KR100288573B1 - 퍼밍 금형의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 퍼밍(Forming) 금형에 관한 것으로서, 특히 낮은 구배(Grade)의 합금 공구강 재질에 요구부위만 화학접합식 써어밀 스프레이 코팅을 하여 원가절감 및 폐기품을 보수재활용 할 수 있도록 한 퍼밍금형의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 벌크(Bulk) 상태의 일반 합금공구강 모재에 사용되는 표면부위만 내마모, 내열금속으로 0.1∼0.3mm 써어밀 스프레이 후막 코팅한 후 화학접합열처리하여 원가절감 및 폐기품 재활용할 수 있도록 함이 특징이다.

Description

퍼밍 금형의 제조방법
본 발명은 퍼밍(Forming) 금형에 관한 것으로서, 특히 낮은 구배(Grade)의 합금공구강 재질에 요구부위만 화학접합식 써어밀 스프레이 코팅을 하여 원가절감 및 폐기품을 보수재활용 할 수 있도록 한 퍼밍금형의 제조방법에 관한 것이다.
종래의 퍼밍금형류, 즉 소결금형, 프레스금형, 사출금형, 단조금형 등은 금형의 코어(core)를 제조시, 내마모 및 내열성 향상을 위하여 초경(w.c) 금속 또는 고속도강 재질을 벌크(Bulk) 상태로 가공하여 용접에 의해 부착한다.
또한 금형의 다이(die)를 제조시, 방전가공이 이루어진 벌크재 초경금속을 가공된 합금공구강에 열막음한다.
상기와 같은 퍼밍금형류는 벌크재로 초경금속과 같은 내마모금속을 사용하여야 하므로서 제조원가가 과다하게 소요되는 결점이 있으며, 일정기간 사용후에는 마모에 의해 칫수상 금형으로서의 기능을 수행하지 못할 경우 값비싼 금형을 폐기 처분하여야 하는 결점이 있었다.
또한 금형의 가공 전에 기존 재료는 강도나, 마모성이 저조함에 따라 열처리공정을 거쳐야하고, 내마모성의 벌크(Bulk)재를 열처리 후 가공하므로서 가공이 어렵고 가공량이 많다.
그리고, 제조공정상 제조시간 및 공수가 많이 소요되고 스페어 파트(Spare part)에 대한 부담을 갖는 문제점 등이 있었다.
이에 본 발명은 상기한 종래의 문제점 등을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 퍼밍금형을 합금공구강으로 형성하되, 퍼밍금형의 사용부위만 내마모금속제로 일정두께 화학접합식 스프레이 코팅하여 원가절감 및 폐기품보수 재활용을 꾀하고저 함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 퍼밍금형의 코어는 합금공구강으로 모재의 코팅여유를 0.1∼0.3mm둔 상태로 황삭가공하고, 모재는 제품치수관리를 제외한 부위를 마스킹테이프로 마스킹한 후, 화학접합 가압열처리 매카니즘에 의해 내마모금속의 선재나 분말로 불활성가스에 고주파아크를 주입시켜 약 16,500℃의 고온고열에 분말을 이송시키고, 650m/sec로 모재에 분사피복하여, 상기 피복된 모재를 연마하여 조립하는 것이다.
이하 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 퍼밍금형을 제조함에 있어서, 퍼밍금형의 코어는 합금공구강으로 형성하되, 함금공구강 모재의 코팅여유를 0.1∼0.3mm둔 상태로 황삭가공한다. 그리고 모재는 제품치수관리를 제외한 부위를 마스킹테이프(Mask Tape)로 마스킹(Masking)한 후, 화학접합 가압열처리 매카니즘(Mechanism)에 의해 내마모금속의 선재나 분말로 불활성가스에 고주파아크를 주입시켜 약 16,500℃의 고온고열에 분말을 이송시키고, 650m/sec로 모재에 분사피복하여, 상기 피복된 모재를 연마하여 조립하는 것이다.
이때, 상기 화학접합 가압열처리 매카니즘은 모재나 코팅(coating)재의 용융온도 이하의 소성변경온도에서 접촉금속층 표면이 항복 또는 크리프(Creep)에 의해 소성변형되고, 접촉면적이 증가하여 아래 표 1과 같이 계면반응을 방해하는 금속산화물이 전단변위에 의해 제거된다.
그리고 제2단계에서는 소성변경 또는 표면확산이 추가되고, 공공(Void)의 소결과 접촉면적의 확대가 진행되어, 결국 소결확산기구가 아래 표 2와 같이 진행된다.
한편, 마지막 단계에서 체적확산이 추가되고 계면이동 공공의 소결이 표 3과 같이 진행되어 접합이 완료되는 것이다.
그러므로 모재를 낮은 그레이드(Grade)의 일반합금강제(SKS3)를 이용하여 내마모가 필요한 사용부위만 내마모금속으로 후막코팅하므로서 제조재료비가 현사용중인 퍼밍금형보다 약 50% 정도 절감이 가능하다.
또는 본 발명의 퍼밍금형 제조방법의 후막코팅이기 때문에 마모폐기 금형을 육성 보완하거나, 가공불량 부위를 보완육성이 가능하므로서 반영구적 사용이 가능하다.
그리고, 고온분사 코팅이기 때문에 재료의 내마모성 향상을 위하여 열처리를 하지 않으며, 금형가공면에 일반적인 벌크(Bulk)금형보다 가공이 용이하고 공수도 절감된다.
또한 적은 비용으로도 필요부위만 코팅금속의 선택에 따라서 2배 이상의 툴라이프(Tool Life)를 향상시킬 수 있다.
그리고 써어밀 스프레이(Thermal Spray) 재질이 모재에 물리적 압착상태에서 화학접합 과정에 의한 조직적 접합을 하므로서 코팅층 접합 및 전단강도를 가일층 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 퍼밍금형의 모재를 합금공구강으로 하여 필요부위만 고온 고열 및 고속으로 내마모금속을 화학식 접합열처리 코팅 제조하므로서 원가절감은 물론 폐기물을 재활용할 수 있는 특징이 있다.

Claims (3)

  1. 벌크(Bulk)상태의 일반 합금공구강 모재에 사용되는 표면부위만 내마모, 내열금속으로 코팅여유에 해당하는 0.1∼0.3mm를 황삭가공한 후, 이 코팅여유부에 내마모금속재로 써어밀 스프레이 후막코팅한 다음, 상기 합금공구강 모재와 코팅재간에 기공 공공을 없애고 온도와 활성화재에 의한 원자간 접합을 갖도록 화합접합열처리를 한 후, 마무질연마를 하는 것을 특징으로 하는 퍼밍금형의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 써어밀 스프레이 후막코팅은, 불활성가스(Ar, N2, H2, He)에 고주파아크를 주입시켜 가스를 이온화시키고, 건의 노즐선단부에서 발생하는 16,500℃의 고온열에 분말을 이송시켜 고속(650m/sec)으로 모재에 용사기법으로 분사시킨 뒤 마무리로 연마하는 것을 특징으로 하는 퍼밍금형의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 화학접합열처리는 모재나 코팅재의 용융온도 이하의 계면열적 활성화온도에서 계면간 소성변형 및 표면 확산작용으로 공공의 보이드(Void)소결과, 접촉면적 확대가 진행되고, 마지막으로 체적확산과 공공(Void)이 소결되어 계면접합이 이루어짐을 특징으로 하는 퍼밍금형의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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