KR800000878B1 - 크로스 로울(cross-roll)단조기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

크로스 로울(CROSS-ROLL)단조기

제1a도는 본 발명의 1실시에에 의한 크로스 로울단조기의 단조 다이스와 지지구의 사시도,

제1b도는 제1a도의 단조다이스와 다이스 지지구를 반대편에서 본 투시도로서 단조다이스의 배면이 보이도록 다이스 지지구의 일부를 파단하여 본 사시도,

제2,3도 및 제4도는 제1a도와 제1b도에서 나타낸 다이스와 다이스 지지구에 의한 단조작업의 단계를 보여주는 개요도,

제5도는 본 발명의 또 다른 실시예를 파단하여본 사시도이다.

본 발명은 크로스 로울 단조기(CROSS ROLL FORGING MACHINE)에 관한 것으로 특히 동 단조기의 다이스에 관한 것이다.

종래의 드롭햄머(drop hammer)나 프레스 단조 공정에서는 공통 문제점으로서, 단조로 인한 거치름 제거나 버핑(Buffing)등의 사후손질로 인한 생산성의 저조 및 동 단조 작업중의 심한진동, 소음발생등의 문제가 있었으나 이를 해소키위해 최근 몇 년동안에 한쌍의 단조다이스가 막대형의 공작물을 사이에 두고 공작물의 회전축과 직각방향으로 교차이동하면서 공작물을 가압인장하여 형상을 만드는 크로스로울 단조기가 고안되어 이에 의한 단조가 시도되었다. 크로스 로울 단조기는 진동과 소음을 상당히 없애주고 단조품의 거치름을 없애주며 강도를 개선시켜주고 재료의 낭비를 극소화시켜주며 단조 공정의 자동화를 가능케하여 생산을 높여주는 이점을 가지고 있다.

이와 같이 크로스로울 단조기의 출현은 단조기술의 발전에 괄목할만한 공헌을 한 것이다,

그러나 크로스 로울 단조에는 공작물의 단조되기 위해서는 단조 공정에 일정한 단조온도가 되기까지 가열로(加熱瀘)내에서 가열되어야 하기 때문에 단조 재료에 제한이 따르는 문제가 있다. 비교적 단조온도가 높고 온도범위가 넓은 철강재에서는 로타리 단조가 우수한 단조능력을 보이는 반면 알미늄 합금과 같은 경금속합금이나 동 합금, 스테인레스강 등과 같이 비교적 단조온도 범위가 좁은 경우는 단조중에 공작물로부터 다이스에 열이 전도되어 공작물의 온도가 단조온도 이하로 하강하게 되어 결국 양질의 단조품을 가공하기가 곤란하다. 이를 해결코자 버너등으로 단조 다이스를 가열하는 방법이 제안되였으나 이 버너가열방법은 단조 효율이 불가피하게 떨어지고 단조 다이스에 그을림을 만들어 단조품표면에 결함을 초래케하거나 정확한 온도조절을 기하기가 곤란한 결점이 있다. 또한 종래 철강재 이외의 재료의 중간소재(blank material)의 단조에는 드롭 햄머나프레스 단조기를 사용하였다. 단조공정중에 공작물의 온도가 단조온도 이하로 하강되었을시는 이를 단조기에서 꺼내어 다시 가열로에 넣어 필요온도까지 가열한후 다시 단조기에 넣어야만 하는데 이러한 과정은 번거롭고 또 비능율적인 일임이 명백한 것이다.

몇 종류 재질에 대한 단조 온도범위가 표 1에 표시되어 있다.

표 1에서 보는 바와같이 철강재의 단조온도는 비교적 범위가 넓다.

철강재의 공작물은 최고단조온도로 가열로로부터 꺼내어져 크로스 로울단조기로 가공되는 동안 최저 단조온도로 하강되면서 만족스러운 단조가 이루어지게 된다. 반면 경금속합금재의 것은 낮은 단조온도와 극히 좁은 단조온도범위를 가지기 때문에 단조작업이 완전히 마쳐지기 전에 공작물의 온도가 최저 단조온도이하로 내려가게 되어 불량한 단조가 된다. 단조 작업중에 단조다이스를 버너로 가열시키드라도 단조 능률은 떨어지며 다이스의 온도를 필요온도로 유지시키기는 극히 곤란하며 단조다이스에 그을림이 끼게되어 공작물의 표면에 이로인한 결함을 주게된다. 이와같이 임계단조온도를 가지고 있는 재질에서는 단조 다이스를 버너로 가열시키는 그러한 방법은 단조공정에 채택될 수가 없는 것이다.

[표 1]

본 발명의 목적의 하나는 크로스 로울 단조기에서 낮은 단조온도와 비교적 좁은 단조온도범위를 가진 재질로 부터라도 양질의 단조품을 생산할수 있게 함이며 이러한 목적으로 본 발명에서는 단조 다이스에 전기저항가열 구단을 잠입시켜 단조 작업중에도 단조 다이스의 온도를 필요한 단조온도로 계속유지시키도록한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 크로스 로울 단조기에서 단조다이스로부터의 열 손실을 최소한으로 하는 것이며 이러한 목적으로 단조 다이스 지지구의 다이스 지지면에 등 간격의 다수의 흠을 형성시켜 단조 다이스로부터 지지 구로의 열방류(熱妨流)를 최소한으로 줄이는 것이다. 이들 홈은 단면이 T형상이 가장 좋다. 지지구에 설치되는 단조 다이스는 T형 흠에 의해 제위치에 견고히 고정되기 때문이다. 이러한 T형 흠의 수는 종래의 단조 다이스에서 다이스를 고정 시키는데 필요로하는 T형흠수의 적어도 두배는 되는 것이 좋다.

본 발명의 취지는 다수의 전기저항 가열엘레먼트 혹은 와이어, 혹은 이와 유사한 것이 서로 평행하게 다이스내에 장입되고 전기적으로 연결되어 전기저항 가열수단을 구성하며, 또 각 전기저항가열 엘레멘트 혹은 와이어는 이들에 인접되어 다이스내에 설치되어 있는 온도 탐지 수단이 온도탐지자로부터의 전달신호에 의해 개별적으로 전기개폐조작이 이루어지게해서 단조 다이스에 정밀한 단조를 행할수 있는 정확한 온도분포가 되게 하자는 것이다.

본 발명의 목적, 구조 및 이것은 별첨 도면과 하기의 실시예로써 더욱 명확해 질 것이다.

제1a도와 1b도에서 보는 바와 같이 본 발명은 크로스 로울 단조기에서 단조다이스(1)와 지지구(2)를 구성하고 있으며 다이스(1)는 배면에 등간격의 평행홈(2)이 종방향으로 형성되어 있다. 이들 홈은 종방향대신 축 방향 혹은 횡방향일수도 있으며 홈(2)의 수는 필요한 다이스(1)의 온도 및 온도 분포에 따라 적절히 선정된다.

절연되 전기저항가열 엘레멘트 및 와이어(3)가 홈(2)에 삽입되어있고 일차 실시에에서는 각 전기저항가열 엘레멘트 혹은 와이어는 석영관(3a)내에 봉해져있다. 다이스 지지구(4)의 다이스지지면에는 일정의 등간격으로 서로 평행하게 종방향 혹은 축방향으로 다수의 T형 홈이 형성되어 있어서 이들은 첫째, 다이스 지지구(4)에 다이스(1)를 제위치에 견고히 고정시켜주는 기능과 둘째로, 다이스(1)로부터 다이스 지지구(4)로 열의 흐름을 줄여주어 열의 손실을 막아주는 기능을 한다.

T형 홈의 수는 적어도 종래의 다이스 지지구에서의 수의 두배정도가 좋다. 예를들면 종래의 다이스 지지구의 T형 홈의 핏치가 50mm라고 하면 본 발명에서의 지지구의 T형 홈의 핏치는 적어도 25mm로 줄어야 한다.

본 발명에서는 온도 탐지자(10)다수를 다이스(1)의 배면 적절한 위치에 장입시켜 온도탐지자(10)에 의하여 탐지되고 있는 다이스(1)온도분포에 응하여 각각의 가열엘레멘트나 와이어를 개폐조정할 수 있도록 하여 단조다이스(1)에 일정의 온도분포가 유지되도록 한다.

전기 개페조정은 가열 엘레멘트 혹은 와이어(3)에 흐르는 전류의 조정 방법, 혹은 이에 걸리는 전압의 조정 방법중 어느 방법이든 적절한 것으로 종래의 방법을 택하여도 유효하다. 이를 위해 이들 저항가열 엘레멘트나 와이어(3)는 병열 결선이 권장되나 정밀한 온도분포가 반드시 필요한 경우가 아니라면 직열 결선이라도 무방하다.

전기 저항 가열 엘레멘트나 와이어가 봉입된 석영관(3a)은 홈(2)에 삽입될 수도 있고 다이스(1)에 관통 가공된 구멍에 삽입될수도 있다.

제2도, 제3도 및 제4도는 본 발명이 채택된 단조 다이스(1)와 지지구(4)에 의하여 단조되고 있는 모양을 보여주고 있다. 본 기술분야의 종사자라면 누구나 알수 있는 바와같이 크로스 로울 단조기에서는 다이스(1)와 다이스지지구(4)가 결합된 한쌍의 단조 다이스 사이에 공작물(m)이 물리어 단조 되도록되어 있다. 제2도, 제3도 및 제4도는 다이스(1)에 설치된 저항 가열엘레멘트나 와이어(3)에 전력을 공급하는 방법과 배전을 역시 도시해주고 있다. 공작물(m)을 단조하기 위하여 수직방향으로 서로 엇갈리어 왕복운동을 하고 있는 이들 다이스(1)에 엘레멘트 혹은 와이어에 외부로부터 전력을 공급하는 방법과 배선은 이것외의 적절한 방법을 채택할 수도 있는 것이다.

제2도, 제3도 및 제4도에서 보는 바와같이 풀리(7)가 스프링(6)에 의하여 윗쪽으로 밀리도록 되어 다이스(1)의 상부에 배치되어 있고 케이불(8)은 풀리(7)에 감겨져 양단은 각각 엘레멘트 혹은 와이어(3)에 연결되어 있으며 급전케이블(8)의 일단은 케이블(8)의 중간 지점에 연결되고 다른 일단은 전원(도시하지 않음)에 연결되어 있다.

다이스(1)의 온도분포를 조정하는 조정장치(도시하지 않음)는 다이스(1)에 내장토록하며 본 조정 장치를 다이스(1)외부에 설치할 경우는 온도 탐지자(10)에서 조정 장치로서의 신호와 엘레멘트 혹은 와이어(3)로 향하는 개폐조정 신호를 전달하는 전선등은 케이블(8),(9)과 함께 묶도록한다. 전기 저항 가열 엘레멘트나 와이어(3)에 통전이 되면 다이스(1)는 소정의 온도까지 가열되어 일정온도로 유지된다.

다이스 지지구(4)의 지지면에는 다수의 T형 홈이 있어 다이스(1)로부터 지지구(4)로의 열의흐름을 저지하기 때문에 다이스(1)의 가열이 신속히 이루어지며 온도도 일정하게 유지된다. 따라서 공작물(m)은 제2도, 제3도 및 제4도에서 보는 바와 같이 단조작업의 처음부터 마지막까지 적점단조온도를 유지하게 된다.

본 발명은 평면형 단조다이스에 적용된 일차의 실시예에서 상세히 언급된 바 있거니와 제5도와 관련해서 원통형 다이스에 적용되는 경우의 이차 실시예로서 설명코자한다. 한쌍을 이루는 두 개의 원통형 다이스는 그 구조가 유사하므로 그중 일개만으로 설명하자면, 제5도에서 보는 바와 같이 원통형 다이스(11)는 로울러 베아링 (16)에 의하여 지지되어 회전하는 원통형 지지구(14)에 고정되어 있고 원통형 다이스(11)가 화살표 방향으로 회전하고 또 상대편 다이스(도시하지 않음)가 반대방향으로 회전하여 공작물은 이들 사이에서 회전력을 받으면서 단조가 되는 것이다.

원통형 다이스(11)의 내면에는 원주방향으로 흠(12)이 서로 평행하게 일정한 등간격으로 다수 형성되어 있고 이들 흠(12)에는 절연된 가열엘레멘트나 와이어(13)가 설치되어서 슬립링(17,17')과 결선되어 있으며 지지구(14)의 축에 고정된 이 슬립링(17,17')은 각기 브러쉬(18,18')를 통하여 소정의 전원(도시하지 않음)과 연결되어 있다.

일차의 실시예에서와 같이 다이스 지지구(14)의 표면에는 다수의 T형의 홈이 축방향으로 서로 일정한 등간격으로 형성되어 있다.

이들 T형 흠(15)은 원통형 다이스(11)를 제위치에 견고히 고정시켜주는 기능과 다이스(11)로부터 다이스 지지구(14)로의 열의 방류를 억제시켜주는 두 가지의 기능을 한다. 그러므로 T형 홈(15)의 수는 일차 실시예에서와 마찬가지로 다이스 지지구(14)위에 다이스(11)를 고정하는데 요하는 T형 홈수의 적어도 두배는 되어야 한다. 다이스(11)가 균일하게 가열되기 위해서는 가열엘레멘트 및 와이어(13)의 개폐조정은 다이스(11)의 온도를 측정키위한 일개의 온도탐지자로부터의 신호에 행하여 지겠으나 다이스의 온도분포가 어떤 구배를 갖도록 하게하거나 국부적으로 더 가열되도록 할 경우는 가열엘레멘트나 와이어(13)들은 병열로 연결되어야 하며 온도탐지자(20)는 매가열 엘레멘트나 와이어(13)에 인접되게 설치되어 각각의 온도탐지자(20)에 의한 신호에 응하여 이들이 개폐조정 되도록 한다.

본 발명은 상기 두가지의 실시예에만 국한되는 것이 아니고 다소의 개조를 하드라도 본 발명의 취지의 범위에서 벗어날 수 있음이 확실하다.

예를들면 본 발명이 알미늄 공작물을 단조하기 위하여 응용된 다이스에 관하여 설명되었다 하드라도 본발명은 철강재 공작물을 단조하기 위한 다이스에도 역시 응용될수 있기 때문이다.

본 발명에 의한 다이스에 의해서 철강재공작물이 일정한 단조온도로 유지되기 때문에 주로 단조과정 전단계에서 기인되는 단조품의 불일치성을 최소한으로 줄일수 있다.

Claims (1)

1. 원통형 공작물을 견고히 지지하면서 회전시키기 위한 수단을 구성하는 크로스 로울 단조기에서 동 원통형 공작물과 대면하여 동 공작물의 축방향에 대해서 직각 방향으로 움직이도록되어 있는 한쌍의 다이스 지지구(4) 및 동 공작물을 소정의 형상으로 단조하기 위하여 위 지지구(4) 각각에 설치되어 있는 한쌍의 단조 다이스(1)에 있어서 단조 다이스(1)를 가열시킬 목적으로 전기저항 가열장치를 각 다이스(1)내에 장입시키는 것과 개폐동작을 하는 조정장치를 이용하여 전기저항 가열장치를 조정함으로써 단조 다이스(1)의 온도분포를 조정토록하며 단조 다이스(1)로 부터의 열손실을 최소한으로 하기위해 단조 다이스(1)의 지지구(4)표면에 동간격의 홈(2)을 다수로 구성시키는 것을 특징으로 하는 크로스 로울단조기.

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