KR101733588B1 - 쐐기형 인장 클램프 열처리 방법 - Google Patents

Abstract

인장 강도가 향상되고 일정한 열처리가 가능하도록, 스퀴즈 다이캐스팅에 의해 제조되는 쐐기형 인장 클램프에 쇼트볼을 30~60㎧의 속도로 5~15분 동안 투사하는 전처리단계와, 전처리한 쐐기형 인장 클램프를 515±5℃의 온도 범위에서 5±0.5시간 동안 용체화 처리하는 용체화단계와, 용체화 처리한 쐐기형 인장 클램프를 급랭 처리하는 급랭단계와, 급랭 처리한 쐐기형 인장 클램프를 145±5℃의 온도 범위에서 3±0.5시간 동안 시효 처리하는 시효단계를 포함하는 쐐기형 인장 클램프 열처리 방법을 제공한다.

Description

쐐기형 인장 클램프 열처리 방법 {Wedge Type Tension Clamp Heat Treatment Method}

본 발명은 쐐기형 인장 클램프 열처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스퀴즈 다이캐스팅으로 제조되는 쐐기형 인장 클램프에 대한 용체화처리에 앞서 쇼트볼을 투사하는 전처리를 시행하여 칠 층의 조직을 파괴하므로 열처리시 확산거리가 늘어나고 과시효를 방지할 수 있어 열처리를 통한 인장력을 향상시킬 수 있는 쐐기형 인장 클램프 열처리 방법에 관한 것이다.

일반적으로 인장 클램프는 애자로 전선을 지지할 때 전선을 파지하기 위하여 사용하는 쇠붙이다. 인장 클램프는 설치가 용이하고 전선을 쉽고 견고하게 고정할 수 있도록 전선이 고정되는 부분을 쐐기 구조로 하여 구성되는 쐐기형 인장 클램프가 널리 사용된다.

등록실용신안공보 제20-0435325호에는 제조효율을 향상시킬 수 있는 전력선 고정용 쐐기형 인장 클램프에 대해 개시되어 있고, 등록특허공보 제10-0960950호에는 전력선 연결작업에 다른 작업성이 향상되고 전력선의 지지상태가 안정적으로 유지될 수 있는 전력선 클램프장치에 대해 개시되어 있다.

쐐기형 인장 클램프는 고압 전력을 보내기 위해 설치되는 송전선로 등에 사용시 매우 큰 인장력이 작용하게 되며 인장력이 최대 약 4000~4500㎏f정도까지 작용할 수 있다.

쐐기형 인장 클램프는 중력주조에 의해 주로 제조되고 있는데, 중력주조시 생산성을 향상시키기가 매우 어렵다. 따라서 다이캐스팅에 의한 쐐기형 인장 클램프의 대량 생산을 시도하고 있지만, 사용자가 요구하는 품질의 균일성과 인장력을 만족시키지 못하고 있는 실정이다.

중력주조는 열처리를 통해 강도 등 기계적 성질을 향상시키는 것이 가능하지만, 다이캐스팅은 내부에 기포 등이 많은 결함을 포함하고 가열에 의해 팽창이나 변형 등의 결함이 현저해지기 때문에 열처리하는 예가 적었다.

최근에는 진공다이캐스팅, 스퀴즈 다이캐스팅('스퀴즈 캐스팅', '용탕 단조법', '단조 주조법' 등으로도 불림)과 같은 고품질 다이캐스팅의 보급으로 다이캐스팅의 열처리도 보급되고 있다. 자동차의 엔진 실린더 헤드와 같은 복잡한 형상의 다이캐스팅 주물은 고온 용체화 처리->급랭->시효 처리->공랭의 순서로 진행되는 T6, T7 등의 열처리 방법을 시행하고 있다.

스퀴즈 다이캐스팅은 용탕을 금형에 충전시키는 과정에서 1차 저속 충전 후 2차 고압 충전하여 주물 조직을 치밀하게 형성하여 기계적 성질을 향상시키는 주조법이다. 스퀴즈 다이캐스팅 주물은 금형과 접해 있는 급랭 부분에서 미세한 결정조직인 칠 층(chilled Layer)을 가지게 된다.

등록특허공보 제10-1585874호에는 스퀴즈 다이캐스팅으로 쐐기형 인장 클램프를 제조하는 방법에 대해 개시되어 있다. 쐐기형 인장 클램프 제조방법은 합형단계에서 금형 내면에 이형제를 도포한다.

쐐기형 인장 클램프 제조용 스퀴즈 다이캐스팅 금형은 내면이 고르지 않고 올록볼록하므로 이형제가 전체적으로 고른 두께로 도포되지 않는다. 따라서 금형의 부위에 따라 이형제의 도포두께가 다르고 주물의 부위별 칠 층 두께도 다르다.

즉 쐐기형 인장 클램프의 이형제가 두껍게 도포된 부분과 접하는 부위는 냉각성능이 저하되면서 칠 층 두께가 얇아지고 이형제가 얇게 도포된 부분과 접하는 부위는 냉각성능이 향상되면서 칠 층 두께가 두꺼워진다.

스퀴즈 다이캐스팅에 의한 쐐기형 인장 클램프 제조는 시간당 약 40~70개 정도로 양산될 수 있으며, 이 경우 1개의 쐐기형 인장 클램프 제조시마다 금형 내면에 이형제를 매번 균일하게 도포하기는 매우 어렵다. 따라서 부위별 칠 층 두께차이로 인해 부위별로 인장력 등 강도 차이가 발생하면서 인장력이 기준치 이하인 제품이 종종 발생한다.

스퀴즈 다이캐스팅으로 제조되는 쐐기형 인장 클램프는 열처리를 통해 인장력 향상을 기대할 수 있으나, 원하는 인장력을 얻기 위한 열처리시 칠 층 때문에 확산거리가 짧아 용체화처리 및 시효처리시 온도변화에 민감한 반응을 보여 열처리가 어렵고, 칠 층 두께 분포가 불균일하므로 T6, T7 등의 열처리시 일정한 열처리가 되지 않고 과시효된다.

본 발명은 상기와 같은 점에 조감하여 이루어진 것으로서, 스퀴즈 다이캐스팅으로 제조되는 쐐기형 인장 클램프에 대한 용체화처리를 시행하기 이전에 주물 표면에 쇼트볼을 투사하여 미세 급랭조직인 칠 층의 조직을 파괴하므로 열처리가 용이하고 과시효가 방지되어 인장 강도를 향상시킬 수 있는 쐐기형 인장 클램프 열처리 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.

본 발명이 제안하는 쐐기형 인장 클램프 열처리 방법은 스퀴즈 다이캐스팅에 의해 제조되는 쐐기형 인장 클램프에 쇼트볼을 30~60㎧의 속도로 5~15분 동안 투사하는 전처리단계와, 상기 전처리한 쐐기형 인장 클램프를 515±5℃의 온도 범위에서 5±0.5시간 동안 용체화 처리하는 용체화단계와, 상기 용체화 처리한 쐐기형 인장 클램프를 급랭 처리하는 급랭단계와, 상기 급랭 처리한 쐐기형 인장 클램프를 145±5℃의 온도 범위에서 3±0.5시간 동안 시효 처리하는 시효단계를 포함한다.

상기 쐐기형 인장 클램프는 Al-Si-Mg계 알루미늄합금을 사용한다.

상기 쇼트볼은 직경 0.3~0.8㎜의 스테인리스스틸 볼을 사용한다.

상기 쇼트볼은 길이 0.3~0.8㎜의 컷 와이어(cut wire)를 사용할 수도 있다.

상기 급랭처리는 약 80℃이하로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 쐐기형 인장 클램프 열처리 방법에 의하면, 전처리를 시행하여 칠 층을 파괴하므로 열처리시 확산거리를 증가시키고 칠 층 두께의 불균일함을 해소할 수 있어, 매번 일정한 열처리가 가능하고 과시효 방지로 인한 인장 강도 향상이 가능하다.

도 1은 스퀴즈 다이캐스팅으로 제조되는 쐐기형 인장 클램프를 나타내는 사시도이다.

다음으로 본 발명에 따른 쐐기형 인장 클램프 열처리 방법의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

이하에서 동일한 기능을 하는 기술요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고, 중복 설명을 피하기 위하여 반복되는 상세한 설명은 생략한다.

이하에 설명하는 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 효과적으로 보여주기 위하여 예시적으로 나타내는 것으로, 본 발명의 권리범위를 제한하기 위하여 해석되어서는 안 된다.

도 1은 스퀴즈 다이캐스팅으로 제조되는 쐐기형 인장 클램프의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 쐐기형 인장 클램프(2)는 막대형상으로 이루어지는 몸체(3)를 구비하고, 몸체(3)의 한쪽 끝부분에는 절연애자와 핀결합되도록 핀결합부(4)가 형성되고, 다른쪽 끝부분에는 쐐기를 설치하기 위한 하우징(6)이 형성된다. 핀결합부(4)는 대략 "ㄷ"형상으로 형성되고 관통구멍(5)을 구비한다.

<실시예>

Al-Si-Mg계 알루미늄합금을 사용하여 스퀴즈 다이캐스팅으로 쐐기형 인장 클램프(도 1 참조)를 제조하였으며, 쐐기형 인장 클램프를 하기의 표 1에 제시된 본 발명에 따른 열처리 방법을 이용하여 열처리를 실시하였다.

실시예
전처리	용체화처리	급랭처리	시효처리
스테인리스스틸 쇼트볼/ 30㎧/15분	515±5℃/3±0.5시간	80℃이하	145±5℃/3±0.5시간

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예는, 스퀴즈 다이캐스팅으로 제조한 쐐기형 인장 클램프에 대해 직경 0.3~0.8㎜의 스테인리스스틸 쇼트볼을 30~60㎧의 속도로 5~15분 동안 투사하여 전처리한 후, 515±5℃에서 4±0.5시간 용체화 처리한 다음, 80℃ 이하로 급랭 처리 후, 145±5℃에서 3±0.5시간 시효처리 하였다.

전처리는 스테인리스스틸 쇼트볼 대신 0.3~0.8㎜의 컷 와이어 쇼트볼을 투사할 수 있다.

알루미늄합금은 보다 구체적으로 AC4C인 알루미늄합금재질이 사용 가능하다.

<비교예>

상기 실시예와 동일하게 Al-Si-Mg계 알루미늄합금재질을 사용하여 스퀴즈 다이캐스팅으로 쐐기형 인장 클램프를 제조하였으며, 하기의 표 2에 제시된 열처리 방법을 이용하여 쐐기형 인장 클램프에 대한 열처리를 실시하였다.

비교예
전처리	용체화처리	급랭처리	시효처리
안함	485~560℃/5~8시간	80℃이하	150~200℃/5~8시간

상기 표 4에서 보는 바와 같이, 비교예는, 스퀴즈 다이캐스팅으로 제조한 쐐기형 인장 클램프에 대해 485~560℃에서 3~8시간 용체화처리를 한 후, 80℃ 이하로 급랭 처리한 다음, 150~200℃에서 3~8시간 시효처리를 하였다.

<시험예>

본 발명에 따른 열처리 방법이 적용된 쐐기형 인장 클램프에 대한 인장 강도를 확인하기 위해 비교예 및 실시예에 대하여 인장시험을 반복적으로 실시하였으며, 그 결과는 하기의 표 3 및 표 4에 정리하였다.

구분	시험속도(mm/min)	하중 (kgf)
비교예 1	15	3950
비교예 2		4180
비교예 3		5020
비교예 4		3730
평균		4220

상기 표 3은 종래 T6 방법으로 열처리 한 비교예의 인장시험 결과를 정리한 표이다.

구분	시험속도(mm/min)	하중(kgf)
실시예 1	15	5972
실시예 2		6090
실시예 3		6138
실시예 4		6192
실시예 5		6294
실시예 6		6204
실시예 7		6222
실시예 8		6308
실시예 9		6342
실시예 10		6192
평균		6195.4

상기 표 4는 본 발명에 따른 열처리 방법으로 열처리한 실시예의 인장시험 결과를 정리한 표이다. 여기서, 종래 T6 방식인 비교예와 같이 열처리를 하면 인장 강도가 평균 4220kgf인 반면, 본 발명에 따른 열처리시 인장 강도는 평균 6195.4kgf인 것을 확인할 수 있었다.

Claims (3)

1. Al-Si-Mg계 알루미늄합금을 사용하여 스퀴즈 다이캐스팅으로 제조되는 쐐기형 인장 클램프(2)에 쇼트볼을 30~60㎧의 속도로 5~15분 동안 투사하는 전처리단계와,
   상기 전처리한 쐐기형 인장 클램프(2)를 515±5℃의 온도 범위에서 5±0.5시간 동안 용체화 처리하는 용체화단계와,
   상기 용체화 처리한 쐐기형 인장 클램프(2)를 급랭 처리하는 급랭단계와,
   급랭 처리한 쐐기형 인장 클램프(2)를 145±5℃의 온도 범위에서 3±0.5시간 동안 시효 처리하는 시효단계를 포함하고,
   상기 쐐기형 인장 클램프(2)는 막대형상으로 이루어지는 몸체(3)와, 상기 몸체(3)의 한쪽 끝부분에 형성되고 "ㄷ(디귿)"형상으로 형성되며 관통구멍(5)이 형성되어 절연애자와 핀결합되는 핀결합부(4)와, 상기 몸체(3)의 다른쪽 끝부분에 형성되고 쐐기를 설치하기 위한 하우징(6)을 포함하고,
   상기 쇼트볼은 직경 0.3~0.8㎜의 스테인리스스틸 볼 또는 길이 0.3~0.8㎜의 컷 와이어를 사용하는 쐐기형 인장 클램프 열처리 방법.
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