KR102215929B1 - Friction Welding Apparatus and Method for Manufacturing Hot Isostatic pressing can and Hot Isostatic pressing - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 열간 등압 성형용 캐닝용기 마찰 용접 장치, 그 방법 및 열간 등압 성형 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 열간 등압 성형용 캐닝용기를 마찰 용접(FW: Friction Welding)에 의해 제작할 수 있도록 하는 열간 등압 성형용 캐닝용기 마찰 용접 장치, 그 방법 및 열간 등압 성형방법에 관한 것이다.The present invention relates to a friction welding apparatus for a canning container for hot isostatic pressing, a method thereof, and a hot isostatic pressing method, and more particularly, so that a canning container for hot isostatic pressing can be manufactured by friction welding (FW). It relates to a friction welding apparatus for a canning container for hot isostatic pressing, a method thereof, and a hot isostatic pressing method.
일반적으로, 열간 등압 성형(Hot Isostatic Pressing; HIP) 공정은 연강이나 스텐레스강 등과 같이 고온에서 견딜 수 있는 소재로 만든 캐닝용기 속에 금속분말을 채워 넣고, 캐닝용기 내부의 공기를 제거한 후(degassing) 압력 용기에 장입하여 고온에서 아르곤이나 질소와 같은 기체를 이용하여 등방압(isostatic pressure)으로 가압하여 성형과 소결을 동시에 수행하는 분말야금 공법의 일종이다.In general, the hot isostatic pressing (HIP) process involves filling metal powder into a canning container made of a material that can withstand high temperatures, such as mild steel or stainless steel, and removing the air inside the canning container (degassing). It is a type of powder metallurgy method in which molding and sintering are simultaneously performed by charging into a container and pressing at high temperature using a gas such as argon or nitrogen at isostatic pressure.
열간 등압 성형에 의해 제작된 제품의 품질은 타공법에 의해 제작된 제품에 비해서 월등히 우수하기 때문에 물성이 매우 중요하고 신뢰를 요하는 제품을 제조하는 경우에 적용된다.The quality of the product manufactured by hot isostatic pressing is far superior to that of the product manufactured by the other method, so it is applied in the case of manufacturing a product that requires very important properties and trust.
티타늄 합금(Ti-6Al-4V) 이나 인코넬(Inconel) 부품 등 금속, 합금, 세라믹 또는 이들의 복합체 소재 제품 제조에 주로 사용되며 CIP(Cold Isostatic Pressing, 냉간 등방압 성형)공정과 비교하여 소결 공정이 없으며 CIP공정보다 큰 부품의 제조가 가능하다는 장점을 갖고 있으며 복잡형상 부품의 정형(Near-Net Shaping; 이하 NNS) 제조를 위해서는 캐닝용기 형상설계가 중요하다.It is mainly used to manufacture metal, alloy, ceramic, or composite materials products such as titanium alloy (Ti-6Al-4V) or Inconel parts, and the sintering process is compared to the CIP (Cold Isostatic Pressing, Cold Isostatic Pressing) process. No, it has the advantage that it is possible to manufacture larger parts than the CIP process, and the shape design of the canning container is important for the production of near-net shaping (NNS) of complex shape parts.
이에 따라, 종래기술의 열간 등압 성형의 수행을 위한 캐닝용기의 제작 시, 연강이나 스텐레스강 등과 같이 고온에서 견딜 수 있는 캐닝용기 제작용 소재를 제작된 제품의 형상으로 성형한 후, 연결부위에 대하여 아크 용접 또는 산소 용접 등의 용융 용접을 수행하여 캐닝용기를 제작하였다.Accordingly, when manufacturing a canning container for performing hot isostatic pressing of the prior art, a material for manufacturing a canning container that can withstand high temperatures such as mild steel or stainless steel is formed into the shape of the manufactured product, and then the connection part is A canning container was manufactured by performing melt welding such as arc welding or oxygen welding.
그러나 상술한 종래기술의 용용 용접에 의한 캐닝용기를 제작하기 위해서는, 용접특성이 우수한 강종으로 소재가 제한되고 일반적으로 5년 이상의 숙련된 용접공이 캐닝용기를 제작해야만 열간 등압 성형 시 캐닝용기에 의해 문제가 발생하지 않게 된다. 따라서 강종의 용융점 제한으로 인하여 캐닝시료는 처리 온도가 1400 ℃ 이하로 제한을 받을 뿐 아니라, 캐닝용기 제작을 위한 인건비가 과도하게 소요되는 문제점을 가진다.However, in order to manufacture the canning container by melting welding of the above-described prior art, the material is limited to steel with excellent welding characteristics, and generally, the canning container must be manufactured by a skilled welder of 5 years or more to manufacture the canning container. Does not occur. Therefore, due to the limitation of the melting point of the steel type, the processing temperature of the canning sample is limited to 1400° C. or lower, and labor costs for manufacturing the canning container are excessively required.
또한, 열간 등압 성형의 경우 불순물의 제거가 중요한데, 종래기술의 용용 용접에 의한 캐닝용기를 제작하는 경우 캐닝용기의 용접 부위에 용접 스패터(welding spatter) 및 용접 가스가 부착되어 이를 위한 세척을 용접 수행 시 마다 수행해야 하므로, 캐닝용기의 제작에 많은 시간이 소요되는 문제점 또한 가진다.In addition, removal of impurities is important in the case of hot isostatic pressing. In the case of manufacturing a canning container by welding of the prior art, welding spatter and welding gas are attached to the welding part of the canning container, so that cleaning is welded. Since it must be performed every time it is performed, there is also a problem that a lot of time is required to manufacture the canning container.
따라서 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 열간 등압 성형용 캐닝용기를 종래기술과 같이 용접을 통해 제작하는 경우, 반복적인 용접과 세척의 수행에 따른 열간 등압 성형용 캐닝용기 제작에 과도한 시간이 소요되는 것을 방지하기 위해, 열간 등압 성형용 캐닝용기를 마찰 용접(FW: Friction Welding)에 의해 제작할 수 있도록 하는 열간 등압 성형용 캐닝용기 마찰 용접 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.Therefore, one embodiment of the present invention for solving the problems of the prior art described above, when manufacturing a canning container for hot isostatic pressing through welding as in the prior art, for hot isostatic pressing according to the repeated welding and washing In order to prevent excessive time required for canning container manufacturing, it provides a canning container friction welding device for hot isostatic pressure forming and a method for manufacturing the canning container for hot isostatic pressure forming by friction welding (FW). Make it a task to solve.
상술한 본 발명의 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는,An embodiment of the present invention for achieving the object of the present invention described above,
열간 등압 성형용 캐닝용기의 제작을 위한 마찰 용접 공정 조건을 입력할 수 있도록 하는 입력부;An input unit for inputting a friction welding process condition for manufacturing a canning container for hot isostatic pressing;
상기 입력부를 통해 입력된 마찰 용접 공정 조건에 따라 상기 열간 등압 성형용 캐닝용기 제작을 위한 마찰 용접 제어신호를 출력하는 제어부; 및A control unit for outputting a friction welding control signal for manufacturing the canning container for hot isostatic pressure molding according to a friction welding process condition input through the input unit; And
마찰용접기구가 포함되어 상기 마찰 용접 제어 신호에 따라 상기 열간 등압 성형용 캐닝용기의 접합부를 마찰 용접에 의해 접합하여 열간 등압 성형용 캐닝용기를 제작하는 마찰 용접부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열간 등압 성형용 캐닝용기 마찰용접장치를 제공한다.And a friction welding unit for manufacturing a canning container for hot isostatic pressure forming by joining the joint portion of the hot isostatic pressure forming canning container by friction welding according to the friction welding control signal. It provides a friction welding device for canning containers for hot isostatic pressing.
상기 마찰 용접 공정 조건은, 소재의 용융점에 따라 상기 마찰 용접부의 상기 마찰 용접 기구의 압력, 상기 마찰 용접 기구의 회전 속도, 마찰 시간, 마찰 후 추가로 가해지는 가압력(업셋압력) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The friction welding process conditions include one or more of a pressure of the friction welding mechanism of the friction welding part, a rotation speed of the friction welding mechanism, a friction time, and an additional pressing force (upset pressure) applied after friction according to the melting point of the material. can do.
상기 마찰 용접 공정 조건 중, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이하의 경우, 상기 마찰 용접부의 상기 마찰 용접 기구 압력은 최소 15 kgf/cm2에서 최대 20 kg/cm2이고, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이상의 경우, 용접 기구 압력은 최소 20 kgf/cm2에서 최대 30 kg/cm2인 것을 특징한다. Among the friction welding process conditions, when the melting point of the material is 2000 °C or less, the friction welding mechanism pressure of the friction welding part is at least 15 kgf/cm 2 to a maximum of 20 kg/cm 2 , and the melting point of the material is 2000 °C or more , The welding tool pressure is characterized by a minimum of 20 kgf/cm 2 and a maximum of 30 kg/cm 2 .
상기 마찰 용접 공정 조건 중, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이하의 경우, 상기 마찰 용접 기구의 회전속도는 최소 1000 RPM 내지 최대 1600 RPM이고, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이상의 경우, 마찰 용접 기구의 회전속도는 최소 1500 RPM 내지 최대 2500 RPM인 것을 특정으로 한다.Among the friction welding process conditions, when the melting point of the material is 2000 °C or less, the rotational speed of the friction welding device is at least 1000 RPM to 1600 RPM, and when the melting point of the material is 2000 °C or more, the rotational speed of the friction welding device is It is specified to be a minimum of 1500 RPM to a maximum of 2500 RPM.
상기 마찰 용접 공정 조건 중, 상기 마찰 시간은 최소 3초에서 최대 10초인 것을 특징으로 한다.Among the friction welding process conditions, the friction time is characterized in that from a minimum of 3 seconds to a maximum of 10 seconds.
상기 마찰 용접 공정 조건 중, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이하의 경우, 상기 마찰 용접 기구의 추가로 가해자는 가압력(업셋압력)은 최소 15 kgf/cm2에서 최대 25 kg/cm2이고, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이상의 경우, 마찰 용접 기구의 추가로 가해자는 가압력(업셋압력)은 최소 20 kgf/cm2에서 최대 30 kg/cm2 인 것을 특징으로 한다.Among the friction welding process conditions, when the melting point of the material is 2000 ℃ or less, the additional perpetrator of the friction welding mechanism has a pressing force (upset pressure) of 15 kgf/cm 2 to a maximum of 25 kg/cm 2 , and the melting point of the material In the case of more than 2000 ℃, the additional force of the friction welding device (upset pressure) is characterized by a minimum of 20 kgf/cm 2 and a maximum of 30 kg/cm 2 .
상기 열간 등압 성형용 캐닝용기의 소재는 금속 또는 이들의 합급 및 세라믹, 금속과 세라믹 복합체들로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.The material of the canning container for hot isostatic pressing may be any one or more selected from the group consisting of metals or their alloys, ceramics, and metal and ceramic composites.
상술한 본 발명의 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예는,Another embodiment of the present invention for achieving the object of the present invention described above,
입력부; 제어부; 및 상기 제어부의 제어에 따라, 열간 등압 성형용 캐닝용기의 접합부를 마찰 용접에 의해 접합하여 열간 등압 성형 캐닝용기를 제작하는 마찰 용접부;를 포함하여 구성되는 열간 등압 성형용 캐닝용기 마찰 용접 장치 방법에 있어서,Input unit; Control unit; And a friction welding unit for manufacturing a hot isostatic canning container by joining the joint of the hot isostatic canning container by friction welding under the control of the control unit; In,
상기 입력부가 열간 등압 성형용 캐닝용기의 제작을 위한 마찰 용접 공정 조건을 입력받는 공정조건 입력단계;A process condition input step in which the input unit receives a friction welding process condition for manufacturing a canning container for hot isostatic pressing;
상기 제어부가 상기 공정조건 입력단계에서 입력된 마찰 용접 공정의 조건을 설정한 후, 상기 열간 등압 성형용 캐닝용기의 제작 공정 별 제어 신호를 출력하여 마찰 용접을 제어하는 마찰 용접 제어 단계; 및A friction welding control step of controlling friction welding by outputting a control signal for each manufacturing process of the hot isostatic canning container after the control unit sets the conditions of the friction welding process input in the process condition input step; And
상기 마찰 용접부가 상기 열간 등압 성형용 캐닝용기의 제작 공정 별 제어 신호에 따라 상기 열간 등압 성형용 캐닝용기를 마찰 용접하는 마찰 용접 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열간 등압 성형용 캐닝용기 마찰 용접 방법을 제공한다.Friction welding step of friction welding the canning container for hot isostatic pressure molding according to a control signal for each manufacturing process of the hot isostatic pressure molding canning container by the friction welding unit; Provide welding method.
상기 공정조건 입력단계에서 입력되는 상기 마찰 용접 공정 조건은,The friction welding process conditions input in the process condition input step,
소재의 용융점에 따라 상기 마찰 용접부의 상기 마찰 용접 기구의 압력, 상기 마찰 용접 기구의 회전 속도, 마찰 시간, 마찰 후 추가로 가해지는 가압력(업셋압력) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.Depending on the melting point of the material, it may include one or more of the pressure of the friction welding device of the friction welding part, the rotation speed of the friction welding device, a friction time, and an additional pressing force (upset pressure) applied after friction.
상기 마찰 용접 공정 조건 중, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이하의 경우, 상기 마찰 용접부의 상기 마찰 용접 기구 압력은 최소 15 kgf/cm2에서 최대 20 kg/cm2이고, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이상의 경우, 용접 기구 압력은 최소 20 kgf/cm2에서 최대 30 kg/cm2인 것을 특징한다. Among the friction welding process conditions, when the melting point of the material is 2000 °C or less, the friction welding mechanism pressure of the friction welding part is at least 15 kgf/cm 2 to a maximum of 20 kg/cm 2 , and the melting point of the material is 2000 °C or more , The welding tool pressure is characterized by a minimum of 20 kgf/cm 2 and a maximum of 30 kg/cm 2 .
상기 마찰 용접 공정 조건 중, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이하의 경우, 상기 마찰 용접 기구의 회전속도는 최소 1000 RPM 내지 최대 1600 RPM이고, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이상의 경우, 마찰 용접 기구의 회전속도는 최소 1500 RPM 내지 최대 2500 RPM인 것을 특정으로 한다.Among the friction welding process conditions, when the melting point of the material is 2000 °C or less, the rotational speed of the friction welding device is at least 1000 RPM to 1600 RPM, and when the melting point of the material is 2000 °C or more, the rotational speed of the friction welding device is It is specified to be a minimum of 1500 RPM to a maximum of 2500 RPM.
상기 마찰 용접 공정 조건 중, 상기 마찰 시간은 최소 3초에서 최대 10초인 것을 특징으로 한다.Among the friction welding process conditions, the friction time is characterized in that from a minimum of 3 seconds to a maximum of 10 seconds.
상기 마찰 용접 공정 조건 중, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이하의 경우, 상기 마찰 용접 기구의 추가로 가해자는 가압력(업셋압력)은 최소 15 kgf/cm2에서 최대 25 kg/cm2이고, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이상의 경우, 마찰 용접 기구의 추가로 가해자는 가압력(업셋압력)은 최소 20 kgf/cm2에서 최대 30 kg/cm2 인 것을 특징으로 한다.Among the friction welding process conditions, when the melting point of the material is 2000 ℃ or less, the additional perpetrator of the friction welding mechanism has a pressing force (upset pressure) of 15 kgf/cm 2 to a maximum of 25 kg/cm 2 , and the melting point of the material In the case of more than 2000 ℃, the additional force of the friction welding device (upset pressure) is characterized by a minimum of 20 kgf/cm 2 and a maximum of 30 kg/cm 2 .
상기 열간 등압 성형용 캐닝용기의 소재는 금속 또는 이들의 합급 및 세라믹, 금속과 세라믹 복합체들로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.The material of the canning container for hot isostatic pressing may be any one or more selected from the group consisting of metals or their alloys, ceramics, and metal and ceramic composites.
상술한 본 발명의 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예는,Another embodiment of the present invention for achieving the object of the present invention described above,
입력부; 제어부; 마찰 용접부; 및 열간 등압 성형부를 포함하는 열간등압 성형 장치에 의한 열간 등압 성형 방법에 있어서,Input unit; Control unit; Friction welds; And In the hot isostatic pressing method using a hot isostatic pressing device comprising a hot isostatic pressing portion
상기 입력부가 열간 등압 성형용 캐닝용기의 제작을 위한 마찰 용접 공정 조건을 입력받는 공정조건 입력단계;A process condition input step in which the input unit receives a friction welding process condition for manufacturing a canning container for hot isostatic pressing;
상기 제어부가 상기 공정조건 입력단계에서 입력된 마찰 용접 공정의 조건을 설정한 후, 상기 열간 등압 성형용 캐닝용기의 제작 공정 별 제어 신호를 출력하여 마찰 용접을 제어하는 마찰 용접 제어 단계;A friction welding control step of controlling friction welding by outputting a control signal for each manufacturing process of the hot isostatic canning container after the control unit sets the conditions of the friction welding process input in the process condition input step;
상기 마찰 용접부가 상기 열간 등압 성형용 캐닝용기의 제작 공정 별 제어 신호에 따라 상기 열간 등압 성형용 캐닝용기를 마찰 용접하는 마찰 용접 단계; 및A friction welding step of friction welding the canning container for hot isostatic pressure molding according to a control signal for each manufacturing process of the hot isostatic pressure molding canning container by the friction welding unit; And
상기 마찰 용접 단계에서 제작된 상기 열간 등압 성형용 캐닝용기에 열간 등압 성형용 소재를 충진하고 상기 열간 등압 성형부에 장입한 후 탈 가스, 가온 및 불활성 가스에 의한 등방압 인가에 의해 열간 등압 성형을 수행하는 열간 등압 성형 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열간 등압 성형 방법을 제공한다.After filling the hot isostatic pressure forming canning container manufactured in the friction welding step with a material for hot isostatic pressure molding, loading it into the hot isostatic pressing unit, and applying hot isostatic pressure by degassing, heating, and inert gas. It provides a hot isostatic pressing method comprising a; hot isostatic pressing step to perform.
상기 공정조건 입력단계에서 입력되는 상기 마찰 용접 공정 조건은,The friction welding process conditions input in the process condition input step,
소재의 용융점에 따라 상기 마찰 용접부의 상기 마찰 용접 기구의 압력, 상기 마찰 용접 기구의 회전 속도, 마찰 시간, 마찰 후 추가로 가해지는 가압력(업셋압력) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.Depending on the melting point of the material, it may include one or more of the pressure of the friction welding device of the friction welding part, the rotation speed of the friction welding device, a friction time, and an additional pressing force (upset pressure) applied after friction.
상기 마찰 용접 공정 조건 중, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이하의 경우, 상기 마찰 용접부의 상기 마찰 용접 기구 압력은 최소 15 kgf/cm2에서 최대 20 kg/cm2이고, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이상의 경우, 용접 기구 압력은 최소 20 kgf/cm2에서 최대 30 kg/cm2인 것을 특징한다. Among the friction welding process conditions, when the melting point of the material is 2000 °C or less, the friction welding mechanism pressure of the friction welding part is at least 15 kgf/cm 2 to a maximum of 20 kg/cm 2 , and the melting point of the material is 2000 °C or more , The welding tool pressure is characterized by a minimum of 20 kgf/cm 2 and a maximum of 30 kg/cm 2 .
상기 마찰 용접 공정 조건 중, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이하의 경우, 상기 마찰 용접 기구의 회전속도는 최소 1000 RPM 내지 최대 1600 RPM이고, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이상의 경우, 마찰 용접 기구의 회전속도는 최소 1500 RPM 내지 최대 2500 RPM인 것을 특정으로 한다.Among the friction welding process conditions, when the melting point of the material is 2000 °C or less, the rotational speed of the friction welding device is at least 1000 RPM to 1600 RPM, and when the melting point of the material is 2000 °C or more, the rotational speed of the friction welding device is It is specified to be a minimum of 1500 RPM to a maximum of 2500 RPM.
상기 마찰 용접 공정 조건 중, 상기 마찰 시간은 최소 3초에서 최대 10초인 것을 특징으로 한다.Among the friction welding process conditions, the friction time is characterized in that from a minimum of 3 seconds to a maximum of 10 seconds.
상기 마찰 용접 공정 조건 중, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이하의 경우, 상기 마찰 용접 기구의 추가로 가해자는 가압력(업셋압력)은 최소 15 kgf/cm2에서 최대 25 kg/cm2이고, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이상의 경우, 마찰 용접 기구의 추가로 가해자는 가압력(업셋압력)은 최소 20 kgf/cm2에서 최대 30 kg/cm2 인 것을 특징으로 한다.Among the friction welding process conditions, when the melting point of the material is 2000 ℃ or less, the additional perpetrator of the friction welding mechanism has a pressing force (upset pressure) of 15 kgf/cm 2 to a maximum of 25 kg/cm 2 , and the melting point of the material In the case of more than 2000 ℃, the additional force of the friction welding device (upset pressure) is characterized by a minimum of 20 kgf/cm 2 and a maximum of 30 kg/cm 2 .
상기 열간 등압 성형용 캐닝용기의 소재는 금속 또는 이들의 합급 및 세라믹, 금속과 세라믹 복합체들로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.The material of the canning container for hot isostatic pressing may be any one or more selected from the group consisting of metals or their alloys, ceramics, and metal and ceramic composites.
상술한 구성을 가지는 본 발명의 일 실시에의 열간 등압 성형용 캐닝용기 마찰 용접 장치, 그 방법 및 열간 등압 성형 방법은, 마찰 용접에 의해 열간 등압 성형 캐닝용기를 자동으로 제작할 수 있도록 하는 것에 의해, 용융 용접 시의 숙련공이 필요하지 않고, 마찰 용접의 수행에 의해 용접 스패터와 용접가스 부착물 등의 불순물이 발생하지 않아, 용융 용접 시와 같이 용접 스패터와 용접가스 부착물 등의 불순물 제거를 위한 세척 등의 공정을 수행하지 않아도 되어, 열간 등압 성형용 캐닝용기의 제작 및 열간 등압 성형 공정의 비용 및 시간을 현저히 절감시키는 효과를 제공한다.The friction welding apparatus for a hot isostatic canning container according to an embodiment of the present invention having the above-described configuration, the method thereof, and the hot isostatic pressure forming method, by allowing automatic production of a hot isostatic press forming canning container by friction welding, Cleaning to remove impurities such as welding spatter and welding gas deposits, such as welding spatter and welding gas deposits, as during melt welding, because skilled workers are not required and impurities such as welding spatter and welding gas deposits are not generated by performing friction welding. It is not necessary to perform processes such as, thereby providing an effect of significantly reducing the cost and time of manufacturing a hot isostatic pressure forming canning container and hot isostatic pressing process.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 열간 등압 성형용 캐닝 용기 마찰용접 장치(1)의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예의 캐닝 용기의 분해도.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 열간 등압 성형용 캐닝 용기 마찰용접 방법의 처리과정을 나타내는 순서도.
도 4는 본 발명의 일 실시예의 캐닝용기의 마찰용접을 위한 가압 공정을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예의 캐닝용기의 마찰용접을 위한 가압 공정에 의한 접합부 연화 공정을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예의 캐닝용기의 마찰용접을 위한 없셋가압 공정을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예의 캐닝용기 마찰용접 공정의 공정별 사진.
도 8은 본 발명의 다른 실시예의 열간 등압 성형용 캐닝 용기 마찰용접 장치(1)와 열간 등압 성형부(400)를 포함하는 열간 등압 성형 장치(2)의 개략적인 구성도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예의 열간 등압 성형 방법의 처리과정을 나타내는 순서도.1 is a schematic configuration diagram of a friction welding apparatus 1 for a canning container for hot isostatic pressing according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an exploded view of the canning container according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flow chart showing the processing process of the friction welding method for hot isostatic pressing canning container according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a pressing process for friction welding of a canning container according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a joint softening process by a pressing process for friction welding of a canning container according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing a pressurizing process for friction welding of a canning container according to an embodiment of the present invention.
7 is a photograph of each process of a friction welding process for a canning container according to an embodiment of the present invention.
8 is a schematic configuration diagram of a hot isostatic pressing apparatus 2 including a friction welding apparatus 1 for hot isostatic pressing and a hot isostatic pressing
9 is a flow chart showing a processing process of a hot isostatic pressing method according to another embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms, and therefore is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, bonded)" with another part, it is not only "directly connected", but also "indirectly connected" with another member in the middle. "Including the case. In addition, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further provided, rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.
본 명세서에서 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 명세서에서, "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.The terms used in the present specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or a combination thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.
본 명세서에서 열간 등압 성형이란 열간 등방압 가압법(hot isostatic pressing)에 의한 성형을 의미하는 것으로, 분말 야금 성형 기술의 하나이다. In the present specification, hot isostatic pressing means molding by hot isostatic pressing, and is one of the powder metallurgy molding techniques.
상기 열간 등압 성형은 통상 아르곤 등의 가스를 압력 매체로 하여 약 100 ℃ 내지 2,000 ℃의 고온 및 약 10 MPa 내지 200 MPa의 등방적인 압력을 상기 성형 재료에 동시에 가해서 성형체를 성형한다. In the hot isostatic pressing, a molded article is formed by simultaneously applying a high temperature of about 100°C to 2,000°C and an isotropic pressure of about 10 MPa to 200 MPa using a gas such as argon as a pressure medium.
상기 열간 등압 성형은 모든 방향으로부터 동등한 압력이 재료에 가해서, 피처리체의 모든 면이 동일하게 수축한다는 점에서, 1축 가압을 이용하여 재료를 가공하는 핫프레스(hot press)방법과 구별된다. The hot isostatic pressing is distinguished from a hot press method in which a material is processed using uniaxial pressure in that equal pressure is applied to the material from all directions, and all surfaces of the object to be treated contract equally.
상기 HIP성형은 피처리체에 균일하게 압력이 작용하며, 가압후의 형상이 초기의 피처리체의 형상과 크게 바뀌지 않고, 피처리체의 재료의 제약이 비교적 적은 것이 특징이며, 분말 성형 재료의 고밀도 성형 및 소결, 주조품 가공 소결 및 보수, 이종 재료의 확산 접합 등에 사용되며, 초고밀도 및 고강도 세라믹, 터빈 블레이드, 터빈 임펠라 등 특수합금을 얻는데 사용될 수 있다. The HIP molding is characterized by uniform pressure acting on the object to be processed, the shape after pressing does not change significantly from the shape of the initial object to be processed, and relatively few restrictions on the material of the object to be processed. It is used for casting, processing, sintering and repairing, diffusion bonding of dissimilar materials, and it can be used to obtain special alloys such as ultra-high density and high strength ceramics, turbine blades, and turbine impellers.
나아가, 상기 열간 등압 성형은 극한, 고도의 응력을 받는 장치에서 사용하기 위한 규격에 맞는 부품, 예를 들면, 항공우주산업에 사용되는 부품, 핵연료 기초 조립부품 등을 비롯한 모든 산업분야에 사용되는 부품을 설계하는데 사용될 수 있다. Furthermore, the hot isostatic pressing is a component that meets standards for use in extreme, highly stressed devices, for example, components used in the aerospace industry, components used in all industrial fields, including nuclear fuel basic assembly components. Can be used to design.
상기 열간 등압 성형의 공정은 일반적으로, 성형재료 가공단계; 캐닝단계; 열간 등압 성형(열간등방가압성형)단계; 및 캐닝제거단계;로 이루어진다. In general, the process of hot isostatic pressing may include processing a molding material; Canning step; Hot isostatic pressing (hot isostatic pressing) step; And canning removal step.
상기 성형 공정은 성형재료를 가공하여, 상기 캐닝단계에서 진공배기관이 형성된 캐닝용기에 충진하고, 상기 캐닝용기를 밀폐, 진공시킨 후, 열간 등방 가압하여 성형하고, 상기 캐닝용기를 제거하여 최종적으로 원하는 제품을 얻게 된다. In the molding process, the molding material is processed, filling the canning container with a vacuum exhaust pipe formed in the canning step, sealing and vacuuming the canning container, forming by hot isostatic pressing, and removing the canning container to finally You get a product.
이와 같이 열간 등압 성형 공정을 사용하기 위해서, 캐닝단계를 거쳐야 하며, 상기 캐닝단계에서 캐닝된 캐닝용기 내부의 진공이 파괴되거나 진공이 불충분하면 접합면에 공기층이 남아 있게 되어 접합 불량이 발생할 수 있다. In order to use the hot isostatic pressing process as described above, it is necessary to undergo a canning step, and if the vacuum inside the canning container that is canned in the canning step is destroyed or the vacuum is insufficient, an air layer remains on the bonding surface, which may cause bonding failure.
또한, 고온 고압에서 수행되는 열간 등압 성형의 특성상, 불충분한 진공 및 밀봉으로 인하여 폭발이 일어날 위험이 존재하는바, 캐닝용기의 진공 및 밀봉작업은 매우 중요한 작업에 해당한다. In addition, due to the characteristics of hot isostatic pressing performed at high temperature and high pressure, there is a risk of explosion due to insufficient vacuum and sealing, and vacuum and sealing of the canning container are very important operations.
본 발명의 열간 등압 성형용 캐닝용기 마찰용접장치(1)는 상기 캐닝단계에서, 캐닝용기의 내부를 진공 및 밀폐하기 위하여 사용되는 장치에 해당한다. The friction welding apparatus 1 for a canning container for hot isostatic pressing of the present invention corresponds to a device used to vacuum and seal the interior of the canning container in the canning step.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 열간 등압 성형용 캐닝 용기 마찰용접 장치(1)의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a friction welding apparatus 1 for a canning container for hot isostatic pressing according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 열간 등압 성형용 캐닝용기 마찰용접장치(1)는 입력부(100); 제어부(200); 및 마찰용접기구(310)가 포함된 마찰용접부(300);를 포함한다. Referring to Figure 1, the hot isostatic pressure molding canning container friction welding apparatus 1 of the present invention is an
상기 입력부(100)는 열간 등압 성형용 캐닝용기의 제작을 위한 마찰 용접 공정 조건을 입력할 수 있도록 하는 키보드, 데이터 리더기 등의 입력 장치 등으로 구성될 수 있다.The
상기 제어부(200)는 상기 입력부를 통해 입력된 마찰 용접 공정 조건에 따라 상기 열간 등압 성형용 캐닝용기 제작을 위한 마찰 용접 제어신호를 출력하여 상기 캐닝용기에 대한 마찰 용접을 자동으로 수행하는 제어를 수행하도록 구성될 수 있다. 상술한 기능을 수행하는 상기 제어부(200)는 하드웨어 장치, 마이크로프로세서 칩 또는 상기 마이크로 프로세서 칩을 탑재한 컴퓨터 등으로 구성될 수 있다.The
본 발명의 캐닝용기 마찰용접장치(1)는 상기 입력부(100) 및 제어부(200)를 포함함으로써, 상기 입력부(100)에 용접 공정 조건을 입력하기만 하면, 상기 제어부(200)를 통하여 자동으로 캐닝용기의 용접이 가능한바, 숙련된 용접공이 아니더라도 누구나 사용 가능하고, 열간 등압 성형용 캐닝용기의 제작을 용이하게 함은 물론, 제작 시간을 현저히 단축될 수 있다는 장점이 있다. The canning container friction welding device 1 of the present invention includes the
다음으로, 본 발명의 캐닝용기 마찰용접장치(1)는 마찰용접기구(310)가 포함된 마찰용접부(300)를 포함한다. Next, the friction welding apparatus 1 for a canning container of the present invention includes a
도 2는 본 발명의 일 실시예의 캐닝 용기의 분해도이다. 일반적으로 캐닝 용기(10)는 도 2와 같이, 바닥판(11), 캐닝관(13) 및 탈가스관(17)이 형성된 상부판(15)의 각 부분품들을 각 부분품들의 마찰용접 접합을 위한 여러 번의 마찰용접을 수행하는 것에 제작된다.2 is an exploded view of a canning container according to an embodiment of the present invention. In general, the
그리고 상기 마찰용접기구(310)는, 도 1과 같이, 상기 캐닝용기(10)의 분리된 일 측을 고정하여 압력을 인가하며 회시키는 회전고정지그(311)와 상기 캐닝용기(10)의 분리된 타 측을 고정하는 고정지그(312)를 포함하여 구성되어, 캐닝용기(10)의 부분품들을 각각 고정한 후 가압되면서 회전고정지그(311)가 회전하는 것에 의해 캐닝용기(10)의 부분품들의 접촉부를 마찰용접에 의해 접합하는 기능을 수행한다.And the
도 3은 본 발명의 일 실시예의 열간 등압 성형용 캐닝 용기 마찰용접 방법의 처리과정을 나타내는 순서도이다.Figure 3 is a flow chart showing the processing process of the friction welding method for hot isostatic pressing canning container according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 열간 등압 성형용 캐닝용기의 마찰용접방법은 공정조건 입력단계(S10); 마찰 용접 제어 단계(S20) 및 마찰 용접 단계(S30);를 포함한다. 3, the friction welding method of the canning container for hot isostatic pressure molding of the present invention is a process condition input step (S10); It includes; friction welding control step (S20) and friction welding step (S30).
상기 공정조건 입력단계(S10)는 열간 등압 성형용 캐닝용기의 제작을 위한 마찰 용접 공정 조건을 입력받는다. 상기 공정 조건 입력단계(S10)는 컴퓨터 등의 자동화 기기(미도시)와 연결된 입력부(100)를 통하여 수행될 수 있다. 예를 들면, 상기 입력부(100)에 입력된 공정조건은 상기 입력부(100)와 연결된 제어부(200)를 이용하여 마찰용접부(300)에 명령할 수 있고, 상기 마찰 용접부(300)에서는 상기 입력부(100)에 입력된 공정조건을 이용하여 마찰용접을 수행할 수 있다.In the process condition input step S10, a friction welding process condition for manufacturing a canning container for hot isostatic pressure molding is input. The process condition input step S10 may be performed through the
상기 마찰 용접 공정 조건은 소재의 용융점에 따라 상기 마찰 용접부의 상기 마찰 용접 기구의 압력, 상기 마찰 용접 기구의 회전 속도, 마찰 시간, 마찰 후 추가로 가해지는 가압력(업셋압력) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The friction welding process conditions may include one or more of a pressure of the friction welding mechanism of the friction welding part, a rotation speed of the friction welding mechanism, a friction time, and an additional pressing force (upset pressure) applied after friction according to the melting point of the material. I can.
상기 마찰 용접 공정 조건 중, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이하의 경우, 상기 마찰 용접부의 상기 마찰 용접 기구 압력은 최소 15 kgf/cm2에서 최대 20 kg/cm2이고, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이상의 경우, 용접 기구 압력은 최소 20 kgf/cm2에서 최대 30 kg/cm2인 것을 특징한다. Among the friction welding process conditions, when the melting point of the material is 2000 °C or less, the friction welding mechanism pressure of the friction welding part is at least 15 kgf/cm 2 to a maximum of 20 kg/cm 2 , and the melting point of the material is 2000 °C or more , The welding tool pressure is characterized by a minimum of 20 kgf/cm 2 and a maximum of 30 kg/cm 2 .
상기 마찰 용접 공정 조건 중, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이하의 경우, 상기 마찰 용접 기구의 회전속도는 최소 1000 RPM 내지 최대 1600 RPM이고, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이상의 경우, 마찰 용접 기구의 회전속도는 최소 1500 RPM 내지 최대 2500 RPM인 것을 특정으로 한다.Among the friction welding process conditions, when the melting point of the material is 2000 °C or less, the rotational speed of the friction welding device is at least 1000 RPM to 1600 RPM, and when the melting point of the material is 2000 °C or more, the rotational speed of the friction welding device is It is specified to be a minimum of 1500 RPM to a maximum of 2500 RPM.
상기 마찰 용접 공정 조건 중, 상기 마찰 시간은 최소 3초에서 최대 10초인 것을 특징으로 한다.Among the friction welding process conditions, the friction time is characterized in that from a minimum of 3 seconds to a maximum of 10 seconds.
상기 마찰 용접 공정 조건 중, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이하의 경우, 상기 마찰 용접 기구의 추가로 가해자는 가압력(업셋압력)은 최소 15 kgf/cm2에서 최대 25 kg/cm2이고, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이상의 경우, 마찰 용접 기구의 추가로 가해자는 가압력(업셋압력)은 최소 20 kgf/cm2에서 최대 30 kg/cm2 인 것을 특징으로 한다.Among the friction welding process conditions, when the melting point of the material is 2000 ℃ or less, the additional perpetrator of the friction welding mechanism has a pressing force (upset pressure) of 15 kgf/cm 2 to a maximum of 25 kg/cm 2 , and the melting point of the material In the case of more than 2000 ℃, the additional force of the friction welding device (upset pressure) is characterized by a minimum of 20 kgf/cm 2 and a maximum of 30 kg/cm 2 .
상기 마찰 용접 제어 단계(S20)는 상기 제어부(200)가 상기 공정조건 입력단계(S10)에서 입력된 마찰 용접 공정의 조건을 설정한 후, 상기 열간 등압 성형용 캐닝용기(10)의 제작 공정 별 마찰 용접 제어 신호를 출력하여 마찰 용접을 제어를 수행하는 단계이다.In the friction welding control step (S20), after the
상기 마찰 용접 단계(S30)는 상기 마찰용접부(300)가 상기 제어부(200)의 열간 등압 성형용 캐닝용기의 제작을 위한 마찰 용접 제어 신호에 따라 구동되어, 열간 등압 성형용 캐닝용기(10)의 접합부 또는 마개부를 접합면 마찰 용접 등의 방법으로 마찰 용접을 수행하여 접합시킨다.In the friction welding step (S30), the
도 4는 본 발명의 일 실시예의 캐닝용기의 마찰용접을 위한 가압 공정을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예의 캐닝용기의 마찰용접을 위한 가압 공정에 의한 접합부 연화 공정을 나타내는 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예의 캐닝용기의 마찰용접을 위한 없셋가압 공정을 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예의 캐닝용기 마찰용접 공정의 공정별 사진이다.4 is a view showing a pressing process for friction welding of a canning container according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a view showing a process of softening a joint by a pressing process for friction welding of a canning container according to an embodiment of the present invention 6 is a view showing a pressure-free process for friction welding of a canning container according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a photograph of each process of a friction welding process for a canning container according to an embodiment of the present invention.
도 4 내지 도 7과 같이, 상기 마찰 용접 단계(S30)는 캐닝용기(10)의 서로 마찰용접될 부분품들(바닥(11) 및 캐닝관(13)) 중 하나를 회전고정지그(311)에 고정하고, 다른 하나를 고정지그(312)에 고정한 후, 회전고저지그(311)를 가압하여 캐닝용기(10)의 서로 마찰용접될 부분품들의 접합부를 접합시켜 회전시키는 도 4의 가압 공정을 수행한다. 이 후 상기 가압 공정을 지속하여 도 5와 같이 캐닝용기(10)의 부분품들의 접합부에서 발열시켜 접합부를 연화시키는 접합부 연화 공정을 수행한다. 그리고 도 6과 같이 ,업셋 가압을 수행하는 것에 의해 캐닝용기부분품들을 고상접합하는 업셋 가압 공정을 수행하여 캐닝용기의 부분품들을 접합시키며, 이러한 과정을 캐닝용기 부분품들의 접합 필요에 따라 반복 수행하는 것에 의해 캐닝용기(10)의 제작이 완료된다. As shown in FIGS. 4 to 7, in the friction welding step (S30), one of the parts (bottom 11 and canning pipe 13) to be friction-welded to each other of the
도 8은 본 발명의 다른 실시예의 열간 등압 성형 장치(2)의 개략적인 구성도이다. 8 is a schematic configuration diagram of a hot isostatic pressing apparatus 2 according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 실시예의 열간 등압 성형 장치(2)는 도 8과 같이, 도 1 내지 도 7에서 설명된 열간 등압 성형용 캐닝 용기 마찰용접 장치(1)와 열간 등압 성형부(400)를 포함하여 구성된다.The hot isostatic pressing apparatus 2 of another embodiment of the present invention includes a canning container friction welding apparatus 1 for hot isostatic pressing described in FIGS. 1 to 7 and a hot isostatic
상기 구성 중 상기 열간 등압 성형용 캐닝용기 마찰 용접 장치(1)의 구성은 도 1 내지 도 7에서 설명된 구성을 가지므로 그 상세한 설명을 생략한다.Among the above configurations, the configuration of the canning container friction welding apparatus 1 for hot isostatic pressure molding has the configurations described in FIGS. 1 to 7, so a detailed description thereof will be omitted.
상기 열간 등압 성형부(400)는 상기 열간 등압 성형용 캐닝용기 마찰 용접 장치(1)에 의해 제작되어 열간 등압 성형 소재가 충진된 상기 열간 등압 성형용 캐닝용기(10)가 장착된 후, 진공화하고, 고압의 불활성 가스와 고열이 인가되어 등방 가압되는 것에 의해 상기 열간 등압 성형용 캐닝용기(10) 내에 충진된 열간 등압 성형 소재를 열간 등압 성형용 캐닝용기(10)의 형상으로 성형하도록 구성된다.The hot isostatic
즉, 도 3의 마찰 용접 단계(S30)에서 제작된 상기 열간 등압 성형용 캐닝용기(10)에 열간 등압 성형용 소재를 충진하고 상기 열간 등압 성형부에 장입한 후 탈 가스, 가온 및 불활성 가스에 의한 등방압 인가에 의해 열간 등압 성형을 수행한다.That is, after filling the material for hot isostatic pressure molding into the hot isostatic pressure molding
도 9는 본 발명의 다른 실시예의 열간 등압 성형 방법의 처리과정을 나타내는 순서도이다.9 is a flow chart showing a processing process of a hot isostatic pressing method according to another embodiment of the present invention.
도 9와 같이, 상기 도 8의 열간 등압 성형 장치(2)에 의한 열간 등압 성형 방법은, 도 3에서 설명된 공정 조건 입력 단계(S10), 마찰 용접 제어 단계(S20), 마찰 용접 단계(S30)에 부가하여 열간 등압 성형 단계(S40)를 더 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 9, the hot isostatic pressure forming method by the hot isostatic pressing apparatus 2 of FIG. 8 is a process condition input step (S10), friction welding control step (S20), and friction welding step (S30) described in FIG. ) In addition to the hot isostatic pressing step (S40).
상기 공정 조건 입력 단계(S10), 마찰 용접 제어 단계(S20), 마찰 용접 단계(S30)는 도 3의 구성과 동일하므로 그 상세한 설명은 생략한다.The process condition input step (S10), friction welding control step (S20), and friction welding step (S30) are the same as those of FIG. 3, and thus detailed descriptions thereof will be omitted.
상기 열간 등압 성형 단계(S40)는 상기 열간 등압 성형용 캐닝용기 마찰 용접 장치(1)에 의해 제작되어 열간 등압 성형 소재가 충진된 상기 열간 등압 성형용 캐닝용기(10)를 상기 열간 등압 성형부(400)의 내부에 장착한 후, 진공화하고, 고압의 불활성 가스와 고열을 인가하여 등방가압하는 것에 의해 상기 열간 등압 성형용 캐닝용기(10) 내에 충진된 열간 등압 성형 소재를 열간 등압 성형용 캐닝용기(10)의 형상으로 성형하는 단계를 수행하도록 구성된다.The hot isostatic pressure molding step (S40) is made by the hot isostatic pressure molding canning container friction welding device (1) and the hot isostatic pressure molding
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the technical idea of the present invention described above has been specifically described in the preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of explanation and not for the limitation thereof. In addition, those of ordinary skill in the technical field of the present invention will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
1: 마찰 용접 장치
10: 캐닝용기
11: 마닥판
13: 캐닝관
15: 상부판
17: 탈가스관
100: 입력부
200: 제어부
300: 마찰용접부
310: 마찰 용접 기구
311: 회전고정지그
312: 고정지그
400: 열간 등압 성형부1: friction welding device
10: Canning container
11: Madakpan
13: Canning Hall
15: top plate
17: degassing pipe
100: input
200: control unit
300: friction welding part
310: friction welding apparatus
311: rotation fixing jig
312: fixing jig
400: hot isostatic pressing part
Claims (21)
상기 입력부가 열간 등압 성형용 캐닝용기의 제작을 위한 마찰 용접 공정 조건을 입력받는 공정조건 입력단계;
상기 제어부가 상기 공정조건 입력단계에서 입력된 마찰 용접 공정의 조건을 설정한 후, 상기 열간 등압 성형용 캐닝용기의 제작 공정 별 제어 신호를 출력하여 마찰 용접을 제어하는 마찰 용접 제어 단계; 및
상기 마찰 용접부가 상기 열간 등압 성형용 캐닝용기의 제작 공정 별 제어 신호에 따라 상기 열간 등압 성형용 캐닝용기를 마찰 용접하는 마찰 용접 단계;를 포함하여 구성되고,
상기 마찰 용접 단계는 상기 캐닝용기의 서로 마찰용접될 부분품들 중 하나를 회전 고정지그에 고정하고, 다른 하나를 고정 지그에 고정한 후, 회전 고정지그를 가압하여 상기 캐닝용기의 서로 마찰용접될 부분품들의 접합부를 접합시켜 회전시키는 가압공정; 상기 가압 공정을 지속하여 상기 캐닝용기의 부분품들의 접합부를 발열시켜 연화시키는 접합부 연화 공정; 및 업셋 가압을 수행하여 상기 캐닝용기의 부분품들을 고상접합 하는 업셋 가압 공정;을 포함하고,
상기 마찰 용접 단계를 캐닝용기 부분품들의 접합 필요에 따라 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 열간 등압 성형용 캐닝용기 마찰 용접 방법.Input unit; A control unit; And a friction welding unit for manufacturing a hot isostatic canning container by joining the joint of the hot isostatic canning container by friction welding under the control of the control unit; In,
A process condition input step in which the input unit receives a friction welding process condition for manufacturing a canning container for hot isostatic pressing;
A friction welding control step of controlling friction welding by outputting a control signal for each manufacturing process of the hot isostatic canning container after the control unit sets the conditions of the friction welding process input in the process condition input step; And
And a friction welding step of friction welding the canning container for hot isostatic pressing according to a control signal for each manufacturing process of the hot isostatic pressure forming canning container by the friction welding unit, and
In the friction welding step, one of the parts to be friction-welded to each other of the canning container is fixed to a rotation fixing jig, the other is fixed to the fixing jig, and then the rotation fixing jig is pressed to form parts to be friction-welded to each other of the canning container. A pressing step of bonding and rotating the joint; A joint softening process of continuing the pressing process to generate heat and soften the joints of the parts of the canning container; And an upset pressing process of solid-phase bonding the parts of the canning container by performing an upset pressing.
The friction welding method for hot isostatic pressing of a canning container, characterized in that repeating the friction welding step according to the need for bonding of the canning container parts.
상기 공정조건 입력단계에서 입력되는 상기 마찰 용접 공정 조건은,
소재의 용융점에 따라 상기 마찰 용접부의 상기 마찰 용접 기구의 압력, 상기 마찰 용접 기구의 회전 속도, 마찰 시간, 마찰 후 추가로 가해지는 가압력(업셋압력) 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열간 등압 성형용 캐닝용기 마찰 용접 방법.The method of claim 8,
The friction welding process conditions input in the process condition input step,
Hot isostatic pressure, characterized in that it comprises at least one of the pressure of the friction welding device of the friction welding part, the rotation speed of the friction welding device, the friction time, and an additional pressing force (upset pressure) applied after friction according to the melting point of the material Forming canning container friction welding method.
상기 마찰 용접 공정 조건 중, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이하의 경우, 상기 마찰 용접부의 상기 마찰 용접 기구 압력은 최소 15 kgf/cm2에서 최대 20 kg/cm2이고, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이상의 경우, 용접 기구 압력은 최소 20 kgf/cm2에서 최대 30 kg/cm2인 것을 특징으로 하는 열간 등압 성형용 캐닝용기 마찰 용접 방법.The method of claim 8,
Among the friction welding process conditions, when the melting point of the material is 2000 °C or less, the friction welding mechanism pressure of the friction welding part is at least 15 kgf/cm 2 to a maximum of 20 kg/cm 2 , and the melting point of the material is 2000 °C or more , The welding tool pressure is at least 20 kgf/cm 2 to a maximum of 30 kg/cm 2. Hot isostatic pressure forming canning vessel friction welding method, characterized in that.
상기 마찰 용접 공정 조건 중, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이하의 경우, 상기 마찰 용접 기구의 회전속도는 최소 1000 RPM 내지 최대 1600 RPM이고, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이상의 경우, 마찰 용접 기구의 회전속도는 최소 1500 RPM 내지 최대 2500 RPM인 것을 특징으로 하는 열간 등압 성형용 캐닝용기 마찰 용접 방법.The method of claim 8,
Among the friction welding process conditions, when the melting point of the material is 2000 °C or less, the rotational speed of the friction welding device is at least 1000 RPM to 1600 RPM, and when the melting point of the material is 2000 °C or more, the rotational speed of the friction welding device is Friction welding method for canning containers for hot isostatic molding, characterized in that the minimum 1500 RPM to the maximum 2500 RPM.
상기 마찰 용접 공정 조건 중, 마찰 시간은 최소 3초에서 최대 10초인 것을 특징으로 하는 열간 등압 성형용 캐닝용기 마찰 용접 방법.The method of claim 8,
Among the friction welding process conditions, the friction time is from a minimum of 3 seconds to a maximum of 10 seconds.
상기 마찰 용접 공정 조건 중, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이하의 경우, 상기 마찰 용접 기구의 추가로 가해자는 가압력(업셋압력)은 최소 15 kgf/cm2에서 최대 25 kg/cm2이고, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이상의 경우, 마찰 용접 기구의 추가로 가해자는 가압력(업셋압력)은 최소 20 kgf/cm2에서 최대 30 kg/cm2 인 것을 특징으로 하는 열간 등압 성형용 캐닝용기 마찰 용접 방법.The method of claim 8,
Among the friction welding process conditions, when the melting point of the material is 2000 ℃ or less, the additional perpetrator of the friction welding mechanism has a pressing force (upset pressure) of 15 kgf/cm 2 to a maximum of 25 kg/cm 2 , and the melting point of the material In the case of more than 2000 ℃, the additional perpetrator of the friction welding mechanism has a pressing force (upset pressure) of at least 20 kgf/cm 2 to a maximum of 30 kg/cm 2 .
상기 열간 등압 성형용 캐닝용기의 소재는 금속 또는 이들의 합급 및 세라믹, 금속과 세라믹 복합체들로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 열간 등압 성형용 캐닝용기 마찰 용접 방법.The method of claim 8,
The material of the hot isostatic pressure forming canning container is a friction welding method for a canning container for hot isostatic pressure forming, characterized in that at least one selected from the group consisting of metals or their alloys and ceramics, and metal and ceramic composites.
상기 입력부가 열간 등압 성형용 캐닝용기의 제작을 위한 마찰 용접 공정 조건을 입력받는 공정조건 입력단계;
상기 제어부가 상기 공정조건 입력단계에서 입력된 마찰 용접 공정의 조건을 설정한 후, 상기 열간 등압 성형용 캐닝용기의 제작 공정 별 제어 신호를 출력하여 마찰 용접을 제어하는 마찰 용접 제어 단계;
상기 마찰 용접부가 상기 열간 등압 성형용 캐닝용기의 제작 공정 별 제어 신호에 따라 상기 열간 등압 성형용 캐닝용기를 마찰 용접하는 마찰 용접 단계; 및
상기 마찰 용접 단계에서 제작된 상기 열간 등압 성형용 캐닝용기에 열간 등압 성형용 소재를 충진하고 상기 열간 등압 성형부에 장입한 후 탈 가스, 가온 및 불활성 가스에 의한 등방압 인가에 의해 열간 등압 성형을 수행하는 열간 등압 성형 단계;를 포함하여 구성되고,
상기 마찰 용접 단계는 상기 캐닝용기의 서로 마찰용접될 부분품들 중 하나를 회전 고정지그에 고정하고, 다른 하나를 고정 지그에 고정한 후, 회전 고정지그를 가압하여 상기 캐닝용기의 서로 마찰용접될 부분품들의 접합부를 접합시켜 회전시키는 가압공정; 상기 가압 공정을 지속하여 상기 캐닝용기의 부분품들의 접합부를 발열시켜 연화시키는 접합부 연화 공정; 및 업셋 가압을 수행하여 상기 캐닝용기의 부분품들을 고상접합 하는 업셋 가압 공정;을 포함하고,
상기 마찰 용접 단계를 캐닝용기 부분품들의 접합 필요에 따라 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 열간 등압 성형 방법.Input unit; A control unit; Friction welds; And In the hot isostatic press forming method using a hot isostatic press forming apparatus comprising a hot isostatic press,
A process condition input step in which the input unit receives a friction welding process condition for manufacturing a canning container for hot isostatic pressing;
A friction welding control step of controlling friction welding by outputting a control signal for each manufacturing process of the hot isostatic canning container after the control unit sets the conditions of the friction welding process input in the process condition input step;
A friction welding step of friction welding the canning container for hot isostatic pressure molding according to a control signal for each manufacturing process of the hot isostatic pressure molding canning container by the friction welding unit; And
After filling the hot isostatic pressure forming canning container manufactured in the friction welding step with a material for hot isostatic pressure molding, loading it into the hot isostatic pressing unit, and applying hot isostatic pressure by degassing, heating, and inert gas. It is configured to include; hot isostatic pressing step to perform,
In the friction welding step, one of the parts to be friction-welded to each other of the canning container is fixed to a rotation fixing jig, the other is fixed to the fixing jig, and then the rotation fixing jig is pressed to form parts to be friction-welded to each other of the canning container. A pressing step of bonding and rotating the joint portion; A joint softening process of continuing the pressing process to generate heat and soften the joints of the parts of the canning container; And an upset pressing process of solid-phase bonding the parts of the canning container by performing an upset pressing.
The hot isostatic pressing method, characterized in that the friction welding step is repeatedly performed according to the need for joining the canning container parts.
상기 공정조건 입력단계에서 입력되는 상기 마찰 용접 공정 조건은,
소재의 용융점에 따라 상기 마찰 용접부의 상기 마찰 용접 기구의 압력, 상기 마찰 용접 기구의 회전 속도, 마찰 시간, 마찰 후 추가로 가해지는 가압력(업셋압력) 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열간 등압 성형 방법.The method of claim 15,
The friction welding process conditions input in the process condition input step,
Hot isostatic pressure, characterized in that it comprises at least one of the pressure of the friction welding device of the friction welding part, the rotation speed of the friction welding device, the friction time, and an additional pressing force (upset pressure) applied after friction according to the melting point of the material Molding method.
상기 마찰 용접 공정 조건 중, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이하의 경우, 상기 마찰 용접부의 상기 마찰 용접 기구 압력은 최소 15 kgf/cm2에서 최대 20 kg/cm2이고, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이상의 경우, 용접 기구 압력은 최소 20 kgf/cm2에서 최대 30 kg/cm2인 것을 특징으로 하는 열간 등압 성형 방법.The method of claim 15,
Among the friction welding process conditions, when the melting point of the material is 2000 °C or less, the friction welding mechanism pressure of the friction welding part is at least 15 kgf/cm 2 to a maximum of 20 kg/cm 2 , and the melting point of the material is 2000 °C or more , Hot isostatic pressing method, characterized in that the welding device pressure is at least 20 kgf/cm 2 to a maximum of 30 kg/cm 2 .
상기 마찰 용접 공정 조건 중, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이하의 경우, 상기 마찰 용접 기구의 회전속도는 최소 1000 RPM 내지 최대 1600 RPM이고, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이상의 경우, 마찰 용접 기구의 회전속도는 최소 1500 RPM 내지 최대 2500 RPM인 것을 특징으로 하는 열간 등압 성형 방법.The method of claim 15,
Among the friction welding process conditions, when the melting point of the material is 2000 °C or less, the rotational speed of the friction welding device is at least 1000 RPM to 1600 RPM, and when the melting point of the material is 2000 °C or more, the rotational speed of the friction welding device is Hot isostatic pressing method, characterized in that the minimum 1500 RPM to the maximum 2500 RPM.
상기 마찰 용접 공정 조건 중, 상기 마찰 시간은 최소 3초에서 최대 10초인 것을 특징으로 하는 열간 등압 성형 방법.The method of claim 16,
Among the friction welding process conditions, the friction time is a hot isostatic pressing method, characterized in that the minimum 3 seconds to the maximum 10 seconds.
상기 마찰 용접 공정 조건 중, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이하의 경우, 상기 마찰 용접 기구의 추가로 가해자는 가압력(업셋압력)은 최소 15 kgf/cm2에서 최대 25 kg/cm2이고, 소재의 용융점이 2000 ℃ 이상의 경우, 마찰 용접 기구의 추가로 가해자는 가압력(업셋압력)은 최소 20 kgf/cm2에서 최대 30 kg/cm2 인 것을 특징으로 하는 열간 등압 성형 방법.The method of claim 15,
Among the friction welding process conditions, when the melting point of the material is 2000 ℃ or less, the additional perpetrator of the friction welding mechanism has a pressing force (upset pressure) of 15 kgf/cm 2 to a maximum of 25 kg/cm 2 , and the melting point of the material In the case of 2000° C. or more, the additional force of the friction welding mechanism (upset pressure) is at least 20 kgf/cm 2 and the maximum is 30 kg/cm 2 .
상기 열간 등압 성형용 캐닝용기의 소재는 금속 또는 이들의 합급 및 세라믹, 금속과 세라믹 복합체들로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 열간 등압 성형 방법.The method of claim 15,
The hot isostatic press forming method, wherein the material of the hot isostatic press forming canning container is at least one selected from the group consisting of metals or their alloys and ceramics, and metal and ceramic composites.
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KR102661535B1 (en) * | 2021-11-29 | 2024-04-29 | 한국생산기술연구원 | Dissimilar metal friction welding material and dissimilar metal friction bonding method for preventing galvanic corrosion |
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