KR101601901B1 - 세라믹 브레이크 디스크 가공용 공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주로 항공기용으로 사용되는 세라믹 브레이크 디스크를 가공하는 공구에 관한 것이다.
본 발명은 다이아몬드 입자와 알루미늄을 주성분으로 하는 금속을 포함하는 휠 형태로 이루어진 새로운 알루미늄-다이아몬드계 복합체의 공구를 구현함으로써, 비용면에서 경제적이고 기능성 및 내구수명 향상을 도모할 수 있는 세라믹 브레이크 디스크 가공용 공구를 제공한다.

Description

세라믹 브레이크 디스크 가공용 공구 {Cutting work tool of ceramics break disk}

본 발명은 세라믹 브레이크 디스크 가공용 공구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주로 항공기용으로 사용되는 세라믹 브레이크 디스크를 가공하는 공구에 관한 것이다.

일반적으로 디스크 타입의 브레이크는 디스크의 표면과 패드의 마찰로 발생 되는 마찰력으로 디스크의 회전을 늦추거나 멈추게 함으로써, 차량이나 항공기 등의 속도를 감속하거나 정지시키는 기능을 한다.

보통 제동력이 우수한 디스크는 무게가 가벼울 뿐만 아니라, 내열충격성, 내산화성, 내마모성이 크고 고강도이며, 높은 마찰계수를 가져야 한다.

이를 위해, 최근에는 탄소 섬유 강화 세라믹 복합체로 디스크를 만든다.

이러한 탄소 섬유 강화 세라믹 복합체는 기지(matrix)가 세라믹이고 탄소섬유로 강화된 소재로서, 탄소 섬유 강화 세라믹 복합체로 만든 브레이크 디스크를 탄소-세라믹 브레이크 디스크라고 말한다.

그러나, 탄소 섬유의 경우 친환경적인 못한 섬유이고, 출발원료로부터 많은 과정을 거쳐서 만들어지기 때문에 탄소 섬유를 만드는 비용은 고가이며, 이러한 탄소 섬유를 사용하여 만든 탄소-세라믹 브레이크 디스크 역시 고가이다.

이에 최근에는 비용도 저렴하고 친환경적인 세라믹 브레이크 디스크가 제시되고 있으며, 주로 항공기용으로 많이 적용되고 있는 추세이다.

따라서, 본 발명은 주로 항공기용으로 쓰이는 세라믹 브레이크 디스크를 효율적으로 가공하는 공구를 그 안출의 대상으로 한다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 다이아몬드 입자와 알루미늄을 주성분으로 하는 금속을 포함하는 휠 형태로 이루어진 새로운 알루미늄-다이아몬드계 복합체의 공구를 구현함으로써, 비용면에서 경제적이고 기능성 및 내구수명 향상을 도모할 수 있는 세라믹 브레이크 디스크 가공용 공구를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 세라믹 브레이크 디스크 가공용 공구는 다음과 같은 특징이 있다.

본 발명의 세라믹 브레이크 디스크 가공용 공구의 가공용 팁은 다이아몬드 분말과 알루미늄을 주성분으로 하는 금속을 포함하는 휠 형태의 알루미늄-다이아몬드계 복합체로 되어 있다. 가공용 팁(40)의 표면층에 다이아몬드 입자가 혼합되어 이루어졌다. 그 함유량은 가공용 팁 전체의 40부피%∼70부피%인 것이 특징이다.

여기서, 상기 알루미늄-다이아몬드계 복합체는 용탕 단조법 등에 의해 제조될 수 있고, 상기 다이아몬드 분말의 경우 평균 입자 지름이 100∼500㎛로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 다이아몬드 분말은 천연 다이아몬드 분말 또는 인조 다이아몬드 분말을 사용할 수 있으며, 필요에 따라 결합재로서 실리카가 첨가될 수도 있다.

본 발명에서 제공하는 세라믹 브레이크 디스크 가공용 공구의 가공용 팁은 다이아몬드 입자와 알루미늄을 주성분으로 하는 알루미늄-다이아몬드계 복합체로 이루어짐으로써, 제조비용이 저렴하여 경제적이고, 특히 우수한 기능성 확보는 물론 내구수명을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 브레이크 디스크 가공용 공구를 나타내는 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 브레이크 가공용 공구를 나타내는 단면도

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 브레이크 디스크 가공용 공구를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 브레이크 가공용 공구를 나타내는 단면도이다.

도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 세라믹 브레이크 가공용 공구의 팁은 다이아몬드 입자와 알루미늄을 주성분으로 하는 금속을 포함하는 휠 형태의 알루미늄-다이아몬드계 복합체로 이루어진다.

즉, 상기 세라믹 브레이크 가공용 공구는 알루미늄 휠 복합체(10)가 휠 몸체를 이루고, 이러한 휠 몸체의 둘레면에 실질적으로 가공을 수행하는 가공팁(40)이 부착되는 구조로 이루어진다.

여기서, 상기 가공팁(40)은 세라믹 브레이크 디스크의 가공에 사용되며 통상의 가공용 팁을 적용할 수도 있다.

특히, 상기 알루미늄 디스크 휠 복합체(10)는 휠 몸체 대부분을 차지하는 복합화부(20)와 이 복합화부(20)의 양면에 형성되는 표면층(30)으로 이루어진다.

이때, 상기 표면층(30)은 0.52 mm 정도의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 표면층(30)은 알루미늄을 주성분으로 하고, 가공용 tip(40)은 알루미눔과 다이아몬드 입자의 함유량이 전체의 40부피% 내지 70부피%의 범위로 이루어진다.

이러한 알루미늄-다이아몬드계 복합체 고열전도이면서 반도체 소자에 가까운 열팽창률을 갖고, 나아가서는 표면의 도금성이 향상되어 표면의 면 거칠기가 작은 특성을 가질 수 있게 된다.

이와 같은 알루미늄-다이아몬드계 복합체(10)는 용탕 단조법을 사용하여 제조된다.

예를 들면, 알루미늄-다이아몬드계 복합체의 제조방법은 크게 함침법과 야금법의 2종이 있으며, 이 중 열전도율 등의 특성면으로부터 실제로 상품화되고 있는 것은 함침법으로 제조된 제품이 주를 이루고 있다.

이러한 함침법에도 여러 가지 제법이 있으며, 상압(常壓)에서 실시하는 방법과 고압하에서 실시하는 고압 단조법이 있다.

또, 고압 단조법에는 용탕 단조법과 다이캐스팅법이 있으며, 본 발명에서는 고압하에서 함침을 실시하는 고압 단조법으로서 열전도율 등의 특성이 뛰어난 치밀한 복합체를 얻을 수 있는 용탕 단조법을 이용하여 알루미늄-다이아몬드계 복합체를 제조한다.

상기 알루미늄-다이아몬드계 복합체에 들어가는 다이아몬드 분말은 천연 다이아몬드 분말이나 인조 다이아몬드 분말을 사용할 수 있다.

또한, 상기 다이아몬드 분말에는 필요에 따라, 실리카 등의 결합재를 첨가할 수 있으며, 이렇게 결합재를 첨가함으로써 성형체를 형성할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 다이아몬드 분말의 입도는 평균 입자 지름이 50 이상인 분말이 바람직하고, 평균 입자 지름은 100㎛ 이상이다.

여기서, 다이아몬드 입자의 입자 지름의 상한에 관해서는 얻어지는 복합체의 두께 이하이면 특성상의 제한은 없지만, 500㎛ 이하이면 안정된 비용으로 복합체를 얻을 수 있다.

즉, 상기 알루미늄-다이아몬드계 복합체에 함유되는 다이아몬드 분말의 평균 입자 지름은 100∼500㎛ 범위의 것을 적용할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에서는 알루미늄-다이아몬드계 복합체로 세라믹 브레이크 디스크 가공을 위한 공구를 제작함으로써, 내구성 및 가공성, 내구수명 등을 확보할 수 있고, 제조비용도 저렴하여 매우 경제적이다.

10 : 알루미늄-다이아몬드계 복합체
20 : 복합화부
30 : 표면층
40 : 가공팁

Claims (4)

1. 휠 형태의 세라믹디스크 가공용 공구에 있어서
   가공용 팁은 세라믹디스크 가공용 알루미늄 휠의 외부에 장착되어 있으며, 상기 팁의 표면층이 알루미늄과 다이아몬드 입자의 복합체로 되어 있으며,
   다이아몬드의 함유량은 알루미늄-다이아몬드계 복합체 부피 대비 40부피%∼70부피%이고,
   알루미늄 휠 복합체가 휠 몸체를 이루는 동시에 휠 몸체의 둘레면에 가공용 팁이 부착되는 구조로 이루어지되, 상기 알루미늄 휠 복합체는 휠 몸체의 대부분을 차지하는 복합화부와 상기 복합화부의 양면에 형성되는 0.52mm 두께의 알루미늄 표면층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 세라믹 브레이크 디스크 가공용 공구.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 알루미늄-다이아몬드계 복합체는 용탕 단조법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 세라믹 브레이크 디스크 가공용 공구.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 다이아몬드 분말은 평균 입자 지름이 100∼500㎛인 것을 특징으로 하는 세라믹 브레이크 디스크 가공용 공구.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 다이아몬드 분말은 천연 다이아몬드 분말 또는 인조 다이아몬드 분말을 사용할 수 있으며, 결합재로서 실리카를 첨가할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 세라믹 브레이크 디스크 가공용 공구.
   

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