KR102426037B1 - Small diameter rod-typed aluminum alloy casting material and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 빠른 주조 속도를 적용하여 유동성의 감소를 최소화하여 소경봉 주조재를 형성할 수 있는 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 방법은 관통형 몰드를 통해 알루미늄 합금 용탕을 정지한 가동대 상부로 주입하는 단계; 상기 가동대를 일정 시간 동안 정지한 상태로 유지하는 유지 단계; 및 상기 가동대를 하강하여 기 설정된 설정 주조 속도로 주조하는 주조 단계;를 포함하며, 상기 유지 단계가 종료된 후, 상기 가동대의 하강 속도를 점진적으로 증가시키는 천이 구간이 없이 바로 상기 설정 주조 속도로 증가시키는 단계를 포함할 수 있다. The present invention provides a method for manufacturing a small-diameter bar aluminum alloy cast material capable of forming a small-diameter rod casting material by minimizing a decrease in fluidity by applying a fast casting speed. According to an embodiment of the present invention, the method comprises the steps of: injecting an aluminum alloy molten metal to the top of the stationary movable table through a through-type mold; maintaining the movable table in a stationary state for a predetermined period of time; and a casting step of lowering the movable table and casting at a preset set casting speed; after the holding step is completed, there is no transition section for gradually increasing the lowering speed of the movable table at the set casting speed. may include increasing.

Description

소경봉 알루미늄 합금 주조재 및 그 제조 방법{Small diameter rod-typed aluminum alloy casting material and method of manufacturing the same}Small diameter rod-typed aluminum alloy casting material and method of manufacturing the same

본 발명의 기술적 사상은 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소경봉 알루미늄 합금 주조재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The technical idea of the present invention relates to a method for manufacturing an aluminum alloy cast material, and more particularly, to a small diameter rod aluminum alloy cast material and a method for manufacturing the same.

최근, 자동차의 연비 절감과 전기 자동차의 개발에 의하여, 차량의 경량화에 대한 요구가 증대되고 있다. 따라서, 알루미늄과 같은 경량 금속을 이용한 차량용 부품의 사용량이 급속하게 증가되고 있다. 특히. 범퍼, 도어 임팩트 바, 시트 레일 등에 알루미늄 합금이 점점 더 폭 넓게 사용되고 있으며, 또한 상기 알루미늄 합금이 높은 강도를 가질 것이 요구된다. 이와 같이 고강도 알루미늄 합금을 제조하기 위하여는 압출재 또는 단조재를 형성할 필요가 있고, 이를 위한 기초 소재로서 빌렛(billet) 형태의 알루미늄 합금 주조재의 제조 기술이 필요하다. Recently, due to fuel efficiency reduction of automobiles and development of electric vehicles, the demand for weight reduction of vehicles is increasing. Accordingly, the usage of vehicle parts using lightweight metals such as aluminum is rapidly increasing. Especially. An aluminum alloy is increasingly widely used in bumpers, door impact bars, seat rails, and the like, and it is also required that the aluminum alloy have high strength. In order to manufacture the high-strength aluminum alloy as described above, it is necessary to form an extruded material or a forged material, and for this, a manufacturing technology of an aluminum alloy cast material in the form of a billet is required as a base material.

이러한 알루미늄 빌렛 제조 방법으로 연속 주조(continuous casting)이 알려져 있다. 연속 주조(continuous casting)는 관통형 몰드를 사용하여 상기 몰드의 높이에 한정되지 않고 긴 길이를 가지는 주조재를 형성할 수 있는 방법이며, 일반적으로 투입된 용탕은 몰드에 의하여 냉각된다. 직접 냉각 주조(direct chill casting, DC casting)는 연속 주조의 일종으로서, 관통형 몰드를 통과한 주조재에 냉각 유체를 직접적으로 제공하여 냉각하는 방식이다. 이러한 직접 냉각 주조에 의하여 형성된 주조재는 성형성, 미세 조직, 결정립 크기 분포, 및 광택성 등에서 우수한 장점을 가진다. As such an aluminum billet manufacturing method, continuous casting is known. Continuous casting is a method capable of forming a cast material having a long length without being limited to the height of the mold by using a through-type mold, and in general, the input molten metal is cooled by the mold. Direct chill casting (DC casting) is a type of continuous casting, in which a cooling fluid is directly supplied to a cast material that has passed through a penetration mold to cool it. The cast material formed by such direct cooling casting has excellent advantages in formability, microstructure, grain size distribution, and glossiness.

그러나, 종래의 이러한 직접 냉각 주조 방법을 이용하면, 빠른 냉각속도에 의한 유동성의 감소로 인하여 직경이 작은 소경봉을 제조하기 어려운 문제점이 있었다. 특히 초고강도 소재로 사용되는 고합금계 알루미늄 합금인 7000계 알루미늄 합금의 경우에는 종래의 직접 냉각 주조방법을 이용하여 직경 100 mm 이하의 소경봉 주조재를 형성하기 어려웠다. 종래의 직접 냉각 주조의 경우 관통형 몰드에 용탕을 주입하고 일정시간 주조하지 않고 유지한 다음 초기에는 저속으로 주조한 후 주조속도를 점점 증가하여 최종 주조속도에 도달한 다음에 일정한 주조속도로 주조하는 단계로 진행된다. 7000계 알루미늄 합금의 경우, 고액공존영역이 넓어 직접주조를 수행하는 초기에 용탕 주입구 중 가장 먼저 냉각되는 측벽에서 반고형(semi-solid) 상태가 유지되며, 이러한 반고형 상태가 주조 초기단계에서 주입구의 중심까지 확장될 수 있다. 특히, 직경이 작은 소경봉을 주조하는 경우에는, 주입구의 측벽에서 주입구의 중심까지 반고형 상태의 확장이 용이하다. 따라서, 주조 초기에 용탕 주입 후 유지구간 및 초기의 낮은 속도의 주조 시작구간에서, 주입구의 측벽에서 주입구의 중심부로의 용탕의 반고형 상태가 확장되어, 주입구의 중심에서도 응고가 발생할 수 있다. 이러한 응고에 의해 주입구가 막혀버리게 되고 따라서 주조가 불가능하게 됨에 따라 100 mm 이하의 직경을 가지는 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 주조가 매우 어려웠다. However, using this conventional direct cooling casting method, there is a problem in that it is difficult to manufacture a small diameter rod having a small diameter due to a decrease in fluidity due to a fast cooling rate. In particular, in the case of 7000 series aluminum alloy, which is a high-alloy-based aluminum alloy used as an ultra-high strength material, it was difficult to form a cast material for a small diameter rod with a diameter of 100 mm or less by using the conventional direct cooling casting method. In the case of conventional direct cooling casting, the molten metal is poured into a flow-through mold and maintained without casting for a certain period of time, then initially cast at a low speed, then the casting speed is gradually increased to reach the final casting speed and then cast at a constant casting speed. proceeds in stages. In the case of 7000 series aluminum alloy, since the solid-liquid coexistence area is wide, a semi-solid state is maintained at the side wall that is cooled first among the molten metal inlet in the initial stage of direct casting. can be extended to the center of In particular, in the case of casting a small diameter rod having a small diameter, it is easy to expand the semi-solid state from the side wall of the injection hole to the center of the injection hole. Therefore, in the holding section and the initial low-speed casting start section after pouring the molten metal at the beginning of casting, the semi-solid state of the molten metal from the sidewall of the inlet to the center of the inlet is expanded, and solidification may occur at the center of the inlet. As the inlet is clogged by this solidification, and thus casting is impossible, casting of a small diameter bar aluminum alloy cast material having a diameter of 100 mm or less is very difficult.

한국특허공개번호 제10-2010-0020729호Korean Patent Publication No. 10-2010-0020729

본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 고합금계 알루미늄 합금을 포함하여 다양한 조성의 알루미늄 합금의 소경봉을 모두 안정적으로 제조할 수 있는 새로운 직접 냉각 주조 방법 및 이러한 방법에 의해 제조된 소경봉 주조재의 제공을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.The technical problem to be achieved by the technical idea of the present invention is a new direct cooling casting method that can stably manufacture all small diameter rods of aluminum alloys of various compositions, including high alloy-based aluminum alloys, and small diameter rod casting materials manufactured by this method. intended to provide. However, these tasks are exemplary, and the technical spirit of the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 관점에 의하면, 핫 탑 방식의 직접 냉각 주조 방법에 의해 알루미늄 합금 소경봉 주조재를 제조하는 방법이 제공된다. According to one aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an aluminum alloy small-diameter cast material by a direct cooling casting method of a hot top method.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 방법은, 관통형 몰드를 통해 알루미늄 합금 용탕을 정지한 가동대 상부로 주입하는 단계; 상기 가동대를 일정 시간 동안 정지한 상태로 유지하는 유지 단계; 및 상기 가동대를 하강하여 기 설정된 설정 주조 속도로 주조하는 주조 단계;를 포함하며, 상기 유지 단계가 종료된 후, 상기 가동대의 하강 속도를 점진적으로 증가시키는 천이 구간이 없이 바로 상기 설정 주조 속도로 증가시키는 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the method comprises the steps of: injecting the aluminum alloy molten metal into a stationary upper part of the movable table through a through-type mold; maintaining the movable table in a stationary state for a predetermined period of time; and a casting step of lowering the movable table and casting at a preset set casting speed; after the holding step is completed, there is no transition section for gradually increasing the lowering speed of the movable table at the set casting speed. may include increasing.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 방법은, 관통형 몰드를 통해 알루미늄 합금 용탕을 주입한 후 유지시간 없이 가동대를 제 1 주조속도로 이동하는 단계; 및 상기 가동대를 상기 제 1 주조 속도에 비하여 높은 제 2 주조 속도로 천이하여 주조하는 단계;를 포함하며, 상기 제 1 주조 속도에서 상기 제 2 주조 속도로의 천이 과정에서 상기 가동대의 하강 속도를 점진적으로 증가시키는 천이 구간이 없이 상기 제 1 주조 속도에서 바로 상기 제 2 주조 속도로 증가시키는 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the method includes: after injecting the aluminum alloy molten metal through the through-type mold, moving the movable table without a holding time at a first casting speed; and transitioning the movable table to a second casting speed that is higher than the first casting speed and casting a lowering speed of the movable table during the transition from the first casting speed to the second casting speed. increasing directly from the first casting rate to the second casting rate without a progressively increasing transition period.

본 발명의 일 실시예들에 있어서, 상기 설정 주조 속도는 200 mm/분 내지 300 mm/분의 범위를 가질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the set casting speed may have a range of 200 mm / min to 300 mm / min.

본 발명의 일 실시예들에 있어서, 상기 설정 주조 속도는 서보 모터를 이용하여 구현될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the set casting speed may be implemented using a servo motor.

본 발명의 일 실시예들에 있어서, 상기 제 1주조 속도는 50 mm/분 내지 180 mm/분의 범위를 가질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first casting speed may have a range of 50 mm / min to 180 mm / min.

본 발명의 일 실시예들에 있어서, 상기 제 2 주조 속도는 200 mm/분 내지 300 mm/분의 범위를 가질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the second casting speed may have a range of 200 mm / min to 300 mm / min.

본 발명의 일 실시예들에 있어서, 상기 제 1주조 속도와 상기 제 2 주조 속도는 서보 모터를 이용하여 구현될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first casting speed and the second casting speed may be implemented using a servo motor.

본 발명의 일 실시예들에 있어서, 상기 소경봉 알루미늄 합금 주조재는 7000계 알루미늄 합금을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the small diameter rod aluminum alloy cast material may include a 7000 series aluminum alloy.

본 발명의 일 실시예들에 있어서, 상기 소경봉 알루미늄 합금 주조재는 100 mm 이하의 직경을 가질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the small diameter rod aluminum alloy cast material may have a diameter of 100 mm or less.

본 발명의 일 실시예들에 있어서, 상기 소경봉 알루미늄 합금 주조재는 15 μm 내지 30 μm 범위의 2차 수지상 거리를 가질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the small diameter rod aluminum alloy cast material may have a secondary dendrite distance in the range of 15 μm to 30 μm.

본 발명의 일 실시예들에 있어서, 상기 소경봉 알루미늄 합금 주조재는 50 μm 내지 100 μm 범위의 결정립 크기를 가질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the small diameter rod aluminum alloy cast material may have a grain size in the range of 50 μm to 100 μm.

본 발명의 다른 관점에 의하면, 7000계 알루미늄 합금으로 이루어진 지름 100mm 이하의 소경봉 주조재가 제공된다. According to another aspect of the present invention, a cast material of a small diameter rod having a diameter of 100 mm or less made of a 7000 series aluminum alloy is provided.

본 발명의 일 실시예들에 있어서, 상기 소경봉 주조재는, 15 μm 내지 30 μm 범위의 2차 수지상 거리를 가지고, 50 μm 내지 100 μm 범위의 결정립 크기를 가질 수 있다. In one embodiment of the present invention, the cast material of the small diameter rod may have a secondary dendritic distance in the range of 15 μm to 30 μm, and a grain size in the range of 50 μm to 100 μm.

본 발명의 기술적 사상에 의할 경우, 다양한 조성을 가지는 알루미늄 합금의 소경봉을 제조할 수 있으며, 특히 종래의 방법으로는 제조하기 어려웠던 100 mm 이하의 직경을 가지는 고합금계 알루미늄 합금 소경봉을 쉽게 안정적으로 제조할 수 있다. 상기 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 중심부로부터 표면부로 이동하여도 미세조직의 변화가 거의 없음을 알 수 있고, 따라서 균일한 미세조직을 가진다. 이러한 미세하고 균일한 미세조직을 가지는 소경봉 알루미늄 합금 주조재는 높은 강도를 제공할 수 있다. According to the technical idea of the present invention, it is possible to manufacture small-diameter rods of aluminum alloy having various compositions, and in particular, high-alloy-based aluminum alloy small-diameter rods having a diameter of 100 mm or less, which were difficult to manufacture by the conventional method, can be easily and stably produced. can be manufactured. It can be seen that there is little change in the microstructure even when moving from the center to the surface of the small diameter rod aluminum alloy cast material, and thus has a uniform microstructure. A small diameter rod aluminum alloy cast material having such a fine and uniform microstructure can provide high strength.

상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The above-described effects of the present invention have been described by way of example, and the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재를 제조하는 직접 냉각 주조 장치를 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법에서 시간에 따른 주조 속도를 도시하는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법에서 시간에 따른 주조 속도를 도시하는 그래프이다.
도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법을 이용하여 형성한 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 사진이다.
도 7는 본 발명의 일실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법을 이용하여 형성한 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 중심부로부터 표면부로의 2차 수지상 거리 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8는 본 발명의 일실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법을 이용하여 형성한 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 중심부로부터 표면부로의 결정립 크기 변화를 나타내는 그래프이다.
도 9은 본 발명의 일실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법을 이용하여 형성한 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 중심부로부터 표면부로의 미세구조를 나타내는 결과들이다.
1 is a schematic diagram showing a direct cooling casting apparatus for manufacturing a small-diameter bar aluminum alloy cast material according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an aluminum alloy cast material for small diameter rods according to the first embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the casting speed over time in the method for manufacturing a small-diameter aluminum alloy cast material according to the first embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an aluminum alloy cast material for small diameter rods according to a second embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the casting speed over time in the method for manufacturing a small-diameter bar aluminum alloy cast material according to the second embodiment of the present invention.
6 is a photograph of a small-diameter rod aluminum alloy casting material formed by using the method for manufacturing a small-diameter rod aluminum alloy casting material according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph showing the change in the secondary dendritic distance from the center to the surface of the small-diameter rod aluminum alloy casting material formed by using the manufacturing method of the small-diameter rod aluminum alloy casting material according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing the change in grain size from the center to the surface of the small-diameter rod aluminum alloy casting material formed by using the method for manufacturing the small-diameter rod aluminum alloy casting material according to an embodiment of the present invention.
9 is a result showing the microstructure from the center to the surface of the small diameter rod aluminum alloy casting material formed by using the manufacturing method of the small diameter rod aluminum alloy casting material according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the technical idea of the present invention to those of ordinary skill in the art, and the following examples may be modified in various other forms, The scope of the technical idea is not limited to the following examples. Rather, these embodiments are provided so as to more fully and complete the present disclosure, and to fully convey the technical spirit of the present invention to those skilled in the art. In the present specification, the same reference numerals refer to the same elements throughout. Furthermore, various elements and regions in the drawings are schematically drawn. Accordingly, the technical spirit of the present invention is not limited by the relative size or spacing drawn in the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재를 제조하는 직접 냉각 주조 장치를 도시하는 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a direct cooling casting apparatus for manufacturing a small-diameter bar aluminum alloy cast material according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 직접 냉각 주조 장치(100)는 핫탑(hot top) 방식으로서, 턴디시(10), 관통형 몰드(20) 및 가동대(30)를 포함한다. 또한 관통형 몰드(20)의 상부에는 내화물(refractory material)로 이루어진 내화물 덮개(40)가 설치된다. 내화물 덮개(40)의 중앙 부분에는 용탕이 통과할 수 있는 관통구(40a)가 형성된다. Referring to FIG. 1 , the direct cooling casting apparatus 100 is a hot top method, and includes a tundish 10 , a penetrating mold 20 and a movable table 30 . In addition, a refractory cover 40 made of a refractory material is installed on the upper portion of the through-type mold 20 . A through hole 40a through which molten metal can pass is formed in the central portion of the refractory cover 40 .

턴디시(10)는 알루미늄 합금 용탕(1)이 부어질 수 있는 저장 장치로써 저장되는 알루미늄 합금 용탕(1)을 적절한 유량으로 내화물 덮개(40)에 형성된 관통구(40a)를 통해 관통형 몰드(20)에 제공한다. 이러한 내화물 덮개(40)가 관통형 몰드(20)의 상부에 형성됨에 따라 용탕의 유동을 안정화시킬 수 있으며, 용탕이 산화를 방지하고 열손실을 감소시킬 수 있다. The tundish 10 is a penetrating mold ( 20) is provided. As the refractory cover 40 is formed on the top of the penetration mold 20 , the flow of the molten metal can be stabilized, and the molten metal can be prevented from oxidation and heat loss can be reduced.

관통형 몰드(20)는 턴디시(10)로부터 알루미늄 합금 용탕(1)이 제공되면 알루미늄 합금 용탕(2)을 알루미늄 합금 고상(4)로 응고시켜 소경봉 알루미늄 합금 주조재를 형성한다. 관통형 몰드(20)의 내면의 일부에는 냉각을 위한 그라파이트 칠(graphite chill, 20a)이 형성된다. 또한 관통형 몰드(20)로 투입된 알루미늄 합금 용탕(2)를 직접 냉각하기 위한 기체 또는 액체를 배출하는 배출부(20b)가 형성된다. 관통형 몰드(20)는 원형 형상을 가질 수 있고, 또는 다각형 형상을 가질 수 있다. The through-type mold 20 solidifies the aluminum alloy molten metal 2 into an aluminum alloy solid phase 4 when the aluminum alloy molten metal 1 is provided from the tundish 10 to form a small diameter rod aluminum alloy casting material. A graphite chill 20a for cooling is formed on a portion of the inner surface of the through-type mold 20 . In addition, a discharge part 20b for discharging gas or liquid for directly cooling the aluminum alloy molten metal 2 injected into the through-type mold 20 is formed. The through-type mold 20 may have a circular shape or a polygonal shape.

알루미늄 합금 용탕(2)과 알루미늄 합금 고상(4) 사이에는 알루미늄 합금 용탕(2)과 알루미늄 합금 고상(4)이 공존하는 고액공존영역(3, Mushy Zone)이 존재한다. Between the aluminum alloy molten metal 2 and the aluminum alloy solid phase 4, there is a solid-liquid coexistence zone 3 (mushy zone) in which the aluminum alloy molten metal 2 and the aluminum alloy solid phase 4 coexist.

가동대(30)는 관통형 몰드(20) 하부에 구비되고, 관통형 몰드(20)를 통과하면서 응고된 알루미늄 합금 고상(4)이 놓이는 받침대이다. 알루미늄 합금 고상(4)의 연속주조를 위해 가동대(30)에 연동된 모터(motor)에 의하여 하부로 이동한다. 즉, 가동대(30)는 관통형 몰드(20)에서 응고된 알루미늄 합금 고상(4)을 하부로 연속적으로 빼냄으로써 소경봉 알루미늄 합금 주조재를 형성한다. 가동대(30)의 이동 속도는 주조 속도와 연동되며, 따라서 본 명세서에서의 주조 속도는 관통형 몰드를 통과한 알루미늄 합금 용탕이 일부 혹은 전부 응고되어 가동대에 안착된 후 가동대(30)를 하부 방향으로 이동시키는 속도를 의미한다.The movable table 30 is provided under the through-type mold 20 , and is a pedestal on which the solid aluminum alloy 4 solidified while passing through the through-type mold 20 is placed. For continuous casting of the aluminum alloy solid phase (4), it moves downward by a motor (motor) linked to the movable table (30). That is, the movable table 30 continuously withdraws the solidified aluminum alloy phase 4 from the through-type mold 20 downward to form a small-diameter bar aluminum alloy cast material. The moving speed of the movable table 30 is interlocked with the casting speed, and therefore, the casting speed in the present specification is partially or completely solidified by the aluminum alloy molten metal passing through the through-type mold and seated on the movable table 30. It means the speed of moving in the downward direction.

본 발명의 일 실시예를 따르는 직접 냉각 주조 장치(100)는 관통형 몰드(20)를 통과하면서 냉각 유체에 의해 일부가 응고된 알루미늄 합금 용탕 혹은 알루미늄 합금 고상이 가동대(30)에 안착된 후 소정 시간 동안 유지한 후 바로 기 설정된 주조속도로 주조하기 위하여 가동대(30)을 빠른 속도로 하강하게 된다. In the direct cooling casting apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, while passing through the through-type mold 20 , the aluminum alloy molten metal or aluminum alloy solid phase partially solidified by the cooling fluid is seated on the movable table 30 . After holding for a predetermined time, the movable table 30 is lowered at a high speed in order to immediately cast at a preset casting speed.

본 발명의 다른 예로서, 상기 알루미늄 합금 용탕이 가동대(30)에 안착된 후 유지시간없이 이를 제 1 주조 속도를 소정 시간 동안 이동한 후 이를 상기 제 1 주조 속도 보다 더 높은 값을 가지는 제 2 주조 속도로 빠르게 하강시켜 주조하게 된다. As another example of the present invention, after the aluminum alloy molten metal is seated on the movable table 30, the first casting speed is moved for a predetermined time without holding time, and then the second casting speed is higher than the first casting speed. Casting is performed by rapidly lowering the casting speed.

따라서 가동대(30)는 급격한 이동 속도의 변화가 수행되어야 하며, 이를 위해 연동되어 있는 모터는 서보 모터(servo motor)가 사용될 수 있다. Therefore, the movable table 30 needs to be rapidly changed in movement speed, and for this purpose, a servo motor may be used as the interlocked motor.

종래에는 가동대를 가동하기 위한 모터로서 통상적인 스텝 모터(stepper motor)가 사용되었다. 그러나 이러한 스텝 모터는 가동대의 급격한 속도 변화에 대응하도록 제어하기 어려운 문제가 있다. 이에 비해, 서보 모터(servomotor)의 경우, 가동대의 급격한 이동을 위해 외부에서 인가되는 전기적 신호에 빠르게 대응할 수 있으며, 따라서, 서보 모터를 사용함으로써 후술하는 가동대의 급격한 이동 속도의 변화를 안정적으로 수행할 수 있다. Conventionally, a conventional stepper motor is used as a motor for moving the movable table. However, such a stepper motor has a problem in that it is difficult to control it to respond to a sudden speed change of the movable table. On the other hand, in the case of a servo motor, it is possible to quickly respond to an electrical signal applied from the outside for abrupt movement of the movable table, and therefore, by using the servo motor, it is possible to stably perform a change in the rapid movement speed of the movable table to be described later. can

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법(S100)을 도시하는 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method ( S100 ) of manufacturing a small-diameter bar aluminum alloy cast material according to the first embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 상기 제 1 실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법(S100)은, 핫 탑 방식의 직접 냉각 주조 방법에 의해 알루미늄 합금 소경봉 주조재를 제조하는 방법으로서, 관통형 몰드를 통해 알루미늄 합금 용탕을 정지한 가동대 상부로 주입하는 단계(S110), 상기 가동대를 일정 시간 동안 정지한 상태로 유지하는 유지 단계(S120) 및 상기 알루미늄 합금 용탕을 기 설정된 설정 주조 속도로 주조 속도 천이 구간 없이 증가시킨 후 주조하는 단계(S130)를 포함한다. Referring to FIG. 2 , the manufacturing method ( S100 ) of the small-diameter aluminum alloy casting material according to the first embodiment is a method for manufacturing the aluminum alloy small-diameter rod casting material by the hot-top method direct cooling casting method. The step of injecting the aluminum alloy molten metal through the mold into the upper part of the stationary movable table (S110), the maintaining step of maintaining the movable table in a stationary state for a predetermined time (S120) and the aluminum alloy molten metal at a preset casting speed It includes a step (S130) of casting after increasing the casting speed without a transition section.

본 발명의 기술 사상에 따른 제조 방법(S100)은 가동대가 정지된 상태로부터 설정 주조 속도로의 속도 증가 과정에서 소정의 시간 동안 주조 속도(즉, 가동대의 하강 속도)를 서서히 점진적으로 증가시키는 속도 천이 구간이 수행되지 않는 것을 특징으로 한다. The manufacturing method (S100) according to the technical idea of the present invention is a speed transition for gradually and gradually increasing the casting speed (that is, the descending speed of the movable table) for a predetermined time during the speed increase process from the stationary state to the set casting speed. It is characterized in that the section is not performed.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법에서 시간에 따른 주조 속도를 도시하는 그래프이다. 도 3의 (a)에는 비교예로서 종래의 직접 냉각 주조시의 시간에 따른 주조 속도의 변화를 나타내며, (b)는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 시간에 따른 주조 속도의 변화를 나타낸다. 3 is a graph showing the casting speed over time in the method of manufacturing a small-diameter bar aluminum alloy cast material according to the first embodiment of the present invention. Figure 3 (a) shows the change of the casting speed with time during the conventional direct cooling casting as a comparative example, and (b) shows the change of the casting speed with time according to the first embodiment of the present invention.

도 3의 (a)를 참조하면, 종래의 직접 냉각 주조에 있어서는, 응고된 알루미늄 합금 고상이 가동대에 안착된 다음 일정시간 주조하지 않고 유지한 후에(유지구간에 해당됨), 초기에는 저속으로 주조한 후(시작구간에 해당됨) 주조 속도를 점점 증가시켜(천이구간에 해당됨), 최종적으로 약 80 mm/분 내지 120 mm/분의 일정한 주조속도로서 주조한다(안정구간에 해당됨). Referring to Figure 3 (a), in the conventional direct cooling casting, the solidified aluminum alloy solid phase is seated on the movable table and then maintained without casting for a certain period of time (corresponding to the holding section), initially casting at a low speed After (corresponding to the starting section), the casting speed is gradually increased (corresponding to the transition section), and finally casting is performed at a constant casting speed of about 80 mm/min to 120 mm/min (corresponding to the stable section).

반면, 도 3의 (b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예의 경우, 관통형 몰드에 알루미늄 합금 용탕을 주입하고, 주입된 용탕이 응고된 후 가동대 상에 안착된 후 이를 유지하고(유지구간에 해당됨), 이어서 기 설정된 설정 주조 속도(도 3의 Vs)로 주조하여(주조구간에 해당됨) 소경봉 알루미늄 합금 주조재를 형성한다. On the other hand, referring to Figure 3 (b), in the case of an embodiment of the present invention, the aluminum alloy molten metal is injected into the through-type mold, and after the injected molten metal is solidified and seated on the movable table, it is maintained (maintenance) section), and then cast at a preset casting speed (Vs in FIG. 3) (corresponding to the casting section) to form a small-diameter bar aluminum alloy cast material.

상기 설정 주조 속도는 종래의 주조 속도인 약 100 mm/분 내외에 비해 더 빠른 속도인 200 mm/분 내지 300 mm/분의 범위, 바람직하게는 220 mm/분 내지 280 mm/분, 더욱 바람직하게는 230 mm/분 내지 270 mm/분의 범위를 가질 수 있다.The set casting speed is in the range of 200 mm/min to 300 mm/min, which is a faster speed compared to about 100 mm/min, which is a conventional casting speed, preferably 220 mm/min to 280 mm/min, more preferably may range from 230 mm/min to 270 mm/min.

도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의할 경우, 주조 속도는 유지 구간 이후에 점진적 속도 변화 구간인 천이 구간이 없이 바로 기 설정된 주조 속도로 빠르게 증가하게 된다. 상술한 바와 같이 설정 주조 속도로의 빠른 천이를 안정적으로 구현하기 위하여 가동대는 서보 모터에 의해 구동된다. As shown in (b) of FIG. 3 , according to an embodiment of the present invention, the casting speed is quickly increased to a preset casting speed immediately without a transition section that is a gradual speed change section after the maintenance section. As described above, in order to stably implement a fast transition to the set casting speed, the movable table is driven by a servo motor.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법(S200)을 도시하는 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a method ( S200 ) of manufacturing a small-diameter bar aluminum alloy cast material according to a second embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 상기 제 2 실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법(S200)은, 핫 탑 방식의 직접 냉각 주조 방법에 의해 알루미늄 합금 소경봉 주조재를 제조하는 방법으로서, 관통형 몰드에 알루미늄 합금 용탕을 주입하는 단계(S200), 상기 알루미늄 합금 용탕을 주입한 후 유지시간 없이 제 1 주조 속도로 주조하는 단계(S220) 및 상기 알루미늄 합금 용탕을 상기 제 1 주조 속도에 비하여 높은 제 2 주조 속도로 천이한 후 주조하는 단계(S230)을 포함한다. 이때 상기 제 1 주조 속도에서 상기 제 2 주조 속도로의 천이 과정에서 소정의 시간 동안 주조 속도를 서서히 가속하는 천이구간이 수행되지 않고, 상기 제 1 주조 속도에서 상기 제 2 주조 속도로 바로 빠르게 증가하게 된다.Referring to FIG. 4 , the manufacturing method ( S200 ) of the small-diameter aluminum alloy casting material according to the second embodiment is a method of manufacturing the aluminum alloy small-diameter rod casting material by a hot-top method direct cooling casting method, a through-type Injecting molten aluminum alloy into the mold (S200), casting the molten aluminum alloy at a first casting speed without a holding time after pouring (S220), and pouring the molten aluminum alloy at a higher rate than the first casting speed 2 It includes the step of casting after transition to the casting speed (S230). At this time, in the process of transitioning from the first casting speed to the second casting speed, a transition section in which the casting speed is gradually accelerated for a predetermined time is not performed, and the first casting speed to the second casting speed is rapidly increased. do.

도 5은 상기 제 2 실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법에서 시간에 따른 주조 속도를 도시하는 그래프이다 5 is a graph showing the casting speed over time in the manufacturing method of the small-diameter bar aluminum alloy cast material according to the second embodiment.

도 5 를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예의 경우, 관통형 몰드에 알루미늄 합금 용탕을 주입하고, 이와 동시에 제 1주조 속도로 1차 직접냉각 주조하고(1차 주조구간에 해당됨), 이어서 상기 제 1주조 속도에 비하여 높은 제 2 주조 속도로 2차 직접냉각 주조하여(2차 주조구간에 해당됨) 소경봉 알루미늄 합금 주조재를 형성한다.Referring to FIG. 5 , in the case of the second embodiment of the present invention, aluminum alloy molten metal is poured into a through-type mold, and at the same time, first direct cooling casting is performed at a first casting speed (corresponding to the first casting section), and then the Secondary direct cooling casting (corresponding to the secondary casting section) at a second casting speed higher than the first casting speed is performed to form a small-diameter bar aluminum alloy cast material.

이때 상기 제 1주조 속도는 50 mm/분 내지 180 mm/분, 바람직하게는 70 mm/분 내지 150 mm/분, 더욱 바람직하게는 80 mm/분 내지 120 mm/분의 범위를 가질 수 있다. 또한, 상기 제 2 주조 속도는 200 mm/분 내지 300 mm/분의 범위, 바람직하게는 220 mm/분 내지 280 mm/분, 더욱 바람직하게는 230 mm/분 내지 270 mm/분의 범위를 가질 수 있다.In this case, the first casting speed may have a range of 50 mm/min to 180 mm/min, preferably 70 mm/min to 150 mm/min, more preferably 80 mm/min to 120 mm/min. Further, the second casting speed will be in the range of 200 mm/min to 300 mm/min, preferably in the range of 220 mm/min to 280 mm/min, more preferably in the range of 230 mm/min to 270 mm/min. can

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의할 경우, 주조 속도는 1차 주조 속도 이후에 도 3의 (a)에 도시된 천이구간이 없이 바로 2차 주조 속도로 빠르게 증가하게 된다. 즉 종래의 방법과 달리 제 1 주조 속도에서 제 2 주조 속도로 천이되는 과정 중에 주조 속도가 서서히 증가하는 천이구간이 수행되지 않는다. 제 1 주조 속도에서 제 2 주조 속도로의 빠른 천이를 안정적으로 구현하기 위하여 가동대는 서보 모터에 의해 구동된다. As shown in FIG. 5 , according to an embodiment of the present invention, the casting speed is rapidly increased to the second casting speed without the transition section shown in FIG. 3 (a) after the first casting speed. do. That is, unlike the conventional method, a transition section in which the casting speed is gradually increased during the transition from the first casting speed to the second casting speed is not performed. In order to stably implement a fast transition from the first casting speed to the second casting speed, the movable table is driven by a servo motor.

본 발명의 기술적 사상에 따라 제조한 소경봉 알루미늄 합금 주조재는, 다양한 조성의 알루미늄 합금을 포함할 수 있다(본 명세서에서의 알루미늄 합금은 합금원소를 포함한 알루미늄은 물론 순수한 알루미늄도 포괄적으로 포함한다). 예를 들어 종래부터 알려진 주조재 합금 혹은 전신재 합금 될 수 있다. 특히 고합금계 전신재 합금, 예를 들어 6000계 혹은 7000계 합금의 경우에는 본 발명의 일 실시예에 의해 100 mm 이하의 직경을 가지는 소경봉을 용이하면서도 안정적으로 제조할 수 있다. The small-diameter aluminum alloy cast material manufactured according to the technical idea of the present invention may include aluminum alloys of various compositions (the aluminum alloy in the present specification includes not only aluminum including alloying elements, but also pure aluminum). For example, it may be a conventionally known cast material alloy or wrought material alloy. In particular, in the case of a high-alloy-based wrought material alloy, for example, a 6000 series or 7000 series alloy, a small-diameter bar having a diameter of 100 mm or less can be easily and stably manufactured according to an embodiment of the present invention.

상술한 바와 같이, 대표적인 고합금계 알루미늄 합금인 7000계 알루미늄 합금은 종래의 방법으로는 직경이 100mm 이하의 소경봉 주조시 유지구간 내지 가속구간이 수행되는 과정 중에 관통형 몰드의 주입구 부근에서 유동성 부족에 의해 응고가 일어나 상기 주입구가 막히는 일이 발생되어 소경봉 제조에 어려움이 있었다. As described above, the 7000 series aluminum alloy, which is a representative high-alloy-based aluminum alloy, is a small-diameter rod with a diameter of 100 mm or less in the conventional method. Due to the coagulation caused by the clogging of the injection port, there was a difficulty in manufacturing the small diameter rod.

이에 비해 본 발명의 일 실시예에 의하면, 관통형 몰드로 용탕이 투입된 후 관통형 몰드를 통과하면서 응고된 알루미늄 고상이 가동대에 안착되면, 유지구간 및 시작구간 없이 정지된 가동대를 기 설정된 주조 속도로 바로 증가시키거나 혹은 가동대를 소정 시간 동안 제 1 주조속도로 이동시켜 주조를 수행한 후 천이구간 없이 바로 제 2 주조속도로 빠르게 천이시킨다. 이러한 과정 중에 용탕의 반고형 상태를 최소화 할 수 있으며, 용탕의 유동성 확보가 가능하다. 따라서 가동대가 정지 또는 저속 이동 하는 동안에 반고형 상태에 있는 알루미늄 합금이 주입구 부근에서 응고되는 가능성을 최소화함으로써 소경봉의 주조를 안정적으로 수행할 수 있다. On the other hand, according to an embodiment of the present invention, after the molten metal is put into the penetrating mold and solidified while passing through the penetrating mold, the solid aluminum is seated on the movable table. After casting is performed by directly increasing the speed or by moving the movable table for a predetermined time at the first casting speed, the second casting speed is rapidly transferred without a transition period. During this process, the semi-solid state of the molten metal can be minimized and the fluidity of the molten metal can be secured. Therefore, it is possible to stably cast small-diameter bars by minimizing the possibility that the aluminum alloy in a semi-solid state is solidified near the inlet while the movable table is stopped or moved at low speed.

본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 소경봉 알루미늄 합금 주조재는 직경이 100mm 이하, 예를 들어 20mm 내지 100mm, 혹은 50mm 내지 100mm의 범위를 가질 수 있다. 소경봉 주조재가 7000계 알루미늄 합금인 경우, 상기 주조재는 15 μm 내지 30 μm 범위의 2차 수지상 거리(Secondary Dendrite Arm Spacing, SDAS)를 가질수 있으며, 50 μm 내지 100 μm 범위의 결정립 크기를 가질 수 있다.The small diameter bar aluminum alloy cast material manufactured according to an embodiment of the present invention may have a diameter of 100 mm or less, for example, 20 mm to 100 mm, or 50 mm to 100 mm. When the small diameter rod casting material is a 7000 series aluminum alloy, the casting material may have a secondary dendritic arm spacing (SDAS) in the range of 15 μm to 30 μm, and may have a grain size in the range of 50 μm to 100 μm. .

이하에서는 본 발명의 이해를 돕기 위한 실험예에 대해서 설명한다. 하기의 실험예는 발명의 이해를 돕기 위해 제시되는 것이며, 본 발명의 하기 실험예로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, an experimental example for helping the understanding of the present invention will be described. The following experimental examples are presented to help the understanding of the invention, and are not limited to the following experimental examples of the present invention.

소경봉 알루미늄 합금 주조재를 위한 알루미늄 합금은 A7068 합금을 선택하였고, 그 조성은 표 1과 같다. A7068 alloy was selected as the aluminum alloy for the small diameter bar aluminum alloy casting material, and the composition is shown in Table 1.

AlAl ZnZn MgMg CuCu FeFe ZrZr SiSi TiTi CrCr MnMn BalBal 7.467.46 2.402.40 1.921.92 0.120.12 0.100.10 0.0270.027 0.0260.026 0.0090.009 0.0030.003

도 1에 도시된 핫 탑 방식의 직접 주조 냉각 장치를 이용하였다. 1차 주조속도는 100 mm/분 이었고, 2차 주조 속도는 240 mm/분이었다. 실험예의 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 직경은 50 mm, 70 mm, 및 100 mm 이었다. 비교예로서, 도 3의 (a)와 같은 방식으로 주조한 주조재를 제조하였다. 유지구간은 23초동안 유지되었고, 시작구간의 주조 속도는 90 mm/분 이었으며, 안정구간에서의 주조 속도는 115 mm/분이었다. 이러한 주조 조건에서 직경인 100 mm 이하인 소경봉 제작은 주입구가 막히는 문제로 제조하기 못하였으며, 따라서 주조재의 직경이 150 mm인 소경봉을 비교예로 제조하였다. The hot top type direct casting cooling apparatus shown in FIG. 1 was used. The primary casting speed was 100 mm/min, and the secondary casting speed was 240 mm/min. The diameters of the small diameter rod aluminum alloy cast material of the experimental example were 50 mm, 70 mm, and 100 mm. As a comparative example, a cast material cast in the same manner as in (a) of FIG. 3 was manufactured. The holding section was maintained for 23 seconds, the casting speed in the starting section was 90 mm/min, and the casting speed in the stable section was 115 mm/min. Under these casting conditions, a small-diameter rod having a diameter of 100 mm or less could not be manufactured due to the clogging of the injection hole, and therefore a small-diameter rod having a diameter of 150 mm of the cast material was manufactured as a comparative example.

도 6의 (a)는 실험예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법을 이용하여 제조한 소경봉 알루미늄 합금 주조재를 관찰한 결과이며, 도 6의 (b)는 직경 50 mm인 소경봉의 단면 사진이다.Figure 6 (a) is the result of observing the small diameter rod aluminum alloy casting material manufactured by using the manufacturing method of the small diameter rod aluminum alloy casting material according to the experimental example, Figure 6 (b) is a cross section of the small diameter rod with a diameter of 50 mm It's a photo.

도 6의 (a) 및 (b)를 참조하면, 상기 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법을 이용하여 직경 50 mm, 70 mm, 및 100 mm를 각각 가지는 소경봉 알루미늄 합금 주조재들을 성공적으로 형성하였다. 이를 각각 실험예 1, 2 및 3으로 지칭한다. 상기 소경봉 알루미늄 합금 주조재들은 표면 품질이 우수하고, 내부 균열이 존재하지 않음을 알 수 있다. Referring to (a) and (b) of Figure 6, by using the manufacturing method of the small diameter rod aluminum alloy casting material, the diameter of 50 mm, 70 mm, and 100 mm, respectively, the small diameter rod aluminum alloy casting materials were successfully formed. . These are referred to as Experimental Examples 1, 2 and 3, respectively. It can be seen that the small diameter rod aluminum alloy cast materials have excellent surface quality and no internal cracks.

도 7는 실험예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 중심부로부터 표면부로의 2차 수지상 거리 변화를 나타내는 그래프이다.7 is a graph showing the change in the secondary dendritic distance from the center to the surface of the small diameter bar aluminum alloy cast material according to the experimental example.

도 7를 참조하면, 비교예인 150 mm 직경의 경우, 주조재의 중심부에서 표면부로 갈수록 2차 수지상 거리(Secondary Dendrite Arm Spacing, SDAS)가 약 46 μm 에서 약 33 μm로 급격하게 감소하였다. 반면 실험예들은 비교예에 비하여 2차 수지상 거리가 작게 나타났으며, 변화 정도도 작았다. 구체적으로, 실험예 3인 100 mm 직경의 경우에는 중심부의 약 25 μm 에서 표면부의 약 23 μm로 2차 수지상 거리의 변화가 상대적으로 작게 나타났다. 또한, 실험예 2인 70 mm 직경의 경우에는, 2차 수지상 거리가 중심부와 표면부에서 거의 동일하게 약 23 μm로 거의 변화가 없었다. 실험예 3인 50 mm 직경의 경우에는, 2차 수지상 거리가 가장 작은 수치로서 중심부와 표면부에서 거의 동일하게 약 18 μm로 거의 변화가 없었다.Referring to FIG. 7 , in the case of a 150 mm diameter, which is a comparative example, the secondary dendrite arm spacing (SDAS) from the center of the cast material to the surface portion sharply decreased from about 46 μm to about 33 μm. On the other hand, the experimental examples showed a smaller secondary dendritic distance than the comparative examples, and the degree of change was also small. Specifically, in the case of the 100 mm diameter of Experimental Example 3, the change in the secondary dendritic distance was relatively small from about 25 μm at the center to about 23 μm at the surface. In addition, in the case of the 70 mm diameter of Experimental Example 2, the secondary dendritic distance was almost the same at the center and the surface, and there was little change to about 23 μm. In the case of the 50 mm diameter of Experimental Example 3, the secondary dendritic distance was the smallest value, and there was almost no change to about 18 µm in the center and the surface part.

도 8는 실험예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 중심부로부터 표면부로의 결정립 크기 변화를 나타내는 그래프이다.8 is a graph showing the change in grain size from the center to the surface of the small diameter bar aluminum alloy cast material according to the experimental example.

도 8을 참조하면, 비교예인 150 mm 직경의 경우, 주조재의 중심부에서 표면부로 갈수록 결정립 크기가 약 115 μm 에서 90 μm로 감소하였다. 본 발명의 실험예들은 비교예에 비하여 결정립 크기가 작게 나타났으며, 변화 정도도 작았다. 구체적으로, 실험예 3인 100 mm 직경의 경우에는 중심부에서 약 90 μm, 표면부에서 약 60 μm의 결정립 크기를 나타내었다. 실험예 2인 70 mm 직경의 경우에는 중심부에서 약 85 μm, 표면부에서 약 70 μm의 결정립 크기를 나타내었다. 실험예 1인 50 mm 직경의 경우에는 중심부에서 약 82 μm, 표면부에서 약 60 μm의 결정립 크기를 나타내었다. Referring to FIG. 8 , in the case of a 150 mm diameter as a comparative example, the grain size decreased from about 115 μm to 90 μm from the center to the surface of the cast material. The experimental examples of the present invention showed smaller grain sizes than the comparative examples, and the degree of change was also small. Specifically, in the case of the 100 mm diameter of Experimental Example 3, the grain size was about 90 μm at the center and about 60 μm at the surface. In the case of the 70 mm diameter of Experimental Example 2, the crystal grain size was about 85 μm at the center and about 70 μm at the surface. In the case of the 50 mm diameter of Experimental Example 1, the grain size was about 82 μm at the center and about 60 μm at the surface.

도 7 및 도 8을 참조하면, 비교예인 150 mm 직경을 가지는 소경봉의 경우에는, 전체적인 미세조직이 조대하고 표면부와 중심부 미세조직 크기 차이가 크게 나타났다. 그러나, 본 발명의 기술 사상에 따라 제조된 100 mm 직경, 70 mm 직경, 및 50 mm 직경을 가지는 소경봉의 경우에는, 중심부와 표면부의 미세조직 편차가 매우 작음을 알 수 있다. 따라서, 실험예들에 따라 제조된 소경봉이 높은 기계적 강도를 가지면서도 위치별 강도 편차값도 작은 균일한 값을 나타낼 것으로 예상할 수 있다. Referring to FIGS. 7 and 8 , in the case of the comparative example, the small-diameter rod having a diameter of 150 mm, the overall microstructure was coarse, and the size difference between the surface portion and the center microstructure was large. However, in the case of a small-diameter rod having a diameter of 100 mm, a diameter of 70 mm, and a diameter of 50 mm, manufactured according to the technical idea of the present invention, it can be seen that the microstructure deviation between the center and the surface is very small. Therefore, it can be expected that the small-diameter rods manufactured according to the experimental examples have high mechanical strength and show a uniform value with a small strength deviation for each location.

일반적으로 2차 수지상 거리는 냉각속도와 직접적으로 관계가 있으며, 냉각속도가 느리면 2차 수지상 거리가 크게 된다. 비교예인 150 mm 직경을 가지는 소경봉의 경우에는, 2차 수지상 거리가 크게 나타나므로 표면부를 포함하여 전체적으로 냉각속도가 느리고, 특히 중심부로 갈수록 냉각속도가 크게 낮아지는 경향을 보임을 알 수 있다. 반면, 본 발명의 실험예인 100 mm 직경, 70 mm 직경, 및 50 mm 직경을 가지는 소경봉의 경우에는, 2차 수지상 거리가 작게 나타나므로 전체적으로 냉각속도가 빠르고 부위별 편차가 미미함을 알 수 있다.In general, the secondary dendrite distance is directly related to the cooling rate, and if the cooling rate is slow, the secondary dendrite distance becomes large. In the case of the comparative example, a small-diameter rod having a diameter of 150 mm, since the secondary dendritic distance is large, the cooling rate is slow overall including the surface part, and it can be seen that the cooling rate tends to decrease significantly toward the center. On the other hand, in the case of the small-diameter rods having a diameter of 100 mm, a diameter of 70 mm, and a diameter of 50 mm, which are the experimental examples of the present invention, the secondary dendritic distance is small, so that the overall cooling rate is fast and the deviation by region is insignificant.

도 9는 본 발명의 실험예 1에 따른 50 mm 직경의 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 중심부로부터 표면부로의 미세구조를 관찰한 결과이다.9 is a result of observing the microstructure from the center to the surface of the 50 mm diameter small diameter rod aluminum alloy cast material according to Experimental Example 1 of the present invention.

도 9를 참조하면, 상기 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 중심부로부터 표면부로 이동하여도 미세조직의 변화가 거의 없음을 알 수 있고, 따라서 균일한 미세조직을 가짐을 알 수 있다. 이러한 미세하고 균일한 미세조직을 가지는 소경봉 알루미늄 합금 주조재는 높은 강도를 제공할 수 있다. Referring to FIG. 9 , it can be seen that there is almost no change in the microstructure even when moving from the center to the surface of the aluminum alloy cast material of the small diameter rod, and thus it can be seen that the small diameter rod has a uniform microstructure. A small diameter rod aluminum alloy cast material having such a fine and uniform microstructure can provide high strength.

이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The technical spirit of the present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it is the technical spirit of the present invention that various substitutions, modifications and changes are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary skill in the art to which this belongs.

Claims (12)

핫 탑 방식의 직접 냉각 주조 방법에 의해 7000계 알루미늄 합금 소경봉 주조재를 제조하는 방법으로서,
관통형 몰드를 통해 알루미늄 합금 용탕을 정지한 가동대 상부로 주입하는 단계;
상기 가동대를 일정 시간 동안 정지한 상태로 유지하는 유지 단계; 및
상기 가동대를 하강하여 기 설정된 설정 주조 속도로 주조하는 주조 단계;를 포함하며,
상기 유지 단계가 종료된 후, 상기 가동대의 하강 속도를 점진적으로 증가시키는 천이 구간이 없이 바로 상기 설정 주조 속도로 증가시키는 단계를 포함하되,
상기 가동대를 서보 모터로 구동하여 상기 설정 주조 속도를 200 mm/분 내지 300 mm/분의 범위로 설정함으로써, 반고형 상태로 있는 용탕이 상기 관통형 몰드의 주입구에서 응고되어 상기 주입구가 막히는 것을 방지하여 20 mm 내지 100 mm 범위의 직경을 가지는 7000계 알루미늄 합금 소경봉을 주조할 수 있는,
소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법.
A method for producing a 7000 series aluminum alloy small diameter bar casting by a hot top method direct cooling casting method, comprising:
Injecting the aluminum alloy molten metal to the top of the stationary movable table through the through-type mold;
maintaining the movable table in a stationary state for a predetermined period of time; and
A casting step of lowering the movable table and casting at a preset casting speed;
After the holding step is completed, directly increasing the set casting speed to the set casting speed without a transition section for gradually increasing the descending speed of the movable table;
By driving the movable table with a servo motor to set the set casting speed in the range of 200 mm/min to 300 mm/min, the molten metal in the semi-solid state is solidified at the inlet of the through-type mold and the inlet is blocked It is possible to cast a 7000 series aluminum alloy small diameter rod having a diameter in the range of 20 mm to 100 mm by preventing it,
A method for manufacturing a small-diameter rod aluminum alloy casting.
핫 탑 방식의 직접 냉각 주조 방법에 의해 7000계 알루미늄 합금 소경봉 주조재를 제조하는 방법으로서,
관통형 몰드를 통해 알루미늄 합금 용탕을 주입한 후 유지시간 없이 가동대를 제 1 주조속도로 이동하는 단계; 및
상기 가동대를 상기 제 1 주조 속도에 비하여 높은 제 2 주조 속도로 천이하여 주조하는 단계;를 포함하며,
상기 제 1 주조 속도에서 상기 제 2 주조 속도로의 천이 과정에서 상기 가동대의 하강 속도를 점진적으로 증가시키는 천이 구간이 없이 상기 제 1 주조 속도에서 바로 상기 제 2 주조 속도로 증가시키는 단계를 포함하되,
상기 가동대를 서보 모터로 구동하여 상기 제 1 주조 속도는 50 mm/분 내지 180 mm/분의 범위로 설정하고, 상기 제 2 주조 속도는 200 mm/분 내지 300 mm/분의 범위로 설정함으로써, 반고형 상태로 있는 용탕이 상기 관통형 몰드의 주입구에서 응고되어 상기 주입구가 막히는 것을 방지하여 20 mm 내지 100 mm 범위의 직경을 가지는 7000계 알루미늄 합금 소경봉을 주조할 수 있는,
소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법.
A method for producing a 7000 series aluminum alloy small diameter bar casting by a hot top method direct cooling casting method, comprising:
After injecting the aluminum alloy molten metal through the through-mold, moving the movable table without a holding time at a first casting speed; and
Transitioning the movable table to a second casting speed higher than the first casting speed and casting;
In the process of transitioning from the first casting speed to the second casting speed, increasing the descending speed of the movable table directly from the first casting speed to the second casting speed without a transition section for gradually increasing the lowering speed;
By driving the movable table with a servo motor, the first casting speed is set in the range of 50 mm/min to 180 mm/min, and the second casting speed is set in the range of 200 mm/min to 300 mm/min. , The molten metal in a semi-solid state is solidified at the inlet of the through-type mold to prevent the inlet from clogging, so that a 7000 series aluminum alloy small diameter rod having a diameter in the range of 20 mm to 100 mm can be cast,
A method for manufacturing a small-diameter rod aluminum alloy casting.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 소경봉 알루미늄 합금 주조재는 15 μm 내지 30 μm 범위의 2차 수지상 거리를 가지는, 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
The small diameter rod aluminum alloy cast material has a secondary dendrite distance in the range of 15 μm to 30 μm, a method of manufacturing a small diameter rod aluminum alloy casting material.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 소경봉 알루미늄 합금 주조재는 50 μm 내지 100 μm 범위의 결정립 크기를 가지는, 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
The small diameter rod aluminum alloy cast material has a grain size in the range of 50 μm to 100 μm, the method of manufacturing a small diameter rod aluminum alloy casting material.
삭제delete
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