KR102339073B1 - 열 저감제 순환에 따른 와이어커팅을 이용한 표준 금속플레이트 가공공정 및 그 제품 - Google Patents

열 저감제 순환에 따른 와이어커팅을 이용한 표준 금속플레이트 가공공정 및 그 제품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 각종 부품용으로 가공 부위에 열 저감제를 순환 공급하는 와이어커팅 기술로부터 금속플레이트를 가공하여 제품생산의 신속함을 도모함과 동시에 가공중 제품 재료의 변형을 효율적으로 방지함을 제공하도록, (a)장방형의 금속 원소재를 준비하여 절단하는 단계와; (b)금속 원소재에서 절단된 금속판재의 6면을 밀링 절삭하여 면 처리 가공하는 단계와; (c)상기 금속판재를 고온에서 급랭하거나 가열하여 열처리하는 단계와; (d)상기 금속판재에 대하여 와이어 방전 가공하여 금속플레이트를 절단 가공하는 단계와; (e)상기 금속플레이트를 그라인더를 이용해 초정밀 평면 연마하는 단계;를 포함하고, 상기 (d)단계에서는, 와이어 방전 가공시 상기 금속플레이트의 절단 가공 부위에 대응하여 물과 수용성 절삭유의 혼합비가 9:1으로 조성된 열 저감제를 순환 공급하도록 이루어지는 열 저감제 순환에 따른 와이어커팅을 이용한 표준 금속플레이트 가공공정을 제공한다.

Description

열 저감제 순환에 따른 와이어커팅을 이용한 표준 금속플레이트 가공공정 및 그 제품 {Manufacturing Process and Products of Standard Metal Plate using Wire Cutting}
본 발명은 열 저감제 순환에 따른 와이어커팅을 이용한 표준 금속플레이트 가공공정 및 그 제품에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각종 부품용으로 가공 부위에 열 저감제를 순환 공급하는 와이어커팅 기술로부터 금속플레이트를 가공하여 제품생산의 신속함을 도모함과 동시에 가공중 제품 재료의 변형을 효율적으로 방지하는 것이 가능한 열 저감제 순환에 따른 와이어커팅을 이용한 표준 금속플레이트 가공공정 및 그 제품에 관한 것이다.
일반적으로 자동차나 가전 등에 사용되는 부품으로, 냉연 강판으로 이루어진 금속 소재를 절단 및 소성 가공하여 일정한 크기를 갖는 직육면체 형태의 금속가공용 부품소재인 장방형의 금속플레이트를 생산하여 사용되고 있다.
이러한 금속플레이트를 생산함에는 띠톱기계 또는 산소가스절단 방식 등으로 절단하는 것이 보통이지만, 띠톱기계는 곡선 절단 등에 유리하고, 스테인리스강이나 경도가 큰 철합금 등의 절단 등에는 어려움이 따르며, 절단속도가 매우 느려 장방형의 금속플레이트에 대한 절단가공에는 적합하지 않다. 반면, 산소가스절단은 산소가스와 금속과의 산화반응을 이용하여 금속을 절단하는 방법으로서, 산소-아세틸렌 가스 불꽃으로 절단부위를 약 800~900℃로 예열한 후 순도가 높은 고압의 산소를 제품 소재로 분출시키므로 금속플레이트의 소재가 용융과 동시에 절단이 이루어지게 된다.
이에 따라, 산소가스절단 방식은 소재의 절단면 표면 거칠기가 거칠게 형성되어 제품으로서의 가치를 떨어지게 하는 결점을 지니고, 별도의 표면 후가공 처리를 해야만하는 문제가 있었다. 또한, 비교적 긴 길이의 금속플레이트를 절단하는 과정에서 휨 또는 뒤틀림 현상이 발생되기 때문에 금속플레이트를 보정한 후 또다시 표면 후가공 처리해야하는 작업의 불편함 및 생산성 저하를 초래하게 된다는 문제가 있었다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 개시되어 있었던 종래기술로써, 대한민국 등록특허공보 제1345915호(2013.12.20.)에는 하나 이상의 제1블레이드 및 하나 이상의 제2블레이드를 구비한 절단 기구를 포함하는, 스트립 또는 플레이트를 절단하거나 분할하는 장치에 있어서, 상기 제1블레이드와 제2블레이드 사이에는 절단 간격이 형성되고, 제1블레이드 및 제2블레이드 각각은 절단 간격을 결정하기 위해 하나 이상의 위치 측정 기구를 구비하며, 상기 위치 측정 기구는, 블레이드의 면 또는 접촉 표면을 형성하는 블레이드 홀더의 접촉 면에 의해 형성된 측정 표면 상에서 직접 작용하는, 접촉형 측정 기구 또는 비접촉형 측정 기구인 장치를 사용하여 금속을 트리밍 또는 횡절단하는 동안에, 절단 간격을 형성하는 거리만큼 떨어져 배치된 제1블레이드 및 제2블레이드를 구비하고 있는, 스트립 또는 플레이트를 위한 절단 기구의 절단 간격을 결정 또는 조정하는 방법에 있어서, 제1블레이드의 위치뿐만 아니라 제2블레이드의 위치 모두를 측정하고, 이들 위치에 기초한 차감에 의해 절단 간격을 결정 또는 산출함에 따라 절단 간격을 오차 없이 결정 조정하여 최적의 절단 간격을 얻을 수 있는 스트립 또는 플레이트 절단 장치 및 방법이 공지되어 있다.
그러나 상기한 종래기술의 경우에는 3m 이내의 비교적 짧은 길이를 가진 금속플레이트에만 적용될 뿐, 그 이상의 길이를 갖는 금속플레이트의 절단가공에 직선유지가 힘들기 때문에 절단가공시 발생되는 금속플레이트의 흔들림을 완벽하게 제어할 수 없어 여전히 휨 또는 뒤틀림 현상을 초래하게 된다는 문제가 있었다.
KR 등록특허공보 제10-1345915호 (2013.12.20.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 금속플레이트의 가공공정 중 와이어커팅하면서 가공 부위에 열 저감제를 순환 공급하게 구성하므로, 커팅 가공공정의 신속성을 도모함과 동시에 금속플레이트의 제품 가공에 따른 응력변형을 방지할 수 있는 열 저감제 순환에 따른 와이어커팅을 이용한 표준 금속플레이트 가공공정 및 그 제품을 제공하는데, 그 목적이 있다.
본 발명이 제안하는 열 저감제 순환에 따른 와이어커팅을 이용한 표준 금속플레이트 가공공정은 (a)장방형의 금속 원소재를 준비하여 절단하는 단계와; (b)금속 원소재에서 절단된 금속판재의 6면을 밀링 절삭하여 면 처리 가공하는 단계와; (c)상기 금속판재를 고온에서 급랭하거나 가열하여 열처리하는 단계와; (d)상기 금속판재에 대하여 와이어 방전 가공하여 금속플레이트를 절단 가공하는 단계와; (e)상기 금속플레이트를 그라인더를 이용해 초정밀 평면 연마하는 단계;를 포함하고, 상기 (d)단계에서는, 와이어 방전 가공시 상기 금속플레이트의 절단 가공 부위에 대응하여 물과 수용성 절삭유의 혼합비가 9:1으로 조성된 열 저감제를 순환 공급하도록 이루어진다.
상기 (c)단계에서는, 상기 금속판재를 850~1180℃의 온도에서 담금질 열처리하는 소입단계와, 상기 금속판재를 영하의 온도에서 뜨임 열처리하는 서브제로단계와, 상기 금속판재를 400~600℃의 온도에서 재가열하여 템퍼링 열처리하는 템퍼링단계를 진행하게 이루어진다.
상기 소입단계에서는, 상기 금속판재에 대하여 850℃ 온도에서 4~6시간을 1차 담금질하고, 1030℃ 온도에서 4~7시간을 2차 담금질하도록 이루어진다.
또한, 상기 소입단계에서는, 상기 금속판재에 대하여 1180℃ 온도에서 3~4시간을 3차 담금질하도록 이루어지는 것도 가능하다.
상기 서브제로단계에서는, 보온로 내 질화가스를 주입하여 영하 190℃의 온도 조건을 유지하되 처리시간 2시간을 유지하도록 이루어진다.
그리고, 본 발명이 제안하는 열 저감제 순환에 따른 와이어커팅을 이용한 표준 금속플레이트 제품은 상기 열 저감제 순환에 따른 와이어커팅을 이용한 표준 금속플레이트 가공공정에 의하여 가공한다.
상기 열 저감제 순환에 따른 와이어커팅을 이용한 표준 금속플레이트 제품은 금속플레이트를 절단 가공시 변형 공차가 최대 0.01~0.1㎜인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 열 저감제 순환에 따른 와이어커팅을 이용한 표준 금속플레이트 가공공정 및 그 제품에 의하면 금속플레이트의 절단 가공을 와이어커팅하면서 가공 부위에 열 저감제를 순환 공급하여 가공하므로, 단납기요구에 따른 빠른 컷팅 가공 공정으로 제품의 생산성을 향상시킴과 동시에 절단 가공공정에서의 응력변형이 없어 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 효과를 얻는다.
뿐만 아니라 본 발명에 따른 열 저감제 순환에 따른 와이어커팅을 이용한 표준 금속플레이트 가공공정 및 그 제품은 소입 및 서브제로, 템퍼링을 거친 특수 열처리를 진행하여 가공하므로, 제품의 절단 가공시 응력변형에 따른 변형공차를 최소화하면서 제품의 품질을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일실시예를 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예에서 열처리 단계를 개략적으로 나타내는 공정도.
도 3은 본 발명에 따른 일실시예에서 절단 가공단계를 개략적으로 나타내는 구성도.
본 발명은 (a)장방형의 금속 원소재를 준비하여 절단하는 단계와; (b)금속 원소재에서 절단된 금속판재의 6면을 밀링 절삭하여 면 처리 가공하는 단계와; (c)상기 금속판재를 고온에서 급랭하거나 가열하여 열처리하는 단계와; (d)상기 금속판재에 대하여 와이어 방전 가공하여 금속플레이트를 절단 가공하는 단계와; (e)상기 금속플레이트를 그라인더를 이용해 초정밀 평면 연마하는 단계;를 포함하고, 상기 (d)단계에서는, 와이어 방전 가공시 상기 금속플레이트의 절단 가공 부위에 대응하여 물과 수용성 절삭유의 혼합비가 9:1으로 조성된 열 저감제를 순환 공급하도록 이루어지는 열 저감제 순환에 따른 와이어커팅을 이용한 표준 금속플레이트 가공공정을 기술구성의 특징으로 한다.
다음으로 본 발명에 따른 열 저감제 순환에 따른 와이어커팅을 이용한 표준 금속플레이트 가공공정의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저 본 발명에 따른 열 저감제 순환에 따른 와이어커팅을 이용한 표준 금속플레이트 가공공정의 일실시예는 도 1에 나타낸 바와 같이, 원소재를 절단하는 (a)단계(S10)와, 금속판재(1)를 밀링 가공하는 (b)단계(S20)와, 금속판재(1)를 열처리하는 (c)단계(S30)와, 금속플레이트(10)를 절단하는 (d)단계(S40)와, 금속플레이트(10)를 연마하는 (e)단계(S50)를 포함하여 이루어진다.
상기 (a)단계(S10)에서는 원소재 즉 장방형의 판자형상으로 주조된 금속 원소재를 준비한다.
상기 (a)단계(S10)에서는 준비된 금속 원소재를 적정 길이로 절단하되, 전단기를 사용하여 반복적으로 절단하므로, 하나의 금속 원소재로부터 복수의 금속판재(1)를 취득한다.
상기 (b)단계(S20)에서는 상기 (a)단계(S10)에서 절단하여 취득한 금속판재(1)를 면 처리 가공하되, 금속판재(1)의 6면을 밀링 절삭한다.
상기 (b)단계(S20)에서 면 처리 가공된 금속판재(1)는 탈자기를 통하여 잔류 자기를 제거한다. 이때, 금속판재(1)는 탈자기에 닿거나 띄우는 작업을 반복하여 잔류 자기가 제로에 가깝도록 한다.
상기 (a)~(b)단계(S10)(S20)에서는 금속판재(1)의 사이즈 및 면 처리 거칠기 등의 조건을 요청에 따라 탄력적으로 설정하여 가공한다.
상기 (c)단계(S30)에서는 상기 금속판재(1)를 고온에서 급랭하거나 가열하여 열처리한다.
상기 (c)단계(S30)에서는 도 2에 나타낸 바와 같이, 담금질 열처리하는 소입단계(S30-1)와, 뜨임 열처리하는 서브제로단계(S30-2)와, 템퍼링 열처리하는 템퍼링단계(S30-3)를 순차적으로 진행하게 이루어진다.
상기 소입단계(S30-1)에서는 상기 금속판재(1)를 850~1180℃의 온도 범위에서 담금질 열처리한다.
상기 소입단계(S30-1)에서는 상기 금속판재(1)에 대하여 850℃ 온도에서 4~6시간을 1차 담금질하고, 1030℃ 온도에서 4~7시간을 2차 담금질하도록 이루어진다.
상기 소입단계(S30-1)에서는 상기 금속판재(10)의 강종(예를 들면, SKD류, SKH류)에 따라 온도 및 시간 조건의 범위 내에서 구분 설정하여 열처리 진행한다.
또한, 상기 소입단계(S30-1)에서는 상기 금속판재(1)에 대하여 1180℃ 온도에서 3~4시간을 3차 담금질하게 열처리 가공하는 것도 가능하다.
예를 들면, 금속판재(1)의 강종이 SKD류(SKD11, SKD61, DC53 등)인 경우 850℃ 온도에서 6시간을 1차 담금질한 후 1030℃ 온도에서 6~7시간을 2차 담금질하여 열처리 가공하고, 금속판재(1)의 강종이 SKH류(HAP10, HAP40, HAP5R 등)인 경우 850℃ 온도에서 4시간을 1차 담금질한 후 1030℃ 온도에서 4시간을 2차 담금질하며 1180℃ 온도에서 3~4시간을 3차 담금질하게 열처리 가공한다.
상기 서브제로단계(S30-2)에서는 상기 소입단계(S30-1)에서 담금질 열처리된 상기 금속판재(1)를 영하의 온도에서 뜨임 열처리 가공한다. 즉, 상기 소입단계(S30-1)를 거쳐 담금질한 상태의 금속판재(1)에 잔류하는 오스테나이트 조직을 냉각하여 조직 전체가 마텐자이트 조직으로 변화하게 처리한다.
상기 서브제로단계(S30-2)에서의 열처리 조건은 보온로 내 질화가스를 주입하여 영하 190℃의 온도 조건을 유지하되 처리시간 2시간을 유지하게 한다.
상기 템퍼링단계(S30-3)에서는 상기 금속판재(1)를 400~600℃의 온도에서 재가열하여 템퍼링 열처리 가공한다.
상기와 같이 금속판재(1)에 서브제로처리 및 템퍼링처리 조건으로 가공하게 되면, 절단 및 밀링 가공응력의 여거와 동시에 잔류 오스테나이트의 최소화를 도모하는 것이 가능하다.
상기 (d)단계(S40)에서는 상기 금속판재(1)에 대하여 와이어 방전 가공하여 금속플레이트(10)를 절단 가공한다.
상기 (d)단계(S40)에서는 도 3에 나타낸 바와 같이, 와이어를 전극으로 이용하여 늘어짐이 없는 상태로 감아가면서 와이어와 금속판재(1) 사이에 방전시켜 가공을 진행한다.
상기에서 와이어는 동선 또는 황동선을 사용하되, 0.18㎜의 와이어를 사용한다.
상기 (d)단계(S40)에서 금속플레이트(10)를 절단 가공함에는 와이어 방전 가공시 상기 금속플레이트(10)의 절단 가공 부위에 대응하여 열 저감제를 공급하므로, 절단 가공 부위의 냉각 및 윤활을 도모한다.
상기에서 열 저감제는 상기 금속플레이트(10)의 절단 가공 부위에 절단 가공시간 동안 순환 공급하되, 순환펌프에 의하여 분당 2리터의 열 저감제를 계속해서 순환 공급한다.
상기 열 저감제는 물과 수용성 절삭유를 혼합하여 조성된 열 저감제를 사용하며, 물과 수용성 절삭유의 혼합비는 9:1의 비율로 조성한다.
상기 (e)단계(S50)에서는 상기 금속플레이트(10)를 그라인더를 이용해 초정밀 평면 연마한다.
다음으로 본 발명에 따른 열 저감제 순환에 따른 와이어커팅을 이용한 표준 금속플레이트(10) 제품은 상기 열 저감제 순환에 따른 와이어커팅을 이용한 표준 금속플레이트 가공공정으로 가공된 금속플레이트 제품으로 고객의 조건에 맞게 규격화된 두께 및 사이즈를 이루며, 반도체 전기전자 정밀부품, 휴대폰/통신 IT장비 커넥터, 자동차 관련 정밀부품 등에 열처리된 표준 금속플레이트로 사용한다.
상기 열 저감제 순환에 따른 와이어커팅을 이용한 표준 금속플레이트 제품은 금속플레이트를 절단 가공시 변형 공차가 최대 0.01~0.1㎜를 이룬다.
즉 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 열 저감제 순환에 따른 와이어커팅을 이용한 표준 금속플레이트 가공공정 및 그 제품에 의하면, 금속플레이트의 절단 가공을 와이어커팅하면서 가공 부위에 열 저감제를 순환 공급하여 가공하므로, 단납기요구에 따른 빠른 컷팅 가공 공정으로 제품의 생산성을 향상시킴과 동시에 절단 가공공정에서의 응력변형이 없어 제품의 품질을 향상시키는 것이 가능하다.
뿐만 아니라 본 발명은 소입 및 서브제로, 템퍼링을 거친 특수 열처리를 진행하여 가공하므로, 제품의 절단 가공시 응력변형에 따른 변형공차를 최소화하면서 제품의 품질을 보다 향상시키는 것이 가능하다.
상기에서는 본 발명에 따른 열 저감제 순환에 따른 와이어커팅을 이용한 표준 금속플레이트 가공공정 및 그 제품의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 명세서 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
1 : 금속판재
10 : 금속플레이트

Claims (7)

  1. (a) 장방형의 금속 원소재를 준비하여 절단하는 단계와;
    (b) 금속 원소재에서 절단된 금속판재의 6면을 밀링 절삭하여 면 처리 가공하는 단계와;
    (c) 상기 금속판재를 고온에서 급랭하거나 가열하여 열처리하는 단계와;
    (d) 상기 금속판재에 대하여 와이어 방전 가공하여 금속플레이트를 절단 가공하는 단계와;
    (e) 상기 금속플레이트를 그라인더를 이용해 초정밀 평면 연마하는 단계;를 포함하되,
    상기 (b)단계에서 면 처리 가공된 금속판재는 탈자기에 닿거나 띄우는 작업을 반복하여 잔류 자기가 제로에 가깝도록 하는 단계를 더 포함하고,
    상기 (c)단계에서 열처리는 상기 금속판재를 850~1180℃의 온도에서 담금질 열처리하는 소입단계와, 상기 금속판재를 영하의 온도에서 뜨임 열처리하는 서브제로단계와, 상기 금속판재를 400~600℃의 온도에서 재가열하여 템퍼링 열처리하는 템퍼링단계를 포함하되, 상기 소입단계에서는 상기 금속판재에 대하여 850℃ 온도에서 4~6시간을 1차 담금질하고, 1030℃ 온도에서 4~7시간을 2차 담금질하도록 이루어지며,
    상기 (d)단계에서 와이어 방전 가공은 상기 금속플레이트의 절단 가공 부위에 대응하여 물과 수용성 절삭유의 혼합비가 9:1로 조성된 열 저감제를 순환 공급하도록 이루어지고,
    상기 (a)~(e) 단계에 의하여 상기 금속플레이트의 절단 가공시 변형 공차가 0.01~0.1㎜을 가지도록 하는 것을 특징으로 하는 열 저감제 순환에 따른 와이어커팅을 이용한 표준 금속플레이트 가공공정.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 소입단계에서는 상기 금속판재에 대하여 1180℃ 온도에서 3~4시간을 3차 담금질하는 것을 더 포함하여 이루어지는 열 저감제 순환에 따른 와이어커팅을 이용한 표준 금속플레이트 가공공정.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 서브제로단계에서는 보온로 내 질화가스를 주입하여 영하 190℃의 온도 조건을 유지하되 처리시간 2시간을 유지하도록 이루어지는 열 저감제 순환에 따른 와이어커팅을 이용한 표준 금속플레이트 가공공정.
  6. 삭제
  7. 삭제
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