렛(200)을 가열한 후 빌렛(200)을 압출 장치(100)의 컨테이너(110)로 투입할 수 있다. 이를 위해, 히터는 대류, 전도, 복사, 유도 등 다양한 방식을 이용한 히터로 구현될 수 있다.
이 경우, 히터는 빌렛(200)을 용융점 이하의 온도(예: 400 내지 480도)에서 기 설정된 시간 이내에서 가열 또는 예열할 수 있으며, 이에 따라 빌렛(200)의 흐름성이 증대될 수 있다.
하우징 금형(120)은 컨테이너(110)의 일 측에 구비될 수 있다. 하우징 금형(120)은 다이(130)를 포함할 수 있다.
다이(130)에는 홀이 형성될 수 있다. 빌렛(200)이 모세관 유닛(300)으로 압출되는 경우, 모세관 유닛(300)의 단면의 형상은 다이(130)에 형성된 홀에 대응될 수 있다.
모세관 유닛(300)의 단면적은 압출비가 기 설정된 값 이상이 되도록 마련될 수 있다. 압출비란 빌렛(200)의 압출 전과 압출 후(또는 입력과 출력)의 단면적의 비율로 정의될 수 있다. 또한, 압출비는 압출 전과 압출 후의 알루비늄빌렛(200)의 직경의 비율로 정의될 수 있다.
예를 들어, 예열된 빌렛(200)이 램(140)에 의해 가압되는 경우, 빌렛(200)은 유동하여 컨테이너(110)의 내부의 직경과 동일한 직경이 된다는 점에서, 컨테이너(110) 내부의 직경은 빌렛(200)의 압출 전의 직경과 동일하게 정의될 수 있다.
모세관 유닛(300)의 외경(d2)과 홀의 직경은 서로 대응되는 바, 홀의 직경은 빌렛(200)의 압출 후의 직경으로 정의될 수 있다.
램(140)은 컨테이너(110)의 타 측에서 일 측을 향해 컨테이너(110)에 수용된 빌렛(200)을 가압할 수 있다. 컨테이너(110)의 일 측이란 다이(130)가 존재하는 위치가 될 수 있고, 타 측은 컨테이너(110)의 일 측과 반대 방향의 위치일 수 있다.
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 램(140)은 화살표 방향과 같은 방향으로 컨테이너(110)에 수용된 빌렛(200)을 가압할 수 있다. 이에 따라, 컨테이너(110)에 수용된 빌렛(200)이 홀에 대응되는 단면 형상을 갖는 모세관 유닛(300)으로 압출될 수 있다.
램(140)은 기계식 또는 유압식 등의 작동 방식으로 구현될 수 있다. 램(140)은 기설정된 속도로 전진하고, 램(140)의 전진 시 발생되는 압력으로 인해 예열된 상태의 컨테이너(110)에 수용된 빌렛(200) 중 일부가 다이(130)에 형성된 홀을 통해 모세관 유닛(300)으로 압출될 수 있다.
또한, 램(140)은 빌렛(200)에 압력을 균일하게 전달하기 위한 더미 블록(dummy block, 미도시)을 포함할 수 있다. 이 경우, 더미 블록은 램(140) 및 빌렛(200)의 사이에 위치하고, 빌렛(200)의 단면 형태 및 사이즈에 따른 형태 또는 사이즈로 형성될 수 있다.
빌렛(200)은 압출을 통해 가공되도록 마련되는 피 가공 소재이다.
빌렛(200)은 압출에 용이한 형태 및 사이즈를 갖는 알루미늄 합금으로 마련될 수 있다.
다만, 빌렛(200)의 소재는 이에 한정되지 않으며, 예를 들어, 빌렛(200)은 구리 합금으로 마련될 수 있다.
빌렛(200)은 원기둥 형태로 구현될 수 있다. 빌렛(200)은 컨테이너(110)의 규격 또는 용량에 따라 기설정된 직경 및 기설정된 길이를 갖도록 구현될 수 있다. 다만, 빌렛(200)의 형태는 예시적인 것이며, 빌렛(200)은 사각 기둥, 오각 기둥, 육각 기둥, 타원형의 기둥 등의 다양한 형태 및 다양한 사이즈로 구현될 수 있다.
빌렛(200)은 용해 공정, 합금화 공정 및 탈가스 처리 공정 등을 거쳐 제조될 수 있다. 이하에서는 빌렛(200)이 알루미늄 합금인 것을 예로 들어 설명하도록 한다.
예를 들어, 빌렛(200)은 650도 내지 750도의 온도 조건에서 알루미늄을 용해하고, 용해된 알루미늄에 합금원소를 첨가한 후 10분 내지 1시간 동안 유지시켜 합금화 시킨다음, 불활성 가스(예: 아르곤 버블링 가스)를 주입하여 탈가스 처리를 거쳐 알루미늄 빌렛(200)으로 제조될 수 있다.
빌렛(200)은 Mn, Mg, Zn, Cr을 합금원소로 첨가하여 내식성 또는 기계적 물성이 향상될 수 있다.
알루미늄으로 마련되는 빌렛(200)은 전체 조성물 중량에 대해 4.5 이상 5.5 이하의 중량%의 Si, Fe, Mg, Zn, Mn, Cu, Cr, Ti 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이는 알루미늄 빌렛(200)의 내식성을 구리와 동등한 수준으로 향상시키기 위함이다.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여, 개시된 발명의 일 실시예에 따른 압출 장치(100)를 이용하여 제조된 모세관 유닛(300)을 설명하도록 한다.
도 2는 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관의 제조방법에 따라 생산된 모세관 유닛의 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시된 모세관 유닛의 상부를 확대하여 도시한 도면이다. 도 4는 도 2에 도시된 모세관 유닛의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 모세관(310)은 내부에 유체가 통과하는 가늘고 긴 구조의 관으로서, 설계된 길이와 직경에 따라 내부에 존재하는 유체의 유량, 압력 또는 온도를 제어할 수 있다. 이 경우, 유체는 형상이 일정하지 않고 자유로이 흐를 수 있는 유동성을 갖는 물질로서 단상(single phase)의 액체나 기체, 또는 이들이 혼합된 2상(two phase)의 혼합물을 지칭할 수 있다.
개시된 발명의 일 실시예에 따른 빌렛(200)과 모세관(310)은 알루미늄으로 마련될 수 있다. 다만, 빌렛(200)과 모세관(310)은 구리로 마련될 수도 있다. 이하의 설명에서는 예시적으로 알루미늄 모세관(310)에 관하여 설명하도록 한다.
모세관(310)은 산업 전반에 걸쳐 다양한 용도로 사용될 수 있다. 예를 들어, 모세관(310)은 냉장고, 에어컨, 수냉각기 등의 응축기와 증발기를 연결하는 팽창 장치로서 사용될 수 있다. 모세관(310)은 길이, 내경(d1) 또는 내벽의 마찰저항 등으로 인해 압력 강하가 발생하고, 모세관(310)의 압력 강하에 따라 모세관(310) 내부의 액상의 유체가 기체로 기화되면서 흡열 반응(endothermic reaction)을 일으켜 외부의 온도를 낮추는 온도 강하를 발생시킬 수 있다. 또한, 모세관(310)은 의료 배관, 압력계관, 냉온수관, 송유관, 가스관 등의 다양한 용도로 사용될 수 있다.
이러한 기능을 수행하기 위해, 모세관(310)은 내부가 비어있는 구조로 압출될 수 있다. 예를 들어, 모세관(310)은 튜브 또는 파이프의 형상으로 압출될 수 있다.
예를 들어, 모세관(310)의 단면 형상은 도넛형(내부가 비어 있는 원형 또는 타원형)으로 형성될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 실시예 일 뿐 이며 모세관(310)의 단면의 형상은 내부가 비어 있는 구조로서 삼각형, 사각형, 오각형 등 다양한 형상 중 하나로 형성될 수 있다.
모세관(310)의 외경(d2)의 치수는 1.8mm 이상 3.9mm 이하로 마련될 수 있다. 모세관(310)의 내경(d1)의 치수는 0.7mm 이상 0.9mm 이하로 마련될 수 있다. 이에 관한 구체적인 설명은 도 6을 참조하여 후술하도록 한다.
도 2 내지 도 4에 따른 모세관 유닛(300)은 압출 장치(100)를 이용하여 빌렛(200)을 압출함에 따라 제조될 수 있다. 모세관 유닛(300)은 복수의 모세관(310)이 연결 팁(320)에 의해 서로 연결되도록 일체로 형성될 수 있다.
복수의 모세관(310)의 각각의 외경(d2)은 서로 동일하게 마련될 수 있다. 도 2 내지 도 4에 도시된 모세관 유닛(300)의 복수의 모세관(310)의 개수는 3개로 마련되었으나, 복수의 모세관(310)의 개수는 이에 한정되지 않고 2개 또는 4개 이상의 개수로 마련될 수도 있다.
연결 팁(320)의 단면의 형상은 원형으로 마련될 수 있다. 예를 들어, 연결 팁(320)은 인접한 두 모세관(310)을 연결하도록 마련될 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 복수의 모세관(310)의 개수가 3개로 마련됨에 따라, 연결 팁(320)의 개수는 각 모세관(310)을 연결하도록 2개로 마련될 수 있다. 다만, 상술한 바와 같이 모세관(310)의 개수가 변경됨에 따라 연결 팁(320)의 개수도 변경될 수 있다.
개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관(310)의 제조 방법을 통해, 연결 팁(320)에 의해 복수의 모세관(310)이 연결되어 일체형 모세관 유닛(300)으로 압출됨에 따라, 모세관 유닛(300)의 단면이 일정 수준 이상으로 마련될 수 있다. 이에 따라, 빌렛(200)의 압출비가 일정 수준 이하로 확보될 수 있다.
만일 압출비가 일정 수준 이상으로 높은 경우 램(140)의 전진 속도 대비 모세관(310)의 압출 속도가 낮아져 모세관(310)의 표면 결함이 증가할 수 있어 압출비를 일정 수준 이하로 유지할 필요성이 존재한다.
도 5는 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 5를 참조하면, 홀이 형성된 다이(130)를 갖는 금형을 포함하는 압출 장치를 이용한 모세관(310)을 제조하는 제조 방법은, 알루미늄 빌렛(200)을 컨테이너(110)에 투입하는 단계(401)를 포함할 수 있다.
여기서 컨테이너(110)에 투입되기 위한 알루미늄 빌렛(200)은 용해공정, 합금화 공정 및 탈가스 처리 공정 등을 거쳐 제조될 수 있다. 예를 들어, 650~750도의 온도 조건에서 알루미늄을 용해하고 용해된 알루미늄에 합금원소를 첨가한 후 10분에서 1시간 동안 유지시켜 합금화를 시킨 다음, 불활성 가스(예: 아르곤 버블링 가스)를 주입하여 탈가스 처리를 거쳐 알루미늄 빌렛(200)이 제조될 수 있다.
모세관(310)을 제조하는 제조 방법은, 알루미늄 빌렛(200)을 가열하는 단계(402)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 알루미늄 빌렛(200)이 컨테이너(110)에 투입된 경우, 컨테이너(110) 내부에 수용된 알루미늄 빌렛(200)을 기설정된 온도(예: 400도~480도)로 가열할 수 있다. 이는 압출하려는 알루미늄 빌렛(200)의 유동성을 증가시키기 위함이다.
한편, 개시된 발명의 일 실시 예에 따르면, 알루미늄 빌렛(200)을 가열하는 단계는 알루미늄 빌렛(200)을 컨테이너(110)에 투입하기 전에, 알루미늄 빌렛(200) 및 하우징 금형을 기설정된 시간 이내 기설정된 온도(예: 400~480도)에서 가열하여 예열처리를 수행할 수도 있다. 이 경우 예열처리를 수행한 후에, 알루미늄 빌렛(200)을 컨테이너(110)에 투입할 수 있다.
모세관(310)을 제조하는 제조 방법은, 알루미늄 빌렛(200)이 연결 팁(320)으로 연결된 복수의 모세관(310)으로 압출되도록, 컨테이너(110)의 타 측에서 일 측 방향으로 알루미늄 빌렛(200)을 가압하여 압출 공정을 수행하는 단계(403)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 압출속도(예: 30~60m/min)가 일정 수준 이내로 형성되는 조건으로 컨테이너(110)의 타 측에서 일 측 방향으로 알루미늄 빌렛(200)이 가압될 수 있다. 이에 따라, 알루미늄 빌렛(200)이 홀에 대응되는 단면 형상을 갖는 복수의 모세관(310)으로 압출될 수 있다.
모세관(310)을 제조하는 제조 방법은 모세관 유닛(300)이 복수의 모세관(310)이 연결 팁(320)에 의해 서로 연결된 상태로 압출 형성 되도록 할 수 있다.
압출 공정을 통해 제조된 모세관 유닛(300)은 단일한 권취기에 의해 권취될 수 있다. 예를 들어, 모세관 유닛(300)이 복수의 모세관(310)과 연결 팁(320)이 연결된 일체형 형상으로 마련되는 바, 모세관 유닛(300)을 권취하는 권취기가 한 대만 있어도 권취 성능이 확보될 수 있다.
모세관(310)을 제조하는 제조 방법은, 복수의 모세관(310)을 연결하는 연결 팁(320)을 분리하도록 슬리팅 공정을 수행하는 단계(404)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 슬리팅 공정은 칼날, 레이저, 실톱 중 하나에 의해 모세관 유닛을 커팅하는 공정일 수 있다.
모세관(310)을 제조하는 제조 방법은, 슬리팅 공정을 통해 분리된 복수의 모세관(310)에 인발 공정을 수행하는 단계(405)를 포함할 수 있다.
인발 공정은 주로 상온에서 수행되는 냉간 가공 방법으로서, 피 가공 소재를 당김으로써 소재의 단면적을 감소시키는 방법이다. 이는 치수 안정성 및 기계적 물성 향상을 위한 단계이다.
인발로 인한 모세관(310)의 단면 감소율은 40% 이하로 형성될 수 있다. 인발 공정은 1회의 인발을 수행하는 것으로 설정될 수 있다.
즉, 모세관 유닛(300)이 압출된 이후, 복수의 모세관(310)에 대해 1회의 인발을 수행할 수 있다.
인발 공정은 생략되거나 1회로 수행됨에 따라, 모세관(310)의 가공경화에 따른 응력 부식을 최소화 할 수 있다.
개시된 발명의 경우, 복수의 모세관(310)이 일체로 연결된 모세관 유닛(300)을 압출하는 바, 모세관 유닛(300)에 포함된 복수의 모세관(310)의 외경(d2)이 최종 외경(d2)의 목표치에 최대한 근접하게 형성될 수 있다.
따라서, 압출 이후의 공정 절차를 최소한으로 마련하여 제조 비용 절감을 도모하면서도, 다단계 공정에 따른 모세관(310)의 내식성 감소를 방지할 수 있다.
도 6은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관의 제조 방법에 의해 제조된 모세관의 직경비의 예시를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 모세관(310)의 내경(d1)이 0.7mm 이상 0.9mm 이하로 마련되는 경우, 모세관(310)의 외경(d2)은 직경비(예: 1.7 이상 4.9 이하의 값)에 내경(d1)을 곱한 값으로 결정될 수 있다.
이에 따라, 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관(310)은 내경(d1)이 0.7mm에서 0.9mm이하로 마련되고, 외경(d2)이 1.8mm에서 3.9mm이하로 마련될 수 있다.
이와 같이, 모세관(310)의 외경(d2)의 치수는 직경비를 내경(d1)의 치수에 곱한 값으로 결정될 수 있다. 즉, 모세관(310)의 외경(d2)의 치수는 직경비 중 최소의 값인 1.7 및 최대의 값인 4.9 각각을 내경(d1)의 치수에 곱한 두 값 사이의 값으로 결정될 수 있다.
직경비는 내경(d1)에 대한 외경(d2)이 비로서 1.7 이상 4.9이하의 값이 될 수 있으며, 이는 실험적으로 결정된 값일 수 있다. 직경비가 1.7 미만인 경우, 램(140)의 전진 속도 대비 모세관(310)의 압출 속도가 낮아져 압출비가 증가하게 되고 모세관(310)의 표면 결함이 증가할 수 있다.
도 7은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관과 종래 기술에 따른 모세관의 표면을 나타낸 도면이다. 도 8은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관과 종래 기술에 따른 모세관의 SWAAT 후의 표면을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 좌측의 경우 인발 공정을 4회 수행한 샘플의 표면을 나타냈으며 우측의 경우 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관(310)(개발 샘플)의 표면을 나타냈다.
도 7에 도시된 바와 같이, 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관(310)의 표면이 종래 인발 공정을 4회 수행한 모세관(310)의 표면에 비해 스크래치 등의 표면 결함이 감소된 것을 확인할 수 있다.
도 8을 참조하면, 좌측의 경우 인발 공정을 4회 수행한 샘플의 SWAAT(SeaWater Acetic Acid Test) 후의 표면을 나타냈으며 우측의 경우 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관(310)(개발 샘플)의 SWAAT(SeaWater Acetic Acid Test) 후의 표면을 나타냈다. SWAAT(SeaWater Acetic Acid Test)는 내식성 테스트의 일종이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관(310)의 표면이 종래 인발 공정을 4회 수행한 모세관(310)의 표면에 비해 마찰 및 부식에 의한 결함이 감소된 것을 확인할 수 있다.
개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관(310)의 제조 방법은, 복수의 모세관(310)을 포함하는 모세관 유닛(300)을 압출하는 압출 공정을 이용하여 모세관(310)을 제조할 수 있어 모세관(310)의 생산성이 증대될 수 있다.
또한, 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관(310)의 제조 방법은, 압출 공정 이후의 인발 공정 등의 후공정을 생략하거나 최소화 할 수 있어 공정 간소화에 따른 제조 비용의 절감 효과가 존재한다.
도 9는 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관의 제조방법에 따라 생산된 모세관 유닛의 단면도이다.
도 9를 참조하면, 모세관 유닛(300a)은 압출 장치(100)를 이용하여 빌렛(200)을 압출함에 따라 제조될 수 있다. 모세관 유닛(300a)은 복수의 모세관(310a)이 연결 팁(320a)에 의해 서로 연결되도록 일체로 형성될 수 있다.
복수의 모세관(310a)의 각각의 외경(d2)은 서로 동일하게 마련될 수 있다. 도 9에 도시된 모세관 유닛(300a)의 복수의 모세관(310a)의 개수는 3개로 마련되었으나, 복수의 모세관(310a)의 개수는 이에 한정되지 않고 2개 또는 4개 이상의 개수로 마련될 수도 있다.
도 9에 도시된 모세관 유닛(300a)의 연결 팁(320a)은 도 1 내지 도 8의 모세관 유닛(300a)의 연결 팁(320a)과 달리, 단면의 형상은 사각형으로 마련될 수 있다. 예를 들어, 연결 팁(320a)은 인접한 두 모세관(310a)을 연결하도록 마련될 수 있다.
도 9에 도시된 복수의 모세관(310a)의 개수가 3개로 마련됨에 따라, 연결 팁(320a)의 개수는 각 모세관(310a)을 연결하도록 2개로 마련될 수 있다. 다만, 상술한 바와 같이 모세관(310a)의 개수가 변경됨에 따라 연결 팁(320a)의 개수도 변경될 수 있다.
도 10은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관의 제조방법에 따라 생산된 모세관 유닛의 단면도이다.
도 10을 참조하면, 모세관 유닛(300b)은 압출 장치(100)를 이용하여 빌렛(200)을 압출함에 따라 제조될 수 있다. 모세관 유닛(300b)은 복수의 모세관(310b)이 연결 팁(320b)에 의해 서로 연결되도록 일체로 형성될 수 있다.
복수의 모세관(310b)의 각각의 외경(d2)은 서로 동일하게 마련될 수 있다. 도 10에 도시된 모세관 유닛(300b)의 복수의 모세관(310b)의 개수는 3개로 마련되었으나, 복수의 모세관(310b)의 개수는 이에 한정되지 않고 2개 또는 4개 이상의 개수로 마련될 수도 있다.
도 10에 도시된 모세관 유닛(300b)의 연결 팁(320b)은 도 1 내지 도 9의 모세관 유닛(300b)의 연결 팁(320b)과 달리, 단면의 형상은 육각형으로 마련될 수 있다. 예를 들어, 연결 팁(320b)은 인접한 두 모세관(310b)을 연결하도록 마련될 수 있다.
도 10에 도시된 복수의 모세관(310b)의 개수가 3개로 마련됨에 따라, 연결 팁(320b)의 개수는 각 모세관(310b)을 연결하도록 2개로 마련될 수 있다. 다만, 상술한 바와 같이 모세관(310b)의 개수가 변경됨에 따라 연결 팁(320b)의 개수도 변경될 수 있다.
도 11은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관의 제조방법에 따라 생산된 모세관 유닛의 단면도이다.
도 11을 참조하면, 모세관 유닛(300c)은 압출 장치(100)를 이용하여 빌렛(200)을 압출함에 따라 제조될 수 있다. 모세관 유닛(300c)은 복수의 모세관(310c)이 연결 팁(320c)에 의해 서로 연결되도록 일체로 형성될 수 있다.
복수의 모세관(310c)의 각각의 외경(d2)은 서로 동일하게 마련될 수 있다. 도 11에 도시된 모세관 유닛(300c)의 복수의 모세관(310c)의 개수는 3개로 마련되었으나, 복수의 모세관(310c)의 개수는 이에 한정되지 않고 2개 또는 4개 이상의 개수로 마련될 수도 있다.
도 11에 도시된 모세관 유닛(300c)의 연결 팁(320c)은 도 1 내지 도 10의 모세관 유닛(300c)의 연결 팁(320c)과 달리, 단면의 형상은 마름모로 마련될 수 있다. 예를 들어, 연결 팁(320c)은 인접한 두 모세관(310c)을 연결하도록 마련될 수 있다.
도 11에 도시된 복수의 모세관(310c)의 개수가 3개로 마련됨에 따라, 연결 팁(320c)의 개수는 각 모세관(310c)을 연결하도록 2개로 마련될 수 있다. 다만, 상술한 바와 같이 모세관(310c)의 개수가 변경됨에 따라 연결 팁(320c)의 개수도 변경될 수 있다.
도 9 내지 도 11에 도시된 모세관(310a, 310b, 310c)의 내경(d1)과 외경(d2)은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관(310)과 같이 도 6의 표에 도시된 내경 및 외경과 동일하게 마련될 수 있다.
이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
100; 압출 장치
110; 컨테이너
120; 하우징 금형
130; 다이
140; 램
200; 빌렛
300, 300a, 300b, 300c; 모세관 유닛
310, 310a, 310b, 310c; 복수의 모세관
320, 320a, 320b, 320c; 연결 팁
d1; 내경
d2; 외경

Claims (20)

  1. 홀이 형성된 다이를 갖는 하우징 금형을 포함하는 압출 장치를 이용하여 모세관을 제조하는 제조 방법에 있어서,
    빌렛을 컨테이너에 투입하고;
    상기 빌렛을 가열하고;
    상기 빌렛이 상기 홀에 대응되는 단면 형상을 갖는 모세관 유닛으로 압출 되도록 상기 다이를 향해 상기 빌렛을 가압하여;
    상기 모세관 유닛이 복수의 모세관이 연결 팁에 의해 서로 연결된 상태로 압출되도록 하는 모세관의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 모세관의 내경에 대한 상기 복수의 모세관의 외경의 비율은 1.7 이상 4.9 이하로 마련되는 모세관의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 모세관을 연결하는 상기 연결팁을 상기 복수의 모세관으로부터 분리하는 슬리팅 공정을 수행하는 단계;를 더 포함하는 모세관의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 연결팁을 분리하는 공정을 통해 분리된 상기 복수의 모세관에 인발 공정을 수행하는 단계;를 더 포함하는 모세관의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 인발 공정은 1회 수행되는 모세관의 제조 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 인발 공정에서 상기 복수의 모세관의 단면 감소율은 40% 이하로 형성되는 모세관의 제조 방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 슬리팅 공정은 칼날, 레이저, 실톱 중 하나에 의해 수행되는 모세관의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 모세관 유닛은 상기 압출 공정 후 단일한 권취기에 의해 권취되는 모세관의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 연결팁의 단면의 형상은 원형으로 마련되는 모세관의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 연결팁의 단면의 형상은 사각형으로 마련되는 모세관의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 연결팁의 단면의 형상은 마름모로 마련되는 모세관의 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 연결팁의 단면의 형상은 육각형으로 마련되는 모세관의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 모세관 유닛은 4.5 이상 5.5 이하의 중량%의 Si, Fe, Mg, Zn, Mn, Cu, Cr, Ti 중 적어도 하나를 포함하는 모세관의 제조 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 모세관은 알루미늄 모세관으로 마련되는 모세관의 제조 방법.
  15. 홀이 형성된 다이를 갖는 하우징 금형을 포함하는 압출 장치를 이용한 모세관을 제조하는 제조 방법에 있어서,
    빌렛을 컨테이너에 투입하고;
    상기 빌렛을 가열하고;
    상기 빌렛이 상기 홀에 대응되는 단면 형상으로 압출되도록, 상기 다이를 향해 상기 빌렛을 가압하여 연결 팁에 의해 일체로 연결된 복수의 모세관을 갖는 모세관 유닛의 압출 공정을 수행하고;
    상기 연결 팁을 제거하여 일체로 형성된 상기 복수의 모세관을 각각 분리시키는 슬리팅 공정을 수행하고;
    분리된 상기 복수의 모세관 각각에 1회 이하의 인발 공정을 수행하는; 모세관의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 모세관 유닛은 상기 압출 공정 후 단일한 권취기에 의해 권취되는 모세관의 제조 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 모세관 각각의 외경은 서로 동일하게 마련되는 모세관의 제조 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 모세관 각각의 외경은 서로 상이하게 마련되는 모세관의 제조 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 모세관의 내경에 대한 상기 복수의 모세관의 외경의 비율은 1.7 이상 4.9 이하로 마련되는 모세관의 제조 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 모세관은 알루미늄 모세관으로 마련되는 모세관의 제조 방법.
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