KR100717451B1 - Manufacturing apparatus for damping pipe and a die for the same - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 제진배관의 제조장치는 내부에 용융물이 수용되는 도가니; 상기 도가니를 가열하는 가열체; 및 적어도 일 층은 상기 용융물에 침지되고, 수평방향으로 다층 구조로 제공되는 다이가 포함된다.The apparatus for manufacturing a vibration suppression pipe according to the present invention includes a crucible in which a melt is accommodated therein; A heating body for heating the crucible; And a die immersed in the melt and provided in a multi-layered structure in a horizontal direction.
본 발명에 의해서, 용융물이 응고되는 고용경계부에 장착되는 다이의 형태가 개선되어 제작되는 제진배관의 물리적인 특성이 개선되는 장점이 있다. 그리고, 온도구배가 없는 상태에서 제진배관이 제조될 수 있어서, 안정된 구조의 형상기억합금의 제진배관을 제조할 수 있다. According to the present invention, the shape of the die mounted on the solid solution boundary portion to which the melt is solidified is improved, so that the physical characteristics of the vibration suppression pipe manufactured are improved. In addition, the vibration suppression pipe can be manufactured in a state where there is no temperature gradient, so that the vibration suppression pipe of the shape memory alloy having a stable structure can be manufactured.
제진배관, 형상기억합금, 다이 Vibration Damping Pipe, Shape Memory Alloy, Die
Description
도 1은 본 발명이 적용되는 풀러의 구조를 설명하는 단면도. 1 is a cross-sectional view illustrating the structure of a puller to which the present invention is applied.
도 2는 본 발명에 따른 제진배관 제조다이의 사시도. Figure 2 is a perspective view of the damping pipe manufacturing die according to the present invention.
도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'의 단면도.3 is a cross-sectional view of II ′ of FIG. 2.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
31 : 제 1 플랫폼 32 : 제 2 플랫폼 33 : 연결부31: first platform 32: second platform 33: connection
34 : 포스트 35 : 원형 슬릿 36 : 나사34: Post 35: Round Slit 36: Screw
대한민국특허출원번호 10-2002-0083873호Korean Patent Application No. 10-2002-0083873
대한민국특허공개번호 10-2000-0075400호Korean Patent Publication No. 10-2000-0075400
본 발명은 재진배관에 관한 것으로서, 상세하게는 형상기억합금을 이용하여 제조되어 댐핑력이 최대로 발휘될 수 있는 제진배관의 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다. 특히, 형상기억합금으로 제조되는 제진배관의 제작을 위한 제조다이에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
공조기, 냉장고등과 같은 일반적인 가전기기에는 압축기등과 같이 진동이 발생되는 장치가 내장되어 있다. 이와 같은 가전기기는 주로 실내에 놓여서 사용되기 때문에, 가전기기에서 발생되는 진동은 사용자에게 불쾌감을 주게 된다. General household appliances such as air conditioners and refrigerators have built-in devices that generate vibration, such as compressors. Since such home appliances are mainly used indoors, vibrations generated by the home appliances cause discomfort to the user.
이러한 문제를 해소하기 위하여 많은 시도가 이루어지고 있는데, 이러한 시도 중에서 상기 압축기와 연결되는 배관에서 자체적으로 댐핑효과가 일어나도록 하기 위하여, 형상기억합금이 압축기와 연결되는 배관으로 사용되는 것도 제안된 바가 있다. 상기 형상기억합금에 의한 배관이 사용되는 예로는 본원발명 출원인이 대한민국특허출원번호 10-2002-0083873호에 이미 제시한 바가 있다. 상기 형상기억합금은 마르텐사이트와 오스테나이트의 상변화 성질을 이용하여 형상기억효과를 얻어낸다.Many attempts have been made to solve this problem. Among these attempts, a shape memory alloy has been proposed to be used as a pipe connected to the compressor so that a damping effect occurs in the pipe connected to the compressor. . As an example of using the shape memory alloy pipe, the present invention has already been proposed in Korean Patent Application No. 10-2002-0083873. The shape memory alloy obtains a shape memory effect by using the phase change property of martensite and austenite.
이와 같이 형상기억합금이 재진배관으로 사용되는 것은, 형상기억합금은 일반적인 금속과는 달리 탄성과 소성을 동시에 가지고 있기 때문에, 외부 진동에 대하여 일정온도에서는 소성체로서 거동하는 성질을 이용하여 진동이 흡수되도록 하고, 또 다른 일정온도범위에서는 원래의 형상으로 되돌아가는 것을 이용할 수 있기 때문이다. The shape memory alloy is used as a reinforcement pipe because the shape memory alloy has elasticity and plasticity at the same time, unlike general metals, so that vibration is absorbed by using the property of acting as a plastic body at a constant temperature against external vibration. This is because it can be used to return to the original shape in another constant temperature range.
그러나, 형상기억합금은 그 제조과정과 제조환경에 따라서 진동에 대한 물리적인 특성이 많이 달라지기 때문에, 재진배관의 댐핑특성이 최대로 발휘되도록 하기 위해서는 특정의 제조방법이 제안되어야 만 한다. However, since the shape memory alloy has a lot of physical properties against vibration depending on the manufacturing process and the manufacturing environment, a specific manufacturing method has to be proposed in order to maximize the damping characteristics of the dust collecting pipe.
한편, 일반적인 금속 또는 합금의 댐핑력은 하기되는 수학식 1로 평가되는 것이 일반적이다.On the other hand, the damping force of a general metal or alloy is generally evaluated by the following equation (1).
여기서, ψ는 댐핑력(damping power)을 나타내고, Q-1는 형상기억합금의 내부마찰(internal friction)을 의미한다. 이 때에, 상기 댐핑력(ψ)이 1% 미만일 때에는 저댐핑물질이라고 하고, 1%<ψ<10%일 때에는 중간댐핑물질이라고 하고, 10%<ψ<100%일 때에는 고댐핑물질이라고 할 수 있다. Where ψ represents a damping power and Q −1 represents internal friction of the shape memory alloy. In this case, when the damping force (ψ) is less than 1%, it is called a low damping material, when 1% <ψ <10%, it is called an intermediate damping material, and when 10% <ψ <100%, it is called a high damping material. have.
상기 수학식 1에서 명백해 진 바와 같이 형상기억합금은 내부마찰이 크면 클수록 높은 댐핑력을 발휘하게 된다. 또한, 상기 내부마찰은 다수 회의 실험 및 여러 문헌에 의해서 알려진 바와 같이, 마르텐사이트 조직이 존재하는 때에는 단결정(monocrystal)인 경우에 최대의 내부마찰이 발생되고, 다결정(polycrystal)인 경우에는 내부마찰이 작기 때문에, 형상기억합금의 내부마찰을 증대시키기 위하여 단결정 조직의 형상기억합금을 이용하는 것이 바람직하다.As apparent from
한편, 형상기억합금을 이용하여 제조되는 제진배관의 양산성이 개선되도록 하기 위해서는 특정의 제조방법이 제안되어야 하고, 특히, 양산과정중에 제진배관의 물리적인 특징이 개선되도록 하기 위해서는, 용융물이 용융상태에서 응고되어 결정화될 때 제진배관의 온도구배가 수직/수평/방사상으로 균일하게 되는 것이 중요하다. On the other hand, in order to improve the mass productivity of the vibration suppression pipe manufactured using the shape memory alloy, a specific manufacturing method has to be proposed. In particular, in order to improve the physical characteristics of the vibration suppression pipe during the mass production process, the melt is in a molten state. It is important to make the temperature gradient of the vibration suppression pipe uniform in the vertical, horizontal and radial phases when solidified and crystallized at.
본 발명은 상기되는 배경하에 제안되는 것으로서, 용융물이 응고되는 인접되는 부위에 장착되는 다이의 형태를 개선하여 제진배관의 물리적인 특성이 개선되도록 하는 제진배관의 제조장치 및 제진배관의 제조다이를 제안하는 것을 목적으로 한다.The present invention is proposed under the background described above, and proposes an apparatus for manufacturing a vibration suppression pipe and a manufacturing die for the vibration suppression pipe to improve the physical characteristics of the vibration suppression pipe by improving the shape of the die mounted to an adjacent portion where the melt is solidified. It aims to do it.
또한, 제진배관의 외관이 개선되고 용융물이 응고되는 결정화 과정이 안정되게 수행될 수 있는 제진배관의 제조장치 및 제진배관의 제조다이를 제안하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to propose an apparatus for manufacturing a vibration suppression pipe and a manufacturing die for the vibration suppression pipe in which the appearance of the vibration suppression pipe is improved and the crystallization process in which the melt is solidified can be performed stably.
상기되는 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 제진배관의 제조장치는 내부에 용융물이 수용되는 도가니; 상기 도가니를 가열하는 가열체; 및 적어도 일 층은 상기 용융물에 침지되고, 수평방향으로 다층 구조로 제공되는 다이가 포함된다.The apparatus for manufacturing a vibration suppression pipe according to the present invention for achieving the above object is a crucible in which a melt is accommodated therein; A heating body for heating the crucible; And a die immersed in the melt and provided in a multi-layered structure in a horizontal direction.
다른 측면에 따른 본 발명의 제진배관의 제조다이는 하측에 놓이는 제 1 플랫폼; 상측에 놓이고, 다수개의 홀이 형성되는 제 2 플랫폼; 상기 제 1 플랫폼과 제 2 플랫폼을 수직으로 연결하는 연결부; 및 상기 제 1 플랫폼에 결합되고, 상기 홀의 내부로 일부가 연장되는 포스트가 포함된다.According to another aspect, a manufacturing die of the vibration suppression pipe according to the present invention includes a first platform disposed below; A second platform placed on an upper side and having a plurality of holes formed therein; A connection unit vertically connecting the first platform and the second platform; And a post coupled to the first platform and partially extending into the hole.
제안되는 제진배관의 제조장치 및 제진배관의 제조다이에 의해서 제진배관이 안정된 상태로 제조될 수 있고, 제진배관의 물리적 특성이 개선될 수 있다.The vibration suppression pipe can be manufactured in a stable state by the proposed apparatus for manufacturing the vibration suppression pipe and the manufacturing die of the vibration suppression pipe, and the physical properties of the vibration suppression pipe can be improved.
먼저, 단결정의 형상기억합금을 제조하는 방법을 소개하면, 일반적으로 형상기억합금의 제조방법은 브리그만 방법(brigman's method)와, 초크랄스키 방법(chokhralsky's method)와, 베네일 방법(wernril's method)와, 스테파노브 방법 (stepanov's method)등이 소개된 바가 있다. 이들 방법은 용융 합금에서 단결정 합금이 제조되는 방법으로서, 본 발명에서는 구리, 알루미늄, 니켈의 합금이 초크랄스키 방법에 의해서 단결정 합금으로 제조되는 과정을 예시적으로 설명한다. First, a method of manufacturing a single-crystal shape memory alloy is introduced. In general, a method of manufacturing a shape memory alloy includes a Brigman's method, a chokhralsky's method, and a wannril's method. And stepanov's method have been introduced. These methods are methods in which a single crystal alloy is produced from a molten alloy, and the present invention exemplarily illustrates a process in which an alloy of copper, aluminum, and nickel is manufactured into a single crystal alloy by the Czochralski method.
상기 초크랄스키 방법은 단결정의 실리콘 기판을 성장시키는 방법으로서 이미 널리 알려진 바가 있고, 그와 관련되는 국제특허분류 C30B15/00를 통하여, 이미 널리 알려진 바가 있다. 구체적으로, 상기 초크랄스키 방법의 구체적인 적용례로서는 대한민국공개특허번호 10-2000-75400호가 예시될 수 있다. The Czochralski method has been widely known as a method of growing a single crystal silicon substrate, and is already well known through the related international patent classification C30B15 / 00. Specifically, Korean Patent Application Publication No. 10-2000-75400 may be exemplified as a specific application example of the Czochralski method.
도 1은 초크랄스키 풀러의 구조를 설명하는 도면이다. 1 is a view for explaining the structure of a Czochralski puller.
도 1을 참조하면, 본 발명의 초크랄스키 풀러(pooler)에는, 내부에 고온환경이 조성되는 노(1)와, 상기 노(1)의 내부에 놓여서 용융물(8)이 수용되는 도가니(2)와, 상기 도가니(2)의 인접위치에 제공되는 가열체(7)와, 상기 도가니(2)의 상측부에 놓여 특정 형상의 단결정이 제조되도록 하는 다이(3)가 포함된다. Referring to FIG. 1, the Czochralski pooler of the present invention includes a
또한, 상기 다이(3)의 개구부와 대응되는 형상의 형상기억합금(9)이 도시되어 있는데, 상기 형상기억합금(9)은 일정한 속도로 상방으로 인상되는 과정이 연속적으로 수행된다. 상세하게는, 상기 형상기억합금(9)과 접촉되는 상기 용융물(8)은, 상기 형상기억합금(9)과 접촉된 상태에서 상기 형상기억합금(9)이 인상되는 동작 중에 상방으로 인상된다. 그리고, 상기 용융물(8)은 인상된 뒤에 냉각되어 응고되는 결정화 과정에 의해서 단결정 형상기억합금(9)으로 제조된다. In addition, a
물론, 상기 형상기억합금(9)이 최초로 생성될 때에는 소정의 접종물(inoculum)이 용융물(8)의 표면에서 일정 깊이로 침지되고, 상기 접종물이 인상되 면서 연속적으로 형상기억합금(9)이 성장된다. Of course, when the
상기 접종물과 상기 형상기억합금(9)이 포함되는 개념으로서, 상기 용융물(8)에 침지되는 소정의 칼럼(column)은 상기 용융물(8)이 냉각 및 응고되어 단결정이 생성되도록 하기 때문에, 이를 통칭하여 냉각자(refrigerator)로 한다. 상기 냉각자의 인접 위치에는 주위보다 온도가 낮도록 하는 어떠한 형태의 냉각시스템이 갖추어질 수 있다.As a concept in which the inoculum and the
또한, 상기 노(1)의 외부에는 전원공급기(4)가 배치되고, 상기 전원공급기(4)와 연결되는 제 1 전극(5)은 형상기억합금(9)에 접촉되고 제 2 전극(6)은 상기 용융물(8)에 접촉됨으로써, 상기 형상기억합금(9) 및 용융물(8)에는 일정 방향으로 통전되는 소정 주파수의 전류가 인가된다. 상기 전류에 의해서 상기 용융물(8)과 냉각자의 계면(interface)의 레벨과 폭을 효과적으로 안정화시키고, 성장되는 결정이 특정의 결정학적인 방위를 가지도록 할 수 있다. In addition, a
상기되는 방법으로 통하여 제조되는 단결정 형상기억합금은 단결정성이 개선되기 때문에 내부마찰이 극대화되고 댐핑력이 최대로 발휘될 수 있다. Since the single crystal shape memory alloy manufactured through the above-described method improves single crystallinity, internal friction is maximized and the damping force can be maximized.
특히, 본 발명에서는 제진배관의 물리적 특성이 개선되고, 결정화과정이 안정되게 수행되고, 결정화 과정 중의 온도구배가 수직, 수평, 방사상으로 균일하게 형성되어 결정화 과정이 안정적으로 수행되는 다이구조를 제안하는 것을 일 특징으로 한다. 이하에서는 제진배관의 다이구조를 상세하게 설명한다. In particular, the present invention proposes a die structure in which the physical properties of the vibration suppression pipe are improved, the crystallization process is performed stably, and the temperature gradient during the crystallization process is uniformly formed vertically, horizontally, and radially so that the crystallization process is stably performed. It is characterized by the thing. Hereinafter, the die structure of the vibration suppression pipe will be described in detail.
도 2는 본 발명에 따른 제진배관 제조다이의 사시도이다. 2 is a perspective view of a damping pipe manufacturing die according to the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 제진배관의 제조다이(3)는 다이의 형태를 이루는 플랫폼과, 상기 플랫폼에 고정되는 포스트(34)가 포함된다. 2, the manufacturing die 3 of the vibration suppression pipe according to the present invention includes a platform in the form of a die, and a
상세하게, 상기 플랫폼은 하측에 수평방향으로 제공되는 제 1 플랫폼(34)와, 상측에 수평방향으로 제공되는 제 2 플랫폼(32)와, 상기 제 1 플랫폼(34)과 상기 제 2 플랫폼(32)의 대략 중심부에서 상하방향으로 연결하는 연결부(33)가 포함된다. 그리고, 상기 플랫폼(31)과 상기 포스트(34)는 흑연을 재질로 함으로써, 도가니 내부의 높은 용융온도에서도 열에 저항하여 녹지 않도록 한다. In detail, the platform includes a
또한, 상기 제 2 플랫폼(32)에는 다수개의 원형 홀이 제공되는데, 상기 홀의 내부에는 상기 포스트(34)가 삽입된다. 그러므로, 상기 포스트(34)의 외주면과 상기 원형 홀의 내주면의 사이 간격에는 원형 슬릿(35)이 형성된다. In addition, the
상기 원형 슬릿(35)을 통과하면서 상기 용융물(8)이 인상되어 응고되는 과정을 거치면서 속이 빈 중공의 제진배관(9)이 제조된다. 그리고, 단일의 제 2 플랫폼(32)에 상기 원형 슬릿(35)은 다수 개가 제공되기 때문에 한차례의 인상 과정 중에 여러 개의 제진배관이 제조될 수 있는 장점이 있다.A hollow hollow
도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'의 단면도로서, 도 3을 참조하면, 상기 원형 슬릿(35)이 제공되는 것은 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 그리고, 상기 포스트(34)는 상기 제 1 플랫폼(31)의 하방에서 삽입되는 나사(36)에 의해서 플랫폼에 고정된다. 상기 나사(36)도 흑연을 재질로 하는 것이 바람직하다.3 is a cross-sectional view of the II ′ of FIG. 2, referring to FIG. 3, it will be clearly understood that the
한편, 상기 용융물(8)에 다이(3)가 침지될 때, 일정 깊이 이상으로 침지되도록 하는 자중이 다이(3)에 가하여지도록 하기 위하여, 비중이 높은 열저항 물질 또는 니켈과 같은 하중부가 다이(3)에 더 결합될 수 있다. 그리고, 상기 용융물(8)에 침지되는 제 1 플랫폼(31)이 포함되는 다이(3)의 침지부분들이 열에 저항할 수 있도록 하기 위하여, 상기 다이(3)의 외면에는 산화알루미늄(Al2O3)이 보호층으로 더 형성되는 것이 바람직하다.On the other hand, when the
상기되는 본 발명에 따른 제진배관의 다이에 의해서 얻어질 수 있는 장점에 대해서 설명하면 다음과 같다. Referring to the advantages that can be obtained by the die of the damping pipe according to the present invention described above are as follows.
먼저, 전체적으로 제 1 플랫폼과 제 2 플랫폼으로 제공되는 이층 구조의 플랫폼에 포스트가 결합되는 과정에 의해서 간단하게 다이가 제조될 수 있기 때문에, 다이의 제조비가 절약되는 장점을 얻을 수 있다. First, since a die can be manufactured simply by a process of coupling a post to a two-layered platform provided as a first platform and a second platform as a whole, the manufacturing cost of the die can be saved.
또한, 제진배관에 제조되는 원형 슬릿(35)이 정확하고 깨끗한 형상으로 제조될 수 있기 때문에, 제진배관의 외양이 깔끔하게 되는 장점이 있다. In addition, since the circular slit 35 manufactured in the vibration suppression pipe can be manufactured in an accurate and clean shape, there is an advantage that the appearance of the vibration suppression pipe is neat.
또한, 결정화가 일어나는 원형 슬릿(35)의 인접부에서 열구배가 수평, 수직, 방사상으로 균일하게 분포될 수 있기 때문에 결정화가 안정되게 수행될 수 있다. Further, crystallization can be performed stably because the thermal gradient can be uniformly distributed horizontally, vertically, and radially in the vicinity of the
또한, 단일의 다이에 다수의 원형 슬릿(35)이 형성되기 때문에, 한번의 인상 공정 중에 다수 개의 제진배관이 제조될 수 있다. In addition, since a plurality of
또한, 플랫폼과 포스트의 크기 및 형상이 조절되면 원형 슬릿(35)의 깊이가 조절될 수 있기 때문에, 결정화가 일어나는 위치의 제어가 편리하게 되는 장점이 있다. In addition, since the depth of the
또한, 고융의 경계면에서 온도구배가 균일하게 정확하게 얻어질 수 있기 때문에, 최종의 제진배관의 단결정 구조가 완벽하게 제공될 수 있는 장점이 있다. In addition, since the temperature gradient can be obtained uniformly and accurately at the interface of high melting, there is an advantage that the single crystal structure of the final vibration damping pipe can be perfectly provided.
또한, 상기 다이(3)의 외면이 도가니(2)의 내면에 닿아서 다이(3)의 위치가 가이드되도록 함으로써, 다이(3)의 수평상태가 개선되어 균일한 온도구배가 얻어질 수 있고, 이로써 결정화 과정이 안정되고 균일하게 수행될 수 있는 장점이 있다. In addition, the outer surface of the
한편, 상기되는 제진배관의 제조다이는 초크랄스키 풀러에 적용될 수도 있고, 다른 형태의 형상기억합금의 제조장치에도 용이하게 변형되어 적용될 수 있다. On the other hand, the manufacturing die of the vibration damping pipe described above may be applied to the Czochralski puller, or may be easily modified and applied to other types of shape memory alloy manufacturing apparatus.
상기되는 과정으로 제조된 단결정 형상기억합금의 제진배관은 최대의 댐핑력을 나타내는 마르텐사이트 변태온도가 넓어지도록 하기 위하여 형상기억합금이 열처리되는 과정을 더 거치게 되는데, 이하에서는 상기 열처리 과정을 상세하게 설명한다.The vibration suppression pipe of the single crystal shape memory alloy manufactured by the above process is further subjected to a heat treatment process of the shape memory alloy in order to widen the martensite transformation temperature representing the maximum damping force, which will be described in detail below. do.
먼저, 단결정 형상기억합금에 포함되어 있을 수도 있는 다결정 형상기억합금을 정재하여 단결정 형상기억합금을 변화시키기 위하여 플로우팅 존(floating-zone)방법이 수행된다. 상기 플로우팅 존 방법은 원하는 제진배관의 결정구조와 형상이 제공될 때까지 수행될 수 있고, 만약 형상기억합금의 단결정성이 원하는 수준인 경우에는 상기 플로우팅 존 방법은 수행되지 아니할 수도 있다. First, a floating-zone method is performed to change the single crystal shape memory alloy by refining the polycrystalline shape memory alloy which may be included in the single crystal shape memory alloy. The floating zone method may be performed until the desired crystal structure and shape of the vibration suppression pipe is provided. If the single crystallinity of the shape memory alloy is desired, the floating zone method may not be performed.
이후에는, 뜨임(tempering)공정이 1.2~6.5Af의 온도에서 0.1~280초 동안 수행된다. Thereafter, a tempering process is performed for 0.1 to 280 seconds at a temperature of 1.2 to 6.5 Af.
그리고, 마르텐사이트 변태개시온도(Ms)에서 제 1 교대소성변형(alternating-sign plastic deformation)이 수행되는데, 구체적으로는 원래의 형태에 대하여 0.001~20%의 변형범위 내에서 1~250주기의 제 1 교대소성변형이 수행된다. 그리고, 1.0~1.2Af의 온도까지 가열된 뒤에, 15~30초동안 그 온도가 유지된다. Then, the first alternating-sign plastic deformation is performed at the martensitic transformation start temperature (Ms). Specifically, the first alternating-sign plastic deformation is performed in the range of 0.001 to 20% of the deformation of the original form. 1 Alternate plastic deformation is performed. After heating to a temperature of 1.0 to 1.2 Af, the temperature is maintained for 15 to 30 seconds.
이후에는, 마르텐사이트 변태종료온도(Mf)에서 제 2 교대소성변형이 수행되는데, 상기 제 2 교대소성변형은 0.01~50%의 범위에서 점진적으로 변형이 증대되도록 한다. 그리고, 1.2~6.5Af온도에서 0.1~280초 동안 그 형상이 유지된다. Thereafter, the second alternating plastic deformation is performed at the martensite transformation end temperature Mf, and the second alternating plastic deformation is gradually increased in the range of 0.01 to 50%. The shape is maintained for 0.1 to 280 seconds at a temperature of 1.2 to 6.5 Af.
상기되는 바와 같은 열처리 방법은 단결정 형상기억합금의 상(phase)의 변화에 의해서 수행되는 것이다. 다시 말하면, 마르텐사이트 변태온도범위(Ms-Mf)에서 소성변형이 가하여지고, 마르텐사이트 역변태종료온도(Af)를 넘어서는 온도에서 일정시간 동안 유지되는 과정에 의해서 단결정 형상기억합금에 새로운 상(phase)이 형성되도록 하는 것에 의해서, 제진배관에서 댐핑력이 최대로 발생되는 온도구간이 늘어나도록 한다.The heat treatment method as described above is performed by the change of phase of the single crystal shape memory alloy. In other words, a plastic phase is applied in the martensite transformation temperature range (Ms-Mf) and maintained for a certain time at a temperature above the martensite reverse transformation end temperature (Af). ) To increase the temperature range in which the maximum damping force is generated in the vibration suppression pipe.
이러한 상 변화과정은, 최초 β1'-상이 마르텐사이트 γ1'-상으로 변하는 과정이, 제진배관의 변형된 부분의 거시구조적 형상(microscopic shape)의 변화를 가져오고, 역마르텐사이트 변태종료온도(Af) 이상에서 가하여지는 외부 스트레스가 역마르텐사이트 변태온도(As-Af)를 높일 뿐 아니라, 새로운 마르텐사이트 구조를 형성하게 되는 것에 기인한다.This phase change process, in which the initial β1 'phase changes to the martensite γ1' phase, results in a change in the microscopic shape of the deformed portion of the damping pipe, and the reverse martensite transformation end temperature (Af). The external stress applied above) not only increases the reverse martensite transformation temperature (As-Af) but also forms a new martensite structure.
이하에서는 형상기억합금의 상의 변화에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the change of the phase of the shape memory alloy will be described in detail.
상세하게, Cu-Al-Ni 단결정 형상기업합금에 포함되는 최초 β1-상이 냉각되면 γ1'-상으로 되고, 외부 스트레스의 영향 하에서 β1'-상이 형성된다. In detail, when the initial β1-phase included in the Cu-Al-Ni single crystal shaped enterprise alloy is cooled, it becomes γ1'-phase, and β1'-phase is formed under the influence of external stress.
그와 반대로, 외부 스트레스가 제거되면 β1'-상이 β1-상으로 변하는 역변환이 발생되고, 만약, 기계적인 스트레스의 영향 하에서 얻어지는 β1'-상이 낮은 온도로 냉각되면, 그 상은 γ1'-상으로 변환된다. On the contrary, when the external stress is removed, an inverse transformation occurs in which the β1'-phase becomes a β1-phase, and if the β1'-phase obtained under the influence of mechanical stress is cooled to a low temperature, the phase is converted to the γ1'-phase do.
결론적으로, 단결정에 대한 하중은 β1'-단결정의 구조로 만든다. 나아가서 더 가하여지는 하중은 β1'-상을 면심입방정계의 α1'-상으로 형태를 변화시키게 되는 것이다.In conclusion, the load on the single crystal is made into the structure of β1 'single crystal. Furthermore, the additional load will change the shape of β1'-phase into α1'-phase of the face centered cubic system.
상기되는 바와 같이, 본 발명에 따른 형상기억함금의 열처리 과정은 형상기억합금의 β-상에서 단련하는 과정과, 마르텐사이트 역변태종료온도(Af)보다 높은 온도에서 변형된 상태가 유지되는 과정, 뜨임과정, 합금의 방향성 결정화 과정이 포함된다. As described above, the heat treatment process of the shape memory alloy according to the present invention is a process of annealing on the β-phase of the shape memory alloy, the process of maintaining the deformation state at a temperature higher than the martensite reverse transformation temperature (Af), tempering Process, the directional crystallization process of the alloy.
상기되는 바와 같은 제진배관의 열처리방법의 구체적인 실험예를 제시한다.It presents a specific experimental example of the heat treatment method of the vibration damping pipe as described above.
실험예Experimental Example
1. 구리를 베이스로 하고 알루미늄의 중량비가 13.4%이고 니켈이 3.2% 포함되는 용융상태의 합금을 만드는데, 상기 합금은 마르텐사이트 변태개시온도(Ms)가 40℃이고, 마르텐사이트 변태종료온도(Mf)가 10℃이고, 마르텐사이트 역변태개시온도(As)가 45℃이고, 마르텐사이트 역변태종료온도(Af)가 75℃이다. 1. Make a molten alloy based on copper and containing 13.4% by weight of aluminum and 3.2% of nickel. The alloy has a martensite transformation start temperature (Ms) of 40 ° C. and a martensite transformation end temperature (Mf). ) Is 10 ° C, the martensite reverse transformation start temperature (As) is 45 ° C, and the martensite reverse transformation end temperature (Af) is 75 ° C.
2. 상기 합금의 용융온도(Tm)인 1075℃에서 초클라스키 방법에 의해서 단결정의 제진배관을 제조한다. 2. The vibration suppression pipe of single crystal is manufactured by the Choklasky method at 1075 degreeC which is the melting temperature (Tm) of the said alloy.
3. 그 후에, 획득된 제진배관을 910℃의 10% 염화나트륨 용액에서 안정된 β-상의 온도범위에서 단련된다.3. Thereafter, the obtained vibration damping pipe is annealed at a stable β-phase temperature range in a 10% sodium chloride solution at 910 ° C.
4. 제진배관이 6.2Af까지 가열되고, 10초동안 유지된다.4. The damping pipe is heated to 6.2Af and maintained for 10 seconds.
5. 마르텐사이트 변태개시온도(Ms)까지 냉각한 뒤에, 제진배관의 초기 형상에 대하여 0.001%에서 시작하여 10.2%의 변형율까지 제진배관에 대한 제 1 교대소 성변형이 수행된다.5. After cooling to the martensitic transformation start temperature (Ms), a first alternating plastic deformation of the damping pipe is carried out starting from 0.001% to 10.2% strain for the initial shape of the damping pipe.
6. 1.0Af온도까지 가열한 뒤에, 15초 동안 유지한다. 6. Heat to 1.0 Af, and hold for 15 seconds.
7. 마르텐사이트 변태개시온도(Mf)에서 제 2 교대소성변형이 수행된다. 이때의 변형율은 0.2%를 단위로하여 점진적으로 변형율이 증가되어 5.0%까지 변형된다.7. At the martensite transformation start temperature Mf, the second alternating plastic deformation is performed. In this case, the strain rate is gradually increased by 0.2% and is deformed up to 5.0%.
8. 상기 제 2 교대소성변형이 수행된 뒤에는, 1.2Af온도까지 가열되어 2.0초 동안 유지된다. 8. After the second alternating plastic deformation is performed, it is heated to a temperature of 1.2 Af and maintained for 2.0 seconds.
상기되는 과정에 의해서 열처리가 수행된 뒤에는 열처리가 수행되기 전의 제진배관과 비교하여 최대의 댐핑력이 발생되는 온도 범위가 3~7배 늘어나는 것을 볼 수 있다. 이는 열처리 과정에 의해서 형상기억합금의 내부에서 마르텐사이트 중간 상(intermediate martensite phases)이 형성되기 때문이다. After the heat treatment is performed by the above process, it can be seen that the temperature range in which the maximum damping force is generated is increased 3 to 7 times compared to the vibration suppression pipe before the heat treatment is performed. This is because the intermediate martensite phases are formed in the shape memory alloy by the heat treatment process.
상기되는 본 발명에 의해서 열처리가 수행된 제진배관과 일반적인 동관과의 댐핑력의 차이를 하기되는 표 1을 참조하여 설명한다. Differences in the damping force between the vibration suppression pipes subjected to the heat treatment according to the present invention described above and the general copper pipe will be described with reference to Table 1 below.
상기 표 1은 길이가 40센티미터인 관의 일단은 가진단으로 하고 타단은 진동측정단으로 하여 측정된 결과이다. Table 1 shows the result of measuring one end of the tube having a length of 40 cm and the other end of the vibration measuring end.
상기되는 표 1을 참조하면, 본 발명의 제진배관이 종래 동관에 비하여 5배정도 우수한 것을 볼 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that the vibration suppression pipe of the present invention is about 5 times superior to the conventional copper pipe.
제안되는 본 발명에 의해서, 용융물이 응고되는 고용경계부에 장착되는 다이의 형태가 개선되어 제작되는 제진배관의 물리적인 특성이 개선되는 장점이 있다. 그리고, 온도구배가 없는 상태에서 제진배관이 제조될 수 있어서, 안정된 구조의 형상기억합금의 제진배관을 제조할 수 있다. According to the present invention, there is an advantage that the physical characteristics of the vibration suppression pipe manufactured by improving the shape of the die mounted on the solid solution boundary where the melt is solidified is improved. In addition, the vibration suppression pipe can be manufactured in a state where there is no temperature gradient, so that the vibration suppression pipe of the shape memory alloy having a stable structure can be manufactured.
또한, 제진배관의 외관이 개선되고 결정화 과정이 안정되게 수행될 수 있는 장점이 있다. In addition, there is an advantage that the appearance of the vibration damping pipe can be improved and the crystallization process can be performed stably.
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