WO2014030819A1 - 롱넥 플랜지의 제조방법 - Google Patents

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WO2014030819A1
WO2014030819A1 PCT/KR2013/002985 KR2013002985W WO2014030819A1 WO 2014030819 A1 WO2014030819 A1 WO 2014030819A1 KR 2013002985 W KR2013002985 W KR 2013002985W WO 2014030819 A1 WO2014030819 A1 WO 2014030819A1
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round bar
disc
disk
flange
neck flange
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PCT/KR2013/002985
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Inventor
이춘홍
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Lee Chun-Hong
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    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/129—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding specially adapted for particular articles or workpieces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D51/00—Making hollow objects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a long neck flange, and more particularly, a long neck flange, in which a connection part of a relatively long hollow tube is coupled to a flange portion of a disk shape, is simplified in a low cost and a small time. It relates to a long neck flange manufacturing method for manufacturing.
  • Pipes are generally used for the delivery of fluids. These pipes require continuous connection of pipes due to their length limitations or to change their orientation.
  • Flange generally refers to the edge portion of the joint connecting the tubular body is coupled to one end of the tubular body to be connected to each other to be coupled to each other against the flange of the corresponding portion.
  • the long neck flange is a flange in which the connection portion of the elongated hollow tube shape is integrally coupled to the flange portion.
  • 'Long neck flange' is a flange widely used in pipe joints of power plants, shipyards, chemical plants, etc., and means a flange when the length of the hollow tube type connection is quite long, and the water pipe to be connected to the long neck flange is a considerable distance. It is used when you are away. It is also called 'long welding neck flange' in the sense that 'long neck flange' is connected by water pipe and (manual) welding.
  • Figure 1 is a perspective view and a sectional view for explaining the general shape of the long neck flange of FIG.
  • the long neck flange (long neck flange) is a state in which the connection portion 20 of the elongated hollow tube is integrally coupled to the disk-shaped flange portion 10.
  • the connection portion 20 formed with a hollow hole 30 therein is cylindrical, long neck flange
  • the length of the connection part is approximately 100 mm or more, as well as the long neck flange having a connection part of 300 mm, 400 mm, 500 mm, 700 mm which are used in general, as well as a long neck flange of 1000 mm, 1500 mm, 2000 mm, 3000 mm or more may be used.
  • the method of cutting round rods is a method of directly cutting round rods having an outer diameter corresponding to the outer diameter of the flange portion to produce long neck flanges, except in the case where the material cost of the round rods is extremely high or forging is impossible or unreasonable. Is applied.
  • the method of forging is widely used, a method of using a round bar corresponding to the outer diameter of the connecting portion, forging a side of the round bar to form a disk shape, and then to produce a long neck flange by cutting. .
  • connection part is very long, or in the case of a material that is difficult to forge or a material that is deformed in the forging.
  • the bending part of the round bar (connecting part) may be bent during forging, or a crack may be generated at the joining part (between the flange part and the connecting part) and the defective product may be mass produced.
  • Forging process cost is determined that the sugar processing cost is excessively consumed.
  • forging molding cannot be used even when forging molding is difficult, or when forging molding is difficult due to deformation of a material or generation of bubbles or cracks during forging molding. If such a forging method is impossible or unreasonable, there is no choice but to use a method of directly cutting a round bar that requires a huge material cost (material cost).
  • the through hole 18 is formed in the center of the flange portion 10, and the coupling hole 12 having an oblique angle of inclination around the through hole is formed, and in the connection portion 20 also the through hole ( After forming 28 in advance, a side line 22 having an oblique inclination angle is formed at the end, and the connecting portion 20 is coupled to the flange portion 10 while rotating at a high speed to manufacture a long neck flange.
  • the conventional method according to FIG. 2 combines the engagement tool 12 and the side line 22 with the primary machining of individually perforating the through holes 18 and 28 in the flange portion 10 and the connecting portion 20, respectively.
  • the second processing is to be carried out separately, so processing time and processing cost are excessively consumed, and it is difficult to accurately grasp the position where the connection part 20 should stop when consolidating the connection part 20 to the flange part 10.
  • the present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to reduce the cost of the product by reducing the loss of material costs, to reduce the processing time and processing costs consumed by forming the respective hollow holes, flange portion
  • the product is secured by the tight coupling between the connector and the joint, and the rotation of the flange alone prevents safety accidents during the manufacturing process. It is to provide a method of manufacturing a long neck flange that can be easily applied.
  • the present invention is to achieve the above object, the manufacturing method of a long neck flange according to a preferred embodiment of the present invention, the step of forming a protruding end stepped by processing one plane of the disc; Fixing the disc and the round bar, respectively, by positioning the round bar in the vertical direction of the disc plane at a position corresponding to the protruding end of the disc; Consolidating the round bar while melting the round plate to melt by frictional heat to weld the disc and the round bar by welding; And
  • the projecting end of the disc is formed such that the central portion is higher than the edge.
  • the protruding end of the disc has a circular shape, the outer diameter of the protruding end is formed to be equal to the size of the outer diameter of the round bar.
  • the long neck flange manufacturing method of the present invention is a high-speed rotation of the disk in the disk state without the through-hole is formed inside the flange portion, and the round bar without the through-hole formed in the connection portion, Friction welding and coupling the disc and the round bar, and subsequently to form a through-hole integrally penetrating the center of the disc and the round bar.
  • the method of the present invention can reduce the processing time and processing cost by not having to form through holes in the disc and the round bar, respectively, and secure the product safety by the tight coupling of the disc and the round bar, and the combination of the disc and the round bar
  • the circular rod is not rotated at a time, but the original plate rotates at a high speed to prevent a safety accident that may occur in the related art, and even when the length of the connecting portion where the forging process is impossible is more than 2000 mm or the hardness of the material is strong, Since the long neck flange can be manufactured by applying the manufacturing method, it is possible to drastically reduce the loss of material costs, and the work process can also be drastically reduced.
  • FIG. 1 is a perspective view (a) and a cross-sectional view (b) of a general long-length flange.
  • Figure 2 is a perspective view according to the conventional method for manufacturing a long rack flange.
  • Figure 3 is a flow chart of a long neck flange manufacturing method according to a preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the manufacturing process according to the long neck flange manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a flowchart of a long neck flange manufacturing method according to a preferred embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the manufacturing process according to the long neck flange manufacturing method.
  • a flange portion of a disc state in which a through hole is not formed at the center and a connecting portion in a round bar state in which a through hole is not formed at the center thereof are joined to each other by friction welding, and a flange portion and a connection portion are later formed.
  • the technical feature is to form a through-hole penetrating the center of the.
  • a disc 100 having a predetermined outer diameter size The size and thickness of the disc should be slightly larger than the outer diameter or thickness of the final flange, taking into account the part lost by the cutting process. This is of course the same in the case of round bar.
  • the disc 100 is a portion corresponding to the flange portion 10 when the long neck flange is finally completed.
  • One side of the prepared disk is processed to form a protruding end 102 having a step (S10). (See Figure 4 (b))
  • the protruding end 102 is a part that is engaged with the round bar 200 during friction welding, and protrudes convexly with a step with respect to one side plane of the disc.
  • the reason why the protruding end is formed is that the slag is formed on the side of the round bar during friction welding with the round bar 200 so that the disc and the round bar are friction welded smoothly.
  • the protruding end 102 has a circular shape protruding from the disc 100, so that the round bar 200 corresponds to the protruding end 100 during friction welding. That is, preferably the outer diameter (d1) of the projecting end has the same size as the size (d2) of the outer diameter of the round bar coupled in the vertical direction to the disc.
  • the protruding end of the disc is formed so that the center portion is higher than the edge (h2> h1), which allows the round bar and friction welding to be sequentially joined from the center portion to prevent bubbles from being generated at the welding surface. In order to prevent the occurrence of cracks and thereby perform a friction welding of excellent quality.
  • the disc 100 is fixed by using the chuck to be rotated at high speed during friction welding, and the round bar 200 is firmly fixed to the hydraulic press because it must be advanced in the vertical direction of the disc.
  • the round bar is compacted while melting the round bar to be melted by frictional heat to weld the round plate to the round bar (S30). That is, the step of welding the flange portion of the disc state and the connecting portion of the round bar state by friction welding.
  • the round bar 200 In the state in which the disc 100 rotates at a high speed of about 350 to 400 rpm, the round bar 200 is advanced in the vertical direction of the disc plane by the force of the hydraulic press. As the round bar 200 moves forward, the protruding end 102 of the disc 100 is consolidated and melted by frictional heat to weld the disc 100 and the round bar 200 to each other.
  • the disk since the disk is rotated at a high speed by the disk is chucked, it can be said to be considerably safer than the method of rotating the connection portion of the hollow tube in the prior art (Fig. 2). That is, in the conventional technique of FIG. 2, the connection part 20, which is a hollow tube, rotates at high speed, and thus, in the manufacturing process of the long neck flange having a very long connection part 20, the flange part 10 in the state in which the connection part 20 is rotating at high speed. When the chuck does not catch the shake due to the high-speed rotation of the connection portion 20, the connection part is separated from the chuck can lead to a very dangerous situation. The high speed of the connection breaks out into a very dangerous weapon, much like a deadly weapon.
  • the disk is rotated at a high speed by biting the disk, which is a relatively small size, in the long neck flange, the possibility that the disk is separated from the chuck is considerably low, thereby preventing a safety accident as in the prior art.
  • the disk and the bar can be welded to any number of times.
  • Coupling has a strong bonding force that can not be compared with the manual welding method, and will have a coupling force that does not fall at all compared to the forging method.
  • molten slag is formed at the side of the round bar when the disc and the round bar are combined.
  • the molten slag is the part where the melt at the joint portion comes out of the side during friction welding and hardens.
  • the through-hole 30 penetrating the disc and the round bar is integrally formed (S40).
  • the through hole 30 may be formed using a U drill.
  • the through hole 30 is formed by penetrating the center of the disc and the round bar using a U drill.
  • the U drill may rotate to form a through hole penetrating the disc and the round bar.
  • the size of the through hole depends on the size of the outer diameter of the U drill.
  • the through-hole is formed in the long neck flange and the outer surface of the long neck flange is formed later, and that the through-hole is formed, but the through-hole may be formed after the outer surface processing or the formation of the fastening hole. Will belong to the range.
  • the long neck flange manufacturing method of the present invention as described above will be referred to as a breakthrough method to improve the manufacturing method by the conventional forging process.
  • the length of the connecting part is more than 2000mm, bending may occur in the connecting part or crack may occur in the flange part. Therefore, forging method that applies strong external pressure to one side cannot be applied. It was difficult to apply the method. However, the method of the present invention can be applied to all the cases even if it is impossible by the forging method can be produced a long neck flange, it is possible to significantly reduce the loss of material costs, there is an advantage that the work process can also be significantly reduced.
  • the present invention relates to a method for manufacturing a long neck flange, and more particularly, a long neck flange, in which a connection part of a relatively long hollow tube is coupled to a flange portion of a disk shape, is simplified in a low cost and a small time. It is available in the field of manufacturing a long neck flange for manufacturing.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

본 발명은 상대적으로 아주 긴 중공관의 연결부가 원판형상의 플랜지부에 결합되는 롱넥플랜지(long neck flange)의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 롱넥플랜지의 제조방법은 원판의 일평면을 가공하여 단차를 둔 돌출단을 형성하는 단계; 상기 원판의 돌출단에 대응하는 위치에 원판 평면의 수직방향으로 환봉을 위치시켜, 상기 원판과 상기 환봉을 각각 고정시키는 단계; 상기 원판을 고속회전시키면서 상기 환봉을 압밀시켜 마찰열에 의해 마찰면을 용융시켜 상기 원판과 상기 환봉을 용접 결합시키는 단계; 및 상기 원판과 상기 환봉을 관통하는 미리 정해진 크기의 관통홀을 형성하는 단계;를 포함한다.

Description

롱넥 플랜지의 제조방법
본 발명은 롱넥플랜지(long neck flange)의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상대적으로 아주 긴 중공관의 연결부가 원판형상의 플랜지부에 결합된 롱넥플랜지를 낮은 비용과 적은 시간으로 간소화된 공정으로 제조하기 위한 롱넥 플랜지 제조방법에 관한 것이다.
유체의 송수를 위해서 일반적으로 관이 사용되는데, 이러한 송수관의 경우 그 길이의 제한으로 인하여 또는 방향의 변경 등을 위하여 계속적인 관의 연결을 필요로 한다.
플랜지(flange)란 통상적으로 관체를 연결하는 이음매의 테두리 부분을 말하는 것으로서 서로 연결하고자 하는 관체의 일측 단부에 결합하여 대응하는 부분의 플랜지와 서로 맞대어 결합하도록 된 것이다.
특히, 롱넥플랜지(long neck flange)는 플랜지부에 기다란 중공관 형태의 연결부가 일체로 결합된 플랜지이다. '롱넥플랜지'는 발전소, 조선소, 화학 플랜트 등의 관이음에 널리 사용되는 플랜지로서, 중공관 형태의 연결부의 길이가 상당히 긴 경우의 플랜지를 의미하는 데, 롱넥플랜지와 연결하고자 하는 송수관이 상당한 거리로 떨어져 있을 때 사용하게 된다. '롱넥플랜지'를 송수관과 (수동)용접에 의해 연결한다는 의미에서 '롱웰딩넥플랜지(long welding neck flange)'라고도 한다.
도 1의 롱넥플랜지의 일반적인 모양을 설명하기 위한 사시도 및 단면도이다.
도 1을 참조하면, 롱넥플랜지(long neck flange)는 원판형의 플랜지부(10)에 기다란 중공관의 연결부(20)가 일체로 결합된 모습이다. 플랜지부(10)에는 플랜지와 플랜지를 연결할 경우에는 볼트를 삽입하기 위한 다수개의 체결공(12)이 형성되어 있으며, 내부에 중공홀(30)이 형성된 연결부(20)는 원통형상으로서, 롱넥플랜지는 연결부의 길이가 대략 100mm이상으로서, 범용으로 사용되는 300mm, 400mm, 500mm, 700mm의 연결부를 갖는 롱넥플랜지 뿐만아니라, 경우에 따라서는 1000mm, 1500mm, 2000mm, 3000mm 이상의 롱넥 플랜지도 사용된다.
롱넥플랜지의 제조방법으로서 현재 환봉 자체를 직접 절삭가공하는 방법과, 환봉의 일측면을 단조가공한 후에 절삭가공하는 방법이 널리 사용되고 있다.
환봉을 절삭가공하는 방법은 플렌지부의 외경에 해당하는 외경의 크기를 가지는 환봉을 직접 절삭가공하여 롱넥 플랜지로 제작하는 방법이나, 이는 환봉의 재료비가 엄청나 단조가공방법이 불가능하거나 불합리한 경우에 한하여 예외적으로 적용된다.
일반적으로는 단조가공하는 방법이 널리 사용되는 바, 연결부의 외경에 대응하는 환봉을 이용하는 방법으로서, 환봉의 일측면을 단조가공하여 원판형상으로 가공한 후, 절삭가공으로 롱넥플렌지를 제조하는 방법이다.
그러나, 이러한 단조가공방법은 연결부의 길이가 아주 긴 경우나, 단조가 어려운 재질이거나 단조시에 조직의 변형이 오는 재질의 경우에는 사용할 수 없다는 단점이 있다. 연결부의 길이가 약 대략 500mm이상의 롱넥 플랜지의 경우, 단조시에 환봉(연결부)이 휘어지는 휨현상이 발생되거나 결합부위(플렌지부와 연결부 사이)에 크랙이 발생되어 불량품이 양산될 수 있으며, 소재의 kg당 가공비가 결정되는 단조가공비가 과다하게 소모되는 단점이 있다. 또한, 단조성형이 어려운 강성재질이거나, 단조 성형시에 재질의 변형이나 기포나 크랙의 발생 등으로 단조성형이 어려운 경우에도 단조성형을 이용할 수 없다. 이러한 단조가공방법이 불가능하거나 불합리한 경우에는 엄청난 재료비(소재비)가 소요되는 환봉을 직접 절삭가공하는 방법을 이용할 수밖에 없는 실정이다.
이러한 일반적인 방법 이외에, 롱넥플렌지의 제조방법으로서 새로운 방법이 제시된 바 있다(한국특허등록 제0688066호). 상기 특허의 방법을 도 2에 도시하였다.
상기 특허의 방법에 따르면, 플랜지부(10) 중앙에 관통홀(18)을 형성하고, 관통홀 주위에 비스듬한 경사각을 가지는 결합구(12)를 형성하고, 연결부(20)에도 중앙에 관통홀(28)을 미리 형성한 후에, 끝단에 비스듬한 경사각을 가지는 측선(22)를 형성하고, 연결부(20)를 고속회전시키면서 플랜지부(10)에 결합시켜 롱넥플랜지를 제조하는 방법이다.
그러나, 도 2에 따른 종래의 방법은 플랜지부(10) 및 연결부(20)에 각각 관통홀(18, 28)을 개별적으로 뚤어야 하는 1차 가공과 함께, 결합구(12) 및 측선(22)에 대해서 별도의 2차 가공을 실시하여야 함으로 가공시간과 가공비가 지나치게 과다하게 소모되며, 연결부(20)를 플랜지부(10)에 압밀시에 연결부(20)가 정지해야 하는 위치를 정확히 잡기 어려우며, 연결부를 과도하게 밀어넣는 경우에 불량이 발생될 수 있으며, 또한 연결부의 길이가 긴 롱넥플랜지를 제작하는 경우에 연결부를 척에 물려서 연결부를 회전시키기 또한 용이하지 않으며, 이를 경우 안전사고의 위험이 상당하다는 단점이 있었다.
따라서, 상기의 모든 문제점을 해결할 수 있는 새로운 방법의 롱넥플랜지 제조방법이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 재료비의 손실을 줄여 제품단가를 낮출 수 있으며, 내부의 중공홀을 각각 형성함으로써 소모되는 가공시간 및 가공비를 줄일 수 있으며, 플랜지부와 연결부의 단단한 결합으로 제품의 안전성을 담보하고, 플랜지부만의 회전으로 제작 과정중의 안전사고를 방지할 수 있으며, 단조공정이 불가능한 연결부의 길이가 2000mm 이상의 경우나 재질의 경도가 강한 경우에도 손쉽게 적용할 수 있는, 롱넥플랜지의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위한 것으로서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 롱넥플랜지의 제조방법은, 원판의 일평면을 가공하여 단차를 둔 돌출단을 형성하는 단계; 상기 원판의 돌출단에 대응하는 위치에 원판 평면의 수직방향으로 환봉을 위치시킴으로써, 상기 원판과 상기 환봉을 각각 고정시키는 단계; 상기 원판을 고속회전시키면서 상기 환봉을 압밀시켜 마찰열에 의해 용융시켜 상기 원판과 상기 환봉을 용접 결합시키는 단계; 및
상기 원판과 상기 환봉을 관통하는 미리 정해진 크기의 관통홀(30)을 형성하는 단계;를 포함한다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 원판의 돌출단은 중앙부분이 가장자리보다 높도록 형성된다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 원판의 돌출단은 원형의 형상을 지니며, 상기 돌출단의 외경은 환봉의 외경의 크기와 동일하도록 형성된다.
이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명의 롱넥플랜지 제조방법은 플랜지부의 내부에 관통홀이 형성되지 않은 원판 상태와, 연결부의 내부에 관통홀을 형성되지 않은 환봉 상태에서, 원판의 고속회전에 의해서 원판과 환봉을 마찰용접 결합시키고, 추후에 원판과 환봉의 중앙을 관통하는 관통홀을 일체로 형성하는 방법이다.
이러한 본 발명의 방법은 원판과 환봉에 관통홀을 각각 형성할 필요가 없음으로 가공시간 및 가공비를 줄일 수 있으며, 원판과 환봉의 단단한 결합으로 제품의 안전성을 확보할 수 있으며, 원판과 환봉의 결합시에 기다란 환봉이 회전하는 것이 아니라 원판이 고속회전함으로써 종래에 발생될 수 있는 안전사고를 방지할 수 있으며, 단조공정이 불가능한 연결부의 길이가 2000mm 이상의 경우나 재질의 경도가 강한 경우에도 본 발명의 제조방법을 적용하여 롱넥 플랜지를 제조할 수 있음으로, 재료비의 손실을 획기적으로 줄일 수 있으며, 작업 공정 또한 획기적으로 줄일 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 일반적인 롱렉플렌지의 사시도(a) 및 단면도(b).
도 2는 종래의 롱렉플랜지의 제조방법에 따른 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 롱넥플랜지 제조방법의 순서도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 롱넥플랜지 제조방법에 따른 제조과정을 설명하기 위한 단면개략도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 롱넥 플랜지의 제조방법을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 롱넥플랜지 제조방법의 순서도이며, 도 4는 롱넥플랜지 제조방법에 따른 제조과정을 설명하기 위한 단면개략도이다.
본 발명의 롱넥플랜지 제조방법은 중앙에 관통홀이 형성되지 않은 원판 상태의 플렌지부와 역시 중앙에 관통홀이 형성되지 않은 환봉 상태의 연결부를 마찰용접에 의해서 서로 결합하고, 추후에 플랜지부와 연결부의 중앙을 관통하는 관통홀을 형성함을 그 기술적 특징으로 한다.
제조과정을 도 3 및 도 4를 참조하여 구체적으로 살펴보면, 먼저, 소정의 외경의 크기를 가지는 원판(100)을 준비한다. 원판의 크기 및 두께는 절삭가공에 의해 소실되는 부분을 고려하여 최종적인 플랜지부의 외경이나 두께보다는 약간 커야 함은 물론이다. 이는 환봉의 경우에도 동일함은 물론이다.
원판(100)은 롱넥 플랜지를 최종 완성시에 플랜지부(10)에 해당되는 부분이다. 준비된 원판의 일측 평면을 가공하여 단차를 둔 돌출단(102)을 형성한다(S10). (도 4의 (b) 참조)
돌출단(102)은 마찰 용접시에 환봉(200)과 결합되는 부분으로서, 원판의 일측 평면에 대해 단차를 두고 볼록하게 돌출되어 있다. 돌출단을 형성하는 이유는 환봉(200)과의 마찰 용접시에 슬래그(slag)가 환봉의 측면에 형성되도록 하여 원판과 환봉이 원할히 마찰 용접결합되도록 하기 위해서이다.
돌출단(102)은 원판(100)에서 돌출된 원형의 형상을 지니는 바, 이는 마찰용접시에 환봉(200)이 돌출단(100)에 대응하여 결합시키기 위해서이다. 즉, 바람직하게는 돌출단의 외경(d1)은 원판에 수직방향으로 결합되는 환봉의 외경의 크기(d2)와 동일한 크기를 가진다.
한편, 원판의 돌출단은 중앙부분이 가장자리보다 높도록 형성되는 데(h2 > h1), 이는 환봉과 마찰 용접시에 중앙부분부터 순차적으로 결합되도록 하여 용접결합시 용접면에 기포가 발생되는 것을 방지하고 이에 따른 크랙의 발생을 방지하여 우수한 품질의 마찰용접을 실시하기 위해서이다.
다음으로, 상기 원판의 돌출단에 대응하는 위치에 원판 평면의 수직방향으로 환봉(200)을 위치시킴으로써, 상기 원판과 상기 환봉을 각각 고정시킨다(S20).
마찰용접시에 원판(100)은 고속으로 회전하여야 함으로 척을 이용하여 고정시키고, 환봉(200)은 원판의 수직방향으로 전진하여야 함으로 유압프레스에 단단히 고정시키게 된다.
다음으로, 원판을 고속회전시키면서 상기 환봉을 압밀시켜 마찰열에 의해 용융시켜 상기 원판과 상기 환봉을 용접 결합시키는 단계이다(S30). 즉, 원판 상태의 플랜지부와 환봉 상태의 연결부를 마찰용접에 의해서 용접결합시키는 단계이다.
원판(100)은 약 350~400rpm 정도의 속도로 고속회전하고 있는 상태에서, 환봉(200)은 유압프레스의 힘에 의해서 원판 평면의 수직방향으로 전진하게 된다. 환봉(200)이 전진하면서 원판(100)의 돌출단(102)을 압밀시켜 마찰열에 의해서 용융시켜 원판(100)과 환봉(200)을 용접결합시킨다.
본 발명에 있어, 원판이 척에 물려 원판이 고속회전하는 방식임으로, 종래의 기술(도 2)에서 중공관의 연결부가 회전하는 방식에 비하여 상당히 안전하다고 할 수 있다. 즉, 종래의 도 2의 기술에서는 중공관인 연결부(20)가 고속 회전함으로, 연결부(20)가 아주 긴 롱넥플랜지의 제조과정에서는, 연결부(20)가 고속회전하고 있는 상태에서 플랜지부(10)에 접촉시 연결부(20)의 고속회전에 의한 흔들림을 척이 잡아주지 못해 연결부가 척에서 이탈하여 아주 위험한 상황을 도출할 수 있다. 고속회전하던 연결부의 이탈은 살상무기와 다름없는 아주 위험한 흉기로 돌변하게 되는 것이다.
그러나, 본 발명에서는 롱넥플랜지에 있어 상대적으로 적은 크기인 원판을 척에 물려서 원판을 고속회전시키는 방식임으로 원판이 척에서 이탈할 가능성은 상당히 낮아 종래와 같은 안전사고를 방지할 수 있다.
이러한 방식은 롱넥플랜지의 연결부(환봉)의 길이가 아주 긴 2m, 3m 이상의 길이를 지닌다고 하더라도 얼마든지 원판과 환봉을 용접결합시킬 수 있으며, 마찰열에 의해 용융 결합시키는 마찰용접의 특성상, 원판과 환봉의 결합은 수동용접에 의한 방식과는 비교가 되지 않을 정도의 강한 결합력을 지니고 있으며, 단조방식과 비교해서도 전혀 떨어지지 않는 결합력을 지닌다 할 것이다.
도 4의 (d)는 원판과 환봉을 마찰용접에 의해서 결합된 모습을 나타낸다.
원판에 돌출단이 형성되어 있었음으로, 원판과 환봉의 결합시에 환봉의 측면에서 용융 슬래그(slag)가 형성됨을 확인할 수 있다. 용융 슬래그는 마찰 용접시에 결합부위의 용융물이 측면 외부로 나와서 굳은 부분이다.
다음으로, 원판과 환봉이 결합된 상태에서, 원판과 환봉을 관통하는 관통홀(30)을 일체로 형성한다(S40). 관통홀(30)은 U 드릴을 이용하여 형성할 수 있다. 원판과 환봉이 결합된 상태에서 척에 물려 이를 고속회전시킨 상태에서, U드릴을 이용하여 원판과 환봉을 중심을 관통함으로써 관통홀(30)을 형성하게 된다. 그러나, 반드시 원판과 환봉이 결합된 제품이 회전하는 것이 아니라 U 드릴이 회전하면서 원판과 환봉을 관통하는 관통홀을 형성할 수도 있다. 관통홀의 크기는 U 드릴의 외경의 크기에 따라 좌우됨을 물론이다.
다음으로, 롱넥플랜지의 외면을 가공하고, 원판(플랜지부)에 원하는 개수의 체결공을 형성함으로써, 최종적으로 도 1과 같은 롱넥플랜지를 완성하게 된다(S50).
롱넥플랜지에 대한 외면 절삭가공과 체결공의 형성은 현재 널리 알려진 가공방법임으로 이에 대한 설명은 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
롱넥플랜지에 관통홀을 형성하고 추후에 롱넥플랜지의 외면 가공과 체결공 형성이 이루어지는 것이 바람직하나, 외면가공이나 체결공 형성 이후에 관통홀을 형성할수도 있음은 물론이며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.
이상과 같은 본 발명의 롱넥플랜지 제조방법은 종래의 단조공정에 의한 제조방법을 개선한 획기적인 방법이라 할 것이다.
단조공정에서는 연결부의 길이가 2000mm 이상의 경우에는 연결부에 휨현상이 발생된다거나 플랜지부에 크랙이 발생하게 되어 일측면에 강한 외압을 가하는 단조공법을 적용할 수 없었으며, 소재의 경도가 강한 경우에는 단조공법을 적용하기가 어려웠다. 그러나, 본 발명의 방법은 이와 같은 단조공법으로 불가능한 경우에도 모두 적용하여 롱넥플랜지를 제조할 수 있음으로, 재료비의 손실을 획기적으로 줄일 수 있으며, 작업 공정 또한 획기적으로 줄일 수 있다는 장점이 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명은 롱넥플랜지(long neck flange)의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상대적으로 아주 긴 중공관의 연결부가 원판형상의 플랜지부에 결합된 롱넥플랜지를 낮은 비용과 적은 시간으로 간소화된 공정으로 제조하기 위한 롱넥 플랜지 제조방법 분야에 이용가능하다.

Claims (3)

  1. 롱넥플랜지의 제조방법에 있어서,
    원판의 일평면을 가공하여 단차를 둔 돌출단을 형성하는 단계;
    상기 원판의 돌출단에 대응하는 위치에 원판 평면의 수직방향으로 환봉을 위치시켜, 상기 원판과 상기 환봉을 각각 고정시키는 단계;
    상기 원판을 고속회전시키면서 상기 환봉을 압밀시켜 마찰열에 의해 마찰면을 용융시켜 상기 원판과 상기 환봉을 용접 결합시키는 단계; 및
    상기 원판과 상기 환봉을 관통하는 미리 정해진 크기의 관통홀을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 롱넥플랜지의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 원판의 돌출단은 중앙부분이 가장자리보다 높은 것을 특징으로 하는 롱넥플랜지의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 돌출단은 원형의 형상을 지니며, 상기 돌출단의 외경은 환봉의 외경의 크기와 동일한 것을 특징으로 하는 롱넥플랜지의 제조방법.
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