KR101936524B1 - High intensity Al-SiC composite material manufacturing apparatus for recycling used aluminum - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무가압 함침을 이용하여 투입된 폐알루미늄 소재 상에 탄화규소(SiC) 입자가 분산된 상태의 복합 소재를 제조하는 장치에 관한 것으로서, 폐알루미늄 소재가 투입되어 무가압 하에서 소결이 이루어진 상태의 Al-SiC 복합 소재를 간이한 방식으로 토출하기 위한 금형 구조 기술에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for producing a composite material in which silicon carbide (SiC) particles are dispersed on a waste aluminum material injected using non-pressurized impregnation, wherein the waste aluminum material is charged and sintered under no pressure The present invention relates to a mold structure technique for discharging an Al-SiC composite material in a simple manner.
1990년대 이후에 세계적으로 환경 오염과 에너지 고갈에 대한 우려가 심각하게 대두되면서 경량 금속에 대한 관심이 높아지게 되었고, 이에 따라 Al-SiC 복합소재가 본격적으로 연구되기 시작했다.Since the 1990s, concerns about environmental pollution and energy depletion have become serious worldwide, and interest in lightweight metals has increased, and Al-SiC composite materials have begun to be studied in earnest.
2000년대 이후에는 일본 Sumitomo Electric 사를 중심으로 해서 과공정 Al-Si 합금 분말의 일부 표면을 AIN 층으로 질화시키는 방식을 통해 높은 내마모성의 부품을 제조하였고, 이는 과공정 Al-Si 합금을 복합화하고자 하기 시작되었음을 의미한다.After the 2000s, Sumitomo Electric Co., Ltd., Japan, produced high-abrasion-resistant parts by nitriding a part of the surface of the over-process Al-Si alloy powder with the AIN layer. It means that it started.
한편, 국내의 Al-SiC 복합소재 제조 기술은 선진국에 비해 크게 뒤떨어져 있는 상태이며, 한국기계연구원과 현대자동차에서 주로 가스분무공정을 이용한 합금조성의 개선 및 SiC 와의 분말혼합 관련 기술에 대한 연구를 진행중이다.On the other hand, domestic Al-SiC composite material manufacturing technology is far behind in advanced countries, and Korea Institute of Machinery & Materials and Hyundai Motor are currently studying the improvement of alloy composition using gas atomization process and technology related to powder mixing with SiC to be.
Al 합금기 복합 재료는 녹색소재 산업에 부합되는 경량소재에 대한 관심이 증대되고 있는 상태이고, 탄화규소(SiC) 입자가 분산된 알루미늄 복합 재료는 금속 기지에 강화 입지를 미세 분산시켜 단일 금속으로는 얻기 어려운 높은 비강도, 비강성, 내마모 및 피로 특성을 얻게 되는 우수한 특성이 있는바 자동차, 우주항공 및 군수용품 등에 사용될 수 있다.Al alloy composites have been increasingly interested in lightweight materials that are compatible with the green material industry, and aluminum composite materials in which silicon carbide (SiC) particles are dispersed are used to finely disperse reinforcing sites on a metal base, It can be used in automobiles, aerospace and military supplies, etc., because it has excellent properties of obtaining high nonspecific strength, non-rigidity, abrasion resistance and fatigue characteristics that are difficult to obtain.
또한, Al 합금기를 포함한 금속기 복합재료는 그 기지 금속에 비하여 큰 중량의 증가 없이도 비탄성, 비강도, 내마모성 및 피로 특성에 우수한 재료 특성을 보이는 바, 재료를 성형 및 소성 가공하는데 사용 목적에 따라 압출, 압연, 단조 등을 행할 수 있다.In addition, the metal-base composite material including an Al alloy exhibits excellent material properties such as inelasticity, non-ductility, abrasion resistance and fatigue property without increasing the weight of the base metal more than the base metal. Rolling, forging, and the like.
Al-SiC 제조 기술은 철계에 비해 가볍고 알루미늄계에 비해 기계적 강도가 우수한 특성 및 폐자원을 재활용한다는 점에서 녹색소재산업에 부합되어 주목을 받고 있다. 그리고, Al 압출 후 2차 가공 시에 발생하는 Al 절삭칩을 활용하여 Al 기지 내에 SiC를 강화제로 분산시킨 복합소재 제조기술 개발이 이루어지고 있다.Al-SiC manufacturing technology has been attracting attention because it is lighter than iron-based materials, has better mechanical strength than aluminum-based materials, and recycles waste resources. In addition, a technology for manufacturing a composite material in which SiC is dispersed in an Al matrix with a reinforcing agent is being developed utilizing Al cutting chips generated during secondary processing after Al extrusion.
한편, Al-SiC 을 제조하는 과정에서 사용되는 압출기는 압출 형태에 따라 직접 압출과 간접 압출로 분류할 수 있는데, 압력을 가해주는 형태에 따라 유압식, 정수압식 압출 등이 있게 된다. 직접 압출법은 컨테이너 내에서 빌렛을 직접 다이스로 향하여 밀어주는 형식으로서, 압출이 진행함에 따라 빌렛과 컨테이너 사이에 큰 마찰 저항과 발열에 따른 온도 상승으로 제품의 치수 정확도가 저하되는 문제점이 있다.Meanwhile, the extruder used in the process of producing Al-SiC can be classified into direct extrusion and indirect extrusion depending on the extrusion type. Hydraulic type and hydrostatic extrusion type are available depending on the type of pressure applied. The direct extrusion method pushes the billet directly toward the die in the container. As the extrusion progresses, there is a problem that the dimensional accuracy of the product is deteriorated due to a large frictional resistance between the billet and the container and a temperature rise due to heat generation.
간접 압출법은 다이스 방향으로 빌렛과 컨테이너가 동시에 움직이는 형식으로서, 직접 압출법에 비해 마찰 저항이 없어 금속 유동이 균일하고 압출 하중도 직접 압출법에 비해 낮고, 일정하게 유지되는 장점이 있으나, 빌렛 외피의 개재물 및산화물 등이 압출재 표면에 나타나 중대한 압출 결함을 발생한다는 단점이 있게 된다.The indirect extrusion method is a type in which the billet and the container simultaneously move in the die direction, and there is no friction resistance compared to the direct extrusion method, and the metal flow is uniform, and the extrusion load is lower than the direct extrusion method and is kept constant. However, And oxides and the like appear on the surface of the extruded material, causing serious extrusion defects.
기존의 한국등록특허 제10-1635792호(알루미늄/탄화규소 금속 복합재료의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 알루미늄/탄화규소 금속 복합재료)를 참조하면, Al 및 Mg을 혼합한 제 1 합금 분말과 Al 및 SiC를 포함하는 제 2 합금분말을 혼합하여 혼합분말을 만든 후 바인더와 혼합하여 진밀도 85 내지 92%의 성형밀도를 가지는 성형체를 제조하고 무가압 소결하여 만드는 알루미늄/탄화규소 금속 복합재료로, 제 1 합금 분말이 75 내지 95중량%이고 제 2 합금 분말이 5 내지 25중량%인 것이 특징인 제조방법을 제공하지만, Al-SiC 복합소재에 대한 무가압 성형을 실시할 수 있는 구체적인 제조 장비에 대해서는 개시하지 않는다는 점에서 한계가 있다.Referring to the existing Korean Patent Registration No. 10-1635792 (method of manufacturing aluminum / silicon carbide metal composite material and aluminum / silicon carbide metal composite material produced thereby), a first alloy powder in which Al and Mg are mixed and a first alloy powder And a second alloy powder containing SiC to prepare a mixed powder, mixing the resultant with a binder to prepare a compact having a compact density of 85 to 92%, and subjecting it to pressureless sintering to obtain an aluminum / Wherein the first alloy powder is 75 to 95% by weight and the second alloy powder is 5 to 25% by weight. However, the present invention is not limited to the specific production equipment capable of performing the non-pressurized molding on the Al-SiC composite material There is a limitation in that it is not disclosed.
(특허문헌 1) KR 10-1635792 B (Patent Document 1) KR 10-1635792 B
본 발명에서는 폐알루미늄 소재가 투입된 상태에서 소결이 이루어지는 금형을 경첩을 이용하여 절반으로 분리가능한 구조로 제작함으로써 고형화된 빌렛에 대한 무리한 외력을 가하는 과정 없이 안정적으로 빌렛을 생산하게 하는 금형 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.According to the present invention, there is provided a mold structure capable of stably producing a billet without applying excessive external force to a solidified billet by manufacturing a mold in which a sintered body is sintered in a state that a waste aluminum material is charged in half by using a hinge .
이를 통해 시료인 폐알루미늄 소재의 투입, 금형 내에 투입된 시료의 내부 팽창력에 대한 저항 및 시료의 고형화 과정에서 금형 내면 상에의 눌러 붙는 현상을 해결하는 것을 목적으로 한다.The object of the present invention is to solve the problem of the input of waste aluminum material as a sample, the resistance to the internal expansion force of the sample put into the mold, and the pressing phenomenon on the inner surface of the mold during the solidification of the sample.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폐알루미늄을 재활용한 고강도 Al-SiC 복합 소재 제조 장비는 전체적인 외관을 이루는 프레임(10); 상기 프레임(10)의 내측에 배치되는 진공 유지 챔버(20); 상기 진공 유지 챔버(20)의 내측에 배치되는 가열 챔버(30); 상기 프레임(10)의 상부 측에 배치된 상태에서 하부로 압력을 가할 수 있는 가압 모듈(40); 상기 가열 챔버(30)의 하부 측에 배치된 상태에서 공급된 폐알루미늄 파우더에 대한 소결이 이루어지는 공간을 제공하는 금형 모듈(100); 및 상기 금형 모듈(100)에서 소결이 이루어진 Al-SiC 복합 소재의 토출을 가능하게 하는 무빙 스테이지(50);를 포함한다.In order to accomplish the above object, there is provided an apparatus for manufacturing a high-strength Al-SiC composite material by recycling waste aluminum according to the present invention comprises a
상기 상기 진공 유지 챔버(20)는, 일측이 개방된 중공 형상의 진공 케이스(21), 상기 진공 케이스(21)의 개방된 일측 상에 개폐 가능하게 결합되는 진공 도어(22) 및 상기 진공 케이스(21)의 벽면 상에 형성되는 복수의 고정핀(23)를 포함하고, 상기 진공 케이스(21)는 소정 간격을 갖는 이중 벽면 구조를 갖고, 상기 진공 케이스(21)는 이중 벽면 사이에 냉각수의 유동 공간인 버퍼 공간을 형성한 상태에서, 상기 복수의 고정핀(23)이 상기 버퍼 공간을 통하여 이중 벽면을 연결하는 기능을 한다. The
상기 금형 모듈(100)은, 상기 무빙 스테이지(50) 상에 고정되는 제1 금형(110) 및 상기 제1 금형(110) 상에 이동 가능하게 결합되는 제2 금형(120)을 포함한다. The
상기 제1 금형(110)은 폐알루미늄 파우더가 투입되는 소결 공간의 일측 절반을 구성하는 제1 금형 케이스(111) 및 상기 제1 금형 케이스(111)의 일측 상에 형성되는 제1 경첩 결합부(112)를 포함하고, 상기 제2 금형(120)은 폐알루미늄 파우더가 투입되는 소결 공간의 일측 절반을 구성하며 상기 제1 금형 케이스(111)에 대응하는 제2 금형 케이스(121) 및 상기 제2 금형 케이스(121)의 일측 상에 형성되는 제2 경첩 결합부(122)를 포함하고, 상기 제2 금형 케이스(121)는 상기 제1,2 경첩 결합부(112,122)의 결합 구조를 통해 상기 제1 금형 케이스(111) 상에 회동 가능한 상태이다.The
상기 제1 금형(110)은 상기 제1 금형 케이스(111)의 하부 측에 빈 공간인 결합구(113)를 더 포함하고, 상기 제2 금형(120)은 상기 제2 금형 케이스(121)의 하부 측에 빈 공간인 결합구(123)를 더 포함하며, 상기 한쌍의 결합구(113,123)는 상기 금형 모듈(100)의 하부 상에서 소결된 빌렛의 토출을 가능하게 하는 공간을 형성한다. The
상기 무빙 스테이지(50)는, 상기 진공 유지 챔버(20)의 내부 하단에 배치된 상태에서 상기 금형 모듈(100)을 지지하는 스테이지 고정부(51), 상기 금형 모듈(100)의 하단을 이루는 한쌍의 결합구(113,123) 상에 분리 가능하게 결합하는 동시에 상기 스테이지 고정부(51)에 결합하는 모듈 개폐구(52)를 포함하고, 상기 금형 모듈(100) 내에서 고형화된 빌렛은 상기 모듈 개폐구(52)의 슬라이딩 운동을 통해 개방되는 금형 모듈(100)의 하부를 통해 토출된다.The moving
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 폐알루미늄을 재활용한 고강도 Al-SiC 복합 소재 제조 장비는 폐알루미늄 소재가 투입된 상태에서 소결이 이루어지는 금형을 경첩을 이용하여 절반으로 분리 가능한 구조로 제작함으로써 고형화된 빌렛에 대한 무리한 외력을 가하는 과정 없이 안정적으로 빌렛을 생산하게 한다. The high-strength Al-SiC composite material manufacturing equipment recycled waste aluminum according to the present invention as described above can be manufactured in such a manner that a mold capable of sintering in a state in which waste aluminum material is charged can be separated in half using a hinge, This enables the billet to be produced stably without any excessive external force applied.
즉, 본 발명은 분리 가능한 금형 구조를 통해서 상기 금형 상으로 시료인 폐알루미늄 소재의 투입, 금형 내에 투입된 시료의 내부 팽창력에 대한 저항 및 시료의 고형화 과정에서 금형 내면 상에의 눌러 붙는 현상을 해결한다.That is, the present invention solves a phenomenon in which the waste aluminum material as a sample is injected into the mold through the separable mold structure, the resistance against the internal expansion force of the sample put into the mold, and the pressing on the inner surface of the mold during the solidification of the sample .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 Al-SiC 복합 소재 제조 장비의 사시도를 보인다.
도 2는 도 1의 Al-SiC 복합 소재 제조 장비의 다른 방향에서의 사시도를 보인다.
도 3은 도 1의 Al-SiC 복합 소재 제조 장비의 단면도를 보인다.
도 4는 가압 모듈, 금형 모듈 및 무빙 스테이지 간의 결합 구조를 보인다.
도 5는 금형 모듈을 이루는 제1 금형의 구조를 보인다.
도 6은 제1 금형 상에 이동 가능하게 결합되는 제2 금형의 구조를 보인다.
도 7은 제1,2 금형이 결합된 상태의 금형 모듈을 보인다.1 shows a perspective view of an Al-SiC composite material manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of the Al-SiC composite material manufacturing apparatus of FIG. 1 in another direction.
3 is a cross-sectional view of the Al-SiC composite material manufacturing apparatus of FIG.
4 shows a coupling structure between the pressing module, the mold module, and the moving stage.
5 shows a structure of a first mold constituting a mold module.
6 shows a structure of a second mold movably coupled to the first mold.
FIG. 7 shows a mold module in a state where the first and second molds are coupled.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of other various forms of implementation, and that these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know completely. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
본 발명에 따른 제조 장비는 경첩을 통해 분할 가능한 형태의 금형 구조를 통해서 공급된 알루미늄 시료의 안정적인 형태유지를 통해 빌렛을 생산한다. 즉, 예를 들어 중심축선을 지나도록 분할된 원통 형상 금형의 측면 상에 경첩 구조를 부가함으로써 금형의 개폐를 가능하게 한다.The manufacturing equipment according to the present invention produces a billet by maintaining a stable shape of the supplied aluminum sample through a mold structure of a dividable type through a hinge. That is, for example, the hinge structure is added on the side surface of the cylindrical metal mold that is divided so as to pass through the central axis, thereby making it possible to open and close the metal mold.
빌렛은 원자재인 알루미늄 스크랩을 용광로 내지 전기로 안에서 녹인다. 용은 일정한 모양이 있는 틀(Mold)에 주입되고 연속주조기를 통과하면서 냉각, 응고돼 연주공정을 통해 제조된 블룸, 빌릿, 슬래브 등은 압연, 단조, 프레스 등 다음 공정에 사용되기 때문에 반제품이라고 한다. The billet melts the aluminum scrap, the raw material, in the furnace or furnace. Balls, billets, slabs, etc., produced through the casting process are cooled and solidified while passing through a continuous casting machine and are used in the subsequent processes such as rolling, forging, and pressing. .
반제품 가운데 일부는 그대로 최종 제품으로 가공돼 사용되기도 하며, 대부분은 분괴압연기를 거쳐 압연이나 단조, 프레스 공정 등을 거쳐 적당한 크기나 모양으로 압연된다. 반제품 종류의 하나인 빌릿은 소강편이라고도 하며 단면이 거의 정방향으로 한 변의 길이가 160mm 이하, 길이는 1m~9m 가량이다. Some of the semifinished products are used as final products, and most of them are rolled in appropriate sizes and shapes through rolling, forging, and pressing processes. The billet, which is one of semi-finished products, is also called as a small piece, and its cross section is almost regular, and the length of one side is 160mm or less and its length is 1m ~ 9m.
빌릿은 블룸(대강편) 등을 조압연해 만들거나 연속주조 공정으로 만들어진다. Billets are made by rough rolling or by continuous casting process.
전기로를 가동하는 철강업체는 빌릿을 주조한 뒤 철근과 형강 등으로 압연해 출하하거나 빌릿 자체로 판매하기도 한다. 단순압연업체들은 빌릿을 구매한 뒤 철근, 형강, 소형의 조강류나 선재 등을 만든다. Steelmakers that run electric furnaces may cast billets, then roll them into steel bars and sections, or sell them as billets themselves. Simple rolling companies buy billets and then make rebars, sections, small-sized crude steel and wire rods.
이와 함께, 빌릿은 원형봉(Round bar), 육각봉(Hwxagon bar), 사각봉(Square bar), 이형봉(Profile shape) 등 다양한 형태의 봉강을 생산하기 위한 압연용 소재로 사용되기도 하며 봉강의 최종 용도는 자동차와 주요 기계 부품의 체결 및 구동력 전달 등에 사용되는 고강도 볼트, 너트, 축, 기어, 베어링, 스프링 등이다.In addition, billets can be used as rolling materials to produce various types of bars such as round bars, Hwxagon bars, square bars, profile shapes, Uses are high-strength bolts, nuts, shafts, gears, bearings, springs, etc. used for fastening and driving force of automobile and major machine parts.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 폐알루미늄을 재활용한 고강도 Al-SiC 복합 소재 제조 장비를 설명한다.Hereinafter, an apparatus for manufacturing a high-strength Al-SiC composite material by recycling waste aluminum according to an embodiment of the present invention will be described.
폐알루미늄을 재활용한 고강도 Al-SiC 복합 소재 제조 장비는 제조 장비의 전체적인 외관을 이루는 프레임(10), 프레임(10)의 내측에 배치되는 진공 유지 챔버(20), 진공 유지 챔버(20)의 내측에 배치되는 가열 챔버(30), 프레임(10)의 상부 측에 배치된 상태에서 하부로 압력을 가할 수 있는 가압 모듈(40), 상기 가열 챔버(30)의 하부 측에 배치된 상태에서 공급된 폐알루미늄 파우더에 대한 소결이 이루어지는 공간을 제공하는 금형 모듈(100), 및 금형 모듈(100)에서 소결이 이루어진 Al-SiC 복합 소재의 토출을 가능하게 하는 무빙 스테이지(50)를 포함한다.The high-strength Al-SiC composite material manufacturing equipment recycled from waste aluminum has a
프레임(10)은 상부 플레이트(11), 상부 플레이트(11)의 하단에서 연결되는 복수의 프레스 지지대(12), 복수의 프레스 지지대(12)의 하단에 연결된 상태에서 상기 상부 플레이트(11)에 대향되는 상태의 하부 플레이트(13) 및 하부 플레이트(13)의 하부 방향으로 배치되는 프레임 기저부(14)를 포함한다. The
상부 플레이트(11)와 하부 플레이트(13)는 각각 소정 두께를 갖는 평판 형상의 구조체로서 복수의 프레스 지지대(12)를 사이에 둔 상태에서 상호 마주보는 상태로 배치된다. 복수의 프레스 지지대(12)는 상부 플레이트(11)와 하부 플레이트(13)의 가장자리를 서로 연결하는 방식을 통해서 내부에는 진공 유지 챔버(20)의 안정적인 배치를 가능하게 한다.The
진공 유지 챔버(20)는 하부 플레이트(13) 상에서 가열 챔버(30)와 금형 모듈(100)을 전체적으로 수용하도록 충분한 내부 공간을 갖도록 형성된다. 즉, 금형 모듈(100)을 통해 공급된 폐알루미늄 파우더를 이용하여 고강도 Al-SiC 복합 소재가 제작되는 과정에서, 진공 유지 챔버(20)의 내부를 음압으로 유지하는 과정을 통해 불순물의 유입을 최대한 상태에서 소결 공정이 이루어지게 한다.The
진공 유지 챔버(20)는 일측이 개방된 중공 형상의 진공 케이스(21), 진공 케이스(21)의 개방된 일측 상에 개폐 가능하게 결합되는 진공 도어(22), 진공 케이스(21)의 벽면 상에 형성되는 복수의 고정핀(23) 및 상기 진공 케이스(21)의 벽면 상에 부설되는 냉각수 공급구(24)를 포함한다. 여기에서, 상기 냉각수 공급구(24)와는 별도로 냉각수 토출구가 진공 케이스(21) 벽면 상의 임의의 위치에 배치 가능할 수 있다. The
상기 진공 케이스(21)는 소정 간격을 갖는 이중 벽면 구조를 갖는다. 즉, 상기 진공 케이스(21)는 이중 벽면 사이에 소정의 버퍼 공간을 형성한 상태에서, 상기 복수의 고정핀(23)이 버퍼 공간을 통하여 이중 벽면을 연결하는 기능을 하게 한다. The
즉, 냉각수가 유동하는 공간인 버퍼 공간을 중심으로 하여 외벽과 내벽 사이에 배치되는 복수의 고정핀은 버퍼 공간을 통해 차가운 냉각수의 순환이 고르게 이루어질 수 있도록 냉각수의 압력이 한군데 밀집되는 것을 방지하게 한다. 예를 들어, 복수의 고정핀(23)을 이루는 5개의 고정핀 중 1개가 진공 케이스(21)의 벽면 중앙에 배치되는 것과 동시에 나머지 4개가 상기 중앙의 고정핀을 중심으로 동일 거리 상에서 방사상으로 배치되어 냉각수의 압력을 분산함과 동시에 버퍼 공간의 외벽과 내벽의 하중을 견디며 연결하는 기능을 한다. That is, the plurality of fixing pins disposed between the outer wall and the inner wall around the buffer space, which is a space through which the cooling water flows, prevent the pressure of the cooling water from being concentrated at one level so that the circulation of the cooling water can be uniformly performed through the buffer space . For example, one of the five fixing pins constituting the plurality of fixing
이를 통해, 복수의 고정핀(23)은 진공 케이스(21) 내에 물이 지나가는 공간인 버퍼 공간을 형성한 상태에서 진공 케이스(21)의 외곽 표면이 물의 압력에 의해 터지지 않도록 진공 유지 챔버(20)의 내외부 벽면들 사이를 견고히 붙잡아 주는 기능을 한다.The plurality of fixing
가열 챔버(30)는 금형 모듈(100) 내부로 공급된 폐알루미늄 파우더 상에 고온으로 열을 공급하는 과정을 통해 소결을 가능하게 하는 기능을 갖는다.The
가열 챔버(30)의 형상은 육각 기둥일 수 있다. 이는 금형 모듈(100)에 손잡이나 경첩을 결합한 경우에 가열 챔버(30)와 연결 부분의 내구성이 하중 분산으로 인해 오랫도록 유지되게 하는 동시에 보다 오랜기간 동안 사용할 수 있도록 제작한 것이다. 또한, 작업 내지 청소 시에 가열 챔버(30)의 외부 표면이 둥근 형태보다는 육각 형태로 하는 경우에 진공 유지 챔버(20)의 내부 공간이 넓게 나와 본 발명에 따른 제조 장비 실험 후 청소를 최대한 용이하개 할 수 있다. 한편, 가열 챔버(30)의 내측은 열전달을 고르게 하기위해 원형 모양으로 파져 있는 형태일 수 있다.The shape of the
가압 모듈(40)은 상부 플레이트(11) 상단에 배치되는 프레스 기어 박스(41), 프레스 기어 박스(41) 상에 결합되는 프레스 구동모터(42), 상부 플레이트(11)의 하부 방향으로 프레스 구동모터(42)에 연동하는 프레스 아암(44), 상부 플레이트(11)의 하단 상에서 프레스 아암(44)의 안정적인 스트로크를 가능하게 하는 아암 거치부(43), 진공 유지 챔버(20)의 상단 상에서 프레스 아암(44)이 슬라이딩 운동 가능하게 결합된 상태로 결합되게 하는 아암 진공 유지부(45), 및 진공 유지 챔버(20)의 일측 상에서 프레임 기저부(14) 상에 고정 배치되는 유압 모터(46)를 포함한다. The pressurizing
유압 모터(46)는 프레스 구동모터(42)와 연계된 상태로 작동한다. 프레스 구동모터(42)는 공압을 필요로 하지만 예를 들어 약 50T의 하중을 일정 속도로 가압하고 유지하는 기능을 수행하기 위해서는 현실적으로 유압도 필요로 하기 때문에 오일을 프레스 구동모터(42) 까지 공급하도록 하기 위해서 유압 모터(46)가 요구된다. The
아암 진공 유지부(45)는 기본적으로 프레스 아암(44)의 외주면을 둘러싸도록 복수의 오링을 배치하고, 상기 복수의 오링 사이에 분리체인 칼을 배치함으로써 오링이 눌리게 되면 진공이 새어나가지 않게 사방으로 밀폐를 시켜주면서도 기둥이 부드럽게 움직일 수 있게 한다. 여기에서, 분리체인 칼은 구역을 나누는 기능을 하는 부품인 것으로서, 오링과 오링 사이에 상기 분리체를 배치한 상태에서 상부에서 압력을 가하는 경우에는 금속 재질일 수 있는 분리체는 원래 형태를 유지하게 되나 고무 재질일 수 있는 오링의 경우에는 연성에 의해 늘어나면서 빈공간을 채워 주게 된다.The arm
금형 모듈(100)은 무빙 스테이지(50) 상에 고정되는 제1 금형(110) 및 제1 금형(110) 상에 이동 가능하게 결합되는 제2 금형(120)을 포함한다.The
본 발명은 금형 모듈(100)을 경첩을 이용하여 절반으로 분리가능한 구조로 제작함으로써 고형화된 빌렛에 대한 무리한 외력을 가하는 과정 없이 안정적으로 빌렛을 생산하게 한다. 이를 통해 시료인 폐알루미늄 소재의 투입, 금형 내에 투입된 시료의 내부 팽창력에 대한 저항 및 시료의 고형화 과정에서 금형 내면 상에의 눌러 붙는 현상을 해결한다. 즉, 시료인 폐알루미늄 소재의 투입 및 금형의 관리를 위해 분리 가능한 구조를 갖는다.The present invention can produce a billet stably without a process of imposing an excessive external force on the solidified billet by manufacturing the
제1 금형(110)은 폐알루미늄 파우더가 투입되는 소결 공간의 일측 절반을 구성하는 제1 금형 케이스(111), 제1 금형 케이스(111)의 일측 상에 형성되는 제1 경첩 결합부(112), 제1 금형 케이스(111)의 하부 측에 빈 공간인 결합구(113)를 형성한 상태에서 이격배치되는 제1 단차부(125) 및 제1 단차부(125)에서 내측으로 단차지게 형성되는 제2 단차부(126)를 포함한다.The
상기 제1 금형 케이스(111)는 일예로 중공 원통 형상을 그 중심축선을 기준으로 절반으로 분리한 상태의 구조를 갖는 것일 수 있는데, 그 양측 절단면 상에는 원주 방향을 따라 홈 또는 관통 형성된 볼트 결합공(111a)이 형성된다. For example, the
제1 경첩 결합부(112)는 사각 형상으로 형성된 소정 깊이의 홈 형상일 수 있다.The first
제2 금형(120)은 폐알루미늄 파우더가 투입되는 소결 공간의 일측 절반을 구성하며 제1 금형 케이스(111)에 대응하는 제2 금형 케이스(121), 제2 금형 케이스(121)의 일측 상에 형성되는 제2 경첩 결합부(122), 제2 금형 케이스(121)의 하부 측에 형성된 빈 공간인 결합구(123)를 포함한다. The
상기 제2 금형 케이스(121)는 일예로 중공 원통 형상을 그 중심축선을 기준으로 절반으로 분리한 상태의 구조를 갖는 것일 수 있는데, 그 양측 절단면 상에는 원주 방향을 따라 홈 또는 관통 형성된 볼트 결합공(121a)이 형성된다. For example, the
제2 경첩 결합부(122)는 사각 형상으로 형성된 소정 깊이의 홈 형상일 수 있다.The second
상기 제1 금형(110)과 제2 금형(120)이 결합하여 원통 형상을 이루는 경우에, 한쌍의 결합구(113,123)는 전체적으로는 중공 원통 형상의 빈 공간을 형성한다. In the case where the
무빙 스테이지(50)는 진공 유지 챔버(20)의 내부 하단에 배치된 상태에서 금형 모듈(100)을 지지하는 스테이지 고정부(51), 금형 모듈(100)의 하단을 이루는 한쌍의 결합구(113,123) 상에 분리 가능하게 결합하는 동시에 스테이지 고정부(51)에 결합하는 모듈 개폐구(52), 스테이지 고정부(51)에 결합된 상태에서 상기 모듈 개폐구(52)의 슬라이딩 운동을 가능하게 하는 이동 로드(53), 이동 로드(53)를 둘러싸도록 배치되는 로드 진공 유지부(54), 및 스테이지 고정부(51) 상에 로드 진공 유지부(54)의 안정적인 결합을 가능하게 하는 거치대(55)를 포함한다.The moving
금형 모듈(100) 내에서 고형화된 빌렛은 상기 무빙 스테이지(50)의 슬라이딩 운동을 통해 개방되는 금형 모듈(100)의 하부를 통해 토출된다. 구체적으로는, 금형 모듈(100)의 하단을 이루는 한쌍의 결합구(113,123)를 모듈 개폐구(52)에 의해 폐쇄한 상태에서 금형 모듈(100) 내로 공급된 폐알루미늄 파우더의 소결 과정을 진행한 이후에, 상기 모듈 개폐구(52)를 이동 로드(53)와 로드 진공 유지부(54)를 통해 슬라이딩 운동하게 함으로써 한쌍의 결합구(113,123)를 개방하게 한다. 이를 통해, 금형 모듈(100)의 개방된 하부를 통해 소결 고형화된 빌렛을 토출하게 한다.The billet solidified in the
로드 진공 유지부(54)는 기본적으로 이동 로드(53)의 외주면을 둘러싸도록 복수의 오링을 배치하고, 상기 복수의 오링 사이에 분리체인 칼을 끼워 오링이 눌리게 되면 진공이 새어나가지 않게 사방으로 밀폐를 시켜주면서도 이동 로드(53)가 부드럽게 움직일 수 있게 한다.A plurality of O-rings are disposed so as to surround the outer circumferential surface of the moving
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 폐알루미늄을 재활용한 고강도 Al-SiC 복합 소재 제조 장비는 폐알루미늄 소재가 투입된 상태에서 소결이 이루어지는 금형을 경첩을 이용한 분리 구조로 제작함으로써 고형화된 빌렛에 대한 무리한 외력을 가하는 과정 없이 안정적으로 빌렛을 생산하게 한다.As described above, the equipment for manufacturing high-strength Al-SiC composite material recycled from waste aluminum according to the present invention has a structure in which a mold for sintering in a state where waste aluminum material is charged is formed into a separation structure using a hinge, This allows the billet to be produced stably without any process.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
Claims (6)
상기 프레임(10)의 내측에 배치되는 진공 유지 챔버(20);
상기 진공 유지 챔버(20)의 내측에 배치되는 가열 챔버(30);
상기 프레임(10)의 상부 측에 배치된 상태에서 하부로 압력을 가할 수 있는 가압 모듈(40);
상기 가열 챔버(30)의 하부 측에 배치된 상태에서 공급된 폐알루미늄 파우더에 대한 소결이 이루어지는 공간을 제공하는 금형 모듈(100); 및
상기 금형 모듈(100)에서 소결이 이루어진 Al-SiC 복합 소재의 토출을 가능하게 하는 무빙 스테이지(50);를 포함하고,
상기 진공 유지 챔버(20)는,
일측이 개방된 중공 형상의 진공 케이스(21), 상기 진공 케이스(21)의 개방된 일측 상에 개폐 가능하게 결합되는 진공 도어(22) 및 상기 진공 케이스(21)의 벽면 상에 형성되는 복수의 고정핀(23)를 포함하고,
상기 진공 케이스(21)는 소정 간격을 갖는 이중 벽면 구조를 갖고,
상기 진공 케이스(21)는 이중 벽면 사이에 냉각수의 유동 공간인 버퍼 공간을 형성한 상태에서, 상기 복수의 고정핀(23)이 상기 버퍼 공간을 통하여 이중 벽면을 연결하는 기능을 하는,
폐알루미늄을 재활용한 고강도 Al-SiC 복합 소재 제조 장비.
A frame 10 forming an overall appearance;
A vacuum holding chamber 20 disposed inside the frame 10;
A heating chamber (30) disposed inside the vacuum holding chamber (20);
A pressure module (40) capable of applying pressure to the lower portion in a state of being disposed on the upper side of the frame (10);
A mold module (100) for providing space for sintering the supplied waste aluminum powder in a state of being disposed on the lower side of the heating chamber (30); And
And a moving stage (50) capable of discharging the Al-SiC composite material sintered in the mold module (100)
The vacuum holding chamber (20)
A vacuum door 21 which is opened on one side of the vacuum case 21 and a vacuum door 22 which is openably and closably connected to an opened side of the vacuum case 21 and a plurality of And a fixing pin (23)
The vacuum case 21 has a double-walled structure having a predetermined gap,
The vacuum case 21 has a function of connecting the double wall surfaces of the plurality of fixing pins 23 through the buffer space in a state in which a buffer space,
High-strength Al-SiC composite material manufacturing equipment recycled waste aluminum.
상기 금형 모듈(100)은,
상기 무빙 스테이지(50) 상에 고정되는 제1 금형(110) 및 상기 제1 금형(110) 상에 이동 가능하게 결합되는 제2 금형(120)을 포함하는,
폐알루미늄을 재활용한 고강도 Al-SiC 복합 소재 제조 장비.
The method according to claim 1,
The mold module 100 includes:
A first mold (110) fixed on the moving stage (50), and a second mold (120) movably coupled on the first mold (110)
High-strength Al-SiC composite material manufacturing equipment recycled waste aluminum.
상기 제1 금형(110)은 폐알루미늄 파우더가 투입되는 소결 공간의 일측 절반을 구성하는 제1 금형 케이스(111) 및 상기 제1 금형 케이스(111)의 일측 상에 형성되는 제1 경첩 결합부(112)를 포함하고,
상기 제2 금형(120)은 폐알루미늄 파우더가 투입되는 소결 공간의 일측 절반을 구성하며 상기 제1 금형 케이스(111)에 대응하는 제2 금형 케이스(121) 및 상기 제2 금형 케이스(121)의 일측 상에 형성되는 제2 경첩 결합부(122)를 포함하고,
상기 제2 금형 케이스(121)는 상기 제1,2 경첩 결합부(112,122)의 결합 구조를 통해 상기 제1 금형 케이스(111) 상에 회동 가능한 상태인,
폐알루미늄을 재활용한 고강도 Al-SiC 복합 소재 제조 장비.
The method of claim 3,
The first mold 110 includes a first mold case 111 constituting one side half of the sintering space into which the waste aluminum powder is injected and a first mold case 111 formed on one side of the first mold case 111 112)
The second mold 120 constitutes one half of the sintering space into which the waste aluminum powder is injected and the second mold case 121 corresponding to the first mold case 111 and the second mold case 121 corresponding to the first mold case 111, And a second hinge coupling part (122) formed on one side,
The second mold case 121 is rotatable on the first mold case 111 through the coupling structure of the first and second hinges 112 and 122,
High-strength Al-SiC composite material manufacturing equipment recycled waste aluminum.
상기 제1 금형(110)은 상기 제1 금형 케이스(111)의 하부 측에 빈 공간인 결합구(113)를 더 포함하고,
상기 제2 금형(120)은 상기 제2 금형 케이스(121)의 하부 측에 빈 공간인 결합구(123)를 더 포함하며,
상기 한쌍의 결합구(113,123)는 상기 금형 모듈(100)의 하부 상에서 소결된 빌렛의 토출을 가능하게 하는 공간을 형성하는,
폐알루미늄을 재활용한 고강도 Al-SiC 복합 소재 제조 장비.
5. The method of claim 4,
The first mold 110 further includes a coupling hole 113 which is an empty space on the lower side of the first mold case 111,
The second mold 120 further includes a coupling hole 123 which is an empty space on the lower side of the second mold case 121,
The pair of coupling holes 113 and 123 form a space for allowing the discharge of the sintered billet on the lower portion of the mold module 100,
High-strength Al-SiC composite material manufacturing equipment recycled waste aluminum.
상기 무빙 스테이지(50)는,
상기 진공 유지 챔버(20)의 내부 하단에 배치된 상태에서 상기 금형 모듈(100)을 지지하는 스테이지 고정부(51), 상기 금형 모듈(100)의 하단을 이루는 한쌍의 결합구(113,123) 상에 분리 가능하게 결합하는 동시에 상기 스테이지 고정부(51)에 결합하는 모듈 개폐구(52)를 포함하고,
상기 금형 모듈(100) 내에서 고형화된 빌렛은 상기 모듈 개폐구(52)의 슬라이딩 운동을 통해 개방되는 금형 모듈(100)의 하부를 통해 토출되는,
폐알루미늄을 재활용한 고강도 Al-SiC 복합 소재 제조 장비.6. The method of claim 5,
The moving stage (50)
A stage fixing part 51 for supporting the mold module 100 in a state of being disposed at the lower inner end of the vacuum holding chamber 20 and a pair of coupling parts 113 and 123 forming a lower end of the mold module 100 And a module opening / closing part (52) detachably coupled to the stage fixing part (51) and coupled to the stage fixing part (51)
The billet solidified in the mold module 100 is discharged through a lower portion of the mold module 100, which is opened through the sliding movement of the module door 52. [
High-strength Al-SiC composite material manufacturing equipment recycled waste aluminum.
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