KR100777829B1 - Apparatus and method for manufacturing amorphous metal plate - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 비정질 금속 판재 제조 장치를 개략적으로 도시한 도면.1 is a view schematically showing a conventional amorphous metal plate production apparatus.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비정질 금속 판재 제조 장치의 개략적인 구성도.Figure 2 is a schematic configuration diagram of an amorphous metal plate manufacturing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 비정질 금속 판재의 제조 장치를 개략적으로 도시한 정면도.3 is a front view schematically showing an apparatus for producing an amorphous metal sheet of the present invention.
도 4는 도 3의 일부를 도시한 도면으로서 본 발명의 비정질 금속 판재 제조 장치의 일부 구성요소에 대한 사시도.4 is a perspective view of some components of the amorphous metal plate manufacturing apparatus of the present invention, showing a portion of FIG.
도 5는 본 발명의 비정질 금속 판재 제조 장치의 하부 금형부를 설명하기 위해 도시한 도면.5 is a view for explaining the lower mold portion of the amorphous metal sheet production apparatus of the present invention.
도 6은 본 발명의 비정질 금속 판재 제조 장치의 탄성부재를 설명하기 위해 도시한 도면으로, 하부 금형부와 금형 지지부의 좌측면도.Figure 6 is a view showing for explaining the elastic member of the amorphous metal plate production apparatus of the present invention, a left side view of the lower mold portion and the mold support.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에서 얻어진 비정질 금속 판재의 사진.7 is a photograph of an amorphous metal plate obtained in a preferred embodiment of the present invention.
*도면 중 주호 부호에 대한 설명** Description of Major Symbols in Drawings *
10 : 챔버 11 : 챔버 하우징10
20 : 하부 금형부 21 : 용융영역 20: lower mold portion 21: melting area
22 : 판재 성형영역 23 : 힌지22: plate forming area 23: hinge
24a, 24b, 24c : 탄성부재 25 : 스프링 홀더24a, 24b, 24c: elastic member 25: spring holder
26 : 냉각매체 통로 30 : 상부 프레스부26: cooling medium passage 30: upper press portion
31 : 가압부 40 : 금형 지지부31
50 : 에너지 인가부 51 : 아크 방전봉50: energy applying unit 51: arc discharge rod
60 : 냉각매체 공급기 61 : 냉각매체 공급호스60: cooling medium supply 61: cooling medium supply hose
X : 경사X: Incline
본 발명은 비정질 금속 판재 제조 분야에 관한 것으로서, 특히 프레싱 방식으로 후판의 비정질 금속 판재를 제조하는 장치 및 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD This invention relates to the field of amorphous metal plate manufacture. Specifically, It is related with the apparatus and the method of manufacturing the amorphous metal plate of a thick plate by the pressing method.
비정질 금속은 결정화가 이루어지기 이전에 급속 냉각 응고시켜서 제조되는 것으로서, 비정질 결정구조 금속의 여러 가지 특성을 띄게 된다. 이를테면, 강도가 높고, 내식성이 좋으며, 연자기 특성이 우수하고, 내마모성이 뛰어나다. 그러나 금속은 응고와 더불어 결정화가 빠르게 진행되기 때문에 비정질 금속 또는 합금을 제조하기가 까다롭고, 그로인해 대량 생산의 비정질 금속판재 제조는 롤 캐스팅방법을 통한 박판 형태의 제조가 대부분이었다. 최근에는 비정질 금속의 상술한 특성들로 인해, 골프 헤드나 퍼터, 변압기 재료, 비디오 자기 헤드 등에 널리 이용된다.Amorphous metals are prepared by rapid cooling and solidifying before crystallization occurs, and have various characteristics of amorphous crystalline metals. For example, it has high strength, good corrosion resistance, excellent soft magnetic properties, and excellent wear resistance. However, metals are difficult to produce amorphous metals or alloys due to the rapid progress of crystallization and solidification. Therefore, the production of amorphous metal sheets in the mass production was mostly made of a thin plate by roll casting. Recently, due to the above-described properties of amorphous metals, they are widely used in golf heads, putters, transformer materials, video magnetic heads, and the like.
도 1은 종래의 비정질 금속 판재 제조 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 종래의 비정질 금속 판재 제조 장치 및 방법은 금속재료(6)를 용융시킨 다음, 용융금속을 캐비티(4)로 밀어 넣거나 짜넣는 방식을 이용한다. 즉, 도 1의 좌측 도면에서와 같이, 캐비티(4)가 형성된 하부 금형(2)의 일측에 용융영역을 마련하고, 그 부위에 놓인 금속재료(6)를 아크 방전으로 용해한 후, 도 1의 우측 도면과 같이 용융금속(6')을 기울어진 상부 금형(3)으로 프레싱하여 캐비티(6)로 밀어 넣고 프레싱하면서 급냉시킨다. 더욱이, 종래의 제조 장치 및 방법은 용해 스테이지(도 1에서 좌측)와 프레스 스테이지(도 1에서 우측)가 각각 별도로 구비되어 있기 때문에, 용해 스테이지에서 금속재료(6)의 용해 후 하부 금형(2)을 신속하게 우측의 프레스 스테이지로 이송하여야 한다.1 is a view schematically showing a conventional amorphous metal plate production apparatus. Conventional amorphous metal plate production apparatus and method uses a method of melting the metal material (6), and then push or squeeze the molten metal into the cavity (4). That is, as shown in the left figure of FIG. 1, after the melting region is provided on one side of the
이러한 종래의 제조 장치 및 방법은 여러 가지 문제를 가지고 있다. 우선, 용해 스테이지에서 금속재료(6)의 용해 후 결정화 또는 응고가 발생하기 전에 빠르게 프레스 스테이지로 측면 또는 수평 이송하여야 하기 때문에 용융금속(6')이 흘러내리는 일이 종종 발생한다. 이렇게 흘러내린 용융금속은 금형을 오염시키게 될 뿐만 아니라, 그 만큼 원재료의 손실을 가져온다. 또한, 종래의 기술은 용융금속(6')을 상부 금형(3)을 이용하여 캐비티(4)로 강제로 짜넣거나 밀어 넣기 때문에 상대적으로 용융영역에는 결정화된 금속을 포함하는 잔존 금속이 많이 발생할 수밖에 없으며, 용융 중 하부금형과 접촉에 의하여 생성된 미세한 결정질 물질이 제조되는 비정질 금속판재에 혼입하는 단점이 있다. 상술한 두 가지 문제는 결국 생산 수율을 낮추고 비정질 금속판재의 특성을 저하시키는 원인이 된다. 나아가 이러한 종래의 제조 장치 및 방법에서는 제조되는 판재의 두께에 대한 조절이 가능하지 않 았다.Such conventional manufacturing apparatus and methods have various problems. First, the molten metal 6 'often flows down because it must be quickly transported laterally or horizontally to the press stage before crystallization or solidification after melting of the
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 용해와 프레스가 동일한 챔버 및 스테이지에서 수행되고 수율 및 특성이 향상된 비정질 금속 판재의 제조 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object thereof is to provide an apparatus for producing an amorphous metal sheet, in which melting and pressing are performed in the same chamber and stage, and the yield and characteristics are improved.
본 발명은 다른 목적은 비정질 금속 판재의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing an amorphous metal sheet.
본 발명의 목적에 따른 비정질 금속 판재의 제조 장치는: 급속 냉각이 가능한 하부 금형부로서, 상면 부위에 용융영역과 용융영역과 인접한 부위에 판재 성형영역이 형성되고, 용융영역이 판재 성형영역 보다 높도록 경사를 가지며, 상기 경사는 압력이 가해지면 비교적 수평인 상태까지 가변 가능하도록 설치된 하부 금형부; 용융영역에 놓여지는 금속재료에 에너지를 인가하여 금속재료를 용해시키도록 배치되는 에너지 인가부; 및 하부 금형부의 판재 성형영역에 용융금속이 위치하면, 용융금속을 원하는 형상으로 형성되도록 프레싱하는 상부 프레스부를 포함하고, 하부 금형부의 용융영역에 놓여진 금속재료를 용해시키면 용융금속이 하부 금형부의 경사에 의해 판재 성형영역으로 유입되며, 상기 경사는 상부 프레스부의 프레싱에 의해 비교적 수평 상태까지 도달되고, 상부 프레스부의 프레싱과 동시에 판재 성형영역으로 유입된 판재는 상부 프레스 금형과 하부금형과의 밀착에 의하여 급속히 냉각 응고 된다.An apparatus for manufacturing an amorphous metal sheet according to an object of the present invention is: a lower mold portion capable of rapid cooling, wherein a sheet forming region is formed at a region adjacent to a melting region and a melting region at an upper surface portion, and a melting region is higher than a sheet forming region. A lower mold portion installed to be variable to a relatively horizontal state when a pressure is applied thereto; An energy applying unit arranged to dissolve the metal material by applying energy to the metal material placed in the melting region; And an upper press portion for pressing the molten metal to form a desired shape when the molten metal is positioned in the plate forming region of the lower mold portion. When the molten metal is dissolved in the molten region of the lower mold portion, the molten metal is inclined to the lower mold portion. By the pressing of the upper press portion to reach a relatively horizontal state, and the sheet flowing into the sheet forming region at the same time as the pressing of the upper press portion rapidly enters into contact with the upper press mold and the lower mold. Cooling solidifies.
하부 금형은 상기의 경사를 갖도록 용융영역 부위 쪽의 아래로부터 적어도 하나 이상의 탄성부재에 의해 지지된다.The lower mold is supported by at least one elastic member from below the molten region portion side to have the above inclination.
또한, 하부 금형의 상기 경사는 바람직하게 0.1 내지 7도이다.Further, the inclination of the lower mold is preferably 0.1 to 7 degrees.
바람직하게 탄성부재는, 착탈 가능하게 장착되는 스프링이고, 스프링의 갯수 또는 종류의 변경에 의해 전체 탄성력이 조절된다.Preferably, the elastic member is a spring detachably mounted, and the total elastic force is adjusted by changing the number or type of springs.
또한, 바람직하게는 용융영역은 배스형의 홈으로 형성된다.Also, preferably, the melting region is formed of a groove of a bath type.
바람직하게 에너지 인가부는 아크 방전을 이용한다.Preferably, the energy applying unit uses an arc discharge.
바람직하게는 하부 금형부로 냉각매체를 공급하는 냉각매체 공급기를 더 포함하고, 하부 금형부에는 냉각매체가 통과하는 다수개의 냉각매체 통로 또는 냉각매체가 수용되는 공간을 구비한다.Preferably, the apparatus further includes a cooling medium supplyer for supplying a cooling medium to the lower mold part, and the lower mold part includes a plurality of cooling medium passages or spaces in which the cooling medium passes.
바람직하게 상부 프레스부는 단조용 프레스를 이용한다.Preferably, the upper press portion uses a forging press.
바람직하게 상부 프레스부를 급속 냉각시키는 상부 프레스 냉각수단을 더 포함하고, 상부 프레스부가 용융금속을 프레싱 할 때 용융금속의 프레싱 전에 미리 냉각되어진다.Preferably, the apparatus further comprises an upper press cooling means for rapidly cooling the upper press portion, wherein the upper press portion is pre-cooled before pressing the molten metal when pressing the molten metal.
본 발명의 다른 목적에 따른 비정질 금속 판재의 제조 방법은: 상면 부위에 용융영역과 용융영역과 인접한 부위에 판재 성형영역이 형성되고, 용융영역이 판재 성형영역 보다 높도록 경사를 가지며, 상기 경사는 압력이 가해지면 비교적 수평인 상태까지 가변 가능하도록 설치된, 하부 금형부을 준비하는 단계; 하부 금형부의 용융영역에 금속재료를 배치시키는 단계; 금속재료를 용해시켜서, 용융금속이 하부 금형의 판재 성형영역으로 유입되도록 하는 용해단계; 판재 성형영역에 유입된 상기 용융금속을 원하는 형상을 갖도록 프레싱하는 단계; 및 프레싱과 동시에 또는 프레싱 직후에 용융금속을 비정질 조직을 얻는데 필요한 임계속도 이상의 냉각속도로 급속 냉각시키는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an amorphous metal sheet: a sheet forming region is formed at a region adjacent to the melting region and the melting region at an upper surface portion, and the molten region has an inclination so as to be higher than the sheet forming region, and the inclination is Preparing a lower mold portion, which is installed to be variable to a relatively horizontal state when a pressure is applied; Disposing a metal material in a melting region of the lower mold part; A dissolving step of dissolving the metal material such that the molten metal flows into the plate forming region of the lower mold; Pressing the molten metal introduced into the sheet forming region to have a desired shape; And rapidly cooling the molten metal at or below the critical rate necessary to obtain amorphous tissue simultaneously with or immediately after pressing.
바람직하게 하부 금형부는 상기 경사를 이루도록 일측 하부가 전체 탄성력의 조절이 가능한 탄성부재에 의해 지지되고, 탄성력의 조절에 의해 용융금속의 냉각속도 및 제조되는 판재의 두께가 조절된다.Preferably, the lower mold part is supported by an elastic member capable of adjusting the lower elastic force on one side thereof to achieve the inclination, and the cooling rate of the molten metal and the thickness of the plate to be manufactured are adjusted by adjusting the elastic force.
바람직하게 용해단계는 아크 방전을 이용하고, 프레싱하는 단계는 단조 프레스를 이용한다.Preferably the dissolution step uses an arc discharge and the pressing step uses a forging press.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비정질 금속 판재 제조 장치의 개략적인 구성도이다.2 is a schematic configuration diagram of an amorphous metal plate manufacturing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2를 참조하여 개괄적으로 살펴보면, 본 발명의 비정질 금속 판재의 제조 장치는 챔버(10) 내에 설치된 경사를 갖는 하부 금형부(20)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 하부 금형부(20)는 일측 부위의 아래로부터 바람직하게는 탄성부재(24a)에 의해 지지되어 경사를 갖게 된다. 하부 금형부(20)의 타측의 단부는 바람직하게는 힌지(23)를 통해 금형지지부(40)에 회동 가능하게 결합된다. 하부 금형부(20)의 상면 부위에는 일측에 용융영역(21)이 형성되고, 용융영역(21)과 인접한 부위에 판재 성형영역(22)이 형성된다. 바람직하게는 용융영역(21)과 판재 성형영역(22)은 인접하도록 형성된다. 하부 금형부(20)의 위쪽에는 가압부(31)에 의해 승강가능하도록 설치되는 상부 프레스부(30)가 있다. 또한, 하부 금형부(20)의 용융 영역(21)에 놓여지는 금속재료(미도시)를 용해시키는 에너지 인가부(50)가 설치된다. 에너지 인가부(50)은 예를 들어 아크 방전봉(51)을 포함할 수 있다. 하부 금형부(20)에는 냉각매체 공급기(60)가 연결된다. 냉각매체 공급기(60)는 하부 금형부(20)에서 금속의 용융이 이루어질 때 작동하여 하부 금형부(20)를 보호하며, 프레싱 시 하부 금형부(20) 및 용융금속을 급속히 냉각시킨다. 바람직하게는 상부 프레스(30)에도 냉각 수단인 냉각매체 공급기(60)가 연결되어, 하부 금형부(20)과 동시에 냉각될 수 있다. 도 2에서의 미설명 도면부호(25)는 스프링 홀더로서 하기에서 다시 설명된다.2, the apparatus for manufacturing an amorphous metal plate according to the present invention may include a
본 발명은, 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 하부 금형부(20)의 경사에 의해 용융영역(21)에서 용해된 용융금속(미도시)이 판재 성형영역(22)으로 원활히 유입된다는 것이다. 판재 성형영역(22)으로 용융금속이 유입되면 상부 프레스부(30)가 하강하여 용융금속을 프레싱한다. 이때, 상부 프레스부(30)의 프레싱에 의해 하부 금형부(20)가 비교적 수평인 상태까지 도달하고, 또한 그 프레싱에 의해 판재 성형영역(22) 내의 용융금속은 원하는 형상으로 변형된다. 용융 및 프레싱 전에 냉각매체 공급기(60)는 하부 금형부(20) 및 상부 프레스부(30)로 냉각매체를 공급하여 금형 및 프레싱 제조된 판재를 냉각시킨다. 냉각속도는 비정질 조직이 형성되는 임계 냉각 속도 이상의 속도이며, 이러한 급속 냉각에 의해 원하는 비정질 조직의 금속 판재가 얻어진다. 본 발명에서 얻어지는 비정질 금속은 합금을 포함하는 의미이며, 마찬가지로 금속 판재 역시도 합금 판재를 포함하는 의미이다.As can be seen from FIG. 2, the molten metal (not shown) dissolved in the
이러한 본 발명의 구성은, 상술한 종래 기술과는 달리, 하부 금형부(20)가 수평 및 측면 방향으로 이동될 필요가 없으며, 그 결과 응고 속도는 빨라지고 전 공정과 비교하여 안전한 공정이다. 또한, 제공된 하부금형 경사로 인하여 상대적으로 수율 높은 공정이 수행될 수 있다. 또한, 본 발명의 이러한 구성은, 후술될 것이지만, 제조되는 비정질 금속 판재의 두께 조절이 가능하다는 이점을 가진다.This configuration of the present invention, unlike the prior art described above, the
도 3은 본 발명의 비정질 금속 판재의 제조 장치를 개략적으로 도시한 정면도이다. 도 4는 도 3의 일부를 도시한 도면으로서 본 발명의 비정질 금속 판재 제조 장치의 일부 구성요소에 대한 사시도이다. 도 5는 본 발명의 비정질 금속 판재 제조 장치의 하부 금형부를 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 6은 본 발명의 비정질 금속 판재 제조 장치의 탄성부재를 설명하기 위해 도시한 도면으로, 하부 금형부와 금형 지지부의 좌측면도를 나타낸다. 도 3 내지 도 6에서 이해의 편의를 위해 각 도면에서 본 발명의 일부 구성요소들이 생략되었음을 알 수 있을 것이다.3 is a front view schematically showing an apparatus for producing an amorphous metal sheet of the present invention. 4 is a perspective view of some components of the amorphous metal sheet manufacturing apparatus of the present invention, showing a portion of FIG. 5 is a view for explaining the lower mold portion of the amorphous metal plate production apparatus of the present invention. FIG. 6 is a view for explaining an elastic member of the amorphous metal plate production apparatus of the present invention, and shows a left side view of the lower mold part and the mold support part. For convenience of understanding in Figures 3 to 6 it will be seen that some of the components of the present invention in each drawing are omitted.
도 2 내지 도 6을 참조하여 보다 구체적으로 본 발명의 비정질 금속 판재의 제조 장치에 대해 살펴보기로 한다.2 to 6 will be described in more detail with respect to the manufacturing apparatus of the amorphous metal plate of the present invention.
본 발명의 제조 장치는, 챔버 하우징(11)에 의해 형성되는 챔버(10) 내에 배치되는, 하부 금형부(20)를 포함한다. 하부 금형부(20)는 상면 부위에 용융영역(21)과 그와 인접한 판재 성형영역(22)을 포함한다. 용융영역(21)은 바람직하게는 배스(bath)형 홈(recess)으로 형성된다. 금속재료의 용해 시 용융영역(21)의 하부에서는 금형의 냉각에 의해 미세하게 결정질 물질이 발생된다. 배스형 홈은 이 용융영역(21) 하부에 발생된 결정질 물질이 판재 성형영역(22) 내의 용융금속 및 제조되는 비정질 조직 내부로 혼입되는 것을 억제한다. 따라서, 보다 더 순수 한(pure) 비정질 조직을 가지는 판재가 얻어지는데 일조한다. 판재 성형영역(22)은 평면 형상이거나 어떤 형상을 갖는 캐비티(face cavity)일 수 있다.The manufacturing apparatus of this invention includes the lower metal mold | die
본 발명의 하부 금형부(20)는 용융영역(21)이 판재 성형영역(22) 보다 높도록 경사를 가진다. 바람직한 하부 금형(20)의 경사(도 5에서 'X'로 표시)는 0.1 내지 7도이다. 이러한 경사를 제공하는 탄성부재(스프링)의 개수 및 종류에 의하여 냉각속도 및 판재의 두께 변화를 제어할 수 있다. 본 발명의 이 경사는 압력이 가해지면 비교적 수평인 상태까지 가변 가능하도록 설치되어야 한다. 이는 기본적으로 하부 금형부(20)의 일측 부위의 아래에서 하부 금형부(20)를 지지하도록 설치되는 탄성부재(24a, 24b 및/또는 24c)에 의해 구현된다. 바람직하게는 하부 금형부(20)는 금형지지부(40) 상에 배치되어, 타측 단부가 힌지(23)에 의해 금형지지부(40)에 회동 가능하게 결합되며, 일측 부위는 금형지지부(40)와의 사이에 개재된 탄성부재(24a, 24b 및 24c)에 의해 지지된다. 탄성부재(24a, 24b 및 24c)는 바람직하게는 전체 탄성력의 조절이 가능하도록 설치된다. 이를 위해서는, 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 탄성부재(24a, 24b 및 24c)가 착탈 가능하게 장착되는 적어도 하나 이상의 스프링일 수 있다. 따라서 스프링의 갯수 또는 종류를 변경함으로써 전체 탄성력을 조절할 수 있게 된다. 스프링이 탄성부재(24a, 24b 및 24c)로 채용된 본 실시예의 경우에, 도면에서와 같이, 하부 금형부(20)의 하면과 금형지지부(40)의 상면에 각각 대응되도록 설치되는 돌출형 스프링 홀더(25)를 형성하여 스프링을 장착할 수 있다.The
본 실시예에서는 하부 금형부(20)와 금형지지부(40) 사이에 개재되는 하나 이상의 스프링 형태의 탄성부재(24a, 24b 및 24c)가 제시되었지만, 반드시 본 실시예에 한정되는 것이 아니라는 것을 당업자는 알 수 있을 것이다. 이를 테면, 하부 금형부(20)의 해당 부위를 위쪽 챔버(10) 천정 부위에 매다는 탄성체의 형태로도 가능하다. 이외에도 하부 금형부가 경사를 이루도록 하고, 프레싱 시에 경사각이 줄어들면서 수평상태에까지 도달될 수 있으며, 수평 상태에 도달되는 속도를 조절할 수 있는 그 어떤 구성이라도 무방할 수 있다. One or more spring-shaped
하부 금형부(20)에는 냉각매체 공급기(도 2 참조)가 연결되어 냉각매체를 공급한다. 바람직하게 본 실시예에서는, 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 하부 금형부(20)에는 냉각매체가 통과하는 다수개의 냉각매체 통로(26) 또는 냉각매체가 수용되는 공간을 형성하고, 냉각매체 공급 호스(61) 또는 관을 연결하여 이를 구현할 수 있다. 이용되는 냉각매체는 바람직하게는 냉각수이며, 또한 다른 여러가지 기체 및 액체 매체가 이용될 수도 있다. 냉각매체는 하부 금형부(20)의 냉각매체 통로(26)로 공급되어 일차적으로 하부 금형부(20)를 냉각시키고, 판재 성형영역(22)에서는 프레싱되는 용융금속을 냉각시킨다.The
본 발명의 비정질 금속 판재의 제조 장치는 하부 금형부(20)의 용융영역(21)에 놓여지는 금속재료를 용해시키는 에너지 인가부(50 ; 도 2 참조)를 포함한다. 에너지 인가부(50)는 바람직하게는 아크 방전을 이용하며, 따라서 아크 방전봉(51)을 포함한다. 그러나 아크 방전 외에도 전자 빔과 같이 금속재료에 용융점 이상의 온도를 내는 고에너지를 인가하여 금속재료를 용해시킬 수 있는 다른 요소도 된다.The apparatus for producing an amorphous metal plate according to the present invention includes an energy applying unit 50 (see FIG. 2) for dissolving a metal material placed in the
하부 금형부(20)의 위쪽에는 상부 프레스부(30)가 설치된다. 상부 프레스 부(30)는 바람직하게는 유압실린더 또는 모터 등과 같은 가압부(31)에 의해 판재 성형영역(22)에 유입된 용융금속을 원하는 형상으로 형성되도록 프레싱한다. 본 실시예에서는 상부 프레스부(30)는 단조 프레스이다. 그러나, 단조 프레스 외에 롤 캐스팅을 위한 롤 등이 적용될 수 있다. 또한, 바람직하게는 상부 프레스부(30)를 급속 냉각시키는 상부 프레스 냉각 수단을 더 포함할 수 있다. 이를 위해, 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 하부 금형부(20)와 마찬가지로, 상부 프레스부(30)에도 냉각매체 공급기(60)가 연결될 수 있다.The
이하에서는 본 발명의 비정질 금속 판재 제조 장치의 동작의 설명과 겸하여 본 발명의 제조 방법을 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the present invention will be described in conjunction with the description of the operation of the amorphous metal sheet production apparatus of the present invention.
도 2를 참조하여 우선 본 발명의 비정질 금속 판재의 제조 방법을 설명하면,우선, 상술한 바와 같은 하부 금형부(20)을 준비하는 단계를 수행한다.Referring to FIG. 2, first, a method of manufacturing an amorphous metal plate of the present invention will be described. First, a step of preparing the
이어, 하부 금형부(20)의 용융영역(21)에 금속재료를 배치시키는 단계를 수행한다.Subsequently, a metal material is disposed in the
계속하여, 에너지 인가부(50)인 아크 방전봉(51)을 통해 용융점 이상의 온도를 금속재료에 인가하여 그를 용해시키고, 생성된 용융금속이 하부 금형부(20)의 판재 성형영역(22)으로 유입되도록 한다. 이는 본 발명의 하부 금형부(20)의 경사(X)에 의해 자연스럽게 이루어진다.Subsequently, a temperature above the melting point is applied to the metal material through the
다음에, 상부 프레스부(30)를 이용하여 하부 금형부(20)의 판재 성형영역(22)에 유입된 용융금속을 원하는 형상을 갖도록 프레싱하는 단계를 수행한다.Next, pressing the molten metal introduced into the
이어, 프레싱과 동시에 비정질 조직을 얻는데 필요한 임계속도 이상의 냉각 속도로 용융금속을 급속 냉각시키는 단계를 수행한다. 이는 냉각매체 공급기(60)를 통해 하부 금형부(20) 및 상부 프레스부(30)에 냉각매체를 공급함으로써 이루어진다.Subsequently, a step of rapidly cooling the molten metal at a cooling rate equal to or higher than a critical speed required to obtain amorphous tissue simultaneously with pressing is performed. This is achieved by supplying a cooling medium to the
본 발명의 비정질 금속 판재의 제조 장치 및 방법에서 이용되는 탄성부재(24a, 24b 및 24c)의 전체 탄성력의 변경은, 하부 금형부(20)가 경사진 상태에서 수평 상태로 되는 동작의 속도의 차이를 가져오게 된다. 이는 용융금속이 판재 성형영역(22)에서 퍼지는 범위의 차이를 가져올 것이다. 따라서, 탄성부재의 탄성력을 조절함으로써 얻어지는 비정질 금속 판재의 두께를 조절할 수 있게 된다. 또한 탄성부재의 탄성력의 차이는 하부 금형부가 수평에 도달되는 속도의 차이를 가져온다. 즉 이는 하부 금형부(20)와 상부 프레스부(30)가 서로 평행하게 용융금속을 프레싱하는 상태가 도달되는 속도의 차이를 의미한다. 이러한 상태가 바로 본격적인 냉각이 이루어지는 상태이기 때문에, 그러한 상태가 빨리 도달될수록 냉각속도가 빨라지게 된다. 또한 냉각속도는 얻을 수 있는 비정질 금속 판재의 두께와 직접 관련이 된다. 냉각속도가 빠를수록 보다 더 두꺼운 판재를 얻을 수 있기 때문이다.The change of the total elastic force of the
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에서 얻어진 비정질 금속 판재의 사진이다. 도 7에서 보여지는 바와 같이 불규칙한 원형 형상으로 가공이 되나, 점섬 부분이 통상적으로 유효하게 이용될 수 있는 판재의 크기이다. 이와 같은 방식으로 본 실시예에서 탄성부재(24a, 24b 및 24c)의 탄성력 변경에 따라 얻어진 판재의 크기 및 두께를 아래의 표 1에 나타내었다.7 is a photograph of an amorphous metal plate obtained in a preferred embodiment of the present invention. As shown in Figure 7 is processed into an irregular circular shape, the point portion is usually the size of the plate that can be effectively used. In this manner, the size and thickness of the plate obtained in accordance with the change of the elastic force of the
표 1은 본 실시예에서 탄성부재인 스프링의 갯수를 변경하면서 얻어진 결과치이다. 또한, 표 1의 결과치는 50 ton 프레스에서 최대하중 72kg의 스프링을 사용으로 얻어진 것이다. 표에서도 알 수 있는 바와 같이, 스프링의 갯수의 차이에 따라 제조되는 판재의 크기 및 두께가 변화되며, 또한 나아가 이를 이용하여 판재의 두께를 조절할 수 있다는 것을 알 수 있다.Table 1 shows the results obtained by changing the number of springs which are elastic members in this embodiment. The results in Table 1 were also obtained using springs with a maximum load of 72 kg on a 50 ton press. As can be seen from the table, the size and thickness of the plate produced is changed according to the difference in the number of springs, and further it can be seen that the thickness of the plate can be adjusted using this.
본 발명의 비정질 금속 판재 제조 장치 및 방법은 하부 금형부에서 금속재료 용해된 후, 하부 금형부의 수평적인 이동이 필요하지 않다. 따라서, 용해와 거의 동시에 프레싱을 수행할 수 있는 장점이 있다. 이는 응고 시간의 단축을 가져오고, 상대적으로 결정질 물질을 포함하지 않는 고품질의 비정질 구조가 얻어지게 된다. 또한, 하부 금형부에 일정한 경사를 제공하여 용융금속을 캐비티 영역으로 원활히 유입시킨 후에 프레싱함으로써 배스형 홈에 잔류 용융금속의 양을 감소시킨다. 또한, 하부 금형부에 설치된 탄성부재의 탄성력 조절을 통해, 냉각속도, 판재의 크기 및 두께 등이 제어될 수 있다. 또한, 금속재료의 용해 시 용융영역의 하부에서는 금형의 온도에 의해 미세하게 결정질 물질이 발생된다. 배스형 홈은 이 용융영역 하부에 발생된 결정질 물질이 판재 성형영역 내의 용융금속 및 제조되는 비정질 조직 내부로 혼입되는 것을 억제한다. 따라서, 보다 더 순수한 비정질 조직을 가지는 판재가 얻어지는데 일조한다. The apparatus and method for manufacturing an amorphous metal plate according to the present invention does not require horizontal movement of the lower mold part after the metal material is dissolved in the lower mold part. Therefore, there is an advantage that pressing can be performed almost simultaneously with dissolution. This leads to a shortening of the solidification time and results in a high quality amorphous structure that is relatively free of crystalline materials. In addition, a constant inclination is provided in the lower mold part to smoothly flow molten metal into the cavity region and then press to reduce the amount of residual molten metal in the bath groove. In addition, by adjusting the elastic force of the elastic member installed in the lower mold portion, the cooling rate, the size and thickness of the plate can be controlled. In addition, when the metal material is dissolved, a crystalline material is generated at the lower part of the melting region due to the temperature of the mold. The bath groove prevents the crystalline material generated under the molten region from being mixed into the molten metal in the sheet forming region and the amorphous tissue to be produced. Thus, it helps to obtain a plate having a purer amorphous tissue.
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KR101229064B1 (en) | 2011-04-27 | 2013-02-04 | 포항공과대학교 산학협력단 | Molded body manufacturing apparatus for measuring sample material of amorphous alloys and molded body manufacturing method for measuring sample material of amorphous alloys |
Citations (2)
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JP2000169947A (en) * | 1998-12-03 | 2000-06-20 | Japan Science & Technology Corp | High ductile nanoparticle dispersion metallic glass and its production |
KR100660223B1 (en) * | 2005-12-24 | 2006-12-21 | 주식회사 포스코 | Fabrication method of bulk amorphous metal plate and apparatus thereof |
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