KR0120285B1

KR0120285B1 - Forming method of fiber reinforced metal

Info

Publication number: KR0120285B1
Application number: KR1019940025310A
Authority: KR
Inventors: 윤광식; 이환용
Original assignee: 이충곤; 삼립산업주식회사
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 1997-10-22
Also published as: KR960010887A

Abstract

mixing short fibers with water containing a combiner; dehydrating and drying the short fibers to form a preliminary material; immersing the preliminary material in aluminum alloy to obtain the fiber-reinforced metal composite material (FRM); heating the composite material (FRM) in a heating furnace at above 660 degrees centigrade; heating the composite material (FRM) at a temperature below 1,600 degrees centigrade to remove aluminum alloy formed on the composite material (FRM); press molding the composite material (FRM) in a mold at about 200 degrees centigrade.

Description

Exfoliation and Forming Method of Fiber Reinforced Metal Matrix Composite (FRM)

내용없음.None.

본 발명은 FRM(Fiber Reinforced Metal:섬유강화금속기 복합재료) 제조시 FRM의 외면에 형성되는 알미늄 합금덧살을 본체의 손상없이 완벽하게 제거함으로써 제거된 덧살을 재사용할수 있도록 함과 동시에 덧살제거를 위하여 가열된 본체는 복잡하고 다양한 형상으로 정밀성형이 가능하도록 한 것이다.The present invention is to completely remove the aluminum alloy brittle formed on the outer surface of the FRM without damaging the body during the manufacturing of FRM (Fiber Reinforced Metal) composite material to be heated and to remove the debris at the same time The main body is to enable precision molding in complex and various shapes.

다시 말하면 한번의 가열에 의하여 덧살의 완벽한 제거와 재사용은 물론 FRM의 정밀성형이 가능하도록 한 것으로서 동시에 이를 위하여 필요한 제반의 조건을 제시한 것이다.In other words, it is possible to complete the removal and reuse of the deodorant by one heating as well as the precision molding of the FRM, and at the same time, it presents all the necessary conditions for this.

일정량의 단섬유 또는 장섬유를 결합제(binder)가 혼합된 적량의 물에 넣어 고르게 분포되도록 휘저어주고 성형틀에 부어넣은 다음 천천히 배수 가압탈형하고 건조시켜 예비성형체를 제조하고 이 예비성형체에 알미늄 합금용탕을 강제 합침시켜 FRM(섬유강화금속기 복합재료)을 제조하는 방법은 출원인의 발명특허 제67809호(공고번호 93-7315호)또는 일본 공개특허 평 2-30726호 등에 의하여 이미 공지되어 있다.Stir a certain amount of short or long fibers in an appropriate amount of water mixed with a binder, stir it to be evenly distributed, pour it into a molding mold, and then slowly drain and depressurize and dry to prepare a preform, which is an aluminum alloy molten metal. The method of manufacturing FRM (Fiber Reinforced Metal Matrix Composite) by forcibly joining is already known by Applicant's Invention Patent No. 67809 (Publication No. 93-7315) or Japanese Patent Laid-Open No. 2-30726.

따라서 이와 같이 형틀내에 투입한 예비성형체 위에 알미늄합금 용탕을 부어넣고 가압하여 알미늄합금용탕이 예비성형체내에 강제 함침되도록 하는 방법으로 FRH을 제조하므로 제조된 FRM의 외면에는 미처 함침되지 못한 알미늄합금층 즉 덧살이 형성되는 경우가 많았다.Therefore, the aluminum alloy molten metal is poured onto the preform put into the mold and pressurized so that the aluminum alloy molten metal is impregnated into the preform so that the aluminum alloy layer is not impregnated on the outer surface of the manufactured FRM. There are many cases of the formation of a gout.

종래에는 이와 같이 FRM외면에 형성된 알미늄 덧살을 절삭하거나 또는 강제로 뜯어내는 방법으로 제거하였기 때문에 제거가 용이하지 않을 뿐 아니라 본체일부가 덧살에 붙어 함께 제거되므로 제거된 덧살의 재사용이 불가능하였고 따라서 자원의 낭비와 많은 폐자원이 발생되는 문제가 있었다.Conventionally, since the aluminum extremities formed on the outer surface of the FRM were removed by cutting or forcibly removing them, they were not easy to remove. There was a problem that waste and a lot of waste resources are generated.

또한 FRM은 비교적 단순한 형상으로만 제조되기 때문에 종래에는 다양한 형상의 부품으로 제조하기 위하여 본체의 많은 부분을 필요한 형상이 되도록 깎아 내는 절삭가공을 하여 제조하므로서 절삭가공에 시간과 인력이 많이 소요될 뿐 아니라 절삭가공에 의하여 제거되는 만큼 자원낭비와 많은 폐자원이 발생되는 문제가 있었다.In addition, since FRM is manufactured only in a relatively simple shape, it is conventionally manufactured by cutting a large portion of the main body to make a required shape in order to manufacture parts of various shapes. As it is removed by processing, there was a problem of waste of resources and generation of many waste resources.

FRM이 단순한 형상으로만 제조되는 이유는 예비성형체의 제조방법 때문이다.The reason why the FRM is manufactured only in a simple shape is because of the manufacturing method of the preform.

즉, 예비성형체는 특허공고 제93-7315호에서 설명된 바와 같이 단섬유를 약간의 결합체가 투입된 물과 혼합하여 금형에 부어넣고 단섬유의 고른 분포가 유지되도록 하면서 침전시키고 적절히 배수되게 한 다음, 가압하여 적정크기와 밀도로 성형되게 하고, 다시 완전배수, 탈형, 건조시켜 제조하므로 구멍이나 깊은 홈 또는 심한 요철 등이 형성되는 복잡한 형상으로는 어렵고 예비성형체가 단순한 형상으로 제조되는 이상 이 예비성형체에 알미늄합금용탕을 부어 가압함침시켜 제조하는 FRM의 형상 역시 비교적 단순한 형상으로 제조될 수밖에 없는 것이다.That is, the preform is mixed with water into which a small amount of binder is added, as described in Patent Publication No. 93-7315, poured into a mold and allowed to settle and drain properly while maintaining an even distribution of the short fibers. Since it is pressurized to be molded to the appropriate size and density, and then completely drained, demolded, and dried, it is difficult to complex shapes in which holes, deep grooves, or severe irregularities are formed, and as long as the preform is manufactured in a simple shape, The shape of the FRM produced by pouring aluminum alloy molten metal under pressure impregnation is also inevitably produced in a relatively simple shape.

또한 특정부품을 위하여 일정한 형상으로 제조된 FRM이 필요한 수요를 충족하고 남았을 때 이를 타부품용으로 재활용 하려해도 형상의 차이가 클때는 절삭가공의 방법으로는 재활용이 곤란하여 그대로 폐기하게 된다 등의 문제도 있는 것이었다.In addition, when the FRM manufactured in a certain shape meets the required demand and tries to recycle it for other parts, when the difference in shape is large, it is difficult to recycle by the cutting method and discards it as it is. There was also.

본 발명은 이러한 제반 문제점을 해결한 것이다.The present invention solves these problems.

즉, 한번의 가열에 의하여 덧살의 제거가 용이하면서 완벽하게 되므로 제거된 덧살의 재사용이 가능하고, 덧살이 완전히 제거된 FRM은 다양하고 복합한 형상으로 정밀 성형할 수 있는 것이다.That is, the removal of the gumshoes by one heating is easy and perfect, so that the reuse of the removed gumshoes is possible, and the FRM, which is completely removed, can be precisely molded into various and complex shapes.

다시 말하면 종래에는 제조된 FRM의 외면에 형성된 덧살을 본체 일부와 함께 절삭 가공하면서 제거하거나 또는 강제로 뜯어내는 방법으로 제거하였기 때문에 제거된 덧살의 재사용이 불가능하여 자원의 낭비는 물론 많은 폐자원이 발생하였고 덧살의 완벽한 제거가 어렵기 때문에 정밀성형을 할 수 없어 많은 시간과 인력 및 자원이 낭비되고 폐자원이 발생하게 되는 문제가 있고, 비교적 단순한 형상으로 제조된 FRM을 복잡한 형상의 부품으로 제조하기 위하여는 절삭가공방법으로 제조하므로 이러한 절삭가공에 의하여서도 많은 자원의 낭비와 폐자원이 발생하는 것이 있다.In other words, in the prior art, the extermination formed on the outer surface of the manufactured FRM was removed by cutting or forcibly removing it with a part of the main body, and thus the reused of the removed extortion is impossible, and waste of resources and many waste resources are generated. Because it is difficult to completely remove the gum, there is a problem that a lot of time, manpower and resources are wasted and waste resources are generated because it is not possible to make precision molding. In order to manufacture FRM manufactured with a relatively simple shape as a complex part Since is manufactured by the cutting method, there is a waste of a lot of resources and waste resources are generated even by this cutting process.

본 발명에서는 이를 해결하여 덧살의 제거를 가열용융방법에 있어서 제거되도록 하므로서 덧살의 제거가 용이하고 완벽함으로 제거된 덧살은 즉시 재사용이 가능할뿐만 아니라 덧살제거를 위한 가열에 의하여 충분히 온도가 높아진 FRM본체는 원하는 형상의 금형에 넣어 가압성형하므로서 복잡하고 다양한 형상의 부품으로 제조가 가능한 것이다.The present invention solves this problem, so that the removal of the decay in the heating melting method is easy to remove the decay and the complete decay is not only immediately reusable, but the FRM main body sufficiently high temperature by heating to remove the decay It is possible to manufacture a complex and various parts by pressing in a mold of a desired shape.

따라서 이 경우 이미 덧살제거를 위하여 충분히 가열된 FRM을 가압성형하여 제조하므로서 새로운 가열에너지를 소요하지않고 별도의 가열시간도 필요하지 않아 제조가 매우 신속하게 되는 것이다.Therefore, in this case, the pressurized molding of the FRM already heated enough to remove the debris does not require new heating energy and does not require a separate heating time, so the manufacturing is very quick.

본 발명에서는 또한 이를 위하여 필요한 모든 조건을 제공하였다.The present invention also provides all the necessary conditions for this.

본 발명에 있어서 가열온도는 알미늄합금 용융온도 660℃ 보다는 높게하되 예비성형체에 손상을 주지 않도록 예비성형체 최고 사용온도인 1,600℃ 보다는 낮게 하여야 한다.In the present invention, the heating temperature is higher than the aluminum alloy melting temperature of 660 ℃ but should be lower than 1,600 ℃, the maximum use temperature of the preform so as not to damage the preform.

그러나 실험한 바 가장 이상적인 가열조건은 약 800℃ 로 30분정도 가열하는 것이다.However, the experiment shows that the ideal heating condition is to heat it to about 800 ℃ for 30 minutes.

왜냐하면 800℃ 이상의 고열로 가열하면 열에너지의 소모가 많고 800℃ 이하의 저온이면 가열시강이 길어 생산성에 문제가 있게 되기 때문이다.This is because when heated to a high temperature of more than 800 ℃ is a lot of heat energy consumption, if the low temperature below 800 ℃ is a long steel when heating, there is a problem in productivity.

덧살이 제거된 FRM을 가압 성형시 성형틀의 금형은 최소한 200℃ 정도로 가열하여야 한다.When press-molded FRM is pressed, the mold of the mold should be heated to at least 200 ℃.

이는 덧살제거시 약 800℃ 가열로 가열된 FRM의 온도가 가압 성형중 660℃ 하로 냉각되지 않도록 하는 최소한의 온도 조건이다.This is the minimum temperature condition that ensures that the temperature of the FRM heated to about 800 ° C. during descaling does not cool below 660 ° C. during press molding.

또한 가압 성형시 가압력이나 가압속도나 너무 높으면 성형 중 FRM 내의 섬유가 손상을 입게 되고 너무 늦으면 성형시간이 오래 소요되어 생산성에 문제가 있게 된다.In addition, if the pressing force or pressurization speed or too high during the press molding, the fiber in the FRM is damaged during molding, and if it is too late, the molding takes a long time and there is a problem in productivity.

따라서 시험한 바 FRM내의 섬유가 손상되지 않으면서 적절한 생산속도를 갖도록 하는 가압성형 조건은 대략 가압력 76MPa,가압속도 22.5mm/sec,가압시간 5sec 정도가 가장 적합하였다.Therefore, as a result of the test, the press molding conditions for achieving the proper production speed without damaging the fibers in the FRM were most suitable for the pressing pressure of about 76MPa, the pressing speed of 22.5mm / sec, and the pressing time of about 5sec.

또한 시험한 바에 의하면 덧살제거를 위하여 가열시 예비성형체내에 함침된 알미늄합금은 내부에서 섬유에 의하여 보호되고 있기 때문에 가장 외면 특히 덧살 인근의 것만 약간 같이 용융되나 그 량이 적어 거의 무시할 정도이므로 FRM의 품질에는 문제가 발생하지 않는다.In addition, since the aluminum alloy impregnated in the preform when heated to remove the debris is protected by the fibers inside, only the outermost part, especially near the debris, melts a little together but the amount is so small that it is almost negligible. The problem does not occur.

FRM을 가열할때는 덧살의 제거가 용이하도록 덧살이 많이 형성된 부분이 아래쪽으로 향하도록 하는 것이 바람직하며 가열로의 저부에는 용융액이 쉽게 흘러나가도록 주위가 경사면으로 된 배출구멍을 형성해주는 것이 좋다.When heating the FRM, it is preferable that the portion of which is formed with a lot of teeth is directed downward so that the removal of the gum is easy, and at the bottom of the furnace, it is preferable to form a discharge hole having a sloping surface around the melt so that the melt can flow easily.

본 발명의 실시예는 다음과 같다.Embodiments of the present invention are as follows.

덧살이 형성된 통상의 FRM을 저면에 배출공이 형성된 전기가열로의 도가니에 덧살부분이 많은 부분을 아래로 향하도록 하여 넣고 약 800℃ 온도로 약 30분 정도 가열하면 알미늄합금 덧살이 완전히 용융제거된다.When the conventional FRM is formed with an additional hole in the crucible of the electric heating furnace where the exhaust hole is formed at the bottom thereof, the portion of the grate is faced down and heated at about 800 ° C. for about 30 minutes to completely melt away the aluminum alloy.

덧살이 완전히 제거된 FRM을 전기가열로로부터 끄집어내어 원하는 형상의 금형에 넣고 금형 온도 약 200℃가 압력 약 76MPa, 가압속도 약 22.5mm/s, 가압유지시간 5sec 정도로 가압성형하여 완성한다.The FRM, which has been completely removed, is removed from the electric heating furnace and placed in a mold having a desired shape. The mold temperature is about 200 ° C. and the pressure is about 76 MPa, the pressurization speed is about 22.5 mm / s, and the holding time is 5 sec.

이상과 같이 본 발명은 덧살을 용융시켜 제거하므로서 덧살의 제거가 완벽하여 제거된 덧살의 재사용이 가능하고 본체가 손상되지 않으므로 자원 절약과 함께 폐자원이 발생이 방지되고 덧살 제거용 열에너지로 가열되어 가소성이 높아진 FRM은 새로운 열에너지의 공급없이 그대로 금형에 넣고 자유롭게 가압하여 복잡하고 다양한 형상의 부품으로 정밀성형이 가능하므로 많은 에너지와 시간을 절약하고 정밀성형이 되므로 새로운 절삭가공이 필요하지 않아 생산성이 높고 자원낭비를 방지하는 등의 효과가 있는 것이다.As described above, the present invention melts the debris and removes the debris, thereby completely reusing the debris removed, and since the main body is not damaged, waste resources are prevented from occurring along with the saving of resources, and heated by heat energy for removing debris and plasticity. This increased FRM can be precisely molded into complex and diverse parts by simply inserting it into a mold without supplying new thermal energy, which saves a lot of energy and time, and it is precision molded. It is effective in preventing waste.

Claims

In the fiber-reinforced metal-based composite material (FRM), which is made by forcibly impregnating a molten aluminum alloy with a short fiber preform, the extermination formed on the outer surface is heated to a temperature of about 800 ° C. to remove it, and the extremity is removed without heating. A method of removing and shaping the fiber reinforced metal-based composite material (FRM), which is formed by pressing into a mold of a molding mold heated to a temperature of 200 ° C., pressing by about 76 MPa, pressing speed of about 22.5 mm / sec, and holding time of 5 sec.