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3 편     소  성   가   공
6 장   제관(製管; tube making)(교과서 p.242)

관(管; pipe)은 주조, 용접, 압연, 압출 및 인발 등에 의해서 만들거나, 만들 때 이들 중 한 과정을 거칠 수 있다. 따라서 각 해당 편 및 장에서 제관법을 부분적으로 취급하였으나 제관법에 대한 종합적 지식을 얻는 데에 도움을 주기 위하여 여기에 이미 취급한 내용에는 link하고 소성편에 속하면서 앞에서 취급하지 않은 제관법을 모아 소개하기로 한다.

제관법
  1. seamless pipe
  2. 천공법(穿孔法; piercing process)
    • Mannesmann 압연천공법(Mannesmann piercing process)
  3. seamed pipe
    • 성형하여 접합하는 방법

pipe

관은 재질에 따라 강관, 동관 등이 있고, 이음매의 유무에 따라 seamless pipe와 seamed pipe, 단면형상 따라 원형관, 4각관 등, 용도에 따라 도관(導管; conduit), 배관(配管; line pipe), 압력관(壓力管; pressure pipe), 구조용관(構造用管; structual pipe), 구동관(驅動管; drive pipe), 관주(管柱; tubular pole) 등이 있다.

[1] seamless pipe

(1) Mannesmann 압연천공법(Mannesmann piercing process):

그림 (a), (b)에서 보는 바와 같이 재료를 압축하면서 회전시키면 중심부에 균열이 생기는 것을 흔히 볼 수 있을 것이다. 그림 (c)에서와 같이 roll(roller)이 수평에 대하여 5~10o 정도 경사되어 있으며, 중앙부는 25mm 정도가 동일 지름으로서 평탄부를 이룬다. 두 roll은 수평면 상에서 서로 6~12°정도 교차되어 있어 billet이 회전운동과 직선운동을 하게 된다. 이 때 2개의 roll의 회전방향은 같고, billet은 반대 방향으로 회전한다.
그림 (d)에서 roll 표면의 접선력(마찰력) F의 분력인 F ·cos α에 의하여 가공물인 billet이 회전하게 되고, 분력 F ·sin α 의하여 가공물이 전진운동을 한다. roll의 중앙부로 갈수록 지름이 크기 때문에 가공물은 심한 비틀림을 받아 표면이 인장되는 데 지름의 감소만으로는 보충할 수 없으므로 가공물 중심의 재료가 외측으로 유동하게 된다. 가공물이 roll 사이에서 이탈되지 않도록 guide가 설치되어 있고, roll의 주속은 75 ~ 900mm/min 정도이며, 소재의 가열온도는 저탄소강(低炭素鋼)의 경우 1250℃정도로서 열간가공이다.


Mannesmann 압연천공법의 원리
first piercer(구멍을 낸다)

second piercer(지름을 확대하고 벽두께를 얇게한다)

Mannesmann 압연천공법에 의한 관은 조잡하고 치수가 정확하지 않으므로 필요에 따라 다음의 압연과정을 거쳐서 제품이 완성된다.

plug 압연기(plug mill)의 roll 사이에 가공할 pipe를 재가열하여 놓고 pipe 내에 plug를 넣은 상태에서 압연함으로써 pipe 지름을 조정하고 벽의 두께를 감소시킬 수 있다.

plug 압연기

rotary 압연기는 그림과 같이 pipe 벽을 얇게 하면서 지름을 확대할 때 사용된다.

rotary 압연기(Stiefel 압연기)

reeling 압연기(reeling mill)의 roll은 원주형이며, 안지름을 조정하며 전가공에서 생긴 내외면의 상처를 없애고 매끈하게 한다.

reeling mill

정경(定徑)압연기(sizing mill)는 reeling 압연기를 거친 관을 재가열하여 plug나 mandrel을 사용하지 않고 바깥지름을 지정된 치수로 조정한다.

정경압연기

최종적으로 rotary straightener에서 진직도를 높인다.

rotary straightener

[2] seamed pipe

seamed pipe 제조법은 노(爐)를 통과시켜 1400℃로 가열된 강 strip을 roll로 성형하고 roll로 압접하는 방법과 상온에서 성형하고 접합부를 전기용접하는 경우가 있다. 전기용접 중에는 submerged arc arc 용접, 전기저항용접,, 고주파용접 등이 사용된다.

확대 strip을 원통으로 성형하여 용접

관(管; pipe)의 굽힘법

Malleable Cast Iron Thread Type Fittings

What's the difference between a pipe and a tube?

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