KR840000900B1 - Ductile cast iron pipe - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 본 발명의 한 실시형태에 따라 케이싱이 형성된 구상흑연주철파이프의 중간부를 보인 반단면도.1 is a half sectional view showing an intermediate portion of a spherical graphite iron pipe having a casing formed in accordance with an embodiment of the present invention.
제2도는 원심주조방법으로 얻어진 예비성형된 케이싱의 중간부를 보인 부분반단면도.2 is a partial half sectional view showing an intermediate portion of a preformed casing obtained by the centrifugal casting method.
제3도는 제2도의 성형된 예비성형부를 만곡시키는 것을 보인 단면도.3 is a cross-sectional view showing curvature of the molded preform of FIG.
제4도는 파이프의 웅형(雄形)단부와 제1도 파이프의 케이싱사이에 개재되는 패킹을 보인 반단면도.FIG. 4 is a half sectional view showing the packing interposed between the male end of the pipe and the casing of the first pipe.
제5도 및 제6도는 최대로 만곡시킨 케이싱의 각 외측변부 및 내측변부의 구조를 보인 300배 현미경사진.5 and 6 are 300-fold micrographs showing the structures of each outer and inner edges of the casing that were curved at the maximum.
제7도는 만곡되었으나 최대로 만곡되지 않은 부분인 케이싱의 입구측외측 변부의 한점을 300배 확대하여 보인 현미경사진.FIG. 7 is a micrograph showing a 300-fold magnification of a point on the outer side of the inlet side of the casing, which is a curved but not maximally curved portion.
제8도는 케이싱의 변형되지 않은 외측변부의 한점을 300배 확대하여 보인 현비경사진.FIG. 8 is a microscope photograph showing an enlarged point of an undeformed outer edge of the casing by 300 times.
본 발명은 원심주조방법으로 얻어지는 구상흑연주철파이프 또는 관상부재에 관한 것으로, 입구의 내면이 평활하고 압축된 단부 케이싱(end casing)을 갖는 파이프 또는 관상부재에 관한 것이다.The present invention relates to a spherical graphite cast iron pipe or tubular member obtained by the centrifugal casting method, and to a pipe or tubular member having an end casing with a smooth and compressed inner surface of the inlet.
압축부가 내향만곡된 칼라(collar)의 형태인 케이싱이 스틸, 알루미늄 및 플라스틱 파이프에 사용되는 것이 알려져 있다.It is known that casings in the form of collars in which the compression section is curved inwardly are used for steel, aluminum and plastic pipes.
이 내향만곡된 칼라는 열간성형 또는 냉간성형으로 구성된다. 또한 이러한 칼라는 성형에 의하여서도 케이싱의 단부에 견고히 고정되도록 구성할 수도 있으며, 이 경우 케이싱은 변형에 의하여 성형되지 않는다. 변형에 의한 성형시 케이싱과 칼라는 단일체로 성형된다. 칼라가 독립적으로 성형되는 경우 케이싱은 두 부분으로 구성된다.This inwardly curved collar consists of hot forming or cold forming. In addition, such a collar may be configured to be firmly fixed to the end of the casing by molding, in which case the casing is not molded by deformation. In forming by deformation, the casing and the collar are molded in one piece. The casing consists of two parts when the collar is molded independently.
이러한 케이싱을 위한 칼라는 간단한 형태, 예를 들어 원추형 또는 삼각주형의 간단한 밀폐용 패킹이 파이프의 조립시에 삽입될 수 있는 삽입부를 형성하며, 패킹이 파이프내의 과중한 유체압력으로 빠져나가는 것을 방지한다. 또한 플라스틱 파이프의 경우 케이싱을 보다 견고히 구성할 수 있고 조립을 용이하게 할 수 있다.The collar for this casing forms an insert into which a simple sealing packing of simple form, for example a conical or a delta, can be inserted during assembly of the pipe, and prevents the packing from escaping under heavy fluid pressure in the pipe. In addition, the plastic pipe can be more firmly configured and can be easily assembled.
종래 구상흑연주철파이프의 케이싱입구에 형성되는 압축부분은 케이싱의 입구에 내부환상턱을 형성하는 특별한 형태를 가지는 코아(core)를 이용한 원심주조방법으로 직접 구성하였다. 그러나 대형파이프에 있어서는 케이싱의 벽두께를 파이프의 주원통분의 벽두께보다 두껍게 필요가 있었다.The compression part formed at the casing inlet of the conventional spherical graphite cast iron pipe was directly configured by a centrifugal casting method using a core having a special shape of forming an inner annular jaw at the inlet of the casing. However, for large pipes, the wall thickness of the casing was required to be thicker than the wall thickness of the main cylinder of the pipe.
본 발명의 목적은 가볍고 성형하기 용이한 케이싱, 즉 입구칼라가 변형에 의하여 성형되는 얇고 평활한 벽을 가지는 케이싱으로 구성된 구상흑연 주철파이프를 제공하는데 있다. 이 문제점은 비록 변형가능하다할지라도 구상흑연주철이 스틸 또는 알루미늄 또는 경성의 폴리비닐 클로라이드와 같은 합성수지보다도 그 특성이 낮은 연성때문에 해결하기 어려운 점이 있었다. 따라서 만약 간단한 형태, 즉 원추형이나 삼각주형의 밀폐용패킹을 위한 전통적인 케이싱을 사용하려할 경우 케이싱의 얇은 벽에서 최대 만곡부분의 외면이 파열되거나 균열되는 결점이 있었다.An object of the present invention is to provide a spherical graphite cast iron pipe composed of a casing having a thin and smooth wall in which a casing that is light and easy to mold, ie, the inlet collar is molded by deformation. This problem, although deformable, has been difficult to solve due to the ductility of spherical graphite cast iron having lower properties than steel or aluminum or synthetic resins such as hard polyvinyl chloride. Thus, if a simple form, ie, a conventional casing for conical or triangular sealing packing, is used, there is a drawback that the outer surface of the maximum bend in the thin wall of the casing ruptures or cracks.
본 발명에 있어서는 그 입구에 압축부가 형성된 단부 케이싱을 갖는 구상흑연주철의 파이프 또는 이와 유사한 관산부재를 제공하며, 상기 케이싱의 벽두께는 실제로 일정할 뿐만 아니라 파이프 또는 관상부재의 주원통부분의 두께와도 일정하고, 상기 케이싱의 입구의 형태는 두개의 연속된 만곡부의 형태로 되어 있으며, 케이싱의 입구에 인접한 상기의 한 만곡부는 다른 만곡부의 곡률보다 그 곡률이 작다.In the present invention, there is provided a pipe or similar tubular member of spherical graphite cast iron having an end casing having a compression section at its inlet, and the wall thickness of the casing is not only constant but also the thickness of the main cylindrical portion of the pipe or tubular member. In addition, the shape of the inlet of the casing is in the form of two successive bends, one curvature adjacent to the inlet of the casing is smaller in curvature than the curvature of the other bend.
본 발명을 첨부도면에 의하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the present invention in more detail by the accompanying drawings as follows.
제1도에서 보인 바와 같이 축선 X-X을 중심축선으로하여 원심주조된 구상흑연주철파이프(1)은 설명을 간편히 하기 위하여 그 일부만을 도시하엿으나 실제로 체장한 원통부(2)와 작은 곡률반경의 만곡부(4)를 통하여 원통부(2)에 연결된 케이싱(3)으로 구성되어 있다.As shown in FIG. 1, the spherical graphite cast iron pipe (1) centrifugally casted using the axis XX as the center axis is shown only for the sake of simplicity, but the cylindrical portion (2) and the curved portion of small curvature radius are actually shown. It consists of the casing 3 connected to the
모든 점에서 원통부(2)와 같은 동일한 두께(e)를 갖는 케이싱(3)은 예리한 모서리등이 없는 평활한 내면(5)과 외면(6)을 갖는다. 이 케이싱은 케이싱의 기부로부터 그 입구를 향하여 이후 상세히 설명되는 바와같은 수개의 연속부분으로 구성된다.The casing 3 having the same thickness e as the
케이싱의 기부에서 비교적 작은 각도로 케이싱의 외부를 향하여 확대된 재두원추부(7)가 만곡부(4)에 연결되어 있다. 패킹을 삽입하기 위한 케이싱의 입구측 요입부(9)는 만곡부(8)를 통하여 재두원추부(7)에 연결되어 있다.The conical head 7, which extends toward the outside of the casing at a relatively small angle at the base of the casing, is connected to the bent portion 4. The inlet-side concave portion 9 of the casing for inserting the packing is connected to the ash conical section 7 via the curved portion 8.
요입부(9), 그 자체는 볼록하게 만곡된 두 연속부분으로 구성되어 있다. 부분(10)은 만곡부(8)로부터 직경이 가장 크고 적당한 값의 곡률반경(r)을 갖는 케이싱의 환상부(11)로 연장되어 있으며, 예를들어, 이 곡률반경(r)은 두께(e)의 수배로서 두께(e)의 약 3배 정도이다. 부분(12)은 최대환상부(11)로부터 케이싱의 입구로 연장되어 있고 부분(10)에는 접선적으로 연결된다. 이 부분(12)의 곡률빈경(R)은 상기 곡률반경(r)보다 현저히 크다.The recess 9, itself, is composed of two convexly curved portions. The
부분(12)의 단부면(13)은 재두원추형으로서 케이싱의 기부를 향하여 수렴되어 있으면 내외면(5)(6)의 단부에 대하여 거의 수직으로 되어 있다. 이 단부면은 축선 X-X을 따라 평행하게 연장된 짧은 원통형부분(14)에서 그 연장이 끝나 있으며, 그 직경(D)은 케이싱의 최대직경보다 작으나 재두원추형부(7)의 최소직경 보다는 크거나 같다.The
따라서 케이싱입구의 두 부분(10)(12)은 두 만곡부로 구성된 비대칭형태로서, 일축부분(10)은 내측부를 구성토록 비교적 높고 타측부분(12)은 외측부를 구성토록 비교적 낮게 되어있다. 두 부분(10)(12)의 형태, 즉 케이싱(3)의 입구부분은 자동차의 유선형 형태와 비교될 수 있다.Thus, the two
상기 케이싱을 얻기 위한 한 방법은 다음과 같다(제2도 및 제3도).One method for obtaining the casing is as follows (FIGS. 2 and 3).
단부에 케이싱예비성형부(3a)를 가진 파이프(1a)가 원심주조방법으로 성형된다. 주형으로부터 분리후 이 예비성형부는 요구된 형태의 다이에 의하여 동시에 축방향으로 압축만곡되어 최종적인 형태가 주어진다.A pipe 1a having a casing preform 3a at its end is molded by a centrifugal casting method. After separation from the mold, this preform is simultaneously compressed and axially bent by the die of the required shape to give the final shape.
제2도에 도시된 실시형태에 따라서 파이프(1)는 그케이싱단부에 만곡부(4), 재두원추형부(7), 만곡부(8) 및 부분(10)의 외형형태를 정확히 구성하도록 중공부가 형성된 금속제 외부주형(15)으로부터 제조된다.According to the embodiment shown in FIG. 2, the
그러나, 최대 환상부(11)에 이르기 직전에 외부주형(15)의 중공부는 원추형부(7)와 같은 동일한 경사각도에 따라 그 자유단부를 향하여 확개된 재두원추부(16)의 형태이며 케이싱 예비성형부(3a)가 매우 기다란 “S”자형의 형태가 되게 한다.However, just before reaching the maximum
공지한 바와 같이, 그러나 도시하지 않았지만 외부주형의 단부에는 외부주형(15)과 함게 회동되도록 중공형의 맨드릴(17)이 고정되어 있다. 맨드릴(17)의 외면형태는 외부주형의 내면형태와 일치하며 이와 함께 환상공간(18)을 형성하며, 대략 측정된 그 폭은 일정하고 제조될 파이프(1)의 두께(e)와 일치한다. 따라서 중공형 맨드릴(17)은 기부로부터 케이싱의 입구를 향하여 파이프의 테이퍼형 재두원추부(7)에 해당하는 만곡부를 가진 재두원추단부(19), 만곡부(8)에 해당하는 요입연결부(20), 부분(10)에 해당하는 제2돌출 연결부(21), 외부주형의 제2 재두원추부(16)에 해당하는 재두원추경사부(22)와, 부호(14a)에서 내측으로 경사진 예비성형부(13)의 단부면(13a)을 형성하는 방사상의 측플랜지(23)를 자진다.As is known, but not shown, the hollow mandrel 17 is fixed to the end of the outer mold so as to rotate with the outer mold 15. The outer form of the mandrel 17 coincides with the inner form of the outer mold and together with the
원심주조로서 케이싱예비성형부(3a)를 가진 파이프(1a)가 맨드릴(17)을 가진주형(15)내에서 주조된다. 그리고 파이프(1a)는 주형으로부터 분리되고 예비성형부(3a)(제2도 및 제3도)의 입구에는 만곡부(10), 만곡 연결부(8) 및 테이퍼형 재두원추형 테이퍼부(12a)가 형성된다.As centrifugal casting, the pipe 1a with the casing preform 3a is cast in the mold 15 with the mandrel 17. And the pipe 1a is separated from the mold, and the inlet of the preform 3a (FIGS. 2 and 3) is formed with a
냉각후, 파이프(1)는 수평 또는 수직프레임(도시하지 않았음)을 가진 프레스에 옮겨진다. 이 프레스는 원통부(2)의 웅형단부의 단부면이 접하는 고정플레이트(24)와, 케이싱예비성형부(3a)의 단부면에 놓이는 잭(jack)(스크류 또는 유압형)도시하지 않았음)에 고정된 다이(25)로 구성된다(제3도). 다이(25)는 입구직경이 예비성형부(3a)의 단부면의 외경보다 큰 넓은 테이퍼형 재두원추형 입구(26)를 가진다. 이 입구는 곡률이 얻고자 하는 케이싱(3)의 제2부분(10)의 곡률과 동일한 볼록한 만곡형 벽부(27)측으로 수렴연장되어 있다.After cooling, the
다이(25)를 작동시키므로서 이 다이는 화살표(f)방향으로 축선 X-X선을 따라 완만하게 이동하며, 이때 플레이트(24)는 고정되어 있다. 따라서 점진적인 축방향 압축과 마곡작용이 에비성형부(3a)에 동시에 가하여진다.By operating the
이러한 작용하에 예비성형부는 다음과 같이 최종케이싱의 형태를 점진적으로 이루게 된다.Under this action, the preform gradually forms the final casing as follows.
다이(25)는 그 입구(26)가 처음부터 예비성형부(3a)를 변형시킴없이 예비성형부(3a)(제3도, 실선 A위치)의 단면부에 접하게 되다. 그리고 다이는 단부면(13)에 축선 X-X선을 향한 만곡력으로 이루어지는 축방향힘을 점진적으로 가하게 된다. 이 점진적인 만곡력은 서서히 가하여지며, 재두원추형부(12a)의 직선부를 점차 만곡시킨다. (일점쇄선B위치). 계속하여 다이(25)는 예비성형부(3a)의 단부가 점차적으로 만곡내강부(27)로 전진하게 된다. 따라서 축방향 이동은 예비성형부의 주연전체만곡력을 계속 가하게 하며, 그 재두원추형 테이퍼부(12a)는 만곡내강부(27)의 곡률반경과 같은 곡률반경을 가질때까지 만곡되어 완료된다(일점쇄선 C위치). 이때에 다이(25)는 구동잭의 조절로서 정지되며 제1도에서 보인 파이프(1)가 완성된다.The die 25 is in contact with the cross section of the preform 3a (FIG. 3, solid line A position) without the
케이싱으로부터 주조된 제1만곡부(10)는 최대환상부(11)의 근접부를 제외하고는 변형되지 않음을 주지할 수 있을 것이다. 더우기 최대 만곡력은 예비성형부(3a)의 제1만곡부와 예비성형부(3a)의 제2초기 재두원추부(12a)를 가진 케이싱(3)의 연결부에 놓인 환상부 상에 작용한다. 케이싱의 최대환상부에 위치하는 최대만곡부분에서는 파열이나 균열이 일어나지 않는다. 이러한 양호한 결과는 다이(25)에 의하여 가하여진 방사상 만곡력이 화살표(f)의 방향으로 가하여지는 축방향 압축력에 의하여 연속적으로 이루어지기 때문이다.It will be noted that the first
최대 만곡부의 외측면(제1도의 점M)과 내측면(제1도의 점N)이 각각 300배로 현미경 촬영되었다(제5도). 및 제6도). 이들 현미경사진은 이들 점에서 균일이 없고 파열이 없음을 보이고 있으며 흑연이 구상으로 그대로 남아 있음을 보이고 있다.The outer surface (point M of FIG. 1) and the inner surface (point N of FIG. 1) of the largest curved part were respectively microscopically photographed 300 times (FIG. 5). And FIG. 6). These micrographs show no uniformity and no rupture at these points and the graphite remains spherical.
다른 현미경사진(제7도)은, 점 M,N보다 크게 변형되었으나 보다 적은 힘을 받은 케이싱입구의 외측변에 위치하는 점(p)을 촬영한 것이다. 역시 여기에서도 흑연은 구상으로 남아 있었다.The other micrograph (FIG. 7) photographs the point p located in the outer side of the casing inlet which was deformed larger than the points M and N but received less force. Again, graphite remained spherical here.
끝으로, 현미경사진(제8도)이 변형되지않은 부분(10)의 외측변에 위치하는 점Q을 촬영한 것으로, 이는 원심주조에 의하여 얻어진 구상흑연구조를 보이고 있으며 다른 현미경사진에 대하여 비교기준이 된다.Finally, the photomicrograph (Fig. 8) is taken of the point Q located on the outer side of the
제5도-제8도의 현미경사진은 초기 구상흑연 그대로의 파이프구조가 플레이트(24)와 다이(25)에 의한 냉간 변형중에도 영향을 받지 않았음을 보이고 있다.The micrographs of FIGS. 5-8 show that the initial spherical graphite structure was not affected even during cold deformation by the
제4도 제1도와 같은 구상흑연주철제의 두 파이프사이에 개재된 패킹을 보인 것으로, 이 패킹은 방사상 압축부를 갖는 공지의 형태이다.Fig. 4 shows a packing sandwiched between two pipes of spherical graphite cast iron as shown in Fig. 1, which is a known type having a radial compression portion.
원추형의 패킹(28)은 두 파이프중 한 파이프의 케이싱(3)의 입구에 형성된 요구(9)에 배설되며 주조시 형성된 만곡부와 프레스에 의하여 형성된 만곡부에 탄력적으로 고정된다. 다른 파이프의 웅형단부(29)가 거의 유극이 없이 원추형입구를 통하여 패킹(28)에 삽착되고 재두원추형부의 내부가 케이싱의 기부(원추형부(7) 또는 만곡부(4)의 내부)에 대하여 접할 수 있을때까지 재두원추형부(7)의 내부로 연장된다. 패킹(28)은 웅형단부(29)와 케이싱(3)사이에서 방사상으로 압축되고 패킹이 부분(10)에 접하고 작은 환상공간부가 케이싱의 입구와 웅형단부(29)의 입구면사이에 거의 공간이 남아있지 않아 이 위치에서 고정되어 있다.The conical packing 28 is disposed on the request 9 formed at the inlet of the casing 3 of one of the two pipes and is elastically fixed to the bent formed by the casting and the bent formed by the press. The
상기한 실시형태에서, 케이싱(3)의 프레스성형이 냉간시 예비성형부(3a)에서 수행된다. 그러나 적당한 슬리이브를 이용하여 동일 프레스에서 열간성형하므로서 예비성형부(3a)의 재두원추형부(12a)를 성형할 수 있으며, 이때 변형되지 않은 인접도 부분(10)은 가열이 없는 상태로 남아 있도록 할 수 있다.In the above embodiment, the press forming of the casing 3 is performed in the cold forming part 3a at the time of cold. However, by hot forming in the same press using a suitable sleeve, the redo cone portion 12a of the preform 3a can be formed, wherein the
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