KR890003335B1 - 금속관의 내면 성형방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

금속관의 내면 성형방법

제1도는 플레인튜브와 내면홈이 성형된 인너스파이럴튜브의 단면도.

제2도는 본 발명의 일실시예로서의 금속관 내면의 성형장치의 정면도.

제3도는 제2도의 절개 평면도.

제4도는 본 발명상의 금속관내에서의 플러그의 작용상태를 나타낸 인발기구도.

제5도는 상기 성형플러그의 정면도 및 측면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 금속관(소재관) 2 : 성형다이스

3 : 보조다이스 4 : 횡형조정상자

5 : 종형조정상자 6 : 베어링

7 : 성형플러그

본 발명은 금속관, 특히 그 중에서도 동관(銅管)이 내면에 다수의 홈 또는 돌기를연속적으로 가공하는 금속관의 내면 성형방법에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 정단면이 4각형 및 사다리꼴의 2단으로 되고, 머리부분을 제외한 외주에 나선조가 형성된 성형플러그를 성형다이스에 협지시켜 금속관의 내면에서 금속관의 인발에 의해 나선조의 리드선을 따라 단독으로 회동되 도록 하고, 상기 성형다이스 및 이와 동일한 또 다른 보조다이스가 금속관의 인발방향으로 상.하.좌.우 작동이 가능하도록 하므로써, 금속관 및 상기 성형플러그가 자유로이 스스로 위치 조정되어 금속관의 내면이 성형될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 금속관의 내면 성형방법에 관한 것이다.

통산, 금속관의 내면성형에 있어서는 관인발 다이스와 예비 두께 가공용 다이스 또는 금속관의 외주에 다수의 로울을 배설하여 사용하고, 이 다이스 또는 로울에 대응하는 플러그를 금속관내에 삽입하여 금속관의 수축에 의한 인발이 정확하게 되도록 하고 있으나, 그 방법에 있어, 어느 것이나 플레인튜브의 인발가공 정도에 그치거나 아니면 공정이 복잡하고 설비구조 또한 복잡하며, 생산성, 용도가 제한되는 일이 많고, 또한 가공상의 정밀도에 있어서도 많은 문제점이 내포되어 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해소하고, 간단한 설비구조에 따른 공정을 합리화함에 의하여 경제적이고도 보다 정확한 금속관의 가공을 목적으로 창출한 것이다.

일반적으로, 동일 칫수의 금속관의 경우에는 플레인튜브의 평평한 내면에 비하여 튜브 내면에 다수의 돌기 또는 홈을 가진 튜브(이하"인너스파이럴 튜브 ; Inner Spiraled Tube"라 함)가 접촉면적이 넓어지므로 금속관의 내면에 서로 평행하는 다수의 돌기 또는 홈을 만들어 열교환 능률을 향상시킨다. 즉, 현재 열교환기 등에 사용되는 금속관의 내면을 제1도와 같은 형태로 다수의 홈을 만들어 성형하면, 금속관의 내면의 접촉면적이 넓어져서 용축열 전달율 및 증발열 전달율의 성능의 향상을 도모할 수 있으므로 금속관의 내부에 흐르는 유체의 온도에 대한 열교환 능력의 증대로 열교환기의 크기를 그만큼 줄일수가 있음은 물론 아울러 소재투입량도 절약 가능한 것이다. 더우기, 내경이 작은 금속관의 경우 이러한 내면 홈과 돌기는 그 깊이,넓이, 각도 등에 있어 정밀함을 요하는 만큼 보다도 높고 경제적인 열교환 효과를 얻기 위히여 본원 발명은 종래의 금속관의 내면 성형방법을 개량하여 예비육 가공공정을 생략하고, 장척품의 경우, 더우기 인발공정에 있어 별도의 금속관을 압박하는 장치가 없어도 내면가공을 할 수 있도록 한 방법에 관한 것이다.

종래의 금속관 내면 성형방법에 있어서는, 성형플러그의 설계 및 플러그 소재 가공상의 결합을 성형플러그 단독으로 회전하는 것이 불가능 하였으며, 따라서 수주자가 원하는 사양을 만족하지 못한 채, 2회의 공정을 거치더라도 인발관의 진동에 의한 내면의 불균일한 마무리 작업(finishing)과 표면상태 불량, 작업중의 파단등의 가공불량이 다량 발생하는 문제가 있다. 예컨데, 일본공개 특허공보 소 54-37059호의 경우, 성형가공용 플러그외에 인발용 플러그를 성형가공용 플러그와 연결시켜서 사용하나, 플러그의 조립, 사용이 번잡하고 부정확하며, 더우기 인발성형 가공에 따르는 축경가공시 가공도가 높을 때에는 특히 진동이 심해도 이를 자유로이 회동시킬 수 없으므로 금속관재 또는 지지다이스, 지지로울 등의 파단이나 외곡이 쉽게 발생하는 등의 결점이 있었으며, 일본 공개특허공보 소 56-117827호의 경우, 셩형 플러그가 위치하는부위를 통과하는 금속관의 외주를 유성상으로 회전하는 여러개의 구(球)로 압축하고, 각 구를 그 후방으로부터 축심에 직교하는 단부면을 가진 축방향으로 이동가능한 링(조정링)을 설치하여 관내면을 가공하는 것이나, 역시 축경시의 진동등에 파단되기 쉬운점은 여전히 해소되지 않고 있을 뿐 아니라 정척품의 금속관 가공이 여려운 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 보다 구체적으로 설명하기 위하여 일실시예로서 도면에 의거 상세히 기술하기로 한다.

제1도는 플레인튜브와 내면홈이 성형된 인너스파이럴튜브의 단면도를 비교 도시한 것이다. 그림에서 도시한 바와같이, 내면이 성형된 금속관은 그 내부에 산형(山形) 또는 사다리꼴 형상을 가진 홈(10)이 형성되고, 이 홈들은 금속관 내면을 평면으로 전개했을 때 다수의 평행선을 이루고 있으므로 원형의 금속관 내면상으로는 나선형으로 이루어지게 된다.

제2도는 본 발명의 일실시예로서의 관 내면 성형장치의 정면도, 제3도는 제2도의 절개 평면도를 각각 도시한 것이다.

제2도의 관내면 성형장치는, 소재 금속관(1)을 가공하기 위해 성형다이스(2)와 보조다이스(3)가 상기 금속관(1)을 지지하고, 인발가공시 금속관의 흔들림에 의한 파단을 방지하고 효율적인 가공을 위하여, 본원에서 예시한 장치의 좌.우작동을 위한 횡형조정상자(4)와 상.하작동을 위한 종형조정상자(5)가 각각 상기 다이스(2)(3)를 지지하고 있음을 나타내고 있다. 또한, 상기 조정상자(4)(5)의 원활한 작동을 위하여 베어링(6)이 종형상자에 취부되고 상자의 연결을 위하여 상자 연결핀(8)이 소재 금속관의 주위연결 지지대(9)의 중앙부에 관설되어 있다.

한편, 소재 금속의 단면을 감축(축경)시키는 인발공정을 위하여 사용되는 성형플러그(7)가 금속관(1)의 내부에 삽입된 후 성형다이스(2)를 통하여 작업하면 성형플러그의 자체회전에 의하여 나선방향으로 스스로 금속관의 내면을 성형한다.

본원 발명상의 플러그는 인발가공시의 성형다이스에 대응되어 자체회전이 가능하도록 설계되어 있어, 다른 다이스, 예컨데, 또 다른 성형다이스나 보조다이스에 대응하는 플러그(7)의 회전 가능성과는 관계없이 관내면 성형이 용이하게 될 수 있다는 데 특징이 있다. 다시말해, 단 1회의 성형가공 공정에 의하여 완전한 금속관의 내면 성형이 가능하며, 단척의 금속관이거나 두께가 두꺼운 금속관의 내면 성형시에도 예비육 가공공정을 거치지 않고도 1회의 인발공정으로 가능하며, 소재의 특성에 따라서 1차 성형플러그 전단부에 2차 성형치구를 취부하여 사용할 수도 있다.

본 발명의 경우, 성형플럭그(7) 자체가 플로우팅 플러그(floating plug)로서 그 표면에 수주자가 원하는 경사도를 가진 나선돌기(나선조)(10)가 평행하게 다수 가공된 나선을 갖고 있으므로 인발에 의해 금속관이 인발됨에 따라 홈(나선조)이 가공되어 있는 플러그가 성형다이스에 물려 들어가면서 인발방향으로 진행됨에 따라 성형플러그는 금속관에서 나선방향으로 내면홈을 자동적으로 성형하도록 되어 있으며, 또한, 횡형 및 종형 조정상자에 의한 상.하.좌.우로의 자유로운 유동에 의하여 가공정밀도에 있어서도 획기적인 것이다.

이때, 수주사양, 즉, 외경 칫수, 두께, 성형각도 및 홈의 형상 및 골수(谷數)등에 맞도록 하기 위하여 제2,3도에서 도시된 바와같은 상자에 작업에 알맞도록 미리 설계.제작된 다이스와 플러그의 베어링 길이, 어프로우치(approach) 각도(α)등을 금속관의 재질 및 칫수 등에 따라 적절하게 설계.제작하고 회전이 원활하고 마찰저항이 적도록 적당량의 인발유를 금속관의 내면에 주입하여 작업한다.

제4도에서는 상술한 내용을 알기 쉽게 도시한 것이다. 제4도에서와 같이, 인발금속관(1)은 인발전관의 내경(D₀)에서 인발관의 내경(D₁)으로 인발되는데, 금속관(1)은 성형다이스(2)의 중공(中空)에서 협지되어 있고 이 금속관(1)의 내면에는 금속관(1)이 작업방향으로 진행되면서 이에 대응하여 성형플러그(7)자체에 형성되어 있는 나선조(10)에 의하여 성형플로그(7)가 화살표 방향으로 회전하면서 인발축경와 동시에 상대적으로 금속관(1)의 내면홈이 가공된다. 이때, 성형플러그(7)의 위치는 베어링부에 주어지는 전단력의 작용벡터(V₁)와 어프로우치부에 주어지는 전단력의 작용벡터(V₂)와의 상호 역작용으로 인하여 금속관의 진행방향의 반대방향으로 작용되고, 일정지점(S)에서 상호 힘의 균형을 이루게 되므로, 따라서 안정하게 인발작업이 계속 이루어지게 된다. 또한, 제4도에서와 같이, 성형플르그(7)가 가진 경사각(α)은 일발조건에 따라 적절히 결정되어야 하는데, 이 경사각(α)은 다이스의 어프로우치의 경사각(α')보다 작도록 (α＜α')설계하므로써 원활한 인발가공이 가능하도록 한다.

한편, 금속관의 축경가공에 있어 냉각 가공율이 40%를 초과할 경우, 특히 파단등의 문제가 있고 또한 작업중에도 소재의 흔들림이 있으면 정확한 인발가공이 불가능하므로, 본 발명에서는 보조다이스(3)를 성형다이스(2)외에 별도로 보완하고 금속관(1)의 상.하.좌.우가 인발방향에 맞추어 자유로이 위치조정될 수 있도록 조정상자(4)(5)를 설치하였다. 이렇게하면, 인발가공시 성형플러그(7)와 성형다이스(2)사이의 금속관(1)이 인발작업시 흔들림이 생길지라도 다이스(2)(3)에 대한 금속관의 흔들림, 즉 진동이 없게 되는 것이다. 물론, 이 경우, 금속관(1)이 인발방향에 맞추어 상기 조정상자(4)(5)들은 상.하.좌.우로 조금씩 작동되어 위치조정이 될 수 있도록 하여야만 파단이나 불균일한 인발을 방지할 수 있는 것이다. 뿐만 아니라, 상술한 금속관 및 성형플러그의 위치 자유조정으로 진동에 의한 가공상의 외곡과 가공상의 오차 확대를 아울러 방지할 수 있다.

본 발명에 의하여 열교환기 등의 용도로 성형관을 사용할때에는 응축열 전달율 및 증발열 전달율의 성능이 약 60% 정도에 까지 향상 가능하여 최소한 13-15%의 작은 칫수로도 열교환기를 생산할 수 있음 (원본 상에서 잘 않보임) 에너지 절 감에도 대폭적인 효과를 얻을 수가 있으므로 자원절약이라는 면에서도 효과가 대단히 크다.

간단한 인발가공장치에 의하여 단 1회의 공정으로도 용이하게 금속관의 내면가공이 정밀하게 이루어질 수 있는 획기적인 금속관의 내면 성형방법을 제공할 수 있게 되는 것이다.

Claims (1)

1. 금속관의 내면성형 방법에 있어서, 정단면이 4각형 및 사다리꼴의 2단으로 되고, 머리부분을 제외한 외주에 나선조가 형성된 성형플러그를 성형다이스에 협지시켜 금속관의 내면에서 금속관의 인발에 의해 나선조의 리드선을 따라 단독으로 회동되도록 하고, 상기 성형다이스 및 이와 동일한 또 다른 보조다이스가 금속관의 인발방향으로 상.하.좌.우. 작동이 가능하도록 하므로써 금속관 및 상기 성형 플러그가 자유로이 스스로 위치조정되어 성형될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 금속관의 내면 성형방법.

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