KR100857497B1

KR100857497B1 - 레벨링 공정을 포함하는 알루미늄 합금판 제조 방법 및레벨링 장치

Info

Publication number: KR100857497B1
Application number: KR1020070030313A
Authority: KR
Inventors: 한병수
Original assignee: 한병수
Priority date: 2007-03-28
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2008-09-08

Abstract

본 발명은 알루미늄 합금판 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 알루미늄 합금판 제조방법은 알루미늄 합금괴를 준비하는 단계와; 용체화 처리하는 단계와; 담금질하는 단계와; 변형된 합금괴를 핀치롤러로 1차 가압한 후 다수의 상하 롤러 사이에 투입하여 2차 가압함에 따라 표면을 편평하게 펴주는 레벨링 단계와; 시효경화하는 단계와; 연마포로 합금괴 표면을 연마하는 단계를 포함한다. 한편, 본 발명에 따른 레벨링 장치는, 합금괴의 하부표면에 접촉되는 하부롤러군과; 상기 하부롤러군이 장착되는 하부롤러마운팅과; 합금괴의 상부표면을 일정한 압력으로 가압하는 상부롤러군과; 상기 상부롤러군이 장착되는 상부롤러마운팅과; 상기 상부롤러마운팅을 승하강시키는 승하강구동부를 포함하되, 상기 승하강구동부는 구동모터와; 랙기어와; 상기 랙기어에 맞물려 회전되며 내주면에 나사산이 형성된 관통홈이 구비되는 너트블록과; 상기 너트블록의 관통홈 내주면에 형성된 나사산과 맞물려 승하강되도록 하부에 나사산이 구비된 스크류샤프트와; 상기 스크류샤프트를 지지하며, 상부롤러마운팅에 고정연결되는 지지프레임을 포함한다.

용체화 처리, 담금질, 레벨링 공정, 시효경화, 표면연마

Description

레벨링 공정을 포함하는 알루미늄 합금판 제조 방법 및 레벨링 장치{METHOD FOR PRODUCING ALUMINIUM ALLOY PLATE COMPRISING LEVELING PROCESS AND THE LEVELING APPARATUS}

도 1 은 본 발명에 따른 알루미늄 합금판 제조 방법의 공정 순서도,

도 2 는 본 발명에 따른 레벨링 장치의 정면도,

도 3 은 본 발명에 따른 레벨링 장치의 측면도,

도 4 는 표면연마 단계에서 사용되는 연마장치의 측면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 하부롤러군 20 : 상부롤러군

12,22 : 워크롤러 14,24 : 미들롤러

16,26 : 백업롤러 30 : 하부롤러마운팅

40 : 상부롤러마운팅 50 : 승하강구동부

52 : 구동모터 54 : 랙기어

56 : 너트블록 58 : 스크류샤프트

59 : 지지프레임 60 : 환봉

70 : 핀치롤러 72 : 핀치롤러마운팅

74 : 에어실린더 76 : 가압롤러

80 : LM가이드 90 : 완충실린더

92 : 회동브라켓 100 : 컨베이어밸트

110 : 연마부 112 : 상부롤러

114 : 하부롤러 116 : 연마포

본 발명은 알루미늄 합금판 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 열처리 후의 소재 변형을 줄일 수 있으며, 표면 굴곡이 없고, 표면품질과 광택이 뛰어난 Al 6061 플레이트를 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 알루미늄 합금판은 알루미늄 합금괴를 제조한 후, 용체화 처리, 담금질 처리, 시효경화 처리 등의 열처리 과정을 거쳐 제조된다. 이러한 열처리를 거치면서 알루미늄 합금괴는 공정용융(버닝), 팽창, 형상 변형, 변색 등의 변형 현상으로 인하여 합급판의 표면 평탄도가 저하되고, 표면이 오염되는 등, 전체적으로 합금판의 표면 품질이 매우 저하된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는, 열처리 온도 또는 승온 속도의 조절이나, 기타 변형을 방지하기 위한 수단을 강구하고 있다. 그러나, 온도나 승온 속도의 조절과 같은 방법으로는 합금괴의 변형을 효과적으로 보정하는 것이 거의 불가능하고, 변색이나 오염물 협착 등에 따른 표면 품질의 열화를 개선하기가 매우 어렵다. 따라서, 이러한 합금판의 변형의 보정과 표면 품질 개선을 위한 합금판 제조 방법이 요구되고 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 알루미늄 합금판 제조 방법의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 합금판의 변형을 최소화시킴과 동시에 변형된 합금판의 형상을 보정하고, 합금판 표면 품질을 개선할 수 있는 알루미늄 합금판 제조 방법 및 이를 실현하기 위한 레벨링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적 및 장점들은 이하 더욱 상세히 설명될 것이며, 실시예에 의해 더욱 구체화될 것이다. 또한 본 발명의 목적 및 장점들은 청구범위에 나타난 수단 및 이들의 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 알루미늄 합금판 제조방법은 알루미늄 합금괴를 준비하는 단계와; 준비된 합금괴를 용체차에 장입하여 용체화 처리하는 단계와; 용체화 처리된 합금괴를 담금질하는 단계와; 용체화 처리 및 담금질 후 변형된 합금괴를 핀치롤러로 1차 가압하고, 서로 반대방향으로 회전하는 다수의 상하 롤러 사이에 투입하여 표면을 2차 가압함에 따라 변형된 합금괴의 표면을 편평하게 펴주는 레벨링 단계와; 레벨링된 합금괴를 시효경화하는 단계 와; 상기 합금괴를 컨베이어밸트로 수평이동시키면서 다수의 회전하는 롤러의 외주면에 권취되어 회전되는 연마포로 합금괴 표면을 연마하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 알루미늄 합금괴는 Al 6061 플레이트인 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 용체화 처리는 530℃ 내지 540℃ 에서 수행되는 것을 특징으로 한다. 상기 담금질 단계에서는, 담금질유로서 폴리알킬렌글리콜과 소듐나이트라이트 혼합액을 사용하는 것을 특징으로 하며, 상기 시효경화는 185℃에서 8시간 수행되는 것을 특징으로 한다. 상기 연마 단계에서는 상기 연마포로서 샌드페이퍼를 사용하여 1차 연마하고, 상기 연마포로서 수세미를 사용하여 2차 연마하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 레벨링 장치는, 자체회전되면서 합금괴의 하부표면에 접촉되는 하부롤러군(10)과; 상기 하부롤러군(10)이 회전가능하게 장착되는 하부롤러마운팅(30)과; 상기 하부롤러군(10)과 반대방향으로 회전되면서 합금괴의 상부표면을 일정한 압력으로 가압하는 상부롤러군(20)과; 상기 상부롤러군(20)이 회전가능하게 장착되는 상부롤러마운팅(40)과; 상기 상부롤러군(20)이 합금괴의 상부표면에 가하는 압력을 조정하기 위하여, 상기 상부롤러마운팅(40)을 승하강시키는 승하강구동부(50)를 포함하되, 상기 승하강구동부(50)는 구동모터(52)와; 상기 구동모터(52)에 의해 회전되는 랙기어(54)와; 상기 랙기어(54)에 맞물려 회전되도록 외주면에 나사산을 구비하며, 내주면에 나사산이 형성된 관통홈이 구비되는 너트블 록(56)과; 상기 너트블록(56)의 관통홈 내주면에 형성된 나사산과 맞물려 너트블록(56)의 회전에 따라 승하강되도록 하부에 나사산이 구비된 스크류샤프트(58)와; 상기 스크류샤프트(58)를 회전가능하게 지지하며, 스크류샤프트(58)의 승하강에 따라 상기 상부롤러마운팅(40)을 승하강시키도록 상기 상부롤러마운팅(40)에 고정연결되는 지지프레임(59)을 포함한다.

여기서, 상기 하부롤러군(10) 및 상부롤러군(20)은 각각 알루미늄 합금괴의 상부 또는 하부면과 직접적으로 접촉되어 가압하는 워크롤러와; 상기 워크롤러의 상부 또는 하부에 위치되어 상기 워크롤러의 외주면과 맞물리면서 워크롤러 표면에 묻어있는 이물질을 압착함에 따라 합급괴의 표면 손상을 방지하기 위한 미들롤러와; 상기 미들롤러의 상부 또는 하부에 위치되어 상기 워크롤러 및 미들롤러의 변형을 방지하도록 지지하는 백업롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 레벨링 장치의 입구측에는 변형된 합금판의 용이한 투입과 표면 형상 보정을 위하여 서로 반대방향으로 회전되면서 합금괴를 가압하는 상하 한쌍의 핀치롤러(70)와; 상기 핀치롤러(70)에 가압력을 부여하기 위하여 에어실린더(74)에 의해 승하강되는 가압롤러(76)와; 상기 핀치롤러(70)가 회전가능하게 장착되는 핀치롤러마운팅(72)이 구비되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 핀치롤러마운팅(72)과 지지프레임(59) 사이에는 지지프레 임(59)의 승하강시 이를 안내하는 LM가이드(80)가 구비되며, 일측은 상기 핀치롤러마운팅(72)의 상부에 고정결합되고, 타측은 상기 지지프레임(59)의 상측에 회동브라켓(92)에 의해 결합되어 상기 지지프레임(59)의 승하강시 완충작용을 수행하는 완충실린더(90)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 알루미늄 합금판 제조방법 및 레벨링 장치에 대하여 첨부되는 도면과 바람직한 실시예를 참조로 상세히 설명하기로 한다.

도 1 에는 본 발명에 따른 알루미늄 합금판 제조방법의 공정 순서도가 도시된다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 알루미늄 합금판 제조방법은, 알루미늄 합금괴를 준비하는 단계, 용체화처리 단계, 담금질 단계, 레벨링 단계, 시효경화 단계, 그리고 표면연마 단계를 포함한다.

먼저, 제1단계에서는 알루미늄 합금괴를 준비한다. 본 발명에서 사용되는 알루미늄 합금괴는 Al 6061 이 사용된다. Al 6061 은 Al-Mg-Si 계 합금으로서, Mg 0.8 ~ 1.2%, Si 0.4 ~ 0.8%, Cu 0.15 ~ 0.4%, Cr 0.04 ~ 0.35% 를 포함하는 알루미늄 합금이다. 상기 Al 6061 은 내식성, 용접성이 중간정도의 강도를 가지며, 냉간가공성은 열처리 합금으로서는 양호하여, 주로, 차량, 선박 등의 수송구조용재 및 광학기기 등에 사용된다. 상기와 같은 Al 6061 합금괴의 성분 및 제조 방법은 이미 공지된 것으로 여기서는 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

제 2 단계에서는 준비된 알루미늄 합금괴를 용체화 처리한다. 알루미늄 합금의 열처리에 있어서, 석출경화 반응을 이용하기 위하여 먼저 고용체를 만드는 것이 필요한데, 이 과정을 용체화 처리라고 부르고 그 목적은 고용될 수 있는 용질 원소를 최대로 고용체 내에 잡아두는 것이다. 구체적으로는, 합금괴를 500℃ 전후의 용융개시온도 직하의 고온에서 가열 유지하여, 편석에 의한 조직과 성분의 불균일을 해소하여 용질원자를 모상으로 충분히 용융시켜 과포화 고용체를 얻는 것이다.

본 발명에 있어서는, 알루미늄 합금괴를 치구에 세워 적재한 후 용체차로 장입하여 500℃ 이상, 바람직하게는 530℃ ~ 540℃ 에서 3 ~ 4 시간 동안 유지시킴에 의해 용체화 처리를 행한다. 530℃ 미만, 특히, 500℃ 미만의 온도에서는 Mg-Si 계 석출물의 고체 용융이 불충분해져서 충분한 강도와 성형성을 얻을 수 없거나, 필요한 강도와 성형성을 얻기 위해서 매우 장시간의 열처리가 필요해져 공업적으로 바람직하지 못하다. 또한, 540℃ 를 초과하는 온도에서는 입계에 집중한 성분의 매트릭스 중으로의 확산이 불충분한 상태에서 용융개시온도 이상이 되기 때문에 이 부분이 녹아 나와 공정융해 현상이 발생하여 적절한 고용체를 형성할 수 없어 바람직하지 못하다.

제 3 단계에서는, 용체화 처리를 거친 합급괴를 담금질 처리한다. 담금질은 용체화 처리 온도에서 형성된 고용체를 급속 냉각하여 용질원자 석출을 방지하기 위한 단계이다. 담금질은 고온의 과포화 고용체를 실온 내지 100℃ 전후의 물 또는 담금질유 내에 투입하여 급랭함으로써 고온의 상태를 실온까지 유지한다. 담금질시 냉각 속도는 용체화 처리 온도로부터 120℃ 이하까지 5℃/s 이상으로 냉각할 필요가 있으며, 10℃/s 이상의 냉각 속도로 냉각하는 것이 바람직하다. 필요 이상으로 급속 냉각하면 변형이 심해질 우려가 있으며, 반대로 너무 느리게 냉각하면 결정입계에 용질원자가 석출되어 입계부식 원인이 되어 시효경화 효과를 높일 수 없게되며, 강도, BH 성, 성형성이 열화되는 동시에 내식성도 저하된다.

일반적으로, 담금질 시 냉각을 위해 물을 사용하는데, 이 경우 액온을 조정하여 냉각속도를 조정한다. 따라서, 물을 사용하는 경우에는, 액온을 정확히 맞추어 주어야 하고, 액온이 높을수록 처리물 표면에 증기막이 많이 발생되고 오래 지속지기 때문에 이 증기막이 덮혀 있는 순간에는 냉각되지 않으므로 그 부분에서 용질원자가 석출되는 동시에 증기막이 없는 부분과의 온도 차이 때문에 변형이 극심하게 발생하므로 증기막을 오래 가둬두지 않고 빨리 없앨 수 있도록 액의 순환시설과 처리물 장입방법이 사전에 강구되어야 한다. 그리고, MIL-H-6088 규격의 필수이행 사항으로 담금질시 액온이 38℃를 넘어서는 안된다. 즉, 액온 38℃ 이상에서 담금질시 처리물 형상에 따라 부분적으로 증기막이 과도하게 발생되는 현상으로 인해 냉각 불균일이 됨으로써 품질 균일성을 보장할 수 없기 때문에 특히 항공기 분야에서는 이를 엄격히 규제하고 있으며 온수 담금질에서 극심하게 발생하는 변형을 교정할 때 교정 작업량에 따른 원가상승과 압축잔류응력이 분포된 표면에 부분적으로 인장응력을 발생시켜 강도의 손상과 부식 및 변형 재발생의 원인이 된다.

본 발명에 있어서는, 담금질시 냉각을 위해 담금질유를 사용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 폴리알킬렌글리콜(Polyalkylen Glycol;PAG)과 소듐나이트라이트(Sodium Nitrite;아초산) 혼합액을 사용하는 것이 바람직하다. 위와 같은 담금질유를 사용하는 경우 물보다 잔류응력이 감소될 뿐만 아니라 변형도 크게 감소하는 것으로 나타났다. 물은 액온에 따라 냉각속도가 조정되지만 폴리알킬렌글리콜과 소듐나이트라이트 혼합액은 농도와 교반에 따라 냉각속도가 조정된다. 그리고, 급냉시 처리물 표면을 PAG 막이 감싸줘서 열을 균일하게 추출하므로 증기막에 대한 폐단이 없으며, 담금질시 인장강도, 항복강도, 신율, 변형, 입계부식성 등에 요구되는 기계적 성질을 고루 만족할 수 있는 냉각속도를 결정하는데 중요한 역할을 한다. 상기 폴리알킬렌글리콜과 소듐나이트라이트 혼합액에는 소포제와 미생물억제제를 포함되는 것이 바람직하다.

제 5 단계에서는 레벨링 공정이 수행된다. 이미 언급한 바와 같이, 용체화 처리 단계에서는 500℃ 이상의 고온이 되기 때문에 합금괴의 기계적 성질, 예컨대, 내력이 10MPa 정도까지 낮아지고 잔류응력개방에 의한 변형이 발생하게 된다. 또한, 담금질시 급격한 냉각으로 인하여 변형이 발생하게 된다. 일반적으로 용체화 처리 단계에서의 변형은 동시에 쌓은 합금괴의 중량의 영향이나 합금괴 자중에 의한 변형이 발생할 수 있는데, 이 경우에는 보통 선반쌓기의 지그와 같은 것을 사용 해서 변형을 방지하여 왔으며, 담금질시 발생하는 변형은 고온에 가열된 합금괴가 물에서 냉각될 때의 온도분포 불균일을 완하기 위해 물의 온도를 높임과 동시에 지그를 사용해서 수몰할 때의 합금괴의 자세를 조정하는 방법을 이용하여 변형을 방지했다. 그러나, 상기와 같은 방법에 의하여도 합금괴의 열처리로 인한 급격한 변형은 쉽게 방지되지 못하여, 판형태의 합금괴 곳곳이 구부러지는 문제점이 존재하여 왔다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 합금괴의 열처리에 의한 변형을 복구하기 위하여 레벨링 공정을 수행한다. 이러한 레벨링 공정은 합금괴를 서로 반대방향으로 회전하는 상하 롤러 사이에 투입하여 표면에 적당량의 압력을 부여하여 가압함으로써 변형이 일어난 합금괴 표면을 균일하게 평탄화시키는 방법이다.

도 2 에는 본 발명에 따른 레벨링 공정을 수행하기 위한 레벨링 장치의 정면도가 도시되고, 도 3 에는 상기 레벨링 장치의 측면도가 도시된다. 도 2 및 도 3 도시된 바와 같이, 상기 레벨링 장치는 하부롤러군(10), 상부롤러군(20), 승하강구동부(50), 핀치롤러(70)를 포함한다.

상기 하부롤러군(10)은 자체 회전되면서 합금괴의 하부표면에 접촉하며, 상기 상부롤러군(20)은 상기 하부롤러군(10)과 반대방향으로 회전되면서 합금괴의 상부표면을 일정한 압력으로 가압함에 따라 열처리에 의해 변형된 합금괴의 형상을 보정하는 부분으로, 각각 워크롤러(12,22), 미들롤러(14,24), 그리고 백업롤러(16,26)를 포함한다.

상기 워크롤러(12,22)는 알루미늄 합금괴의 상부 또는 하부면과 직접적으로 접촉되어 가압하는 부분으로, 합금괴의 진행방향을 따라 다수개가 형성되며, 특히, 상부에 위치된 워크롤러(22)는 후술하는 승하강구동부(50)에 의해 승하강되어 합금괴의 두께 또는 변형 정도에 따라, 합금괴 표면에 부여되는 가압력이 조정되고, 조정된 일정한 가압력으로 합금괴 표면을 눌어줌에 따라 합금괴의 형상을 보정할 수 있도록 구성된다. 상기, 상부 및 하부 워크롤러(12,22)들은 그 축이 서로 동일한 수직선 상에 위치되지 않고 수평방향으로 일정 간격 이격되어 위치된다. 즉, 도 3 에 도시된 바와 같이, 상부의 워크롤러(22)와 하부의 워크롤러(12)는 서로 동일한 위치에서 상호 맞물리는 것이 아니라, 2개의 인접하는 하부 워크롤러(12) 사이의 상방에 1개의 상부 워크롤러(22)가 위치되도록 설치된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 레벨링 장치는 통상의 압연기와 같이 상하부 워크롤러(12,22)가 서로 맞물리면서 합금괴를 압착하는 방식이 아니라, 상하부 롤러가 각각 독립적으로 구동되면서 합금괴의 상하부면을 가압함에 따라 형상의 보정이 수행된다는 점에서 차별화된다.

상기 미들롤러(14,24)는, 상기 워크롤러(12,22)의 하부 또는 상부에 위치된 롤러들로서, 워크롤러(12,22)와 동일한 갯수로 설치되며, 상기 워크롤러(12,22)와 맞물리게 위치된다. 상기 미들롤러(14,24)는 상기 워크롤러(12,22)의 외주면과 맞물리면서 워크롤러(12,22) 표면에 묻어있는 이물질을 압착함에 따라 워크롤러(12,22)가 합급괴를 가압하는 경우 이물질에 의한 스크래치 등 합금괴의 표면 손 상을 방지하기 위해 설치된다.

상기 백업롤러(16,26)는 상기 미들롤러(14,24)의 상부 또는 하부에 위치되되, 각 미들롤러(14,24)의 길이방향을 따라 일정한 간격으로 다수개(도면에는 3개)가 설치된다. 워크롤러(12,22)와 미들롤러(14,24)가 장시간에 걸쳐 구동이 되면, 롤러의 가압력에 의한 합금괴 표면과의 저항 및 반발력, 그리고 롤러의 자중 등의 요인에 의하여 롤러들이 휘거나 처지는 등 변형이 발생할 수 있다. 상기 백업롤러(16,26)는 상기 미들롤러(14,24)의 상부 또는 하부에 배치되어 미들롤러(14,24)를 지지함에 따라 위와 같은 롤러의 변형을 방지할 수 있도록 한다.

상기와 같은 하부롤러군(10)은 하부롤러마운팅(30)에 회전가능하게 장착되고, 상기 상부롤러군(20)은 상부롤러마운팅(40)에 회전가능하게 장착된다. 상기 하부롤러마운팅(30)은 고정설치되고, 상기 상부롤러마운팅(40)은 후술하는 승하강구동부(50)에 의하여 수직방향으로 승하강되도록 구성된다.

상기 승하강구동부(50)는 상부롤러군(20)이 장착된 상부롤러마운팅(40)을 상하로 승하강 시키는 부분으로, 구동모터(52), 랙기어(54), 너트블록(56), 스크류샤프트(58), 지지프레임(59)을 포함한다.

상기 구동모터(52)는 전원인가에 따라 작동되어 랙기어(54)를 회전시킨다. 상기 랙기어(54)에는 너트블록(56)이 연결된다. 상기 너트블록(56)은 상기 랙기어(54)와 맞물려 회전되도록 외주면연 나사산을 구비한다. 또한, 상기 너트블록(56)은 내주면에 나사산이 형성된 관통홈이 구비되고, 여기에 후술하는 스크류샤프트(58)가 나사결합된다.

상기 스크류샤프트(58)는 하부가 상기 너트블록(56)의 관통홈 내주면에 형성된 나사산에 결합되도록 그 외주면에 나사산이 구비된다. 그리고, 상기 스크류샤프트(58)의 상부는 지지프레임(59)에 회전가능하게 지지된다. 상기 스크류샤프트(58)의 상부와 지지프레임(59) 사이에는 베어링 또는 부싱등이 설치되어, 스크류샤프트(58)가 지지프레임(59)에 대하여 상대회전되면서 승하강되는 경우, 지지프레임(59)도 함께 승하강되도록 구성된다. 그리고, 상기 지지프레임(59)은 다시 상기 상부롤러마운팅(40)에 고정연결되어, 스크류샤프트(58)가 승하강되는 경우 지지프레임(59) 및 상부롤러마운팅(40)이 함께 승하강된다.

즉, 상기 구동모터(52)의 회전에 의해 랙기어(54)가 회전되면, 랙기어(54)에 결합된 너트블록(56)이 회전되고, 너트블록(56)에 결합된 스크류샤프트(58)가 회전되면서 승하강된다. 이에 따라, 상기 스크류샤프트(58)를 지지하고 있는 지지프레임(59)도 함께 승하강되고, 지지프레임(59)에 연결된 상부롤러마운팅(40)도 또한 승하강되는 것이다. 이와 같은 메카니즘에 의해 상부롤러마운팅(40)이 승하강되면, 상부롤러군(20)이 상하로 이동되고, 이에 따라, 워크롤러(12,22)가 합금괴 표면을 가압하는 가압력이 조정된다. 상기 가압력의 조정, 즉, 상부롤러군(20)의 승강 높이는 합금괴의 변형의 정도에 의해 결정되는데, 이는, 구동모터(52)의 회전속도를 임의로 조정하거나, 센서를 설치하여, 상기 센서들에 의해 합금괴의 표면 변형정도를 측정한 후, 컨트롤러에서 상기 센서로부터 전달받은 신호에 근거하여 구동모터(52)의 회전속도를 자동 제어하도록 구성하는 것도 바람직하다.

상기 승하강구동부(50)에 의해 상부롤러마운팅(40)이 승하강되는 경우 롤러의 수평위치를 고정시키기 위하여, 상기 상부롤러마운팅(40)에는 환봉(60)이 고정결합되고, 상기 환봉(60)은 하부롤러마운팅(30)에 삽입된다. 이러한 구성을 통하여, 상부롤러마운팅(40)의 승하강에 따라 환봉(60)이 하부롤러마운팅(30) 내외로 슬라이딩 방식으로 출납되어, 상기 상부롤러군(20)의 수평 위치가 고정될 수 있는 것이다.

위와 같은 구성을 갖는 레벨링 장치의 입구측, 즉, 합금괴가 투입되는 측에는 변형된 합금괴의 투입을 용이하게 하고 합금괴 표면을 1차적으로 가압하여 형상을 보정하기 위하여 서로 반대방향으로 회전되는 상하 한쌍의 핀치롤러(70)가 구비되는 것이 바람직하다. 상기 핀치롤러(70)는 핀치롤러마운팅(72)에 회전가능하게 장착되는데, 그 상부에는 상기 핀치롤러(70)에 가압력을 부여하기 위하여 에어실린더(74)의 작동에 따라 승하강되어 상기 핀치롤러(70)를 적정 압력으로 가압하는 가압롤러(76)가 구비된다.

한편, 상술한 지지프레임(59)과 핀치롤러마운팅(72) 사이에는 상기 지지프레임(59)의 승하강시 이를 안내하는 가이드부재가 구비되는 것이 바람직하다. 상기 가이드부재의 종류에는 제한이 없으나, LM가이드(80)인 것이 바람직하다. 한편, 상기 지지프레임(59)의 승하강시 완충을 위하여, 일단은 상기 지지프레임(59)에 회동브라켓(92)으로 연결되고, 타측은 상기 핀치롤러마운팅(72)에 고정연결되는 완충실린더(90)가 추가로 구비되는 것이 바람직하다.

이하, 도 3 을 참조로 합금괴의 레벨링 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 작업자는 용체화 처리 및 담금질을 거치면서 형상이 변형된 알루미늄 합금괴를 상기 레벨링 장치의 입구측에 투입한다. 상기 레벨링 장치의 입구측에 위치된 핀치롤러(70)에 의해 변형된 합금괴가 용이하게 투입된다. 또한, 핀치롤러(70) 상부의 가압롤러(76)에 의해 핀치롤러(70)가 가압되면서 합금괴의 표면을 눌러 1차적으로 합금괴의 형상을 보정한다. 그 다음, 상기 합금괴의 두께와 형상 변형 정도를 고려하여 구동모터(52)를 회전시켜 상부롤러군(20)을 승하강시킴에 따라 적정 높이로 조정한다. 상부롤러군(20)과 하부롤러군(10)을 회전구동시키면 상하부 워크롤러(12,22)가 합금괴의 표면을 가압함에 따라 합금괴의 표면 굴곡이 평탄화 된다. 상하부 워크롤러(12,22)에 의한 형상 보정이 이루어진 합금괴는 최종적으로 출구측을 통하여 배출된다.

제 6 단계에서는, 레벨링 공정을 거친 합금괴를 시효경화 처리한다. 시효경화는 실온에서 200℃ 전후의 비교적 낮은 온도로 가열/유지하고 용체화, 담금질 등에 의해 과포화로 고용한 성분을 석출시키는 공정이다. 실온에 있어서의 자연적 시효경화를 자연시효 혹은 실온시효, 인위적 가열에 의한 시효경화를 인공시효(탬퍼링)라고 한다. 본 발명에 있어서는, 레벨링 공정이 완료된 후 합금괴를 시효경화로에 투입하여 185℃의 온도에서 8시간 동인 유지후 배출시킴에 의해 시효경화 처리를 수행한다.

제 6 단계에서는 표면연마 공정이 수행된다. 표면연마 공정은 상술한 바와 같은 작업공정을 거치면서 거칠어지거나 변색된 합금괴 표면을 연마하여, 매끄럽고 우수한 광택을 갖는 합금판을 제조하기 위한 공정으로, 상기 합금괴를 컨베이어밸트로 수평이동시키면서 다수의 회전하는 롤러의 외주면에 권취되어 회전되는 연마포(116)로 합금괴 표면을 연마하는 단계이다. 도 4 에는 이러한 표면연마 공정을 수행하기 위한 연마장치가 도시된다.

도시된 바와 같이, 상기 연마장치는, 합금괴를 이송하는 컨베이어밸트(100)와, 연마부(110)로 구성된다. 상기 연마부(110)는 1개의 상부롤러(112)와 3개의 하부롤러(114)로 구성되고, 상기 상부롤러(112)와 하부롤러(114) 외주면에는 연마포(116)가 권취된다. 상기 상부롤러(112)와 하부롤러(114)가 모터에 의해 회전되면 그 외주면에 권취된 연마포(116)가 롤러들을 따라 회전되고, 이에 따라, 그 하부에서 컨베이어밸트(100)를 따라 이송되는 합금괴의 표면을 연마하게 되는 것이다.

상기 표면연마 공정은 2단계로 수행되는 것이 바람직하다. 먼저, 상기 연마포(116)로서 샌드페이퍼를 사용하여 합금괴 표면의 거친 부분을 1차 연마한다. 그 다음, 연마포(116)로서 직물제, 또는 금속제 등으로 만들어진 수세미를 사용하여 2차 연마하여 합금괴 표면을 평탄화시키고 광택을 부여할 수 있는 것이다.

상기와 같이, 2 단계 연마작업을 마친 후, 합금판 표면에 보호테이프를 부착하면 본 발명에 따른 알루미늄 합금판의 제조는 종료된다.

지금까지, 본 발명의 실시예를 기준으로 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적 균등범위까지 포함된다 할 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 열처리 온도의 조절 또는 특정 담금질유 등의 사용으로 열처리에 의한 합금괴의 변형을 최소화하고, 변형된 합금괴를 레벨링함에 따라 형상을 보정하며, 오염 및 손상된 표면을 연마함에 따라 표면 평탄도 및 표면 품질이 우수한 알루미늄 합금판을 제조할 수 있는 탁월한 효과를 갖는다.

Claims

알루미늄 Al 6061 플레이트 합금괴를 준비하는 단계와;

준비된 합금괴를 용체차에 장입하여 용체화 처리하는 단계와;

용체화 처리된 합금괴를 담금질하는 단계와;

용체화 처리 및 담금질 후 변형된 합금괴를 핀치롤러로 1차 가압하고, 서로 반대방향으로 회전하는 다수의 상하 롤러 사이에 투입하여 표면을 2차 가압함에 따라 변형된 합금괴의 표면을 편평하게 펴주는 레벨링 단계와;

레벨링된 합금괴를 시효경화하는 단계와;

상기 합금괴를 컨베이어밸트로 수평이동시키면서 다수의 회전하는 롤러의 외주면에 권취되어 회전되는 연마포로 합금괴 표면을 연마하는 단계를 포함하는 알루미늄 합금판의 제조 방법.
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자체회전되면서 합금괴의 하부표면에 접촉되는 하부롤러군(10)과; 상기 하부롤러군(10)이 회전가능하게 장착되는 하부롤러마운팅(30)과; 상기 하부롤러군(10)과 반대방향으로 회전되면서 합금괴의 상부표면을 일정한 압력으로 가압하는 상부롤러군(20)과; 상기 상부롤러군(20)이 회전가능하게 장착되는 상부롤러마운팅(40)과; 상기 상부롤러군(20)이 합금괴의 상부표면에 가하는 압력을 조정하기 위하여, 상기 상부롤러마운팅(40)을 승하강시키는 승하강구동부(50)를 포함하되, 상기 승하 강구동부(50)는 구동모터(52)와; 상기 구동모터(52)에 의해 회전되는 랙기어(54)와; 상기 랙기어(54)에 맞물려 회전되도록 외주면에 나사산을 구비하며, 내주면에 나사산이 형성된 관통홈이 구비되는 너트블록(56)과; 상기 너트블록(56)의 관통홈 내주면에 형성된 나사산과 맞물려 너트블록(56)의 회전에 따라 승하강되도록 하부에 나사산이 구비된 스크류샤프트(58)와; 상기 스크류샤프트(58)를 회전가능하게 지지하며, 스크류샤프트(58)의 승하강에 따라 상기 상부롤러마운팅(40)을 승하강시키도록 상기 상부롤러마운팅(40)에 고정연결되는 지지프레임(59)을 포함하는 알루미늄 합금판의 레벨링 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 하부롤러군(10) 및 상부롤러군(20)은 각각 알루미늄 합금괴의 상부 또는 하부면과 직접적으로 접촉되어 가압하는 워크롤러(12,22)와; 상기 워크롤러(12,22)의 상부 또는 하부에 위치되어 상기 워크롤러(12,22)의 외주면과 맞물리면서 워크롤러(12,22) 표면에 묻어있는 이물질을 압착함에 따라 합급괴의 표면 손상을 방지하기 위한 미들롤러(14,24)와; 상기 미들롤러(14,24)의 상부 또는 하부에 위치되어 상기 워크롤러(12,22) 및 미들롤러(14,24)의 변형을 방지하도록 지지하는 백업롤러(16,26)를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금판의 레벨링 장치.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

상기 레벨링 장치의 입구측에는 변형된 합금판의 용이한 투입과 1차적인 표 면 형상 보정을 위하여 서로 반대방향으로 회전되면서 합금괴를 가압하는 상하 한쌍의 핀치롤러(70)와; 상기 핀치롤러(70)에 가압력을 부여하기 위하여 에어실린더(74)에 의해 승하강되는 가압롤러(76)와; 상기 핀치롤러(70)가 회전가능하게 장착되는 핀치롤러마운팅(72)이 구비되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금판의 레벨링 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 핀치롤러마운팅(72)과 지지프레임(59) 사이에는 지지프레임(59)의 승하강시 이를 안내하는 LM가이드(80)가 구비되며, 일측은 상기 핀치롤러마운팅(72)의 상부에 고정결합되고, 타측은 상기 지지프레임(59)의 상측에 회동브라켓(92)에 의해 결합되어 상기 지지프레임(59)의 승하강시 완충작용을 수행하는 완충실린더(90)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금판의 레벨링 장치.