KR100335284B1

KR100335284B1 - 냉간가압에의한티타늄볼트의제조방법

Info

Publication number: KR100335284B1
Application number: KR1019980030954A
Authority: KR
Inventors: 마대열
Original assignee: 주식회사 티에스엠텍
Priority date: 1998-07-30
Filing date: 1998-07-30
Publication date: 2002-08-22
Also published as: KR19980072196A

Abstract

본 발명은 볼트의 두경과 동일한 직경을 갖는 티나늄 봉을 상온에서 타격에 의한 몸통만이 두경보다 적은 직경을 갖도록 가압에 의한 냉간가공을 실시하여 작업능률의 향상과 원가 절감 및 티타늄 볼트의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 냉간 가압에 의한 티타늄 볼트의 제조방법에 관한 것으로, 소정의 길이의 봉을 가압하여 머리부를 가지는 볼트를 형성함에 있어서,

티타늄 봉(2)을 1차 성형부인 지지성형부(6)에 삽입 고정시키어 피스턴로드(8)에 의하여 1차로 가압성형한 후, 상기 1차로 성형된 티타늄 봉(2)을 피스턴로드(8a)에 의하여 2차로 타격하여 상기 피스턴로드(8a)에 형성한 홈부(10)내로 티타늄 봉(2)의 선단이 함입되어 가압되어서, 상기 피스턴로드(8a)에 티타늄 봉(2)이 물린 상태에서 상기 피스턴로드(8a)가 2차 성형부인 지지성형부(6a)로 티타늄 봉(2)을 이동시키어 다른 피스턴로드(8b)에 의하여 최종적으로 티타늄 봉(2)이 가압성형되도록 됨을 특징으로 한다.

Description

냉간 가압에 의한 티타늄 볼트의 제조방법

본 발명은 티타늄 볼트 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 볼트의 두경과 동일한 직경을 갖는 티타늄 봉을 상온에서 타격에 의한 몸통만이 두경보다 적은 직경을 갖도록 가압에 의한 냉간가공을 실시하여 작업능률의 향상과 원가 절감 및 티타늄 볼트의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 냉간 가압에 의한 티타늄 볼트의 제조방법에 관한 것이다.

종래의 일반적인 육각 머리 볼트의 제조방법에 있어서는 단조 작업(금속을 일정한 온도로 가열하고 힘을 가하여 성형하는 방법)에 의하여 머리부를 먼저 성형제조하고 머리부를 트리밍이나 프레스 성형으로 6조각으로 가공한 후 로링 작업(가공되어질 나사를 2개의 롤러 사이를 통과시키면서 나사산을 가공하는 것)에 의하여 나사산을 형성함으로서 볼트를 생산하게 된다.

그러나, 상기한 공지의 볼트 제조공정에 있어서는 대략 10Ø볼트를 제조하고자 할 경우에는 소재를 대략 8Ø의 소재를 사용한 후 로링 후 9Ø의 볼트로 제작되어지기 때문에, 인성이 우수한 재질인 강, 황동, 스테인레스등의 재료에 적합한 것이며, 티타늄과 같은 경도가 강한 소재를 동일한 방법으로 제조가 불가능 하다.

따라서, 티타늄과 같은 소재의 볼트 제조공정에 있어서는 주로 열간가공(고온의 상태에서 압연 단조 뽑기 등의 가공방법)에 의한 방법으로 볼트를 제조하고 있으며 이를 보다 상세히 설명하면 우선 가공하고자 하는 볼트의 직경과 거의 동일한 타티늄 봉을 제조하고자 하는 볼트의 길이보다 길게 절단하여 티타늄 봉을 성형기에 취부한 다음, 티타늄 봉의 일측 단을 고온의 열을 가하여 프레스로 가압하여 볼트 머리 부분을 성형하고 이후 작업자가 가공된 소재를 다음공정으로 이송하여 볼트를 성형한다.

이때, 가열시 머리부분에 300℃ 이상의 온도로 가열하여야만 성형이 가능하므로 가열시간의 경과에 따른 작업능률의 저하는 물론 성형 후, 냉각시까지의 시간 경과에 따른 작업능률이 저하되는 문제점이 있는 것이고, 티타늄 볼트가 열 전달이 우수하기 때문에 전체가 가열되어짐으로 특성의 변화가 발생될 수 있는 문제점이 있다.

또한, 열간 가공에 의한 가공시 소재의 특성상 규격 8Ø×20mm 볼트의 성형을 위하여는 티타늄을 길이 35mm 외경 7ø로 절단하여 사용함으로 소재의 낭비가 초래되는 문제점과 가공의 복잡성으로 인하여 생산단가가 비싸지는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 가공하고자 하는 볼트의 몸통 외경보다 굵고 길이가 짧은 티타늄 봉을 타격에 의한 가압에 의하여 몸퉁부분만이 가압되면서 신장토록 하여 생산하고자 하는 볼트의 외경을 갖게 되면서 가압시 몸통부분만을 가압함으로서 선단으로는 턱이진 볼트의 머리부를 형성토록 함으로서, 한번의 타격에 의한 가압로 8ø×20mm의 규격 볼트를 얻을 수 있는 냉간 가압에 의한 티타늄 볼트의 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 소정의 길이의 봉을 가압하여 머리부를 가지는 볼트를 형성함에 있어서, 티타늄 봉을 1차 성형부인 지지성형부에 삽입 고정시키어 피스턴로드에 의하여 1 차로 가압성형한 후, 상기 1차로 성형된 티타늄 봉을 피스턴로드에 의하여 2차로 타격하여 상기 피스턴로드에 형성한 홈부내로 티타늄 봉의 선단이 함입되어 가압되어서, 상기 피스턴로드에 티타늄 봉이 물린 상태에서 상기 피스턴로드가 2차 성형부인 지지성형부로 티타늄 봉을 이동시키어 다른 피스턴 로드에 의하여 최종적으로 티타늄 봉이 가압성형되도록 되어 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 티타늄 볼트가 제조되는 개략도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 티타늄 볼트 제조장치의 개략도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2: 티타늄 봉 6,6a: 지지성형부

8,8a,8b: 피스톤 로드 10: 홈부

12: 제거핀

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 가장 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 방법을 실시하기 위한 티타늄 볼트 제조방법으로는 가공하고자 하는 볼트의 몸퉁 직경보다 굵고 볼트의 두경보다는 직경이 크지 않는 환봉 상태의 티타늄 봉을 가공하고자 하는 볼트의 전체 길이보다 짧게 일정길이로 절단하는 공정과; 절단된 티타늄 봉을 가공하고자 하는 볼트의 몸퉁의 외경에 맞게 몸퉁만이 신장되어지면서 가압되어지도록 타격하여 몸통과 머리부를 형성하는 공정과; 머리부를 2 차 타격에 의하여 각진형상을 갖도록 가공하는 공정과; 신장되어진 몸통을 전조(일명 로링)에 의하여 나사산을 형성하는 공정으로 제조된다.

특히, 본 발명은 소정의 길이의 봉을 가압하여 머리부를 가지는 볼트를 형성함에 있어서,

티타늄 봉(2)을 1차 성형부인 지지성형부(6)에 삽입 고정시키어 피스턴로드(8)에 의하여 1차로 가압성형한 후, 상기 1차로 성형된 티타늄 봉(2)을 피스턴로드(8a)에 의하여 2차로 타격하여 상기 피스턴로드(8a)에 형성한 홈부(10)내로 티타늄 봉(2)의 선단이 함입되어 가압되어서, 상기 피스턴로드(8a)에 티타늄봉(2)이 물린 상태에서 상기 피스턴로드(8a)가 2차 성형부인 지지성형부(6a)로 티타늄 봉(2)을 이동시키어 다른 피스턴로드(8b)에 의하여 최종적을 티타늄 봉(2)이 가압성형되도록 되어 있는 것을 기본 특징으로 한다.

이때 몸통을 소정 길이로 가압토록 가공시키기 위하여는 절단되어진 티타늄 봉(2)을 가압을 위한 다이와 동일한 기능을 하는 지지성형부(6)(6a)에 고정시킨 후. 상기 타타늄 봉(2)을 가압하기 위한 다수개의 피스톤 로드(8,8a,8b)를 갖추고, 상기 티타늄 봉(2)을 성형시키는데 필요한 상기 피스톤 로드(8,8a,8b)에 힘을 가해주는 작동부(도시안됨)로 이루어져 있다.

상기 티타늄 봉(2)을 고정 지지하는 지지성형부(6)는 티타늄 봉(2)의 외주면을 소정 길이로 압축 성형하기 위하여 중앙부가 테이퍼진 형상으로 몸통의 길이와 동일하게 축관을 구성하여 피스톤 로드(8)의 가압시 티타늄 봉(2)의 압축 변형에 의하여 소정 길이가 축관 되도록 구성하고, 상기 지지성형부(6)의 하측으로 형성된 또 다른 지지성형부(6a)의 내경은 상기 지지성형부(6)의 내경보다 다소 크게 하고 깊이는 다소 적게 구성하여 티타늄 봉(2)을 2차로 가압함으로서 머리부의 각진형상이 가공된다.

또한, 상기 지지성형부(6a)는 볼트의 머리부에 해당하는 각도 즉, 6각인 경우에는 6각 볼트의 형상 4각인 경우 4각 볼트의 형상대로 형성하여야 함은 물론인것이고, 볼트의 규격에 따라 지지성형부(6a)의 두께를 설정하여야 원하는 목적을 달성할 수 있다.

또한 상기 지지성형부(6)(6a)의 축관(4)후방에는 가압되어져 내삽된 타타늄봉(2)의 제거를 위하여 실린더의 작동에 의하여 축 방향 이동가능한 제거핀(12)을 설치되어 있는바, 이들 각각은 별도의 설치대(도시안됨)에 설치 되어 유압등에 의하여 작동된다.

상기 티타늄 봉(2)의 선단을 타격하는 피스톤 로드(8)는 티타늄 봉(2)의 소재가 강질이므로 이를 효과적으로 가압하기 위하여 15,000t 정도의 힘을 가할 수 있는 공지의 단조용으로 설계된 프레스로 구성하여 티타늄 봉(2)의 압축 성형을 쉽게 한다.

상기 피스톤 로드(8)의 하측에 형성된 또 다른 피스톤 로드(8a)는 상기 피스톤 로드(8)와 동일한 힘을 가할 수 있도록 구성하되 그 선단은 볼트의 머리부 가공시 보다 효과적으로 가공하기 위함과 소재를 지지성형부(6a)로 이송하기 위하여 홈부(10)를 형성하여 피스톤 로드(8)에 의하여 1차로 성형된 티타늄 봉(2)을 2차로 타격하여 홈부(10)내로 티타늄 봉(2)의 선단을 함입 하면서 가압하여 피스톤 로드(8a)에 티타늄 봉(2)을 물리게 하여 피스톤 로드(8a)를 이동시켜 지지성형부(6a)로 소재를 이송하게 된다.

상기 피스톤 로드(8a)의 하측에는 지지성형부(6a)에 내삽된 티타늄 봉(2)을 타격하여 볼트의 머리부를 마무리하는 피스톤 로드(8b)를 설치되어 있다.

한편, 상기 작동부에 고정되어 X축과 Y축으로 축방향 이동하는 피스톤 로드(8)(8a)(8b)는 작동부의 축방향 이동에 의하여 피스톤 로드를 X축으로 이동하게 하고 Y축 즉, 지지성형부(6)(6a)의 방향으로는 피스톤 로드(8)(8a)(8b)만 이동되면서 티타늄 봉(2)을 가압하도록 하여 티타늄 봉(2)의 가압작업과 이송작업을 수행하게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용효과를 설명하면 우선 코일상으로 권취된 공지의 티타늄을 절단기둥으로 예를 들어 규격 8Ø×20mm 볼트의 제조시 외경 12ø 길이 15mm로 절단하여 절단된 티타늄 봉(2)을 지지성형부(6)로 이송시켜 피스톤로드(8)로 가압하여 지지성형부(6)의 머리부 형상과 테이퍼 형상에 따라 제 1도에 나타낸 바와 같이 볼트 머리부는 다소 볼록하고 몸통은 압축 변형되어 나선부 길이 20mm 외경 8.5mm로 1차로 가공이 이루어진다.

이와 같이 1차로 가공된 티타늄 봉(2)을 선단부에 홈부(10)가 형성된 피스톤 로드(8a)로 2차로 가압하면 홈부(10)내로 티타늄 봉(2)의 선단이 몰입되면서 나선부 외경 7.5mm를 얻게 가압이 이루어지고, 피스톤 로드(8a)를 원위치 시키면 홈부(10)내로 티타늄 봉(2)이 물리게 되므로 지지성형부(6)에서 티타늄 봉(2)이 빠지게 된다.

이때 지지성형부(6)의 후단 유압 또는 공압에 의하여 축방향 이동하는 핀(12)이 이동하여 지지성형부(6)에 내삽된 티타늄 봉(2)을 밀어주므로 지지성형부(6)에 내삽된 티타늄 봉(2)이 쉽게 빠지면서 피스톤 로드(8a)에 정확하게 물리게 된다.

이와 같이 피스톤 로드(8a)에 티타늄 봉(2)이 물린 상태에서 작동부를 X축 방향으로 축방향 이동시킨 후 피스톤 로드(8a)를 지지성형부(6a)와 수직선상에 위치시켜 피스톤 로드(8a)를 Y축 방향으로 이동시켜 상기 지지성형부(6a)에 티타늄 봉(2)을 삽입한 후, 피스톤 로드(8a)는 원위치시키고 볼트의 머리부 보다 그 직경이 큰 피스톤 로드(8b)로 티타늄 봉(2)을 3차로 가압하면 제1도에 도시한 상태로 볼트 머리부가 가공되므로 8Ø×20mm의 볼트를 얻게되고, 이 상태에서 제거 핀(12)의 축방향 이동에 의하여 지지성형부(6a)에서 티타늄 봉(2)을 제거하여 로링작업을 실시하면 된다.

따라서 티타늄 봉(2)에 어떠한 열처리를 하지 않은 상태 즉, 냉간가공에 의하여 티타늄을 가공할 수 있으며 가공된 티타늄을 로링 가공하면 티타늄 볼트가 완성된다.

만일, 냉간방식에 의한 티타늄 볼트의 제조시 티타늄 봉의 외경을 8ø의 소재로 머리부 즉 변간의 거리 15.2mm를 성형할 경우 소재의 특성상 머리 부분이 깨어지는 현상이 발생하므로 일반과 같은 8ø의 소재로는 냉간방식에 의하여 제조할 수 없는 것이고, 티타늄 봉의 외경을 가공하고자 하는 볼트의 외경보다 약간 큰 것을 사용할 경우에는 가압을 위한 가압 시에 티타늄 봉이 손상이 발생될 수 있는 문제점이 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 티타늄 봉을 냉간 압연에 의한 냉간가공을 실시하여 규격 볼트를 제공할 수 있어 작업능률이 향상되고 볼트의 신뢰성을 향상시킬 수 있음은 물론 소재의 절감을 통하여 저렴한 가격의 티타늄 볼트를 제공할 수 있고, 전량 수입에 의존하는 티타늄 볼트를 보다 저렴한 가격에 제공하여 수입대체의 효과를 노릴 수 있는 장점이 있다.

Claims

소정의 길이의 봉을 가압하여 머리부를 가지는 볼트를 형성함에 있어서,

티타늄 봉(2)을 1차 성형부인 지지성형부(6)에 삽입 고정시키어 피스턴로드(8)에 의하여 1차로 가압성형한 후, 상기 1차로 성형된 티타늄 봉(2)을 피스턴로드(8a)에 의하여 2차로 타격하여 상기 피스턴로드(8a)에 형성한 홈부(10)내로 티타늄 봉(2)의 선단이 합입되어 가압되어서, 상기 피스턴로드(8a)에 티타늄 봉(2)이 물린 상태에서 상기 피스턴로드(8a)가 2차 성형부인 지지성형부(6a)로 티타늄 봉(2)을 이동시키어 다른 피스턴로드(8b)에 의하여 최종적을 티타늄 봉(2)이 가압성형되도록 됨을 특징으로 하는 냉간 가압에 의한 티타늄 볼트의 제조방법.