KR100604592B1

KR100604592B1 - 알루미늄 압출물의 열처리 방법과 그 열처리 방법으로제조된 알루미늄 압출물

Info

Publication number: KR100604592B1
Application number: KR1020040063670A
Authority: KR
Inventors: 하세홍
Original assignee: 신양금속공업 주식회사
Priority date: 2004-08-12
Filing date: 2004-08-12
Publication date: 2006-07-25
Also published as: KR20060014921A

Abstract

본 발명은 알루미늄 압출물의 열처리 방법과 그 열처리 방법으로 제조된 알루미늄 압출물에 관한 것으로, 그 목적은 경량이되, 내구성 있는 금속제품을 널리 공급하는 것이다.

이를 위한, 본 발명에 따른 알루미늄 압출물의 열처리 방법은;

알루미늄 압출물을 열처리 로에서 140℃이상 175℃이하의 온도로 13시간 30분 가열하는 열처리공정을 포함한다.

이에 따라, 본 발명에 따른 알루미늄 압출물에 의해, 자동차 부품등 경량이되, 내구성 있는 제품을 필요로 하는 기술분야에 널리 공급한 이점이 있다.

알루미늄 압출물, 알루미늄 열처리

Description

알루미늄 압출물의 열처리 방법과 그 열처리 방법으로 제조된 알루미늄 압출물{ HEAT TREATMENT METHOD OF ALUMINUM EXTRUDING OBJECT AND A ALUMINUM EXTRUDING OBJECT MANUFACTURE BY THE HEAT TREATMENT METHOD }

도 1은 종래 알루미늄 압출물의 압출방법을 보인 공정 블럭도이고,

도 2는 종래의 열처리공정에서 사용된 원자재의 화학성분과 종래 열처리방법을 통해 생산된 압출물의 기계적강도를 보인 시험성적서이고,

도 3은 본 발명에 따른 알루미늄 압출물의 열처리 방법을 발췌하여 보인 열처리 상태도이고,

도 4는 본 발명에 따른 열처리방법을 통해 나타난 알루미늄 압출물의 기계적 강도를 보인 시험성적서이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1;알루미늄 압출공정 10;압출공정

20;교정공정 30;열처리공정

40;완제품 절단공정

본 발명은 알루미늄 압출물에 관한 것으로 더욱 상세하게는 알루미늄 압출물을 열처리 로에서 140℃이상 175℃이하의 온도로 13시간 30분 가열하는 열처리공정을 포함하는 알루미늄 압출물의 열처리 방법과 그 열처리 방법으로 제조된 알루미늄 압출물에 관한 것이다.

본 출원인은 도 1에 도시한 바와 같이, 압출공정(10), 교정공정(20), 열처리공정(30), 완제품 절단공정(40)으로 알루미늄을 압출하여 왔다.

압출공정(10)은 알루미늄 원자재를 압출하기 용이한 온도로 예열하고, 마찬가지로 예열된 압출기(11)의 다이스(Dies)를 통과하며 알루미늄 압출물(2)(이하, "압출물"이라 칭한다,)을 뽑아 내는 공정이며, 이 압출물(2)은 냉각수(40~60℃)로 냉각한다.

교정공정(20)은 상기한 바와 같이, 길게 압출된 압출물(2)의 불량(예:캠버 (Camber), 벤트(Bent))을 교정기(21)로 교정하여 이 압출물(2)의 진직도를 유지할 수 있도록 하는 공정이다.

열처리공정(30)은 상기한 압출물(2) 자체의 경도를 향상시키도록 하는 목적으로 열처리 로(31)에서 시행하는 것이다.

그런 다음, 이 압출물(2)을 수요자가 소망하는 길이에 맞게 컷팅 머신(41)으로 절단하는 완제품 절단공정(40)에서 압출물(2)의 1차적인 가공이 완료되고, 이 압출물(2)을 포장하는 포장공정(50)을 끝으로 알루미늄 압출물(2) 완제품의 제조가 완료된다.

여기서, 도 2에 도시한 바와 같이, 알루미늄 원자재는 97.5중량%의 알루미늄 과, 0.62중량%의 Si와, 0.31중량%의 Fe와, 0.21중량%의 Cu와, 0.02중량%의 Mn과, 1.1중량%의 Mg와, 0.18중량%의 Cr과, 0.02중량%의 Zn과, 0.04중량%의 Ti로 이루어진 Al-Mg-Si계열의 열처리용 알루미늄 합금인 A6061-T6이다.

이와 같은 비율로 이루어진 알루미늄 합금을 압출공정(10)에서 압출하고, 열처리 공정(30)의 열처리 로(31)에서 180℃의 온도로 8시간 ~ 9시간 30분을 가열하여 열처리하였다.

상기한 바와 같이 본 출원인에 의해 시행되었던, 종래의 열처리방법으로는 도 2에 나타난 바와 같이, 인장강도(Tensile Strength) 값이 328 N/㎟로 나타나고, 내력(Internal Force)이 303 N/㎟, 연신율(Elongation)은 14%, 경도(Hardness)는 54~59HRB(로크웰경도)로 나타나는 것을 알 수 있다.("한국생활환경시험연구원" 시험성적서1)

그러나, 이 압출물(2)의 경우, 자동차의 브레이크 계통의 주요부품으로 사용되기 때문에 사용자가 요구하는 기계적 강도에 미달되어 사용자들로부터 강도에 대한 신뢰도가 떨어지는 문제가 있었다.

또한, 압출물의 전체적인 경도가 국부적으로 54~59HRB로 불균일하게 형성되어 사용자측에서 전수경도를 측정 후, 납품을 요구해 원가가 상승되고, 생산성이 저하되는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 완성되는 제품의 중량을 경량화하되, 내구성 있는 제품을 통 해 신뢰도가 향상된 고강도 알루미늄 합금을 널리 공급하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은;

알루미늄 원자재를 알루미늄 압출기의 다이스를 통해 압출하는 압출공정과, 상기 압출공정에서 압출된 알루미늄 압출물의 진직도를 교정하는 교정공정과, 상기 교정공정을 거친 알루미늄 압출물을 가열하는 열처리공정과, 상기 열처리공정을 통해 열처리된 알루미늄 압출물을 절단하는 완제품 절단공정으로 이루어진 알루미늄 압출물 제조방법에 관한 것으로,

상기 알루미늄 압출물 제조방법의 열처리공정은 상기 알루미늄 압출물을 열처리 로에서 140℃이상 175℃이하의 온도로 13시간 30분 가열하는 것을 특징으로 한다.

또한, 열처리공정은 상기 알루미늄 압출물의 온도를 상온에서 140℃가 되도록 2시간 동안 승온시키는 제 1가열단계와;

상기 제 1가열단계에서 승온된 알루미늄 압출물의 온도를 140℃가 유지되도록 가열하는 제 2가열단계와;

상기 제 2가열단계에서 140℃의 온도로 승온된 알루미늄 압출물의 경도가 증가되는 온도인 175℃가 되도록 2시간 30분 동안 승온시키는 제 3가열단계와;

상기 제 3가열단계에서 175℃로 가열된 알루미늄 압출물을 175℃로 7시간 동안 가열하는 제 4가열단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 화학성분이 97.5중량%의 알루미늄과, 0.62중량%의 Si와, 0.31중량%의 Fe와, 0.21중량%의 Cu와, 0.02중량%의 Mn과, 1.1중량%의 Mg와, 0.18중량%의 Cr과, 0.02중량%의 Zn과, 0.04중량%의 Ti로 이루어진 Al-Mg-Si계열의 A6061-T6 알루미늄 합금에 관한 것으로,

상기 열처리공정을 통해 407N/㎟ 이상 414 N/㎟이하의 인장강도와, 338N/㎟ 이상 372 N/㎟이하의 내력과, 18%~19%의 연신율과, 64HRB ~ 66HRB의 로크웰 경도값을 갖는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 예시도를 참조하여 본 발명에 따른 알루미늄 압출물의 열처리 방법과, 그 열처리 방법으로 제조된 알루미늄 압출물 하나의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 알루미늄 압출물의 열처리 방법을 발췌하여 보인 열처리 상태도이고, 도 4는 본 발명에 따른 열처리방법을 통해 나타난 알루미늄 압출물의 기계적성질을 보인 시험성적서이다.(이하, 설명 편의상, 종래의 구성과 동일한 구성은 동일명칭과 동일부호를 붙여 설명하고, 상세한 설명에서의 압출물은 미도시됨)

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 알루미늄 압출물의 열처리 방법은 상술한 열처리 공정(30)의 열처리 로(31)에서 140℃이상 175℃이하의 온도로 13시간 30분 가열하는 것을 특징으로 한다.

또한, 이 열처리 방법은 크게 제 1가열단계(31a)와, 제 2가열단계(31b), 제 3가열단계(31c), 제 4가열단계(31d)로 이루어진다.

제 1가열단계(30a)는 열처리 로(31)에 알루미늄 압출물(미도시)(이하, "압출 물"이라 칭한다.)을 투입하고 나서, 이 압출물을 서서히 승온(140℃)시키는 단계로서, 후술하는 제 2, 3, 4가열단계(30b)(30c)(30d)에서의 열처리효율을 극대화하도록 점진적으로 승온시키는 것이다. 즉, 갑자기 높은 온도로 압출물을 가열하게 되면, 압출물 표면의 경도만 상승하게 되므로, 취성이 급증하는 문제가 있기 때문에, 열처리 로(31) 내의 온도가 140℃에 도달하기 까지 2시간이 소요되도록 천천히 승온시키면 압출물 내부까지 고르게 승온된다.

이 제 1가열단계(30a)에서 소망하는 온도까지 압출물이 승온되고, 열처리 로(31) 내의 온도가 올라가면, 제 2가열단계(30b)가 이어진다.

제 2가열단계(30b)는 제 1가열단계(30a)에서 승온된 온도인 140℃를 유지시켜 압출물의 경도와 강도를 1차적으로 높이므로서, 강인한 재질이 형성되도록 하는 것이다. 이 제 2가열단계(30b)의 소요시간도 2시간을 시행하는 것이 가장 바람직하다.

이와 같이, 제 2가열단계(30b)를 통해 압출물의 온도가 1차적으로 140℃에 도달하면, 제 3가열단계(30c)가 이어진다.

제 3가열단계(30c)는 1차적으로 제 1, 2가열단계(30a)(30b)에서 승온된 열처리 로(31)의 온도를 175℃로 한번 더 승온시켜 상술한 제 1가열단계(30a)에서 1차적으로 상승되어 있는 압출물(미도시)의 온도를 2차적으로 한번 더 열처리하는 것으로, 2시간 30분을 더 가열한다.

이 제 3가열단계(30c)에서 압출물 내부까지 175℃로 승온되면, 이 승온된 온도인 175℃로 지속적인 가열이 이루어지도록 하는 제 4가열단계(30d)가 이어지는 데, 이 제 4가열단계(30d)는 175℃로 승온된 상태에서 7시간을 가열하여 본 발명에 따른 압출물의 강도가 극대하되는 것이다.

이와 같이, 본 발명에 따른 방법으로 열처리가 완료된 압출물을 상온(常溫)에서 서서히 냉각시키면 압출물의 강도가 높게 형성된다.

상술한 제 1, 2, 3, 4가열단계(30a)(30b)(30c)(30d)에서의 설정온도 및 가열시간은 도시하지 않은 열처리 로(31)의 콘트롤러에 입력된 프로그램에 의해 전환되는 것으로, 설정온도와 설정시간의 오차가 거의 없다.

본 발명에 따른 압출물의 원자재로 사용된 A6061-T6의 화학성분은 도 2에 나타난 바와 같이, 알루미늄 97.5중량%에 Si(규소)0.62중량%, Fe(철) 0.31중량%, Cu(구리) 0.21중량%, Mn(망간) 0.02중량%, Mg(마그네슘) 1.1중량%, Cr(크롬) 0.18중량%, Zn(아연) 0.02중량%와 0.04중량%의 Ti(티탄)로 종래와 동일하게 이루어진 것이다.(괄호 내의 수치는 JIS 규격에 따른 A6061-T6의 화학성분 데이터임.)

이와 같은 비율의 원소들로 이루어진 본 발명의 압출물을 상술한 열처리공정(30)의 온도조건에서 열처리를 시행했을 때, 도 4에 도시한 바와 같은 기계적성질을 나타낸다.("한국생활환경시험연구원" 시험성적서2)

다시 말해서, 본 발명에 따른 열처리방법을 거친 후, 인장강도는 407N/㎟ 이상 414 N/㎟이하의 값을 나타내고, 내력은 338N/㎟ 이상 372 N/㎟이하의 나타내며, 연신율은 18%~19%, 로크웰경도는 64HRB ~ 66HRB의 값을 가지므로서, 도 2에 나타난 종래의 열처리방법으로 제조된 압출물의 인장강도(Tensile Strength)와 내력, 연신율, 경도등의 기계적 강도가 월등하게 향상된 것을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 알루미늄 압출물의 열처리 방법과 그 열처리 방법으로 제조된 알루미늄 압출물에 따르면, 알루미늄 소재의 열처리 온도를 단계적으로 상승시켜 균일한 온도를 유지함으로써, 강도가 향상됨에 따라, 사용자들의 신뢰를 얻은 이점이 있다.

또한, 알루미늄 특유의 경량이되, 강인한 재질을 필요로 하는 자동차 분야에서 그 제품의 우수성을 인정받고 있다.

본 발명은 상술한 특정 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 용이하게 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 본 발명 청구항의 기재 범위 내에 있게 된다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 완성되는 제품의 중량을 경량화하되, 내구성 있는 제품을 통해 신뢰도가 향상된 고강도 합금을 널리 공급한 효과가 있다.

또한, 알루미늄 특유의 경량이면서 철강제품 이상의 강인한 재질을 필요로 하는 자동차 분야에서 그 제품의 우수성을 인정받으므로서, 사용자들에게 신뢰를 얻은 효과가 있다.

Claims

알루미늄 원자재를 알루미늄 압출기의 다이스를 통해 압출하는 압출공정과, 상기 압출공정에서 압출된 알루미늄 압출물을 가열하는 열처리공정과, 상기 열처리공정을 통해 열처리된 알루미늄 압출물의 진직도를 교정하는 교정공정과, 상기 교정공정을 거친 알루미늄 압출물을 절단하는 완제품 절단공정으로 이루어진 알루미늄 압출물 제조방법에 있어서,

상기 알루미늄 압출공정의 열처리공정은 상기 알루미늄 압출물을 열처리 로 에서 140℃이상 175℃이하의 온도로 13시간 30분 가열하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 압출물의 열처리 방법.
제 1항에 있어서,

상기 열처리공정은 상기 알루미늄 압출물의 온도를 상온에서 140℃가 되도록 2시간 동안 승온시키는 제 1가열단계와;

상기 제 1가열단계에서 승온된 알루미늄 압출물의 온도를 140℃가 유지되도록 가열하는 제 2가열단계와;

상기 제 2가열단계에서 140℃의 온도로 승온된 알루미늄 압출물의 경도가 증가되는 온도인 175℃가 되도록 2시간 30분 동안 승온시키는 제 3가열단계와;

상기 제 3가열단계에서 175℃로 가열된 알루미늄 압출물을 175℃로 7시간 동안 가열하는 제 4가열단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 알루미늄 압출물의 열처 리 방법.
화학성분이 97.5중량%의 알루미늄과, 0.62중량%의 Si와, 0.31중량%의 Fe와, 0.21중량%의 Cu와, 0.02중량%의 Mn과, 1.1중량%의 Mg와, 0.18중량%의 Cr과, 0.02중량%의 Zn과, 0.04중량%의 Ti로 이루어진 Al-Mg-Si계열의 A6061-T6 알루미늄 합금에 있어서,

상기 제 1항의 열처리공정을 통해 407N/㎟ 이상 414 N/㎟이하의 인장강도와, 338N/㎟ 이상 372 N/㎟이하의 내력과, 18%~19%의 연신율과, 64HRB ~ 66HRB의 로크웰 경도값을 갖는 것을 특징으로 하는 알루미늄 압출물.