KR100776097B1 - 동복알루미늄선의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2종의 금속을 쌍금속으로 성형하는 것으로, 전선 및 부스바(Busbar)등의 도전재료로 사용하는 동복알루미늄선 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 동관코일 일단 내경에 프러그를 내장시키고 타일단은 내경을 축관시킨 상태에서, 동관내에 내장된 프러그 전면에 알루미늄 용융액을 유입시키여 프러그와 용액이 관내면을 따라 유입된 후 축관부의 제약으로 프러그가 정지되면서 유입된 용액은 응고과정을 거쳐 동관과 알루미늄이 일체형으로 성형되는 동복알루미늄선 제조방법이다.

Description

동복알루미늄선의 제조방법{omitted}

도1은 본 발명의 제1실시예의 제조과정을 보여주는 공정단면도.

도2는 본 발명의 제2실시예의 제조과정을 보여주는 공정단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

1 : 동관 1' : 축관부 2 :알루미늄용액 3, 3' : 프러그(Plug)

10 : 보온로 20 : 가열금형 21 : 외형 22 : 삽입구 23 : 유입구

24 : 전열선 25 : 내형 30 : 가열로 40 : 냉각로

본 발명은 2종의 금속을 쌍금속으로 성형하는 것으로, 전선 및 부스바(Busbar)등의 도전재료로 사용하는 동복알루미늄선 제조방법에 관한 것이다.

종래, 쌍금속 도전재료로 동복강선, 알루미늄복강선과 동복알루미늄선등을 도전율과 기계적 성질 및 무게와 가격을 고려한 용도별 특성에 따라 개별재료로 또는 상기재료를 2종류이상 꼬아서 합성연선등으로 사용하였다.

동복강선과 알루미늄복강선은 강선을 용융동에 침적융착시키거나 알루미늄분말을 강선위에 압축소결하여 장재의 로드(Rod)를 만든 후 인발을 하여 나선으로 성형하는 제조방법등이 알려져 있다.

동복알루미늄선 제조방법으로는 동관내에 알루미늄로드를 삽입시킨 후, 이것을 소재로 하여 인발을 행하는 방식이 알려져 있다.

다른 방법으로는 동스트립(Strip)과 알루미늄로드를 함께 이송시키며 동스트립이 알루미늄로드 외주를 감싼 상태에서 용접을 행하여 동관내에 알루미늄로드와 일체형이 되도록 하는 제조방법이 알려져 있다.

또 다른 방법으로는 동메트릭스(Matrix)내에 알루미늄을 충진시킨후 압출을 행하여 소재를 만든 후 이것을 인발과정을 거처 선으로 성형하는 제조방법이 알려져 있다.

상기 동복알루미늄선 제조방법에서, 동관내에 알루미늄로드를 삽입시키는 방법은 삽입을 위해 두금속의 내외경간에 간극이 필요하므로, 이 간극을 최소화 한다해도 일체형으로 성형할 수 없어, 일체형이 되도록 별도의 인발과정을 필요로 하므로 작업 난도가 높으며, 특히 길이에 제한이 있어 선재로서의 필요조건인 장재 생산에 어려움이 있었다.

알루미늄로드 외주에 동스트립을 용접하여 일체형으로 성형시키는 제조방법은 용접온도가 알루미늄 용융온도보다 높아 용접시 알루미늄이 용융되고, 용융된 알루미늄은 동스트립의 용접부의 냉각을 방해하여 미용접부를 형성기켜 부적합품을 만드는 경우가 빈번하여, 이것을 방지하기 위한 특별한 방법이 추가 되어야 하는 문제와 용접속도가 늦어 생산성이 낮은 단점이 있다.

메트릭스내에 알루미늄을 충진시켜 압출을 행하는 방식은 빌렛트(Billet) 내경을 가공한 후, 그 내경에 알루미늄봉을 열박음한 소재를 사용하므로, 소재로의 가공과정이 복잡하고, 선으로서의 특징인 장재생산에 제약이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위하여, 용해된 알루미늄용액을 동관내면에 유입충진되도록 동관내경 일단에 프러그를 삽입하고, 타일단 외경을 축관하여, 동관의 프러그 삽입구에 알루미늄용액을 유입시키면 프러그는 용액의 탕압으로 전진하다가 축관부에서 정지되며, 동시에 관내의 용융액은 응고과정을 거쳐 동관과 알루미늄이 일체형으로 성형되는 제조방법을 제안하는 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하고져, 보온로체 외벽 하측부에 장착구를 형성하고, 장착구에는 전열선을 내장하고 유입구와 삽입구를 갖인 가열금형을 조립하고, 가열금형 전면에 동관코일(Coil)을 장입한 가열로와 가열로 전면에 냉각로를 배설하고, 상기 동관코일 일단내경에 프러그(Plug)를 삽입하여, 상기 가열금형 삽입구에 삽입시키고, 타일단은 외경을 축관하여 냉각로를 통과시키고, 로체내에 알루미늄용액을 보충하면, 알루미늄용액은 유입구로 유입되여 동관내 프러그후면을 전진시키여, 가열로 내의 동관내면을 거쳐 냉각로 외측 축관부에서 프러그는 정지되며, 동시에 냉각로내의 동관내면에 유입충진된 알루미늄 용액은 역방향으로 응고되면서 동관과 알루미늄이 일체형으로 성형되도록 구성한다.

이하 본 발명의 제1실시예를 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 제조과정을 보여주는 설비배치 단면도이다. 도시생략한 용해로는 불순물, 탈깨스등의 제거로 청정 처리한 알루미늄용액을 주기적으로 보온로(10)내에 공급하여, 보온로내의 용액수위를 유지 시킨다.
보온로(10)는 수평주조시 통상 사용하는 것으로 홀딩로(Holding Furnace)라고도 불리며 자체열원을 갖인것으로 외피는 철판재(14)를 콘테이너(Container)로 하고 내부에는 내화재(13)를 소결시켜 도가니로 하고, 외벽내측에는 단열재(11)와 실링(12,Sealing)재를 구비시켜 장착구(15)를 구비한 것이다.

장착구(15)에는 소재삽입구(22)와 용액유입구(23)가 단차를 갖고 연결된 내형(25)과 내형 상하부에 전열선(24)을 내장한 외형(21)이 구비된 가열금형(20)이 받침대(27)측면의 조립판(28)과 체결볼트(26)의 고정으로 조립장착된다.

가열금형(20) 외형(21)에 내장한 전열선(24)은 내형(25)을 필요온도로 조절할 수 있도록 구비되어 온도 승강이 가능하다.

가열금형(20) 외측전면에는 가열로(30)와 냉각로(40)가 이어서 배열 되였다. 가열로(30)내에는 전열선이 구비되여 온도승강이 가능하며, 외측에는 분위기조성을 위해 가스(Gas)주입구(31)가 구비되고, 냉각로(40)에는 상하측에 용수공급부(41)와 배출부(42)가 구비되여 있어 냉각수량의 조절이 가능하며, 동관 입·출구는 직사각형상으로 구비되여 다수개의 동관이 통과 할 수 있다.

이상과 같이 배설한 제조설비들의 작용에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

가열로(30)내에 통관(1)코일을 장입하고, 그 일단내경에 프러그(3)를 삽입하여 가열금형(20) 삽입구(22)내의 단차부에 삽입 고정한다.

이때 가열로내에 장입된 동관코일이 복수개 이상 장입되므로 가열금형내에도 복수개 이상의 동관코일이 삽입구에 삽입 되도록 구성시켰다.

상기 동관코일의 타일단 외경에는 축관부(1')를 형성시켜 내경을 줄이고, 냉각로(40)내를 통과 시킨후 고정한다.

냉각로(40)내에는 섭씨 700도 이상의 고온재와 상온의 냉각수와 직접 접촉시 열충격에 의한 냉각수의 비산방지와 알루미늄의 응고조직 안정화를 위해 간접냉각이 이루어 지도록 한다.

이상과 같이 준비된 상태에서, 가열로(30)와 가열금형(20)을 필요온도로 승온하고, 가열로의 주입구(31)를 열어 분위기가스를 주입한다.

분위기가스는 질소 또는 질소와 수소를 혼합하여 사용할 수 있으며, 이것은 동관이 가열상태에서 표면이 산화되는 것을 방지하기 위한 것이다.

상기 가열로와 가열금형이 설정온도에 도달시, 도시생략한 용해로에서 보온로(10)내로 알루미늄용액(2)을 공급하면, 용액수위가 높아져 알루미늄용액은 가열금형의 유입구(23)내로 유입되여 동관(1)내의 프러그(3)후면에 도달하게 된다.

삭제

상기 보온로의 알루미늄용액 온도는 충분히 유동성을 갖어야 하므로 용융온도보다 높아야 하며, 이후 가열금형과 가열로는 상기 온도를 유지하도록 온도를 설정한다.

상기 프러그(3)는 공급된 알루미늄용액(2)의 탕압으로 가열로와 냉각로의 동관 내면을 통과하여 축관부(1')의 프러그(3')위치에서, A상세도와 같이 프러그(3')외경과 곡면(3")이 축관부 내경 및 곡면부와 간극없이 접면상태로 되여 정지하게 된다.

이때 축관부(1')와 냉각로(40)의 온도는 용융점 이하의 온도를 유지하고 있으므로, 상기 프러그(3')의 정지와 동시에 축관부(1')내에서는 응고를 시작하고, 점차 유입역방향으로 반응고형태(Mushy)를 거치며 고체로 응고되여 동관과 알루미늄은 일체형으로 성형된 동복알루미늄로드(Rod)로 제조된다.

상기 프러그 재질은 알루미늄 용융점보다 섭씨 400도 이상 높은 동재로 사용해도 되지만, 윤활성이 좋은 세라믹(Ceramic)재가 바람직 하며, 알루미늄은 순금속외에도 알루미늄합금을 적용하여 기계적 성질을 높일 수 있다.

이상과 같이 상기 제조과정에서 성형된 동복알루미늄로드는 종래의 선 제조방법과 동일한 방식으로, 로드밀(Mill) 또는 인발과정을 행하여 선으로 제조되며, 이과정에서 필요에 따라 선의 형상을 각형 또는 타원형등으로 제조 할 수 있다.

부스바와 같이 단재이며 폭이 넓은 경우는 동관형상과 가열금형 삽입구와프러그 형상을 목적하는 형상으로 구비시켜 상기와 동일과정으로 행할 수 있다.

다음은 본 발명의 제2실시예에 따른 설명이다.

도2는 설비의 경제성과 소량생산을 고려하여 도가니 형식의 용해로를 사용하는 것으로, 도기니(01)내에 알루미늄용액(2)이 탕도(11)를 거쳐 분배조(12)내에 유입되어 있는 것을 보여준다.

상기과정에서 도가니와 탕도를 거쳐 분배조에 유입된 알루미늄용액은 각기 온도차가 발생 되므로, 대기접촉을 막고 보온을 위해 각각의 탕면위에 불완전 연소를 시킨 가스화염이 탕면을 가열 하도록 구비하였으나 통상의 방식이므로 도시는 생략하였다.

분배조(12) 외측전면에는 가열금형(20)이 장착되도록 장착구(14)가 형성되여 있고, 장착구에는 가열금형 후면이 받침대(27)의 조립판(28)과 체결볼트(26)로 조립되여 있다.

가열금형(20)은 제1실시예에서와 동일한 것으로 외형(21)내에 전열선(24)을 내장하고, 내형(25)에는 유입구(23)와 삽입구(22)가 형성되여 있고, 삽입구내에는 내면에 프러그(3)를 갖인 동관이 삽입되여 있다.

이후 가열금형 외측전면에 가열로와 냉각로의 배열은 제1실시예와 동일한 구성이므로 도시를 생략 하였다.

이상과 같이 구비시킨 상태에서, 상기 분배조(12)상측의 스토퍼(13,Stopper)를 열어주면 분배조내의 알루미늄용액(2')은 유입구(23)로 유입되여 프러그(3)후면에 도달하게 된다.

이후 성형과정은 제1실시예와 동일과정을 거쳐 동관과 알루미늄이 일체형으로 이루어지게 된다.

이상 제1,2실시예에서는 수평방식을 적용하였으나, 수직방향으로도 행할 수 있으며, 동관내에 용액유입방식을 탕압으로 행했으나 동관 끝단부에서 흡입하는 방식으로 응용도 가능하다.

또 동관내에 용액의 유입속도는 프러그 전면에서 관의 끝단부 축관부와의 사이의 내면공기가 축관경의 크기에 의해 배출압이 형성되므로 관의 끝단부경 크기로 조절 할 수 있으며, 이로인해 프러그 후면에 유입되는 알루미늄용액이 관내면을 충 진한 상태로 유입진행할 수 있다.

전술한 본 발명의 실시예에서는 동과 알루미늄을 쌍금속으로 제조하는 과정을 예로 하였으나, 그외에도 두 금속간 용융온도차가 있는 것은 본 방법을 적용하여, 은과 금 또는 니켈, 백금등을 외피로 하고, 유입재를 알루미늄 외에 마그네슘, 아연, 주석 또는 그외 용융점이 낮은 합금등을 사용하여 특수용도에 활용할 수 있으며, 도전재료 외에 장식, 공예품등의 재료로 사용할 수 있다.

전술한 본 발명의 제조방법에 따르면, 동관내에 알루미늄 용융액을 주입시키여 알루미늄과 동관이 일체형으로 성형되는 제조방법을 제공하므로서, 생산성이 높고 제조공정이 간단하고, 알루미늄로드 제조과정을 생략할 수 있어서 제조비를 낮출 수 있으며, 선의 특징인 장재 가공이 가능하며, 동과 알루미늄의 체적비가 균일하여 우수한 품질을 생산할 수 있으며, 동과 알루미늄외에 두 금속간 용융온도차가 있는 다양한 재종에도 적용할 수 있으므로, 도전재료외에 장식, 공예품등의 재료로도 적용할 수 있는 등 많은 장점을 갖는다.

Claims (2)

1. 알루미늄로드 외주에 동재를 피복시켜 일체형으로 성형하는 동복알루미늄선 제조방법에 있어서, 보온로(10)외벽에 장착구(15)를 형성하고, 장창구에 전열선(24)을 내장하고, 복수개이상의 삽입구(22)를 갖는 가열금형(20)을 장착하고, 가열금형(20) 전면에 동관코일(1)을 장입한 가열로(30)와 가열로 전면에 냉각로(40)를 배설하고, 상기 동관코일(1) 일단 내경내에 프러그(3)를 삽입하여, 상기 가열금형(20) 삽입구(22)에 삽입시키고, 타일단은 외경에 축관부(1')를 형성시켜 냉각로(40)를 통과시킨 후, 보온로(10)내에 알루미늄용액(2)을 공급하여, 알루미늄용액이 유입구(23)로 유입되여, 프러그(3)가 가열로(30)와 냉각로(40)내의 동관코일 내면을 통과하여, 축관부(1')내면과 프러그곡면부(3")와 접면되여 정지되며, 동시에 냉각로(40)내의 동관 내면에 유입 충진된 알루미늄용액(2')은 역방향으로 응고되면서 동관과 알루미늄이 일체형으로 성형이 이루어지는 것을 특징으로 하는 동복알루미늄선의 제조방법.
2. 도가니(01)의 알루미늄용액(2)을 탕도(11)를 거쳐 스토퍼(13)와 장착구(14)를 구비한 분배조(12)에 유입시키고, 상기 장착구(14)에 가열금형(20)을 조립하고, 가열금형 외측에 가열로(30)와 냉각로(40)를 구비시키여, 동관과 알루미늄이 일체형으로 성형이 이루어지는 것을 특징으로 하는 동복알루미늄선의 제조방법.

Images