KR0145601B1

KR0145601B1 - 고진공 소결 및 열처리장치

Info

Publication number: KR0145601B1
Application number: KR1019950029126A
Authority: KR
Inventors: 이두환
Original assignee: 전성원; 현대자동차주식회사
Priority date: 1995-09-06
Filing date: 1995-09-06
Publication date: 1998-11-02
Also published as: US5707228A; KR970015757A

Abstract

본 발명은 금속재료를 열처리할때 사용하는 진공로에 관한 것으로서, 가열챔버와 냉각챔버를 일체구성하여 밀폐된 상태의 챔버내에서 가열후 냉각공정의 연계적으로 이루어질 수 있게 하고, 별도의 진공발생수단을 구비하여 가열 및 냉각챔버내의 고진공상태가 지속적으로 유지될 수 있게 함으로써, 고진공 분위기 유지에 따른 금속재료의 표면 물성을 향상시킬 수 있으며, 구조단순화에 따른 장비제어 및 설치비용을 보다 효과적이고 저렴하게 할 수 있는 고진공 소결 및 열처리장치를 제공하고자 한 것이다.

Description

고진공 소결 및 열처리장치

제1도는 본 발명의 고진공 소결 및 열처리장치를 나타내는 도면이고,

제2도는 종래의 고진공 소결 및 열처리장치에 대한 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 가열챔버 11 : 냉각챔버

12 : 시편 이동수단 13 : 진공펌프

14 : 진공챔퍼 15 : 시편

16 : 가열판 17 : 냉각관

18 : 가열매체 19 : 냉매

20 : 진공펌프(D.P) 21 : 진공제어수단

21a : 진공게이지 21b : 진공게이지 콘트롤러

22 : 진공관 23 : 냉각수 튜브

24 : 플랜지 25 : 열전대

본 발명은 금속재료를 열처리할때 사용하는 진공로에 관한 것으로서, 특히 가열챔버와 냉각챔버를 일체구성하고, 각 챔버내의 고 진공화를 실현함으로써, 열처리공정의 효율화와 열처리 효과의 극대화를 도모할 수 있게 한 고진공 소결 및 열처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 실험실에서 상용화 되어 있는 소규모의 고진공 소결 및 열처리장치는 냉각챔버를 갖추고 있지 않아 냉각속도에 의해 크게 좌우되는 금속재료의 물성을 제어하는데 큰 어려움이 있었으며, 이를 해소하기 위하여 별도의 냉각챔버를 외부에 설치하는 경우에는 추가 설치에 따른 비용부담이 있고, 대개의 경우 냉각시 고진공유지가 어렵거나 가스냉각에만 의존하므로 냉각속도가 느리고 비효율적인 점이 있었다.

첨부도면 제2도는 종래이 고진공 소결 및 열처리장치에 대한 개략적인 구성을 나타낸다.

이러한 진공로는 가스 또는 오일담금질을 위한 대규모 장치로서, 가열챔버(10) 및 냉각챔버(11)와, 각 챔버(10), (11) 사이를 연결하는 시편 이동수단(12)이 구비되고, 이것들(10), (11), (12)은 진공펌프(13)를 갖춘 진공챔버(14)내에 포함되는 구조로 이루어지며, 대부분의 구성요소가 고가이면서 구조가 복잡한 단점을 갖고 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 가열챔버와 냉각 챔버를 일체구성하여 밀폐된 상태의 챔버내에서 가열후 냉각공정이 연계적으로 이루어질 수 있게 하고, 별도의 진공발생수단을 구비하여 가열 및 냉각챔버내의 고진공상태가 지속적으로 유지될 수 있게 함으로써, 고진공 분위기 유지에 따른 금속재료의 표면 물성을 향상시킬 수 있으며, 구조단순화에 따른 장비제어 및 설치비용을 보다 효과적이고 저렴하게 할 수 있는 고진공 소결 및 열처리장치를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 시편(15)을 내장할 수 있는 가열관(16)과 냉각관(17)을 구비하는 동시에 이것들(16), (17)을 각각 가열챔버(10)와 냉각챔버(11)에 포함될 수 있도록 수평 및 수직배치하면서 각 챔버(10), (11)가 갖는 가열매체(18) 및 냉매(19)와 접촉전열 가능하게 하고, 상기 가열관(16)과 냉각관(17)은 진공발생수단(20)과 제어수단(21)을 갖춘 진공관(22)에 연결하면서 이것들(16), (17), (22)이 외부와 밀폐된 상태로 서로 연통될 수 있게 하며, 시편이송수단(12)을 구비하여 가열공정을 마친 시편(15)의 냉각공정이 고진공상태에서 연계적으로 이루어질 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 가열관(16)과 진공관(22)의 연결부 주위에는 냉각수 튜브(23)가 수회 감겨져 있어서, 가열판(16)과 진공관(22) 사이의 전열작용이 억제될 수 있게 된다.

이를 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 제1도는 본 발명의 고진공 소결 및 열처리장치를 나타낸다.

여기서, 도면부호 10은 가열챔버이고, 11은 냉각챔버이다.

상기 가열챔버(10)는 시편(15)을 융점 이하이 온도로 가열하는 수단을 의미하며, 여기에는 가열관(16)이 삽입위치될 수 있도록 소정의 공간부가 마련되어 있고, 이러한 공간부의 주위에는 가열코일 등과 같은 가열매체가 내설되어 있다.

이에 따라, 가열관(16)을 둘러싸고 있는 공간부의 전열면에서부터 전도되는 열에 의해 가열관(16)내의 시편(15)이 가열될 수 있게 된다.

이와 같은 가열관(16)의 양쪽 끝단부 중에서 상기 공간부의 안족에 위치되는 끝단부는 시편이 가열매체에 직접 노출되지 않도록 막혀 있게 되고, 다른쪽의 끝단부의 공간부의 바깥쪽으로 소정길이연장되게 되며, 이때의 끝단부에 형성되는 플랜지(24)를 이용하여 후술하는 진공관(22)측과 연결될 수 있게 된다.

특히, 상기 가열관(16)의 플랜지(24) 뒷쪽으로는 냉각수 흐름통로 역할을 하는 냉각수튜브(23)가 일정구간에 걸쳐서 수회 감겨져 있게 된다.

이때의 냉각수튜브(23)를 타고 흐르는 냉각수는 가열관(16)의 둘레를 거치는 동안 이곳으로부터 열을 흡수하여 가열관(16)과 진공관(22)간의 플랜지 연결부위에 매개장착되어 있는 기밀유지용 O-링이 소착되는 것을 방지해주게 된다.

상기 냉각챔버(11)는 가열을 마친 시편(15)을 일정시간동안 급냉시켜 주는 수단을 의미하며, 상부가 개방된 용기형상으로 이루어져 있다.

이러한 냉각챔버(11)는 가열챔버(10)의 일측에 근접위치되는 동시에 이보다 소정의 높이차를 유지하면서 아래쪽에 설치되고, 그 내부에는 적정 액면수준을 갖는 냉매(19)가 채워져 있게 되며, 여기에는 냉각관(17)이 세워진 상태로 삽입 위치된다.

이때의 상기 냉각관(17)은 전체길이의 약 2/3정도 이상이 냉매(19) 속으로 잠기게 되며, 냉각챔버(11)의 바닥쪽에 위치되는 끝단부는 시편과 냉매가 직접 접촉되지 않도록 막혀있는 동시에 냉각챔버(11)의 상부로 연장되는쪽의 끝단부에는 진공관(22)측과 연결을 가능하게 해주는 플랜지(24)가 형성되어 있다.

이에 따라 냉각관(17)을 둘러싸고 있는 냉매(19)의 냉동작용에 이해 냉각관(17)내의 소재(15)가 냉각될 수 있게 된다.

또한, 도면부호 22는 진공관을 나타낸다.

상기 진공관(22)은 가열챔버(10)의 앞쪽에서부터 냉각챔버(11)의 윗쪽을 거쳐 수평 배치되고, 일측 끝단부에는 상기 가열관(16) 및 냉각관(17)과 연결되기 위한 2개의 분기관과, 다른 일측 끝단부에는 각각 진공발생수단(20), 진공제어수단(21), 로내의 온도를 검지해주는 열전대(25)와 연결되기 이한 3개의 분기관을 갖게 된다.

이를 위하여 각각의 분기관 끝단에는 플랜지(24)가 갖추어져 있고, 이곳에 O-링을 매개로 하여 가열관(16) 및 냉각관(17), 진동 발생수단(20) 및 제어수단(21), 열전대(25)의 각 플랜지(24)가 체결되므로서, 가열 및 냉각관(16), (17)과 진공관(22)의 내부는 외부와 차단되면서 하나로 연통될 수 있게 되는 동시에 균일한 진공분위기를 가질 수 있게 된다.

또한, 상기 시편이송수단(12)은 진공관(22)의 외벽을 가이드수단으로 이용하면서 전후이동 되는 외부 마그네틱과, 이 외부 마그네틱과 함께 이동가능한 내부 마그네틱과, 시편탑재수단과 내부 마그네틱 사이에 연결설치되는 로드로 구성된다.

상기 진공발생수단(20)은 관내부의 공기를 외부로 배출시킬 수 있는 진공펌프를 의미하며, 저진공상태(예컨대, 10^-2mbar 정도)를 유지하기 위한 로터리펌프(20a)와, 고진공상태(예컨대, 10^-6mbar 이하)를 유지하기 위한 디퓨션펌프(20b)로 구성된다. 상기 진공제어수단(21)은 관내부의 진공도를 검지할 수 있는 진공게이지 센서(21a)와, 이것으로부터 입력되는 신호를 받아 진공펌프의 작동을 제어하면서 관내부에 항상 적정수준의 진공압이 유지될 수 있도록 해주는 진공 컨트롤러(21b)를 포함하고 있다.

따라서, 가열관(16)과 진공관(22)의 연결부위를 해제한 후 상기 가열챔버(10)의 가열관(16) 내부에 시편(15)을 장입하는 동시에 진공제어수단(21)의 제어에 따른 진공발생수단(20)을 이용하여 관내이 적정 진공 분위기를 조성하고, 이렇게 열처리 예비 단계를 마치면 가열관(16)내의 시편(15)을 설정 온도 조건하에서 소정의 시간동안 가열처리한 다음, 별도의 시편 이동수단(12) 즉, 내외부 마그네틱에 의한 푸시로드방식을 이용하여 가열처리가 끝난 시편(15)을 냉각챔버(10)의 냉각관(17)내에 이동시키고, 여기서 급냉처리한 후 취출함으로서, 열처리공정의 한 사이클을 완료할 수 있는 것이다.

이때의 시편(15)에 대한 가열 및 냉각처리 과정은 균일한 진공 분위기 조건을 갖는 밀폐된 관내에서 연계적으로 이루어지게 되므로써, 기존과 같이 각 공정사이 구간에서 시편(15)이 외부에 노출되어 산화되는 현상을 완전히 배제할 수 있게 되며, 냉각챔버(11)에 충전되는 냉매(19)를 용도에 맞게 선택함으로써, 냉각속도의 조절이 가능해질 수 있게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 고진공 분위기의 지속적인 유지에 따른 금속표면 물성의 향상 효과와, 용도에 맞는 냉매를 선택하여 냉각속도를 조절할 수 있는 장점이 있는 것이다.

Claims

시편(15)을 내장할 수 있는 가열관(16)과 냉각관(17)을 구비하는 동시에 이것들(16), (17)을 각각 가열챔버(10)와 냉각챔버(11)에 포함될 수 있도록 수평 및 수직배치하면서 각 챔버(10), (11)가 갖는 가열매체(18) 및 냉매(19)와 접촉전열 가능하게 하고, 상기 가열관(16)과 냉각관(17)은 진공발생수단(20)과 제어수단(21)을 갖춘 진공관(22)에 연결하면서 이것들(16), (17), (22)이 외부와 밀폐된 상태로 서로 연통될 수 있게 하며, 시편이송수단(12)을 구비하여 가열공정을 마친 시편(15)의 냉각공정이 고진공상태에서 연계적으로 이루어질 수 있게 한 것을 특징으로 하는 고진공 소결 및 열처리장치.
제1항에 있어서, 상기 가열관(16)과 진공관(22)의 연결부 주위에는 냉각수 튜브(23)가 수회 감겨져 있는 것을 특징으로 하는 고진공 소결 및 열처리장치.
제1항에 있어서, 상기 냉각챔버(11)는 가열챔버(10)의 일측에 근접위치되는 동시에 이보다 소정의 높이차를 유지하면서 아래쪽에 설치되는 것을 특징으로 하는 고진공 소결 및 열처리장치.
제1항에 있어서, 상기 시편이송수단(12)은 관벽의 내외측에 각각 설치되는 내외부 마그네틱에 의한 푸시로드방식으로 이루어진 것을 특징으로 하는 고진공 소결 및 열처리장치.