파이프 제조 방법
철강재 파이프는 자동차 부품, 항공기 부품, 수도 배관, 가전 용품 등 거의 전 산업 분야에 사용되고 있습니다
파이프 제조 방법은 여러가지가 있지만 여기에서는 필거공법과 인발공법, 심리스공법에 대해 알아보겠습니다
냉간필거 공법(cold Pilger Process)
냉간필거는 압연공법을 이용하여 파이프를 냉간 상태에서 단면을 감소시켜 원하는 외경과 두께를 만드는
가공법입니다
냉간인발과 유사하게 외경과 두께를 축소시키는 방법은 동일하지만 냉간필거는 주로 압축력을 이용하는 공법
으로 이해하면 쉬울 것 같습니다.
인발은 금형(다이스/플러그)을 통과시켜 원하는 외경과 두께를 만들지만, 필거공법은 롤러와 맨드렐의 회전과 왕복
운동을 통해 약축력으로 파이프의 외경과 두께를 만드는 공법입니다
인발의 장점은 생산성이 높고 치수 정밀도가 아주 높은 반면, 필거는 한번의 인발로 만들기 어려운 외경과 두께를
만들 수 있는 장점이 있습니다 즉 여러번의 인발 공정을 통해 만들어야 하는 외경과 두께를 필거 공법으로 한번에
만들 수 있습니다
필거공법 원리
중간에 홈이 나있는 압연롤러가 상.하로 위치하고 있으며 이 롤러가 회전하면서 일정거리를 전.후 왕복운동을 하면
중간에 야구방망이 모양의 맨드렐이 위치하고 이 맨드렐 내부로 파이프가 들어가면서 맨드렐이 회전을 하고
푸셔가 밀어주면 소재를 롤이 조금씩 다지면서 롤에 의해 외경이 축관되고 맨드렐에 의헤 내경이 만들어지면서 외경과
두께가 결정됩니다
필거공법의 장점
- 정밀한 가공 : 정밀한 외경과 두께를 가진 파이프를 생산
- 균일한 두께 : 맨드렐과 롤러를 사용하여 균일한 두께를 생산
- 높은 생산성 : 반복적인 압축과 연신을 통해 대량 생산이 가능
- 다양한 소재 : 탄소강, 합금강과 스텐레스강 등에 적용 가능
필거공법의 단점
- 고비용 : 고정밀 장비와 숙련된 작업자가 필요하여 투자 비용이 높음
- 제한된 크기 : 큰 외경이나 아주 두꺼운 파이프를 가공하는데 한계가 있음
냉간인발 공법(Cold Drawing)
심레스 또는 용접관 파이프 또는 환봉을 냉간 상태에서 금형에 통과시켜 단면을 감소시키는 공법입니다
아주 정밀한 치수의 외경과 두께를 만들 수 있고 표면을 아주 매끄럽게 만들 수 있으며, 소성 가공을 통해
원하는 물성치(기계적 성질)를 얻을 수 있다. 철강재 파이프의 최상위 품질을 만드는 공법으로 이해하면 될 것입니다
인발공정
구부 – 전처리 – 인발 – 열처리 – 교정 – 검사
- 파이프를 금형에 넣어 앞에서 잡아당기기 위해 한쪽 끝(잡는 부위)을 여러가지 형태로 만드는 것
- 전처리 – 금형에 통과시키기 전에 표면 클리닝과 인발유를 도포하는 공정
- 인발 – 금형(플러그, 다이스)에 통과시키는 공정
- 교정 – 외경과 파이프의 진직도를 정정하는 공정
- 검사 – 치수, 외관, 물성치 검사, ETC나 UT 등의 비파괴 검사도 추가로 함
장점은 비교적 작은 비용(금형만 있으면 됨)으로 정밀한 외경과 치수를 만들 수 있다
심레스 파이프 제조 공법 (seamless pipe)
심레스 파이프는 무계목 파이프와 같은 뜻으로 용접부가 없는, 이음매가 없는 강관을 말하는 것입니다
일반적으로 파이프를 만들때 플레이트를 말아서 양쪽 끝이 서로 맞붙게 되는데 이 부분을 용접하여 만드는
용접관 파이프가 일반적입니다 하지만 심레스 파이프는 환봉이나 원형 빌렛을 가열하여 중앙에 홀을 뚫고
파이프를 만들기 때문에 용접부가 없는 완전한 파이프로 이해하면 되겠습니다
용전관 파이프에서 가장 취약한 용접부가 없기 때문에 충격이나 고압력에 굉장히 강할 수 밖에 없습니다
제조방법
재료 가열 – 천공(홀생성) – 맨드렐 압연(치수 형성) – SRM(stretch Reducing Mill, 최종 치수 형성)
- 천공원리 : 재료(빌렛)를 열간상태에서 회전하는 상.하의 롤 사이로 통과시켜 회전력에 의해 홀이 생기게 되며 홀에 플러그를 넣어 파이프의 형태로 만듦
- 맨드렐 압연 : 가열된 상태로 회전하는 여러개의 롤에 통과시켜 외경을 만들고 맨드렐을 내경에 넣어 원하는 두께를 만듦
- SRM Mill : 맨드렐 압연과 비슷하나 더 많은 압연기를 통과시켜 외경과 두께를 줄이고 치수 정밀도를 높이는 공정
여기에서는 파이프의 가공방법 중 필거공법, 인발공법에 대해서 알아보았고 심리스 파이프의 제조법에 대해 알아보았습니다