KR101470970B1 - 분말야금용 금형 - Google Patents

Abstract

매우 큰 압력을 받더라도 쉽게 깨지거나 파손되지 않아서 수명이 길고, 큰 압력을 받는 금형 내부가 부분적으로 파손되더라도 파손된 부위만 교체하여 사용할 수 있는 분말야금용 금형이 제공된다. 본 발명에 따른 분말야금용 금형은 내부금형장착부가 형성되어 있는 외부금형 및 분할된 복수의 내부금형조각이 상기 내부금형장착부를 따라 결합되어 내부로 삽입된 상부펀치와 하부펀치가 이동하면서 내부에 채워진 금속분말을 안쪽의 제품 형상의 제품형상공간부를 향해 가압할 수 있게 하기 위한 내부공간을 형성하는 분할내부금형을 포함하는 구성을 한다.

Description

분말야금용 금형{Powder metallurgy mold}

본 발명은 분말야금용 금형의 개선에 대한 것으로, 특히 제품 성형 시 매우 높은 압력을 받는 분말야금용 금형의 개선에 대한 것이다.

분말야금용 금형(Powder Metallurgy Mold)은 금속 분말을 금형에 넣어 고압으로 원하는 형상의 제품을 성형하고, 이것을 용융점 이하로 가열 소결하여 제품을 만드는 데 사용되는 금형이다. 용융점이 높은 텅스텐이나 몰리브덴 등을 가공하는 데 효과적인 방법으로서 일명 소결 금형이라고도 한다. 이러한 분말야금용 금형을 이용한 분말야금에 대한 종래기술은 등록번호 10-1248967호(발명의 명칭: 알루미늄 복합재의 제조방법, 발명자: 오카니와 시게루, 아오야마 시게키)의 등록특허공보 등에 개시되어 있다.

상기와 같은 분말야금용 금형에서의 성형은, 상부펀치와 하부펀치가 상부와 하부에서 금형 내부로 각각 삽입된 상태에서, 금형 내부에 채워진 금속 분말이 고압으로 압축되면서 제품형상으로 성형되는 과정을 거친다. 이에 따라 분말야금용 금형은 큰 압력에 견딜 수 있도록 하려고 두꺼운 재료로 일체형으로 만들어진다.

하지만 위와 같이 일체형으로 만들어지는 분말야금용 내부 금형은 큰 압력을 자주 받기 때문에 오래 견디지 못하고 취약한 부분을 따라 깨지지는 현상이 종종 발생한다. 이에 따라 종래의 분말야금용 금형은 제품을 일, 이천 개 정도 찍고 나면 못쓰게 되는 경우가 종종 발생한다.

특히, 원형이 아닌 사각형 등 모서리가 있는 분말야금용 금형은 모서리 부위에서 깨지는 현상이 잘 생긴다.

그뿐만 아니라 종래의 것은 일부에만 흠집이 생기더라도 이는 제품 불량으로 이어지기 때문에 금형 전체를 교체하여야 하는 문제점도 있다.

이에 따라 종래에는 값비싼 금형을 새로 제작하는 데 비용이 많이 들어갈 뿐만 아니라 금형을 새로 만들어서 교체할 때까지 제품을 생산할 수 없게 되어 완성품 제작에 많은 지장을 초래하는 문제점도 생긴다.

본 발명의 목적은 매우 큰 압력을 받더라도 쉽게 깨지거나 파손되지 않아서 수명이 긴 분말야금용 금형을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 큰 압력을 받는 금형 내부가 부분적으로 파손되더라도 파손된 부위만 교체하여 사용할 수 있는 분말야금용 금형을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 충격에 강하면서도 정밀도가 높은 분말야금용 금형을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 부품 호환성이 뛰어난 분말야금용 금형을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 분말야금용 금형은 내부금형장착부가 형성되어 있는 외부금형 및 분할된 복수의 내부금형조각이 상기 내부금형장착부를 따라 결합하여 내부로 삽입된 상부펀치와 하부펀치가 이동하면서 내부에 채워진 금속분말을 안쪽의 제품 형상의 제품형상공간부를 향해 가압할 수 있게 하기 위한 내부공간을 형성하는 분할내부금형을 포함하는 구성을 한다.

상기 외부금형은, 내부에 중공부를 가지며 외주면을 따라서는 바깥으로 돌출된 걸림턱이 형성된 외부몸체, 상기 외부몸체와는 다른 이종의 재질로 되고 상기 중공부 내주면을 따라 접합되어 상기 내부금형장착부를 형성하는 내부몸체를 갖추어 구성된 것이 바람직하다.

상기 외부몸체는 크롬몰리브렌강(SCM440)으로 만들어지고, 상기 내부몸체는 상기 외부몸체보다 경도가 높은 냉간금형강(SKD11)으로 만들어진 것이 바람직하다.

상기 외부금형은 일 단면을 따라 간격을 두고 제1체결공이 형성되어 있고, 상기 내부금형조각은 외면은 상기 외부금형의 내주면을 따라 고정되고 내면은 상기 내부공간의 내주면을 형성하는 본체부와 상기 본체부의 일단에서 바깥으로 연장되고 제2체결공이 형성된 플랜지부로 이루어지고, 상기 내부공간과 통하는 통공을 가지며, 상기 통공 둘레를 따라 상기 내부금형조각들의 상기 플랜지부들이 장착되는 플랜지장착부가 형성되고, 상기 플랜지장착부에는 상기 제2체결공을 통해 체결부재로 상기 플랜지부를 고정할 수 있게 하는 제3체결공이 간격을 두고 형성되어 있고, 상기 제3체결공 바깥쪽을 따라서는 체결부재를 이용하여 상기 제1체결공에 결합할 수 있도록 하는 제4체결공이 간격을 두고 형성되어 있고, 상기 외부금형에 고정되어 상기 내부금형조각들이 외부로 이탈되지 않도록 상기 플랜지부들을 받쳐주는 결합부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 플랜지부의 단부 표면은 상기 본체부보다 돌출되어 있고, 상기 플랜지장착부는 상기 통공쪽에 배치되어 상기 본체부의 단부를 받쳐주는 내측받침부와 상기 내측받침부 바깥쪽을 따라 배치되고 상기 내측받침부의 표면보다 낮게 배치된 홈으로 형성된 홈부를 갖추어 구성된 것이 좋다.

상기 내부공간은 사각형 기둥형상이고, 상기 분할내부금형은 상기 사각형의 변마다 1개씩의 상기 내부금형조각을 가지는 것이 좋다.

상기 내부공간은 직사각형 기둥형상이고, 상기 분할내부금형은 상기 본체부가 "ㄷ"자 형상을 이루는 2개의 내부금형조각과 직선을 이루는 2개의 내부금형조각으로 이루어진 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 내부금형이 미리 분할된 상태로 외부금형 내부에 장착되어 있기 때문에 금형이 깨지는 일이 거의 발생하지 않아서 수명이 매우 길다. 종래에는 일, 이천 개 정도 제품을 찍어내고 나면 내부금형이 깨지는 일이 종종 발생하였지만, 본 발명에 따르면 수만 개 이상의 제품을 찍어내고 난 후에도 내부금형이 깨지는 일이 거의 발생하지 않는다.

기존의 분말야금용 일체형 내부금형은 내부 공간의 제약으로 내부표면을 정밀하게 가공하는 데 한계가 따랐지만, 본 발명에 따르면 분말야금용 내부금형을 조각으로 만들기 때문에 내부표면의 가공에 공간의 제약을 받지 않아서 내부표면을 정밀하게 가공할 수 있어 고압유지 및 제품의 정밀도를 높이는 데 유리하다.

기존의 분말야금용 일체형 금형은 한 부분이 파손되면 금형 전체를 사용하지 못하는 문제가 있었지만, 본 발명에 따르면 일부에 파손이 발생하더라도 파손이 생긴 내부금형조각만 교체하면 되므로 금형제작에 드는 비용을 줄일 수 있다.

본 발명에 따르면 금형의 제작 및 교체에 따른 제품생산 지연을 현저하게 줄일 수 있어 생산성이 향상된다.

도 1은 본 발명에 따른 분말야금용 금형의 사시도,
도 2는 도 1 분말야금용 금형의 분리사시도,
도 3은 본 발명에 따른 분말야금용 금형의 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 분말야금용 금형을 이용하여 제품을 성형하는 상태를 나타낸 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 분말야금용 금형의 사시도이고, 도 2는 도 1 분말야금용 금형의 분리사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 분말야금용 금형의 단면도, 도 4는 본 발명에 따른 분말야금용 금형을 이용하여 제품을 성형하는 상태를 나타낸 단면도이다.

도 1 내지 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 분말야금용 금형(100)은 외부금형(110)을 가진다. 이 외부금형(110)에는 내부금형장착부(110a)가 형성되어 있다. 이러한 외부금형(110)은 바람직하게 외부몸체(111)와 내부몸체(116)로 이루어져 있으며, 외부몸체(111)와 내부몸체(116)는 이종재질로 만들어져 있다. 이는 본 발명의 일 특징을 이루는 부분이다.

외부몸체(111)는 내부에 중공부(111a)를 가진다. 이 외부몸체(111)의 일 단부 외주면을 따라서는 바깥으로 돌출된 걸림턱(112)이 형성되어 있고, 일 단면을 따라서는 간격을 두고 제1체결공(113)이 형성되어 있고, 반대쪽의 타 단면에는 금형받침대 등에 고정할 수 있도록 하기 위한 결합공(114)이 간격을 두고 형성되어 있다. 이러한 외부몸체(111)로는 크롬몰리브렌강(SCM440)으로 만드는 것이 바람직하다.

외무몸체(111)의 중공부(111a) 내주면을 따라서는 외부몸체(111)와는 다른 이종의 재질로 되고 중공부(111a) 내주면을 따라 접합되어 내부금형장착부(110a)를 형성하는 내부몸체(116)가 일체로 결합되어 있다. 이러한 내부몸체(116)로는 외부몸체(111)보다 경도가 높은 냉간금형강(SKD11)으로 만들어진 것이 좋고, 이렇게 하는 경우 충격에 의해 잘 깨지지 않으면서도 제품성형 부위의 정밀도가 높은 금형을 만드는 데 유리하다.

본 발명에 따른 분말야금용 금형(100)은 분할내부금형(120)을 가진다. 이 분할내부금형(120)은 분할된 복수의 내부금형조각(121)이 내부금형장착부(111a)를 따라 결합되어 이루어진다. 이는 본 발명의 다른 일 특징을 이루는 부분이다. 이 분할내부금형(120)은 분할된 복수의 내부금형조각(121)이 내부금형장착부(111a)를 따라 결합된 상태에서 제품 형상의 제품형상공간부(GS)를 가지는 내부공간(IS)을 형성한다.

이 실시 예에서, 내부공간(IS)은 직사각형 기둥형상을 하고 있다. 이 내부공간(IS)은 만들고자 하는 제품의 형상에 따라 원형이나 타원형 등 여타의 형상으로 바뀔 것이다. 이 실시 예에서, 분할내부금형(120)은, 바람직하게, 본체부(121a)가 "ㄷ"자 형상을 이루는 2개의 내부금형조각(121)과 직선을 이루는 2개의 내부금형조각(121)으로 이루어진다.

상기와 같은 내부금형조각(121)들이 형성하는 내부공간(IS)은 내부로 삽입된 상부펀치(UP)와 하부펀치(LP)가 상하로 이동하면서 내부에 채워진 금속분말(MP)을 안쪽의 제품 형상의 제품형상공간부(GS)를 향해 큰 압력으로 가압하여 제품을 성형할 수 있게 하기 위한 것이다. 제품성형 시, 분할내부금형(120)은 매우 높은 압력을 받는다.

내부공간(IS)에서 높은 압력을 받는 금속분말(MP)이 외부로 누출되지 않도록 하기 위해서는, 분할내부금형(120)의 내면과 상부펀치 및 하부펀치의 외주면은 매우 정밀하게 그리고 매끈하게 만들어져야 한다.

상기와 같은 내부공간(IS)을 형성하는 각각의 내부금형조각(121)은, 외면은 외부금형(110)의 내주면을 따라 고정되고 내면은 내부공간(IS)의 내주면을 형성하는 본체부(121a)와 본체부(121a)의 일단에서 바깥으로 연장되고 제2체결공(123a)이 형성된 플랜지부(123)로 이루어져 있다. 이 플랜지부(123)의 단부 표면은 본체부(121a)의 길이방향으로 본체부(121a)보다 돌출되어 있다.

바람직하게, 본 발명에 따른 분말야금용 금형(100)은 결합부재(130)를 구비한다. 이 결합부재(130)는 각각의 내부금형조각(121)을 외부금형(110)의 내주면을 따라 고정할 수 있게 하는 역할을 하는 것으로, 중앙부에 내부공간(IS)과 통하는 통공(131)을 가진다. 이 결합부재(130)는 외부금형(110)에 고정되어 내부금형조각(121)들이 외부로 이탈되지 않도록 플랜지부(123)들을 받쳐주는 역할을 한다.

이 통공(131) 둘레를 따라 내부금형조각(121)들의 플랜지부(123)들이 장착되는 플랜지장착부(133)가 형성되어 있다. 이 플랜지장착부(133)는 통공(131)쪽에 배치되어 본체부(121a)의 단부를 받쳐주는 내측받침부(133a)와 내측받침부(133a) 바깥쪽을 따라 배치되고 내측받침부(133a)의 표면보다 낮게 배치된 홈으로 형성된 홈부(133b)를 구비하는 구성을 하고 있다. 이 플랜지장착부(133)에는 제2체결공(123a)을 통해 체결부재(B)로 플랜지부(123)를 고정할 수 있게 하는 제3체결공(135)이 간격을 두고 형성되어 있다. 그리고 제3체결공(135) 바깥쪽을 따라서는 체결부재(B)를 이용하여 제1체결공(113)에 결합할 수 있도록 하는 제4체결공(137)이 간격을 두고 형성되어 있다.

즉, 플랜지장착부(133)는 내측받침부(133a)가 내부금형조각(121)의 본체부(121a) 단부를 받쳐주는 상태에서 플랜지부(123)의 하방으로 돌출된 부분이 홈부(133b)에 삽입된 상태에서 제2체결공(123a)과 제3체결공(135)에 체결부재(B)가 결합되어 복수의 내부금형조각(121)이 결합부재(130)에 안정되게 고정되고, 이 상태에서 본체부(121a)가 외부금형(110) 내부로 삽입되어 조립된다.

그런 다음 제4체결공(137)과 제1체결공(113)에 체결부재(B)가 결합되어 결합부재(130)가 외부금형(110)에 고정되게 한다. 결합부재(130)가 외부금형(110)에 고정된 상태에서 그 플랜지장착부(133)는 내부금형조각(121)의 본체부(121a) 단면과 플랜지부(123)를 각각 받쳐준다.

위와 같은 분말야금용 금형(100)을 도 4에 나타낸 바와 같이 형틀(MF)에 고정한 상태에서, 하부펀치(LP)를 내부공간(IS)으로 삽입하고, 성형하기 위한 재료인 금속분말(MP)을 내부공간(IS)으로 투입하고, 상부펀치(UP)를 삽입하여 상, 하부펀치(LP)가 서로 가까워지는 방향으로 상부펀치(UP) 또는 상부펀치(UP)와 하부펀치(LP)를 이동시키면서 가압하여 제품을 성형하고, 이탈하여 소결하면 된다.

본 발명은 매우 큰 압력을 받는 분말야금용 금형을 만드는 데 이용될 가능성이 있다.

100: 분말야금용 금형 110: 외부금형
111: 외부몸체 116: 내부몸체
120: 분할내부금형 121: 내부금형조각
121a: 본체부 123: 플랜지부
130: 결합부재 133: 플랜지장착부

Claims (7)

1. 내부금형장착부가 형성되어 있는 외부금형; 및
   분할된 복수의 내부금형조각이 상기 내부금형장착부를 따라 결합되어 내부로 삽입된 상부펀치와 하부펀치가 이동하면서 내부에 채워진 금속분말을 안쪽의 제품 형상의 제품형상공간부를 향해 가압할 수 있게 하기 위한 내부공간을 형성하는 분할내부금형을 포함하고,
   상기 외부금형은,
   내부에 중공부를 가지며 외주면을 따라서는 바깥으로 돌출된 걸림턱이 형성된 외부몸체, 상기 외부몸체와는 다른 이종의 재질로 되고 상기 중공부 내주면을 따라 접합되어 상기 내부금형장착부를 형성하는 내부몸체를 갖추어 구성된 것을 특징으로 하는 분말야금용 금형.
2. 삭제
3. 제1항에서, 상기 외부몸체는 크롬몰리브렌강(SCM440)으로 만들어지고, 상기 내부몸체는 상기 외부몸체보다 경도가 높은 냉간금형강(SKD11)으로 만들어진 것을 특징으로 하는 분말야금용 금형.
4. 제1항 또는 제3항에서, 상기 외부금형은 일 단면을 따라 간격을 두고 제1체결공이 형성되어 있고,
   상기 내부금형조각은 외면은 상기 외부금형의 내주면을 따라 고정되고 내면은 상기 내부공간의 내주면을 형성하는 본체부와 상기 본체부의 일단에서 바깥으로 연장되고 제2체결공이 형성된 플랜지부로 이루어지고,
   상기 내부공간과 통하는 통공을 가지며, 상기 통공 둘레를 따라 상기 내부금형조각들의 상기 플랜지부들이 장착되는 플랜지장착부가 형성되고, 상기 플랜지장착부에는 상기 제2체결공을 통해 체결부재로 상기 플랜지부를 고정할 수 있게 하는 제3체결공이 간격을 두고 형성되어 있고, 상기 제3체결공 바깥쪽을 따라서는 체결부재를 이용하여 상기 제1체결공에 결합할 수 있도록 하는 제4체결공이 간격을 두고 형성되어 있고, 상기 외부금형에 고정되어 상기 내부금형조각들이 외부로 이탈되지 않도록 상기 플랜지부들을 받쳐주는 결합부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분말야금용 금형.
5. 제4항에서, 상기 플랜지부의 단부 표면은 상기 본체부의 길이방향으로 상기 본체부보다 돌출되어 있고, 상기 플랜지장착부는 상기 통공쪽에 배치되어 상기 본체부의 단부를 받쳐주는 내측받침부와 상기 내측받침부 바깥쪽을 따라 배치되고 상기 내측받침부의 표면보다 낮게 배치된 홈으로 형성된 홈부를 갖추어 구성된 것을 특징으로 하는 분말야금용 금형.
6. 제5항에서, 상기 내부공간은 사각형 기둥형상이고, 상기 분할내부금형은 상기 사각형의 변마다 1개씩의 상기 내부금형조각을 가지는 것을 특징으로 하는 분말야금용 금형.
7. 제5항에서, 상기 내부공간은 직사각형 기둥형상이고, 상기 분할내부금형은 상기 본체부가 "ㄷ"자 형상을 이루는 2개의 내부금형조각과 직선을 이루는 2개의 내부금형조각으로 이루어진 것을 특징으로 하는 분말야금용 금형.

Images