KR100655267B1 - 내부 홀을 갖는 분말성형체 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 성형용 분말을 이용하여 내부 홀을 갖는 분말성형체를 제조하는 방법에 관한 것으로, 분말성형법에 의한 공구용 분말[초경합금, Cermet, Ceramic, 하이스(HSS) 등]로 성형된 내부몸체에 오목홈을 형성하고, 상기 오목홈에 고분자 화합물[왁스(Wax), PE(Poly Ethlene;폴리에틸렌) 및 PVA(Poly Vinyl Alchol;폴리비닐알콜) 등], 저융점 금속을 선택적으로 조합하여 만든 코일부재 또는 직선부재를 삽입하고, 상기 코일부재 또는 직선부재가 삽입된 내부몸체에 성형분말제를 장입하여 분말성형법으로 가압하면 외부몸체가 형성되어 내부몸체와 결합되고, 이를 예비소결시키면 상기 코일부재 또는 직선부재가 용융 또는 휘발되어 최종적으로는 내부 홀을 갖는 분말성형체의 제조 방법에 관한 것이다.
프레스 또는 열간 프레스 성형법에 의한 분말성형체 제조 방법에 있어서, 내부몸체(10,110)에 오목홈(11,111)을 형성하는 단계와, 상기 내부몸체(10,110)에 형성된 제1오목홈(11)속에 코일부재(15) 또는 제2오목홈(111)속에 직선부재(115)를 삽입하는 단계와, 프레스 또는 열간 프레스 성형작업을 위해 금형몰드(40)에 성형분말제(30)를 1/2 분량으로 장입하는 단계와, 상기 성형분말제(30) 상부에 코일부재(15) 또는 직선부재(115)가 삽입된 내부몸체(10,110)를 장입하는 단계와, 상기 내부몸체(10,110) 상부에 나머지 성형분말제(30)의 1/2 분량을 장입하는 단계와, 상기 단계를 거친 성형분말제(30)를 하형금형(50)과 상형금형(60)상에서 가압 또는 열간 가압하여 내부몸체(10,110)와 외부몸체(20)를 일체화 시키며, 본원발명의 제2실시예로 분말성형기(DRY-C.I.P 및 C.I.P 등)의 성형법에 의한 분말성형체 제조 방법에 있어서, 몰드 러버백(Rubber Bag)(80) 중심에 코일부재(15) 또는 직선부재(115)가 삽입된 내부몸체(10,110)를 장입하는 단계와, 상기 내부몸체(10,110)가 장입된 러버백(80)에 성형분말제(30)를 장입하고, 러버마개(85)로 밀폐하는 단계와, 상기 단계를 거친 성형분말제(30)를 가압 매체(물, 오일 등)로 균등 가압하여 내부몸체(10,110)와 외부몸체(20)를 일체화 시킨다.
상기 일체로 고화된 내부몸체(10,110)와 외부몸체(20)를 예비소결하여 분말성형체(70)를 완성하는 단계를 포함한다.
따라서, 본 발명은 오목홈이 형성된 내부몸체에 코일부재 또는 직선부재를 삽입하여 분말성형법에 의한 분말성형단계에서 내부몸체와 외부몸체가 가압 성형되고, 300~900℃의 예비소결단계에서 상기 코일부재 또는 직선부재가 용융 또는 휘발되어 분말성형체가 완성되는 것으로, 종래 기술의 삽입 환형봉체와 환형관체의 정확한 소결 수축율과 소결접합 공차 및 정밀가공이 불필요하여, 작업의 효율성이 향상되고 불량율이 저감되어 제품의 신뢰성을 높이는 효과가 있다.
내부몸체, 외부몸체, 성형분말제, 금형몰드, 분말성형체

Description

내부 홀을 갖는 분말성형체 제조 방법{Method for manufacturing a sintered metal with inner path}
도 1은 내부 절삭유 공급 홀을 갖는 드릴의 완성된 구조도.
도 2는 종래의 내부 절삭유 공급 홀을 갖는 초경합금소재를 소결접합 방법에 의한 제조 방법을 나타낸 도면.
도 3은 종래의 내부 절삭유 공급 홀을 갖는 초경합금소재를 압출방법에 의한 제조 방법을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 내부 홀을 갖는 분말성형체의 내부몸체에 코일부재를 삽입하는 단계를 나타낸 도면.
도 5는 도 4의 변형예를 나타낸 분말성형체의 내부몸체에 직선부재를 삽입하는 단계를 나타낸 도면.
도 6은 코일부재 또는 직선부재가 삽입된 내부몸체에 외부몸체를 프레스 또는 열간 프레스기에서 성형하는 단계를 나타낸 도면.
도 7은 도 4에 따른 분말성형체의 완성된 구조도.
도 8은 도 5에 따른 분말성형체의 완성된 구조도.
도 9는 본 발명의 제2실시예로 코일부재 또는 직선부재가 삽입된 내부몸체에 외부몸체를 DRY-C.I.P 및 C.I.P기에서 성형하는 단계를 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
10,110 : 내부몸체 11 : 제1오목홈
111 : 제2오목홈 15 : 코일부재
115 : 직선부재 17 : 내부 홀
20 : 외부몸체 30 : 성형분말제
40 : 금형몰드 50 : 하형금형
60 : 상형금형 70 : 분말성형체
80 : 러버백 85 : 러버마개
본 발명은 성형용 분말을 이용하여 내부 홀을 갖는 분말성형체를 제조하는 방법에 관한 것으로 더욱 세부적으로는, 분말성형법에 의한 공구용 분말[초경합금, Cermet, Ceramic, 하이스(HSS) 등]로 성형된 내부몸체에 오목홈을 형성하고, 상기 오목홈에 고분자 화합물[왁스(Wax), PE(Poly Ethlene;폴리에틸렌) 및 PVA(Poly Vinyl Alchol;폴리비닐알콜) 등], 저융점 금속을 선택적으로 조합하여 만든 코일부재 또는 직선부재를 삽입하고, 상기 코일부재 또는 직선부재가 삽입된 내부몸체에 성형분말제를 장입하여 분말성형법으로 가압하면 외부몸체가 형성되어 내부몸체와 결합되고, 이를 예비소결시키면 상기 코일부재 또는 직선부재가 용융 또는 휘발되어 최종적으로는 내부 홀을 갖는 분말성형체의 제조 방법에 관한 것이다.
특히 내부 절삭유 홀을 갖는 초경합금드릴 제조에 유용한 방법이다.
도 1은 내부 절삭유 홀을 갖는 드릴의 완성된 구조도로써, 내부 절삭유 홀을 갖는 드릴(1)은 생크(S)와 보디(B)로 구성되며, 보디(B)에는 1쌍의 나선홈(3)이 형성되고 그선단에는 1쌍의 절인(5)이 형성되며, 드릴(1)의 외주절인(5)을 형성하는 부분인 랜드(7)와 홀(9)이 구비된다..
도 2는 종래의 내부 절삭유 홀을 갖는 드릴의 제조 방법을 나타낸 것으로서, 종래 공지된 기술로 공개된 대한민국 공개특허공보 제1995-13632에는 환형관체(323)에 나선형의 홈(319)이 형성된 환형봉체(321)를 삽입 소결하여 일체화시키는 방법으로, 상기와 같이 초경합금체를 소결하는 방법은 대한민국 공개특허공보 제1998-22395의 초경 트위스티드 오일홀 드릴 소재의 제조 방법과, 대한민국 공개특허공보 제1998-28013의 비틀림 홀을 갖는 초경합금 드릴의 소재 제조 방법등에서도 살펴볼 수 있다.
또한, 상기의 소결방법과 다른방법으로 도시되는 도 3은 종래의 트위스트드릴 및 엔드밀용 초경합금재소재에 나선형 절삭유 홀을 형성하는 방법 및 그 장치를 나타낸 것으로서, 종래 공지된 기술로 공개된 대한민국 공개특허공보 제1996-40522에는 부싱(210)을 핀(218,220)으로 고정하여 내부에 설치하는 압출금형(216)에 초경합금재분말을 가압하여 압출성형하면서, 모터(206)에서 발생되는 동력으로 체인(214)을 통해 스프로켓(208,212)에 전달하여 상기 부싱(210)을 일정한 속도로 회전시키는 압출방법을 나타내고 있다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술에 따른 구성에 있어 도 2의 삽입소결접합방 법은, 삽입 환형봉체와 환형관체용 성형체의 소결 수축율을 달리하여 소결접합하는 방법으로 삽입 환형봉체와 환형관체의 정확한 소결 수축율과 소결접합 공차 및 높은 정밀도가 요구된다. 따라서 이러한 요구조건 때문에 소결접합의 신뢰성에 문제가 발생하고, 도 3의 압출방법은, 소재에 초경합금재분말을 강제적으로 투입하는 것으로 나선형의 홈이 일정한 간격으로 형성되지 못하고, 첨가된 다량의 압출윤활제 제거 및 이에 따른 품질저하와 압출금형 및 내부 핀교체에 따른 작업의 단속과 교체의 어려움이 있다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 300~900℃의 열에서 용융 또는 휘발되는 고분자 화합물[왁스(Wax), PE(Poly Ethlene;폴리에틸렌) 및 PVA(Poly Vinyl Alchol;폴리비닐알콜) 등], 저융점 금속을 선택적으로 조합하여 만든 코일부재 또는 직선부재를 내부몸체 외형의 오목홈에 삽입하고, 분말성형법에 의해 상기 소재에 성형분말제를 장입하여 내부몸체와 성형분말제가 일체형의 분말성형체가 만들어지고, 상기 분말성형체를 300~900℃의 열로 예비 소결시키게 되면, 상기 분말성형체의 내부에 있는 코일부재 또는 직선부재가 용융 또는 휘발되어 공구의 절삭 가공시 발생하는 칩의 배출이 용이하고 발열을 차단하는 공구 내부 홀을 갖는 분말성형체를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
목적을 달성하기 위한 방법으로는,
내부몸체와 외부몸체를 이용하여 프레스 또는 열간 프레스 성형법에 의한 분 말성형체 제조 방법에 있어서,
상기 내부몸체에 오목홈을 형성하는 단계와,
상기 내부몸체에 형성된 제1오목홈속에 코일부재 또는 제2오목홈속에 직선부재를 삽입하는 단계와,
프레스 또는 열간 프레스 성형작업을 위해 금형몰드에 성형분말제를 1/2 분량으로 장입하는 단계와,
상기 성형분말제 상부에 코일부재 또는 직선부재가 삽입된 내부몸체를 장입하는 단계와,
상기 내부몸체 상부에 나머지 성형분말제의 1/2 분량을 장입하는 단계와,
상기 단계를 거친 성형분말제를 하형금형과 상형금형상에서 가압 또는 열간 가압하여 내부몸체와 외부몸체를 일체화 하는 단계와,
상기 일체로 고화된 내부몸체와 외부몸체를 예비소결하여 내부 홀을 갖는 분말성형체를 완성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 특징으로서, 상기 오목홈은 1개 이상의 직선 또는 헬릭스 형상의 내부 홀을 구성한다.
본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 내부몸체의 오목홈속에 삽입되는 코일부재 또는 직선부재는 고분자화합물[왁스(Wax), PE(Poly Ethylene;폴리에틸렌) 및 PVA(Poly Vinyl Alchol;폴리비닐알콜) 등] 또는 저융점 금속을 선택적으로 조합하여 사용한다.
본 발명의 내부몸체와 외부몸체를 이용하여 또 다른 종류의 분말성형기(DRY- C.I.P 및 C.I.P 등)의 성형법에 의한 분말성형체 제조 방법에 있어서,
몰드 러버백(Rubber Bag) 중심에 코일부재 또는 직선부재가 삽입된 내부몸체를 장입하는 단계와,
상기 내부몸체가 장입된 러버백에 성형분말제를 장입하고, 러버마개로 밀폐하는 단계와,
상기 단계를 거친 성형분말제를 가압 매체(물, 오일 등)로 균등 가압하여 내부몸체와 외부몸체를 일체화 하는 단계와,
상기 일체로 고화된 내부몸체와 외부몸체를 예비소결하여 내부 홀을 갖는 분말성형체를 완성하는 단계를 포함한다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 내부 홀을 갖는 분말성형체의 내부몸체에 코일부재를 삽입하는 단계를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4의 변형예를 나타낸 분말성형체의 내부몸체에 직선부재를 삽입하는 단계를 나타낸 도면이고, 도 6은 코일부재 또는 직선부재가 삽입된 내부몸체에 외부몸체를 프레스 또는 열간 프레스기에서 성형하는 단계를 나타낸 도면이고, 도 7은 도 4에 따른 분말성형체의 완성된 구조도이고, 도 8은 도 5에 따른 분말성형체의 완성된 구조도이고, 도 9는 본 발명의 제2실시예로 코일부재 또는 직선부재가 삽입된 내부몸체에 외부몸체를 DRY-C.I.P 및 C.I.P기에서 성형하는 단계를 나타낸 도면이다.
이하, 도면을 참고로 내부 홀을 갖는 분말성형체의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 4(a)에서 공구용 분말[초경합금, Cermet, Ceramic, 하이스(HSS) 등]을 계량, 혼합, 가압 및 가공하여 소정의 강도를 지니는 원형의 내부몸체(10)를 얻게 된다. 도 4(b)에서는 상기의 내부몸체(10)의 외주면을 따라 헬릭스홀 형상의 제1오목홈(11)을 형성하고, 상기 제1오목홈(11)은 1개 이상 교차하지 않는 내부 홀 경로를 형성하고, 코일부재(15) 직경은 제품의 크기와 원활한 절삭 칩의 배출 등을 고려하여 Φ 0.5 내지 3 또는 그 이상의 범위가 적합하다.
도 4(c)에서 상기 제1오목홈(11)이 형성된 내부몸체(10)에 코일부재(15)를 삽입하게 되는데, 코일부재(15)는 고분자화합물[왁스(Wax), PE(Poly Ethylene;폴리에틸렌) 및 PVA(Poly Vinyl Alchol;폴리비닐알콜) 등] 또는 저융점 금속을 선택적으로 조합하여 사용할 수 있으며, 상기 코일부재(15)는 헬릭스각을 갖는 형태로 제1오목홈(11)의 형상과 일치하도록 구성되며, 도 4(d)는 상기 내부몸체(10)의 제1오목홈(11)에 코일부재(15)가 삽입된 상태를 보여주고 있다.
도 5는 상기 도 4의 변형예로, 도 5(a)의 내부몸체(110)에 도 5(b)와 같이 직선 형상의 제2오목홈(111)을 형성하고, 도 5(c)에서 상기 제2오목홈(111)에 삽입되는 직선부재(115)는 직선 형태로 제2오목홈(111)의 형상과 일치하도록 구성되며, 5(d)는 내부몸체(110)에 직선부재(115)가 삽입된 상태를 보여주고 있다.
도 6은 상기와 같은 과정을 거친 내부몸체(10,110)를 프레스 또는 열간 프레스 성형 방법의 성형 단계를 나타내는 것으로써, 도 6(a)와 같이 하형금형(50)이 설치된 금형몰드(40)에 성형분말제(30)를 1/2 분량으로 장입하게 된다. 그런 다음 도 6(b)와 같이 상기 분말제(30) 상부에 내부몸체(10,110)를 수평으로 넣게 되며, 도 6(c)와 같이 상기 내부몸체(10,110) 상부에 나머지 성형분말제(30)의 1/2 분량을 장입하게 된다. 상기와 같이 성형분말제(30)를 상하에 1/2씩 장입하는 이유는 오목홈(11,111)이 형성된 내부몸체(10,110)의 외형에 성형분말제(30) 소재로 외부몸체(20)를 형성하여, 가공 칩의 배출 등이 용이하고 발열차단을 목적으로하는 내부 홀을 구비한 일체형의 분말성형체(70)를 프레스 또는 열간 프레스 성형 방법에 의해 제작하기 위함이다.
따라서, 도 6(d)와 같이 하형금형(50)과 상형금형(60)으로 가압한 후, 하형금형(50)을 원위치하게 되면, 도 7(a)와 같은 분말성형체(70) 형상을 완성하게 된다. 상기 분말성형체(70)는 사각 또는 원형의 형상으로 제작할 수 있으며, 분말성형체(70)의 직경은 제품의 크기와 용도에 따라 결정되며, 내부몸체(10,110) 오목홈(11,111)을 형성하는 직경의 크기도 달리 한다.
상기의 도 7(a)과 같이 내부에 코일부재(15)가 삽입된 분말성형체(70)를 예비소결로(미도시)에서 약 300~900℃의 열을 가하게 되면, 코일부재(15)가 용융 또는 휘발되어 분말성형체(70)의 내부는 최초의 제1오목홈(11)의 위치에 코일부재(15)와 같은 구멍을 갖게 되어, 도 7(b)와 같이 최종적으로 내부 홀(17)을 갖는 분말성형체(70)가 완성된다.
도 8은 상기 도 5의 직선 형상의 제2오목홈(111)에 직선부재(115)가 삽입된 내부몸체(110)를 상기 도 6과 같이 프레스 또는 열간 프레스 성형 방법의 성형 단계를 거쳐, 도 8(a)와 같이 내부에 직선부재(115)가 삽입된 분말성형체(70)를 예비소결로(미도시)에서 약 300~900℃의 열을 가하게 되면, 직선부재(115)가 용융 또는 휘발되어 분말성형체(70)의 내부는 최초의 제2오목홈(111)의 위치에 직선부재(115)와 같은 구멍을 갖게 되어, 도 8(b)와 같이 최종적으로 직선의 내부 홀(17)을 갖는 분말성형체(70)가 완성된다.
상기와 같이 완성된 분말성형체(70)는 상하부면의 중심에 센터 가공 및 최종 가공을 하여 본소결을 하게되며, 본소결시 내부몸체(10,110)와 외부몸체(20)가 소결접합 된다.
도 9는 본 발명에 따른 코일부재 또는 직선부재가 삽입된 내부몸체에 외부몸체를 DRY-C.I.P 및 C.I.P기에서 성형하는 제2실시예로서,
코일부재(15) 또는 직선부재(115)가 삽입된 내부몸체(10,110)를 분말성형기(DRY-C.I.P 및 C.I.P 등) 성형 방법의 성형 단계를 나타내는 것으로써, 도 9(a)와 같이 러버백(Rubber Bag)(80) 중앙에 내부몸체(10,110)를 설치한다. 그런 다음 도 9(b)와 같이 내부몸체(10,110) 주변에 성형분말제(30)를 장입, 충진하게 되며, 도 9(c)와 같이 러버백(80) 상부에 러버마개(85)로 밀폐한다.
따라서, 도 9(d)와 같이 가압 매체(물, 오일 등)를 이용하여 균등 압력으로 가압한 후, 러버백(Rubber Bag)(80)에서 가압 성형체를 추출하면, 도 7(a) 및 도 8(a)와 같은 분말성형체(70) 형상을 완성하게 된다.
상기 도 9의 DRY-C.I.P 및 C.I.P기에서 성형하는 방법은 도 4의 코일부재(15)를 갖는 내부몸체(10) 뿐만 아니라, 도 5의 직선부재(115)를 갖는 내부몸체(110)의 구조에도 적용가능하다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 오목홈이 형성된 내부몸체에 코일부재 또는 직선부재를 삽입하여 분말성형법에 의한 분말성형단계에서 내부몸체와 외부몸체가 가압 성형되고, 300~900℃의 예비소결단계에서 상기 코일부재 또는 직선부재가 용융 또는 휘발되어 분말성형체가 완성되는 것으로, 종래 기술의 삽입 환형봉체와 환형관체의 정확한 소결 수축율과 소결접합 공차 및 정밀가공이 불필요하여, 작업의 효율성이 향상되고 불량율이 저감되어 제품의 신뢰성을 높이는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 상기 내부몸체(10,110)에 오목홈(11,111)을 형성하는 단계와, 상기 내부몸체(10,110)에 형성된 제1오목홈(11)속에 코일부재(15) 또는 제2오목홈(111)속에 직선부재(115)를 삽입하는 단계와, 내부몸체(10,110)와 외부몸체(20)를 이용하여 프레스 또는 열간 프레스 성형작업을 위해 금형몰드(40)에 성형분말제(30)를 장입하는 단계와, 상기 성형분말제(30) 상부에 코일부재(15) 또는 직선부재(115)가 삽입된 내부몸체(10,110)를 장입하는 단계와, 상기 내부몸체(10,110) 상부에 나머지 성형분말제(30)의 장입하는 단계와, 상기 단계를 거친 성형분말제(30)를 하형금형(50)과 상형금형(60)상에서 가압 또는 열간 가압하여 내부몸체(10,110)와, 외부몸체(20)를 일체화하는 단계와, 상기 일체로 고화된 내부몸체(10,110)와 외부몸체(20)를 예비소결하여 분말성형체(70)를 완성하는 단계를 포함하는 내부 홀을 갖는 분말성형체 제조 방법에 있어서,
    상기 내부몸체(10,110)에 서로 교차하지 않고 일정한 간격을 유지하며 형성된 상기 오목홈(11,111)에 코일부재(15) 또는 직선부재(115)를 삽입하고,
    상기 오목홈(11,111)에 삽입되는 상기 코일부재(15) 또는 직선부재(115)는 고분자화합물[PE(Poly Ethylene;폴리에틸렌) 및 PVA(Poly Vinyl Alchol;폴리비닐알콜) 등] 또는 저융점 금속을 선택적으로 조합하여 사용하고,
    상기 금형몰드(40)에 성형분말제(30)를 장입하는 단계는 1/2 분량으로 장입하고, 상기 나머지 성형분말제(30)을 장입하는 단계는 1/2 분량으로 장입된 상기 내부몸체(10,110) 상부에 상기 성형분말제(30) 1/2 분량을 장입하며,
    상기 내외부몸체를 예비소결하여 분말성형체를 완성하는 단계는 상기 분말성형체(70)를 300~900℃로 온도로 가열하여 예비소결 하는 것을 특징으로 하는 내부 홀을 갖는 분말성형체 제조 방법.
  6. 몰드 러버백(Rubber Bag)(80) 중심에 코일부재(15) 또는 직선부재(115)가 삽입된 내부몸체(10,110)를 장입하는 단계와, 상기 내부몸체(10,110)가 장입된 러버백(80)에 성형분말제(30)를 장입하고, 러버마개(85)로 밀폐하는 단계와, 상기 단계를 거친 성형분말제(30)를 가압 매체(물, 오일 등)로 균등 가압하여 내부몸체(10,110)와 외부몸체(20)를 일체화하는 단계와, 상기 일체로 고화된 내부몸체(10,110)와 외부몸체(20)를 예비소결하여 분말성형체(70)를 완성하는 단계를 포함하는 분말성형기(DRY-C.I.P 및 C.I.P 등)의 성형법에 의한 내부 홀을 갖는 분말성형체 제조방법에 있어서,
    상기 내부몸체(10,110)에 서로 교차하지 않고 일정한 간격을 유지하며 형성된 상기 오목홈(11,111)에 코일부재(15) 또는 직선부재(115)를 삽입하고,
    상기 내부몸체(10,110)에 장입되는 상기 코일부재(15) 또는 직선부재(115)는 고분자화합물[PE(Poly Ethylene;폴리에틸렌) 및 PVA(Poly Vinyl Alchol;폴리비닐알콜) 등] 또는 저융점 금속을 선택적으로 조합하여 사용하고,
    상기 내부몸체(10,110)와 외부몸체(20)를 예비소결하여 분말성형체(70)를 완성하는 단계는 상기 분말성형체(70)를 300~900℃로 온도로 가열하여 예비소결하는 것을 특징으로 하는 내부 홀을 갖는 분말성형체 제조 방법.
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