KR100551285B1 - 냉간 단조 공정 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제품 크랙 불량을 해소하고 공정 감소를 통해 단조 프레스 가동율을 향상시킬 수 있는 냉간 단조 공정에 관한 것으로, 소재를 절단하는 단계와; 850℃로 가열하고, 제1 설정 시간동안 가열 온도를 유지한 후 공냉하여 소준하는 단계와; 730℃로 가열하고 제2 설정 시간동안 가열 온도를 유지한 후 각각의 단계별 설정 온도와 설정 시간을 유지하여 서냉(로냉)을 거쳐 640℃에서 공냉하여 구상화 소둔하는 단계와; 구상화 소둔 완료된 소재를 쇼트 블라스트(Shot/Blast)하는 단계와; 쇼트 블라스트 완료된 소재를 전(윤활)처리하는 단계와; 전처리 완료된 소재를 전방 압출, 업세팅, 후방 압출의 복합 성형으로 냉간 단조하는 단계를 포함하여 이루어진다.
냉간, 단조, 소준, 성형

Description

냉간 단조 공정{COLD FORGING PROCESS}
도 1은 종래 기술에 따른 냉간 단조 공정을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉간 단조 공정을 도시한 도면.
본 발명은 냉간 단조 공정에 관한 것이다.
통상적으로, 일반적인 냉간 단조품 제조공정은 도 1에 도시된 바와 같다.
1차 단조 : ① 소재 절단 ⇒ ② 소준 ⇒ ③ 구상화 소둔 ⇒ ④ 1차 쇼트 블라스트(Shot/Blast) ⇒ ⑤ 1차 전(윤활)처리 ⇒ ⑥ 단조 1, 2공정
2차 단조 : ⑦ 2차 구상화 소둔 ⇒ ⑧ 2차 쇼트 블라스트 ⇒ ⑨ 2차 윤활 처리 ⇒ ⑩ 단조 3공정
기계 구조용 합금강인 니켈-크롬-몰리브덴강(SNCM材)은 구상화 소둔이 어려운 재질이고, 낮은 연신율, 높은 변형 저항 등으로 인해 성형 중 단조 크랙이 발생하기 쉬운 이유로 상기한 바와 같이 단조 공정을 분할하여 공정 중간에 2차 소둔, 쇼트 블라스트, 윤활 처리를 추가하여 단조 완성품을 생산하고 있다.
상기한 바와 같이 단조 성형중 발생되는 제품 크랙을 방지하기 위해 단조 공 정을 1차와 2차로 분할하고, 1차 단조와 2차 단조 공정간에 2차 구성화 소둔을 추가하여도 제품 크랙 불량이 1∼5% 발생한다.
그리고, 단조 공정 중에 2차 구상화 소둔, 쇼트 블라스트, 윤활 처리 공정이 추가됨에 따라 제조 공정이 복잡하여 제품 제조원가 상승의 요인이 되고있다.
또한, 종래에는 제품을 생산하기 위해 단조 설비(프레스)에 2번 투입해야 하기 때문에 단조 설비의 효율을 저하시키는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 제품 크랙 불량을 해소하고 공정 감소를 통해 단조 프레스 가동율을 향상시킬 수 있는 냉간 단조 공정을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 냉간 단조 공정에 있어서, 소재를 절단하는 단계와; 850℃로 가열하고, 제1 설정 시간동안 가열 온도를 유지한 후 공냉하여 소준하는 단계와; 730℃로 가열하고 제2 설정 시간동안 가열 온도를 유지한 후 각각의 단계별 설정 온도와 설정 시간을 유지하여 서냉(로냉)을 거쳐 640℃에서 공냉하여 구상화 소둔하는 단계와; 구상화 소둔 완료된 소재를 쇼트 블라스트(Shot/Blast)하는 단계와; 쇼트 블라스트 완료된 소재를 전(윤활)처리하는 단계와; 전처리 완료된 소재를 전방 압출, 업세팅, 후방 압출의 복합 성형으로 냉간 단조하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예는 냉간 단조성이 극히 열악한 재료(니켈-크롬-몰리브덴강, SNCM522재)를 최적의 구상화 소둔 사이클의 개발에 의해 제품 크랙이 없는 다단 복합성형 냉간 단조 공정을 특징으로 한다.
여기서, 복합성형이라 함은 전방 압출, 업세팅, 후방 압출이 복합된 성형 공정을 말한다.
그리고, 피가공재의 변형능을 향상시키기 위해 최적의 열처리(소준, 소둔) 조건을 개발하여 제품 제조공정을 1회 단조로 완성품을 생산하도록 축소하였다.
도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 냉간 단조 공정을 설명한다.
① 소재 절단 ⇒ ② 소준 ⇒ ③ 구상화 소둔 ⇒ ④ 쇼트 블라스트(Shot/Blast) ⇒ ⑤ 전(윤활) 처리 ⇒ ⑥ 복합 성형으로 냉간 단조 공정(1, 2, 3공정)
소준 단계는 850℃로 가열하고, 제1 설정 시간(105분)동안 가열 온도를 유지한 후 공냉하여 소준한다. 이러한 소준공정은 단조 또는 압연에 의해 가공변화된 결정립의 회복과 조직의 균일화를 기하며, 가공에 의한 내부 응력의 제거를 위함으로서, 균일한 품질을 얻기 위한 사전 열처리적 처리로서 금속 조직의 균일화 등의 목적을 위함이다.
구상화 소둔하는 단계는 730℃로 가열하고 제2 설정 시간(314분)동안 가열 온도를 유지한 후 각각의 단계별 설정 온도와 설정 시간을 유지하여 서냉(로냉)을 거쳐 640℃에서 공냉하여 구상화 소둔한다.
구상화 소둔하는 각각의 단계별 설정 온도와 설정 시간은 다음과 같다.
730℃에서 314분 ⇒ 710℃에서 206분 ⇒ 685℃에서 206분 ⇒ 655℃에서 103분 ⇒ 640℃에서 공랭
구상화 소둔 공정은 여러 가지 방법이 있는데, A1변태점과 A3변태점 사이의 온도로 가열 유지하여 탄화물을 석출시키고 노내(爐內)에서 서냉에 의해 석출된 망상의 탄화물 조직을 구상으로 변태(연화)시켜 소재의 소성 변형능을 향상시킬 목적으로 한다.
이어서, 구상화 소둔 완료된 소재를 쇼트 블라스트(Shot/Blast)하고, 쇼트 블라스트 완료된 소재를 전(윤활)처리한다.
전처리 단계는 피가공재와 금형재 사이의 마찰열로 인한 소착을 방지하고, 마찰계수를 낮게하여 마찰에 의한 변형 저항의 상승을 줄여 금형수명 향상의 목적으로 한다.
전처리 완료된 소재를 전방 압출, 업세팅, 후방 압출의 복합 성형으로 냉간 단조한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예는 1차, 2차 단조로 단조 공정이 분할되었던 종래의 단조 공정을 1회 단조로 단조 완성품을 생산하도록 공정 최적화함에 따라 2차 구상화 소둔, 2차 쇼트 블라스트, 2차 윤활 처리를 삭제한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 냉간 단조 공정은 제품 크랙 불량을 해소하여 공정간 반제품을 없앰으로써 공장 공간을 효율적으로 활용할 수 있으며, 2차 구상화 소둔, 2차 쇼트 블라스트, 2차 윤활 처리 비용을 절감할 수 있다.
또한, 단조 프레스 가동율 효율을 향상하는 효과가 있다.
기존 시간당 생산대수(UPH) : 180개(360/2)
본 발명의 실시예에 따른 시간당 생산대수(UPH) : 360개(프레스 고유 시간당 생산대수(UPH))
또한, 단조 제품 제조 리드타임 감소(50%)의 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 냉간 단조 공정에 있어서,
    소재를 절단하는 단계와;
    850℃로 가열하고, 105분의 제1 설정 시간동안 가열 온도를 유지한 후 공냉하여 상기 소재의 절단에 의한 가공 변화된 결정립의 회복 및 조직을 균일화하는 소준 단계와;
    730℃로 가열하고 314분의 제2 설정 시간동안 가열 온도를 유지한 후 각각의 단계별 설정 온도와 설정 시간을 유지하여 서냉(로냉)을 거쳐 640℃에서 공냉하여 구상화 소둔하는 단계와;
    구상화 소둔 완료된 소재를 쇼트 블라스트(Shot/Blast)하는 단계와;
    쇼트 블라스트 완료된 소재를 전(윤활)처리하는 단계와;
    전처리 완료된 소재를 전방 압출, 업세팅, 후방 압출의 복합 성형으로 냉간 단조하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉간 단조 공정.
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