KR950013245B1 - 정수압 압출기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

정수압 압출기

제 1 도는 본 발명의 구조도.

제 2 도는 본 발명의 압출방식 절단 사시도.

제 3 도는 종래의 직접 압출방식 절단 사시도.

제 4 도는 종래의 간접 압출방식 절단 사시도.

제 5 도는 본 발명의 초고압 컨테이너 단면구조도.

제 6 도는 본 발명의 구동 수순도.

제 7 도는 본 발명의 압출제품 절단장치 구조도.

제 8 도는 본 발명의 메뉴플레이터 구조도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 램 2 : 컨테이너

3 : 인서트 4 : 라이너

5 : 강선적층부 6 : 금형지지대

7 : 금형 8 : 밀폐링

9 : 압력매개체 10 : 램 밀폐링

11 : 베드면 12 : 쉬프팅 실린더

본 발명은 정수압 압출기에 관한 것이다.

종래의 압출기에 대한 압출공정은 크게 2가지로 분류하면 직접압출공정(Direct Extrusion Process)과 간접압출공정(Indirect Extrusion Process)으로 나눌 수 있는데 직접압출공정은 제 3 도에서 보는 바와같이 램(26)이 압출소재(24)와 직접 접촉해서 압출되는 방식이다.

이 공정은 소재(24)가 압출이 시작되기 전에 이미 소재 전역에 걸쳐 소성변형이 일어나므로 성형성이 나쁜 취성재료나 탄소강 등의 냉간압출은 거의 불가능하며 특수한 열간 압출의 경우를 제외하고 거의 사용되지 않는다.

그리고 간접 압출공정은 제 4 도와 같이 소재(34)가 정지한 상태에서 램(32)과 함께 금형(33)이 전진하면 소재는 금형구를 통하여 금형의 진행과 반대방향으로 압출된다.

따라서 소재(34)와 용기 내벽과의 상대마찰이 없으므로 압출압력은 공정중 일정한 크기를 유지하나 직접압출방식에 비하여 25-30%의 압출압력 감소를 얻으며 소재(34)의 균일한 변형을 유지하고 금형등 공구의 수명이 연장되는 장점이 있다.

그러나 소재표면의 결함이나 내부 불순물이 있을 경우 제품표면에 결함을 야기하며 외형칫수는 램(32)의 내경을 넘지 못하는 제약조건이 있으며 간접압출공정으로는 양질의 소재를 사용하여야 하며 경우에 따라서는 아노다이징(Anodizing) 등의 표면처리가 필요하게 되고 제품의 칫수에 제약을 받는 등의 결점이 있었다.

본 발명의 종래의 공정에서 발생되는 제반 문제점과 제약을 받는 압출공정을 보완하고 과학기술의 발전에 따른 신소재, 복합재 또는 특수금속으로 제조된 제품의 요구를 만족하기 위해 새로운 공정이 연구되어 왔다.

그중 정수압 압출공정은 압력매개체로 둘러싸인 소재가 램이 전진하면 밀폐장치에 의해 내부압력이 상승하고 압출압력에 도달하면 램의 진행방향과 같은 방향으로 성형되는 공정으로 고속 압출이 가능하므로서 제품의 생산성 향상 및 난소성 재료의 성형성이 좋고 제품의 기계적 특성 향상등 여러 가지 측면에서 획기적인 성형 방법으로 인식되어 왔다.

본 발명은 정수압 압출공정에서 초고압을 이용함으로서 수반되는 여러 가지 문제점인 고압의 유체를 안전하게 저장하기 위한 강력한 용기(컨테이너)의 설계 및 제작과 초고압의 발생 및 유지를 위한 밀폐장치, 금형설게 등의 기술을 발전시킴으로서 정수압 압출장치 개발과 압출소재의 장입부터 압출제품의 생산까지 자동화장치의 기본체제를 마련하여 연속압출을 가능케한 것이다.

이하 발명의 요지를 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

타이로드형 프레임(T)의 일측에 메인실린더(S)를 설치하여 그 램(1)이 전진,후퇴하게 되고 메인실린더(S)의 반대측에 컨테이너(2)를 설치하여 상기한 램(1)이 압력으로 진입,후퇴하게 한다. 컨테이너(2)는 내부 인서트(3)와 라이너(4) 및 강선적적층부(5)로 형태로 구성하며, 램(1)과 스라이딩되는 라이너(4) 선단에는 램 밀폐링(10)을 설치한다. 컨테이너(2)의 후단에는 금형지지대(6)을 설치하여 그 내부로 금형(7)을 고정시킨다. 또한 금형(7)과 라이너(4)사이에는 밀폐링(8)으로 밀폐시킨다.

그리고 컨테이너(2)의 내부 인서트(3) 내면에 형성된 공간에는 압력매개체(9)를 채운다. 금형(7) 내부로는 소재(B)가 장입되며 이 금형(7)과 소재(B)는 컨테이너(2)를 베드면(11)에 이동시키는 쉬프팅실린더(12)를 설치한 장치이다.

그리고 본 발명은 연계장치로서 전단계 제 8 도에서와 같이 메뉴플레어터가 있다. 이는 정수압 압출기의 전면에 설치되어 정수압 압출기의 공정순서에 따라 구동된다. 즉, 압출시편과 금형세트를 압출기내에 장,탈착하는 장치이며, 한 싸이클의 압출공정이 완료될 때 다음 소재와 금형세트를 대기시켜 연속 압출시키는 장치이다.

이와 같이된 본 발명의 작동을 설명한다.

먼저, 적재함에 적재된 압출시편과 금형세트를 제 8 도와 같이 각각 하나씩 V-블럭 가이드(16)면 위에 로딩시키고 에어핑거(13) 안으로 푸시실린더(14)의 힘으로 밀어넣으면 에어핑거(13)는 이를 잡고 압출기내로 전진하게 된다. 에어핑거(13) 아래에는 밀착실린더(15)가 부착되어 금형세트를 제 2 도의 금형지지대(6)의 밀착시킨다음 압출기 구동순서에 따라 후퇴하고 다음소재와 금형세트를 대기시킨다.

그리고 본 발명의 후단계 연계장치로서 압출제품 절단장치가 있다. 이 구조는 제 7 도에서와 같이 압출이 완료된 후에 압출된 제품을 잔여 압출소재와 분리하기 위한 절단장치이며, 압출기의 형태와 압출제품의 종류와 형상에 따라 절단방법이 톱 형태(가)와 전단 형태(나)의 절단장치로 나누어 진다.

이와같이된 본 발명의 압출기의 작동은 다음과 같다.

제품의 형상이나 길이에 관계없이 압출할 수 있는 수평식으로 제작되어 있다. 제 1 도에서와 같이 메인실린더(S)가 작동하여 램(1)이 전진하여 컨테이너(2) 내부로 진입하면 압력매개체(9)가 압력이 상승하여 초고압의 압출압력에 소재(B)가 도달하면 금형(7)과 금형지지대(6)를 인발되는 상태로 통과하여 압출제품으로 성형되는 것이다.

그리고 금형(7)과 소재(B)를 장착 및 탈착할 때는 쉬프팅실린더(12)가 컨테이너(2)를 베드면(11)위로 이동시킬수 있다.

실린더의 구동은 통상적인 방법이나 무부하시의 구동을 구분하여 저속과 고속으로 구동할 수 있도록 하였다.

제 6 도는 실시예로서 본발명 정수압 압출기의 구동순서를 설명하면 아래표와 같다.

그리고 본 발명 압출공정의 핵심기술인 초고압의 유체를 안정시키기 위해 특수 고안된 와이어-와인딩(wire-winding)장치를 이용하여 피아노강선을 적층한 초고압 컨테이너가 제작되었다. 이 강선적층 방식은 종래의 다중벽 구조개념에서 진보된 방식으로 일정한 폭과 두께의 높은 인장강도를 갖는 강선으로 반경과 축방향으로 균질하게 원하는 응력분포를 가능하게 하여 안전도를 높이고 장치도 소형화시켰으며 또한 컨테이너 내부에서 발생된 초고압을 유지시키기 위해 특수한 밀폐장치로 컨테이너의 상,하 입구에 설치되었으며, 각각 램과 컨테이너 사이의 동적 밀폐구조와 금형과 컨테이너 사이의 정밀 밀폐구조로 되어있고 밀폐재료로는 탄성이 좋은 고무 O-링과 팽창률이 우수하고 충분한 강도를 갖는 Be-Cu합금을 사용하였다.

압력전달 매체로는 유체를 사용하여 이 유체에 의하여 압출소재와 컨테이너 내면이 완전히 분리되고 금형과 압출소재 사이에도 윤활막이 형성되어 마찰에 의한 손실이 매우 적으며 압력전달 매체로는 점도가 높고 초고압(20kbar 이상)에서도 응고되지 않는 상업용 피마자유를 사용하였다.

금형의 재료로는 압축, 인장강도가 높고 내마모성이 우수한 고속도 공구강을 사용하여 금형표면을 매끈하게 하기 위해 다이아몬드 분말 래핑작업을 하였고, 금형의 원추각(α)은 압출소재의 압출압력과 전단응력을 고려하여 적절한 원추강도가 결정지어지고 금형입구에서 출구까지 직선으로 이루어진 특징을 가지고 있다.

정수압 압출공정은 압출하중 전달용으로 압력전달 매체를 사용하므로 종래의 재래식 직,간접 압출과는 공정 자체가 크게 다르다. 따라서 압출전의 소재처리와 장입공정 그리고 압출후 처리공정도 압출공정 특성에 따라 별도의 물류체계를 필요로 한다.

그러므로 본 발명은 소재와 용기 내벽사이의 마찰이 제거되며 결국 압출압력은 소재길이와 무관하고, 소재는 정수압 상태에서 압출되므로 금형의 성형영역 외에는 좌굴이나 변형이 일어나지 않는다. 따라서 비직선 또는 코일형의 소재도 직선 압출이 가능하다.

또한 소재와 금형 사이에 유체에 의한 윤활막이 형성되어 금형 수명이 크게 연장됨은 물론 표면조도가 극히 양호한 제품을 얻을 수 있다.

그리고 고속 압출이 가능하여 (Cu-tube의 경우 압출속도 15m/초, Cu fine-wire의 150m/초) 획기적인 생산성향상이 이룩되며, 난소성 재료(주물소재 Mo, Be, Zi, Ti 및 Al과 그 합금)가 결함없이 압출되므로 원자력 응용기기 및 장치 또는 항공 우주산업의 핵심부품 및 소재로 이용될 수 있다.

금형이 공정중에 정수압 상태에 있으므로 변형이 작아 매우 정확한 칫수의 제품을 얻을 수 있으며 금형에서의 마찰력이 극소화하므로 다양하고 복잡한 형상을 갖는 제품(기어, 스프로켓 등)의 압출이 가능하며 정수압에 의한 압축응력은 소재 내부의 기공 (Void)이나 홈(fissures)을 없애고 결함없는 제품을 얻을 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 압출기의 전단계에서 메뉴플레이트, 후단계에 절단장치로 구성된 일연의 압출라인을 형성하되, 이 압출은 타이로드(T)형식의 프레임에 메인실린더(S)를 설치, 그 램(1)을 전진 가능케하고 상대편에 컨테이너(2)를 쉬프팅실린더(12)로 설치하되, 내부에 인서트(3), 라이너(4) 및 강선적층부(5)를 구성하며, 선단부에 금형지지대(6)로 금형(7)을 지지케하고, 내부를 압력매개체(9)로 채워 초고압으로 밀폐시켜 압력을 가할 시 정수압이 발생되게 하는 것을 특징으로 하는 정수압 압출기.
2. 제 1 항에 있어서, 금형(7)의 선단에 밀폐링(8)을 설치하고 후단에 밀폐링(10)을 밀폐시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 정수압 압출기.
3. 제 1 항에 있어서, 강선적층부(5)는 피아노강선으로 적층한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 정수압 압출기.