KR100491966B1 - Apparatus for discontinuously dispersion-reinforced MMC fabrication - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속기지 액상에 비연속 강화재를 분산 강화시켜 금속기지 복합재료를 제조하는 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for manufacturing a metal base composite by dispersing and dispersing a discontinuous reinforcing material in a metal base liquid phase.
이를 위한 본 발명은, 비연속 분산강화 금속기지 복합재료 제조장치에 있어서, 고주파 유도장치를 구비한 유도 용해로를 포함하고, 상기 유도 용해로는 금속기지 액상에 비연속 강화재를 균일하게 분산강화시켜 금속기지 복합재료를 주조하며, 상기 제조장치는 상기 용해로내 상기 강화재의 균일한 분산에 영향을 미치는 인자들인 혼합 및 출탕온도, 강화재의 예열, 균일한 교반을 위한 임펠러의 형상, 임펠러의 위치 및 교반속도, 분말의 공급과 연관되도록 된 것을 특징으로 한다.To this end, the present invention, in the discontinuous dispersion-reinforced metal base composite material manufacturing apparatus, comprising an induction melting furnace having a high frequency induction apparatus, the induction melting furnace uniformly disperse and strengthen the discontinuous reinforcing material in the metal base liquid phase Casting a composite material, the manufacturing apparatus is a factor affecting the uniform dispersion of the reinforcement in the melting furnace mixing and tapping temperature, preheating of the reinforcement, the shape of the impeller for uniform stirring, the position and stirring speed of the impeller, Characterized in that it is associated with the supply of powder.
이로써, 본 발명에 따르면 금속기지 복합재료의 제조에 있어서 여러 공정인자들을 변수로 지정하여 최적의 공정조건에서 균일한 강화재의 분산을 가지는 금속기지 복합재료를 제조할 수 있다. Thus, according to the present invention, it is possible to manufacture a metal base composite material having a uniform dispersion of reinforcing material under optimum process conditions by specifying various process factors as variables in the manufacture of the metal base composite material.
Description
본 발명은 비연속 분산강화 금속기지 복합재료 제조장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 금속기지 액상에 비연속 강화재를 분산 강화시켜 금속기지 복합재료를 제조하는 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for producing a discontinuous dispersion-enhanced metal base composite material, and more particularly, to an apparatus for manufacturing a metal-base composite material by dispersing and strengthening a discontinuous reinforcing material in a metal base liquid phase.
당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 금속기지 복합재료는 강화재(reinforcement powder)로 첨가되는 재료의 형상에 따라 크게 비연속 분산 강화 금속기지 복합재료와 섬유강화 금속기지 복합재료로 나누어진다. 비연속 분산 강화 금속기지 복합재료는 기지금속에 고온에서 안정한 화인(fine) 세라믹을 분산강화한 것이 일반적인데, 이와 같은 금속기지 복합재료는 금속기지의 높은 인성과 산화물, 탄화물, 질화물 등 강화재의 고경도, 고온 안정성 등의 조합에 의해 기존의 금속재료에 비해 비강도, 탄성계수 및 인성 등이 크게 향상된 우수한 기계적 성질을 가지는 재료로 알려지고 있다. As is well known to those skilled in the art, metal-based composites are largely divided into discontinuous dispersion-reinforced metal-based composites and fiber-reinforced metal-based composites depending on the shape of the material added as the reinforcement powder. Non-continuous dispersion-reinforced metal base composites are generally made by dispersing and strengthening a fine ceramic that is stable at high temperatures to a base metal. Such metal base composites have high toughness and high hardness of reinforcement materials such as oxides, carbides, and nitrides. It is known that a material having excellent mechanical properties, such as a high strength, modulus of elasticity, toughness, etc. is significantly improved compared to a conventional metal material by a combination of high temperature stability and the like.
상기한 불연속 금속기지 복합재료의 제조방법으로는 예비성형체 주입법(perform infiltration), UPAL 프로세스법, 분말야금법(powder metallurgy), 분무성형법(spray forming), 정밀주조법(precision casting), LANXIDE법 등이 있다. 상기 UPAL 프로세스법은 1981년 Krishnan 등이 개발한 프로세스로, 흑연과 같은 세라믹 강화재를 이용한 금속기지 복합재료를 제조하는데 있어 문제가 되는 매우 나쁜 젖음성(wettability)을 개선하고자 고안한 프로세스이다. 이 방법은 커다란 접촉각을 갖는 세라믹 재료의 젖음성을 높이기 위해 니켈이나 구리같은 금속으로 코팅한 분말을 예비 가열하고, 이를 용탕의 상부에 주입하여 액상온도 이상에서 교반하는 공정을 포함한다. 이 방법은 세라믹 강화 금속기지 복합재료의 제조시 나쁜 젖음성으로 인한 잔류가스, 상부 편석, 휘발성 물질 등을 억제/개선할 수 있는 장점이 있으나, 제조공정이 복잡하고 비용이 너무 크며 대량생산이 어려운 단점이 있다.상기 LANXIDE 법은 1980년대 후반에 LANXIDE 사에서 개발된 공정으로, 세라믹 강화재의 예비성형체를 미리 형성하고 그 표면을 산화 또는 질화시켜 불침투 표면층을 형성시킨다. 이 예비성형체를 마그네슘이 함유된 알루미늄 용탕에 넣어 용탕을 예비성형체 내부로 무가압 침투시킴으로서 near-net 형상의 복합재료 부품을 제조하는 방법이다. 2차 가공이 거의 필요없고, 복잡한 형상의 부품 제작이 가능하다는 장점이 있으나, 산화 또는 질화 반응을 통한 반응생성물이 많이 발생하고 용탕의 침투시간이 길어 제조시간이 오래 걸리며 제조공정 제어가 쉽지 않아 대량생산이 어렵다는 단점이 있다.상기 UPAL 프로세스법과 상기 LANXIDE 법을 예로 하여 구체적으로 설명한 바와 같이 전술한 기존의 제조방법들은 제조공정이 복잡하거나 비용이 너무 크거나 주조품의 크기에 제한이 있거나 대량생산이 어렵거나 하여 응용에 많은 제한이 따른다. The method of manufacturing the discontinuous metal base composite material may include preform infiltration, UPAL process, powder metallurgy, spray forming, precision casting, LANXIDE, and the like. have. The UPAL process method was developed by Krishnan et al. In 1981 and is a process designed to improve the very bad wettability which is a problem in manufacturing a metal base composite material using a ceramic reinforcing material such as graphite. This method involves preheating a powder coated with a metal such as nickel or copper to infuse the wettability of a ceramic material having a large contact angle, injecting it on top of the molten metal, and stirring the liquid phase temperature or more. This method has the advantage of suppressing / improving residual gas, upper segregation, and volatile substances due to bad wettability when manufacturing ceramic reinforced metal base composites, but the manufacturing process is complicated, the cost is too large and mass production is difficult The LANXIDE method is a process developed by LANXIDE in the late 1980's, in which a preform of a ceramic reinforcing material is formed in advance, and its surface is oxidized or nitrided to form an impermeable surface layer. The preform is put into an aluminum molten metal containing magnesium to inject a melt under pressure into the preform, thereby producing a near-net composite part. There is almost no need for secondary processing, and it is possible to manufacture parts with complex shapes.However, many reaction products are generated through oxidation or nitriding reactions, and molten metal has a long penetration time. As described in detail by using the UPAL process method and the LANXIDE method as described above, the existing manufacturing methods described above are complicated in manufacturing process, too large in cost, limited in size of castings, or difficult to mass-produce. Many restrictions are placed on the application.
상기한 제조방법들에 반하여 용융 주조법은 주조 적용성이 우수하고 기존의 주·단조법을 응용하여 성형할 수 있어 저렴하며, 대량생산에 유리하며, 다른 방법에 비해 비용이 적게 들어 경제적 측면에서 응용 가능성이 크다. In contrast to the manufacturing methods described above, the melt casting method has excellent casting applicability, and can be molded by applying the existing casting and forging methods. high portential.
그런데, 상기의 용융 주조법에 있어서, 액상의 용융금속과 고상의 강화재를 균일하게 분산시켜 혼합하는 것이 쉽지 않은 문제점을 가지고 있다. 이와 같은 문제점이 있는 용융 주조법에 있어서, 용탕내 강화재의 균일한 분산에 중요한 영향을 미치는 인자들로는 혼합 및 출탕온도, 강화재의 예열, 균일한 교반을 위한 임펠러의 형상, 임펠러의 위치 및 교반 속도, 분말의 공급방법 등이 있는 것으로 알려지고 있다. By the way, in the above-mentioned melt casting method, it is difficult to uniformly disperse and mix the liquid molten metal and the solid reinforcing material. In the molten casting method having such problems, the factors which have a significant influence on the uniform dispersion of the reinforcing material in the molten metal include mixing and tapping temperatures, preheating of the reinforcing material, the shape of the impeller for uniform stirring, the position and stirring speed of the impeller, and the powder. It is known that there is a supply method.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 관련된 여러 인자들을 변수로 지정하여 최적의 공정 조건에서 균일한 강화재의 분산을 가지는 금속기지 복합재료를 제조할 수 있는 장치를 제공함에 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and the object of the present invention is to provide a device capable of manufacturing a metal-based composite material having a uniform dispersion of reinforcement materials under optimum process conditions by specifying various factors as variables. have.
한편, 본 발명은 관련된 여러 공정변수들을 고려하고 기존의 공정기술을 접목하여 용융 주조할 수 있도록 부품의 교환 및 부착이 용이하도록 설계된 비연속 분산강화 금속기지 복합재료 제조장치를 제공하는데 있다.On the other hand, the present invention is to provide a discontinuous dispersion-reinforced metal-based composite material manufacturing apparatus designed to facilitate the exchange and attachment of parts to consider the various process variables involved and melt casting by combining the existing process technology.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 비연속 분산강화 금속기지 복합재료 제조장치는, 금속기지 액상에 비연속 강화재를 균일하게 분산강화시켜 금속기지 복합재료를 주조하기 위한 고주파 유도장치를 구비한 유도 용해로와; 상기 유도 용해로에 탈부착 가능하며 상기 유도 용해로내의 용탕의 혼합을 제어하기 위한 혼합 제어장치와; 상기 유도 용해로내의 용탕을 혼합하면서 동시에 출탕하기 위한 압력 펌프장치와; 상기 유도 용해로의 온도 제어를 위한 온도 조절기와 열전대(thermocouple)와; 상기 비연속 강화재를 상기 유도 용해로에 소정의 예열된 가스압력으로 주입하기 위한 가스 예열장치 및 가스 압력 제어장치와; 상기 비연속 강화재의 응집현상에 의한 비연속 강화재 주입의 불균일을 해소하기 위한 진동장치; 및 상기 용해로 내부에 공급되는 강화재의 균일한 분산을 위해 상기 용탕의 하부에 설치된 가스 튜브 및 노즐장치를 포함하여 된 것을 특징으로 한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 강화재의 응집 및 편석을 분산시키기 위한 회전장치와 임펠러를 구비하며, 상기 회전장치와 임펠러는 하나의 기어 박스에 장착된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 회전장치는 타이밍 벨트를 포함하고, 상기 임펠러는 복잡한 와류를 생성하도록 한쌍의 단일형 또는 한쌍의 2단형 임펠러 형태를 취한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 한쌍의 임펠러는 서로 반대방향으로 회전한다. In order to achieve the above object, the discontinuous dispersion-reinforced metal-base composite material manufacturing apparatus according to the present invention is provided with a high frequency induction apparatus for casting a metal-base composite material by uniformly dispersing and strengthening the discontinuous reinforcement in the metal base liquid phase. Melting furnace; A mixing control device detachable from the induction melting furnace and controlling mixing of the molten metal in the induction melting furnace; A pressure pump device for mixing and simultaneously tapping the molten metal in the induction melting furnace; A thermostat and thermocouple for temperature control of the induction furnace; A gas preheater and a gas pressure control device for injecting the discontinuous reinforcement material into the induction furnace at a predetermined preheated gas pressure; Vibration apparatus for solving the non-uniformity of the discontinuous reinforcement injection due to the flocculation phenomenon of the discontinuous reinforcement; And a gas tube and a nozzle device installed below the molten metal to uniformly distribute the reinforcing material supplied into the melting furnace. In a preferred embodiment of the present invention, there is provided a rotating device and an impeller for dispersing agglomeration and segregation of the reinforcing material, wherein the rotating device and the impeller are mounted in one gear box. In a preferred embodiment of the present invention, the rotating device comprises a timing belt and the impeller takes the form of a pair of single or a pair of two-stage impellers to create a complex vortex. In a preferred embodiment of the invention, the pair of impellers rotate in opposite directions to each other.
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이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 비연속 분산강화 금속기지 복합재료 제조장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 용어들로서 이는 당분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the discontinuous dispersion-reinforced metal base composite material manufacturing apparatus according to the present invention. Terminologies used herein are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a person skilled in the art, and the definitions are based on the contents throughout this specification. Will have to be lowered.
도 1은 본 발명에 따른 비연속 분산강화 금속기지 복합재료 제조장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 유도 용해로와 강화재 분산을 위한 가스튜브 및 노즐 그리고 압력 펌프장치의 구성도이다. 도 3은 본 발명에 따른 가스 예열장치, 가스 유량 조절기, 강화재 호퍼, 진동장치 및 강화재 주입 체크창의 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 회전장치와 임펠러가 장착되는 기어박스의 구성도, 도 5는 본 발명에 따른 임펠러의 형태 및 그 위치를 나타낸 구성도이다. 1 is a block diagram of a discontinuous dispersion-reinforced metal base composite material manufacturing apparatus according to the present invention, Figure 2 is a block diagram of a gas tube and nozzle and pressure pump device for induction melting furnace and reinforcing material dispersion according to the present invention. 3 is a configuration diagram of a gas preheater, a gas flow regulator, a reinforcement hopper, a vibration device and a reinforcement injection check window according to the present invention, and FIG. 4 is a configuration diagram of a gear box equipped with a rotating device and an impeller according to the present invention. 5 is a configuration diagram showing the shape and the position of the impeller according to the present invention.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 금속기지 복합재료 제조장치(1)는 고주파 유도 발생장치(110)를 구비한 유도 용해로(10)를 갖는다. 유도 용해로(10)에는 온도 제어를 위한 온도 조절기(14)와 열전대(16)가 마련된다. 그리고, 본 발명 금속기지 복합재료 제조장치(1)는 유도 용해로(10)에 탈부착이 가능하며 용해로(10)내의 용탕의 혼합을 제어하기 위한 혼합 제어장치(20)와 용해로(10)의 용탕을 혼합하면서 동시에 출탕할 수 있도록 된 압력 펌프장치(30)와 상기 강화재를 용해로(10)에 소정의 예열된 가스압력으로 주입하기 위한 가스 예열장치(40)와 비연속 강화재의 응집현상에 의한 상기 강화재 주입의 불균일을 해소하기 위한 진동장치(50; 도 3)를 포함한다. 또한, 본 발명 제조장치(1)는 상기 강화재의 응집 및 편석을 분산시키기 위한 회전장치(60)와 임펠러(70)를 구비하는데, 이 회전장치(60)와 임펠러(70)는 도시한 바와 같이 하나의 기어 박스(80)에 장착된다. 회전장치(60)는 바람직하게 타이밍 벨트(62)를 구비하며, 임펠러(70)는 복잡한 와류를 생성하도록 도 5에 도시한 바와 같이 한쌍의 단일형 임펠러 또는 한쌍의 2단형 임펠러 형태를 취하는데, 이들 한쌍의 임펠러는 서로 반대방향으로 회전할 수 있다. First, referring to FIG. 1, the metal-based composite material manufacturing apparatus 1 according to the present invention has an induction melting furnace 10 having a high frequency induction generating device 110. Induction melting furnace 10 is provided with a thermostat 14 and a thermocouple 16 for temperature control. In addition, the metal base composite material manufacturing apparatus 1 of the present invention may be detachably attached to the induction melting furnace 10, and the mixing control apparatus 20 and the molten metal of the melting furnace 10 for controlling the mixing of the molten metal in the melting furnace 10 may be used. The reinforcing material due to the cohesion phenomenon of the gas preheater 40 and the discontinuous reinforcing material for injecting the pressure pump device 30 and the reinforcing material into the melting furnace 10 at a predetermined preheated gas pressure to mix and tap at the same time And a vibrator 50 (FIG. 3) to eliminate non-uniformity of injection. In addition, the manufacturing apparatus 1 of the present invention includes a rotating device 60 and an impeller 70 for dispersing coagulation and segregation of the reinforcing material, and the rotating device 60 and the impeller 70 are as shown. It is mounted on one gear box 80. The rotating device 60 preferably has a timing belt 62, and the impeller 70 takes the form of a pair of single impellers or a pair of two-stage impellers as shown in FIG. 5 to produce complex vortices. The pair of impellers can rotate in opposite directions.
도 1 내지 도 5에서 미설명된 부재번호 112는 무게추인 웨이트 발란서(weight balancer), 114는 가스 공급관로인 가스 튜브, 116은 가스 튜브(114)에 의해 안내된 가스 및 강화제를 주입하기 위한 가스+강화제용 노즐, 120은 강화재 주입을 체크하기 위한 강화재 주입 체크창(flow check window), 122는 상기한 강화제를 저장하는 호퍼(reinforcement powder hopper), 124는 아르곤 가스를 저장하는 봄베, 도 3의 132는 가스의 유량을 조절하기 위한 가스 유량 조절기(gas flow meter)이다. 한편, 본 발명 제조장치(1)에서 고주파를 유도 발생시키기 위한 고주파 유도 발생장치(110)가 유도 용해로(10)와 별개인 것처럼 도시되어 있지만, 본 명세서에서 상기 고주파 유도 발생장치(110)는 상기 유도 용해로(10)에 포함되는 것으로 한다. 1 through 5, reference numeral 112, which is not described, is a weight balancer for weighting, 114 is a gas tube which is a gas supply line, and 116 is for injecting gas and reinforcing agent guided by the gas tube 114. Nozzle for gas + reinforcement, 120 is a flow check window for checking the reinforcement injection, 122 is a hopper (reinforcement powder hopper) for storing the reinforcing agent, 124 is a cylinder for storing argon gas, Figure 3 132 is a gas flow meter for adjusting the flow of gas. On the other hand, although the high frequency induction generating device 110 for generating high frequency induction in the present invention manufacturing apparatus 1 is shown as being separate from the induction melting furnace 10, the high frequency induction generating device 110 in the present specification is It is assumed that the induction melting furnace 10 is included.
상기와 같이 구성된 본 발명 금속기지 복합재료 제조장치의 작용을 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다.The operation of the metal-based composite material manufacturing apparatus of the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS.
참고적으로, 본 발명의 제조장치의 구성을 위해 용해로(10)의 용탕내 강화재의 균일한 분산에 중요한 영향을 미치는 인자들이 조사되었는데, 그 중요한 인자들에는 혼합 및 출탕온도, 강화재의 예열, 균일한 교반을 위한 임펠러(70)의 형상, 임펠러의 위치 및 교반 속도, 분말의 공급 방법 등이 있었다. 따라서, 본 발명 제조장치는 상기한 공정변수들을 고려하여 설계 제조된다. For reference, for the configuration of the manufacturing apparatus of the present invention, the factors that have a significant influence on the uniform dispersion of the reinforcing material in the melt of the melting furnace 10 have been investigated, the important factors include mixing and tapping temperature, preheating, uniformity of the reinforcing material There was the shape of the impeller 70 for the stirring, the position and stirring speed of the impeller, the method of supplying the powder, and the like. Therefore, the manufacturing apparatus of the present invention is designed and manufactured in consideration of the above process variables.
도 1은 본 발명에 따른 비연속 분산강화 금속기지 복합재료 제조장치를 전체적으로 나타낸 도면인데, 도 1의 제조장치에서 고주파 유도 발생장치(110)가 에너지 공급장치로 된다. 용해로(10)의 온도는 고주파 유도 발생장치(110)에 설치되는 온도 조절기(14)와 열전대(16)에 의해 제어된다. 즉, 온도 조절기(14)와 열전대(16)는 제조장치(1)의 용해로(10)의 용탕 온도가 설정 온도이상이 되면 전원을 차단하여 온도상승을 방지하고, 상기 용탕 온도가 설정온도 이하가 되면 전원을 다시 켜 설정온도 범위 내에서 상기 용탕의 온도가 유지되도록 한다. 1 is a view showing the discontinuous dispersion-reinforced metal base composite material manufacturing apparatus according to the present invention as a whole, the high frequency induction generating device 110 in the manufacturing apparatus of FIG. The temperature of the melting furnace 10 is controlled by the thermostat 14 and the thermocouple 16 installed in the high frequency induction generator 110. That is, the temperature controller 14 and the thermocouple 16 cuts off the power supply to prevent the temperature rise when the melt temperature of the melting furnace 10 of the manufacturing apparatus 1 exceeds the set temperature, and the melt temperature is lower than the set temperature. When the power is turned on again, the temperature of the molten metal is maintained within a set temperature range.
도 2는 유도 용해로(10)와 강화재 호퍼(122)에서 공급되는 강화재의 분산을 위한 가스 튜브(114) 및 노즐(116) 그리고 압력 펌프장치(30)를 도시하고 있는데, 이를 참조하면 노즐(116)의 위치를 변화시켜 가면서 상기 강화재를 주입할 수 있고 압력 펌프장치(30)를 용해로(10)에 장착하여 대량의 용탕을 혼합하면서 동시에 출탕할 수 있다. 또한, 임펠러(70)를 포함한 기어박스(80)가 탈부착이 가능하도록 되어 유도 용해로(10)와 분리될 수 있기 때문에 출탕을 용이하게 할 수 있다. FIG. 2 shows a gas tube 114 and a nozzle 116 and a pressure pump device 30 for dispersing the reinforcement supplied from the induction furnace 10 and the reinforcement hopper 122, referring to the nozzle 116. The reinforcing material can be injected while changing the position of) and the pressure pump device 30 can be mounted on the melting furnace 10 to mix and melt a large amount of molten metal at the same time. In addition, since the gearbox 80 including the impeller 70 is detachable and can be separated from the induction melting furnace 10, it is possible to facilitate tapping.
도 3은 강화재의 주입을 위한 가스 예열장치(40) 및 가스 유량 조절기(132), 강화재 호퍼(122) 및 진동장치(50), 그리고 강화재 주입 체크창(120)를 도시하고 있는데, 이를 참조하면 불활성 가스(예; Ar, N2)를 예열할 수 있고 또한 가스 유량 조절기(132)를 이용하여 그 유량을 제어할 수 있다. 본 발명 제어장치(1)에 따르면 가스 유량 조절기(132)에 의해 그 유량이 제어되는 가스압력에 의해 상기 강화재가 주입될 수 있다. 가스는 가스 예열장치(40)에 의해 최고 600℃까지 가열된다. 진동장치(50)는 비연속 강화재의 응집현상에 의한 주입 불균일을 해소하기 위해 강화재 호퍼(122)에 진동을 발생시켜 주어 일정량의 강화재가 주입되게 한다.FIG. 3 shows a gas preheater 40 and a gas flow regulator 132, a reinforcement hopper 122 and a vibrator 50, and a reinforcement injection check window 120 for injecting reinforcement. Inert gases (eg, Ar, N 2 ) may be preheated and the flow rate may be controlled using a gas flow regulator 132. According to the controller 1 of the present invention, the reinforcing material may be injected by the gas pressure whose flow rate is controlled by the gas flow controller 132. The gas is heated up to 600 ° C. by the gas preheater 40. The vibration device 50 generates vibration in the reinforcing material hopper 122 in order to solve the injection unevenness caused by the aggregation phenomenon of the discontinuous reinforcing material so that a certain amount of reinforcing material is injected.
도 4는 타이밍 벨트(62)를 이용한 회전장치(60)와 2개의 임펠러(70)를 동시에 장착할 수 있도록 한 기어박스(80)를 도시하고 있는데, 이를 참조하면 타이밍 벨트(62)를 이용함으로써 임펠러(70)의 열 전도현상으로 인한 임펠러 전동기의 가열을 방지할 수 있게 된다. 본 발명에 있어서, 1개 또는 2개의 임펠러(70)를 동시에 장착하여 강화재를 혼합할 수 있다. FIG. 4 shows a gearbox 80 for mounting the rotary device 60 using the timing belt 62 and two impellers 70 simultaneously. Referring to this, by using the timing belt 62, FIG. It is possible to prevent the heating of the impeller electric motor due to the heat conduction phenomenon of the impeller 70. In the present invention, one or two impellers 70 may be mounted at the same time to mix reinforcing materials.
도 5는 본 발명에 따라 기어 박스(80)에 장착된 한쌍의 단일형 임펠러(70a)와 한쌍의 2단형 임펠러(70b)의 형태와 그 위치를 도시하고 있는데, 이를 참조하면 본 발명은 1개의 임펠러를 사용할 수 있을 뿐만 아니라 한쌍의 임펠러를 이용하여 강화재를 동시에 혼합할 수 있다. 이때, 편석 및 강화재의 응집을 분산시키기 위해서 강력하고 균일한 와류(turbulence flow)를 생성시킬 수 있도록 단일형 또는 2단형 임펠러(70a)(70b)를 이용한다. 상기한 한쌍의 2단형 임펠러(70b)는 블레이드(blade)를 서로 교대로 부착하고 서로 반대 방향으로 회전되게 함으로써 강화재의 분산을 보다 효과적으로 할 수 있다. FIG. 5 shows the shape and position of a pair of single impellers 70a and a pair of two-stage impellers 70b mounted on the gearbox 80 according to the present invention. Referring to this, the present invention relates to one impeller. Not only can be used, but also a pair of impellers can be used to mix reinforcement at the same time. At this time, single or two-stage impellers 70a and 70b are used to generate a strong and uniform turbulence flow to disperse the segregation of segregation and reinforcement. The pair of two-stage impellers 70b described above can more effectively distribute the reinforcing material by alternately attaching blades to each other and rotating them in opposite directions.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 금속기지 복합재료의 제조에 있어서 여러 공정인자들을 변수로 지정하여 최적의 공정조건에서 균일한 강화재의 분산을 가지는 금속기지 복합재료를 제조할 수 있다. As described above, according to the present invention, in manufacturing the metal base composite material, various process factors may be designated as variables to manufacture the metal base composite material having a uniform dispersion of reinforcing materials under optimal process conditions.
또한, 본 발명은 기지 액상과 고상 강화재의 균일한 혼합을 필요로 하는 다양한 종류의 복합화에 이용될 수 있는 이점을 제공한다. In addition, the present invention provides an advantage that can be used in various kinds of complexities requiring uniform mixing of the known liquid phase and solid phase reinforcement.
한편, 본 발명은 환경문제의 이슈에 따른 여러분야에서의 알루미늄 복합재료 등 경량화를 위한 재료 및 재료자체가 진동에너지를 흡수할 수 있도록 하는 고감쇠능(high damping capacity) 재료 개발에 대응하여 상기한 복합재료의 연구 및 개발에 이용되고, 실질적으로는 대량생산 체제에까지 이용될 수 있는 이점을 제공한다.On the other hand, the present invention is in response to the development of a high damping capacity (material) material that can absorb the vibration energy of the material and the material itself for light weight, such as aluminum composite material in the field according to the issue of environmental problems It is used in the research and development of composite materials and offers practical advantages for mass production systems.
이상 본 발명의 바람직한 실시예가 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.While the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will appreciate that various modifications of the present invention may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be appreciated that modifications or variations can be made. Therefore, changes in the future embodiments of the present invention will not be able to escape the technology of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 금속기지 복합재료 제조장치의 구성도. 1 is a block diagram of a metal base composite material manufacturing apparatus according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 유도 용해로와 강화재 분산을 위한 가스튜브 및 노즐 그리고 압력 펌프장치를 나타낸 구성도. Figure 2 is a schematic view showing a gas tube and a nozzle and a pressure pump device for induction melting furnace and reinforcement dispersion according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 가스 예열장치, 가스 유량 조절기, 강화재 호퍼, 진동장치 및 강화재 주입 체크창을 나타낸 구성도.Figure 3 is a block diagram showing a gas preheater, gas flow regulator, reinforcement hopper, vibration device and reinforcement injection check window according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 회전장치와 임펠러가 장착되는 기어박스의 구성도.Figure 4 is a block diagram of a gearbox equipped with a rotating device and an impeller according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 임펠러의 형태 및 그 위치를 나타낸 구성도. 5 is a configuration diagram showing the form and the position of the impeller according to the present invention.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
1 : 금속기지 복합재료 제조장치 10 : 유도 용해로1: Metal base composite material manufacturing apparatus 10: Induction melting furnace
16 : 열전대 20 : 혼합 제어장치16: thermocouple 20: mixing controller
30 : 압력 펌프장치 40 : 가스예열장치30: pressure pump device 40: gas preheater
50 : 진동장치 60 : 회전장치50: vibration device 60: rotating device
70 : 임펠러 80 : 기어박스70 impeller 80 gearbox
110: 고주파 유도 발생장치 116: 가스+강화제용 노즐110: high frequency induction generator 116: nozzle for gas + reinforcement
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