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KR101245228B1 - manufacturing method of big size ball using a ball-valve - Google Patents

manufacturing method of big size ball using a ball-valve Download PDF

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KR101245228B1
KR101245228B1 KR1020110037564A KR20110037564A KR101245228B1 KR 101245228 B1 KR101245228 B1 KR 101245228B1 KR 1020110037564 A KR1020110037564 A KR 1020110037564A KR 20110037564 A KR20110037564 A KR 20110037564A KR 101245228 B1 KR101245228 B1 KR 101245228B1
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KR
South Korea
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ball
molding
forming step
shape
forming
Prior art date
Application number
KR1020110037564A
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Korean (ko)
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Inventor
이상명
김현수
Original Assignee
주식회사 마이스코
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Publication date
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Abstract

본 발명은 대형 볼 밸브용 볼의 제조시 버려지는 소재를 최소화하고, 특히 구형의 볼 표면에 대한 강도, 경도, 충격특성, 내마모성 등 기계적 특성을 향상시키고, 조직을 미세화, 균질화하기 위한 프로파일 자유 단조 기술을 통한 대형 볼 밸브용 볼 제조방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 판 형의 원소재를 직육면체 형상으로 절단하는 소재 절단 단계; 상기 소재 절단 단계를 통해 얻어진 소재를 축 방향으로 가압된 납작한 원기둥(圓柱) 형상으로 성형하는 1차 성형 단계; 상기 1차 성형 단계를 통해 얻어진 소재에 축 방향으로 구멍을 관통 형성하는 구멍 성형 단계; 상기 구멍 성형 단계를 통해 얻어진 소재를 중공의 원통 형상으로 이루어진 단조품으로 성형하는 2차 성형 단계; 그리고, 상기 2차 성형 단계를 통해 얻어진 소재를 구면이 성형된 금형을 이용하여 완전한 형태의 볼 형상으로 성형하는 금형 단조 단계:를 포함하여 진행됨을 특징으로 하는 대형 볼 밸브용 볼 제조방법이 제공된다.
The present invention minimizes the material thrown away during the manufacture of balls for large ball valves, and improves mechanical properties such as strength, hardness, impact properties, and abrasion resistance, especially for spherical ball surfaces, and freely forgings profiles to refine and homogenize tissues. It relates to a ball manufacturing method for a large ball valve through the technology.
To this end, the present invention is a material cutting step of cutting the plate-shaped raw material into a cuboid shape; A primary molding step of molding the material obtained through the material cutting step into a flat cylindrical shape pressed in the axial direction; A hole forming step of forming a hole through the material in the axial direction through the primary forming step; A secondary molding step of molding the material obtained through the hole forming step into a forged product having a hollow cylindrical shape; In addition, a method of manufacturing a ball for a large ball valve is provided, comprising: a forging step of molding a material obtained through the secondary molding step into a ball shape of a complete shape using a mold having a spherical surface formed therein. .

Description

대형 볼 밸브용 볼 제조방법{manufacturing method of big size ball using a ball-valve}Manufacturing method of big size ball using a ball-valve}

본 발명은 볼 밸브용 볼에 관한 것으로써, 더욱 구체적으로는 대형 볼 밸브용 볼의 제조시 버려지는 소재를 최소화하고, 특히 구형의 볼 내부의 주조조직, 기공, 편석 등을 제거함과 더불어 강도, 경도, 충격치 등 기계적 특성을 향상시키기 위한 결정립 균질화 프로파일 자유 단조 기술을 통한 대형 볼 밸브용 볼 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a ball valve ball, and more specifically, to minimize the material discarded in the manufacture of the ball for the large ball valve, in particular to remove the cast structure, pores, segregation, etc. in the spherical ball, the strength, The present invention relates to a ball manufacturing method for a large ball valve through a grain homogenization profile free forging technology for improving mechanical properties such as hardness and impact value.

일반적으로 밸브는 유체의 흐름을 조절하거나 혹은, 차단하기 위한 장치로써, 다양한 산업 전반에 걸쳐 사용되는 중요한 부품 중의 하나이다.In general, the valve is a device for regulating or blocking the flow of fluid, and is one of important components used in various industries.

상기한 밸브는 그 적용 부위나 동작 방식에 따라 다양하게 구성되며, 그 중 조선용 볼 밸브는 선박엔진의 연료펌프에서 과잉의 연료가 공급되는 것을 차단하기 위한 비상용 밸브로 사용되고 있다.The valve is configured in various ways depending on the application site or operation method, the ship ball valve is used as an emergency valve for blocking excess fuel from the fuel pump of the ship engine.

또한, 상기한 볼 밸브는 구형의 90도 회전밸브로서 매우 양호한 기밀 특성을 가지며, 유체 저항도 매우 적다는 장점을 가진다.In addition, the ball valve is a spherical 90-degree rotary valve has the advantage of very good airtight characteristics, and has a very low fluid resistance.

그러나, 상기한 볼 밸브는 작동유체에 의해 반복적인 하중을 받고 있으며, 고온 및 극저온에서 사용되는 경우가 많아 주위 환경, 재질, 용도 등에 적합한 강도를 갖는 소재와 엄격한 생산 방식 및 품질관리가 요구된다.However, the ball valve is repeatedly loaded by a working fluid, and is often used at high temperature and cryogenic temperature, and thus requires a material having rigidity suitable for the surrounding environment, material, use, etc., and a strict production method and quality control.

전술한 바와 같은 볼 밸브용 볼의 제조 방법은 다양하게 제공되고 있으며, 통상적으로는 주조 공정을 통한 제조와, 밀폐 단조 성형 공정이 주로 사용되고 있다.As described above, a variety of methods for producing the ball for a ball valve are provided. In general, a manufacturing process through a casting process and a closed forging molding process are mainly used.

이때, 상기한 주조 공정을 통한 제조 방식은 현재 대형 볼의 제조에 주로 사용되는 방식으로써, 제조 단가가 저렴함과 더불어 제조 시간이 짧은 장점을 가지는 반면, 강도나, 경도, 저온충격특성, 내마모성 및 피로특성 등 기계적 특성이 낮아서 수명이 짧다는 단점이 있다. 이는 볼 내부에 주조조직 및 가공, 편석 등의 결함이 그대로 남아 있기 때문이다.At this time, the manufacturing method through the above-mentioned casting process is currently used mainly for the production of large balls, while having a low manufacturing cost and a short manufacturing time, strength, hardness, low temperature impact characteristics, wear resistance and fatigue Its disadvantage is that its service life is short due to its low mechanical properties. This is because defects such as casting structure, processing and segregation remain in the ball.

또한, 상기 밀폐 단조 성형 공정은 일반적으로 15인치 미만의 소형 볼을 제조하는데 주로 사용되는 방식으로써, 이 역시 생산성은 높으나 파이(Φ) 단면형상의 압출 원소재를 사용하여야 하기 때문에 원소재의 공급에 따른 제약이 따르고, 또한 성형 하중이 매우 높아 대용량의 프레스와 고강도 및 초대형 금형이 요구되므로 대형 단조품에는 적용할 수 없다.In addition, the closed forging process is generally used to produce small balls of less than 15 inches, which is also highly productive but requires the use of a pie (Φ) cross-sectional extruded raw material to supply raw materials. Due to the constraints, and the molding load is very high, a large-capacity press and a high-strength and extra-large mold are required, so it is not applicable to large forgings.

본 발명은 전술한 종래 기술에 따른 각종 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 대형 볼의 내부 결함요소를 제거하고 강도와 경도, 충격특성 및 내마모성 등과 같은 기계적 특성을 향상시키고 일정하게 균질화하기 위한 새로운 형태의 결정립 균질화 프로파일의 자유단조기술을 적용한 볼 밸브용 볼 제조방법을 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the various problems according to the prior art described above, the object of the present invention is to remove the internal defects of the large ball and to improve the mechanical properties such as strength and hardness, impact characteristics and wear resistance and constant To provide a ball valve manufacturing method using a free forging technology of a new type of grain homogenization profile to homogenize easily.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 볼 밸브용 볼 제조방법에 따르면 판 형의 원소재를 직육면체 형상으로 절단하는 소재 절단 단계; 상기 소재 절단 단계를 통해 얻어진 소재를 축 방향으로 가압된 납작한 원기둥(圓柱) 형상으로 성형하는 1차 성형 단계; 상기 1차 성형 단계를 통해 얻어진 소재에 축 방향으로 구멍을 관통 형성하는 구멍 성형 단계; 상기 구멍 성형 단계를 통해 얻어진 소재를 중공의 원통 형상으로 이루어진 단조품으로 성형하는 2차 성형 단계; 그리고, 상기 2차 성형 단계를 통해 얻어진 소재를 구면이 성형된 금형을 이용하여 완전한 형태의 볼 형상으로 성형하는 금형 단조 단계:를 포함하여 진행됨을 특징으로 한다.According to the ball manufacturing method for a ball valve of the present invention for achieving the above object, a material cutting step of cutting a plate-shaped raw material into a cuboid shape; A primary molding step of molding the material obtained through the material cutting step into a flat cylindrical shape pressed in the axial direction; A hole forming step of forming a hole through the material in the axial direction through the primary forming step; A secondary molding step of molding the material obtained through the hole forming step into a forged product having a hollow cylindrical shape; In addition, the forging step of molding the material obtained through the secondary molding step into a ball shape of a complete shape using a mold in which the spherical surface is formed, characterized in that the progress is included.

여기서, 상기 1차 성형 단계는 상기 원소재를 업셋팅하는 1차 업셋팅 과정과, 상기 업셋팅 된 소재를 원기둥 형상으로 성형하는 코깅 과정과, 상기 성형된 원기둥 형상의 소재를 재차적으로 업셋팅 하여 납작한 형태의 원기둥 형상으로 성형하는 2차 업셋팅 공정을 포함하여 진행됨을 특징으로 한다.Here, the primary forming step may include a first upsetting process of upsetting the raw material, a cogging process of forming the upset material into a cylindrical shape, and upsetting the formed cylindrical material again. And a second upsetting process for molding into a flat cylindrical shape.

또한, 상기 1차 업셋팅 공정은 상기 원소재를 90°씩 회전시키면서 가압하여 진행됨을 특징으로 한다.In addition, the first upsetting process is characterized in that the pressing proceeds while rotating the raw material by 90 °.

또한, 상기 코깅 공정은 업셋팅 된 소재를 점차 모서리가 많아지도록 가압 성형함으로써 점차적으로 원기둥 형상을 이루도록 진행됨을 특징으로 한다.In addition, the cogging process is characterized in that it proceeds to form a cylindrical shape gradually by pressing the upset material to gradually increase the number of corners.

또한, 상기 구멍 성형단계는 상기 1차 성형 단계를 통해 성형된 소재의 상부나 저부 중 어느 한 방향으로부터 펀치를 이용하여 피어싱하는 1차 피어싱 과정과, 상기 1차 피어싱이 이루어진 소재의 상부나 저부 중 다른 한 방향으로부터 펀치를 이용하여 피어싱하는 2차 피어싱 과정을 포함하여 진행됨을 특징으로 한다.The hole forming step may include a first piercing process of piercing using a punch from either the top or the bottom of the material formed through the first molding step, and the top or bottom of the material on which the first piercing is made. And a secondary piercing process of piercing using a punch from the other direction.

또한, 상기 2차 성형 단계는 상기 구멍 성형 단계를 통해 성형된 소재를 링 롤링 공정에 의한 링의 형태로 점차 내외경을 확장시킴으로써 진행됨을 특징으로 한다.In addition, the secondary molding step is characterized in that the material formed through the hole forming step is progressed by gradually expanding the inner and outer diameter in the form of a ring by the ring rolling process.

또한, 상기 2차 성형 단계의 완료 후 상기 금형 단조 단계를 수행하기 전에 테이퍼 공정으로 상기 2차 성형 단계를 통해 얻어진 소재의 모서리 부위가 테이퍼지게 형성하는 테이퍼 성형 단계가 더 포함되어 진행됨을 특징으로 한다.In addition, after the completion of the secondary molding step and before performing the mold forging step characterized in that the taper forming step of forming a tapered corner portion of the material obtained through the secondary forming step in the taper process is further included .

또한, 상기 소재 절단 단계와 1차 성형 단계와, 구멍 성형 단계 및 2차 성형 단계가 각각 완료된 후 다음 단계로 진행되기 전에 해당 소재를 가열하는 가열 단계가 각각 더 포함되어 진행됨을 특징으로 한다.In addition, after the material cutting step and the primary molding step, the hole forming step and the secondary molding step is completed, respectively, the heating step for heating the material before proceeding to the next step is characterized in that the progress is further included.

이상에서 설명된 바와 같은 본 발명의 대형 볼 밸브용 볼 제조방법은 프로파일 자유단조 공정을 사용함으로 인해 볼 내부의 결정립이 미세화, 균질화 되고, 이로 인해 기계적 특성이 향상된 효과를 가진다.As described above, the ball manufacturing method for a large ball valve according to the present invention has a fine and homogenized crystal grain inside the ball due to the use of the profile free forging process, thereby improving the mechanical properties.

특히, 상기한 자유단조 공정을 수행하기 전에 업셋팅과 코깅과 피어싱과 링 롤링 및 테이퍼 성형 등의 공정을 순차적으로 수행함으로써 자유단조가 더욱 원활히 이루어질 수 있게 됨과 더불어 상기 업셋팅 공정에 의한 단조조직화로 기공, 편성 등 결함 및 불순물이 제거되고, 링 롤링 공정에 의한 단조조직화로 결정립의 미세화를 이룰 수 있게 되고, 최종적인 자유단조에 의해 볼 표면부의 치수, 형상 정밀도와 결정립 균질화 및 미세화를 이룰 수 있게 된다.In particular, before performing the above-mentioned free forging process, free forging can be performed more smoothly by sequentially performing upsetting, cogging, piercing, ring rolling, and taper forming, and forging by the upsetting process. Defects and impurities such as pores, knitting, etc. are removed, and the grains can be refined by the forging structure by the ring rolling process, and the final free forging can be used to achieve the dimension, shape precision and grain homogenization and refinement of the ball surface part. do.

또한, 본 발명의 대형 볼 밸브용 볼 제조방법은 볼의 중앙홀에 대한 성형이 1차 성형 단계 후 피어싱 가공에 의해 진행되도록 함으로써 볼의 완전한 단조 후 중앙홀을 가공하는 종래의 형단조 공정에 비해 재료 손실량을 최소화할 수 있게 되었고, 이로 인한 재료회수율의 향상을 이룰 수 있게 된 효과를 가진다.In addition, the ball manufacturing method for a large ball valve of the present invention is compared with the conventional die forging process that processes the central hole after the complete forging of the ball by the molding to the center hole of the ball by the piercing process after the first forming step. The amount of material loss can be minimized, and thus the material recovery rate can be improved.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대형 볼 밸브용 볼 제조방법을 설명하기 위해 나타낸 개략적인 순서도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대형 볼 밸브용 볼 제조 과정의 전반적인 진행 상태를 설명하기 위해 나타낸 개략적인 과정도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대형 볼 밸브용 볼 제조 과정 중 소재 절단 단계를 설명하기 위해 나타낸 과정도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대형 볼 밸브용 볼 제조 과정 중 1차 성형 단계의 1차 업셋팅 공정을 설명하기 위해 나타낸 과정도
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대형 볼 밸브용 볼 제조 과정 중 1차 성형 단계의 코깅 공정을 설명하기 위해 나타낸 과정도
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대형 볼 밸브용 볼 제조 과정 중 1차 성형 단계의 2차 업셋팅 공정을 설명하기 위해 나타낸 과정도
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대형 볼 밸브용 볼 제조 과정 중 구멍 성형 단계의 피어싱 과정을 설명하기 위해 나타낸 과정도
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대형 볼 밸브용 볼 제조 과정 중 2차 성형 단계의 링 롤링 과정을 설명하기 위해 나타낸 과정도
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대형 볼 밸브용 볼 제조 과정 중 테이퍼 성형 단계를 설명하기 위해 나타낸 과정도
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대형 볼 밸브용 볼 제조 과정 중 금형 단조 단계를 설명하기 위해 나타낸 과정도
1 is a schematic flowchart showing a ball manufacturing method for a large ball valve according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic process diagram showing to explain the overall progress of the ball manufacturing process for a large ball valve according to an embodiment of the present invention
Figure 3 is a process diagram shown to explain the material cutting step of the ball manufacturing process for a large ball valve according to an embodiment of the present invention
Figure 4 is a process diagram shown to explain the first upsetting process of the first forming step of the ball manufacturing process for a large ball valve according to an embodiment of the present invention
Figure 5 is a process diagram shown to explain the cogging process of the primary forming step of the ball manufacturing process for a large ball valve according to an embodiment of the present invention
Figure 6 is a process diagram shown to explain the second upsetting process of the primary forming step of the ball manufacturing process for a large ball valve according to an embodiment of the present invention
Figure 7 is a process diagram shown to explain the piercing process of the hole forming step of the ball manufacturing process for a large ball valve according to an embodiment of the present invention
8 is a view showing a ring rolling process of the secondary forming step of the ball manufacturing process for a large ball valve according to an embodiment of the present invention
Figure 9 is a process diagram shown for explaining the tapered forming step of the ball manufacturing process for a large ball valve according to an embodiment of the present invention
Figure 10 is a process diagram shown to explain the forging step of the mold manufacturing process for a large ball valve according to an embodiment of the present invention

이하, 본 발명의 대형 볼 밸브용 볼 제조방법에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the ball manufacturing method for a large ball valve of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10.

우선, 본 발명의 대형 볼 밸브용 볼 제조 방법은 프로파일 자유 단조기술을 이용함을 기본 기술로 하며, 이를 위한 각 선행 공정들의 제시를 통해 상기 프로파일 자유 단조를 통해 완성되는 24인치와 같은 대형의 볼에 대한 결정립의 균질화를 이룰 수 있도록 한 것이다.First of all, the method for manufacturing a ball for a large ball valve of the present invention is based on the use of a profile free forging technique, and through the presentation of each preceding process for this, a large ball such as a 24 inch completed through the profile free forging. To achieve homogenization of the grains.

이를 위해, 본 발명의 대형 볼 밸브용 볼 제조 방법에 대한 바람직한 실시예에서는 크게 소재 절단 단계(S100)와, 1차 성형 단계와, 구멍 성형 단계와, 2차 성형 단계를 순차적으로 수행한 다음 프로파일 자유 단조기술에 의한 금형 단조 단계를 수행함으로써 대형의 볼이 완성될 수 있도록 함을 제시한다.To this end, in the preferred embodiment of the ball manufacturing method for a large ball valve of the present invention, the material cutting step (S100), the first forming step, the hole forming step, and the second forming step are sequentially performed profile It is proposed that the large sized ball can be completed by performing the forging step of the mold by the free forging technique.

이를 첨부된 도 1의 순서도와 도 2 내지 도 10의 과정도를 참조하여 각 단계별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.This will be described in more detail in each step with reference to the flowchart of FIG. 1 and the process diagrams of FIGS. 2 to 10 as follows.

먼저, 상기 소재 절단 단계(S100)는 판 형의 원소재를 직육면체 형상으로 절단하는 일련의 과정이다.First, the material cutting step (S100) is a series of processes for cutting the plate-shaped raw material into a cuboid shape.

즉, 본 발명의 실시예에서는 상기 소재 절단 단계(S100)를 통해 판 형태의 슬래브(slab)(1)를 최종 완성하고자 하는 볼(ball)의 중량과 동일하도록 절단하여 사각의 빌렛(billet)(소재)(10)을 얻도록 한 것이다.That is, in the embodiment of the present invention by cutting the material slab (Slab) in the form of slab (slab) (1) to be cut to be equal to the weight of the ball (ball) to be finally finished (billet) of the square ( Material) 10.

다음으로, 상기 1차 성형 단계(S200)는 상기 소재 절단 단계(S100)를 통해 얻어진 소재(사각 빌렛)(10)를 축 방향으로 가압된 납작한 원기둥(圓柱) 형상으로 성형하는 일련의 과정이다.Next, the primary molding step (S200) is a series of processes for molding the material (square billet) 10 obtained through the material cutting step (S100) into a flat cylindrical shape pressed in the axial direction.

여기서, 상기 1차 성형 단계(S200)는 1차 업셋팅 공정(S210)과 코깅 공정(S220)을 포함하여 진행된다.In this case, the first forming step (S200) is carried out including a first upsetting process (S210) and a cogging process (S220).

즉, 본 발명의 실시예에서는 1차 업셋팅 공정(S210)을 통해 소재(10)를 사각 블럭의 형태로 형성하면서 주조 조직을 단조 조직화하고, 계속해서 코깅 공정(S220)을 통해 상기 소재(10)가 원기둥 형상을 이루도록 성형하도록 한 것이다.That is, in the embodiment of the present invention, the forging is organized while forming the material 10 in the form of a square block through the first upsetting process (S210), and then the material (10) through the cogging process (S220). ) Is to form a cylindrical shape.

이때, 상기 1차 업셋팅 공정(S210)에서는 상기 소재(10)를 90°씩 회전시키면서 가압하여 진행되도록 함을 특징으로 제시한다. 이는 1차 업셋팅 공정(S210)시 업셋팅용 엔빌(21)과 접촉하는 영역에서 강체 운동(rigid body motion)에 의한 데드메탈 존(DMZ;Dead Metal Zone)이 형성되며, 이러한 DMZ에서는 변형율이 거의 부가 되지 않으므로 주조 조직이 그대로 잔존하게 되어 기계적 성질과 UT(Ultrasonic Testing) 결합 등이 발생할 확률이 매우 높기 때문에 이러한 문제점을 해소하기 위해 상기 1차 업셋팅 공정(S210)에서 가압방향을 지속적으로 변경하면서 상기 DMZ에 변형율이 부가될 수 있도록 한 것이다.At this time, the first upsetting step (S210) is characterized in that the material 10 to proceed by pressing while rotating by 90 °. In the first upsetting process (S210), a dead metal zone (DMZ) is formed by a rigid body motion in a region in contact with the upsetting anvil 21. Since almost no addition, the casting structure remains as it is, and thus the probability of mechanical properties and UT (Ultrasonic Testing) bonding is very high. Therefore, the pressure direction is continuously changed in the first upsetting process (S210) to solve this problem. While the strain is to be added to the DMZ.

특히, 전술한 1차 업셋팅 공정(S210)이 완료된 상태에서는 상기 소재(빌렛)(10)의 각 부위 중 엔빌 가압방향에 대하여 직각 방향으로 배럴링(barreling)이 발생됨을 고려할 때 상기 1차 업셋팅 공정(S210)의 완료 후 코깅 공정(S220)을 수행하기 전에 엔빌 가압방향에 대하여 직각 방향에 대한 업셋팅 공정의 추가 수행을 통해 상기 배럴링이 제거될 수 있도록 함이 더욱 바람직하다. 이에 대한 도시는 생략한다.In particular, when the above-described primary upsetting process (S210) is completed when the first up-up considering that the barrel (barreling) occurs in a direction perpendicular to the pressing direction of the anvil of each portion of the material (billet) 10 After the completion of the setting process (S210) and before performing the cogging process (S220), it is more preferable that the barrel ring can be removed by further performing an upsetting process in a direction perpendicular to the anvil pressing direction. The illustration thereof is omitted.

또한, 상기 코깅 공정(S220)에서는 상기 1차 업셋팅 공정(S210)을 통해 성형된 소재(10)를 점차 모서리가 많아지도록 가압 성형(예컨대, 4각, 8각, 16각, 32각 등의 점진적인 단련 과정을 통해 다각형으로 성형)함으로써 점차적으로 원기둥 형상을 이루도록 진행된다. 이때, 상기한 코깅 공정(S220)은 상기 소재(10)를 10°씩 회전시키면서 대략 10%의 압하율로 가압함으로써 점진적인 원기둥 형상으로의 성형이 이루어지도록 진행됨이 바람직하다.In addition, in the cogging process (S220), pressure molding (for example, 4, 8, 16, 32, etc.) to gradually increase the edge of the material 10 formed through the first upsetting process (S210). It is gradually formed into a cylindrical shape by forming into a polygon through a gradual annealing process. At this time, the cogging process (S220) is preferably proceeded to be formed into a gradual cylindrical shape by pressing the material 10 at a reduction ratio of approximately 10% while rotating by 10 °.

한편, 본 발명의 실시예에서는 상기한 1차 성형 단계(S200) 중 상기 코깅 공정(S220)을 수행한 이후에 2차 업셋팅 공정(S230)을 추가로 수행함을 제시한다.On the other hand, the embodiment of the present invention suggests that after performing the cogging process (S220) of the above-mentioned primary molding step (S200) to perform a second upsetting process (S230).

이는, 코깅 공정(S220)에서 소재(원기둥 형상의 빌렛)(10)의 양 끝단에서 불균일한 변형이 발생될 수 있음을 고려할 때 이러한 불균일한 변형을 제거할 수 있도록 피어싱 공정 전에 재차적인 업셋팅 공정(S230)을 추가로 수행하도록 한 것이다.This, in consideration of the non-uniform deformation may occur at both ends of the material (cylindrical billet) 10 in the cogging process (S220) again upsetting process before the piercing process to remove such non-uniform deformation It is to perform (S230) additionally.

물론, 상기한 2차 업셋팅 공정(S230)에 의해 상기 원기둥 형상의 소재(10)가 그 축방향을 향해 상대적으로 납작해 질 수 있게 됨으로써 구멍의 성형이 더욱 원활히 이루어질 수 있다는 장점도 가진다.Of course, the secondary upsetting process (S230) has the advantage that the cylindrical shape of the material 10 can be relatively flat toward the axial direction, thereby forming the hole more smoothly.

특히, 전술한 바와 같은 1차 성형 단계(S200)를 거치는 동안 소재(10)에 존재하고 있는 미세기공 및 편석 등의 미세 결함들은 대부분 없어지거나 거의 나타나지 않는 수준까지 조직이 미세화된다.In particular, the microstructures such as micropores and segregation present in the material 10 during the first molding step (S200) as described above are mostly miniaturized to a level that disappears or hardly appears.

다음으로, 상기 구멍 성형 단계(S300)는 상기 1차 성형 단계(S200)를 통해 얻어진 소재(10)에 축 방향의 중심을 관통하는 구멍(11)을 성형하는 일련의 과정이다. 이때, 상기 구멍(11)은 볼 밸브용 볼의 중심홀로써 유체가 통과되는 유로의 역할을 수행한다.Next, the hole forming step (S300) is a series of processes for molding the hole 11 penetrating the center in the axial direction in the material 10 obtained through the primary forming step (S200). At this time, the hole 11 serves as a flow path through which fluid passes as a central hole of the ball for the ball valve.

상기한 구멍 성형단계(S300)는 상기 1차 성형 단계(S200)를 통해 성형된 소재(10)의 상부나 저부 중 어느 한 방향으로부터 펀치(31)를 이용하여 피어싱하는 1차 피어싱 과정과, 상기 1차 피어싱이 이루어진 소재(10)의 상부나 저부 중 다른 한 방향으로부터 펀치(32)를 이용하여 피어싱하는 2차 피어싱 과정을 포함하여 진행된다.The hole forming step (S300) is a first piercing process of piercing using a punch 31 from any one of the top or bottom of the material 10 formed through the primary forming step (S200), and It includes a secondary piercing process of piercing using the punch 32 from the other of the top or bottom of the material 10, the primary piercing is made.

이때, 상기 펀치(31,32)는 중실형이나 중공형 등 다양한 유형의 펀치를 사용할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 소재(10)에 대한 재료회수율의 증대를 위해 상기 펀치(31,32)가 중실형의 펀치임을 그 예로 제시한다. 물론, 재료회수율은 낮지만 소재(10)의 변형을 줄이고자 할 경우에는 중공형의 펀치를 사용할 수도 있다.In this case, the punches 31 and 32 may use various types of punches, such as a solid type and a hollow type. In the embodiment of the present invention, the punches 31 and 32 may be used to increase the material recovery rate for the material 10. Is an example of a solid punch. Of course, the material recovery rate is low, but if you want to reduce the deformation of the material 10 may be a hollow punch.

다음으로, 상기 2차 성형 단계(S400)는 상기 구멍 성형 단계(S300)를 통해 얻어진 소재(10)를 중공의 원통 형상으로 이루어진 단조품으로 성형하는 일련의 과정이다.Next, the secondary forming step (S400) is a series of processes for molding the material 10 obtained through the hole forming step (S300) into a forged product made of a hollow cylindrical shape.

즉, 상기 2차 성형 단계(S400)는 상기 구멍 성형 단계(S300)를 통해 성형된 소재(10)를 링 롤링 공정에 의한 중공 원통의 형태로 점차 내외경을 확장시킴으로써 진행된다.That is, the secondary molding step S400 is performed by gradually expanding the inner and outer diameters of the material 10 formed through the hole forming step S300 in the form of a hollow cylinder by a ring rolling process.

이때, 상기한 링 롤링 공정은 메인롤(41)과 맨드릴(mandrel)(42)이 상기 소재(10)의 내, 외경 면에 접촉하여 회전하면서 가압 성형함으로써 소재(10)의 내외경이 확장되면서 높이방향으로도 동시에 성형되도록 수행된다.At this time, in the ring rolling process, the main roll 41 and the mandrel 42 are rotated in contact with the inner and outer diameter surfaces of the raw material 10 to rotate, thereby increasing the height of the inner and outer diameters of the raw material 10. It is carried out to be molded simultaneously in the direction.

특히, 전술한 바와 같은 링 롤링 공정의 수행으로 인해 상기 소재(10)는 소성유동(grain flow) 조직과 조직 균질화가 실질적으로 이루어지게 된다.In particular, by performing the ring rolling process as described above, the material 10 is substantially made of grain flow tissue and tissue homogenization.

한편, 전술한 바와 같은 2차 성형 단계(S400)가 수행된 이후 후술될 금형 단조 단계(S600)를 수행하기 전에는 상기 소재(10)의 모서리 부위에 테이퍼(12)를 형성함이 더욱 바람직하다.On the other hand, it is more preferable to form the taper 12 in the corner portion of the material 10 before performing the mold forging step (S600) to be described later after the secondary molding step (S400) as described above.

즉, 형상 압연 공정 중에 공형과 사각 빌렛(소재)의 접촉으로 인해 표면 주름과 같은 결함이 쉽게 발생됨을 고려할 때 금형 단조 단계를 수행하는 도중 상기 링 형상 소재의 모서리 부분에서 주름과 같은 표면 결함이 발생할 수 있기 때문에 이를 미리 예방하기 위한 차원으로 테이퍼(12)를 성형함이 바람직하며, 더욱이 상기한 테이퍼로 인해 상기 링 형상의 소재는 실질적으로 구형이 가까워 지기 때문에 상기 금형 단조 단계(S600)에서 더욱 원활한 구형의 성형이 가능하다.That is, when defects such as surface wrinkles are easily generated due to contact between balls and square billets (materials) during the shape rolling process, surface defects such as wrinkles may occur at the corners of the ring-shaped material during the mold forging step. It is preferable to mold the taper 12 in order to prevent this in advance, and furthermore, the ring-shaped material is substantially closer to the spherical shape due to the taper, which is more smooth in the mold forging step S600. Spherical molding is possible.

이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 상기 2차 성형 단계(S400)의 완료 후 상기 금형 단조 단계(S600)를 수행하기 전에 테이퍼 공정으로 상기 2차 성형 단계(S400)를 통해 얻어진 링 형상 소재(10)의 모서리 부위를 테이퍼지게 형성하는 테이퍼 성형 단계(S500)가 더 포함되어 진행됨을 제시한다.Accordingly, in the embodiment of the present invention, the ring-shaped material 10 obtained through the secondary molding step (S400) by a taper process before performing the mold forging step (S600) after the completion of the secondary molding step (S400). The tapered forming step (S500) of tapering the corner portion of the) is further suggested to proceed.

이때, 상기한 테이퍼 성형 단계(S500)는 평엔빌(도시는 생략됨)을 이용한 공정과, V형 엔빌(51)을 이용한 공정으로 수행할 수 있는데, 통상 평엔빌을 이용한 공정은 소재(10)와 맨드릴(도시는 생략됨)이 45° 각도로 기울어져 있기 때문에 작업 중 엔빌과 멘드릴 간의 간섭이 발생할 확률이 높을 뿐 아니라 이로 인한 엔빌 혹은, 멘드릴의 파손 위험이 매우 높으며 소재(10)의 회전도 다소 어렵다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 상기 테이퍼 성형 단계(S500)가 V형 엔빌(51)을 이용한 공정으로 수행됨을 그 예로 제시한다.At this time, the taper forming step (S500) may be performed by a process using a flat enville (not shown), and a process using a V-type anvil 51, a process using a common flat is usually the material (10) And mandrel (not shown) are inclined at an angle of 45 °, which increases the likelihood of interference between the anvil and the mandrel during operation, as well as the high risk of breakage of the anvil or the mandrel. Rotation is also somewhat difficult. Therefore, in the embodiment of the present invention, the taper forming step (S500) is presented as an example that is performed by a process using a V-type anvil (51).

다음으로, 상기 금형 단조 단계(S600)는 상기 2차 성형 단계(S400)를 통해 얻어진 소재(10)를 완전한 형태의 볼 형상으로 성형하는 일련의 과정이다.Next, the mold forging step (S600) is a series of processes for molding the material 10 obtained through the secondary molding step (S400) to a ball shape of a complete form.

상기한 금형 단조 단계(S600)는 구면이 성형된 금형(61,62)을 이용하여 진행되며, 자유단조(自由鍛造)로써 상기한 볼 형상의 성형이 이루어질 수 있도록 함을 제시한다.The die forging step S600 is performed using the molds 61 and 62 in which spherical surfaces are formed, and suggests that the above-described molding of the ball shape can be achieved by free forging.

즉, 자유단조에 의한 구형 볼의 성형을 수행함으로써 볼단조품의 형상을 완전한 구면의 형태로 성형할 수 있고, 또한 기계적 특성의 향상과 결정립 미세화 및 균질화를 이룰 수 있게 되는 것이다.That is, by forming the spherical ball by free forging, the shape of the ball forged product can be formed into a perfect spherical shape, and the mechanical properties can be improved, and the grain size and homogenization can be achieved.

이때, 상기 금형 단조 단계(S600) 중 소재(10)에 대한 볼 형상으로의 성형이 진행되는 도중에는 곡률부에서 많은 양의 플래쉬가 생성될 수 있음과 더불어 소재(10)의 지속적 회전에 의한 겹침 현상으로 표면 주름이 발생될 수 있지만, 이는 상기 금형(61,62)에 성형된 구면의 곡률을 크게 함과 더불어 초기 스트로크를 줄임으로써 상기한 문제점이 방지될 수 있다.At this time, a large amount of flash may be generated in the curvature portion during the molding of the material 10 into the ball shape during the mold forging step S600, and the overlapping phenomenon may be caused by the continuous rotation of the material 10. Surface wrinkles may occur, but the above problems can be prevented by increasing the curvature of the spherical shapes formed on the molds 61 and 62 and reducing the initial stroke.

한편, 전술한 바와 같은 각 단계별 작업이 진행되는 도중 각 단계(S100,S200,S300,S4400,S500,S600)의 작업이 완료된 이후에는 해당 소재(10)의 온도가 저하되어 후 공정 작업이 원활히 진행되기 어렵다.On the other hand, after the operation of each step (S100, S200, S300, S4400, S500, S600) is completed during the operation of each step as described above, the temperature of the material 10 is lowered and then the process work proceeds smoothly. It's hard to be.

이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 상기 각 단계별의 작업(소재 절단 단계, 1차 성형 단계, 구멍 성형 단계, 2차 성형 단계, 테이퍼 성형 단계)이 완료된 이후 그 다음 단계를 진행하기 전에 해당 소재를 가열하는 가열 단계가 각각 더 포함되어 진행됨을 제시한다.Accordingly, in the embodiment of the present invention after the work of each step (material cutting step, primary molding step, hole molding step, secondary molding step, taper molding step) is completed before proceeding to the next step It is suggested that the heating step of heating is further included.

즉, 1차 성형 단계(S200)의 코깅 공정(S220)이 진행된 후에는 코깅용 엔빌(22)과 소재(10)의 반복 접촉에 의해 상기 소재(10)의 표면이 전체적으로 온도가 낮아지게 됨으로써 상기 가열 단계의 수행을 통해 피어싱이 원활히 이루어질 수 있는 온도(900~1250℃ 정도)로 재가열하고, 상기 구멍 성형 단계(S300)가 완료된 이후에는 다시 온도가 낮아지기 때문에 링 롤링이 원활히 이루어질 수 있는 온도(900~1250℃ 정도)로 재가열하며, 상기 링 롤링에 의한 2차 성형 단계(S400)가 완료된 이후에는 다시 온도가 낮아지기 때문에 테이퍼 성형이 원활히 이루어질 수 있는 온도로 재가열하고, 상기 테이퍼 성형이 완료된 이후에는 다시 온도가 낮아지기 때문에 자유단조가 원활히 이루어질 수 있는 온도(900~1250℃ 정도)로 재가열하는 것이다.That is, after the cogging process S220 of the first forming step S200 is performed, the surface of the material 10 is lowered as a whole by the repeated contact between the cogging envel 22 and the material 10, thereby allowing the temperature to be lowered. Reheating to a temperature (900 ~ 1250 ℃) that can be smoothly piercing by performing the heating step, and after the hole forming step (S300) is completed, since the temperature is lowered again temperature (900) ring rolling can be made smoothly (900) ˜1250 ° C.), and reheats to a temperature at which taper molding can be smoothly performed since the temperature is lowered again after the secondary molding step (S400) by the ring rolling is completed, and again after the taper molding is completed. Because the temperature is lowered, it is reheated to a temperature (about 900 ~ 1250 ° C.) that can be freely forged smoothly.

결국, 전술한 바와 같은 일련의 과정을 통해 대형 볼 밸브용 볼이 완성되며, 이렇게 완성된 볼은 자유단조 공정으로 인해 볼 표면의 결정립 및 기계적 특성이 균질화될 수 있게 된다As a result, a ball for a large ball valve is completed through a series of processes as described above, and the finished ball can be homogenized in grain and mechanical properties due to the free forging process.

특히, 본 발명에서는 볼의 중앙홀에 대한 성형이 1차 성형 단계 후 피어싱 가공에 의해 진행되도록 함으로써 볼의 완전한 단조 후 중앙홀을 가공하는 종래의 형단조 공정에 비해 재료 손실량을 최소화할 수 있게 되었고, 이로 인한 재료회수율의 향상을 이룰 수 있게 된 장점을 가진다.Particularly, in the present invention, the molding of the central hole of the ball is performed by the piercing process after the first molding step, thereby minimizing the material loss compared to the conventional die forging process of processing the central hole after the complete forging of the ball. As a result, the material recovery rate is improved.

1. 슬래브 10. 소재
11. 구멍 21. 업셋팅용 엔빌
22. 코깅용 엔빌 31,32. 펀치
41. 메인롤 42. 맨드릴
51. V형 엔빌 61,62. 금형
1. Slab 10. Material
11. Hole 21. Anvil for upsetting
22. Anvils for cogging 31,32. punch
41.Main roll 42.Mandrel
51.V type anvil 61,62. mold

Claims (8)

판 형의 원소재를 직육면체 형상으로 절단하는 소재 절단 단계;
상기 소재 절단 단계를 통해 얻어진 판 형의 소재를 업셋팅하는 1차 업셋팅 과정과, 상기 업셋팅 된 소재를 원기둥 형상으로 성형하는 코깅 과정과, 상기 성형된 원기둥 형상의 소재를 축 방향으로 재차 업셋팅 하여 납작한 형태로 성형하는 2차 업셋팅 공정을 포함하여 진행되는 1차 성형 단계;
상기 1차 성형 단계를 통해 얻어진 소재에 축 방향으로 구멍을 관통 형성하는 구멍 성형 단계;
상기 구멍 성형 단계를 통해 얻어진 소재를 중공의 원통 형상으로 이루어진 단조품으로 성형하는 2차 성형 단계; 그리고,
상기 2차 성형 단계를 통해 얻어진 소재를 구면이 성형된 금형으로 두드려서 가압하는 자유단조 과정을 통해 표면이 완전한 형태의 볼 형상을 이루도록 성형하는 금형 단조 단계:를 포함하여 진행됨을 특징으로 하는 대형 볼 밸브용 볼 제조방법.
A raw material cutting step of cutting the plate-shaped raw material into a cuboid shape;
A primary upsetting process of upsetting the plate-shaped material obtained through the material cutting step, a cogging process of forming the upset material into a cylindrical shape, and the formed cylindrical material again up in the axial direction A primary molding step including a secondary upsetting process of setting and molding into a flat shape;
A hole forming step of forming a hole through the material in the axial direction through the primary forming step;
A secondary molding step of molding the material obtained through the hole forming step into a forged product having a hollow cylindrical shape; And,
A large ball valve comprising: a forging step of forming a surface in a ball shape of a complete shape through a free forging process of tapping a material obtained through the second forming step into a mold in which a spherical surface is formed; Dragon ball manufacturing method.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 1차 업셋팅 공정은
상기 원소재를 90°씩 회전시키면서 가압하여 진행됨을 특징으로 하는 대형 볼 밸브용 볼 제조방법.
The method of claim 1,
The first upsetting process
Method for producing a large ball valve, characterized in that by proceeding by pressing while rotating the raw material by 90 °.
제 1 항에 있어서,
상기 코깅 공정은 업셋팅 된 소재를 점차 모서리가 많아지도록 가압 성형함으로써 점차적으로 원기둥 형상을 이루도록 진행됨을 특징으로 하는 대형 볼 밸브용 볼 제조방법.
The method of claim 1,
The cogging process is a ball production method for a large ball valve, characterized in that to proceed to form a cylindrical shape by gradually pressing the upset material to increase the number of corners.
제 1 항에 있어서,
상기 구멍 성형단계는
상기 1차 성형 단계를 통해 성형된 소재의 상부나 저부 중 어느 한 방향으로부터 펀치를 이용하여 피어싱하는 1차 피어싱 과정과,
상기 1차 피어싱이 이루어진 소재의 상부나 저부 중 다른 한 방향으로부터 펀치를 이용하여 피어싱하는 2차 피어싱 과정을 포함하여 진행됨을 특징으로 하는 대형 볼 밸브용 볼 제조방법.
The method of claim 1,
The hole forming step
A first piercing process of piercing using a punch from either the top or the bottom of the material formed through the first molding step;
And a secondary piercing process of piercing using a punch from one of the upper and lower portions of the material on which the primary piercing is made.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 2차 성형 단계의 완료 후 상기 금형 단조 단계를 수행하기 전에 테이퍼 공정으로 상기 2차 성형 단계를 통해 얻어진 소재의 모서리 부위가 테이퍼지게 형성하는 테이퍼 성형 단계가 더 포함되어 진행됨을 특징으로 하는 대형 볼 밸브용 볼 제조방법.
The method of claim 1,
After the completion of the secondary molding step and before performing the mold forging step, the taper forming step of forming a tapered corner portion of the material obtained through the secondary forming step in the taper process is further included Method for manufacturing ball for valves.
제 1 항, 제 3 항, 제 4 항, 제 5 항, 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 소재 절단 단계와 1차 성형 단계와, 구멍 성형 단계 및 2차 성형 단계가 각각 완료된 후 다음 단계로 진행되기 전에 해당 소재를 가열하는 가열 단계가 각각 더 포함되어 진행됨을 특징으로 하는 대형 볼 밸브용 볼 제조방법.
The method according to any one of claims 1, 3, 4, 5, and 7,
For the large ball valve, characterized in that the material cutting step and the primary molding step, and the hole forming step and the secondary molding step, respectively, and further comprises a heating step for heating the material before proceeding to the next step, respectively. Ball manufacturing method.
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