KR20190072036A - 실린더형 알루미늄 블레이드 루트 성형 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 알루미늄 원소재를 풍력발전기의 블레이드와 결합되는 루트를 성형하는 실린더형 알루미늄 블레이드 루트 성형 방법에 관한 것으로, 원기둥 형태의 알루미늄 원소재를 300~500℃로 예열하는 예열 단계와, 상기 예열 단계에서 예열된 알루미늄 원소재의 상하면을 가압하여 업세팅 하는 제1 업세팅 단계와, 상기 제1 업세팅 단계에서 업세팅된 알루미늄 원소재의 외주면을 코깅하는 제1 코깅 단계와, 상기 제1 코깅 단계에서 코깅된 알루미늄 원소재를 업세팅하는 제2 업세팅 단계와, 상기 제2 업세팅 단계에서 업세팅된 알루미늄 원소재의 외주면을 코깅하는 제2 코깅 단계와, 상기 제2 코깅 단계에서 코깅된 알루미늄 원소재의 중앙부를 제1 멘드렐로 가압하여 요홈을 함몰 형성시키는 제1 펀칭 단계와, 상기 제1 펀칭 단계에서 펀칭된 알루미늄 원소재를 요홈에 제1 멘드렐이 삽입된체로 회전시키며 외주면을 단조시키는 제1 멘드렐 단조 단계와, 상기 제1 멘드렐 단조 단계에서 단조된 알루미늄 원소재의 요홈에 상기 제1 멘드렐보다 직경이 큰 제2 매드릴을 가압하여 요홈의 내경을 확장시키는 제2 펀칭 단계와, 상기 제2 펀칭 단계에서 요홈이 확장된 알루미늄 원소재의 요홈에 상기 제2 멘드렐이 삽입된체로 회전시키며 외주면을 단조시키는 제2 멘드렐 단조 단계와, 상기 제2 멘드렐 단조 단계에서 단조된 알루미늄 원소재의 요홈에 상기 제2 멘드렐로 가압하여 관통공을 형성시키는 피어싱 단계 및 상기 피어싱 단계에서 관통된 알루미늄 원소재를 회전시키며 상기 관통공을 확장시키는 제3 멘드렐 단조 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
실린더형 알루미늄 블레이드 루트 성형 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 알루미늄 원소재를 업세팅, 코깅, 멘드렐 단조의 공정을 거쳐 풍력발전기의 블레이드와 결합되는 루트를 성형하는 실린더형 알루미늄 블레이드 루트 성형 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 최근 화석연료의 대체 에너지원으로 하는 풍력에너지, 태양광 등에 관한 기술개발이 활발하게 전개되고 있다.
특히, 풍력발전기는 블레이드(Blade)로부터 전달되는 동력을 기어박스(Gear Box)로 전달하는 로터 샤프트(Rotor Shaft)와 축 이음을 위한 링부재 등 중공형 소재를 구비하는데, 풍력발전기에 사용되는 중공형 소재를 구비하는데, 풍력발전기에 사용되는 중공형 소재는 풍력 발전 과정에서 지속적인 피로하중 및 진동이 작용하는 가혹한 운전조건을 견딜 수 있어야 하므로 상당한 수준의 기계적 강성이 요구된다.
풍력발전용 루트는 가열로에서 고온으로 가열한 강괴를 유압 프레스로 가압하여 업세팅한 후, 횡측 길이 방향을 따라 반복 가압하는 코깅(Cogging)작업을 수행하고, 코깅된 소재의 중앙부를 펀칭하는 예비성형을 실시하는 과정을 거쳐 중공이 형성된다.
종래의 풍력발전기용 블레이드에 결합되는 루트 제조 방법의 일예로 대한민국 공개특허 제10-2013-0049750호 '루트 섹션 제조 방법'에서는 풍력 발전기의 허브 인터페이스로의 인터페이스 섹션(17)과 복수의 지지 로드(1)를 상기 지지 로드(1)들 사이에 간극들(33)이 존재하도록 본질적으로 원형 형상으로 조립하는 단계와, 상기 간극들(33) 내로 사출 물질과 물리적 및/또는 화학적으로 호환성이 있는 제1 섬유들(31)을 배치하는 단계와, 상기 원형부의 외부면을 따라 제1 몰딩 툴(35)을 그리고 상기 원형부의 내부면을 따라 제2 몰딩 툴을 배치하는 단계와, 상기 사출 물질을 상기 제1 섬유(31)와 단단히 본딩되도록 처리하는 단계를 포함하여 풍력 발전기의 로터 블레이드의 루트 섹션 제조 방법을 제공한다.
상술한 종래의 루트 섹션 제조 방법은 철, 스테인레스 스틸, 또는 PVC를 소재를 이용하여 루트 단부의 제조 효율을 향상을 도모하였으나, 소재의 특성으로 고강도의 특정을 유지하기는 하지만, 생산성이 낮고 원가가 매우 높은 단점이 있었으며, 번개 및 화재 발생으로 인한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 스틸 또는 강철보다 가벼우며, 구조적인 강도에서도 뒤지지 않고 내구성이 우수하여 유지관리 비용이 적어 효율이 높은 알루미늄을 원소재로 이용하여 풍력발전기의 블레이드에 결합되는 루트와 같은 대형 링 형상의 제품을 생산 원가를 절감뿐만 아니라 화재 예방을 효율적으로 할 수 있는 실린더형 알루미늄 블레이드 루트 성형 방법을 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.
본 발명에 따른 실린더형 알루미늄 블레이드 루트 성형 방법은 원기둥 형태의 알루미늄 원소재를 300~500℃로 예열하는 예열 단계와, 상기 예열 단계에서 예열된 알루미늄 원소재의 상하면을 가압하여 업세팅 하는 제1 업세팅 단계와, 상기 제1 업세팅 단계에서 업세팅된 알루미늄 원소재의 외주면을 코깅하는 제1 코깅 단계와, 상기 제1 코깅 단계에서 코깅된 알루미늄 원소재를 업세팅하는 제2 업세팅 단계와, 상기 제2 업세팅 단계에서 업세팅된 알루미늄 원소재의 외주면을 코깅하는 제2 코깅 단계와, 상기 제2 코깅 단계에서 코깅된 알루미늄 원소재의 중앙부를 제1 멘드렐로 가압하여 요홈을 함몰 형성시키는 제1 펀칭 단계와, 상기 제1 펀칭 단계에서 펀칭된 알루미늄 원소재를 요홈에 제1 멘드렐이 삽입된체로 회전시키며 외주면을 단조시키는 제1 멘드렐 단조 단계와, 상기 제1 멘드렐 단조 단계에서 단조된 알루미늄 원소재의 요홈에 상기 제1 멘드렐보다 직경이 큰 제2 매드릴을 가압하여 요홈의 내경을 확장시키는 제2 펀칭 단계와, 상기 제2 펀칭 단계에서 요홈이 확장된 알루미늄 원소재의 요홈에 상기 제2 멘드렐이 삽입된체로 회전시키며 외주면을 단조시키는 제2 멘드렐 단조 단계와, 상기 제2 멘드렐 단조 단계에서 단조된 알루미늄 원소재의 요홈에 상기 제2 멘드렐로 가압하여 관통공을 형성시키는 피어싱 단계 및 상기 피어싱 단계에서 관통된 알루미늄 원소재를 회전시키며 상기 관통공을 확장시키는 제3 멘드렐 단조 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제3 멘드렐 단조 단계는 상기 피어싱 단계에서 알루미늄 원소재에 관통된 관통공에 상기 제2 멘드렐이 삽입된체로 회전시키며 관통공을 확장 및 알루미늄 원소재의 외주면을 단조 시키는 1차 멘드렐 단조 단계와, 상기 1차 멘드렐 단조 단계에서 단조된 알루미늄 원소재의 관통공에 상기 제2 멘드렐보다 직경이 큰 제3 멘드렐이 삽입된체로 회전시키며 관통공을 확장 및 알루미늄 원소재의 외주면을 단조 시키는 2차 멘드렐 단조 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
더불어, 상기 제1 코깅 단계, 제2 업세팅 단계, 제2 코딩 단계, 제1 펀칭 단계, 제1 멘드렐 단조 단계, 제2 펀칭 단계, 제2 멘드렐 단조 단계, 피어싱 단계 및 제3 멘드렐 단조 단계를 시작하기 전에 상기 알루미늄 원소재를 가열하는 가열 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제1 업세팅 단계는 예열된 상기 알루미늄 원소재의 길이에 대해 50% 이상의 길이로 업세팅시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 실린더형 알루미늄 블레이드 루트 성형 방법은 알루미늄 원소재의 중앙부에 천공 지그를 통해 요홈을 형성하고, 요홈에 천공 지그가 삽입된체 외주면을 단조시키므로, 처음부터 알루미늄 원소재에 관통공을 형성하여 단조시키는 방법에 비해 원소재의 잔재율을 감소시켜 생산 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 멘드렐 단조 단계에서 알루미늄 원소재의 회전각을 점진적으로 감소시키며 알루미늄 원소재의 외주면을 가압하여 단조시키므로, 조밀하고 치밀한 조직을 가지며 경도, 파괴인성 및 안전성이 우수한 실린더형 알루미늄 블레이드 루트를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 실린더형 알루미늄 블레이드 루트 성형 방법을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 실린더형 알루미늄 블레이드 루트 성형 방법을 나타낸 단계별 공정도이다.
도 3은 본 발명의 알루미늄 원소재의 온도에 따라 변형률에 따른 응력을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 알루미늄 원소재의 온도에 따라 변형률에 따른 인장 강도를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 제1 펀칭 단계의 알루미늄 원소재를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 피어싱 단계의 알루미늄 원소재를 나타낸 단면도이다.
도 7는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 1차 멘드렐 단조 단계를 나타낸 공정도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 2차 멘드렐 단조 단계를 나타낸 공정도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 실린더형 알루미늄 블레이드 루트를 나타낸 사진이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 실린더형 알루미늄 블레이드 루트 성형 방법을 나타낸 단계별 공정도이다.
도 3은 본 발명의 알루미늄 원소재의 온도에 따라 변형률에 따른 응력을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 알루미늄 원소재의 온도에 따라 변형률에 따른 인장 강도를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 제1 펀칭 단계의 알루미늄 원소재를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 피어싱 단계의 알루미늄 원소재를 나타낸 단면도이다.
도 7는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 1차 멘드렐 단조 단계를 나타낸 공정도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 2차 멘드렐 단조 단계를 나타낸 공정도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 실린더형 알루미늄 블레이드 루트를 나타낸 사진이다.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 실린더형 알루미늄 블레이드 루트 성형 방법을 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 실린더형 알루미늄 블레이드 루트 성형 방법을 나타낸 단계별 공정도이며, 도 3은 본 발명의 알루미늄 원소재의 온도에 따라 변형률에 따른 응력을 나타낸 그래프이고, 도 4는 본 발명의 알루미늄 원소재의 온도에 따라 변형률에 따른 인장 강도를 나타낸 그래프이다.
실린더형 알루미늄 블레이드 루트 성형 방법은 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 예열 단계(S100), 제1 업세팅 단계(S200), 제1 코깅 단계(S250), 제2 업세팅 단계(S300), 제2 코딩 단계(S350), 제1 펀칭 단계(S400), 제1 멘드렐 단조 단계(S450), 제2 펀칭 단계(S500), 제2 멘드렐 단조 단계(S550), 피어싱 단계(S600) 및 제3 멘드렐 단조 단계(S700)를 포함한다.
먼저, 상기 예열 단계(S100)는 원기둥 형태의 알루미늄 원소재(10)를 300~500℃로 예열하는 단계로, 상기 알루미늄 원소재(10)는 알루미늄 주물로 바를 형성할 수도 있으며, 알루미늄 바 제조업체에서 구입하여 원재료를 사용할 수 있다.
또한, 상기 알루미늄 원소재(10)를 300~500℃로 예열하는 것은 후술할 업세팅 단계(S200, S300)에서 상기 알루미늄 원소재(10)를 업세팅하기 용이한 온도이기 때문이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 알루미늄 원소재(10)의 온도를 200℃, 300℃, 400℃ 및 500℃로 변화시킴에 따라, 변형률에 따른 응력을 나타낸 것으로, 상기 알루미늄 원소재(10)는 온도가 증가할수록 유동응력이 감소하는 것을 알 수 있다.
또한, 특정 변형률 이하에서 변형률은 유동응력에 비교적 큰 영향을 주지만, 유동응력이 최대일 때의 변형률, 즉 피크변형률(peak strain)값에 도달한 이후에는 변형률의 증가가 유동응력의 변화에 큰 영향을 주지 못하는 사실도 알 수 있다. 이는 피크변형률 이후부터 재결정이 발생하여 변형경화를 완화시킴으로써, 유동응력의 증가를 저지하기 때문이다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 알루미늄 원소재(10)의 온도에 따라 변형률에 따른 인장 강도를 살펴보면, 상기 알루미늄 원소재(10)의 온도가 300℃보다 낮을 경우, 변형률에 따른 항복점이 크게 증가하여 업세팅을 하기 위해서는 많은 힘을 가해야하며, 500℃보다 높을 경우 인장 강도가 너무 낮아 쉽게 끊어지기 때문에, 300~500℃ 사이의 온도를 유지하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 제1 업세팅 단계(S200)는 상기 예열 단계(S100)에서 예열된 상기 알루미늄 원소재(10)의 상하면을 가압하여 업세팅하는 단계로, 상기 알루미늄 원소재(10)의 상하부에서 가압프레스로 동시에 압력을 가함으로 상기 알루미늄 원소재(10)에 전달된 힘의 방향은 상기 알루미늄 원소재(10)의 중심부에서 방사방향으로 가해지면서 상하면이 고르게 평탄해지고 조직력도 조밀하게 이루어지는 효과가 있다.
또한, 상기 제1 업세팅 단계(S200)는 상기 예열 단계(S100)에서 예열된 상기 알루미늄 원소재(10)의 길이에 대해 50% 이상의 길이로 업세팅하는 것으로, 상기 알루미늄 원소재(10)의 길이를 100이라 가정하면, 상기 제1 업세팅 단계(S200)에서 50 이하의 길이로 업세팅하게 되면, 상기 알루미늄 원소재(10)의 측면에 잔골이 크게 형성되어 후술할 상기 제1 코깅 단계(S250)에서 상기 알루미늄 원소재(10)의 측면을 코깅시키는 효율이 떨어지게 된다.
그리고 상기 제1 코깅 단계(S250)는 상기 제1 업세팅 단계(S200)에서 업세팅된 상기 알루미늄 원소재(10)의 외주면을 코깅하는 단계이다.
이때, 상기 제1 코깅 단계(S250)는 상기 제1 업세팅 단계(S200)에서 상기 알루미늄 원소재(10)의 상하부에서 가압하게 되면, 가압되는 힘에 의해 상기 알루미늄 원소재(10)의 측면으로 소성 변형이 발생하게 되므로, 상기 알루미늄 원소재(10)를 눕혀 상하부에서 압력을 가하여 회전시키면서 상기 알루미늄 원소재(10)의 측면을 평탄하게 평탄하게 형성시키는 단계이다.
또한, 상기 제2 업세팅 단계(S300)는 상기 제1 코깅 단계(S250)에서 코깅된 상기 알루미늄 원소재(10)를 업세팅하는 단계로, 풍력발전기의 블레이드에 결합되는 루트의 크기에 맞게 상기 알루미늄 원소재(10)의 상하부에서 가압프레스로 동시에 압력을 가하여 업세팅시키는 단계이다.
이때, 상기 제2 업세팅 단계(S300)에서는 상기 제1 업세팅 단계(S200) 및 상기 제1 코깅 단계(S250)를 거친 상기 알루미늄 원소재(10)를 재차 가열하여 상기 알루미늄 원소재(10)의 온도를 300~500℃로 유지시키는 것이 바람직하다.
그리고 상기 제2 코깅 단계(S350)는 상기 제2 업세팅 단계(S300)에서 업세팅된 상기 알루미늄 원소재(10)의 외주면을 코깅하는 단계로, 상기 제2 업세팅 단계(S300)에서 상기 알루미늄 원소재(10)의 상하부에서 가압하게되면, 가압되는 힘에 의해 상기 알루미늄 원소재(10)의 측면으로 소성 변형이 발생할 수 있으므로, 상기 알루미늄 원소재(10)를 눕혀 상하부에 압력을 가하며 회전시키면서 상기 알루미늄 원소재(10)의 측면을 평탄하게 형성시키는 단계이다.
다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 펀칭 단계(S400)는 상기 제2 코깅 단계(S350)에서 코깅된 상기 알루미늄 원소재(10)의 중앙부를 제1 멘드렐(20)로 가압하여 요홈(11)을 함몰 형성시키는 단계로, 상기 알루미늄 원소재(10)의 상부면의 중앙에 상기 요홈(11)을 형성하되, 상기 알루미늄 원소재(10) 높이의 50~75% 높이로 함몰 형성시킨다.
특히, 상기 제1 멘드렐(20)은 중실형이나 중공형 등 다양한 유형의 펀치를 사용할 수 있으며, 재료회수율의 증대를 위해서는 상기 제1 멘드렐(20)은 중실형의 펀치를 사용하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 알루미늄 원소재(10)의 중앙부를 상기 제1 멘드렐(20)로 가압하여 일정 높이 함몰 형성시킴으로써, 재료회수율을 더욱 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
이때, 상기 제1 펀칭 단계(S400)는 상기 제2 업세팅 단계(S300)에서 업세팅된 상기 알루미늄 원소재(10)를 상기 요홈(11)이 형성시키기 적절한 온도로 재차 가열 또는 냉각시키며, 바람직하게는 250~450℃로 유지시킨다.
다음으로, 상기 제1 멘드렐 단조 단계(S450)는 상기 제1 펀칭 단계(S400)에서 펀칭된 상기 알루미늄 원소재(10)를 상기 요홈(11)에 상기 제1 멘드렐(20)이 삽입된체로 회전시키며 상기 알루미늄 원소재(10)의 외주면을 단조시키는 단계이다.
그리고 상기 제1 멘드렐 단조 단계(S450)는 상기 알루미늄 원소재(10)를 15~25°회전당 상기 알루미늄 원소재(10)의 외주면을 1회 가압하여 단면이 다각형 형태로 단조시키며, 15~20회 회전되는 동안 반복한다.
또한, 상기 제2 펀칭 단계(S500)는 상기 제1 멘드렐 단조 단계(S450)에서 단조된 상기 알루미늄 원소재(10)의 상기 요홈(11)에 상기 제1 멘드렐(20)보다 직경이 더 크게 형성된 제2 멘드렐(30)을 가압하여 상기 요홈(11)의 내경을 확장시키는 단계이다.
상기 제2 멘드렐 단조 단계(S550)는 상기 제2 펀칭 단계(S500)에서 상기 요홈(11)이 확장된 상기 알루미늄 원소재(10)의 상기 요홈(11)에 상기 제2 멘드렐(30)이 삽입된체로 회전시키며 상기 알루미늄 원소재(10)의 외주면을 단조시키는 단계이다.
이때 상기 제2 멘드렐 단조 단계(S550)는 상기 제1 멘드렐 단조 단계(S450)에서 단면이 다각형 형태로 형성된 상기 알루미늄 원소재(10)를 5~15° 회전당 상기 알루미늄 원소재(10)의 외주면을 1회 가압하여 단면이 링 형태로 단조시키며, 15~25회 회전되는 동안 반복한다.
다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 피어싱 단계(S600)는 상기 제2 멘드렐 단조 단계(S550)에서 단조된 상기 알루미늄 원소재(10)의 상기 요홈(11)에 상기 제2 멘드렐(30)로 가압하여 관통공(12)을 형성시키는 단계이며, 상기 요홈(11)이 형성된 상기 알루미늄 원소재(10)의 정방향으로 상기 제2 멘드렐(30)을 가압하여 상기 관통공(12)을 형성시킬 수 있으며, 역방향으로 상기 제2 멘드렐(30)을 가압하여 상기 관통공(12)을 형성시킬 수 있다.
그리고 상기 제3 멘드렐 단조 단계(S700)는 상기 피어싱 단계(S600)에서 관통된 상기 알루미늄 원소재(10)를 회전시키며 상기 관통공(12)을 확장시키는 단계로, 도 7 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 피어싱 단계(S600)에서 상기 알루미늄 원소재(10)에 관통된 상기 관통공(12)에 상기 제2 멘드렐(30)이 삽입된체로 회전시키며 상기 관통공(12)을 확장 및 상기 알루미늄 원소재(10)의 외주면을 단조시키는 1차 멘드렐 단조 단계(S710)와, 상기 1차 멘드렐 단조 단계(S710)에서 단조된 상기 알루미늄 원소재(10)의 상기 관통공(12)에 상기 제2 멘드렐(30) 보다 직경이 더 큰 제3 멘드렐(40)이 삽입된체로 회전시키며 상기 관통공(12)을 확장 및 상기 알루미늄 원소재(10)의 외주면을 단조시키는 2차 멘드렐 단조 단계(S720)를 포함한다.
상기 1차 멘드렐 단조 단계(S710)에서는 상기 알루미늄 원소재(10)의 하부는 지면에서 소정거리 이격되며, 상기 관통공(12)에 상기 제2 멘드렐(30)이 삽입된체로 회전되고, 상기 알루미늄 원소재(10)의 상부는 압력롤(50)로 가압하게 되어 점차적으로 상기 관통공(12)을 확장시키게 된다.
이때, 상기 1차 멘드렐 단조 단계(S710)에서의 상기 알루미늄 원소재(10)의 온도는 300~450℃를 유지하는 것이 바람직하며, 상기 알루미늄 원소재(10)를 20~25°회전당 상기 압력롤(50)로 1회 가압하여 15~20회 회전되는 동안 반복하게 된다.
상기 알루미늄 원소재(10)를 15회 이하로 회전시키며 반복하게 되면, 상기 알루미늄 원소재(10)의 단면이 원 형상이 아닌 다각형 형상으로 형성되게 되고, 상기 알루미늄 원소재(10)를 20회 이상으로 회전시키며 반복하게 되면, 상기 관통공(12)의 직경이 커지고 상기 알루미늄 원소재(10)의 두께가 얇아지게 된다.
그리고 상기 2차 멘드렐 단조 단계(S720)는 상기 1차 멘드렐 단조 단계(S710)를 거친 상기 알루미늄 원소재(10)의 상기 관통공(12)을 재차 확장시키는 단계로, 상기 1차 멘드렐 단조 단계(S710)에서 확장된 상기 관통공(12)에 상기 제2 멘드렐(30)보다 직경이 큰 상기 제3 멘드렐(40)이 삽입된체로 회전되고, 상기 알루미늄 원소재(10)의 상부는 상기 압력롤(50)로 가압하게 되어 점차적으로 상기 관통공(12)을 확장시키게 된다.
이때, 상기 2차 멘드렐 단조 단계(S720)에서의 상기 알루미늄 원소재(10)의 온도는 300~450℃를 유지하는 것이 바람직하며, 상기 알루미늄 원소재(10)를 20~25°회전당 상기 압력롤(50)로 1회 가압하여 15~20회 회전되는 동안 반복하게 된다.
또한, 상기 제1 코깅 단계(S250), 상기 제2 업세팅 단계(S300), 제2 코깅 단계(S350), 제1 펀칭 단계(S400), 제1 멘드렐 단조 단계(S450), 제2 펀칭 단계(S500), 제2 멘드렐 단조 단계(S550), 피어싱 단계(S600) 및 제3 멘드렐 단계(S700)를 시작하기 전에 상기 알루미늄 원소재(10)를 가열하는 가열 단계를 더 포함한다.
따라서, 각각의 단계를 시작하기 전에 상기 알루미늄 원소재(10)를 가열하여 각각의 공정에 효과적인 온도를 유지할 수 있도록하여 작업효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 알루미늄 5083은 비열처리 합금 중 최고 강도를 가지는 것으로, 내식성, 용접성 및 성형성이 높으며, 해수에 높은 저항성을 가지고 있으므로, 해상 풍력발전기에 결합되는 루트의 재질을 알루미늄 5083을 선택하는 것이 바람직하다.
본 발명은 실린더형 알루미늄 블레이드 루트 성형 방법으로, 원통형 형상의 알루미늄 원소재를 이용하여 풍력발전기의 블레이드에 결합되는 루트의 기본 링 형태로 성형하는 것으로, 상술한 바와 같이, 성형된 알루미늄 원소재를 가공하여 블레이드에 결합되도록 황삭(rough machining) 가공하여, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 알루미늄 소재의 루트(1000)를 생산할 수 있게 된다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
10 : 알루미늄 원소재
11 : 요홈
12 : 관통공
20 : 제1 멘드렐
30 : 제2 멘드렐
40 : 제3 멘드렐
50 : 압력롤
1000 : 실린더형 알루미늄 블레이드 루트
S100 : 예열 단계
S200 : 제1 업세팅 단계
S250 : 제1 코깅 단계
S300 : 제2 업세팅 단계
S350 : 제2 코깅 단계
S400 : 제1 펀칭 단계
S450 : 제1 멘드렐 단조 단계
S500 : 제2 펀칭 단계
S550 : 제2 멘드렐 단조 단계
S600 : 피어싱 단계
S700 : 제3 멘드렐 단조 단계
S710 : 1차 멘드렐 단조 단계
S720 : 2차 멘드렐 단조 단계
11 : 요홈
12 : 관통공
20 : 제1 멘드렐
30 : 제2 멘드렐
40 : 제3 멘드렐
50 : 압력롤
1000 : 실린더형 알루미늄 블레이드 루트
S100 : 예열 단계
S200 : 제1 업세팅 단계
S250 : 제1 코깅 단계
S300 : 제2 업세팅 단계
S350 : 제2 코깅 단계
S400 : 제1 펀칭 단계
S450 : 제1 멘드렐 단조 단계
S500 : 제2 펀칭 단계
S550 : 제2 멘드렐 단조 단계
S600 : 피어싱 단계
S700 : 제3 멘드렐 단조 단계
S710 : 1차 멘드렐 단조 단계
S720 : 2차 멘드렐 단조 단계
Claims (4)
- 원기둥 형태의 알루미늄 원소재를 300~500℃로 예열하는 예열 단계;
상기 예열 단계에서 예열된 알루미늄 원소재의 상하면을 가압하여 업세팅 하는 제1 업세팅 단계;
상기 제1 업세팅 단계에서 업세팅된 알루미늄 원소재의 외주면을 코깅하는 제1 코깅 단계;
상기 제1 코깅 단계에서 코깅된 알루미늄 원소재를 업세팅하는 제2 업세팅 단계;
상기 제2 업세팅 단계에서 업세팅된 알루미늄 원소재의 외주면을 코깅하는 제2 코깅 단계;
상기 제2 코깅 단계에서 코깅된 알루미늄 원소재의 중앙부를 제1 멘드렐로 가압하여 요홈을 함몰 형성시키는 제1 펀칭 단계;
상기 제1 펀칭 단계에서 펀칭된 알루미늄 원소재를 요홈에 제1 멘드렐이 삽입된체로 회전시키며 외주면을 단조시키는 제1 멘드렐 단조 단계;
상기 제1 멘드렐 단조 단계에서 단조된 알루미늄 원소재의 요홈에 상기 제1 멘드렐보다 직경이 큰 제2 매드릴을 가압하여 요홈의 내경을 확장시키는 제2 펀칭 단계;
상기 제2 펀칭 단계에서 요홈이 확장된 알루미늄 원소재의 요홈에 상기 제2 멘드렐이 삽입된체로 회전시키며 외주면을 단조시키는 제2 멘드렐 단조 단계;
상기 제2 멘드렐 단조 단계에서 단조된 알루미늄 원소재의 요홈에 상기 제2 멘드렐로 가압하여 관통공을 형성시키는 피어싱 단계; 및
상기 피어싱 단계에서 관통된 알루미늄 원소재를 회전시키며 상기 관통공을 확장시키는 제3 멘드렐 단조 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더형 알루미늄 블레이드 루트 성형 방법;
- 제1 항에 있어서,
상기 제3 멘드렐 단조 단계는,
상기 피어싱 단계에서 알루미늄 원소재에 관통된 관통공에 상기 제2 멘드렐이 삽입된체로 회전시키며 관통공을 확장 및 알루미늄 원소재의 외주면을 단조 시키는 1차 멘드렐 단조 단계와, 상기 1차 멘드렐 단조 단계에서 단조된 알루미늄 원소재의 관통공에 상기 제2 멘드렐보다 직경이 큰 제3 멘드렐이 삽입된체로 회전시키며 관통공을 확장 및 알루미늄 원소재의 외주면을 단조 시키는 2차 멘드렐 단조 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더형 알루미늄 블레이드 루트 성형 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 제1 코깅 단계, 제2 업세팅 단계, 제2 코딩 단계, 제1 펀칭 단계, 제1 멘드렐 단조 단계, 제2 펀칭 단계, 제2 멘드렐 단조 단계, 피어싱 단계 및 제3 멘드렐 단조 단계를 시작하기 전에 상기 알루미늄 원소재를 가열하는 가열 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더형 알루미늄 블레이드 루트 성형 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 업세팅 단계는,
예열된 상기 알루미늄 원소재의 길이에 대해 50% 이상의 길이로 업세팅시키는 것을 특징으로 하는 실린더형 알루미늄 블레이드 루트 성형 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170173059A KR20190072036A (ko) | 2017-12-15 | 2017-12-15 | 실린더형 알루미늄 블레이드 루트 성형 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170173059A KR20190072036A (ko) | 2017-12-15 | 2017-12-15 | 실린더형 알루미늄 블레이드 루트 성형 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190072036A true KR20190072036A (ko) | 2019-06-25 |
Family
ID=67065383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020170173059A Ceased KR20190072036A (ko) | 2017-12-15 | 2017-12-15 | 실린더형 알루미늄 블레이드 루트 성형 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20190072036A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111250640A (zh) * | 2020-02-29 | 2020-06-09 | 河南中原特钢装备制造有限公司 | 一种大直径精炼热作模具钢锻件的热加工方法 |
-
2017
- 2017-12-15 KR KR1020170173059A patent/KR20190072036A/ko not_active Ceased
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| CN111250640A (zh) * | 2020-02-29 | 2020-06-09 | 河南中原特钢装备制造有限公司 | 一种大直径精炼热作模具钢锻件的热加工方法 |
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Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PX06014S01D Patent event date: 20191001 Comment text: Amendment to Specification, etc. Patent event code: PX06012R01I Patent event date: 20190923 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PX06011S01I Patent event date: 20190823 Comment text: Amendment to Specification, etc. Patent event code: PX06012R01I Patent event date: 20190405 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PX06013S01I Patent event date: 20190209 |