WO2024080587A1 - 모세관의 제조 방법 - Google Patents

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WO2024080587A1
WO2024080587A1 PCT/KR2023/013830 KR2023013830W WO2024080587A1 WO 2024080587 A1 WO2024080587 A1 WO 2024080587A1 KR 2023013830 W KR2023013830 W KR 2023013830W WO 2024080587 A1 WO2024080587 A1 WO 2024080587A1
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capillary
manufacturing
capillaries
billet
paragraph
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PCT/KR2023/013830
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박상준
박성태
임정수
주원
고영덕
서국정
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삼성전자주식회사
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    • B21C47/24—Transferring coils to or from winding apparatus or to or from operative position therein; Preventing uncoiling during transfer

Definitions

  • the present disclosure relates to an improved method of manufacturing capillaries.
  • a capillary is a long, thin tube that functions as a channel that allows fluid to flow inside.
  • a capillary tube has a relatively simple structure and is a non-moving device, so there is little need for maintenance due to wear.
  • the capillary tube can be manufactured through extrusion, multi-step drawing, and annealing steps to plasticize it to a diameter suitable for the design dimensions.
  • the outer diameter of the capillary can be gradually reduced to approach the design dimension.
  • the corrosion resistance of the capillary may be reduced.
  • the crystal grains are deformed in the drawing direction and surface defects increase due to friction with the mold, which may reduce the corrosion resistance of the capillary.
  • One aspect of the disclosed invention may provide an improved method of manufacturing a capillary so that a capillary with a smaller outer diameter can be extruded in the extrusion step.
  • a manufacturing method of manufacturing a capillary using an extrusion device including a housing mold having a die with a hole includes putting a billet into a container, heating the billet, and inserting the billet into the hole.
  • the billet may be pressed toward the die to be extruded into a capillary unit having a corresponding cross-sectional shape, and the capillary unit may be formed by extruding a plurality of capillaries connected to each other by connection tips.
  • the ratio of the outer diameter of the plurality of capillaries to the inner diameter of the plurality of capillaries may be set to be 1.7 or more and 4.9 or less.
  • the manufacturing method for manufacturing the capillary tube may further include performing a slitting process to separate the connecting tip connecting the plurality of capillaries from the plurality of capillaries.
  • the manufacturing method for manufacturing the capillary tube may further include performing a drawing process on the plurality of capillaries separated through the process of separating the connection tip.
  • the drawing process can be performed once.
  • the cross-sectional reduction rate of the plurality of capillaries in the drawing process may be formed to be 40% or less.
  • the slitting process may be performed by one of a blade, a laser, or a jig saw.
  • the capillary unit can be wound by a single winder after the extrusion process.
  • the cross-sectional shape of the connection tip may be circular.
  • the cross-sectional shape of the connection tip may be square.
  • the cross-sectional shape of the connection tip may be diamond.
  • the cross-sectional shape of the connection tip may be hexagonal.
  • the capillary unit may include at least one of Si, Fe, Mg, Zn, Mn, Cu, Cr, and Ti in a weight percent range of 4.5 to 5.5% by weight.
  • the plurality of capillaries may be prepared as aluminum capillaries.
  • a manufacturing method for manufacturing a capillary tube using an extrusion device including a housing mold having a die with a hole includes putting a billet into a container, heating the billet, and making the billet correspond to the hole. Perform an extrusion process of a capillary unit having a plurality of capillaries integrally connected by a connecting tip by pressing the billet toward the die so that the billet is extruded into a cross-sectional shape, and removing the connecting tip to form the plurality of capillaries integrally.
  • a slitting process to separate each of the capillaries may be performed, and a drawing process may be performed on each of the plurality of separated capillaries one time or less.
  • the capillary unit can be wound by a single winder after the extrusion process.
  • the ratio of the outer diameter of the plurality of capillaries to the inner diameter of the plurality of capillaries may be set to be 1.7 or more and 4.9 or less.
  • the plurality of capillaries may be prepared as aluminum capillaries.
  • the extrusion ratio of the billet can be maintained at a certain level, and a plurality of capillaries can be extruded simultaneously through a single extrusion process, thereby improving capillary productivity.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an extrusion device for manufacturing a capillary according to an embodiment of the disclosed invention.
  • Figure 2 is a perspective view of a capillary unit produced according to a capillary manufacturing method according to an embodiment of the disclosed invention.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the upper part of the capillary unit shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line A-A' of the capillary unit shown in FIG. 2.
  • Figure 5 is a flow chart for explaining a method of manufacturing a capillary according to an embodiment of the disclosed invention.
  • Figure 6 is a diagram showing an example of the diameter ratio of a capillary manufactured by a capillary manufacturing method according to an embodiment of the disclosed invention.
  • Figure 7 is a view showing the surface of a capillary according to an embodiment of the disclosed invention and a capillary according to the prior art.
  • Figure 8 is a view showing the surface after SWAAT of a capillary according to an embodiment of the disclosed invention and a capillary according to the prior art.
  • Figure 9 is a cross-sectional view of a capillary unit produced according to a capillary manufacturing method according to an embodiment of the disclosed invention.
  • Figure 10 is a cross-sectional view of a capillary unit produced according to a capillary manufacturing method according to an embodiment of the disclosed invention.
  • Figure 11 is a cross-sectional view of a capillary unit produced according to a capillary manufacturing method according to an embodiment of the disclosed invention.
  • first”, “second”, etc. used in this specification may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms, and the terms It is used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • a first component may be named a second component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the second component may also be named a first component.
  • the term “and/or” includes any of a plurality of related stated items or a combination of a plurality of related stated items.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an extrusion device for manufacturing a capillary according to an embodiment of the disclosed invention.
  • the extrusion device 100 can extrude the billet 200 into the capillary unit 300.
  • the capillary unit 300 may include a plurality of capillaries 310.
  • Extrusion refers to heating the billet 200 and pressing it in the direction of the arrow in a fluid (or flowable) state, thereby forming the billet 200 into a form (e.g., pipe, It can refer to a hot working method that transforms wire rod, etc.
  • the extrusion device 100 may include a container 110, a housing mold 120 including a die 130, and a ram 140.
  • Container 110 can accommodate billet 200.
  • an accommodating space (not shown) capable of accommodating the billet 200 and an inlet (not shown) into which the billet 200 can be inserted may be formed inside the container 110.
  • the receiving space may be formed in a size larger than the billet 200 to accommodate the billet 200, and may be formed in the same shape as the billet 200 (e.g., cylindrical shape, etc.). .
  • size can be expressed in various units such as cross-sectional diameter, column length, and total volume.
  • the extrusion device 100 may further include a heater (not shown).
  • the heater may be included inside the extrusion device 100, or it may also be possible to implement the heater as a separate device outside the extrusion device 100.
  • the heater when the heater is included inside the extrusion device 100, the heater can heat the container 110 and the plurality of dies 130 or heat the billet 200 introduced into the container 110.
  • the heater when the heater is implemented as a separate device outside the extrusion device 100, the heater heats the billet 200 from the outside and then inputs the billet 200 into the container 110 of the extrusion device 100.
  • the heater can be implemented as a heater using various methods such as convection, conduction, radiation, and induction.
  • the heater may heat or preheat the billet 200 at a temperature below the melting point (e.g., 400 to 480 degrees Celsius) within a preset time, and thus the flowability of the billet 200 may be increased.
  • a temperature below the melting point e.g., 400 to 480 degrees Celsius
  • the housing mold 120 may be provided on one side of the container 110.
  • the housing mold 120 may include a die 130.
  • a hole may be formed in the die 130.
  • the cross-sectional shape of the capillary unit 300 may correspond to the hole formed in the die 130.
  • the cross-sectional area of the capillary unit 300 may be set such that the extrusion ratio is greater than or equal to a preset value.
  • the extrusion ratio can be defined as the ratio of the cross-sectional area of the billet 200 before and after extrusion (or input and output). Additionally, the extrusion ratio may be defined as the ratio of the diameters of the aluminum billet 200 before and after extrusion.
  • the billet 200 flows and becomes the same diameter as the inside diameter of the container 110, so that the inside of the container 110
  • the diameter may be defined as the same as the diameter of the billet 200 before extrusion.
  • the outer diameter d2 of the capillary unit 300 and the diameter of the hole correspond to each other, and the diameter of the hole may be defined as the diameter of the billet 200 after extrusion.
  • the ram 140 may pressurize the billet 200 accommodated in the container 110 from the other side of the container 110 toward one side.
  • One side of the container 110 may be a location where the die 130 exists, and the other side may be a location opposite to the one side of the container 110.
  • the ram 140 may pressurize the billet 200 accommodated in the container 110 in the same direction as the arrow. Accordingly, the billet 200 accommodated in the container 110 may be extruded into the capillary unit 300 having a cross-sectional shape corresponding to the hole.
  • the RAM 140 may be implemented in a mechanical or hydraulic manner.
  • the ram 140 moves forward at a preset speed, and due to the pressure generated when the ram 140 advances, some of the billets 200 accommodated in the preheated container 110 pass through the hole formed in the die 130. It can be extruded into a capillary unit 300.
  • the ram 140 may include a dummy block (not shown) to uniformly transmit pressure to the billet 200.
  • the dummy block is located between the ram 140 and the billet 200, and may be formed in a shape or size according to the cross-sectional shape and size of the billet 200.
  • the billet 200 is a material to be processed through extrusion.
  • the billet 200 may be made of aluminum alloy having a shape and size that is easy to extrude.
  • the material of the billet 200 is not limited to this, and for example, the billet 200 may be made of a copper alloy.
  • the billet 200 may be implemented in a cylindrical shape.
  • the billet 200 may be implemented to have a preset diameter and a preset length according to the specifications or capacity of the container 110.
  • the shape of the billet 200 is exemplary, and the billet 200 may be implemented in various shapes and sizes, such as a square pillar, a pentagonal pillar, a hexagonal pillar, and an oval pillar.
  • the billet 200 may be manufactured through a melting process, an alloying process, and a degassing process.
  • the billet 200 will be described using an aluminum alloy as an example.
  • the billet 200 melts aluminum at a temperature of 650 degrees to 750 degrees, adds an alloy element to the molten aluminum, maintains it for 10 minutes to 1 hour to alloy it, and then cools it with an inert gas (e.g. argon). It can be manufactured into an aluminum billet 200 through degassing by injecting bubbling gas.
  • an inert gas e.g. argon
  • the billet 200 can have improved corrosion resistance or mechanical properties by adding Mn, Mg, Zn, and Cr as alloy elements.
  • the billet 200 made of aluminum may contain at least one of Si, Fe, Mg, Zn, Mn, Cu, Cr, and Ti in an amount of 4.5 to 5.5% by weight based on the total composition weight. This is to improve the corrosion resistance of the aluminum billet 200 to a level equivalent to that of copper.
  • FIG. 2 is a perspective view of a capillary unit produced according to a capillary manufacturing method according to an embodiment of the disclosed invention.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the upper part of the capillary unit shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line A-A' of the capillary unit shown in FIG. 2.
  • the capillary tube 310 is a long, thin tube through which fluid passes, and can control the flow rate, pressure, or temperature of the fluid present within the capillary tube 310 according to the designed length and diameter.
  • the fluid is a material that has an irregular shape and has the fluidity to flow freely, and may refer to a single phase liquid or gas, or a two phase mixture thereof.
  • the billet 200 and the capillary tube 310 may be made of aluminum. However, the billet 200 and the capillary tube 310 may be made of copper. In the following description, the aluminum capillary tube 310 will be described as an example.
  • Capillary tube 310 can be used for various purposes throughout industry.
  • the capillary tube 310 can be used as an expansion device that connects the condenser and evaporator of a refrigerator, air conditioner, water cooler, etc.
  • a pressure drop occurs in the capillary tube 310 due to the length, inner diameter (d1), or frictional resistance of the inner wall, and according to the pressure drop of the capillary tube 310, the liquid fluid inside the capillary tube 310 is vaporized into gas, resulting in an endothermic reaction. (endothermic reaction) can cause a temperature drop that lowers the external temperature.
  • the capillary tube 310 can be used for various purposes, such as medical pipes, pressure gauge pipes, hot and cold water pipes, oil pipes, and gas pipes.
  • the capillary tube 310 may be extruded into a hollow structure.
  • the capillary 310 may be extruded into the shape of a tube or pipe.
  • the cross-sectional shape of the capillary tube 310 may be donut-shaped (circular or oval-shaped with an empty interior). However, this is only an exemplary embodiment, and the cross-sectional shape of the capillary tube 310 is hollow and may be formed in one of various shapes such as a triangle, square, or pentagon.
  • the outer diameter d2 of the capillary tube 310 may be 1.8 mm or more and 3.9 mm or less.
  • the size of the inner diameter d1 of the capillary tube 310 may be 0.7 mm or more and 0.9 mm or less. A detailed description of this will be provided later with reference to FIG. 6.
  • the capillary unit 300 according to FIGS. 2 to 4 may be manufactured by extruding the billet 200 using the extrusion device 100.
  • the capillary unit 300 may be formed integrally so that a plurality of capillaries 310 are connected to each other by a connection tip 320.
  • the outer diameters d2 of each of the plurality of capillaries 310 may be set to be the same.
  • the number of capillaries 310 of the capillary unit 300 shown in FIGS. 2 to 4 is 3, but the number of capillaries 310 is not limited to this and can be 2 or 4 or more. It could be.
  • connection tip 320 may be circular.
  • connection tip 320 may be provided to connect two adjacent capillaries 310.
  • connection tips 320 may be two to connect each capillary 310. However, as described above, as the number of capillaries 310 changes, the number of connection tips 320 may also change.
  • a plurality of capillaries 310 are connected by the connection tip 320 and are extruded into the integrated capillary unit 300, thereby forming the capillary unit 300.
  • the cross section can be prepared above a certain level. Accordingly, the extrusion ratio of the billet 200 can be secured below a certain level.
  • the extrusion speed of the capillary 310 is lowered compared to the forward speed of the ram 140, and surface defects of the capillary 310 may increase, so there is a need to maintain the extrusion ratio below a certain level. .
  • Figure 5 is a flow chart for explaining a method of manufacturing a capillary according to an embodiment of the disclosed invention.
  • the manufacturing method of manufacturing the capillary tube 310 using an extrusion device including a mold having a die 130 in which a hole is formed includes the step of putting an aluminum billet 200 into the container 110 (401). ) may include.
  • the aluminum billet 200 to be put into the container 110 may be manufactured through a melting process, an alloying process, and a degassing process. For example, melt aluminum at a temperature of 650 to 750 degrees, add alloying elements to the dissolved aluminum, maintain for 10 minutes to 1 hour to alloy, and then inject an inert gas (e.g. argon bubbling gas).
  • an inert gas e.g. argon bubbling gas
  • a manufacturing method for manufacturing the capillary tube 310 may include heating an aluminum billet 200 (step 402).
  • the aluminum billet 200 accommodated inside the container 110 may be heated to a preset temperature (eg, 400 to 480 degrees). This is to increase the fluidity of the aluminum billet 200 to be extruded.
  • a preset temperature eg, 400 to 480 degrees
  • the step of heating the aluminum billet 200 includes heating the aluminum billet 200 and the housing mold within a preset time before putting the aluminum billet 200 into the container 110.
  • Preheat treatment can also be performed by heating at a set temperature (e.g., 400 to 480 degrees). In this case, after performing preheat treatment, the aluminum billet 200 can be placed into the container 110.
  • the manufacturing method of manufacturing the capillary tube 310 is to extrude the aluminum billet 200 from the other side of the container 110 to one side so that the aluminum billet 200 is extruded into a plurality of capillaries 310 connected by the connection tip 320.
  • the manufacturing method of manufacturing the capillary tube 310 may include a step 403 of performing an extrusion process by pressing.
  • the aluminum billet 200 may be pressed from the other side of the container 110 to one side under the condition that the extrusion speed (eg, 30 to 60 m/min) is within a certain level. Accordingly, the aluminum billet 200 can be extruded into a plurality of capillaries 310 having a cross-sectional shape corresponding to the hole.
  • the extrusion speed eg, 30 to 60 m/min
  • the capillary unit 300 may be formed by extruding a plurality of capillaries 310 connected to each other by the connection tip 320.
  • the capillary unit 300 manufactured through an extrusion process can be wound by a single winder.
  • the capillary unit 300 is provided in an integrated shape in which a plurality of capillaries 310 and a connection tip 320 are connected, winding performance can be secured even with only one winder for winding the capillary unit 300. there is.
  • the manufacturing method of manufacturing the capillary tube 310 may include performing a slitting process to separate the connecting tip 320 connecting the plurality of capillaries 310 (404).
  • the slitting process may be a process of cutting a capillary unit using one of a blade, a laser, or a jig saw.
  • the manufacturing method of manufacturing the capillary tube 310 may include a step 405 of performing a drawing process on a plurality of capillaries 310 separated through a slitting process.
  • the drawing process is a cold working method mainly performed at room temperature, and is a method of reducing the cross-sectional area of the material to be processed by pulling it. This is a step to improve dimensional stability and mechanical properties.
  • the reduction rate of the cross-section of the capillary tube 310 due to drawing may be 40% or less.
  • the drawing process can be set to perform one drawing.
  • one drawing can be performed on the plurality of capillaries 310.
  • a capillary unit 300 in which a plurality of capillaries 310 are integrally connected is extruded, and the outer diameter d2 of the plurality of capillaries 310 included in the capillary unit 300 is the final outer diameter d2. can be formed as close as possible to the target value.
  • Figure 6 is a diagram showing an example of the diameter ratio of a capillary manufactured by a capillary manufacturing method according to an embodiment of the disclosed invention.
  • the outer diameter (d2) of the capillary tube 310 is determined by the diameter ratio (e.g., a value of 1.7 or more and 4.9 or less). It can be determined by multiplying the inner diameter (d1).
  • the capillary tube 310 may have an inner diameter (d1) of 0.7 mm to 0.9 mm or less, and an outer diameter (d2) of 1.8 mm to 3.9 mm or less.
  • the size of the outer diameter d2 of the capillary 310 can be determined by multiplying the diameter ratio by the size of the inner diameter d1. That is, the size of the outer diameter d2 of the capillary tube 310 can be determined as a value between the two values obtained by multiplying the minimum value of the diameter ratio, 1.7, and the maximum value, 4.9, by the size of the inner diameter d1.
  • the diameter ratio is the ratio of the outer diameter (d2) to the inner diameter (d1) and may be a value of 1.7 or more and 4.9 or less, and may be a value determined experimentally. If the diameter ratio is less than 1.7, the extrusion speed of the capillary 310 is lowered compared to the forward speed of the ram 140, which increases the extrusion ratio and may increase surface defects of the capillary 310.
  • Figure 7 is a view showing the surface of a capillary according to an embodiment of the disclosed invention and a capillary according to the prior art.
  • Figure 8 is a view showing the surface after SWAAT of a capillary according to an embodiment of the disclosed invention and a capillary according to the prior art.
  • the left side shows the surface of a sample that underwent a drawing process four times
  • the right side shows the surface of the capillary 310 (development sample) according to an embodiment of the disclosed invention.
  • the surface of the capillary 310 has reduced surface defects such as scratches compared to the surface of the capillary 310 that has undergone a conventional drawing process four times. there is.
  • the left side shows the surface after SWAAT (SeaWater Acetic Acid Test) of a sample that underwent the drawing process four times
  • the right side shows the surface of the capillary 310 (developed sample) according to an embodiment of the disclosed invention.
  • the surface after SWAAT (SeaWater Acetic Acid Test) is shown.
  • SWAAT (SeaWater Acetic Acid Test) is a type of corrosion resistance test.
  • the surface of the capillary 310 according to an embodiment of the disclosed invention has reduced defects due to friction and corrosion compared to the surface of the capillary 310 that has undergone a conventional drawing process four times. You can.
  • the method for manufacturing the capillary tube 310 can manufacture the capillary tube 310 using an extrusion process for extruding the capillary unit 300 including a plurality of capillaries 310, so that the capillary tube (310) can be manufactured using an extrusion process. 310) productivity can be increased.
  • the method of manufacturing the capillary tube 310 according to an embodiment of the disclosed invention can omit or minimize post-processes such as a drawing process after the extrusion process, thereby reducing manufacturing costs due to process simplification.
  • Figure 9 is a cross-sectional view of a capillary unit produced according to a capillary manufacturing method according to an embodiment of the disclosed invention.
  • the capillary unit 300a can be manufactured by extruding the billet 200 using the extrusion device 100.
  • the capillary unit 300a may be integrally formed so that a plurality of capillaries 310a are connected to each other by a connection tip 320a.
  • the outer diameters d2 of each of the plurality of capillaries 310a may be set to be the same.
  • the number of capillaries 310a of the capillary unit 300a shown in FIG. 9 is 3, but the number of capillaries 310a is not limited to this and may be 2, 4, or more. .
  • connection tip 320a of the capillary unit 300a shown in FIGS. 1 to 8 may have a square cross-sectional shape.
  • the connection tip 320a may be provided to connect two adjacent capillaries 310a.
  • connection tips 320a may be two to connect each capillary 310a. However, as described above, as the number of capillaries 310a changes, the number of connection tips 320a may also change.
  • Figure 10 is a cross-sectional view of a capillary unit produced according to a capillary manufacturing method according to an embodiment of the disclosed invention.
  • the capillary unit 300b can be manufactured by extruding the billet 200 using the extrusion device 100.
  • the capillary unit 300b may be formed integrally so that a plurality of capillaries 310b are connected to each other by a connection tip 320b.
  • the outer diameters d2 of each of the plurality of capillaries 310b may be set to be the same.
  • the number of capillaries 310b of the capillary unit 300b shown in FIG. 10 is 3, but the number of capillaries 310b is not limited to this and may be 2, 4, or more. .
  • connection tip 320b of the capillary unit 300b shown in FIGS. 1 to 9 may have a hexagonal cross-sectional shape.
  • the connection tip 320b may be provided to connect two adjacent capillaries 310b.
  • connection tips 320b may be two to connect each capillary 310b. However, as described above, as the number of capillaries 310b changes, the number of connection tips 320b may also change.
  • Figure 11 is a cross-sectional view of a capillary unit produced according to a capillary manufacturing method according to an embodiment of the disclosed invention.
  • the capillary unit 300c can be manufactured by extruding the billet 200 using the extrusion device 100.
  • the capillary unit 300c may be formed integrally so that a plurality of capillaries 310c are connected to each other by a connection tip 320c.
  • the outer diameters d2 of each of the plurality of capillaries 310c may be set to be the same.
  • the number of capillaries 310c of the capillary unit 300c shown in FIG. 11 is 3, but the number of capillaries 310c is not limited to this and may be 2, 4, or more. .
  • connection tip 320c of the capillary unit 300c shown in FIGS. 1 to 10 may have a diamond cross-sectional shape.
  • the connection tip 320c may be provided to connect two adjacent capillaries 310c.
  • connection tips 320c may be two to connect each capillary 310c. However, as described above, as the number of capillaries 310c changes, the number of connection tips 320c may also change.
  • the inner diameter d1 and the outer diameter d2 of the capillaries 310a, 310b, and 310c shown in FIGS. 9 to 11 are the inner diameters and the outer diameters shown in the table of FIG. 6, like the capillary 310 according to an embodiment of the disclosed invention. It can be prepared in the same way as the outer diameter.

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Abstract

홀이 형성된 다이를 갖는 하우징 금형을 포함하는 압출 장치를 이용하여 모세관을 제조하는 제조 방법은 빌렛을 컨테이너에 투입하고, 상기 빌렛을 가열하고, 상기 빌렛이 상기 홀에 대응되는 단면 형상을 갖는 모세관 유닛으로 압출 되도록 상기 다이를 향해 상기 빌렛을 가압하여, 상기 모세관 유닛이 복수의 모세관이 연결 팁에 의해 서로 연결된 상태로 압출 형성되도록 하는 모세관의 제조 방법.

Description

모세관의 제조 방법
본 개시는 개선된 방식의 모세관의 제조 방법에 관한 것이다.
모세관은 내부에서 유체가 흐르도록 해주는 유로로서 기능하는 가늘고 긴 구조의 관이다. 모세관은 구조가 비교적 간단하고 움직이지 않는 장치로서 마모로 인한 보수의 필요성이 적다.
한편, 모세관은 설계 치수에 적합한 직경으로 소성 가공하기 위해 압출(extrusion), 다단계의 인발(drawing), 풀림 열처리(annealing) 단계를 거쳐 제조될 수 있다. 이러한 압출, 인발, 풀림 열처리 과정을 통해 모세관의 외경은 점진적으로 설계 치수에 가까워지도록 축소될 수 있다.
다만, 인발 공정이 다단계로 진행됨에 따라 모세관의 내식성이 감소될 수 있다. 특히, 알루미늄의 경우 인발 방향으로 결정 립이 변형되고 금형과의 마찰로 인해 표면 결함이 증가하여 모세관의 내식성이 감소될 수 있다.
개시된 발명의 일 측면은, 압출 단계에서 보다 작은 외경의 모세관이 압출될 수 있도록 개선된 방식의 모세관의 제조 방법을 제공할 수 있다.
개시된 발명의 일 실시예에 따른 홀이 형성된 다이를 갖는 하우징 금형을 포함하는 압출 장치를 이용하여 모세관을 제조하는 제조 방법은 빌렛을 컨테이너에 투입하고, 상기 빌렛을 가열하고, 상기 빌렛이 상기 홀에 대응되는 단면 형상을 갖는 모세관 유닛으로 압출 되도록 상기 다이를 향해 상기 빌렛을 가압하여, 상기 모세관 유닛이 복수의 모세관이 연결 팁에 의해 서로 연결된 상태로 압출 형성 되도록 할 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법에 따르면 상기 복수의 모세관의 내경에 대한 상기 복수의 모세관의 외경의 비율은 1.7 이상 4.9 이하로 마련될 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법은 상기 복수의 모세관을 연결하는 상기 연결팁을 상기 복수의 모세관으로부터 분리하는 슬리팅 공정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법은 상기 연결팁을 분리하는 공정을 통해 분리된 상기 복수의 모세관에 인발 공정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법에 따르면 상기 인발 공정은 1회 수행될 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법에 따르면 상기 인발 공정에서 상기 복수의 모세관의 단면 감소율은 40% 이하로 형성될 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법에 따르면 상기 슬리팅 공정은 칼날, 레이저, 실톱 중 하나에 의해 수행될 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법에 따르면 상기 모세관 유닛은 상기 압출 공정 후 단일한 권취기에 의해 권취될 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법에 따르면 상기 연결팁의 단면의 형상은 원형으로 마련될 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법에 따르면 상기 연결팁의 단면의 형상은 사각형으로 마련될 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법에 따르면 상기 연결팁의 단면의 형상은 마름모로 마련될 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법에 따르면 상기 연결팁의 단면의 형상은 육각형으로 마련될 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법에 따르면 상기 모세관 유닛은 4.5 이상 5.5 이하의 중량%의 Si, Fe, Mg, Zn, Mn, Cu, Cr, Ti 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법에 따르면 상기 복수의 모세관은 알루미늄 모세관으로 마련될 수 있다.
개시된 발명의 일 실시예에 따른 홀이 형성된 다이를 갖는 하우징 금형을 포함하는 압출 장치를 이용한 모세관을 제조하는 제조 방법은 빌렛을 컨테이너에 투입하고, 상기 빌렛을 가열하고, 상기 빌렛이 상기 홀에 대응되는 단면 형상으로 압출되도록, 상기 다이를 향해 상기 빌렛을 가압하여 연결 팁에 의해 일체로 연결된 복수의 모세관을 갖는 모세관 유닛의 압출 공정을 수행하고, 상기 연결 팁을 제거하여 일체로 형성된 상기 복수의 모세관을 각각 분리시키는 슬리팅 공정을 수행하고, 분리된 상기 복수의 모세관 각각에 1회 이하의 인발 공정을 수행할 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법에 따르면 상기 모세관 유닛은 상기 압출 공정 후 단일한 권취기에 의해 권취될 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법에 따르면 상기 복수의 모세관의 내경에 대한 상기 복수의 모세관의 외경의 비율은 1.7 이상 4.9 이하로 마련될 수 있다.
상기 모세관을 제조하는 제조 방법에 따르면 상기 복수의 모세관은 알루미늄 모세관으로 마련될 수 있다.
모세관 유닛을 일체형으로 압출하여 빌렛의 압출비를 일정 수준으로 유지하면서도, 한 번의 압출 공정을 통해 복수의 모세관을 동시에 압출할 수 있어 모세관의 생산성이 향상될 수 있다.
복수의 모세관이 연결팁으로 연결된 일체형 구조의 모세관 유닛을 압출함으로써, 인발 횟수를 줄여 모세관의 내식성이 향상될 수 있다.
인발 횟수가 생략 되거나 줄어듦에 따라 모세관의 제조 원가가 절감 될 수 있다.
도 1은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관을 제조하기 위한 압출 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관의 제조방법에 따라 생산된 모세관 유닛의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 모세관 유닛의 상부를 확대하여 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 모세관 유닛의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 5는 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 6은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관의 제조 방법에 의해 제조된 모세관의 직경비의 예시를 나타낸 도면이다.
도 7은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관과 종래 기술에 따른 모세관의 표면을 나타낸 도면이다.
도 8은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관과 종래 기술에 따른 모세관의 SWAAT 후의 표면을 나타낸 도면이다.
도 9는 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관의 제조방법에 따라 생산된 모세관 유닛의 단면도이다.
도 10은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관의 제조방법에 따라 생산된 모세관 유닛의 단면도이다.
도 11은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관의 제조방법에 따라 생산된 모세관 유닛의 단면도이다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
또한, 본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
이하에서는 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관을 제조하기 위한 압출 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 개시된 발명의 일 실시예에 따른 압출 장치(100)는 빌렛(200)을 모세관 유닛(300)으로 압출할 수 있다. 모세관 유닛(300)은 복수의 모세관(310)을 포함할 수 있다.
압출이란, 빌렛(200)을 가열하여 유동성(또는 흐름성)이 있는 상태에서 빌렛(200)을 화살표 방향으로 가압 함으로써, 빌렛(200)을 특정한 사이즈의 단면을 연속적으로 갖는 형태(예: 관재, 선재 등)로 변형 시키는 열간 가공 방법을 지칭할 수 있다.
압출 장치(100)는 컨테이너(110), 다이(130)를 포함하는 하우징 금형(120) 및 램(140)(ram)을 포함할 수 있다.
컨테이너(110)는 빌렛(200)을 수용할 수 있다. 이를 위해, 컨테이너(110)의 내부에는 빌렛(200)을 수용할 수 있는 수용 공간(미도시) 및 빌렛(200)을 투입할 수 있는 투입구(미도시)가 형성될 수 있다.
이 경우, 수용 공간은 빌렛(200)을 수용할 수 있도록, 빌렛(200)보다 큰 사이즈로 형성될 수 있으며, 빌렛(200)의 형태와 동일한 형태(예: 원기둥 형태 등)로 형성될 수 있다. 이 때, 사이즈는 단면의 직경, 기둥의 길이, 전체 부피 등 다양한 단위로 나타낼 수 있다.
개시된 발명의 일 실시예에 따른 압출 장치(100)는 히터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 히터는 압출 장치(100)의 내부에 포함되거나, 히터는 압출 장치(100)의 외부에 별도의 장치로 구현되는 것 또한 가능할 수 있다.
구체적으로, 히터가 압출 장치(100)의 내부에 포함되는 경우, 히터는 컨테이너(110)와 복수의 다이(130)를 가열하거나 컨테이너(110)에 투입된 빌렛(200)을 가열할 수 있다.
또한, 히터가 압출 장치(100)의 외부에 별도의 장치로 구현되는 경우, 히터는 외부에서 빌렛(200)을 가열한 후 빌렛(200)을 압출 장치(100)의 컨테이너(110)로 투입할 수 있다. 이를 위해, 히터는 대류, 전도, 복사, 유도 등 다양한 방식을 이용한 히터로 구현될 수 있다.
이 경우, 히터는 빌렛(200)을 용융점 이하의 온도(예: 400 내지 480도)에서 기 설정된 시간 이내에서 가열 또는 예열할 수 있으며, 이에 따라 빌렛(200)의 흐름성이 증대될 수 있다.
하우징 금형(120)은 컨테이너(110)의 일 측에 구비될 수 있다. 하우징 금형(120)은 다이(130)를 포함할 수 있다.
다이(130)에는 홀이 형성될 수 있다. 빌렛(200)이 모세관 유닛(300)으로 압출되는 경우, 모세관 유닛(300)의 단면의 형상은 다이(130)에 형성된 홀에 대응될 수 있다.
모세관 유닛(300)의 단면적은 압출비가 기 설정된 값 이상이 되도록 마련될 수 있다. 압출비란 빌렛(200)의 압출 전과 압출 후(또는 입력과 출력)의 단면적의 비율로 정의될 수 있다. 또한, 압출비는 압출 전과 압출 후의 알루비늄빌렛(200)의 직경의 비율로 정의될 수 있다.
예를 들어, 예열된 빌렛(200)이 램(140)에 의해 가압되는 경우, 빌렛(200)은 유동하여 컨테이너(110)의 내부의 직경과 동일한 직경이 된다는 점에서, 컨테이너(110) 내부의 직경은 빌렛(200)의 압출 전의 직경과 동일하게 정의될 수 있다.
모세관 유닛(300)의 외경(d2)과 홀의 직경은 서로 대응되는 바, 홀의 직경은 빌렛(200)의 압출 후의 직경으로 정의될 수 있다.
램(140)은 컨테이너(110)의 타 측에서 일 측을 향해 컨테이너(110)에 수용된 빌렛(200)을 가압할 수 있다. 컨테이너(110)의 일 측이란 다이(130)가 존재하는 위치가 될 수 있고, 타 측은 컨테이너(110)의 일 측과 반대 방향의 위치일 수 있다.
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 램(140)은 화살표 방향과 같은 방향으로 컨테이너(110)에 수용된 빌렛(200)을 가압할 수 있다. 이에 따라, 컨테이너(110)에 수용된 빌렛(200)이 홀에 대응되는 단면 형상을 갖는 모세관 유닛(300)으로 압출될 수 있다.
램(140)은 기계식 또는 유압식 등의 작동 방식으로 구현될 수 있다. 램(140)은 기설정된 속도로 전진하고, 램(140)의 전진 시 발생되는 압력으로 인해 예열된 상태의 컨테이너(110)에 수용된 빌렛(200) 중 일부가 다이(130)에 형성된 홀을 통해 모세관 유닛(300)으로 압출될 수 있다.
또한, 램(140)은 빌렛(200)에 압력을 균일하게 전달하기 위한 더미 블록(dummy block, 미도시)을 포함할 수 있다. 이 경우, 더미 블록은 램(140) 및 빌렛(200)의 사이에 위치하고, 빌렛(200)의 단면 형태 및 사이즈에 따른 형태 또는 사이즈로 형성될 수 있다.
빌렛(200)은 압출을 통해 가공되도록 마련되는 피 가공 소재이다.
빌렛(200)은 압출에 용이한 형태 및 사이즈를 갖는 알루미늄 합금으로 마련될 수 있다.
다만, 빌렛(200)의 소재는 이에 한정되지 않으며, 예를 들어, 빌렛(200)은 구리 합금으로 마련될 수 있다.
빌렛(200)은 원기둥 형태로 구현될 수 있다. 빌렛(200)은 컨테이너(110)의 규격 또는 용량에 따라 기설정된 직경 및 기설정된 길이를 갖도록 구현될 수 있다. 다만, 빌렛(200)의 형태는 예시적인 것이며, 빌렛(200)은 사각 기둥, 오각 기둥, 육각 기둥, 타원형의 기둥 등의 다양한 형태 및 다양한 사이즈로 구현될 수 있다.
빌렛(200)은 용해 공정, 합금화 공정 및 탈가스 처리 공정 등을 거쳐 제조될 수 있다. 이하에서는 빌렛(200)이 알루미늄 합금인 것을 예로 들어 설명하도록 한다.
예를 들어, 빌렛(200)은 650도 내지 750도의 온도 조건에서 알루미늄을 용해하고, 용해된 알루미늄에 합금원소를 첨가한 후 10분 내지 1시간 동안 유지시켜 합금화 시킨다음, 불활성 가스(예: 아르곤 버블링 가스)를 주입하여 탈가스 처리를 거쳐 알루미늄 빌렛(200)으로 제조될 수 있다.
빌렛(200)은 Mn, Mg, Zn, Cr을 합금원소로 첨가하여 내식성 또는 기계적 물성이 향상될 수 있다.
알루미늄으로 마련되는 빌렛(200)은 전체 조성물 중량에 대해 4.5 이상 5.5 이하의 중량%의 Si, Fe, Mg, Zn, Mn, Cu, Cr, Ti 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이는 알루미늄 빌렛(200)의 내식성을 구리와 동등한 수준으로 향상시키기 위함이다.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여, 개시된 발명의 일 실시예에 따른 압출 장치(100)를 이용하여 제조된 모세관 유닛(300)을 설명하도록 한다.
도 2는 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관의 제조방법에 따라 생산된 모세관 유닛의 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시된 모세관 유닛의 상부를 확대하여 도시한 도면이다. 도 4는 도 2에 도시된 모세관 유닛의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 모세관(310)은 내부에 유체가 통과하는 가늘고 긴 구조의 관으로서, 설계된 길이와 직경에 따라 내부에 존재하는 유체의 유량, 압력 또는 온도를 제어할 수 있다. 이 경우, 유체는 형상이 일정하지 않고 자유로이 흐를 수 있는 유동성을 갖는 물질로서 단상(single phase)의 액체나 기체, 또는 이들이 혼합된 2상(two phase)의 혼합물을 지칭할 수 있다.
개시된 발명의 일 실시예에 따른 빌렛(200)과 모세관(310)은 알루미늄으로 마련될 수 있다. 다만, 빌렛(200)과 모세관(310)은 구리로 마련될 수도 있다. 이하의 설명에서는 예시적으로 알루미늄 모세관(310)에 관하여 설명하도록 한다.
모세관(310)은 산업 전반에 걸쳐 다양한 용도로 사용될 수 있다. 예를 들어, 모세관(310)은 냉장고, 에어컨, 수냉각기 등의 응축기와 증발기를 연결하는 팽창 장치로서 사용될 수 있다. 모세관(310)은 길이, 내경(d1) 또는 내벽의 마찰저항 등으로 인해 압력 강하가 발생하고, 모세관(310)의 압력 강하에 따라 모세관(310) 내부의 액상의 유체가 기체로 기화되면서 흡열 반응(endothermic reaction)을 일으켜 외부의 온도를 낮추는 온도 강하를 발생시킬 수 있다. 또한, 모세관(310)은 의료 배관, 압력계관, 냉온수관, 송유관, 가스관 등의 다양한 용도로 사용될 수 있다.
이러한 기능을 수행하기 위해, 모세관(310)은 내부가 비어있는 구조로 압출될 수 있다. 예를 들어, 모세관(310)은 튜브 또는 파이프의 형상으로 압출될 수 있다.
예를 들어, 모세관(310)의 단면 형상은 도넛형(내부가 비어 있는 원형 또는 타원형)으로 형성될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 실시예 일 뿐 이며 모세관(310)의 단면의 형상은 내부가 비어 있는 구조로서 삼각형, 사각형, 오각형 등 다양한 형상 중 하나로 형성될 수 있다.
모세관(310)의 외경(d2)의 치수는 1.8mm 이상 3.9mm 이하로 마련될 수 있다. 모세관(310)의 내경(d1)의 치수는 0.7mm 이상 0.9mm 이하로 마련될 수 있다. 이에 관한 구체적인 설명은 도 6을 참조하여 후술하도록 한다.
도 2 내지 도 4에 따른 모세관 유닛(300)은 압출 장치(100)를 이용하여 빌렛(200)을 압출함에 따라 제조될 수 있다. 모세관 유닛(300)은 복수의 모세관(310)이 연결 팁(320)에 의해 서로 연결되도록 일체로 형성될 수 있다.
복수의 모세관(310)의 각각의 외경(d2)은 서로 동일하게 마련될 수 있다. 도 2 내지 도 4에 도시된 모세관 유닛(300)의 복수의 모세관(310)의 개수는 3개로 마련되었으나, 복수의 모세관(310)의 개수는 이에 한정되지 않고 2개 또는 4개 이상의 개수로 마련될 수도 있다.
연결 팁(320)의 단면의 형상은 원형으로 마련될 수 있다. 예를 들어, 연결 팁(320)은 인접한 두 모세관(310)을 연결하도록 마련될 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 복수의 모세관(310)의 개수가 3개로 마련됨에 따라, 연결 팁(320)의 개수는 각 모세관(310)을 연결하도록 2개로 마련될 수 있다. 다만, 상술한 바와 같이 모세관(310)의 개수가 변경됨에 따라 연결 팁(320)의 개수도 변경될 수 있다.
개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관(310)의 제조 방법을 통해, 연결 팁(320)에 의해 복수의 모세관(310)이 연결되어 일체형 모세관 유닛(300)으로 압출됨에 따라, 모세관 유닛(300)의 단면이 일정 수준 이상으로 마련될 수 있다. 이에 따라, 빌렛(200)의 압출비가 일정 수준 이하로 확보될 수 있다.
만일 압출비가 일정 수준 이상으로 높은 경우 램(140)의 전진 속도 대비 모세관(310)의 압출 속도가 낮아져 모세관(310)의 표면 결함이 증가할 수 있어 압출비를 일정 수준 이하로 유지할 필요성이 존재한다.
도 5는 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 5를 참조하면, 홀이 형성된 다이(130)를 갖는 금형을 포함하는 압출 장치를 이용한 모세관(310)을 제조하는 제조 방법은, 알루미늄 빌렛(200)을 컨테이너(110)에 투입하는 단계(401)를 포함할 수 있다.
여기서 컨테이너(110)에 투입되기 위한 알루미늄 빌렛(200)은 용해공정, 합금화 공정 및 탈가스 처리 공정 등을 거쳐 제조될 수 있다. 예를 들어, 650~750도의 온도 조건에서 알루미늄을 용해하고 용해된 알루미늄에 합금원소를 첨가한 후 10분에서 1시간 동안 유지시켜 합금화를 시킨 다음, 불활성 가스(예: 아르곤 버블링 가스)를 주입하여 탈가스 처리를 거쳐 알루미늄 빌렛(200)이 제조될 수 있다.
모세관(310)을 제조하는 제조 방법은, 알루미늄 빌렛(200)을 가열하는 단계(402)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 알루미늄 빌렛(200)이 컨테이너(110)에 투입된 경우, 컨테이너(110) 내부에 수용된 알루미늄 빌렛(200)을 기설정된 온도(예: 400도~480도)로 가열할 수 있다. 이는 압출하려는 알루미늄 빌렛(200)의 유동성을 증가시키기 위함이다.
한편, 개시된 발명의 일 실시 예에 따르면, 알루미늄 빌렛(200)을 가열하는 단계는 알루미늄 빌렛(200)을 컨테이너(110)에 투입하기 전에, 알루미늄 빌렛(200) 및 하우징 금형을 기설정된 시간 이내 기설정된 온도(예: 400~480도)에서 가열하여 예열처리를 수행할 수도 있다. 이 경우 예열처리를 수행한 후에, 알루미늄 빌렛(200)을 컨테이너(110)에 투입할 수 있다.
모세관(310)을 제조하는 제조 방법은, 알루미늄 빌렛(200)이 연결 팁(320)으로 연결된 복수의 모세관(310)으로 압출되도록, 컨테이너(110)의 타 측에서 일 측 방향으로 알루미늄 빌렛(200)을 가압하여 압출 공정을 수행하는 단계(403)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 압출속도(예: 30~60m/min)가 일정 수준 이내로 형성되는 조건으로 컨테이너(110)의 타 측에서 일 측 방향으로 알루미늄 빌렛(200)이 가압될 수 있다. 이에 따라, 알루미늄 빌렛(200)이 홀에 대응되는 단면 형상을 갖는 복수의 모세관(310)으로 압출될 수 있다.
모세관(310)을 제조하는 제조 방법은 모세관 유닛(300)이 복수의 모세관(310)이 연결 팁(320)에 의해 서로 연결된 상태로 압출 형성 되도록 할 수 있다.
압출 공정을 통해 제조된 모세관 유닛(300)은 단일한 권취기에 의해 권취될 수 있다. 예를 들어, 모세관 유닛(300)이 복수의 모세관(310)과 연결 팁(320)이 연결된 일체형 형상으로 마련되는 바, 모세관 유닛(300)을 권취하는 권취기가 한 대만 있어도 권취 성능이 확보될 수 있다.
모세관(310)을 제조하는 제조 방법은, 복수의 모세관(310)을 연결하는 연결 팁(320)을 분리하도록 슬리팅 공정을 수행하는 단계(404)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 슬리팅 공정은 칼날, 레이저, 실톱 중 하나에 의해 모세관 유닛을 커팅하는 공정일 수 있다.
모세관(310)을 제조하는 제조 방법은, 슬리팅 공정을 통해 분리된 복수의 모세관(310)에 인발 공정을 수행하는 단계(405)를 포함할 수 있다.
인발 공정은 주로 상온에서 수행되는 냉간 가공 방법으로서, 피 가공 소재를 당김으로써 소재의 단면적을 감소시키는 방법이다. 이는 치수 안정성 및 기계적 물성 향상을 위한 단계이다.
인발로 인한 모세관(310)의 단면 감소율은 40% 이하로 형성될 수 있다. 인발 공정은 1회의 인발을 수행하는 것으로 설정될 수 있다.
즉, 모세관 유닛(300)이 압출된 이후, 복수의 모세관(310)에 대해 1회의 인발을 수행할 수 있다.
인발 공정은 생략되거나 1회로 수행됨에 따라, 모세관(310)의 가공경화에 따른 응력 부식을 최소화 할 수 있다.
개시된 발명의 경우, 복수의 모세관(310)이 일체로 연결된 모세관 유닛(300)을 압출하는 바, 모세관 유닛(300)에 포함된 복수의 모세관(310)의 외경(d2)이 최종 외경(d2)의 목표치에 최대한 근접하게 형성될 수 있다.
따라서, 압출 이후의 공정 절차를 최소한으로 마련하여 제조 비용 절감을 도모하면서도, 다단계 공정에 따른 모세관(310)의 내식성 감소를 방지할 수 있다.
도 6은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관의 제조 방법에 의해 제조된 모세관의 직경비의 예시를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 모세관(310)의 내경(d1)이 0.7mm 이상 0.9mm 이하로 마련되는 경우, 모세관(310)의 외경(d2)은 직경비(예: 1.7 이상 4.9 이하의 값)에 내경(d1)을 곱한 값으로 결정될 수 있다.
이에 따라, 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관(310)은 내경(d1)이 0.7mm에서 0.9mm이하로 마련되고, 외경(d2)이 1.8mm에서 3.9mm이하로 마련될 수 있다.
이와 같이, 모세관(310)의 외경(d2)의 치수는 직경비를 내경(d1)의 치수에 곱한 값으로 결정될 수 있다. 즉, 모세관(310)의 외경(d2)의 치수는 직경비 중 최소의 값인 1.7 및 최대의 값인 4.9 각각을 내경(d1)의 치수에 곱한 두 값 사이의 값으로 결정될 수 있다.
직경비는 내경(d1)에 대한 외경(d2)이 비로서 1.7 이상 4.9이하의 값이 될 수 있으며, 이는 실험적으로 결정된 값일 수 있다. 직경비가 1.7 미만인 경우, 램(140)의 전진 속도 대비 모세관(310)의 압출 속도가 낮아져 압출비가 증가하게 되고 모세관(310)의 표면 결함이 증가할 수 있다.
도 7은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관과 종래 기술에 따른 모세관의 표면을 나타낸 도면이다. 도 8은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관과 종래 기술에 따른 모세관의 SWAAT 후의 표면을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 좌측의 경우 인발 공정을 4회 수행한 샘플의 표면을 나타냈으며 우측의 경우 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관(310)(개발 샘플)의 표면을 나타냈다.
도 7에 도시된 바와 같이, 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관(310)의 표면이 종래 인발 공정을 4회 수행한 모세관(310)의 표면에 비해 스크래치 등의 표면 결함이 감소된 것을 확인할 수 있다.
도 8을 참조하면, 좌측의 경우 인발 공정을 4회 수행한 샘플의 SWAAT(SeaWater Acetic Acid Test) 후의 표면을 나타냈으며 우측의 경우 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관(310)(개발 샘플)의 SWAAT(SeaWater Acetic Acid Test) 후의 표면을 나타냈다. SWAAT(SeaWater Acetic Acid Test)는 내식성 테스트의 일종이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관(310)의 표면이 종래 인발 공정을 4회 수행한 모세관(310)의 표면에 비해 마찰 및 부식에 의한 결함이 감소된 것을 확인할 수 있다.
개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관(310)의 제조 방법은, 복수의 모세관(310)을 포함하는 모세관 유닛(300)을 압출하는 압출 공정을 이용하여 모세관(310)을 제조할 수 있어 모세관(310)의 생산성이 증대될 수 있다.
또한, 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관(310)의 제조 방법은, 압출 공정 이후의 인발 공정 등의 후공정을 생략하거나 최소화 할 수 있어 공정 간소화에 따른 제조 비용의 절감 효과가 존재한다.
도 9는 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관의 제조방법에 따라 생산된 모세관 유닛의 단면도이다.
도 9를 참조하면, 모세관 유닛(300a)은 압출 장치(100)를 이용하여 빌렛(200)을 압출함에 따라 제조될 수 있다. 모세관 유닛(300a)은 복수의 모세관(310a)이 연결 팁(320a)에 의해 서로 연결되도록 일체로 형성될 수 있다.
복수의 모세관(310a)의 각각의 외경(d2)은 서로 동일하게 마련될 수 있다. 도 9에 도시된 모세관 유닛(300a)의 복수의 모세관(310a)의 개수는 3개로 마련되었으나, 복수의 모세관(310a)의 개수는 이에 한정되지 않고 2개 또는 4개 이상의 개수로 마련될 수도 있다.
도 9에 도시된 모세관 유닛(300a)의 연결 팁(320a)은 도 1 내지 도 8의 모세관 유닛(300a)의 연결 팁(320a)과 달리, 단면의 형상은 사각형으로 마련될 수 있다. 예를 들어, 연결 팁(320a)은 인접한 두 모세관(310a)을 연결하도록 마련될 수 있다.
도 9에 도시된 복수의 모세관(310a)의 개수가 3개로 마련됨에 따라, 연결 팁(320a)의 개수는 각 모세관(310a)을 연결하도록 2개로 마련될 수 있다. 다만, 상술한 바와 같이 모세관(310a)의 개수가 변경됨에 따라 연결 팁(320a)의 개수도 변경될 수 있다.
도 10은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관의 제조방법에 따라 생산된 모세관 유닛의 단면도이다.
도 10을 참조하면, 모세관 유닛(300b)은 압출 장치(100)를 이용하여 빌렛(200)을 압출함에 따라 제조될 수 있다. 모세관 유닛(300b)은 복수의 모세관(310b)이 연결 팁(320b)에 의해 서로 연결되도록 일체로 형성될 수 있다.
복수의 모세관(310b)의 각각의 외경(d2)은 서로 동일하게 마련될 수 있다. 도 10에 도시된 모세관 유닛(300b)의 복수의 모세관(310b)의 개수는 3개로 마련되었으나, 복수의 모세관(310b)의 개수는 이에 한정되지 않고 2개 또는 4개 이상의 개수로 마련될 수도 있다.
도 10에 도시된 모세관 유닛(300b)의 연결 팁(320b)은 도 1 내지 도 9의 모세관 유닛(300b)의 연결 팁(320b)과 달리, 단면의 형상은 육각형으로 마련될 수 있다. 예를 들어, 연결 팁(320b)은 인접한 두 모세관(310b)을 연결하도록 마련될 수 있다.
도 10에 도시된 복수의 모세관(310b)의 개수가 3개로 마련됨에 따라, 연결 팁(320b)의 개수는 각 모세관(310b)을 연결하도록 2개로 마련될 수 있다. 다만, 상술한 바와 같이 모세관(310b)의 개수가 변경됨에 따라 연결 팁(320b)의 개수도 변경될 수 있다.
도 11은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관의 제조방법에 따라 생산된 모세관 유닛의 단면도이다.
도 11을 참조하면, 모세관 유닛(300c)은 압출 장치(100)를 이용하여 빌렛(200)을 압출함에 따라 제조될 수 있다. 모세관 유닛(300c)은 복수의 모세관(310c)이 연결 팁(320c)에 의해 서로 연결되도록 일체로 형성될 수 있다.
복수의 모세관(310c)의 각각의 외경(d2)은 서로 동일하게 마련될 수 있다. 도 11에 도시된 모세관 유닛(300c)의 복수의 모세관(310c)의 개수는 3개로 마련되었으나, 복수의 모세관(310c)의 개수는 이에 한정되지 않고 2개 또는 4개 이상의 개수로 마련될 수도 있다.
도 11에 도시된 모세관 유닛(300c)의 연결 팁(320c)은 도 1 내지 도 10의 모세관 유닛(300c)의 연결 팁(320c)과 달리, 단면의 형상은 마름모로 마련될 수 있다. 예를 들어, 연결 팁(320c)은 인접한 두 모세관(310c)을 연결하도록 마련될 수 있다.
도 11에 도시된 복수의 모세관(310c)의 개수가 3개로 마련됨에 따라, 연결 팁(320c)의 개수는 각 모세관(310c)을 연결하도록 2개로 마련될 수 있다. 다만, 상술한 바와 같이 모세관(310c)의 개수가 변경됨에 따라 연결 팁(320c)의 개수도 변경될 수 있다.
도 9 내지 도 11에 도시된 모세관(310a, 310b, 310c)의 내경(d1)과 외경(d2)은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 모세관(310)과 같이 도 6의 표에 도시된 내경 및 외경과 동일하게 마련될 수 있다.
이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

Claims (14)

  1. 홀이 형성된 다이를 갖는 하우징 금형을 포함하는 압출 장치를 이용하여 모세관을 제조하는 제조 방법에 있어서,
    빌렛을 컨테이너에 투입하고;
    상기 빌렛을 가열하고;
    상기 빌렛이 상기 홀에 대응되는 단면 형상을 갖는 모세관 유닛으로 압출 되도록 상기 다이를 향해 상기 빌렛을 가압하여;
    상기 모세관 유닛이 복수의 모세관이 연결 팁에 의해 서로 연결된 상태로 압출되도록 하는 모세관의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 모세관의 내경에 대한 상기 복수의 모세관의 외경의 비율은 1.7 이상 4.9 이하로 마련되는 모세관의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 모세관을 연결하는 상기 연결팁을 상기 복수의 모세관으로부터 분리하는 슬리팅 공정을 수행하는 단계;를 더 포함하는 모세관의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 연결팁을 분리하는 공정을 통해 분리된 상기 복수의 모세관에 인발 공정을 수행하는 단계;를 더 포함하는 모세관의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 인발 공정은 1회 수행되는 모세관의 제조 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 인발 공정에서 상기 복수의 모세관의 단면 감소율은 40% 이하로 형성되는 모세관의 제조 방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 슬리팅 공정은 칼날, 레이저, 실톱 중 하나에 의해 수행되는 모세관의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 모세관 유닛은 상기 압출 공정 후 단일한 권취기에 의해 권취되는 모세관의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 연결팁의 단면의 형상은 원형으로 마련되는 모세관의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 연결팁의 단면의 형상은 사각형으로 마련되는 모세관의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 연결팁의 단면의 형상은 마름모로 마련되는 모세관의 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 연결팁의 단면의 형상은 육각형으로 마련되는 모세관의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 모세관 유닛은 4.5 이상 5.5 이하의 중량%의 Si, Fe, Mg, Zn, Mn, Cu, Cr, Ti 중 적어도 하나를 포함하는 모세관의 제조 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 모세관은 알루미늄 모세관으로 마련되는 모세관의 제조 방법.
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