KR20080111922A - High pressure hydroformed multi-layer tube and manufacturing method there of tube using high pressure tube hydroforming - Google Patents
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Abstract
Description
제 1 도는 본 발명상의 관재 고압 액압성형을 이용한 다중복합강관의 일례를 나타내고, 아울러 내관과 외관을 접합시키기 위한 제조공정 중 주요과정을 알기 쉽게 도시한 것이다.Figure 1 shows an example of a multi-composite steel pipe using the high pressure hydraulic molding of the pipe according to the present invention, and also shows the main process of the manufacturing process for joining the inner tube and the exterior clearly.
제 2 도는 본 발명상의 관재 고압 액압성형을 이용한 다중복합강관의 제조 공정도의 일례를 나타낸 것이다.Figure 2 shows an example of a manufacturing process diagram of a multi-composite steel pipe using the pipe high pressure hydraulic molding of the present invention.
제 3 도는 본 발명상의 관재 고압 액압성형을 이용한 다중복합강관의 성형해석 프로그램 상의 성형 사시도 (도 3a)와 본 발명상의 관재 고압 액압성형을 이용한 다중복합강관의 금형사진 (도 3b) 및 축방향압입공정 (도 3c)의 일례를 나타낸 것이다.3 is a molding perspective view (FIG. 3A) of a molding analysis program of a multi-composite steel pipe using the high pressure hydraulic molding of the present invention, and a mold photograph (FIG. 3B) and axial indentation of the multi-composite steel pipe using the high pressure hydraulic molding of the present invention. An example of a process (FIG. 3C) is shown.
제 4 도는 본 발명상의 관재 고압 액압 성형을 이용한 다중복합강관의 제조시의 성형해석을 위한 두께변화량 사전 분석도.Figure 4 is a preliminary analysis of thickness variation for forming analysis in the production of multi-composite steel pipe using the high pressure hydraulic molding of the pipe according to the present invention.
제 5 도는 본 발명상의 제조시의 구조해석을 위한 응력변화량 사전 분석도.5 is a preliminary analysis of stress variation for structural analysis during manufacture of the present invention.
제 6 도는 본 발명상의 관재 고압 액압 성형을 이용한 다중복합강관의 이탈 강도 측정을 나타낸 설명도.Figure 6 is an explanatory view showing the separation strength measurement of a multi-composite steel pipe using the high pressure hydraulic molding of the pipe according to the present invention.
제 7 도는 본 발명상의 내관과 외관의 성형한 계곡선도의 일례를 나타낸 것 이다.7 shows an example of a molded valley diagram of an inner tube and an outer appearance of the present invention.
본 발명은 관재 고압 액압성형을 이용한 다중복합강관 및 그 제조방법에 의해 제조된 다중복합강관에 관한 것으로, 내부강관과 외부강관을 관재 고압 액압성형으로 내부 및 외부 강관의 표면을 강력한 접합에 의하여 일체적으로 다중 결합시킨 구조를 가진 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a multi-composite steel pipe using a high pressure hydraulic molding pipe and a multi-composite steel pipe manufactured by the method of manufacturing the same, the inner steel pipe and the outer steel pipe by the high pressure hydraulic molding of the pipe by integral bonding of the surface of the internal and external steel pipe It is characterized in that it has a multi-bond structure.
여기에서 관재 고압 액압성형이란 복잡한 부품을 만들 때 여러 형태의 프레스 금형으로 별도로 가공해 용접하지 않고 관의 형태로 만들어진 소재를 원하는 형상을 가진 공동(VOID)을 가진 금형 내에 넣고 관 안으로 물과 같은 액체를 강한 압력으로 밀어 넣어 가공하는 복합성형을 뜻한다. 이러한 공법은 소재 회수율 및 생산성이 높은 강관 가공 기술이다.In this case, high pressure hydraulic molding of pipe materials is made of various types of press molds to make complex parts. Instead of welding them, the material made in the form of a tube is placed in a mold having a cavity having a desired shape. It refers to a complex molding that is processed by pushing with high pressure. This process is a steel pipe processing technology with high material recovery and high productivity.
일반적으로 흔히 사용되는 이중/다중 구조의 강관은 접착제 또는 합성 수지를 내부강관과 외부강관 사이에 충전하여 결합을 시키거나 내부 또는 외부 강관에 가열 또는 냉각의 방법을 사용하여 열박음으로 제조한다.Commonly used double / multi-structured steel pipes are manufactured by shrinking adhesive or synthetic resin by filling between inner and outer steel pipes to bond or by heating or cooling the inner or outer steel pipes.
그러나 상기와 같은 강관은 다음과 같은 문제점을 가진다.However, such a steel pipe has the following problems.
첫째, 접착제를 충전하여 내부강관 및 외부의 강관을 결합시킨 형태로 되는 이중 또는 다중강관의 경우 주위의 온도 또는 환경에 따라 화학적 변화로 결합 성능을 상실하여 내/외부강관의 결합력을 떨어 지게 한다.First, in the case of double or multiple steel pipes in which the inner and outer steel pipes are combined by filling an adhesive, the coupling performance of the inner / outer steel pipes is degraded by the loss of bonding performance due to chemical change depending on the ambient temperature or the environment.
둘째, 접착제 도포 또는 합성수지 충전을 위해 강관의 표면처리 및 응고 등 공정이 복잡하여 생산성이 떨어진다. Second, the productivity is poor because the process, such as surface treatment and solidification of the steel pipe for the adhesive coating or synthetic resin filling.
셋째, 접착제 또는 합성수지 또는 합성수지는 장시간 지나도 분해되지 않을 뿐만 아니라, 접착제 또는 합성수지를 사용함으로써 제작비가 증대된다. Third, the adhesive or the synthetic resin or the synthetic resin not only decomposes even after a long time, but also increases the manufacturing cost by using the adhesive or the synthetic resin.
넷째, 열처리에 의하여 결합시키기 위해서는 고가의 열처리 장비가 필요하고, 강관의 길이가 긴 경우 열처리에 의하여 모든 면이 균일하게 접합시킬 수 없는 문제점이 있다.Fourth, in order to bond by heat treatment, expensive heat treatment equipment is required, and if the length of the steel pipe is long, there is a problem in that all surfaces cannot be uniformly joined by heat treatment.
따라서, 본 발명은 내부강관과 외부강관을 접착시키기 위해 화학적 충전제, 접착제를, 사용하지 않고 또한 열처리공정을 생략하며 관재 고압 액압성형을 하여 내부강관을 외부강관에 밀착 확관성형하여 소성변형을 시키고 내부강관의 확관력에 의해 외부강관을 탄·소성변형 시켜 탄성회복에 의해 기계적으로 결합 되도록 한 다중복합강관 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Therefore, the present invention does not use chemical fillers and adhesives to bond the inner steel pipe and the outer steel pipe, and also omits the heat treatment process. An object of the present invention is to provide a multi-composite steel pipe and a method of manufacturing the same, in which the external steel pipe is elastically and plastically deformed by the expansion force of the steel pipe, thereby being mechanically coupled by elastic recovery.
본 발명은 상기와 같이 관재 고압 액압성형공법을 이용한 다중복합강관 및 그 제조방법에 의해 제조된 다중복합강관에 관한 것으로, 내부강관과 외부강관을 관재 고압 액압성형으로 도 1에서 도시한 바와 같이 기계적 접합에 의한 다중복합강관 구조를 가지도록 한 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a multi-composite steel pipe manufactured by the pipe high pressure hydraulic molding method as described above, and to a multi-composite steel pipe manufactured by the method of manufacturing the same, as shown in FIG. It is characterized by having a multi-composite steel pipe structure by bonding.
내부강관의 외주면은 외부강관 외주면에 고압 액압성형에 의해 확관 소성 변형되고 외부강관은 내부강관에 발생된 고압의 성형압력에 의해 탄·소성 변형 후 내부강관의 압력을 제거하면 탄성이 회복되어 내부강관과 외부강관이 기계적으로 결합하여 내/외부 강관의 외주면 길이 방향으로 연속적으로 접합된 결합을 하게 된다. The outer circumferential surface of the inner steel pipe is expanded and plastically deformed by the high pressure hydraulic molding on the outer circumferential surface of the outer steel pipe, and the outer steel pipe is elastically restored when the pressure of the inner steel pipe is removed after the elastic and plastic deformation by the high pressure molding pressure generated in the inner steel pipe. And the external steel pipe is mechanically combined to make a continuous joining in the longitudinal direction of the outer peripheral surface of the inner / outer steel pipe.
본 발명상의 공정중 주요과정을 나타낸 것이 도 1이다. 즉, 도1(a)에서와 같이 내부 강관안으로 수압(Pi)을 가하면 내부강관(11)이 팽창을 시작하고, 이에 따라 도 1(b)에서와 같이 내부·외부 강관이 접촉을 시작하며 아울러 외부강관도 내부강관으로부터의 팽창에 영향을 받아 바깥쪽으로 팽창하게 된다.Figure 1 shows the main process of the process of the present invention. That is, when water pressure Pi is applied into the inner steel pipe as shown in FIG. 1 (a), the inner steel pipe 11 starts to expand, and as shown in FIG. 1 (b), the inner and outer steel pipes start to contact each other. The outer steel pipe is also affected by the expansion from the inner steel pipe and expands outward.
최종적으로 도 1(c)에서와 같이 안정된 측면에 접어들어 최종성형압을 유지하게 된다. 최종성형압이 균일하게 안정적으로 고정적 상황이 되면 더 이상의 내압변동이 없어지고 그런 후에 수압을 제거함에 따라 도 1(d)에서와 같이 수압(Pi) 제거에 따라 외부강관의 탄성이 회복되면서 내관·외관이 밀접히 전면에 걸쳐 균일한 접합이 이루어지게 된다.Finally, as shown in (c) of FIG. When the final molding pressure is uniformly and stably fixed, no further internal pressure fluctuations are eliminated. Then, as the water pressure is removed, the elasticity of the external steel pipe is restored as the water pressure (Pi) is removed, as shown in FIG. The appearance is closely bonded to the entire surface.
또한, 본 발명상에서는 상기 내부강관이 도 1에서와 같이 외부강관의 내경 외주면에 기계적으로 마찰 결합되어 내부강관과 외부강관은 동일한 중심을 가지게 되지만, 정원(正圓)이 아닌, 타원, 사각, 육각, 팔각 등 소정의 다양한 형상을 가 지도록 제조할 수도 있다.In addition, in the present invention, the inner steel pipe is mechanically frictionally coupled to the inner diameter outer circumferential surface of the outer steel pipe as shown in FIG. 1, but the inner steel pipe and the outer steel pipe have the same center, but are not elliptical, square, hexagonal. It may be manufactured to have a predetermined variety of shapes, such as octagon.
즉, 내부강관의 외주면과 외부강관의 내주면이 동일한 접합 면을 가지도록, 또한 동일한 기계적 마찰력을 가지도록 동일한 중심을 가지면서 외부 강관과 접촉하는 관재 고압 액압성형 금형의 형상에 따라 원형이 아닌 타원, 사각, 육각, 팔각형 등의 다양한 형상을 포함하는 것을 특징으로 한다.That is, an ellipse that is not circular, according to the shape of the pipe high pressure hydraulic forming mold having the same center so that the outer circumferential surface of the inner steel pipe and the inner circumferential surface of the outer steel pipe have the same joint surface, and have the same mechanical frictional force, and contact the outer steel pipe. It is characterized by including a variety of shapes, such as square, hexagon, octagon.
상기 내부강관과 외부강관은 일반탄소강관, 스테인리스강관, 알루미늄관, 동(Cu)관등과 같은 철금속 또는 비철금속으로 이루어지는데, 동종 재질 또는 이종 재질과의 다양한 재질로 구성할 수 있고, 또한 내부강관과 외부강관을 이중 이상 즉 삼(3)중 이상의 다중구조(多重構造)로 제작 할 수도 있다.The inner and outer steel pipes are made of ferrous metals or nonferrous metals such as general carbon steel pipes, stainless steel pipes, aluminum pipes, copper (Cu) pipes, etc., and may be made of various materials with the same or different materials, and also internal steel pipes. Two or more steel pipes can be manufactured in multiple structures.
본 발명상의 관재 고압 액압성형을 이용한 다중복합강관의 제조 방법은, (i)외부강관의 외경 및 길이와 일정한 허용공차를 유지하고 있는 공동을 가진 금형에 안착 시킨 후 외부강관에 내부 강관을 삽입 후 금형내에 안착을 시키는 단계와; (ii)내부 강관 내에 850bar까지 수 초(sec)간 서서히 수압을 높여주면서 수압을 가하고 수압의 기밀 유지를 위해 축 방향 압입 공정을 시키는 단계(도 3c)와, (iii)내부강관에 내부강관 내부로부터 방사상으로 압력을 가하도록 하여 고압의 수압에 의해 내부강관을 확관시켜 소성 변형하게 하고 (도 1(a)) (iv)내부강관에 발생된 내부 압력으로서의 최종성형압 유지에 의해 내·외부강관이 접합되면서 외부강관을 탄성변형 시키고 (도1(b))이 상태로 최종 성형압을 유지시켜 충분히 내·외 강관을 탄성 변형되도록 한 후(도 1(c)) (v)내부 압력을 제거 하므로써 내부강관,외부강관이 다같이 탄성회복(도 1(d))을 이루는 단계 등으로 이루어져 수행된다.According to the present invention, a method for manufacturing a multi-composite steel pipe using high pressure hydraulic molding according to the present invention includes (i) inserting an inner steel pipe into an outer steel pipe after seating on a mold having a cavity having a constant tolerance and the outer diameter and length of the outer steel pipe. Mounting in the mold; (ii) applying a water pressure while gradually increasing the water pressure up to 850 bar in the inner steel pipe for several seconds (sec) and performing an axial indentation process to maintain the air tightness (FIG. 3C); and (iii) the inner steel pipe inside the inner steel pipe. To radially pressurize the inner steel pipe by high pressure water pressure (Fig. 1 (a)) and (iv) the inner and outer steel pipe by maintaining the final molding pressure as the inner pressure generated in the inner steel pipe. While the outer steel pipe is elastically deformed (Fig. 1 (b)) while maintaining the final molding pressure in this state to sufficiently elastically deform the inner and outer steel pipe (Fig. 1 (c)) (v) to remove the internal pressure Therefore, the inner steel pipe, the outer steel pipe is performed as a step of forming an elastic recovery (Fig. 1 (d)) all together.
상기 850bar를 초과할 경우 금형내의 내부·외부강관의 정렬,안착 상태가 불량해진다. 일단 850bar까지의 수압을 가하여 내부강관의 확관 이전까지의 금형내 강관의 안착, 기밀유지 등을 점검한 다음 가상성형 실험을 통하여 성형해석과 구조해석을 행한 다음 최종성형압 1900bar까지 가하여 소성변형을 일으켜 내부강관을 확관 성형한다. 최종성형압이 1900bar를 초과하면 성형한계점을 넘게 되므로 터짐등의 관 파손, 파단, 형상불량을 일으키게 된다. 이 최종성형압은 강종, 강관직경, 두께 등에 따라 달라진다. 한편, 전술한 바와 같이 내부 및 외부강관의 재질을 용도, 강도, 사용환경에 따라 철계, 또는 비철계의 관 형태를 가진 소재관으로 다양 사용할 수 있다. 또한 금형 설계/제작, 관의 외경, 두께, 길이를 다양하게 적용할 수 있으므로 강관의 확관량은 사용될 관의 연신율과 성형한계곡선을 도출하여 그 값을 성형해석 프로그램에 적용함으로써 사전 성형해석(가상성형실험)을 통하여 관재 액압성형시 적합한 성형이 이루어지는 지의 여부를 시험확인하여 실제 금형 제작과 제품 제작을 행한다.When it exceeds 850 bar, the alignment and seating state of the inner and outer steel pipes in the mold becomes poor. First, apply hydraulic pressure up to 850 bar and check the seating, airtightness, etc. of the steel pipe in the mold until expansion of the internal steel pipe, and then perform plastic analysis and structural analysis through virtual molding test, and then apply plastic deformation to the final molding pressure of 1900 bar. Expand the inner steel pipe. If the final forming pressure exceeds 1900 bar, it exceeds the forming limit point, causing pipe breakage, breakage, and shape defects such as bursting. This final forming pressure depends on the type of steel, pipe diameter, thickness, and so on. On the other hand, as described above, the material of the inner and outer steel pipes can be used in a variety of material pipes having an iron or non-ferrous tube type according to the use, strength, and use environment. In addition, since the mold design / manufacturing, pipe outer diameter, thickness, and length can be applied in various ways, the expansion capacity of the steel pipe is derived from the elongation and forming limit curve of the pipe to be used and the value is applied to the molding analysis program. Molding test) is carried out to test whether or not proper molding is made during pipe hydraulic molding, and actual mold production and product manufacturing are performed.
3D 모델 설계프로그램으로 다중복합관을 도 1을 기본으로 하여 설계하였다.As a 3D model design program, a multiplex pipe was designed based on FIG. 1.
도 2는 설계된 본 발명 다중복합강관의 제조 공정도를 나타낸 것이다. 상기 제조 공정도에 따라서 설계 후 소재의 연신율과 성형한계곡석을 성형해석프로그램에 적용하여 가상성형실험을 실시하여 금형이 공동과 형상과 치수 그리고 내부에 가해지는 적정한 압력을 도출한다. 그러기 위해서는 재질에 따른 내관과 외관의 팽창, 연신율의 산정이 중요하므로, 이를 위하여 제반 데이터 수집과 실험을 통해 일 실시예로서 표4 및 도 6에서와 같은 연신율/성형한계곡선 결과를 얻는다.Figure 2 shows a manufacturing process diagram of the present invention designed multiple composite steel pipe. According to the manufacturing process diagram, after the design, the elongation of the material and the limiting limit stone are applied to the molding analysis program, and the virtual molding test is performed to derive the appropriate pressure applied to the cavity, the shape, the dimensions, and the interior. To this end, it is important to calculate the expansion and elongation of the inner tube and the exterior according to the material. Thus, through the data collection and experiment, the elongation / molding limit curve results are obtained as shown in Table 4 and FIG. 6 as an example.
도 3은 성형해석프로그램에서 가상의 성형 결과를 해석하는 것을 나타낸다. 전술한 바와 같이 내부강관의 외경이 외부강관의 내경과 너무 밀착되어 있거나 상호간 과도하게 떨어져 간극이 클경우 관재 고압 액압성형시 터짐이나 미성형이 발생하여 내부강관과 외부강관의 기계적 마찰결합이 안 될 수 있다. 이와는 반대로 외부강관과 금형과의 간극이 너무 밀착 되면 탄성변형이 되지 않아 기계적 마찰이 이루어지지 않으며, 간극이 너무 클 경우 외주 방향으로 불균일한 성형이 발생하기 쉬워 두께 편차가 발생하거나 형상 불량 제품이 나오기 쉽다.Figure 3 shows the analysis of the virtual molding results in the molding analysis program. As described above, if the outer diameter of the inner steel pipe is too close to the inner diameter of the outer steel pipe or is excessively separated from each other and the gap is large, there will be a burst or unmolding during the high pressure hydraulic molding of the pipe, which will prevent mechanical friction coupling between the inner and outer steel pipes. Can be. On the contrary, if the gap between the outer steel pipe and the mold is too close, there is no elastic deformation and mechanical friction is not achieved. If the gap is too large, uneven molding is likely to occur in the circumferential direction, resulting in thickness deviation or defective product. easy.
따라서, 가상성형실험을 통해서 도 3 및 도 4에서 와 같이 최적의 내/외부 소재 선정 및 내/외부 소재관의 사양(치수)을 미리 조정하여야 한다. Therefore, as shown in FIGS. 3 and 4, the optimal internal / external material selection and the specifications (dimensions) of the internal / external material pipes should be adjusted in advance through virtual molding experiments.
상기 과정을 통해서 관재 고압 액압성형 금형을 설계/제작한다. 도 4는 본 발명상의 관재 고압 액압성형 금형을 나타내었다. 외부강관에 내부강관을 삽입한 형태로 금형내에 안착을 하고 상/하형 금형을 프레스를 사용하여 체결 후 내부강관의 양끝 단에 각각 축 방향 압입 실린더를 접촉시키며 (도 3c) 다음, 내부강관에 물을 채운 후 압력을 서서히 높인다. 이때, 상기 축 방향 압입 실린더는 내부강관의 양끝을 밀어 줌으로써 내부강관의 기밀을 유지 가능토록 해 준다.Through the above process, the pipe high pressure hydraulic molding die is designed / manufactured. Figure 4 shows the tube high pressure hydraulic molding die of the present invention. The inner steel pipe is inserted into the outer steel pipe in the mold, and the upper and lower molds are fastened by using a press, and then the axial press-in cylinders are contacted at both ends of the inner steel pipe, respectively (Fig. 3c). After filling up the pressure slowly. At this time, the axial indentation cylinder to maintain the airtightness of the inner steel pipe by pushing both ends of the inner steel pipe.
도 6은 후술할 실시예에서 표 3의 시편 1을 기준으로 작성된 성형한계곡선이다. 성형해석 결과를 나타내며 오른쪽의 수치는 외/내부 강관의 두께 변화량이다. 두께변화를 통해 성형해석을 내리고, 이에 따라 가장 적합한 수치를 찾아 성형작업을 실시하는 것이다. 여기에서 성형한계곡선은 성형시 파단영역과 그렇지 않은 안전영역의 경계를 나타내는 곡선으로, 성형한계곡선의 아래부분은 안전영역을 나타 내며, 곡선의 위 부분은 파단영역을 나타낸다. 도 6의 흑점과 검은 영역부분은 본 발명 실시예에 따라 성형해석 비교 결과 얻어진 안전하고도 양호한 성형이 이루어진 영역범위를 나타낸다.FIG. 6 is a molding limit curve created based on
상기 고압의 액압성형을 행하기 전에 도 4와 같이 얻고자 하는 두께 변화량을 사전 성형해석을 통하여 검토한다.Before performing the high pressure hydraulic molding, the amount of thickness change to be obtained is examined through preforming analysis as shown in FIG. 4.
구조해석은 도 5에 일례를 든 바와같이 외부강관과 내부강관의 응력(stress) 변화량을 사전 구조해석을 통하여 분석 검토하는 것으로 낮은 응력에서 높은 응력값 구조해석을 통하여 알 수 있다.As shown in FIG. 5, the structural analysis can be known through the structural analysis of high stress value at low stress by analyzing and examining the stress change amount of the external steel pipe and the internal steel pipe through preliminary structural analysis.
즉, 재질에 따른 연신율 및 성형한계곡선은 일반적으로 인장 시험을 통하여 구하여 사전성형해석시 성형해석 프로그램에 적용한다.In other words, the elongation and molding limit curves according to the materials are generally obtained through tensile tests and applied to the molding analysis program during preforming analysis.
본 발명에서는 효율적이고도 안정적인 다중강관접합을 위해 내부강관은 외부강관내에서 5% 이하의 확관이 이루어 지도록 내부 강관의 외경 및 두께를 선정하는 것이 중요한 것으로 장기간의 연구시험결과 확인할 수 있었다. 5% 초과되는 확관이 이루어질 경우 형상불량, 표면불량이 빈번히 발생하였으며, 강종(재질), 칫수(강관 직경 등), 연신율 등에 따라서 대략 1%~5%의 확관율이 일반적으로 적용되었다.In the present invention, it is important to select the outer diameter and the thickness of the inner steel pipe so that the inner steel pipe is 5% or less in the outer steel pipe for the efficient and stable multi-steel pipe joint, and the results of the long-term research and testing were confirmed. When more than 5% expansion was made, shape defects and surface defects frequently occurred, and expansion ratios of about 1% to 5% were generally applied according to steel grade (material), dimensions (steel pipe diameter, etc.) and elongation.
한편, 외부강관과 금형사이의 간극은 0.2 ~ 1.0mm 간극을 유지 후 최종성형압력시 금형에 밀착 후 압력을 제거하면 탄성 회복되므로 확관량, 연신율, 성형한계곡선등은 고려하지 않는다. 여기에서 0.2㎜ 미만으로 유지하면 탄성 변형이 되지 않아 성형표면이 불량하게 되고, 충분한 성형이 이루어지지 못하며 간극이 1.0㎜를 초과하면 관 터짐이나 불균일 성형으로 두께 편차발생, 형상불량 등 정밀한 성형유 지가 어렵다. 마지막으로, 내/외부 강관 접합이 잘되었는지를 마지막으로 확인하여야 하는바, 본발명에서는 이를 위하여 다음과 같은 시험을 실시한다.On the other hand, the gap between the outer steel pipe and the mold maintains a 0.2 ~ 1.0mm gap, and when the final molding pressure is closely adhered to the mold, the elasticity is recovered. Therefore, the expansion capacity, elongation, and molding limit curve are not considered. If it is kept below 0.2 mm, the elastic surface will not be deformed and the molding surface will be poor. If the gap is more than 1.0 mm, the pipe will be cracked or unevenly formed, resulting in thickness variation and poor shape. it's difficult. Finally, the final check whether the internal / external steel pipe joints are well done, the present invention is to perform the following test.
1)침투탐상시험 (Penetration test)1) Penetration test
침투탐상시험법은 표면의 균열이나 불연속 결함등의 검출에 효과적인 비파괴검사법으로 액체의 모세관현상을 이용하여 침투액을 결함내에 침투시켜서 표면에 개구한 결함부를 검출하는 시험이다.Penetration test is a non-destructive testing method that is effective for the detection of cracks and discontinuous defects on the surface. It is a test that detects defects opened on the surface by penetrating the penetration liquid into the defect by using capillary phenomenon of liquid.
시험방법으로는 침투액, 현상액, 세척액 3총류의 약품을 사용하여 결함의 위치, 크기 및 지시모양을 관찰하는 방법이 있다.The test method is to observe the location, size and indication of the defect using chemicals of three kinds of penetrant, developer, and cleaning solution.
2) 초음파 검사 (Ultrasonic test)2) Ultrasonic test
3) 전기와류탐상 검사 (Eddy Current Test)3) Eddy Current Test
이하에 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 구성을 일 실시예로서 보다 상세히 설명한다.On the basis of the accompanying drawings will be described in more detail as an embodiment of the present invention.
실시예Example
기계적 성질이 표 1, 화학성분이 표 2와 같은 내부강관과 외부강관의 소재를 선정한 후 그 연신율 및 성형한계곡선을 도출하였다.The mechanical properties of Table 1 and Chemical Compositions of Table 2 were selected from the materials of the inner and outer steel pipes, and their elongation and forming limit curves were derived.
표 1. 내부강관 및 외부강관의 기계적 성질Table 1. Mechanical Properties of Internal and External Steel Pipes
표 2. 내부강관 및 외부강관의 화학 성분Table 2. Chemical Composition of Internal and External Steel Pipes
표 3. 다중복합강관의 기계적 성질의 일례Table 3. Example of Mechanical Properties of Multiple Composite Steel Pipes
전술한 본발명 방법으로 표1과 2의 사양을 가진 내부강관과 외부강관을 제조한 바, 상기 내부강관속의 물의 압력을 높일 때 도 5와 같이 물의 압력을 850bar까 지 수초(sec)간 서서히 수압을 높여주고 최대 1900bar까지 가압하여 성형을 완료한다. 여기서 총 소요 시간은 약 20초 내외가 적정한 것으로 나타났다.As described above, the inner steel pipe and the outer steel pipe having the specifications of Tables 1 and 2 were manufactured. When the pressure of the water in the inner steel pipe is increased, the water pressure gradually increases to 850 bar for several seconds (sec) as shown in FIG. Increase the pressure and press up to 1900 bar to complete the molding. The total time required was around 20 seconds.
또 다른 본 발명실시예로서 상기 축 방향 압입실린더로 처음 내압이 650bar까지는 8.3mm 정도 압입을 가하고 최대 성형압 까지는 16.9mm 축압입을 하고 약 3초간 유지하여 최종 제품을 성형하였다. 다음 도 4에서와 같이 수압을 850bar까지 13초에 걸쳐 수압을 높여 주고, 최대 1,190bar까지 가압하여 성형을 완료하였다. 이때 외부강관의 내부강관에 의해 발생된 축 방향 하중에 의해 탄·소성 변형되었다가 내부강관의 압력이 제거 된 후에는 탄성 회복되어 내부강관에 응력을 가하게 되고 이때 내부강관과 외부강관의 기계적 마찰결합이 형성되었다.As another embodiment of the present invention, the final pressure was formed by applying an injection pressure of about 8.3 mm up to 650 bar and an injection pressure of up to 16.9 mm until the maximum molding pressure was maintained for about 3 seconds. Next, as shown in Figure 4 to increase the water pressure over 13 seconds to 850bar, and pressurized up to 1,190bar to complete the molding. At this time, the elastic and plastic deformation is caused by the axial load generated by the inner steel pipe of the outer steel pipe, and after the pressure of the inner steel pipe is removed, elastic recovery is applied to stress the inner steel pipe, and mechanical friction coupling between the inner and outer steel pipes is performed. Was formed.
이에 대한 실시예를 표 4로 나타내었다.An example thereof is shown in Table 4.
표 4.Table 4.
또한, 일반탄소 강관의 연신율을 표 5에 일 실시예로 나타내었다.In addition, the elongation of the general carbon steel pipe is shown in Table 5 as an example.
표 5.Table 5.
상기 공정을 거친 제품을 원하는 길이로 절단하고 내부강관과 외부강관의 결합 건전성을 확인하기 위하여 제품의 최종 검사단계인 비과괴 시험(ECT+UT), 파괴 시험(플랜지 테스트), 파괴 시험(Crush Test), 편형 시험(Flattening Test), 이탈시험(도 6)을 통하여 다중복합강관의 기계적 성질 표3. 과 같이 우수한 성능을 가진 제품 다중복합강관을 개발하게 되었다.In order to cut the product through the above process to the desired length and to check the integrity of the inner and outer steel pipes, the final inspection stages of the product are non-collapse test (ECT + UT), fracture test (flange test) and fracture test (Crush Test). ), The flattening test (Flattening Test), the breakdown test (Fig. 6) through the mechanical properties of the composite steel pipe Table 3. The product multiple composite steel pipe with excellent performance was developed.
본 발명에 따라, 기존의 이중/다중 구조의 강관은 접착제 또는 합성 수지를 내부강관과 외부강관 사이에 충진하여 결합을 시키거나 내부 또는 외부 강관에 가열 또는 냉각의 방법을 사용하여 열박음을 하여 사용하지 않고 관재 고압 액압성형을 하여 내부강관을 외부강관에 밀착 확관성형하여 소성변형을 시키고 내부강관의 확관력에 의해 외부강관을 탄·소성변형 시켜 기계적으로 결합시켜 우수한 결합강도를 가지며 열처리 및 접착제/합성수지가 별도로 필요하지 않아 제조 단가가 절감되고 작업성 및 생산성이 향상 되는 효과가 있다. According to the present invention, a conventional double / multi-structured steel pipe is used by filling adhesive or synthetic resin between an inner steel pipe and an outer steel pipe to bond or by using a shrinkage using a method of heating or cooling the inner or outer steel pipe. Instead of high pressure hydraulic molding of the pipe, the inner steel pipe is tightly expanded to the outer steel pipe for plastic deformation, and the external steel pipe is elastically and plastically deformed by the expansion force of the inner steel pipe and mechanically combined to provide excellent bonding strength. Since the synthetic resin is not required separately, manufacturing cost is reduced and workability and productivity are improved.
또한, 내부강관 및 외부강관의 재질을 용도에 따라 다양하게 조합하여 사용 할 수 있으며 관재 고압 액압성형 금형 공동의 형상에 따라 다양한 형상의 제품을 제작 할 수 있다는 장점이 있다.In addition, the material of the inner steel pipe and the outer steel pipe can be used in various combinations according to the use, and there is an advantage that the product of various shapes can be manufactured according to the shape of the pipe high pressure hydraulic molding mold cavity.
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