KR101803324B1 - 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법 및 이를 이용하여 제조한 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함 - Google Patents

알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법 및 이를 이용하여 제조한 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함 Download PDF

Info

Publication number
KR101803324B1
KR101803324B1 KR1020170083114A KR20170083114A KR101803324B1 KR 101803324 B1 KR101803324 B1 KR 101803324B1 KR 1020170083114 A KR1020170083114 A KR 1020170083114A KR 20170083114 A KR20170083114 A KR 20170083114A KR 101803324 B1 KR101803324 B1 KR 101803324B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
enclosure
bending
aluminum
manufacturing
insulated load
Prior art date
Application number
KR1020170083114A
Other languages
English (en)
Inventor
박종태
Original Assignee
제룡전기 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제룡전기 주식회사 filed Critical 제룡전기 주식회사
Priority to KR1020170083114A priority Critical patent/KR101803324B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101803324B1 publication Critical patent/KR101803324B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/53—Cases; Reservoirs, tanks, piping or valves, for arc-extinguishing fluid; Accessories therefor, e.g. safety arrangements, pressure relief devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/16—Heating or cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/60—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using alkaline aqueous solutions with pH greater than 8
    • C23C22/66—Treatment of aluminium or alloys based thereon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

본 발명은 가볍고, 내식성이 강한 알루미늄 합금을 이용하여 제조한 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법 및 이를 이용하여 제조한 알루미늄 절연 부하 개폐기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 알루미늄 합금을 규격에 맞게 절삭, 밴딩, 절곡하여 절연 부하 개폐기 외함 각각의 구성품을 제작하는 구성품 준비단계; 각각의 구성품을 결합하여 절연 부하 개폐기 외함을 제조하는 외함 제작단계; 제작된 외함에 화성 피막(化成皮膜)을 형성하는 전처리단계; 및 도료를 이용하여 제작된 외함을 도색하는 코팅단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법 및 이를 이용하여 제조한 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함에 관한 것이다.

Description

알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법 및 이를 이용하여 제조한 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함{MANUFACTURING METHOD OF INSULATED LOAD BREAK SWITCH CASE AND INSULATED LOAD BREAK SWITCH CASE MANUFACTURED USING THE SAME}
본 발명은 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법 및 이를 이용하여 제조한 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함에 관한 것으로서, 특히, 가볍고 내식성이 강한 알루미늄 합금을 이용하여 제조한 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법 및 이를 이용하여 제조한 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함에 관한 것이다.
기존 절연 부하 개폐기 외함의 재질은 스테인리스로 구성되며, 대부분 옥외에 설치되므로 부식 가능성이 상당히 높은 편이다.
즉, 도 1의 (a) 내지 (d)는 부식 사례를 나타낸 도면 대용 사진으로써, 도 1의 (a)와 같이 산성 물질에 노출시 산성 물질이 PH를 낮춤으로써 부동태 피막을 손상시키게 되는데, 공단이나 도로가에 절연 부하 개폐기를 설치시 자동차 배기가스나 대기중의 산 성분으로 인한 높은 부식 가능성을 갖고 있다.
또한, 도 1의 (b)는 염분에 노출시 염분으로 인해 부동태 피막이 손상된 상태를 나타낸 도면 대용 사진이며, 절연 부하 개폐기를 염해 지역에 설치시 염분으로 인한 높은 부식 가능성을 갖고 있다.
또한, 도 1의 (c)는 토사, 먼지 및 그을음 등이 스테인리스(STS) 표면에 퇴적 및 고착시 스테인리스강 표면의 산소 공급을 방해하여 부동태 피막이 손상된 상태를 나타낸 도면 대용 사진이며, 절연 부하 개폐기는 설치 환경이 옥외이므로 오염물에 항상 노출되어 있어 부식가능성이 높은 편이다.
또한, 도 1의 (d)는 용접 등과 같은 열 영향에 의해 조직이 변형되어 자성을 띄고 부동태 피막이 손상된 상태를 나타낸 도면 대용 사진이며, 절연 부하 개폐기는 다수의 용접개소를 포함하는 구조물이므로 열 영향에 의해서도 부식 가능성이 높은 편이다.
기존 절연 부하 개폐기의 경우 상기와 같은 부식성을 개선하기 위해 스테인리스 재질을 적용하였으나 부식 가능성은 그대로 존재하고 있으며, 오히려 스테인리스 적용에 따른 가격 상승, 중량 증가 및 시공성 저하문제가 발생하였다.
도 1의 (e)는 전주에 설치되는 절연 부하 개폐기의 작업 상태를 나타낸 도면 대용 사진으로써, 전주에 설치되는 절연 부하 개폐기의 경우 바람이나 외부 진동 등에 의한 안전사고 및 정전 사태의 우려도 있어 중량 축소가 필요한 실정이며, 고중량에 따른 시공성 저하 및 낙하 우려에 대한 문제점도 해결해야만 한다.
도 2의 (a)는 알루미늄 용접부에 크랙이 발생한 상태를 나타낸 도면 대용 사진이며, 도 2의 (b)는 도장층이 박리된 상태를 나타낸 도면 대용 사진이고, 도 2의 (c)는 도장층에 부풀음이 발생한 상태를 나타낸 도면 대용 사진이다.
또한, 알루미늄(알루미늄 합금)의 연신율은 하기 [표 1]에 나타난 바와 같이, 일반적으로 스테인리스보다 낮기 때문에 절곡 및 밴딩 작업시 커다란 크랙(crack)이 발생하거나 육안으로는 식별이 어려운 미세한 크랙이 절곡부 주위에 발생하며, 이로 인한 강도의 저하, 이상 변형 및 피로 강도 저하 등과 같은 기계적 성질이 저하되는 문제점을 안고 있었다. 특히, 절연 부하 개폐기의 경우 두께가 10mm 이하로 상당히 얇으므로 전술한 불량 가능성 문제가 더욱 크다고 할 수 있다.
구분 스테인리스 알루미늄
연신율 (%) 40 10
연신율 비교 - 스테인리스 대비 25%
또한, 알루미늄은 스테인리스보다 열전도도가 높아 용접시 발생되는 열은 알루미늄 모재를 통하여 쉽게 방출된다. 따라서, 알루미늄의 낮은 용융 온도에도 불구하고 열이 집중되지 않으면 열에 의한 매우 넓은 영향부위가 발생하게 되며, 이들 부위에서 재결정이나 석출물들이 용해 등에 의해 강도가 저하되므로, 용접 작업시 매우 크고 집중적인 입열량이 필요하다.
또한, 알루미늄의 열 팽창계수는 23.8 × 10-6/K로 스테인리스의 약 14배가 되므로, 용접 후 냉각시 구조물의 변형을 일으킬 뿐만 아니라 용접 균열 발생의 원인이 되기도 한다. 특히, 절연 부하 개폐기의 경우 두께가 10mm 이하로 상당히 얇아 이와 같은 불량 가능성이 높은 편이다.
또한, 도 2의 (b) 및 도 2의 (c)와 같이, 얇은 두께로 인한 도장 반응 속도 상승으로 인하여 밀착성이 저하되므로 도장층 및 알루미늄 산화층에 균열이 발생하거나 도장층 박리 현상 및 부풀음 현상이 발생되는 문제점을 안고 있었다.
(0001) 국내등록특허 제10-1540648호(알루미늄-스칸디움합금을 이용한 고강도 알루미늄 변압기 케이스의 제조방법) (0002) 국내등록실용신안 제20-0264345호(알루미늄 합금재질의 주상변압기 외함)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 가볍고 내식성이 강한 알루미늄 합금 재질을 이용한 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법 및 이를 이용하여 제조한 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 알루미늄 합금의 절곡과 밴딩 작업시 발생하는 크랙 현상을 해결할 수 있는 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법 및 이를 이용하여 제조한 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 알루미늄 합금의 용접성을 개선할 수 있는 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법 및 이를 이용하여 제조한 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 알루미늄 합금 도장의 밀착성을 개선할 수 있는 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법 및 이를 이용하여 제조한 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명인 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법 및 이를 이용하여 제조한 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함은, 알루미늄 합금을 규격에 맞게 절삭, 프레싱, 밴딩, 절곡하여 절연 부하 개폐기 외함 각각의 구성품을 제작하는 구성품 준비단계; 각각의 구성품을 결합하여 절연 부하 개폐기 외함을 제조하는 외함 제작단계; 제작된 외함에 화성 피막(化成皮膜)을 형성하는 전처리단계; 및 도료를 이용하여 제작된 외함을 도색하는 코팅단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 구성품 준비단계에서는, 알루미늄 합금의 프레싱, 밴딩 및 절곡시 370 ~ 450℃로 예열 후 프레싱, 절곡 및 밴딩작업을 실시하는 것을 특징으로 한다.
또한, 알루미늄 합금의 프레싱, 밴딩 및 절곡시 절곡 반경을 품목별로 정해진 규격 내에서 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 외함 제작단계에서, 용접속도는 80㎝/min 이상으로 유지하고, 구조적 강도를 요하는 부분에는 마찰교반용접 기술을 적용하며, 마찰교반용접 기술 적용시 회전수는 1,500rpm으로 설정하고, 이송속도는 3㎜/sec로 설정하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 전처리단계는, 탈지 → 제1차수세 → 제2차수세 → 제3차수세 → 화성 피막(化成皮膜) 단계로 진행되고, 상기 탈지 공정 시 하기 [표 5]를 기준으로 처리하며, 상기 화성 피막 공정 시에는 1 ~ 2% 수산용액에 1 ~ 2초 침지하여 처리하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 코팅단계에서는, 외함의 온도가 40℃ 상태에서 도장 작업을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 전술한 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법으로 제조된 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함을 제공하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 상술한 본 발명에 따르면, 가볍고, 내식성이 강한 알루미늄 합금을 사용하므로, 스테인리스 재질에 비해 부식성을 낮추고 시공성을 증대시킬 수 있다.
또한, 알루미늄 합금의 프레싱, 절곡 및 밴딩 작업시 취약성을 해결하기 위해 370 ~ 450℃로 예열하여 연신율을 높인 후 알루미늄 합금의 판재 두께에 따른 프레싱, 절곡 및 밴딩 절곡 반경 기준에 따라 프레싱, 절곡 및 밴딩 작업을 수행하므로 판재에 가해지는 스트레스를 최소화함으로써 크랙 발생 문제를 해결할 수 있다.
또한, 절연 부하 개폐기 외함에 최적화된 용접 조건을 적용하여 용접함으로써, 용접성을 개선시킬 수 있다.
또한, 전처리 공정을 통해 도장 작업시 밀착성을 향상시킬 수 있다.
또한, 전처리 후 절연 부하 개폐기 외함의 온도를 40℃로 조성한 상태에서 도장 작업을 수행하므로 낮은 도료의 반응속도에 의해 도장 밀착성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1의 (a)는 산성 물질에 노출시 산성 물질이 PH를 낮춤으로써 부동태 피막을 손상시켜 부식된 상태를 나타낸 도면대용 사진,
도 1의 (b)는 염분에 노출시 염분으로 인해 부동태 피막이 손상된 상태를 나타낸 도면 대용 사진,
도 1의 (c)는 토사, 먼지 및 그을음 등이 스테인리스(STS) 표면에 퇴적 및 고착시 스테인리스강 표면의 산소 공급을 방해하여 부동태 피막이 손상된 상태를 나타낸 도면 대용 사진,
도 1의 (d)는 용접 등과 같은 열 영향에 의해 조직이 변형되어 자성을 띄고 부동태 피막이 손상된 상태를 나타낸 도면 대용 사진,
도 1의 (e)는 전주에 설치되는 절연 부하 개폐기의 작업 상태를 나타낸 도면 대용 사진,
도 2의 (a)는 알루미늄 용접부에 크랙이 발생한 상태를 나타낸 도면 대용 사진,
도 2의 (b)는 도장층이 박리된 상태를 나타낸 도면 대용 사진,
도 2의 (c)는 도장층에 부풀음이 발생한 상태를 나타낸 도면 대용 사진.
도 3은 본 발명에 따른 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법을 나타낸 공정도,
도 4는 알루미늄과 산소의 결합 분자 구조를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법의 일 실시예에 의한 용접 속도에 따른 인장강도를 나타낸 그래프,
도 6은 본 발명에 따른 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법의 일 실시예에 의한 용접 속도에 따른 조직상태를 나타낸 도면 대용 사진,
도 7은 본 발명에 따른 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법의 일 실시예에 의한 모재 및 용접 방법별 충격 강도를 비교한 그래프.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.
본 명세서에 사용되는 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법을 나타낸 공정도이고, 도 4는 알루미늄과 산소의 결합 분자 구조를 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법의 일 실시예에 의한 용접 속도에 따른 인장강도를 나타낸 그래프이고, 도 6은 본 발명에 따른 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법의 일 실시예에 의한 용접 속도에 따른 조직상태를 나타낸 도면 대용 사진이며, 도 7은 본 발명에 따른 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법의 일 실시예에 의한 모재 및 용접 방법별 충격 강도를 비교한 그래프이다.
먼저, 도 3은 본 발명에 따른 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법을 나타낸 개략적인 공정도로써, 이를 참조하여 본 발명인 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법 및 이를 이용하여 제조한 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함을 설명하면 다음과 같다.
절연 부하 개폐기 외함의 형태는 일반적인 공지 기술이므로 절연 부하 개폐기 외함에 대하여 별도로 도시하거나 설명하는 것은 생략하도록 한다.
알루미늄 합금은 하기 [표 2]에 나타난 바와 같이, 비중이 스테인리스 대비 낮기 때문에 중량을 축소할 수 있다.
구분 스테인레스 알루미늄
비중 7.93 2.8
비중 비교 - 스테인레스 대비 36%
또한, 스테인리스의 경우 표면에 크롬-니켈-철의 내식성 산화막이 형성되어 모재를 보호하나, 표면에 작은 틈이나 스크레치 발생 후 산화 물질이 침투하면 산화 피막이 파괴되어 부식이 진행되며, 물과 공기에 대한 항부식력은 강하지만 염분에 의한 부식은 약한 단점이 있다.
그러나, 알루미늄 합금의 경우 공기중의 산소와 반응하면 표면에 치밀한 보호막을 형성하기 때문에 그 보호막으로 인해 녹 발생을 방지하고, 보호막의 경우 산소 분자가 통과하지 못할 정도로 치밀하여 수분과 산 등에 의한 부식이 발생되지 못하며, 산화물의 경우 표면의 벤젠처럼 6각 고리를 구성하므로 벽돌 쌓기처럼 전기 음성도로 인해 각각이 성벽을 쌓는 것처럼 견고함을 갖는다.
도 4를 참조하면, 그림의 까만 것은 알루미늄이고 둥근 원은 산소 분자이며, 이러한 구조물이 모여 폴리머처럼 여러 개가 연결되어 크리스탈과 같은 표면을 형성하므로 알루미늄 표면에 깨지지 않는 코팅층이 형성되어 부식을 억제하게 된다.
본 발명은 전술한 바와 같은 알루미늄 합금의 우수한 성질에도 불구하고, 알루미늄 합금의 재질 특성상 절연 부하 개폐기 외함으로 제작하지 못했던 문제점, 특히, 두께 10㎜ 이하의 얇은 판재로 제작하는 절연 부하 개폐기 외함의 제작시 발생하던 문제점을 해결한 제조방법을 제공하는데 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명은 구성품 준비단계(S100), 외함 제작단계(S200), 전처리단계(S300) 및 코팅단계(S400)를 포함하여 구성된다.
구성품 준비단계(S100)는 절연 부하 개폐기 외함을 준비하는 단계로써, 외함은 최대 10㎜ 두께의 알루미늄 합금을 이용하여 제작하며, 인상고리 등은 필요에 따라 최대 20㎜ 두께의 알루미늄 합금을 이용할 수 있다.
각각의 구성품은 절삭, 프레싱, 밴딩, 절곡 등의 공정을 거쳐 제작하며, 작업 공정 자체는 공지된 기술이므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.
다만, 프레싱, 밴딩, 절곡 작업시 370 ~ 450℃로 예열하여 연신율을 높인 후 프레싱, 절곡 및 밴딩작업을 실시해야만 크랙 등의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 알루미늄 합금의 프레싱, 밴딩 및 절곡시 절곡 반경을 하기의 [표 3]을 기준으로 수행해야 한다.
하기 [표 3]은 두께별로 절곡 반경 R을 최적화한 것으로, 이를 준수해야만 프레싱, 절곡 및 밴딩 작업시 알루미늄 합금 판재에 가해지는 스트레스를 최소화시킬 수 있다.
Figure 112017062863906-pat00001
Figure 112017062863906-pat00002
외함 제작단계(S200)에서는 각각의 구성품을 결합하여 절연 부하 개폐기 외함을 제조하게 된다. 이 단계를 통해 절연 부하 개폐기 외함의 틀을 갖추게 된다.
외함 제작단계(S200)에서는, 도 5 및 도 6을 참조하면, 용접 작업시 용접 속도가 증가하면 조직이 치밀하여 용접부의 인장강도가 증가하게 된다.
단, 80㎝/min 이상의 속도에서는 인장강도가 일정하게 유지되므로 생산성을 고려하여 80㎝/min 이상의 용접속도가 일정하게 유지되도록 작업을 수행하는 것이 바람직하다.
또한, 구조적 강도를 요하는 부분에는 마찰교반용접 기술을 적용해야 한다.
도 7을 참조하면, 알루미늄 합금에 적용되는 종래의 용접 방법인 MIG(Metal Inert Gas)용접은 접합부 강도가 모재 강도에 비하여 약 60% 정도 떨어짐으로 용접부에 불균일 및 열변형 발생 등의 문제가 발생한다.
따라서, 구조적 강도를 요하는 부분에는 모재가 녹지 않는 고상 용접법인 마찰교반용접 기술을 적용해야 한다. 마찰교반용접 기술은 모재보다 경도가 높은 회전 TOOL의 회전 작용과 용접재와의 상대 이동에 의해 용접재에 마찰열을 발생시키고, 교반 작용에 의한 소성유동현상을 일으켜서 교반과 혼합작용으로 두 부재를 용접하는 기술로써, 일반적인 용접 기술에 비해 변형이 적고 Fumer과 Spatter가 발생하지 않으며, 용접부에 기공이 발생하지 않아 강도 및 외관이 뛰어나므로 외관이 중요시되고 구조적 강도를 요하는 부분은 마찰교반용접 기술을 적용하는 것이 바람직하다.
하기의 [표 4]는 회전수 및 이송 속도에 따른 접합부의 인장강도를 나타낸 표로써, 마찰교반용접 기술 적용시 하기 [표 4]와 같은 조건별 인장강도 시험치와 같이 회전수는 1,500rpm으로 설정하고, 이송속도는 3㎜/sec로 설정해야만 가장 높은 인장강도를 나타내므로 이를 적용하여 작업을 수행하는 것이 바람직하다.
Figure 112017062863906-pat00003
전처리단계(S300)는 제작된 외함에 화성 피막(化成皮膜)을 형성하는 단계로써, 도장 작업시 밀착성을 개선시키기 위한 단계이다.
전처리단계(S300)는, 탈지 → 제1차수세 → 제2차수세 → 제3차수세 → 화성 피막(化成皮膜) 단계로 진행되고, 상기 탈지 공정 시 하기 [표 5]를 기준으로 처리하며, 상기 화성 피막 공정 시에는 1 ~ 2% 수산용액에 1 ~ 2초 침지하여 처리해야 한다.
농도( % ) 온도(℃) 처리시간(min)
DIP SPRAY
2 ~ 6 20 ~ 30 3 ~ 5 1 ~ 3
탈지 공정시 용접 부분과 용접 이음 내부 등은 처리시간과 처리 횟수를 증대시키며, 탈지제의 PH는 침식을 받지 않는 하기 [표 6] 이하의 수준으로 진행해야 한다.
구분 아연 알루미늄 주석 황동 규소철
침식을 받는 PH 10 10 11 11.5 13
탈지 후 제1차수세, 제2차수세 및 제3차수세는 절연 부하 개폐기의 외함 표면을 물로 깨끗히 씻어내는 공정이며, 제3차수세시는 불순물이 없는 필터링된 맑은 물을 사용하는 것이 바람직하다.
코팅단계(S400)는 도료를 이용하여 제작된 외함을 도색하는 단계이다.
Figure 112017062863906-pat00004
여기서, K0 = 특정한 온도에서의 반응속도를 나타내며, EA = 활성화 에너지를 나타내고, T = 온도(K)를 나타내며, R = 기체상수를 나타낸다.
상기 도료의 반응속도 계산식(수학식 1)에 의하면 반응속도는 온도가 높을수록 반응속도가 빨라진다는 것을 알 수 있다.
특히, 절연 부하 개폐기의 경우 외함의 두께가 10㎜ 이하로 얇기 때문에 온도의 영향을 더욱 많이 받아 온도 상승시 반응속도는 급격하게 증가된다.
따라서, 도료의 밀착성을 증가시키기 위해서는 도료 작업시 온도를 최적화하는 것이 중요하며, 분체 도료의 경우 약 40℃에서 아주 낮은 반응속도를 보이므로 최적의 상태라 할 수 있다.
이상에서 전술한 방법에 의해 절연 부하 개폐기 외함을 제작시, 종래의 문제점을 해결한 알루미늄 합금 재질의 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함을 제공할 수 있다.
S100 : 구성품 준비단계
S200 : 외함 제작단계
S300 : 전처리단계
S400 : 코팅단계

Claims (7)

  1. 알루미늄 합금을 규격에 맞게 절삭, 프레싱, 밴딩, 절곡하여 절연 부하 개폐기 외함 각각의 구성품을 제작하는 구성품 준비단계;
    각각의 구성품을 결합하여 절연 부하 개폐기 외함을 제조하는 외함 제작단계;
    제작된 외함에 화성 피막(化成皮膜)을 형성하는 전처리단계; 및
    도료를 이용하여 제작된 외함을 도색하는 코팅단계;를 포함하며,
    상기 외함 제작단계에서는,
    용접속도는 80㎝/min 이상으로 유지하고,
    구조적 강도를 요하는 부분에는 마찰교반용접 기술을 적용하며, 마찰교반용접 기술 적용시 회전수는 1,500rpm으로 설정하고, 이송속도는 3㎜/sec로 설정하여 수행하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구성품 준비단계에서는,
    알루미늄 합금의 프레싱, 밴딩 및 절곡시 370 ~ 450℃로 예열 후 프레싱, 절곡 및 밴딩작업을 실시하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    알루미늄 합금의 프레싱, 밴딩 및 절곡시 절곡 반경을 하기의 표를 기준으로 수행하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법.
    Figure 112017092256208-pat00005

    Figure 112017092256208-pat00006

  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 전처리단계는,
    탈지 → 제1차수세 → 제2차수세 → 제3차수세 → 화성 피막(化成皮膜) 단계로 진행되고,
    상기 탈지 공정 시 하기 표를 기준으로 처리하며,
    상기 화성 피막 공정 시에는 1 ~ 2% 수산용액에 1 ~ 2초 침지하여 처리하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법.
    Figure 112017062863906-pat00007
  6. 제1항에 있어서, 상기 코팅단계는,
    외함의 온도가 40℃ 상태에서 도장 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법.
  7. 제1항 내지 제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 기재된 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법으로 제조된 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함.
KR1020170083114A 2017-06-30 2017-06-30 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법 및 이를 이용하여 제조한 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함 KR101803324B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170083114A KR101803324B1 (ko) 2017-06-30 2017-06-30 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법 및 이를 이용하여 제조한 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170083114A KR101803324B1 (ko) 2017-06-30 2017-06-30 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법 및 이를 이용하여 제조한 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101803324B1 true KR101803324B1 (ko) 2017-12-04

Family

ID=60921199

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170083114A KR101803324B1 (ko) 2017-06-30 2017-06-30 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법 및 이를 이용하여 제조한 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101803324B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5126548B2 (ja) * 2009-04-14 2013-01-23 新日鐵住金株式会社 塗装鋼板およびこれを用いてなる電子機器筐体
KR101540648B1 (ko) * 2015-01-30 2015-08-05 주식회사 신성이엔티 알루미늄-스칸디움합금을 이용한 고강도 알루미늄 변압기 케이스의 제조방법
JP5882380B2 (ja) * 2013-04-09 2016-03-09 株式会社神戸製鋼所 プレス成形用アルミニウム合金板の製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5126548B2 (ja) * 2009-04-14 2013-01-23 新日鐵住金株式会社 塗装鋼板およびこれを用いてなる電子機器筐体
JP5882380B2 (ja) * 2013-04-09 2016-03-09 株式会社神戸製鋼所 プレス成形用アルミニウム合金板の製造方法
KR101540648B1 (ko) * 2015-01-30 2015-08-05 주식회사 신성이엔티 알루미늄-스칸디움합금을 이용한 고강도 알루미늄 변압기 케이스의 제조방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1098936C (zh) 镀层附着性能及压力成形性能优异的高强度镀锌钢板、高强度合金化镀锌钢板及其制造工艺
CN104227212B (zh) 钢至预涂布的铝的电阻点焊
JP2022095822A (ja) 溶接性及び加工部耐食性に優れた亜鉛合金めっき鋼材及びその製造方法
CN101082132A (zh) 一种带钢连续热镀锌/铝/铝锌的生产工艺
CN107010849A (zh) 钼组玻璃与可伐合金的激光焊接工艺方法
CN103898430B (zh) 一种用热轧钢板热镀铝锌的方法
KR101803324B1 (ko) 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함의 제조방법 및 이를 이용하여 제조한 알루미늄 절연 부하 개폐기 외함
CN109500554B (zh) 一种不锈钢-镁合金复合板及其制备方法
CN105694614B (zh) 船舶用铝钢板的焊接方法、涂料制备方法及铝钢板
CN108326287B (zh) 耐腐蚀激光熔覆粉末及其熔覆方法和用途
WO2016105163A1 (ko) 용접성 및 가공부 내식성이 우수한 아연합금도금강재 및 그 제조방법
JP6282578B2 (ja) 耐高温酸化の塗裝鋼板、及びそのホットスタンプ成形方法
JP2016079480A (ja) 耐溶損性に優れる低融点溶融金属処理部材
KR101765152B1 (ko) 알루미늄 주상 변압기 외함의 제조방법 및 이를 이용하여 제조한 알루미늄 주상 변압기 외함
JP7485953B2 (ja) 鋼材
JP2000256816A (ja) 加工性及び耐食性に優れた溶融Ａｌめっき鋼帯の製造方法
CN107142479A (zh) 一种用于环保设备的涂层的形成方法
CN101758324A (zh) 一种锆管道现场焊接工艺
Affendy et al. Effects of corrosion on the shear strength of cu/sn-9zn/cu lap joints in 3.5 wt.% nacl Solution
JP3771487B2 (ja) 成形性に優れたブレージングシートおよびその製造方法
JP2013209819A (ja) 太陽光発電モジュールの建築物への設置方法
KR102457118B1 (ko) 내식성이 향상된 전열관용 알루미늄 합금 튜브 및 이의 제조방법
JP5868237B2 (ja) 太陽光発電モジュールの建築物への設置方法
JPH09228070A (ja) 耐食性材料及びその製造方法
JP3587944B2 (ja) めっき層にＡｌを含むめっき鋼板の高周波抵抗溶接方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200129

Year of fee payment: 4