KR102492904B1 - 적층 분말 온간성형방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고가의 분말과 저가의 분말 그리고 고체 윤활제를 준비하고, 이들 각각을 혼합하는 혼합기에 투입하여 교반하는 교반단계; 교반된 혼합분말을 구분하여 제1 및 제2호퍼에 각각 투입하는 투입단계; 설정된 투입 순서에 따라 제1, 2호퍼와 제1,2공급박스 중 하나를 연통시켜 성형 다이에 분말을 공급하는 1차 분말공급단계; 1차 분말공급을 완료한 공급박스를 이동시킴과 아울러 다른 공급박스를 성형 다이 직상부에 위치시키는 공급박스 이송단계; 이송 단계 후 호퍼와 공급박스를 연통시켜 성형 다이에 분말을 공급하는 2차 분말공급단계; 및 성형 다이에 내설된 히터를 가동시켜 적층으로 분말을 130 ∼ 150℃ 온도를 가열하는 가열단계; 상부 다이를 동작시켜 혼합분말을 가압하는 성형 단계; 및 상기 성형체를 소결하여 소결체를 제조하는 소결단계;로 이루어지는 기술적인 특징을 갖는 것이다.

Description

적층 분말 온간성형방법{Laminated powder warm forming method}

본 발명은 적층으로 쌓인 분말을 가압하고 소결하여 소결체를 얻을 수 있는 방법에 관한 것이다.

더 상세하게는 고가 분말과 저가 분말을 적어도 2단 이상 순차적으로 투입하여 가압 성형하는 것으로 성형체를 제조하고 소결하되, 성형이 이루어지는 다이에 히터를 구비하여 분말을 적정 온도로 가열하는 온간 성형으로 밀도를 크게 향상시킬 수 있는 적층 분말 온간성형방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 제품의 특성 및 목적에 따라 고가 분말과 저가 분말의 투입량을 조절하며, 비용을 절감하고, 감지부와 제어부를 구비하여 가열 온도를 조절하며 나아가 정확한 위치에 정량의 분말을 공급하여 용도에 맞는 적층 분말 소결체를 얻을 수 있는 온간성형방법에 관한 것이다.

일반적으로 분말 야금법은 캠, 밸브시트, 치차, 자동차 부품 및 각종 기계 부품 등의 제조에 이용되는 방법으로, 복잡하고 정교한 제품을 대량 생산하며 특히 제품의 특성과 목적에 맞는 합금 원료를 선택적으로 첨가하여 제품의 성질을 개선하고 향상시킬 수 있는 장점을 가지는 가공 방법이다.

이러한 분말야금법은, 제품을 생산하기 위한 원료 분말과 첨가제를 준비하고 혼합하되, 첨가제로는 가압 성형 시 마찰을 줄일 수 있는 윤활제와, 결합력을 높이기 위한 첨가제 등으로 구성될 수 있고, 준비된 분말과 첨가제는 혼합기에 투입되어 제품의 특성에 따라 적절한 r.p.m과 혼합시간의 조절하며 혼합하는 것이다.

혼합공정 후 이 혼합된 분말을 금형에 투입하여 가압 성형함으로써 성형체를 제조하는데, 이때 성형체는 높은 압력으로 성형되었다 하더라도 소결 전의 상태만으로는 분말입자간의 결합력은 아주 낮은 개개 분말입자의 집합체로서 작은 응력으로도 쉽게 파괴될 수 있고 따라서 소결 과정을 통해 제품으로 완성되는 것이다.

소결은 녹는점에 가까운 온도로 가열했을 때 분말이 서로 접한 면에서 물리적인 접합이 이루어지거나 일부가 증착하여 서로 연결되어 한 덩어리가 되는 것이다. 즉 소결은 기지금속의 용융점이하의 온도에서 행하여지는 일종의 열처리로서 분말입자 상호간의 확산이 일어나서 화학적인 결합을 통해 요구되는 기계적인 성질을 갖게 되는 것이다.

이러한 분말 야금법은 고정밀, 고밀도, 열전도율 등 제품의 용도에 맞는 성질을 개선할 수 있고, 대량 생산이 가능하며 기계적인 후 공정이 거의 없다는 장점을 가지고 있어 적용 대상 제품의 특성에 맞는 다양한 제조 방법과 소결제품이 연구 개발되고 있다.

예를 들어 공개특허 10-2018-0081031호의 금속 복합체 제조방법은, 3㎛ 이상 20㎛ 이하의 평균입경을 가지는 고합금강 분말, 및 상기 고합금강 분말 평균입경의 1/10 이상 1/2 이하의 평균입경을 가지는 구리 함유 분말을 포함하는 혼합 분말을 준비하는 혼합단계; 상기 혼합 분말 및 열가소성 유기결합제를 혼련하여 공급원료를 준비하는 혼련단계; 상기 공급원료를 성형하여 성형체를 제조하는 성형단계; 상기 성형체로부터 상기 유기결합제를 제거하는 탈지단계; 상기 탈지단계 이후, 상기 성형체를 소결하여 치밀화된 소결체를 제조하는 소결단계; 및 상기 소결체를 열처리하는 열처리단계;로 이루어지는 방법으로, 높은 경도 및 열전도성을 보유할 수 있는 자동차용 밸브시트 인서트에 적합하도록 개발된 것이다.

또한 국내 등록특허 제10-1856387호는, 금속분말 및 단일 성분계 윤활제를 혼합시켜 혼합분말을 마련하는 혼합분말 제조단계; 상기 혼합분말을 몰드에 충진한 후, 80 ~ 100℃의 온도에서 가압하여 성형체를 제조하는 성형단계;를 포함하고,

상기 혼합분말 제조단계는, 상기 금속분말 100 중량부에 대하여 상기 단일 성분계 윤활제 02 ~ 03 중량부를 혼합하여 제1 혼합물을 마련하는 혼합과정; 교반기에 상기 제1 혼합물을 투입하고 155 ~ 180℃의 온도에서 250~ 400rpm의 속도로 20 ~ 30분간 교반하여 상기 금속분말의 표면에 단일 성분계 윤활제를 부착시켜 제2 혼합물을 마련하는 제1 교반과정; 및 상기 제2 혼합물 100 중량부에 대하여 상기 단일 성분계 윤활제 03 ~ 04 중량부를 첨가하고 상온에서 5 ~ 20분간 교반하여 상기 혼합분말을 마련하는 제2 교반과정을 포함하는 것으로, 고밀도 밸브 시트를 제조하는 방법이다.

엔진 밸브 시트의 소결제품으로는 국내 공개 특허 10-2011-0128565호가 있다. 이 밸브 시트는 크롬(Cr) 및 몰리브덴(Mo) 등이 합금화된 철계 분말을 기지(Matrix)로 하여 내마모성이 우수한 철계 소결 합금을 제조하는 것으로, 철(Fe)을 주성분으로 하고, 탄소(C) 06~12wt%, 니켈(Ni) 10~30wt%, 코발트(Co) 150~250wt%, 크롬(Cr) 30~90wt%, 몰리브덴(Mo) 80~150wt%, 텡스텐(W) 10~40wt%, 망간(Mn) 05~20wt%, 칼슘(Ca) 01~05wt%가 함유되어 있는 것이다.

그런데, 이와 같은 종래의 특허는 배합비를 조절하고, 합금 원료 및 첨가제를 더 첨가하는 것으로 소결제품을 제조하고는 있으나, 기본적인 과정에서 벗어나지 못하는 한계를 가지고 있으며, 비용 절감이 어렵고, 여기에 전혀 다른 2개의 분말을 성형할 수도 없는 문제가 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 철계합금분말을 성형함에 있어서, 고가의 분말과 저가의 분말을 용도에 맞게 순차적으로 투입하여 적어도 2단 이상으로 적층되는 새로운 형태의 소결체를 제조할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 고가의 분말과 저가의 분말을 사용 용도에 맞게 투입 비율을 조절하며 성형하고 소결함으로써, 비용은 절감하면서도 적용 대상의 기능에 맞는 기계적인 강도를 유지할 수 있는 온간성형방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 적어도 2개의 분말이 투입되어 가압 성형이 이루어지는 다이에 분말을 가열하는 히터를 구비하고, 이 히터를 제어하여 가열 온도를 설정하는 제어부와, 상기 제어부에 가열 데이터를 제공하는 데이터 저장부를 구비함으로써, 사용 용도 및 적용 대상에 맞는 가열 온도를 제공하여 조절하며, 그에 따라 고밀도 소결체를 얻을 수 있도록 하는 적층 분말 온간성형방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 고가의 분말과 저가의 분말 그리고 고체 윤활제를 준비하고, 이들 각각을 혼합하는 혼합기에 투입하여 교반하는 교반단계; 교반된 혼합분말을 구분하여 제1 및 제2호퍼에 각각 투입하는 투입단계; 설정된 투입 순서에 따라 제1, 2호퍼와 제1,2공급박스 중 하나를 연통시켜 성형 다이에 분말을 공급하는 1차 분말공급단계; 1차 분말공급을 완료한 공급박스를 이동시킴과 아울러 다른 공급박스를 성형 다이 직상부에 위치시키는 공급박스 이송단계; 이송 단계 후 호퍼와 공급박스를 연통시켜 성형 다이에 분말을 공급하는 2차 분말공급단계; 및 성형 다이에 내설된 히터를 가동시켜 적층으로 분말을 130 ∼ 150℃ 온도를 가열하는 가열단계; 상부 다이를 동작시켜 혼합분말을 가압하는 성형 단계; 및 상기 성형체를 소결하여 소결체를 제조하는 소결단계;로 이루어지는 기술적인 특징을 갖는 것이다.

또한 본 발명은 상기의 방법을 제조된 적어도 2단 이상의 적층 분말 소결체를 얻을 수 있는 성형방법에 기술적인 특징이 있다.

본 발명은 고가 분말과, 저가 분말을 적용 대상 제품에 따라 순차적으로 투입하여 성형하고 이를 소결하여 제조하는 것으로, 기계적인 강도가 요구되는 위치에는 고가 분말이, 대상적으로 큰 강도가 필요없는 위치에서는 저가 분말이 위치하며 동작할 수 있도록 함으로써, 기계적인 동작에는 별다른 영향이 없으면서도 비용은 크게 절감할 수 있는 효과를 갖는 것이다.

또한 본 발명은 가압 성형이 이루어지는 다이에 히터를 구비하고, 성형 전 적층으로 쌓인 분말을 가열하여 고밀도 소결체를 얻을 수 있도록 하며, 나아가 제조 대상 제품에 따라 가열 온도 및 시간을 조절하여 우수한 소결체를 얻을 수 있도록 하는 발명이다.

도 1은 본 발명의 성형 과정을 설명하기 위한 호퍼와 공급장치의 일측면도,
도 2는 본 발명의 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 소결체의 일 예를 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명의 제조 과정을 나타낸 블록도,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예의 제조 과정을 나타낸 블록도.

본 발명을 실시 예들을 설명함에 있어서, 동일부호는 동일한 구성을 의미하고, 중복되거나 발명의 의미를 한정적으로 해석되게 할 수 있는 부가적인 설명은 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 생략될 수 있다.

구체적인 설명에 앞서, 본 명세서상에 비록 단수적 표현으로 기재되어 있을지라도 국어 사용에 있어서 단수/복수를 명확하게 구분 짓지 않고 사용되는 환경과 당해 분야에서의 통상적인 용어 사용 환경에 비추어, 발명의 개념에 반하지 않고 해석상 모순되거나 명백하게 다르게 뜻하지 않는 이상 복수의 표현을 포함하는 의미로 사용된다. 또한, 본 명세서에 기재되었거나 기재될 수 있는 '포함한다', '갖는다', '구비한다', '포함하여 이루어진다' 등은 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 구성요소 또는 그들 조합의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

하나의 실시 예로 본 발명은 고가 분말과 저가 분말 그리고 고체 윤활제를 준비하고, 이들 각각을 혼합기에 투입하여 교반하는 교반단계; 교반된 혼합분말을 구분하여 제1, 2호퍼에 각각 투입하는 투입단계; 설정된 투입 순서에 따라 제1, 2호퍼와 제1,2공급박스 중 하나를 연통시켜 성형 다이에 분말을 공급하는 1차 혼합분말공급단계; 1차 혼합분말공급을 완료한 공급박스를 이동시킴과 아울러 다른 공급박스를 성형 다이 직상부에 위치시키는 공급박스 이송단계; 이송 단계 후 호퍼와 공급박스를 연통시켜 성형 다이에 혼합분말을 공급하는 2차 혼합분말공급단계; 및 성형 다이에 내설된 히터를 동작시켜 적층 된 혼합분말을 130 ∼ 150℃ 온도를 가열하는 가열단계; 상부 다이를 동작시켜 혼합분말을 가압하여 성형체를 제조하는 성형체 제조단계; 및 상기 성형체를 소결하여 소결체를 제조하는 소결단계;로 이루어지는 것이다.

하나의 실시 예로, 본 발명은 투입되는 혼합분말량을 검출하는 단계; 투입된 분말량에 따라 바이패스 또는 추가 공급이 이루어지도록 하는 정량조절단계; 공급박스의 위치를 감지하고 상기 위치 감지 신호와 혼합분말의 투입 순서에 따라 공급박스의 위치를 이동시키는 공급박스 정렬단계; 분말과 적층 상태 그리고 소결체의 목적에 따라 가열온도와 시간을 조절하는 가열온도 제어단계를 포함하는 것이다.

본 발명의 또 다른 실시 예는 상기한 과정을 통해 적어도 2단 이상 적층된 소결체를 얻는 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 바탕으로 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명에 첨부된 도 1은 성형 과정을 설명하기 위한 호퍼와 공급장치의 일측면도이고, 도 2는 본 발명의 블록도이며, 도 3은 본 발명에 따른 소결체의 일 예를 나타낸 사시도이다. 첨부된 도 4 및 도 5는 본 발명의 제조 과정을 나타낸 블록도를 도시한 것이다.

바람직하기로 본 발명은 적어도 2가지 이상의 혼합 분말이 적층된 소결체(10)와, 이 소결체를 제조하는 방법에 관한 것으로, 고가 분말과 저가 분말을 소결체의 사용 용도에 따라 2단 또는 그 이상을 적층시켜 성형 - 소결하는 것이다.

본 발명에 따른 온간 성형은 철계합금분말을 성형하여 밸브 시트, 각종 기계 기구의 부품 및 차량용 부품을 제조하는 것이며, 고가 분말은 Fe-Cu-Ni계를, 저가 분말은 Fe-Cu-C계로 구성되는 것을 기본으로 하지만 이는 하나 예이고, 다른 철계합금분말은 다른 류의 합금분말의 성형에도 사용될 수 있는 것은 당연하다.

본 발명의 소결체는 목적하는 바에 따라 고가 분말이 상부 또는 하부에 위치할 수 있으며, 3단 이상으로 적층될 때에는 중앙 또는 상하부에 위치할 수 있다. 물론 그 이상인 때에는 고가 분말과 저가 분말이 순차적으로 적층되는 것이다.

이와 같은 본 발명은 기계적인 강도가 요구되는 위치에서는 고가 분말이 위치하도록 하고, 상대적으로 큰 강도가 필요없는 위치에서는 저가 분말이 위치하도록 하는 것으로, 기계적인 동작에는 영향이 없으면서 비용을 크게 절감할 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 윤활제는 스테아르산아연, 스테아르산칼슘, 스테아르산리튬 등 물에 불용성인 지방산계 및 스테아타이트 또는 탈크로 구성될 수 있으며, 본 발명에서는 고융융점 윤활제인 스테아르산리튬이 사용되는 것이 바람직하다.

예컨데 본 발명의 온간 성형방법은, 성형 다이에 히터가 매설된 것을 기본 구성으로 하며, 성형 전 히터를 동작시켜 혼합분말을 가열하여 밀도를 향상시키며, 가열 온도는 110∼150℃가 바람직하다. 따라서 본 발명은 윤활성을 유지하기 위해 용융점 180∼210℃의 스테아르산리튬이 사용되는 것이다.

다음은 본 발명에 따른 소결체 제조 과정을 첨부된 도면을 바탕으로 설명한다.

1) 준비단계

본 발명에 따른 준비단계는, 고가 분말과, 저가 분말 그리고 윤활제를 준비하는 것이다.

고가 분말은 상기한 Fe-Cu-Ni계 분말, 저가 분말은 Fe-Cu-C계로 구성되며, 윤활제는 스테아르산아연, 스테아르산칼슘, 스테아르산리튬, 스테아타이트 또는 탈크 중 어느 하나 또는 그 이상의 혼합물로 구성될 수 있으나, 본 발명에서는 고융융점 윤활제인 스테아르산리튬이 사용되는 것이 가장 좋다.

또한 본 발명은 필요에 따라서는 바인더, 흑연 또는 기타 첨가제가 더 구비될 수도 있다.

2) 교반단계

교반단계는 혼합기에 고가 분말과 저가 분말 그리고 윤활제를 각각 투입하여 혼합하는 것이다. 예를 들어 고가 분말 100중량부를 기준으로 윤활제 0.1 ∼ 3 중량부를 투입하고, 30 ∼ 150rpm 으로 5 ∼ 30분간 교반하여 혼합하는 것으로 제1혼합분말을 제조한다.

마찬가지로 저가 분말 100중량부를 기준으로 윤활제 0.1 ∼ 3 중량부를 투입하고, 30 ∼ 150rpm 으로 5 ∼ 30분간 교반하여 혼합하여 제2혼합분말을 제조하는 것이다. 여기엔 본 발명은 상기 제1,2혼합분말에 바인더 등의 기타 첨가제가 더 포함될 수 있다.

한편 상기 혼합기는 호퍼와 연결되어 분말공급펌프(310)를 통해 혼합분말을 공급하되, 2대의 혼합기가 제1,2호퍼와 연결되는 구성이다.

3) 호퍼 투입단계

상기 교반단계를 마친 제1,2혼합분말은 제1, 2호퍼(21)(22)에 각각 투입되며, 이때 혼합기와 호퍼가 연결된 구성으로 분말공급펌프(310)를 동작시켜 제1혼합분말과 제2혼합분말이 구분되어 각 호퍼에 투입되는 것이다.

각 호퍼에 투입된 각 혼합분말은 계측을 통해 정량공급 여부를 검출하고, 검출량에 따라 정량을 조절하는 것으로 이에 대해서는 후술한다.

4) 공급박스 이동단계 및 혼합분말을 성형 다이에 공급하는 공급단계

본 발명의 소결체(10)는 목적하는 소결체(10)의 특성에 따라 제1 및 제2혼합분말 중 어느 것을 먼저 성형 다이에 투입할 것인가를 결정하고, 그 순서에 따라 각 호퍼와 연결되고, 성형 다이의 상부에 놓이는 공급박스(30)의 위치를 결정한다.

여기서 상기 공급박스는 도면과 같이 내측 중앙에 격벽을 세워 분리된 형태로 제1,2공급박스(31)(32)로 구성되거나 별도로 구성되는 것도 가능한 것이다.

예를 들어 제 1호퍼에 투입된 제1혼합분말이 먼저 투입되는 경우라면 이 제1호퍼와 연결된 제1공급박스의 위치를 확인하고, 이 제1공급박스가 성형 다이 상면에 위치하고 있으면 투입을 진행하고, 그렇치 않은 경우라면 제1공급박스를 성형 다이 상면으로 이동시켜 투입을 준비하는 것이다.

투입이 준비되면 제1호퍼와 제1공급박스를 연결하는 공급호스를 개방하며, 이때 공급호스 또는 호퍼 등에 설치되어 있는 투입밸브(340)를 개방하여 제1호퍼(21)의 제1혼합분말이 제1공급박스(31)에 공급되도록 하고, 제1공급박스(31)를 통해 자유 낙하 방식으로 성형 다이 안쪽으로 투입되도록 하는 것이다.

1차 혼합분말공급 단계가 종료되면, 제어부(100)는 공급박스이동부(330)를 구성하는 실린더를 동작시켜 제2공급박스(32)를 성형 다이 상부로 이동시키고, 제2공급박스(32)의 이동이 완료되면 제2공급박스(32)와 제2호퍼(22)를 연결하는 연결호스의 투입밸브(340)를 개방하여 2차 혼합분말을 투입하는 것이다.

여기서, 혼합분말이 3단이상으로 적층되는 경우, 다시 제1공급박스를 성형 다이로 이동시켜 3차로 혼합분말이 투입되도록 하는 것이다. 그 이상 적층되는 경우 당연히 제2공급박스를 다시 이동시킨다.

한편 본 발명은 상기 제1, 2혼합분말 이외에 전혀 다른 성분으로 구성된 제3 및 제4 혼합분말이 더 적층될 수 있으며, 이 경우 제3, 4호퍼 및 제3,4공급박스가 구비되며, 제1공급부터로부터 제4 공급박스까지 순차적으로 이동시켜 분말을 적층시키는 것도 가능하다.

5) 가열단계

본 발명에 따른 가열단계는 소결체에 열을 가해 고밀도의 소결체를 얻기 위한 것으로, 2차 또는 그 이상으로 혼합분말의 적층이 완료되면, 제어부는 성형 다이에 내장된 히터를 가동시켜 적층의 혼합분말을 가열하되, 110∼150℃의 범위에서 소결체의 목적 및 혼합분말의 비율에 따라 온도 조절하면 가열하는 것이다.

또한 본 발명은 적층 혼합분말의 온도를 검출하여 가열 시간을 조절하고, 혼합분말 전체에 균일하게 가열되어 있는가도 검출할 수 있다. 이에 대해서는 다시 설명한다.

6) 성형체 제조 및 소결 단계

가열 단계 후 본 발명은 프레스 실린더를 동작시키고, 상부 다이를 하강시켜 가압 성형하여 성형체를 제조하며, 이 성형체를 소결하여 소결체를 완성하는 것이다.

본 발명은 이와 같은 방법으로 Fe-Cu-Ni계의 고가 분말과 윤활제 스테아르산리튬이 혼합된 제1혼합분말과, Fe-Cu-C계의 저가 분말과 윤활제 스테아르산리튬이 혼합된 제2혼합분말이 적어도 2단 이상으로 적층된 성형체를 소결하여 목적하는 소결체를 제조하는 것이다.

다음은 본 발명의 소결체가 고밀도, 고정질 그리고 목적하는 소결체를 얻을 수 있도록 하는 것이다.

이 실시 예의 발명은 성형체를 가공하는 프레스에 제어부(100)와, 감지부(200) 그리고 데이터 저장부(300)를 구비하는 것이다.

상기 감지부(200)는 정량검출센서(210)와, 위치감지센서(220) 그리고 온도감지센서(230)로 구성되며, 이중 정량검출센서(210)는 호퍼(20)의 내부에 설치되며, 분말공급펌프(310)를 통해 공급된 제1, 2혼합분말의 투입량의 무게를 계측하는 계측단계를 포함하는 것이다.

제어부(100)는 상기 계측신호를 수신하고, 소결체의 제조 공정에 따른 기 설정 공급량과 비교하여 정량이 공급된 경우 분말공급펌프의 동작을 off시키고, 기 설정된 정량 보다 많은 경우 호퍼의 하단부에 구비된 정량조정밸브(320)를 개방하여 상기 혼합기 또는 별도로 구비되는 저장탱크로 바이패스시키는 것이다.

반대로 기 설정된 량보다 적은 경우 분말공급펌프를 더 가동시켜 공급되도록 하는 혼합분말 정량조절단계를 가지게 되는 것이다.

상기 위치감지센서(220)는 공급박스(30)의 위치를 감지하는 것이다.

여기서 공급박스(30)는 좌우 또는 전후 방향으로 이동할 수 있으며 모터에 의해 회전하는 스크류 또는 랙-피니언기어 또는 공압 유압의 실린더 중 어느 하나로 구성된 공급박스이동부(330)에 의해 정해진 순서에 따라 이동하는 것이다.

다시 말해, 본 발명의 소결체(10)는 고가 분말과 저가 분말이 적어도 2단 이상 적층되는 것으로, 소결체의 사용 목적에 따라 고가 또는 저가 분말을 먼저 투입하고, 공급박스가 이동하여 다른 혼합분말을 투입하여 적층시키는 것이다.

따라서 본 발명은 상기 제1,2호퍼(21)(22)와 제1,2공급박스를 연결하는 연열호스 또는 호퍼에 설치되는 투입밸브(340)를 개방하기 이전에, 위치감지센서(220)가 공급박스의 위치를 검출하고, 제어부(100)가 이 검출신호를 수신하여 데이터 저장부(400)의 투입 순서와 비교하는 것이다.

다시 말해, 본 발명에 따른 데이터 저장부에는 이전에 소결된 소결체의 용도, 종류, 크기 등 여러 조건에 따른 혼합분말량, 공급 순서, 가열온도가 저장되고, 여기에 각종 시험 과정 및 최적의 결과치가 새롭게 입력되어 업그레이드 되는 것이다.

따라서 작업자는 성형 전 데이터 저장부에서 소결체를 선택하거나 공급 순서 및 분말량을 입력하는 소결체 설정단계를 거쳐, 제어부는 이를 바탕으로 공급 순서를 결정하고, 상기한 위치감지센서의 검출신호와 비교하여 공급박스를 이송시키는 것이다.

즉 공급박수의 위치가 투입순서와 비교하여 맞는 위치라면 투입밸브(340)를 개방하고, 그렇치 않은 경우 공급박스이동부(330)를 동작시켜 공급박스(30)를 이동시키는 것이다.

한편, 상기 데이터 저장부(400)에는 터치 스크린 또는 모니터와 키보드로 구성된 입력부가 부과적으로 구비되어 작업자가 어떠한 작업을 수행할 것인가를 선택할 수 있도록 하고, 현재의 진행 과정을 과정을 표시함과 아울러 필요한 데이터를 입력하는 것도 가능하도록 하는 것이다. 또한 데이터 저장부는 음석출력부와 연결될 수도 있다. 이 음성출력부는 상기와 같이 작업 진행 과정, 경고 메세지 등을 출력하는 것이다.

본 발명에 따른 온도감지센서(230)는 성형 다이에 설치되어 혼합분말의 온도를 검출하는 것이다.

가압 성형 이전에, 본 발명의 제어부는 데이터 저장부에서 수신된 소결체의 정보에 따라 가열 온도를 설정하고, 설정된 온도에 따라 그리고 설정된 가열 시간에 따라 히터(350)를 가동시킨다.

이때 온도감지센서(230)는 혼합분말의 온도를 주기적으로 검출하며, 제어부는 설정된 온도에 도달하면 프레스동작부(360)의 동작을 인가하여 상부 다이를 하강시켜 성형체를 제조하고, 이후 소결을 통해 원하는 소결체를 얻는 것이다.

한편, 설정된 가열 시간 이전에 설정 온도에 도달하면 제어부(100)는 에너지 절감을 위해 즉시 프레스동작부(360)의 동작을 인가할 수 있다, 그러나 설정된 가열 시간이 경과하여도 설정 온도에 도달하지 않을 때는, 제어부는 상기 데이터 저장부(400)에 이 과정을 저장하고, 이 데이터 저장부와 연결되어 있는 입력부의 화면 또는 음성출력부를 통해 작업자에게 경고하며, 성형 과정을 멈추고 후속 조치가 취해지도록 하는 것이다.

고장 수리 또는 원인 제거 후 온도감지센서로부터 검출된 온도가 목표 온도에 도달하면 제어부는 프레스를 다시 가동시키는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 소결체 30 : 공급박스
100 : 제어부 200 : 감지부

Claims (5)

1. 적층 분말 온간성형방법으로써,
   고가 분말과 저가 분말 그리고 고체 윤활제를 준비하는 준비단계;
   데이터 저장부에 저장된 소결체를 선택하거나 새롭게 공급 순서 및 분말량을 입력하는 소결체 설정단계;
   상기 데이터 저장부에 입력된 또는 선택된 소결체에 따라 공급 순서를 결정하고, 위치감지센서로부터 입력된 공급박스의 위치와 결정된 공급 순서를 비교하여 공급박스의 위치를 이송시키는 공급박스 정렬단계;
   고가 분말과 윤활제, 저가 분말과 윤활제 각각을 혼합기에 투입하여 교반하는 교반단계;
   교반된 상기 혼합분말을 구분하여 제1, 2호퍼에 각각 투입하는 투입단계;
   상기 제1, 2호퍼에 설치된 정량검출센서가 투입된 혼합분말의 무게를 계측하는 계측단계;
   상기 정랑검출센서로부터 수신된 무게를 제어부가 수신하고, 기 설정된 공급량과 비교하여 각 호퍼에 설치된 정량조정밸브를 개방하여 상기 혼합기로 바이패스시키거나 분말공급펌프를 더 가동시켜 공급되도록 하는 혼합분말 정량조절단계;
   기 설정된 투입 순서에 따라 제1, 2호퍼와 제1, 2공급박스 중 하나를 연통시켜 성형 다이에 혼합분말을 공급하는 1차 혼합분말공급단계;
   1차 혼합분말공급을 완료한 공급박스를 이동시키고 다른 공급박스를 성형 다이 직상부에 위치시키는 공급박스 이송단계;
   공급박스 이송 단계 후 호퍼와 공급박스를 연통시켜 성형 다이에 혼합분말을 공급하여 적층시키는 2차 혼합분말공급단계;
   성형 다이에 내설된 히터를 동작시켜 적층된 혼합분말을 130 ∼ 150℃ 온도로 가열하되, 데이터 저장부에서 수신된 소결체의 정보에 따라 가열 온도와 가열 시간을 설정하여 가열하는 가열 단계;
   상부 다이를 동작시켜 혼합분말을 가압하여 성형체를 제조하는 성형체 제조단계; 및
   상기 성형체를 소결하여 소결체를 제조하는 소결단계;를 포함하며,
   상기 가열 단계에서 온도감지센서는 혼합분말의 온도를 검출하고, 제어부는 설정된 온도에 도달하면 상부 다이를 하강시켜 성형체를 제조하되,
   설정된 가열 시간이 경과하여도 설정 온도에 도달하지 않을 때는, 제어부는 상기 데이터 저장부에 이 과정을 저장하고, 이 데이터 저장부와 연결되어 있는 입력부의 화면 또는 음성출력부를 통해 작업자에게 경고토록 하는 것을 포함하는 적층 분말 온간성형 방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 교반단계는 Fe-Cu-Ni계 고가 분말과 윤활제를 혼합하여 제1혼합분말을 제조하고, Fe-Cu-C계 저가 분말과 윤활제를 혼합 교반하여 제2혼합분말을 제조하는 것을 포함하는 적층 분말 온간성형 방법.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 윤활제는 스테아르산아연, 스테아르산칼슘, 스테아르산리튬, 스테아타이트, 탈크 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 포함하는 적층 분말 온간성형방법.
4. 삭제
5. 삭제

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