KR101274504B1 - 비대칭 가공장치, 비대칭 가공방법 및 이를 이용하여 제조된 가공재 - Google Patents

비대칭 가공장치, 비대칭 가공방법 및 이를 이용하여 제조된 가공재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모재의 집합조직을 제어함으로써 성형성과 같은 재료물성을 향상시킬 수 있는 비대칭 가공장치 및 이를 이용한 비대칭 가공방법을 제공하고자 한다. 본 발명의 일 관점에 따른 비대칭 가공방법에 의하면, 피압출재의 판면 방향을 기준으로 비대칭적 형상의 압출 구멍을 갖는 다이스를 통해서 상기 피압출재를 밀어내어 상기 피압출재의 두께 방향으로 내부에 전단변형을 유도하면서 상기 피압출재를 압출하여 압출재를 제조한다. 상기 압출재를 피압연재로 하여, 상기 피압연재를 서로 다른 직경을 갖는 제 1 롤 및 제 2 롤의 사이로 밀어내어 상기 피압연재에 전단변형력을 유도하면서 상기 피압연재를 압연하여 압연재를 제조한다.

Description

비대칭 가공장치, 비대칭 가공방법 및 이를 이용하여 제조된 가공재{Asymmetric processing apparatus, asymmetric processing method and materials processed using the apparatus or the method}
본 발명은 재료의 가공방법에 관한 것으로서, 특히 피가공재의 집합조직을 제어함으로써 가공산물의 성형성 등의 재료물성을 향상시키는 비대칭 가공장치 및 가공방법에 관한 것이다.
금속부재를 일정한 규격을 가진 판재 등의 형태로 가공하기 위하여 일반적으로 압연 또는 압출공정이 행해지게 된다. 상기 가공과정에서 모재의 부피변화에 따라 모재 내부의 미세조직도 이에 수반하여 변화되게 된다. 재료의 집합조직은 그 재료의 기계적 특성과 같은 재료물성, 예컨대 성형성에 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 통상적으로, 금속 재료는 그 결정 구조에 따라서 고유의 슬립계를 갖고 있고, 이 금속 재료의 성형성은 이 슬립계의 작용 여부에 따라서 달라질 수 있다. 이러한 슬립계의 작용 여부는 그 금속 재료의 집합조직(texture)과 크게 관련된다.
하지만, 통상적인 대칭적인 압출방법 또는 압연방법에 의하면, 모재의 집합조직을 제어하여 그 성형성을 향상시키기 어렵다.
이에, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 집합조직을 제어할 수 있는 가공장치 및 가공방법을 제공하고, 이러한 장치 및 방법에 의해서 집합조직이 제어된 가공재의 제공을 목적으로 한다. 전술한 과제는 예시적으로 제시되었고, 본 발명의 범위가 이러한 과제에 의해서 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따른 비대칭 가공방법이 제공된다. 피압출재의 판면 방향을 기준으로 비대칭적 형상의 압출 구멍을 갖는 다이스를 통해서 상기 피압출재를 밀어내어 상기 피압출재의 두께 방향으로 내부에 전단변형을 유도하면서 상기 피압출재를 압출하여 압출재를 제조한다. 상기 압출재를 피압연재로 하여, 상기 피압연재를 서로 다른 직경을 갖는 제 1 롤 및 제 2 롤의 사이로 밀어내어 상기 피압연재에 전단변형력을 유도하면서 상기 피압연재를 압연하여 압연재를 제조한다.
상기 압출재를 제조하는 단계에서, 상기 다이스의 압출 구멍은 상기 피압출재의 압출 방향을 따라서 그 폭이 가변되는 테이퍼 부분을 포함하고, 상기 테이퍼 부분은 상기 피압출재의 판면 방향을 기준으로 비대칭적인 형상을 갖도록 배치될 수 있다.
상기 압연재를 제조하는 단계는 상기 제 1 롤 및 제 2 롤의 회전각속도를 서로 상이하게 조절하여 상기 제 1 롤에 의해 상기 피압연재의 상기 제 1 면 및 제 2 면 중 어느 하나에 인가되는 전단변형력과 상기 제 2 롤에 의해 상기 제 1 면 및 제 2 면 중 다른 어느 하나에 인가되는 전단변형력이 서로 상이하도록 제어하여 피압연재를 압연할 수 있다.
상기 압연재를 제조하는 단계는, 상기 제 1 롤 및 제 2 롤의 회전선속도를 동일하게 유지하면서 상기 피압연재를 압연하여 수행할 수 있다.
상기 압연재를 제조하는 단계는, 상기 제 1 롤이 상기 제 1 면에 전단변형력을 인가하고 상기 제 2 롤이 상기 제 2 면에 전단변형력을 인가하도록 설정하여 연속하여 2 회 이상 상기 피압연재를 압연하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 압연재를 제조하는 단계는, 상기 피압연재의 상기 제 1 롤 및 제 2 롤로부터 전단변형력을 인가받는 면을 바꾸어 적어도 1회 상기 피압연재를 압연하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 압연재를 제조하는 단계는, 상기 피압연재의 압연방향을 동일하게 설정하여 2 회 이상 상기 피압연재를 압연하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 압연재를 제조하는 단계는, 상기 피압연재의 압연방향을 다르게 하여 적어도 1회 상기 피압연재를 압연하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 압연재를 제조하는 단계는, 상기 제 1 롤에 비해 더 큰 직경을 가지는 제 3 롤을 상기 제 2 롤의 반대편에서 상기 제 1 롤에 결합시켜 상기 제 1 롤을 지지하게 하여 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따른 비대칭 가공방법이 제공된다. 판재 형상의 피압출재의 압출 방향을 따라서 그 폭이 가변되는 테이퍼 부분을 포함하고 상기 테이퍼 부분은 상기 피압출재의 판면 방향을 기준으로 비대칭적 형상을 갖는 압출 구멍 및 상기 피압출재의 두께 방향을 따라서 상기 테이퍼 부분에 이격 배치되며 상기 피압출재의 제 1 면 및 제 2 면과 각각 대향하는 제 1 내면 및 제 2 내면을 포함하는 다이스를 통해서 밀어내어 상기 피압출재의 두께 방향으로 내부에 전단변형을 유도하면서 압출하여 압출재를 제조한다. 상기 압출재를 피압연재로 하여, 동일한 회전선속도로 회전하는 서로 상이한 직경을 가지는 압연롤이 한 쌍을 이루는 하나 이상의 작업롤을 이용하여 상기 피압연재를 압연하여 압연재를 제조한다.
상기 압연재를 제조하는 단계는 상기 작업롤 중 상대적으로 더 큰 직경을 가지는 압연롤의 반대편에 상기 작업롤 중 직경이 상대적으로 작은 직경을 가지는 압연롤을 지지하는 보강롤을 결합시켜 수행할 수 있다.
상기 압출재를 제조하는 단계에서, 상기 다이스의 제 1 내면 및 제 2 내면은 상기 판재 형상의 판면 방향을 기준으로 비대칭이 되도록 상기 압출 방향을 따라서 서로 다른 기울기를 갖도록 배치될 수 있다.
상기 압출 구멍의 단면은 직사각 형상이고, 상기 다이스는 상기 판재 형상의 폭 방향을 따라서 상기 테이퍼 부분에 이격 배치된 제 3 내면 및 제 4 내면을 포함하고, 상기 제 3 내면 및 제 4 내면은 상기 압출 방향을 따라서 대칭적으로 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 전술한 비대칭 가공방법 중 적어도 어느 하나를 이용하여 제조한 가공재가 제공된다.
본 발명의 또 다른 관점에 따른 비대칭 가공장치가 제공된다. 피압출재를 판재 형상으로 압출하기 위한 직사각형상의 압출 구멍을 포함하는 다이스를 포함하고, 상기 입출 구멍은 상기 피압출재의 압출 방향을 따라서 그 폭이 가변되는 테이퍼 부분을 포함하며, 상기 테이퍼 부분은 상기 판재 형상의 판면 방향을 기준으로 비대칭적인 형상을 갖는 비대칭 압출기가 제공된다. 상기 비대칭 압출기로부터 압출된 압출재를 피압연재로 하여, 상기 피압연재의 제 1 면에 접촉되는 제 1 롤; 제 1 롤에 비해 더 큰 직경을 가지며 제 1 면의 반대면인 제 2 면에 접촉되는 제 2 롤; 및 제 1 롤 및 제 2 롤의 회전각속도의 비가 조절될 수 있도록 제 1 롤 및 제 2 롤에 동력을 공급하는 동력제공부;를 포함하는 비대칭 압연기가 제공된다.
상기 동력제공부는, 상기 제 1 롤 및 제 2 롤을 각각 구동시키는 제 1 모터 및 제 2 모터; 및 상기 제 1 모터 및 제 2 모터의 회전각속도를 제어할 수 있는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 비대칭 압연기는, 상기 제 1 롤에 연결되는 제 1 기어; 및 상기 제 2 롤에 연결되며 상기 제 1 기어와 서로 다른 기어비로 결합되는 제 2 기어;를 포함하고, 상기 동력제공부는 상기 제 1 또는 제 2 기어에 구동력을 제공하는 모터를 포함할 수 있다.
상기 비대칭 압연기는 상기 제 1 롤에 비해 더 큰 직경을 가지며 상기 제 2 롤의 반대편에서 상기 제 1 롤을 지지하도록 결합되는 제 3 롤을 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 롤 또는 제 3 롤에 연결되는 제 1 기어; 및 상기 제 2 롤에 연결되며, 상기 제 1 기어와 서로 다른 기어비를 가지고 결합되는 제 2 기어;를 포함하고, 상기 동력제공부는 상기 제 1 기어 또는 제 2 기어에 구동력을 전달하는 모터;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예를 따르는 비대칭 가공방법 및 비대칭 가공장치에 의할 시, 종래에 비해 성형성 등의 재료물성이 크게 향상된 가공재를 제조할 수 있다. 특히 마그네슘 합금과 같이 상온의 성형성이 열악한 금속재료를 본 발명의 실시예에 의해 압출-압연하는 경우, 상온에서도 전단변형이 잘 일어날 수 있도록 슬립계가 배치됨에 따라 종래에 얻지 못했던 우수한 상온 성형성을 가질 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭 가공장치의 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비대칭 가공장치의 개략 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭 가공장치의 압연기의 정면도 및 사시도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비대칭 가공장치의 압연기의 정면도 및 사시도 이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비대칭 가공장치의 압연기의 정면도이다.
도 6은 조밀충진육방정(hexagonal close-packed, HCP) 구조를 가지는 마그네슘의 슬립계를 도시한 것이다.
도 7은 피압연재 또는 피압출재 내부에 배열되는 조밀충진육방정의 양상을 도시한 것이다.
도 8은 조밀충진육방정의 (0001) 극점도 내에 도 7의 A, B, C, D 결정의 극점을 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭 가공방법의 압연공정으로 압연된 AZ31 합금의 (0001) 극점도를 도시한 것이다.
도 10 내지 도 12는 비교예에 따른 압연공정으로 압연된 AZ31 합금의 (0001) 극점도를 도시한 것이다.
도 13은 본 발명의 본 발명의 다른 실시예에 따른 비대칭 가공방법의 압연공정을 도시한 것이다.
도 14는 도 13에 도시된 압연공정에 의해 압연된 AZ31 합금의 (0001) 극점도를 도시한 것이다.
도 15는 본 발명의 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비대칭 가공방법의 압연공정을 도시한 것이다.
도 16은 도 15에 도시된 압연공정에 의해 압연된 AZ31 합금의 (0001) 극점도를 도시한 것이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭 가공장치의 압출기를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 18은 도 17의 압출기의 다이스를 보여주는 부분 절단된 사시도이다.
도 19는 도 18의 다이스의 평면도이다.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비대칭 가공장치의 압출기에 포함된 다이스를 보여주는 부분 절단된 사시도이다.
도 21은 도 20의 다이스의 단면도이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭 가공방법의 압출공정에 의해 압출된 AZ31 판재의 +Z축 방향에서의 (0001) 극점도이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭 가공방법의 압출공정에 의해 압출된 AZ31 판재의 -Z축 방향에서의 (0001) 극점도이다.
도 24는 비교예에 따른 AZ31 판재의 (0001) 극점도이다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭 가공방법의 압출공정에 의해 압출된 AZ31 판재의 진응력-진변형률 그래프이고;
도 26은 비교예에 따른 AZ31 판재의 진응력-진변형률 그래프이고;
도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭 가공방법의 압출공정에 의해 압출된 AZ31 판재의 인장축에 대한 각도에 따른 r-값을 보여주는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.
본 발명을 통해 제공되는 비대칭 가공장치 및 비대칭 가공방법은 성형성 등의 재료물성을 향상시키기 위하여 적용될 수 있는 어떠한 모재에도 적용될 수 있으며, 이하의 실시예는 이러한 본 발명의 기술적 사상을 예시하는 것이다.
본 발명의 실시예들에서, 집합조직(texture)은 다결정 재료의 각 결정립들(crystalline grains)이 일정한 방향으로 정렬된 상태를 나타낼 수 있다. 본 발명의 실시예들에서, 집합조직은 텍스처 또는 텍스쳐로 불릴 수도 있고, 그 명칭에 의해서 그 범위가 제한되지 않는다. 본 발명의 실시예들에서, 재료가 갖는 집합조직은 절대적인 개념보다는 상대적인 개념으로 사용된다. 즉, 한 재료가 소정 방향의 집합조직을 갖는다는 것은 그 재료의 상당부분의 결정립들이 그 방향의 집합조직을 갖는다는 것을 의미할 뿐, 그 재료의 모든 결정립들이 그 방향의 집합조직을 갖는다는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명의 실시예들에서, 극점도(pole figure)는 재료의 결정방위 또는 집합조직의 분석에 있어서 결정학적 격자 면들의 분포 방향을 보여주는 평사투영(stereographic projection) 형태의 그림을 나타낼 수 있다. 극점도는 X-선 회절(X-ray diffraction; XRD) 분석을 이용하여 도시할 수 있다.
본 발명의 실시예들에서, 피압연재는 압연이 수행되는 대상을 의미하며 압연재는 피압연재가 압연이 완료되어 목적하는 형상으로 변경된 대상을 의미한다. 마찬가지로 피압출재는 압출이 수행되는 대상을 의미하며 압출재는 피압연재가 압출이 완료되어 목적하는 형상으로 변경된 대상을 의미한다. 한편, 가공재는 모재를 압출, 압연, 주조, 단조, 인발 또는 이들의 복합방법에 의해 가공하여 제조된 재료를 의미하며, 본 발명에서는 최종 가공공정에 따라 압출재 또는 압연재가 될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭 가공장치의 개략 단면도이다.
도 1을 참조하면, 비대칭 가공장치는 비대칭 압출기(200)와 비대칭 압연기(100)를 포함할 수 있다. 비대칭 압연기(100)는 비대칭 압출기(200) 후단에 결합될 수 있다. 이에 따라, 피압출재(250)는 비대칭 압출기(200)를 거쳐서 압출재(260)로 가공되고, 압출재(260)가 피압연재(104)로 이용되어 비대칭 압연기(100)를 거쳐서 압연재(120)로 제조될 수 있다. 이렇게 제조된 압연재(120)는 비대칭 압출기(200)를 거치면서 1차적으로 가공되고, 이어서 비대칭 압연기(100)를 거치면서 2차적으로 변형될 수 있다. 예컨대, 판재 가공의 경우, 비대칭 압출기(200)에서 1차적으로 소정 두께의 판재로 가공되고, 이어서 비대칭 압연기(100)에서 더 얇은 최종 두께의 판재로 가공될 수 있다.
비대칭 압출기(200)는 피압출재(250)를 판재 형상의 압출재(260)로 압출하기 위한 사각형상, 예컨대 직사각형상의 압출 구멍(235)을 포함하는 다이스(230)를 포함할 수 있다. 압출 구멍(235)은 피압출재(250)의 압출 방향을 따라서 그 폭이 가변되는 테이퍼 부분(234)을 포함하며, 테이퍼 부분(234)은 압출 방향, 예컨대 판재 형상의 판면 방향을 기준으로 비대칭적인 형상을 가질 수 있다. 비대칭 압연기(100)는 제 1 롤(101) 및 제 2 롤(102)를 포함할 수 있다. 제 1 롤(101)은 피압연재(104)의 제 1 면(104a)에 접촉되고, 제 2 롤(102)은 제 1 롤에 비해 더 큰 직경을 가지며 제 1 면(104a)의 반대면인 제 2 면(104b)에 접촉될 수 있다.
이러한 비대칭 가공장치를 이용하면, 비대칭 압출기(200)를 이용하여 피압출재(250)를 압출하여 압출재(260)를 제조하고, 이러한 압출재(260)를 피압연재(104)로 이용할 수 있다. 이러한 압출 단계는, 피압출재(250)의 압출 방향, 예컨대 판면 방향을 기준으로 비대칭적 형상의 압출 구멍(235)을 갖는 다이스(230)를 통해서 피압출재(250)를 밀어내어 피압출재(250)의 두께 방향으로 내부에 전단변형을 유도하면서 수행할 수 있다.
이어서, 피압연재(104)를 비대칭 압연기(100)를 이용하여 압연함으로써 압연재(120)를 형성할 수 있다. 이러한 비대칭 압연 단계는, 압출재(260)를 피압연재(104)로 하여 비대칭 압출단계에 이어서 연속적으로 수행할 수 있다. 예를 들어, 피압연재(104)를 서로 다른 직경을 갖는 제 1 롤(101) 및 제 2 롤(102)의 사이로 밀어내어 피압연재(104)에 전단변형력을 유도하면서 수행할 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와는 달리, 비대칭 압출 단계와 비대칭 압연단계는 연속적으로 수행되지 않고, 단속적으로 수행될 수도 있다. 이 경우, 압출재(260)를 소정 크기로 절단하여, 피압연재(104)로 사용할 수 있다. 나아가, 압연기(100)와 압출기(200)는 서로 별도의 시스템으로 제공될 수 있다. 이 경우, 압출기(200)에서 압출하여 압출재(260)를 제조한 후, 이를 소정 크기로 절단하여 이동한 후 압연기(100)에서 압연하여 압연재(120)를 제조할 수 있다.
전술한 실시예에 따르면, 피가공재, 예컨대 피압출재(250)를 1차적으로 비대칭 압출기(200)에서 비대칭 가공하여 1차적으로 텍스쳐가 제어된 압출재(260)를 만들고, 다시 이를 비대칭 압연기(100)에서 비대칭 가공하여 2차적으로 텍스쳐가 제어된 압연재(120)를 최종적인 가공재로 제조할 수 있다. 이에 따르면, 최종적인 가공재는 2차에 걸쳐서 텍스쳐가 제어되기 때문에, 가공성이 크게 향상될 수 있다. 비대칭 압출기(200) 및 비대칭 압연기(100)를 통한 텍스쳐 제어가 가공성 향상에 미치는 효과에 대해서는 도 3 내지 도 27을 참조하여, 후술한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비대칭 가공장치의 개략 단면도이다. 이 실시예에 따른 비대칭 가공장치는 도 1의 비대칭 가공장치에서 일부 순서를 변형한 것이고, 따라서 두 실시예들에서 중복된 설명은 생략된다.
도 2를 참조하면, 비대칭 압출기(200)는 비대칭 압연기(100) 후단에 배치될 수 있다. 절단기(300)는 압연기(100)와 압출기(200) 사이에 배치될 수 있다. 이에 따르면, 압연공정에 의해 생성된 압연재(120)가 절단기(300)에 의해 적당한 크기로 절단된 후, 압출기(200)의 다이스(230)의 후단에 결합된 컨테이너(210)에 피압출재(250)로 장입될 수 있다. 이어서, 피압출재(250)는 컨테이너(210)의 내부 구멍(215)을 밀봉하는 스템(220)에 의해 압축됨으로써 비대칭적인 형상의 압출 구멍(235)을 갖는 상기 다이스(230)통해 압출재(260)로 제조될 수 있다.
한편, 압연기(100)와 압출기(200)는 서로 별도의 시스템으로 제공될 수도 있다. 이 경우, 압연기(100)에서 압연된 압출재(120)를 이동하여, 압출기(200)에서 압출하여 압출재(260)를 제조할 수 있다.
이하에서 본 발명의 실시예들에 사용되는 가공장치를 압연기 및 압출기로 나누어서 설명하고, 이를 이용한 압연방법 및 압출방법에 대해서 보다 상세히 설명한다.
도 3(a) 및 도 3(b)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭 가공장치의 압연기가 도시되어 있다. 구체적으로, 도 3(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 가공장치의 압연기(100)의 정면도이고, 도 3(b)는 도 3(a)의 압연장치 중 압연롤(101, 102) 및 피압연재(104) 부분만을 따로 도시한 사시도이다.
도 3(a) 및 도 3(b)에 도시되어 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 압연장치(100)는 제 1 롤(101) 및 제 2 롤(102)의 직경이 서로 상이한 비대칭 압연장치이며, 구체적으로 피압연재(104)의 제 1 면(104a)에 접촉되는 제 1 롤(101), 제 1 롤(101)에 비해 더 큰 직경을 가지며 피압연재(104) 제 1 면(104a)의 반대면인 제 2 면(104b)에 접촉되는 제 2 롤(102) 및 이러한 제 1 롤(101) 및 제 2 롤(102)의 회전각속도가 서로 상이하게 조절될 수 있도록 제 1 롤(101) 및 제 2 롤(102)에 동력을 공급하는 동력제공부(105)를 포함한다.
도 3(a) 및 도 3(b)에는 압연을 수행하는 작업롤(working roll)인 제 1 롤(101) 및 제 2 롤(102)이 각각 상부롤 및 하부롤로 설정되어 있으나 이는 예시적인 것이며, 이와 다른 형태로 설정되어도 무방하다. 또한 설명의 편의상 도 1의 압연장치(100)에 의해 최초 압연되는 피압연재(104)의 면 중 상부롤인 제 1 롤(101)에 접촉하는 면을 제 1 면(104a), 하부롤인 제 2 롤(102)에 접촉하는 면을 제 2 면(104b)으로 정의한다. 따라서 도 1의 피압연재(104)를 뒤집어 압연하는 경우, 제 1 롤(101)은 피압연재(104)의 제 2 면(104b)과 접하게 되고, 제 2 롤(102)은 피압연재(104)의 제 1 면(104a)과 접하게 된다.
이러한 제 1 및 제 2 롤(101)은 받침대(110) 위에 평행하게 이격되게 형성되고 나사 등과 같은 체결부재(112)에 의해 고정된 프레임(111) 사이에 장착된다. 동력제공부(105)는 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 제 1 롤(101) 및 제 2 롤(102)을 각각 구동시키는 제 1 모터(106) 및 제 2 모터(107)와 이러한 제 1 모터 (106) 및 제 2 모터(107)의 회전각속도를 제어할 수 있는 모터제어부(108)를 포함할 수 있다. 제 1 모터(106) 및 제 2 모터(107)는 연결부재(109)를 통해 회전동력을 제 1 롤(101) 및 제 2 롤(102)에 전달한다.
모터제어부(108)는 제 1 모터(106) 및 제 2 모터(107)의 회전각속도를 제어함으로써 이에 연결된 제 1 롤(101) 및 제 2 롤(102)의 회전각속도를 제어할 수 있으며, 이러한 제어를 통해 롤의 직경에 회전각속도를 곱한 값으로 정의되는 회전선속도를 제어할 수 있다. 이러한 회전선속도의 제어를 통해 제 1 롤(101)이 피압연재(104)의 제 1 면(104a)에 인가하는 전단변형력과 제 2 롤(102)이 피압연재(104)의 제 2 면(104b)에 인가하는 전단변형력이 서로 상이하도록 제어할 수 있다.
일례로서 모터제어부(108)는 제 1 롤(101) 및 제 2 롤(102)의 회전선속도를 동일하게 유지하며 제 1 롤(101) 및 제 2 롤(102) 사이에 배치된 피압연재(104)를 압연하도록 제어할 수 있다. 즉 제 1 롤(101) 및 제 2 롤(102)의 각속도의 비가 제 1 롤(101) 및 제 2 롤(102) 직경의 역수의 비와 동일하도록 제어함으로써 제 1 롤(101) 및 제 2 롤(102)의 선속도를 동일하게 유지할 수 있다. 여기서의 "동일"의 의미는 완전 동일 뿐만 아니라 작업자가 양 롤의 각속도를 동일하게 할 의도로 제어부의 신호를 제어했음에도 기계장치의 특성상 불가피하게 내포하고 있는 오차에 기인한 공정 마진 내에서의 동일성까지 포함하는 실질적 의미의 동일성으로 파악하여야 할 것이다. 이러한 제 1 롤(101) 및 제 2 롤(102)의 회전선속도의 "동일"은 이하에서도 같은 의미로 적용된다.
한편, 본 발명에 따른 다른 실시예로서 도 4(a) 및 도 4(b)에 도시된 것과 같이, 제 1 롤(101)에 비해 더 큰 직경을 가지며 제 2 롤(102)의 반대편에서 상기 제 1 롤(101)에 결합되어 상기 제 1 롤(101)을 지지하도록 배치되는 제 3 롤(103)을 더 포함할 수 있다. 이때 제 1 롤(101) 및 제 2 롤(102)은 피압연재(104)의 표면에 접촉하여 직접 전단변형력을 인가하는 작업롤(working roll)이 될 수 있으며, 제 3 롤(103)은 제 1 롤(101)이 압연과정에서 더 큰 직경을 가지는 제 2 롤(102)로부터 가해지는 외력에 대해 균형을 유지하게 하는 보강롤(backup roll)이 될 수 있다.
동력제공부(105)는 제 1 롤(101) 또는 제 3 롤(103)을 구동시키는 제 1 모터(106), 제 제 2 롤(102)를 구동시키는 제 2 모터(107) 및 상기 제 1 모터 (106)와 제 2 모터(107)의 회전각속도를 제어할 수 있는 모터제어부(108)를 포함할 수 있다.
일례로서 제 1 모터(106)는 도 4(a)에 도시된 것과 같이 제 3 롤러(103)에 연결되어 구동력을 전달하며, 제 3 롤러(103)이 회전함에 따라 이에 접하도록 결합된 제 1 롤(101)은 마찰에 의해 같이 회전하게 된다. 도시하지는 않았으나, 제 1 모터(106)는 제 1 롤(101)에 연결되어 제 1 롤(101)을 회전시키고 위와 같은 원리로 마찰에 의해 제 3 롤(103)이 회전하는 것도 가능하다.
한편 본 발명을 따르는 또 다른 실시예의 경우, 동력제공부로부터 제공되는 동력은 기어를 통해 작업롤에 전달될 수 있다. 일례로서 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 롤(101) 내지 제 3 롤(103)로 구성된 압연기에서는 제 1 롤(101) 또는 제 3 롤(103)에 연결되는 제 1 기어(114)와 제 2 롤(102)에 연결되며 제 1 기어(114)와 서로 다른 기어비를 가지고 결합되는 제 2 기어(115)를 포함하고, 상기 동력제공부(105)는 제 1 기어(114) 또는 제 2 기어(115)에 구동력을 전달하는 모터(113)를 포함할 수 있다.
도 5에는 모터(113)의 동력이 구동기어(116)를 통해 제 2 기어(115)에 전달되도록 구성되어 있으나, 본 실시예의 압연기는 이에 한정하지 않고 모터(113)가 구동기어(116) 없이 직접 제 1 기어(114) 또는 제 2 기어(115)에 연결되어 동력을 전달하는 것도 포함한다.
또한, 도 5에는 보강롤인 제 3 롤(103)이 있는 압연기에 대해서 도시하였으나, 제 3 롤(103)없이 제 1 롤(101) 및 제 2 롤(102)만 구비된 경우에도 상술한 것과 같은 방식으로 제 1 기어(114)가 제 1 롤(101)에 연결되고 제 2 기어(115)가 제 2 롤(102)에 연결될 수 있다.
한편, 상술한 제 1 기어(114) 또는 제 2 기어(115)는 하나 이상의 기어비를 가변적으로 변화시킬 수 있는 가변기어의 형태일 수 있으며, 기어비를 제어하기 위하여 제 1 기어(114) 또는 제 2 기어(115)와 연결되는 기어제어부(117)를 더 포함할 수 있다.
이러한 본 실시예에 따른 가공장치의 압연기의 경우, 제 1 롤(101) 및 제 2 롤(102)의 직경을 감안하여 제 1 기어(114) 및 제 제 2 기어(115)의 기어비를 조절함으로써 양 롤의 회전선속도를 제어할 수 있다. 일례로서, 모터(113)로부터 발생한 동력은 이와 같이 설정된 기어비에 따라 제 1 롤(101) 및 제 2 롤(102)이 동일한 회전선속도를 갖도록 전달될 수 있다. 또한 제 1 기어(114) 및 제 2 기어(115)가 가변기어로 구성되는 경우에는 기어제어부(117)에 의해 장착되는 제 1 롤(101) 또는 제 2 롤(102)의 직경에 따라 기어비를 가변적으로 제어하여 제 1 롤(101) 및 제 2 롤(102)의 회전선속도를 동일하게 제어할 수 있다.
한편, 도 3 내지 도 5에는 직경의 차이가 있는 제 1 롤(101)과 제 2 롤(102)이 1 쌍을 이루는 하나의 작업롤에 대해서 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 않고 이러한 작업롤이 근접하여 복수개로 형성된 경우도 포함한다. 따라서 본 발명의 모든 실시예로서 기술되는 가공방법의 압연공정은 서로 상이한 직경을 가지는 압연롤이 1 쌍을 이루는 적어도 하나 이상의 작업롤을 이용하여 피압연재를 압연하는 방법을 포함할 수 있다.
이러한 비대칭 압연장치에 의해 압연이 수행되는 피압연재는 조밀충진육방정(hexagonal close-packed, HCP) 구조를 가지는 마그네슘 또는 마그네슘 합금을 포함할 수 있다. 최근 차세대 경량화 부재로 연구되고 있는 마그네슘은 밀도가 1.74g/cm3로서 밀도가 7.90g/cm3인 철이나, 2.7g/cm3인 알루미늄에 비해 가벼우면서도 매우 우수한 비강도와 비탄성계수를 가진다. 또한 진동, 충격, 전자파 등에 대한 흡수능력이 탁월하고 전기 및 열전도도가 우수하므로 자동차, 항공기 등의 경량화 소재 뿐만 아니라 휴대용 전화기, 노트북 등의 전자산업 분야에도 응용되고 있다.
그러나, 이러한 조밀충진육방정 결정구조를 가지는 마그네슘은 성형을 위한 슬립계가 발달하지 않아 상온에서의 성형성이 떨어진다. 즉, 마그네슘의 변형기구는 도 6에 도시된 것과 같이, 성형시 주로{0001}<1120>의 기저면 슬립계(basal plane slip system)와 {1010}<1120> 프리스마틱 슬리계(prismatic slip system), {1011}<1120> 피라미달 슬립계(piramidal slip system) 등이 작용하는 것으로 알려져 있다. 그러나 상온에서 기저면 슬립계 이외의 변경기구에 대한 임계분해전단응력(critical resolved shear stress)값은 기저면 슬립계의 임계분해전단응력에 비해 매우 크기 때문에 기저면 슬립계의 시편 내에서의 배치가 상온 성형성에 중요한 영향을 끼치게 된다.
도 7의 A와 같이 기저면 슬립계가 피압연재(104)의 압연면과 평행하게 배치되는 경우(즉, 도 7의 ND와 수직한 경우) 또는 도 7의 B와 같이 기저면 슬립계가 횡축방향(TD)와 수직하게 배치되거나 도 7의 C와 같이 기저면 슬립계가 압연방향(RD)에 수직하게 배치되는 경우에는 상온에서의 성형성이 열악하게 된다. 이는 압연된 마그네슘의 성형시 주변형 방향(즉, 도 7의 ND, RD 및 TD)과 기저면 슬립계가 서로 수직하거나 수평을 이루게 되어 외부응력에 의해 기저면 슬립계의 작동이 어려워지기 때문이다.
반면, 기저면 슬립계가 도 7의 D와 같이 재료의 변형이 용이하도록 주변형 방향에 대해 일정각도로 기울어져 배치되는 경우에는 우수한 상온 성형성을 나타나게 된다.
이러한 재료 내에서의 기저면 슬립계의 배열방향과 분포는 도 8의 (0001) 극점도(pole figure)을 통해 확인할 수 있는바, 도 8에는 도 7에 표시된 결정의 배열방식 A, B, C, D에 따른 (0001) 극점도 상에서의 극점 배치가 도시되어 있다.
도 3 내지 도 5에 에 도시된 본 발명의 일 실시예들을 따르는 비대칭 가공장치의 압연기를 이용하여 압연을 실시하는 경우 이러한 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 결정의 배열이 성형성이 유리하도록 배치될 수 있다. 구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭 가공방법의 압연공정은 제 1 면(104a) 및 제 2 면(104b)을 포함하는 피압연재(104)를 제 1 롤(101) 및 제 2 롤(102) 사이에 배치하고, 제 1 롤(101) 및 제 2 롤(102)의 회전각속도를 서로 상이하게 조절하여 제 1 롤(101)에 의해 피압연재(104)의 제 1 면(104a) 및 제 2 면(104b) 중 어느 하나, 일례로서 제 1 면(104a)에 인가되는 전단변형력과 상기 제 2 롤(102)에 의해 상기 제 1 면(104a) 및 제 2 면(104b) 중 다른 어느 하나, 일례로서 제 2 면(104b)에 인가되는 전단변형력이 서로 상이하도록 제어하여 피압연재(104)를 압연할 수 있다.
이때 일례로서 제 1 롤(101) 및 제 2 롤(102)의 회전선속도를 동일하게 유지하면서 피압연재(104)를 압연할 수 있다. 또한 피압연재(104)는 마그네슘 합금으로서 합금명 AZ31을 포함할 수 있으며, 이하에서는 피압연재로 AZ31 합금을 예시하도록 한다.
한편 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비대칭 가공방법의 압연공정은 동일한 피압연재를 복수의 횟수에 걸쳐 압연하는 방법을 포함한다. 이러한 복수의 횟수에 걸친 압연방법은 피압연재에 적정수준으로 조절된 압하량을 순차적으로 인가함으로써 급격한 압하량을 인가하였을 경우에 나타나는 문제점을 방지하기 위해 실시될 수 있다.
이때 복수의 횟수는 작업롤에 의해 압연된 피압연재를 다시 동일한 작업롤로 투입하거나 복수개로 구비된 작업롤을 피압연재가 통과함으로써 피압연재의 총 압연횟수가 2회 이상이 되는 것을 의미하는 것으로서, 이때 압연된 피압연재가 상기 작업롤로 투입되는 과정이 연속적인 경우와 단속적인 경우를 모두 포함한다.
또한 복수의 횟수는 피압연재가 상기 압연장치의 작업롤로부터 물리적으로 이탈된 후 다시 투입되는 것 뿐 만아니라 피압연재가 작업롤 사이에 여전히 배치된 상태에서 작업롤의 회전방향이 반대로 됨에 따라 다시 작업롤 사이로 투입되는 경우도 포함한다. 이때 경우에 따라 복수의 횟수를 구성하는 각 회당 압연수행을 "패스(pass)"라고 명명할 수 있다.
도 9에는 도 4에 예시된 압연기를 이용하여 제 1 롤(101) 및 제 2 롤(102)이 동일한 회전선속도 가지도록 제어면서 AZ31 합금을 5회 압연한 경우의 (0001) 극점도가 도시되어 있다. 이때 AZ31 합금의 압하율은 75% 였고, 압연온도는 300℃였다. 5회에 걸친 압연은 동일한 압연방향으로 피압연재인 AZ31의 제 1 면(104a) 및 제 2 면(104b)이 각각 제 1 롤(101) 및 제 2 롤(102)에 접촉되어 전단변형력을 인가받도록 설정된 것이었다, 도 9의 하부도면은 제 1 롤(101)에 의해 전단변형력을 받은 제 1 면(104a)의 (0001) 극점도이며, 상부도면은 제 2 롤(102)에 의해 전단변형력을 받은 제 2 면(104b)의 (0001) 극점도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭 가공방법의 압연공정의 경우 (0001) 극점도 상에서 조밀충진육방정의 기저면, 즉 (0001)면의 결정방향이 중심에 확연하게 벗어나 있음을 알 수 있다. 구체적으로 제 1 롤(101)에 의해 전단변형을 받은 제 1 면(104a)에서 기저면 극점의 회전각도(즉, 중심에서 벗어난 각도)는 약 15도 이었으며, 제 2 롤(102)에 의해 전단변형을 받은 제 2 면(104b)에서는 약 6도였다.
비교예로서 도 10 내지 도 12에는 작업롤이 동일한 직경을 가지는 종래의 압연장치를 이용하여 마그네슘 합금 AZ31을 압연한 후의 극점도를 도시하였다.
도 10의 극점도는 압하율을 75%로 하고, 압연온도를 300℃로 유지하면서 피압연재인 AZ31 합금의 제 1 면 및 제 2 면이 각각 제 1 롤 및 제 2 롤에 접촉되어 전단변형력을 인가받도록 설정한 후 복수의 횟수에 걸쳐 압연한 후의 (0001) 극점도 결과이다. 구체적으로 도 10(a)는 압연 1회당 압하량을 10%로 하여 12번 압연한 후, 도 10(b)는 압연 1회당 압하량을 20%로 하여 6번 압연한 후, 도 10(c)는 압연 1회당 압하량을 30%로 하여 4번 압연한 후의 극점도를 나타낸 것이다. 도 10(a) 내지 도 10(c)에 도시된 바와 같이, 모든 조건에서 극점은 10 이상의 최대 극강도를 가지며 모두 중심에 모여 있음을 알 수 있다.
또 다른 비교예인 도 11(a) 내지 도 11(c)의 극점도는 압연온도를 200℃로 유지하면서 압연을 수행한 AZ31 합금으로부터 얻은 것으로서 압하량이 각각 50%, 30%, 15% 였다. 도 11(a) 내지 도 11(c)에 도시된 바와 같이, 역시 기저면의 극점은 12 이상의 최대 극강도를 가지며 모두 중심에 모여 있음을 알 수 있다.
이러한 결과로부터, 제 1 롤 및 제 2 롤의 크기가 동일한 종래의 압연장치로 압연을 수행한 경우 압하량 또는 압연온도를 변화시키더라도 기저면의 극점이 중심에 모이게 되며, 따라서 발명의 일 실시예에 의해 압연된 AZ31 합금의 집합조직은 종래의 동일한 직경을 가지는 압연롤을 이용하여 압연한 AZ31 합금에 비해 성형성이 현저하게 향상되는 방향으로 배열됨을 알 수 있다.
한편, 도 12(a) 내지 도 12(c)에는 동일한 직경을 가지는 작업롤 중 어느 하나의 롤의 회전선속도를 다른 어느 하나의 롤의 회전선속도에 비해 더 크게 유지하며 압연을 수행하는 종래의 이주속 압연방법에 의해 압연된 AZ31 합금의 (0001) 극점도가 도시되어 있다. 이때 상이한 회전선속도를 가지는 양롤의 회전선속도의 비는 3:1로 유지되었고 압연온도는 200℃ 였으며, 압하량은 도 12(a) 내지 도 12(c)에서 각각 70%, 30%, 15% 였다. 도 12(a) 내지 도 12(c)의 하부도면은 빠르게 회전한 롤에 의해 전단변형을 받은 면의 (0001) 극점도이며, 상부도면은 느리게 회전한 롤에 의해 전단변형을 받은 면의 (0001) 극점도이다.
이러한 이주속 압연을 수행한 경우에도 압하량 및 양 롤의 회전선속도 차이에 관계없이, 도 9와 비교할 때 결정의 방위가 중심쪽에 모여 있으며, 도 9에 도시된 것과 같이 기저면의 극점이 현저하게 중심으로부터 이동한 결과는 나타나지 않음을 알 수 있다.
이로부터 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭 가공방법의 압연공정에 의해 압연된 AZ31 합금은 비교예와 같이 동일한 직경을 가진 압연롤을 이용하여 압연한 AZ31 합금에 비해 기저면의 결정방향이 월등히 우수한 성형성을 가질 수 있는 방향으로 배열되는 것을 알 수 있다.
또한 동일한 직경을 가진 작업롤 이용한 이주속 압연의 경우에는 양 롤의 회전선속도 차이에 의해 압연 중 피압연재의 미끄러짐 현상에 의해 실제 압연롤로부터 피압연재에 전단변형력이 인가되지 않은 경우가 발생되며, 압연롤을 빠져나오는 피압연재가 휘거나 또는 표면이 거칠어지는 문제점이 있다.
이에 반해, 본 발명의 일 실시예에 따르는 비대칭 가공방법의 압연공정에 의할 경우에는 양 롤의 직경 차이에 기인한 비대칭 전단변형력의 인가가 양 롤이 동일한 회전선속도를 가지는 과정 중에 이루어짐에 따라 비대칭 압연임에도 피압연재가 미끄러지는 현상이 발생되지 않았으며, 이주속 압연에서과 같은 피압연재의 휨 현상이나 표면이 거칠어지는 문제가 발생되지 않았다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 비대칭 가공방법의 압연공정에 의할 경우, 제 1 롤(101) 및 제 2 롤(102)의 회전각속도는 아래 수학식 1로 정의되는 회전선속도의 차이가 10% 이하가 되도록 제어할 수 있다.
수학식 1 :
Figure 112011042524216-pat00001
υ1 : 제 1 롤의 회전선속도
υ2 : 제 2 롤의 회전선속도
이때 서로 다른 직경을 가지는 제 1 롤(101) 및 제 2 롤(102)의 위 수학식으로 정의되는 회전선속도의 차이가 10% 보다 큰 경우 양 압연롤을 빠져나오는 피압연재가 응력 불균형 등으로 휘는 등의 문제점이 발생할 수 있다.
한편, 복수의 횟수로 구성된 비대칭 가공방법의 압연공정의 일 실시예로서, 피압연재(104)의 제 1 롤(101) 및 제 2 롤(102)로부터 전단변형력을 인가받는 면을 바꾸어 압연하는 횟수를 적어도 1회 포함하여 2회 이상 피압연재를 압연하는 방법을 포함한다.
예를 들어 도 13에 도시된 바와 같이, 압연방향을 동일하게 하고, 압연의 제 1 패스 시에는 제 1 롤(101)과 제 2 롤(102)에 피압연재(104)의 제 1 면(104a) 및 제 2 면(104b)이 각각 접촉되도록 피압연재(104)를 배치시켜 압연한 후, 연속하여 동일 피압연재(104)의 제 1 면(104a)이 제 2 롤(102)에 접촉되고 제 2 면(104b)이 제 1 롤(103)에 접촉되도록 피압연재(104)를 뒤집어서 압연의 제 2 패스를 실시할 수 있다. 이때 2 패스 이상의 복수의 패스는 동일한 압연롤에서 일괄형(batch type)으로 수행될 수 있고, 혹은 각 패스를 담당하는 서로 다른 복수의 압연롤에서 각각 수행될 수 있다.
이 경우 제 1 롤(101) 및 제 2 롤(102)의 직경 차이로 인해 비대칭적으로 인가되는 전단변형력이 서로 교번하여 제 1 면(104a) 및 제 2 면(104b)면에 인가됨에 따라 압연의 제 1 패스 및 제 2 패스 중 각 면에 인가된 전단변형력이 일정 수준으로 평균화 되는 효과를 얻을 수 있다. 압연의 횟수는 목적하는 압하량에 따라 2회 이상 실시할 수 있으며, 이때 서로 피압연재의 제 1 면 및 제 2 면이 상하로 서로 교번되어 압연되는 단계가 포함되어 있다면 그 횟수나 교번 주기는 제한이 없다.
도 14에는 피압연재인 AZ31 합금을 300℃의 압연온도에서 1회를 주기로 압연면을 상하로 교번하여 총 5 패스의 압연(압하율이 75%)을 수행한 경우의 (0001) 극점도가 도시되어 있다. 기저면의 회전각도는 약 17도로서 도 10 내지 도 12에 도시된 극점도에 비해 월등하게 높은 값을 가짐을 알 수 있다.
한편 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비대칭 가공방법의 압연공정은 압연방향을 서로 다르게 하면서 복수의 횟수에 걸쳐 압연하는 방법을 모두 포함하다. 예를 들어 도 15에 도시되어 있듯이, 압연의 제 1 패스시에는 제 1 롤(101) 및 제 2 롤(102) 사이로 피압연재(104)의 A 방향이 먼저 투입되도록 피압연재(104)의 압연방향을 설정한 후 연속해서 동일 피압연재(104)의 제 1 면(104a) 및 제 2 면(104b)은 제 1 패스때와 동일하게 유지한 후 양 압연롤로 투입되는 방향만 180도 변경시켜 피압연재(104)의 B 방향이 먼저 투입되도록 설정하는 방법이다.
도 16에는 피압연재인 AZ31 합금을 300℃의 압연온도에서 1회 주기로 압연방향을 180도 교번하여 총 5 패스의 압연(압하율 75%)을 수행한 경우의 (0001) 극점도가 도시되어 있다. 도 16의 하부도면은 제 1 롤(101)에 의해 전단변형력을 받은 제 1 면(104a)의 (0001) 극점도이며, 상부도면은 제 2 롤(102)에 의해 전단변형력을 받은 제 2 면(104b)의 (0001) 극점도이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 제 1 롤(101)에 의해 전단변형을 받은 제 1 면(104a)에서 회전각도는 약 5도 이었으며, 제 2 롤(102)에 의해 전단변형을 받은 제 2 면(104b)에서는 약 17도 였다. 이로부터 도 10 내지 13에 도시된 극점도에 비해 월등히 높은 회전각도를 보임을 알 수 있었다.
압연방향을 서로 다르게 하면서 복수의 횟수에 걸쳐 압연하는 방법을 또 다른 예로서 도 15와 같이 피압연재가 상기 압연장치의 작업롤로부터 물리적으로 이탈된 후 다시 투입되는 것 뿐 만아니라, 피압연재가 작업롤 사이에 여전히 배치된 상태에서 작업롤의 회전방향이 반대로 됨에 따라 다시 작업롤 사이로 투입되는 경우도 포함한다.
상술한 비대칭 가공장치의 압연기 및 이를 이용한 압연공정은 위에서 마그네슘 또는 마그네슘 합금 이외에도 압연재의 집합조직을 제어하는 어떠한 재료에도 적용할 수 있음을 물론이다. 예를들어, 티타늄(Ti) 또는 티타늄 합금을 포함하는 조밀충진육방정 결정구조를 가진 금속재료를 피압연재로 하거나 알루미늄, 알루미늄 합금을 포함하는 금속재료 또는 압연재의 결정방향이 자기적 성질에 영향을 주는 Fe-Si 합금도 피압연재에 포함될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 측면에 따른 가공장치의 압출기를 첨부되는 도면을 이용하여 보다 상세하게 설명한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭 가공장치의 압출기를 보여주는 개략적인 단면도이다. 도 18은 도 17의 압출기의 다이스를 보여주는 부분 절단된 사시도이다. 도 19는 도 18의 다이스의 평면도이다.
도 17을 참조하면, 피압출재(250)를 장입하기 위한 컨테이너(210)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 피압출재(250)는 빌릿(billet) 형태로 컨테이너(210) 내의 내부 구멍(215) 내에 장입될 수 있다. 다른 예로, 피압출재(250)는 분말 형태 또는 압분체 형태로 컨테이너(210) 내의 내부 구멍(215) 내에 장입될 수도 있다. 컨테이너(210)는 피압출재(250)를 수용할 수 있도록 다양한 형상의 내부 구멍(215) 및 외형을 가질 수 있다. 따라서 피압출재(250) 및 컨테이너(210)의 형상은 다양하게 변형될 수 있고, 이 실시예의 범위를 제한하지 않는다.
스템(stem, 220)은 피압출재(250)를 컨테이너(210) 내로 밀어 넣어 압축시킬 수 있도록 컨테이너(210) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 피압출재(250)의 효과적인 압축을 위해서, 스템(220)의 외형은 컨테이너(210)의 내부 구멍(215)의 형상에 맞추어질 수 있다. 다른 예로, 스템(220)의 외형은 내부 구멍(215)의 형상과 일치하지 않을 수 있고, 이 경우 피압출재(150)의 일부분이 컨테이너(210) 내에서 압축되지 않고 잔류할 수 있다. 스템(220)은 램(ram) 또는 압축기와 같이 불릴 수도 있고, 그 용어 및 형상에 의해서 이 실시예의 범위가 제한되지 않는다.
다이스(230)는 스템(220) 반대편의 컨테이너(210)의 전단에 결합될 수 있다. 예를 들어, 스템(220), 컨테이너(210) 및 다이스(230)는 일렬로, 예컨대 도 17의 X축 방향으로 배열되어 결합될 수 있다. 이러한 X축 방향이 피압출재(250)의 압출 방향이 될 수 있다. 이 실시예의 변형된 예에서, 스템(220), 컨테이너(210) 및 다이스(230)가 일렬로 배열되지 않을 수도 있고, 이 경우 압출 방향은 주로 다이스(230)를 기준으로 결정될 수 있다.
다이스(230)는 피압출재(150)의 압출 형상을 한정하는 압출 구멍(235)을 가질 수 있다. 피압출재(150)는 다이스(230) 내의 압출 구멍(235)을 통과하면서 판재 형상의 압출재(160)로 변환될 수 있다. 예컨대, 도 17에서 XY 평면은 압출재(160)의 판면 방향이 되고, Z축 방향은 압출재(160)의 두께 방향이 되고, X축 방향은 압출재(160)의 길이 방향이 되고, Y축 방향은 압출재(160)의 폭 방향이 될 수 있다.
압출 구멍(235)은 그 폭이 가변되는 테이퍼 부분(234)과 그 폭이 일정한 고정 부분(232)을 포함할 수 있다. 스템(220)에 의해서 압축된 피압출재(250)는 테이퍼 부분(234)을 통과하면서 그 폭과 형상이 실질적으로 가변되고 이어서 고정 부분(232)을 통과하면서 압출재(260)의 형상으로 압출될 수 있다. 압출 구멍(235)의 테이퍼 부분(234)은 후술하는 바와 같이 압출재(260)의 집합조직을 제어하기 위해서 압출 방향(X축 방향)을 기준으로 비대칭적인 형상을 가질 수 있다.
도 18 및 도 19를 더 참조하면, 판재 형상의 압출을 위해서, 압출 구멍(235)은 YZ 평면을 기준으로 직사각 단면 형상을 가질 수 있다. 다이스(230)는 압출 구멍(235)을 한정하고 피압출재(250)의 제 1 면 및 제 2 면에 각각 대향하는 제 1 내면(242) 및 제 2 내면(244)과 피압출재의 좌우측면(미도시)에 대향하는 제 3 내면(246) 및 제 4 내면(248)을 포함할 수 있다. 제 1 내면(242) 및 제 2 내면들(244)은 피압출재(250) 또는 압출재(260)의 두께 방향(Z축 방향)을 따라서 이격 배치되고, 제 3 내면(246) 및 제 4 내면(248)은 피압출재(250) 또는 압출재(260)의 폭 방향(Y축 방향)으로 이격 배치될 수 있다.
제 1 내면(242) 및 제 2 내면(244)은 압출재(260)의 판면을 한정할 수 있다. 제 1 내면(242) 및 제 2 내면(244)은 압출재(260) 내에 전단변형을 효과적으로 유도하기 위해서 압출재(260)의 판면 방향(XY 평면)을 기준으로 비대칭적으로 배치될 수 있다. 예컨대, 제 1 내면(242) 및 제 2 내면(244)은 서로 다른 기울기로 신장될 수 있다. 예를 들어, 제 1 내면(242)은 압출 방향(X축 방향)에 대해서 소정의 기울기를 갖고, 제 2 내면(244)은 압출 방향(X축 방향)과 평행할 수 있다.
이에 따르면, 피압출재(250)는 제 1 내면(242) 및 제 2 내면(244) 사이에서 그 변형각도가 달라져 큰 전단변형을 받을 수 있다. 이 실시예에서, 제 2 내면(244)이 압출 방향과 평행하기 때문에 제 1 내면(142) 및 제 2 내면(244) 사이에서 전단변형은 다소 직선적일 수 있고, 따라서 그 제어가 용이할 수 있다. 이러한 전단변형은 압출재(260)의 판면 방향의 집합조직 변형에 큰 영향을 줄 수 있다. 이러한 집합조직의 변화는 후술하는 바와 같이 압출재(260)의 성형성에 큰 영향을 미칠 수 있다.
제 3 내면(246) 및 제 4 내면(248)은 압출재(260)의 측면을 한정할 수 있다. 압출재(260)가 판재 형상을 갖는 경우, 제 3 내면(246) 및 제 4 내면(248)은 압출재(260)의 집합조직에 큰 영향을 미치지 않을 수 있다. 이에 따라, 제 3 내면(246) 및 제 4 내면(248)은 대칭적으로 배치될 수 있고, 예컨대 압출재(260)의 두께 방향(Z축 방향)에 평행할 수 있다. 이 실시예의 변형된 예에서, 제 3 내면(246) 및 제 4 내면(248)은 비대칭적으로 배치될 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭 가공방법의 압출공정을 설명한다. 이 실시예에 따른 비대칭 가공방법의 압출공정은 예시적으로 도 17 내지 도 19의 압출기를 참조하여 설명할 수 있다.
도 17 내지 도 19를 참조하면, 컨테이너(210) 내에 피압출재(250)를 장입할 수 있다. 이어서, 스템(220)을 이용하여 컨테이너(210) 내의 피압출재(250)를 압축할 수 있다. 이어서, 다이스(230)를 통해서 피압출재(250)를 밀어내어 판재 형상의 압출재(260)를 형성할 수 있다. 전술한 바와 같이, 다이스(230)가 압출 방향에 대해서 비대칭적인 형상의 압출 구멍(235)을 갖기 때문에, 피압출재(250)에 전단변형을 유도하면서 피압출재(250)를 압출할 수 있다. 이러한 비대칭 가공방법의 압출공정은 위 도 17 내지 도 19의 압출기에 대한 설명을 참조하여 더욱 상세하게 이해될 수 있다.
위와 같이, 피압출재(250)에 전단변형을 유도함으로써 압출재(260)의 집합조직이 제어될 수 있다. 이에 따라, 압출재(260)의 집합조직은 피압출재(250)의 집합조직과 달라질 수 있다. 따라서 통상적인 압출조건에서 성형성이 나쁜 피압출재(250)의 경우, 그 집합조직을 변형하여 압출함으로써 압출재(260)의 성형성이 개선될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 비대칭 가공방법의 압출공정에 따르면, 피압출재(250)의 장입 단계 및 피압출재(250)의 압축 단계는 다양하게 변형되거나 또는 생략될 수 있다. 예를 들어, 피압출재(250)가 다이스(230) 내로 바로 장입되어 다이스(230) 내에서 압축될 수 있다. 다른 예로, 피압출재(250)의 장입 단계, 압축 단계 및 압출 단계가 서로 구분되지 않고 일련의 압출 단계로 지칭될 수도 있다.
전술한 실시예들에 따른 비대칭 가공방법의 압출공정은 도 17 내지 도 19의 비대칭 가공장치의 압출기를 참조하여 설명되었지만, 그 범위가 이러한 장치 구조에 제한되지 않는다.
한편, 전술한 비대칭 가공방법의 압출공정에 따라 제조된 압출재(260)는 이후 그 두께를 더 얇게 하기 위해서 위 비대칭 압출공정을 반복적으로 거치거나 또는 압연 절차를 더 거칠 수도 있다.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비대칭 가공장치의 압출기에 포함되는 다이스(230a)를 보여주는 부분 절단된 사시도이다. 도 21은 도 20의 다이스(230a)의 단면도이다. 이 실시예에 따른 다이스(230a)는 도 17 내지 도 19의 다이스(230)에서 일부 구성을 변형한 것에 해당하고, 따라서 두 실시예들에서 중복된 설명은 생략된다.
도 20 및 도 21을 참조하면, 압출 구멍(235)은 여전히 압출 방향(X축 방향)에 대해서 비대칭적인 형상을 가질 수 있다. 이 실시예에서, 테이퍼 부분(234a)을 한정하는 제 1 내면(242) 및 제 2 내면(244a)은 압출 방향(X축 방향)을 기준으로 서로 다른 각도의 기울기를 가질 수 있다. 제 1 내면(244a)은 압출 방향과 평행하지 않고, 제 1 내면(242)과 다른 각도의 기울기로 신장될 수 있다. 제 1 내면(242) 및 제 2 내면(244a)의 기울기는 예시적으로 도시되었고, 제 1 내면(242) 및 제 2 내면(244a)이 서로 다른 기울기를 갖는 범위 내에서 다양하게 변형될 수 있다.
이에 따르면, 압출 구멍(235)의 테이퍼 부분(234a)은 여전히 압출 방향을 기준으로 비대칭적인 형상을 가질 수 있다. 특히, 압출 구멍(235)의 테이퍼 부분(234a)은 압출재(도 17의 260)의 판면 방향(XY 평면)을 기준으로 비대칭적인 형상을 가질 수 있다.
이에 따라, 피압출재(도 17의 250)는 제 1 내면(242) 및 제 2 내면(244a) 사이에서 그 변형각도가 달라져 전단변형을 여전히 받을 수 있다. 다만, 제 1 내면(242) 및 제 2 내면(244a)이 모두 압출 방향에 대해서 기울어져 있다는 점에서, 그 전단변형이 다소 복잡해질 수 있다. 이러한 전단변형은 압출재(도 17의 260)의 집합조직 변형에 영향을 줄 수 있다.
도 20 및 도 21의 다이스(230a)를 이용한 압출공정은 전술한 설명으로부터 이해될 수 있고, 나아가 도 18 및 도 19의 다이스(230)를 이용한 압출방법에 대한 설명을 더 참조하여 이해될 수 있다.
전술한 비대칭 압출기 및 비대칭 압출공정이 적용되는 피압출재(도 17의 250)는 다양한 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 피압출재(250)는 집합조직을 갖는 다양한 금속 또는 그 금속 합금을 포함할 수 있다. 이러한 금속 또는 금속 합금은 다양한 결정 구조를 가질 수 있으며, 예컨대 조밀충진육방정(hexagonal closed-packed; HCP), 면심입방정(face centered cubic; FCC), 체심입방정(body centered cubic;BCC) 구조 등을 가질 수 있다. 상기 결정구조는 상술한 바와 같으므로, 중복을 피하기 위해 상세한 설명은 생략한다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭 가공방법의 압출공정에 의해 압출된 AZ31 판재의 +Z축 방향에서의 (0001) 극점도이다. 도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭 가공방법의 압출공정에 의해 압출된 AZ31 판재의 -Z축 방향에서의 (0001) 극점도이다. 도 24는 비교예에 따른 AZ31 판재의 (0001) 극점도이다.
도 22 및 도 23을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라서 비대칭 압출된 AZ31 판재는 (0001) 극점도 상에서 기저면, 즉 (0001) 면의 결정방향이 중심에서 확연히 벗어나 있음을 알 수 있다. 비대칭 압출된 AZ31 판재의 (0001) 극점도 상의 배치는 도 7 및 도 8의 제 4 시편(D)과 유사하다. 따라서 비대칭 압출된 AZ31 판재는 그 기저면 슬립계가 주변형 방향과 일정각도를 유지하도록 배치되어 우수한 성형성을 나타낸다.
반면, 도 24에 도시된 바와 같이, 대칭 압연 또는 대칭 압출된 비교예에 따른 AZ31 판재는 (0001) 극점도 상에서 기저면의 결정방향이 중심에 배치되어 있음을 알 수 있다. 이러한 배치는 도 7 및 도 8의 제 1 시편(A)과 유사하고, 따라서 비교예에 따른 AZ31 판재는 우수한 성형성을 기대하기 어렵다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭 압출-압연 복합방법의 압출공정에 의해 압출된 AZ31 판재의 진응력-진변형률 그래프이다. 도 26은 비교예에 따른 AZ31 판재의 진응력-진변형률 그래프이다.
도 25를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라서 비대칭 압출된 AZ31 판재의 경우 35% 이상의 높은 연신율을 보임을 알 수 있다. 반면, 도 26에 도시된 바와 같이, 비교예에 따른 AZ31 판재의 경우 15~20%의 낮은 연신율을 보임을 알 수 있다. 따라서 비대칭 압출방법을 이용하여 AZ31 판재의 연신율을 크게 향상시킬 수 있음을 알 수 있다. 이러한 연신율을 향상은 AZ31 판재의 성형성 향상으로 이어질 수 있다.
도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭 가공방법의 압출공정에 의해 압출된 AZ31 판재의 인장축에 대한 각도에 따른 r-값을 보여주는 그래프이다.
도 27을 참조하면, 비대칭 압출된 AZ31 판재는 인장각도에 따른 이방성이 크지 않으며 철강 수준의 높은 r-값을 갖는 것을 알 수 있다.
전술한 바에 따르면, 본 발명의 실시예들에 따라 비대칭 압출된 AZ31 판재는 비교예에 따른 AZ31 판재와 현저히 다른 집합조직을 갖게 되고, 이에 따라서 높은 연신율 및 우수한 성형성을 나타냄을 알 수 있다.
전술한 HCP 구조를 갖는 금속 또는 금속 합금에 대한 설명은 다른 구조, 예컨대 BCC 구조, FCC 구조 등을 갖는 금속 또는 금속 합금에 대해서도 유사한 원리로 적용될 수 있다.
이상 언급한 실시예는 본 발명을 한정하는 것이 아니라 예증하는 것이며, 이 분야의 당업자라면 첨부한 청구항에 의해 정의된 본 발명의 범위로부터 벗어나는 일 없이, 많은 다른 실시예를 설계할 수 있다. 이러한 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하며, 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
100 : 압연기 101 : 제 1 롤
102 : 제 2 롤 103 : 제 3 롤
104 : 피압연재 104a : 피압연재의 제 1 면
104b : 피압연재의 제 2 면 105 : 동력제공부
106 : 제 1 모터 107 : 제 2 모터
108 : 모터제어부 109 : 연결부재
110 : 받침대 111 : 프레임
112 : 체결부재 120 : 압연재
200: 압출기 210 : 컨테이너
215 : 내부 구멍 220 : 스템
230 : 다이스 232 : 고정 부분
234, 234a : 테이퍼 부분 235, 235a : 압출 구멍
242 : 제 1 내면 244, 244a : 제 2 내면
250 : 피압출재 260 : 압출재
300 : 절단기

Claims (20)

  1. 피압출재의 판면 방향을 기준으로 비대칭적 형상의 압출 구멍을 갖는 다이스를 통해서 상기 피압출재를 밀어내어 상기 피압출재의 두께 방향으로 내부에 전단변형을 유도하면서 상기 피압출재를 압출하여 압출재를 제조하는 단계; 및
    상기 압출재를 피압연재로 하여, 상기 피압연재를 서로 다른 직경을 갖는 제 1 롤 및 제 2 롤의 사이로 밀어내어 상기 피압연재에 전단변형력을 유도하면서 상기 피압연재를 압연하여 압연재를 제조하는 단계를 포함하며,
    상기 압연재를 제조하는 단계는,
    상기 제 1 롤 및 제 2 롤의 회전각속도를 서로 상이하게 조절하여 상기 제 1 롤에 의해 상기 피압연재의 제 1 면 및 제 2 면 중 어느 하나에 인가되는 전단변형력과 상기 제 2 롤에 의해 상기 제 1 면 및 제 2 면 중 다른 어느 하나에 인가되는 전단변형력이 서로 상이하도록 제어하여 상기 피압연재를 압연하는 단계를 포함하고,
    상기 압연재를 제조하는 단계는, 상기 제 1 롤 및 제 2 롤의 회전선속도 차이에 관한 수학식 1로 정의되는 회전선속도의 차이가 10% 이하인, 비대칭 가공방법.
    수학식 1 :
    Figure 112013009233274-pat00030

    υ1 : 제 1 롤의 회전선속도
    υ2 : 제 2 롤의 회전선속도
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 압출재를 제조하는 단계에서, 상기 다이스의 압출 구멍은 상기 피압출재의 압출 방향을 따라서 그 폭이 가변되는 테이퍼 부분을 포함하고, 상기 테이퍼 부분은 상기 피압출재의 판면 방향을 기준으로 비대칭적인 형상을 갖도록 배치되는, 비대칭 가공방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 압연재를 제조하는 단계는, 상기 제 1 롤 및 제 2 롤의 회전선속도를 동일하게 유지하면서 상기 피압연재를 압연하여 수행하는, 비대칭 가공방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 압연재를 제조하는 단계는, 상기 제 1 롤이 상기 제 1 면에 전단변형력을 인가하고 상기 제 2 롤이 상기 제 2 면에 전단변형력을 인가하도록 설정하여 연속하여 2 회 이상 상기 피압연재를 압연하는 단계를 포함하는, 비대칭 가공방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 압연재를 제조하는 단계는, 상기 피압연재의 상기 제 1 롤 및 제 2 롤로부터 전단변형력을 인가받는 면을 바꾸어 적어도 1회 상기 피압연재를 압연하는 단계를 포함하는, 비대칭 가공방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 압연재를 제조하는 단계는, 상기 피압연재의 압연방향을 동일하게 설정하여 2 회 이상 상기 피압연재를 압연하는 단계를 포함하는, 비대칭 가공방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 압연재를 제조하는 단계는, 상기 피압연재의 압연방향을 다르게 하여 적어도 1회 상기 피압연재를 압연하는 단계를 포함하는, 비대칭 가공방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 압연재를 제조하는 단계는, 상기 제 1 롤에 비해 더 큰 직경을 가지는 제 3 롤을 상기 제 2 롤의 반대편에서 상기 제 1 롤에 결합시켜 상기 제 1 롤을 지지하게 하여 수행하는, 비대칭 가공방법.
  11. 판재 형상의 피압출재의 압출 방향을 따라서 그 폭이 가변되는 테이퍼 부분을 포함하고 상기 테이퍼 부분은 피압출재의 판면 방향을 기준으로 비대칭적 형상을 갖는 압출 구멍 및 상기 피압출재의 두께 방향을 따라서 상기 테이퍼 부분에 이격 배치되며 상기 피압출재의 제 1 면 및 제 2 면과 각각 대향하는 제 1 내면 및 제 2 내면을 포함하는 다이스를 통해서 밀어내어 상기 피압출재의 두께 방향으로 내부에 전단변형을 유도하면서 압출하여 압출재를 제조하는 단계; 및
    상기 압출재를 피압연재로 하여, 동일한 회전선속도로 회전하는 서로 상이한 직경을 가지는 압연롤이 한 쌍을 이루는 하나 이상의 작업롤을 이용하여 상기 피압연재를 압연하여 압연재를 제조하는 단계를 포함하는 비대칭 가공방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 압연재를 제조하는 단계는 상기 작업롤 중 상대적으로 더 큰 직경을 가지는 압연롤의 반대편에 상기 작업롤 중 직경이 상대적으로 작은 직경을 가지는 압연롤을 지지하는 보강롤을 결합시켜 수행하는, 비대칭 가공방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 압출재를 제조하는 단계에서, 상기 다이스의 제 1 내면 및 제 2 내면은 상기 판재 형상의 판면 방향을 기준으로 비대칭이 되도록 상기 압출 방향을 따라서 서로 다른 기울기를 갖도록 배치된, 비대칭 가공방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 압출 구멍의 단면은 직사각 형상이고, 상기 다이스는 상기 판재 형상의 폭 방향을 따라서 상기 테이퍼 부분에 이격 배치된 제 3 내면 및 제 4 내면을 포함하고, 상기 제 3 내면 및 제 4 내면은 상기 압출 방향을 따라서 대칭적으로 배치된, 비대칭 가공방법.
  15. 제 1 항, 제 2항, 제 4 항, 및 제 6 항 내지 제 14 항 중 어느 하나의 항의 비대칭 가공방법을 이용하여 제조한 가공재.
  16. 피압출재를 판재 형상으로 압출하기 위한 직사각형상의 압출 구멍을 포함하는 다이스를 포함하고, 상기 압출 구멍은 상기 피압출재의 압출 방향을 따라서 그 폭이 가변되는 테이퍼 부분을 포함하며, 상기 테이퍼 부분은 상기 판재 형상의 판면 방향을 기준으로 비대칭적인 형상을 갖는 비대칭 압출기; 및
    상기 비대칭 압출기로부터 압출된 압출재를 피압연재로 하여, 상기 피압연재의 제 1 면에 접촉되는 제 1 롤; 제 1 롤에 비해 더 큰 직경을 가지며 제 1 면의 반대면인 제 2 면에 접촉되는 제 2 롤; 및 제 1 롤 및 제 2 롤의 회전각속도의 비가 조절될 수 있도록 제 1 롤 및 제 2 롤에 동력을 공급하는 동력제공부;를 포함하는 비대칭 압연기를 포함하는, 비대칭 가공장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 동력제공부는
    상기 제 1 롤 및 제 2 롤을 각각 구동시키는 제 1 모터 및 제 2 모터; 및
    상기 제 1 모터 및 제 2 모터의 회전각속도를 제어할 수 있는 제어부;
    를 포함하는, 비대칭 가공장치.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 비대칭 압연기는,
    상기 제 1 롤에 연결되는 제 1 기어; 및
    상기 제 2 롤에 연결되며 상기 제 1 기어와 서로 다른 기어비로 결합되는 제 2 기어;를 포함하고,
    상기 동력제공부는 상기 제 1 또는 제 2 기어에 구동력을 제공하는 모터;를 포함하는, 비대칭 가공장치.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 비대칭 압연기는 상기 제 1 롤에 비해 더 큰 직경을 가지며 상기 제 2 롤의 반대편에서 상기 제 1 롤을 지지하도록 결합되는 제 3 롤을 더 포함하는, 비대칭 가공장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 제 1 롤 또는 제 3 롤에 연결되는 제 1 기어; 및 상기 제 2 롤에 연결되며, 상기 제 1 기어와 서로 다른 기어비를 가지고 결합되는 제 2 기어;를 포함하고,
    상기 동력제공부는 상기 제 1 기어 또는 제 2 기어에 구동력을 전달하는 모터;를 포함하는, 비대칭 가공장치.
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