KR102528758B1 - 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법 - Google Patents

필터 캐비티의 다이캐스팅 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 (1) 알루미늄 합금액을 내부에 전자유도장치와 교반봉이 설치된 교반기에 옮겨 넣고, 교반봉을 교반기 내부로 꿰뚫어 설치하는 단계, (2) 교반기의 뚜껑을 닫고, 교반기 내부의 공기를 뽑아 내는 단계, (3) 밀폐된 진공 조건하에서 교반기를 시동하여 알루미늄 합금액을 교반하는 동시에, 교반봉의 회전에 의한 기계교반을 진행하고, 알루미늄 합금액을 반고체 상태로 교반하고, 교반을 정지함으로서 반고체 알루미늄 합금 슬러리를 얻는 단계, 및 (4) 단계(3)으로부터 얻은 반고체 알루미늄 합금 슬러리를 필터몰드에 부어 넣되, 1.5~2.5m/s 분사속도, 30~80MPa 분사 압력, 60~80MPa 부스트 압력으로 다이캐스팅 성형을 진행하고, 필터몰드의 온도를 250~400℃로 하며, 압력을 7~30s 유지하여 필터 캐비티를 얻는 단계를 포함하는 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법을 개시하고 있다.

Description

필터 캐비티의 다이캐스팅 방법
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 2018년 12월 14일에 중국 특허국에 제출된 출원번호 201811532158.8, 발명 명칭을 "필터 캐비티의 다이캐스팅 방법"으로 하는 중국 특허 출원에 대한 우선권을 주장하며, 그 전부의 내용을 인용을 통해 본 출원중에 결합한다.
기술분야
본 발명은 금속재료 분야에 관한 것으로서, 특히는 필터 캐비티에 관한 것이다.
4G/5G 무선통신 기지국 시그널부품의 직접화가 높아짐에 따라, 캐비티 필터 다이캐스팅 부품의 사이즈도 점점 켜져, 설비가 점점 더 무거워지고, 방열요구도 점점 더 높아지고 있다. 국내외의 운영회사들은 무선 기지국에 대하여 높은 열전도성, 경량화, 저원가의 명확한 지표요구를 요구하고 있다. 알루미늄합금 다이캐스팅 부품은 무선기지국의 중요한 구조재료로서, 기지국 내부의 전자소자 및 회로기판을 고착하는데 기반을 제공함과 동시에, 전기소자의 작업열량을 방열판을 통해 도출함으로써, 기지국 시그널 발사박스의 방열 및 냉각에 사용되는 주요한 부재로 되고 있다. 기지국 캐비티 필터의 방열 효율을 높이기 위하여, 구조 설계중 방열판의 높이를 증가하고 방열판의 두께를 엷게 하는 등 조치를 강구하고 있지만, 액체 다이캐스팅 제조공정의 제한으로 인하여, 캐비티 필터의 구조의 경량화, 방멸판의 높이 증가 및 두께 감소 등은 이미 한계에 달하고 있기 때문에, 캐비티 필터에 다른 다이캐스팅 공정을 운용하여 높은 열전도성, 경량화 및 낮은 원가를 실현할 것이 필요하다고 본다.
다이캐스팅은 액체 성형방식으로서, 분사속도가 빠르고, 액체가 몰드 캐비티 중에서 란류를 형성하기 쉽고, 몰드 캐비티 중의 공기를 제품 중에 말아들인다. 액체가 몰드에 접촉하는 순간 온도차가 크기 때문에, 표면의 액체가 급격히 응고되어, 중심부 액체 유동에 자항력을 증가시키기 때문에, 잘 융합되지 않아 탕계가 형성됨과 동시에, 합금의 제련 및 주조과정 중, 산화물 또는 일부 기타 불순물로 인하여, 최종적으로 제품의 성능을 저하시키게 된다.
본 분야 중의 급히 해결하지 않으면 안 되는 상기 문제를 해결하기 위하여, 열전도성이 높고, 경량화 및 원가가 낮은 필터캐스트의 다이캐스팅 방법을 제공한다.
본 발명은 (1) 알루미늄 합금액을 내부에 전자유도장치와 교반봉이 설치된 교반기에 옮겨 넣고, 교반봉을 교반기 내부로 꿰뚫어 설치하는 단계, (2) 교반기의 뚜껑을 닫고, 교반기 내부의 공기를 뽑아 내는 단계, (3) 밀폐된 진공 조건하에서 교반기를 시동하여 알루미늄 합금액을 교반하는 동시에, 교반봉의 회전에 의한 기계교반을 진행하고, 알루미늄 합금액을 반고체 상태로 교반하고, 교반을 정지함으로서 반고체 알루미늄 합금 슬러리를 얻으며, 휘저음 시간을 20~80min(분)으로 설정하고, 반고체 알루미늄의 온도를 550~650℃로 하는 단계, 및 (4) 단계(3)으로부터 얻은 반고체 알루미늄 합금 슬러리를 필터몰드에 부어 넣되, 1.5~2.5m/s 분사속도, 30~80MPa 분사 압력, 60~80MPa 부스트 압력으로 다이캐스팅 성형을 진행하고, 필터몰드의 온도를 250~400℃로 하며, 압력을 7~30s(초) 유지하여 필터 캐비티를 얻는 단계를 포함하는 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법을 제공한다.
바람직하게, 단계(4)는 구체적으로, (4.1) 필터몰드를 준비하고, 몰드 캐비티 내부에 윤활제를 뿜어 칠하는 단계, (4.2) 알루미늄 합금 슬러리를 필터몰드 내부에 부어 넣고, 주입 압력을 100~175MPa로, 분사속도를 1.5~2.5m/s로, 분사 압력을 30~50MPa로, 부스트 압력을 60~80MPa로 하여, 다이캐스팅을 진행하는 단계, 및 (4.3) 다이캐스팅 성형이 끝난 후, 필터 캐비티 주물이 응고될 때까지, 계속하여 압력을 100~175MPa로 유지하고, 유지시간을 7~15s로 하여, 냉각 후 필터 캐비티를 얻는 단계를 포함한다.
바람직하게, 단계(1)의 앞에는 알루미늄 합금을 준비하고, 알루미늄 합금을 융해될 때까지 가열하여, 알루미늄 합금액을 얻으며, 알루미늄 합금액의 온도를 700~750℃로 하는 준비단계a가 더 포함된다.
바람직하게, 단계(1)의 앞에는 준비단계a로부터 얻은 알루미늄 합금액을 분사장치에 넣고, 불활성 기체를 캐리어로 하여, 분말분사 정제를 진행하고, 제1차 기체 제거를 진행하여, 알루미늄 합금액중의 기포를 제거하며, 정제 시간을 8~18min으로 하고, 알루미늄 합금액 정제후 15~30min 정치하여 찌꺼기를 여과하는 준비단계b가 더 포함된다.
바람직하게, 단계(1)의 앞에는 준비단계b로부터 분말분사 정제를 거친 알루미늄 합금액을 회전자 탈기장치에 옮겨 넣고, 알루미늄 합금액에 질소를 불어넣어 제2차 기체 제거를 진행하며, 그중 회전자 탈기장치의 회전자 회전속도를 500~600rpm로 하는 준비단계c가 더 포함된다.
바람직하게, 단계(4)중의 흑연 교반봉의 교반은 교반기의 중심으로부터 교반기의 가장자리에로 선회 왕복 회전식 교반이다.
바람직하게, 단계(4)중의 교반봉의 교반은 상하 승강식 교반이 더 포함된다.
바람직하게, 단계(3)중 교반기의 전자유도장치로부터 생기는 자장은 회전 자장 또는 진행파 자장이다.
바람직하게, 본 발명의 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법은 단계(4)뒤에 단계(4)중의 다이캐스팅 성형에 의한 필터 캐비티를 545~550℃ 조건하에서 6~8h(시간) 고용화 처리를 거친후 물로 냉각시키는 단계（5）가 더 포함된다.
바람직하게, 본 발명의 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법은 단계(5)뒤에 단계(5)중의 물로 냉각시킨 필터 캐비티를 185~250℃ 조건하에서 3~5h 시효처리를 진행하는 단계（6）이 더 포함된다.
그중, 분사 압력은 다이캐스팅 액체금속의 단위면적이 받는 압력을 말한다. 분사 압력의 선택은 합금과 주물의 구조특성에 의해 확정된다. 분사속도의 선택에 있어서, 벽체가 두텁거나 내부 품질요구가 높은 주물일 경우에는 비교적 낮은 충전속도와 높은 부스트 압력을 선택하고, 벽체가 얇거나 표면 품질요구가 높은 주물 및 복잡한 주물일 경우에는 비교적 높은 분사 압력과 비교적 높은 충전속도를 선택한다.
부스트 압력은 몰드안에 합금액이 가득차고 액체 또는 반액체 상태에 처할때 만이 성립되며, 이때야 만이 부스팅이 주물의 각 부위에 작용하게 된다. 부스팅의 역할은 주물중의 기공율을 줄여, 기공 및 수축소가 주물 품질에 대한 영향을 저하시키는 것이다. 합금에 작용하는 부스트 압력은 다이캐스팅 경험에 의해 선정되고, 주물이 합금밀도 및 강도에 대한 요구 및 가공부위에 대한 요구에 따라 결정된다. Buehler사로부터 추천하는 부스트 압력: 일반 동, 마그네슘 및 동의 다이캐스팅 주물은 40MPa로 하고, 중요한 주물은 40~60MPa로 하며, 기밀성을 요구하는 주물은 80~100MPa로 한다. 벽체가 얇은 주물은 36~60MPa 부스트 압력을 취하고, 벽체가 두꺼운 다이캐스팅 주물은 60~80MPa 부스트 압력을 취하며, 일반적으로 부스트 압력의 범위를 40~70MPa로 한다.
고용화 처리는 기본소재 내부의 탄화물, γ'상 등을 용해시켜, 균일한 포화 고용체를 얻어, 시효처리시 다시 알갱이가 작고, 분포가 균일한 탕화물과 γ'상이 석출되게 함과 동시에, 열간 및 냉간가공중에 생기는 응력을 제거하여, 합금의 재결정화를 발생시키기 위한 것이다. 그리고, 고용화 처리의 는 적절한 결정입도를 얻어, 합금의 고온 크리프 내성을 보증하기 위한 것이다. 고용화 처리의 온도범위는 대체적으로 980~1250℃로서, 주로 각 합금중의 상석출과 용해법칙 및 사용요구에 따라 선택하여, 주요 강화상에 필요한 석출조건과 일정한 결정입도를 보증한다.
본 발명의 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법은 200~205℃에서 3~5h 시효처리를 거쳐, 로내에서 냉각시킨후 필터 캐비티를 얻는 과정을 포함하되, 그 목적은 가열속도 제어를 통해, 필터 캐비티의 온도를 200~205℃에서 3~5h 보온한 후 냉각시켜, 필터 캐비티 내부의 조직을 개변시키고, 기계적성능을 높이고, 내식성을 증강하고, 가공성능을 개선시키며 치수 안정성을 얻으려는데 있다.
본 발명의 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법은 알루미늄 합금액의 응고중 전자기 교반과 기계교반을 동시에 가하여, 알루미늄 합금액 중의 수지상 1차 고체상을 충분히 부수어 액체금속 모상중에 구형, 타원체, 또는 장미형 1차 고체상이 균일하게 부유된 고체와 액체가 혼합된 슬러리, 즉 반고체 알루미늄 합금 슬러리를 얻는다.
본 발명의 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법 중, 알루미늄 합금액은 전자유도장치에 의해 생기는 자장의 작용에 의해 유도전류가 발생하고, 유도전류와 전자유도장치에 의해 생기는 자장의 상호작용에 의해, 알루미늄 합금액의 유동을 추진하는 전자력을 발생하며, 알루미늄 합금액은 전자력의 작용하에서 자장의 방향을 따라 전자교반을 진행하고, 교반봉의 기계적 교반은 교반기의 중심으로부터 교반기의 가장자리 방향으로 알루미늄 합금액에 대한 선회 왕복 회전식 교반을 진행하여, 알루미늄 합금액의 잔자교반 과정을 파괴하고, 알루미늄 합금액중의 충돌 강도를 더욱 강화하여, 반고체 알루미늄 합금 슬러리 중의 α-Al 결정입자의 치수를 더욱 작게, 구형도가 더욱 좋게, 반고체 알루미늄 합금 슬러리의 유동성을 더욱 좋게 하여, 반고체 알루미늄 합금 슬러리의 다이캐스팅 성형에 더욱 유리하게 한다.
본 발명의 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법은 반고체 기술을 캐비티 필터의 생산분야에 사용한 것으로서, 재래식 보통 액체 다이캐스팅 성형공정에 비해 보면, 보통 액체 다이캐스팅은 분사식 몰드 주입이지만, 반고체 성형일 경우에는 금속의 몰드 주입이 안정하여, 란류와 흩날리는 현상이 발생하지 않기 때문에, 금속의 산화와 기포를 경감하고, 제작된 필터 캐비티의 내부구조가 치밀하고, 기공, 편석 등 결함이 적으며, 결정입도가 작고, 기계적 성능이 좋으며, 그 강도가 재래식 액체 금속 다이캐스팅 주물보다 높다.
본 발명의 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법은 응고 시간이 짧고, 가공온도가 낮으며, 응고 수축율이 작아, 주물의 치수 정밀도를 향상시킴과 동시에 제품의 생산효율을 향상시키고, 생산원가를 줄여 주기 때문에, 산업화 활용에 매우 적합하다. 알루미늄 합금액을 반고체 알루미늄 합금 슬러리로 교반하는 과정 중, 이미 일부분의 결정 잠열이 석방되어, 후속적인 다이캐스팅에 의해 생기는 열 충격을 경감하고 반고체 알루미늄 합금 슬러리의 다이캐스팅시 생기는 전단 응력은 재래식 수지상 결정 슬러리에 비해, 적어도 3자릿수나 작기 때문에, 얻어지는 필터 캐비티의 몰드 주입이 안정하고, 열 부하가 작으며, 열 피로강도가 낮아지고, 더욱 긴 내용연수를 가지게 된다.
반고체 알루미늄 합금 슬러리는 결정입자가 작고, 다이캐스팅 성형시 란류와 흩날리는 현상이 발생하지 않기 때문에, 다이캐스팅에 의해 얻어지는 필터 캐비티의 중량이 가벼워 지고, 벽체 두께가 얇아지며, 열전도성이 높아진다. 이 밖에도, 반고체 알루미늄 합금 슬러리의 다이캐스팅에 의해 얻어지는 필터 캐비티는 결함이 적고, 성형율이 높아, 제품 합결율이 95% 이상에 달하며, 후속적인 반제품 가공 프로세서를 대폭 줄여 주고, 가공원가를 낮추어 주며, 에너지 소모를 절감할 수 있다.
본 발명의 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법은 반고체 알루미늄 합금 슬러리의 다이캐스팅시의 온도를 550~650℃로 함으로써, 재래식 다이캐스팅의 고온 액체 금속환경을 피면할 수 있기 때문에, 응고속도가 빨라지고, 생산효율이 높아지며, 공정주기가 단축된다.
본 발명의 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법은 CAD 설계와 제조에 적합하고, 생산의 자동화 정도를 향상할 수 있고, 대규모 생산에 적합하고, 미래의 광범위한 응용에 기반으로 되고 있다.
1. 본 발명의 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법은 다이캐스팅으로부터 얻어지는 필터 캐비티의 중량을 줄이고, 벽체 두께를 얇게 하며, 열전도 효율을 높혀 준다.
2. 본 발명의 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법은 전자교반과 기계교반을 결합하는 방법을 사용함으로써, 반고체 알루미늄 합금 슬러리 중의 α-Al 결정입자의 치수가 더욱 작고, 구형도가 더욱 좋고, 반고체 알루미늄 합금 슬러리의 유동성이 더욱 좋다.
3. 본 발명의 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법은 성형율이 높고, 후속적인 반체품 가공 프로세서를 대폭 줄일 수 있으며, 원가를 낮추고, 에너지 소모를 줄여 준다.
4. 본 발명의 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법은 재래식 액체 금속에 대해 직접 다이캐스팅하는 방법에 비해, 응고 시간이 짧고, 가공 온도가 낮으며, 필터 캐비티의 치수 정밀도를 높힐 뿐만 아니라, 제품의 생산성을 높혀 준다.
명세서에 병입되어 명세서의 일부분을 구성하는 도면은 본 발명의 실시예를 나타내고, 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는데 사용된다. 이러한 도면 중, 유사한 도면 부호는 유사한 요소를 나타내는데 사용된다. 아래에 설명되는 도면은 본 발명의 일부 실시예이지 전부의 실시예는 아니다. 본 분야의 보통기술자가 창조적인 노동을 하지 않고서 이러한 도면에 근거하여 기타 도면을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법에 의해 제작된 필터 캐비티 내부의 결정체 구조이다.
도 2는 종래 액체 다이캐스팅 방법에 의해 제작된 필터 캐비티 내부의 결정체 구조이다.
본 발명 실시예의 목적, 기술수단 및 장점을 더욱 뚜렷하게 하기 위하여, 아래에 본 발명의 기술수단에 대해 명백하고 온전한 설명을 하게 되는데, 뻔한 사실로, 이러한 실시예들은 본 발명의 일부의 실시예이지, 전부의 실시예는 아니다. 본 발명중의 실시예에 근거하여, 본 분야의 보통 기술자가 창조적인 노동을 하지 않고서 얻은 모든 기타 실시예들은 모두 본 발명의 보호 범위에 속한다. 미리 설명하여 두고 싶은 것은 트러블이 생기지 않는 한, 본 출원의 실시예 및 실시예 중의 특징은 서로 임의로 조합할 수 있다.
아래에 구체적인 실시형태를 참조하여, 본 발명에 의해 제공되는 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법에 대해 상세하게 설명하기로 한다.
본 출원은 아래 단계를 포함하는 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법을 제공한다.
단계1S: 알루미늄 합금을 준비하고, 알루미늄 합금을 용융될 때까지 가열하되, 규소와 알루미늄 합금, 동과 알루미늄 합금, 마그네슘과 알루미늄 합금을 사용할 수 있다. 바람직하게, AlSi8 알루미늄 합금을 원료로 할 수 있는데, 이로 인해 얻어지는 필터 캐비티의 열전도 계수가 더욱 크고, 벽체 두께가 더욱 얇고, 경량화 정도가 더욱 높다. 알루미늄 합금액의 온도는 약 700~750℃이다. 바람직하게, 700~735℃ 온도를 사용할 수 있는데, 이 온도에서 얻어지는 필터 캐비티의 성형율이 더욱 높으며, 90% 이상에 달하며, 예를 들어, 실제 조작중에는 온도를 700℃, 720℃, 735℃로 할 수 있다.
단계2S: 얻어진 알루미늄 합금액을 분사기에 옮겨 넣고, 정제온도 범위 내에서, 예를 들어, 정제온도 범위를 700~740℃로 하고, 불활성 기체를 캐리어로 하여 분체분사 정제를 진행하며, 정제제가 분출될 때, 알루미늄 합금액 중에 철관을 삽입하여 수평으로 이동시키고, 삽입 깊이를 철관의 끝머리가 알루미늄 합금액 깊이의 2/3에 달하게 하며, 전후 좌우로 철관을 여러 번 이동시켜, 알루미늄 합금액중의 기포를 제거하며, 정제시간을 8~18min으로 하고, 알루미늄 합금액을 정제한 후, 15~30min 까라 앉힌 후, 찌꺼기를 여과한다. 그중, 불활성 기체는 N2, Ar, He, Kr 또는 기타 불활성 기체 중의 하나 또는 하나 이상을 사용할 수 있고, 바람직하게, N2를 사용할 수 있고, 원료를 얻는데 편리하고 원가가 낮아진다. 바람직하게, 정제시간을 12~18 min로 하고, 정제 후 25~30min 까라 앉혀 찌꺼기를 여과함으로써, 알루미늄 합금액중의 수소를 더욱 철저히 제거하고, 알루미늄 합금액중의 불순물을 줄일 수 있으며, 얻어지는 필터 캐비티의 성형율을 향상시킴과 동시에 알루미늄 합금액 중의 불순물 함량을 더욱더 줄일 수 있으며, 이러한 설치방식에 의해, 그 성형율은 92% 이상에 달할 수 있다. 예를 들어, 실제조작중에, 정제시간을 15 min으로 하고, 알루미늄 합금액 정제후 28min 까라 앉힐 수 있다.
단계3S: 분체 분사 정제를 거친 알루미늄 합금액을 회전자 가스제거 장치에 옮겨 넣고, 알루미늄 합금액 중에 불활성 기체를 불어넣어 제2차 가스제거를 진행하는데, 그중, 가스제거장치의 회전자 회전속도를 500~600rpm로 하고, 불어넣는 불활성 기체의 압력을 10~15MPa로 한다. 그중, 회전자 가스제거장치는 흑연 회전자 가스제거 장치를 사용할 수 있다. 바람직하게, 회전자 가스제거장치의 회전자의 회전속도는 500~550rpm로 할 수 있고, 이 조건하에서 분출되는 기포는 신속하고 균일하게 알루미늄 합금액 전체에 확산되어, 회전속도가 너무 느려서 비교적 큰 기포가 알루미늄 합금액 중에 잔류하는 것을 피면하고, 회전속도가 너무 빨라서 알루미늄 합금액의 충돌이 심해져 알루미늄 합금액이 끓어 올라 수소 또는 기타 불순물을 감아들여 알루미늄 합금액에 대한 오염을 초래하게 된다. 예를 들어, 실제조작중에, 회전자의 회전속도를 500rpm, 525rpm, 540rpm, 550rpm로 할 수 있다. 바람직하게, 불어넣는 불활성 기체의 압력을 12~13MPa로 하고, 불활성 기체를 N2, 또는 Ar, He, Kr 또는 기타 불활성 기체 중의 하나 또는 하나 이상을 선택할 수 있다. 예를 들어, 실제조작 중에 있어서, N2를 선택할 수 있고, 원료 선택이 편리하고, 원가가 낮다.
단계4S: 제2차 가스제거를 거친 알루미늄 합금액을 내부에 전자유도장치가 설치된 교반기 안에 옮겨 넣고, 교반기 내부에는 교반기 내부를 꿰뚫고 지나는 교반봉이 설치된다. 교반봉의 재질은 흑연 또는 세라믹으로 하여, 고온 교반으로 인한 알루미늄 합금액이 교반봉에 대한 부식을 피면하여, 교반봉의 반복 이용율을 향상시키고, 교반봉의 내용연수를 늘임과 동시에, 부식된 교반봉 성분이 알루미늄 합금액에 대한 오염을 피면할 수 있으며, 제작되는 필터 캐비티의 품질을 보증할 수 있다.
단계5S: 교반기의 뚜껑을 닫고, 교반기 내부의 공기를 뽑아 내며, 이 조건하에서 알루미늄 합금액을 교반하면 알루미늄 합금액을 반고체상태로 교반하는데 걸리는 시간을 단축할 수 있으며, 알루미늄 합금액이 끓어 올라 수소를 감아 들이는 것을 피면할 수 있는데, 이 단계는 바람직한 단계로서, 실제조작 중에 있어서, 이 단계를 생략할 수 있다.
단계6S: 밀폐된 진공 조건하에서 교반기를 시동하여 알루미늄 합금액을 교반하고, 전자유도장치는 자장을 발생하고, 흑연 교반봉은 교반기의 중심으로부터 교반기의 가장자리로 선회 왕복으로 회전식 교반을 진행함과 동시에 상하 승강 교반을 진행한다. 교반시간을 20~80min로 하고, 알루미늄 합금액을 반고체 상태로 교반하여 교반을 중지하여, 온도가 500~650℃의 반고체 알루미늄 금속 슬러리를 얻는다. 그중, 전자반응장치에 의해 생기는 자장은 회전자장, 진행파 자장 또는 회전자장과 진행파 자장의 인터랙티브 순환으로서, 알루미늄 합금액은 전자유도장치에 의해 생기는 자장의 작용하에서 유도전류를 발생하는데, 유도전류를 500~600A, 전류밀도를 15~30A/cm2로 하고, 유도전류와 전자유도장치에 의해 생기는 자장의 상호 작용에 의해, 알루미늄 합금액의 유동을 추진하는 전자력을 발생하고, 알루미늄 합금액은 전자력의 작용하에서 자장의 방향에 따라 전자교반을 진행한다. 바람직하게, 전자반응장치에 의해 생기는 자장은 회전자장과 진행파자장의 인터랙티브 순환으로서, 이 조건하에서 얻어지는 반고체 알루미늄 슬러리중의 α-Al결정입자의 치수가 더욱 작고, 구형도가 더욱 좋으며, 유동성이 더 좋고, 필터 캐비티의 다이캐스팅 성형에 더욱 유리하다. 바람직하게, 유도전류를 520~550A로, 전류밀도를 20~25 A/cm2로 하고, 이 조건하에서 알루미늄 합금액중의 수지상 일차 고체상을 충분히 부수어, 알루미늄 합금액 중에 균일하게 부유되는 구상, 타원체상 또는 장미모양의 일차 고체상을 형성한다. 흑연 교반봉은 교반기의 중심으로부터 교반봉의 가장자리로 선회 왕복으로 회전식 교반을 진행함과 동시에, 상하 승강식 교반을 진행하고, 알루미늄 합금액 전자 교반을 파괴하여, 알루미늄 합금의 교반과 충돌을 더욱 심하게 하며, 얻어지는 반고체 알루미늄 합금 슬러리중의 결정입자는 재래식 수지상 결정 슬러리보다 3~5자리 수 작고, 평균 결정입자의 치수는 25~50μm이며, 얻어지는 필터 캐비티의 몰드 주입이 안정하고 열 부하가 작으며, 열 피로강도가 낮고, 더욱 긴 내용연수를 가진다. 바람직하게, 얻어지는 반고체 알루미늄 합금 슬러리의 온도는 530~570℃이고, 이 온도 조건하에서 반고체 알루미늄 합금 슬러리는 알루미늄 합금액의 고용화 결정에 의해 생기는 잠열을 더욱 많이 석방하여, 후속되는 다이캐스팅 프로세서가 필터 캐비티에 대한 충격을 저하시키고, 다이캐스팅시 생기는 전단응력을 경감하며, 얻어지는 필터 캐비티의 내용년수를 더욱 느릴 수 있다. 전자교반과 기계교반을 결합한 교반 방식에 의해, 반고체 알루미늄 합금 슬러리 내부 결정입자의 치수를 더욱 작게 하고, 분포를 더욱 균일하게 하며, 제작된 필터 캐비티 중에 기공이나 수축소가 없게 하고, 변형량이 재래식 보통 액체 다이캐스팅에 의해 얻어지는 필터 캐비티보다 작다. 이에 의해 형성되는 반고체 알루미늄 합금 슬러리 내부 결정입자는 구형도가 좋고, 열전도성이 좋으며, 제작된 필터 캐비티의 두께가 재래식 액체 다이캐스팅에 의해 얻어지는 필터 캐비티 보다 더욱 얇다. 예를 들어, 재래식 보통 액체 다이캐스팅에 의해 얻어지는 필터 캐비티의 최소 벽체 두께가 2mm인 것에 비해, 본 발명의 필터 캐비티의 다이캐스팅에 의해 얻어지는 필터 캐비티의 최소 벽체 두께는 1mm에 달할 수 있고, 벽체가 얇아지기 때문에, 본 발명의 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법에 의해 얻어지는 필터 캐비티의 질량이 더욱 가벼워지고, 경량화 소자 방향에로 더욱 앞으로 나아가는 것으로 되며, 필터 캐비티의 발전 방향을 더욱 널리 개척하는 것으로도 된다.
단계7S: 단계6S 중에서 얻어지는 반고체 알루미늄 합금 슬러리를 필터 몰드의 캐비티 중에 부어넣고, 1.5~2.5m/s의 분사속도, 30~80MPa의 분사 압력, 60~80MPa의 부스트 압력으로 다이캐스팅 성형을 진행하고, 압력을 7~30s유지하여 필터 캐비티를 얻는데, 그중, 필터몰드의 온도를 250~400℃로 한다. 바람직하게, 분사속도를 1.8~2.2m/s로 할 수 있는데, 이 분사 속도로 분사하면 반고체 슬러리의 응고시간이 단축되고, 성형율이 높아지며, 예를 들어, 실제 조작 중에 있어서, 분사속도를 1.8m/s, 1.9m/s, 2.0m/s, 또는 2.2m/s로 할 수 있다. 바람직하게, 분사 압력을 45~80MPa로 할 수 있는데, 이 압력하에서 얻어지는 필터 캐비티의 벽체 두께는 더욱 얇고, 질량이 더 가벼우며, 예를 들어, 실제조작중에 있어서, 분사 압력을 45MPa, 55MPa, 65MPa 및 80MPa로 할 수 있다. 바람직하게 부스트 압력을 60~70MPa로 할 수 있는데, 이 조건하에서 다이캐스팅에 의해 얻어지는 필터 캐비티는 강도가 더욱 높고, 내마모성이 더욱 좋으며, 예를 들어, 실제조작중에 있어서, 부스트 압력을 60MPa, 65MPa 또는 70MPa로 할 수 있다. 바람직하게, 압력 유지시간을 10~15s로 할 수 있는데, 이 조건하에서 얻어지는 필터 캐비티는 더욱 온전하고, 성형율이 더욱 높으며, 압력 유지시간이 짧은 원인으로 인한 필터 캐비티의 미정형을 피면할 수 있고, 압력 유지시간이 너무 긴 원인으로 인한 생산주기가 길어지는 것을 피면할 수 있다. 바람직하게, 필터 캐비티의 몰드 온도를 300~350℃로 할 수 있고, 이 조건하에서 얻어지는 필터 캐비티는 탈형이 더욱 쉬워지며, 그라인딩이 필요없이 도금처리를 할 수 있다.
단계8S: 단계7S로부터 얻은 필터 캐비티를 545~550℃ 조건하에서 6~8h 고용화 처리를 진행한 후, 물로 냉각시킨다. 바람직하게, 고용화 온도를 545~548℃로 하고, 고용화 시간을 6.5~7.5h로 할 수 있는데, 이 온도조건하에서 고용화 처리를 하여 얻어지는 필터 캐비티는 다이캐스팅 중에 생기는 전단응력을 효과적으로 제가할 수 있고, 필터 캐비티 내부의 탄화물, γ'상을 용해하여, 필터 캐비티 내부의 탄화물의 분포를 더욱 군일하게 하고, 합금성분의 재결정을 발생시켜, 필터 캐비티의 고온 크리프 내성을 향상시키며, 예를 들어, 실제 조각 중에 있어서, 고용화 온도를 545℃, 고용화 시간을 7h로, 고용화 온도를 547℃, 고용화 시간을 7h로 또는 고용화 온도를 548℃, 고용화 시간을 6.5h로 할 수 있다.
단계9S: 단계8S에서 물로 냉각한 필터 캐비티를 185~250℃ 조건하에서 3~5h 시효처리를 진행하고, 바람직하게, 시효처리 온도를 200~225℃로 하고, 이 조건하에서 필터 캐비티 중 다시 석출되는 알갱이가 작고, 분포가 균일한 탄화물과 γ' 등 강화상에 의해, 필터 캐비티 내부의 결정체의 구형도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 실제조작중에 있어서, 시효처리 온도를 200℃, 210℃, 215℃, 220℃ 또는 225℃로 할 수 있다. 바람직하게, 시효처리 시간을 3.5~4.5h로 할수 있는데, 이 조건하에서 시효처리된 필터 캐비티 내부의 결정체 구형도는 75%이상에 달하며, 필터 캐비티의 열전도성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 실제조작 중에 있어서, 시효처리 시간을 3.5h, 4h 또는 4.5h로 할 수 있다.
아래에는 표 1을 통해, 본 발명 실시예중의 다이캐스팅 방법에 의해 얻어지는 필터 캐비티와 재래식 보통 액체 다이캐스팅 방법에 의해 얻어지는 필터 캐비티의 파라미터를 비고하여 본다. 구체적으로는 표 1에 표시된 본 발명과 재래식 공정에 의해 제작된 필터 캐비티를 비교한 결과를 참조.
본 출원과 재래식 공정에 의해 제작된 필터 캐비티의 대조표
본 발명 제품
（반고체 다이캐스팅 주물）		 재래식 필터 캐비티
공정 반고체 다이캐스팅 재래식 액체 다이캐스팅
재료 AlSi8 ADC12
열전도 계수 W/(m·K) 145 92
변형량 0.3mm 0.5mm
최소 벽체 두께 1.0mm 2.0mm
기공 상황 기공, 수축소 없음 기공, 수축소 있음
경량화 중량감소1000g 실현 불가능
캐비티 그라인딩 불필요
직접 도금처리		 그라인딩 작업량이 크고
인건비와 시간이 걸림
도 1과 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법에 의해 얻어지는 필터 캐비티 내부의 결정체는 크기가 균일하고, 구형도가 좋고, 분포가 균일하나, 이에 비해, 재래식 보통 액체 다이캐스팅 방법에 의해 얻어지는 필터 캐비티 내부 결정체는 수지상의 불규칙적인 분포를 이루고, 결정체의 알갱이 치수도 큰 차이가 난다.
미리 설명하여 두고 싶은 것은 본서 용어들 중 "포함", "함유" 또는 이들의 모든 변형은 비배타적인 포함도 포함되며, 따라서 일련의 요소를 포함하는 물품 또는 설비는 이러한 요소들을 포함할 뿐만 아니라, 명확히 열거되지 않은 기타 요소도 포함되며, 또는 이러한 물품 또는 설비가 고유하는 요소도 포함된다. 더욱 많은 제한이 없는 한 "……를 포함한다"라는 어구로 한정되는 요소는 이 요소를 포함하는 물품 또는 설비중에 다른 동일한 요소를 포함하는 것을 배제하지 않는다.
상기 실시예는 본 발명의 기술수단을 설명하기 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니며, 단지 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명에 대해 상세하게 설명한 것이다. 본 분야의 보통 기술자라면, 본 발명의 기술수단에 대한 수정 또는 등가치환이 본 발명 기술수단의 취지와 범위를 벗어나지 않는 한 모두 본 발명의 특허 청구의 범위에 속한다는 점을 이해해야 할 것이다.
본 발명은 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법을 제공하며, 상기 다이캐스팅 방법을 이용하여, 중량이 가볍고, 캐비티 벽체가 얇으며, 열전도성이 좋은 필터 캐비티를 얻을 수 있다. 그리고, 본 발명은 전자교반과 기계교반을 결합한 다이캐스팅 방법을 사용하는 것을 통해, 반고체 알루미늄 합금 슬러리중의 α-Al결정입자의 치수가 더욱 작고, 구형도가 더 좋으며, 반고체 알루미늄 합금 슬러리의 유동성이 더 좋아 진다. 본 발명의 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법은 성형율이 더욱 높고, 후속되는 반제품가공 프로세서를 대폭 줄일 수 있으며, 가공원가를 낮추고, 에너지 소모를 줄이며, 응고시간을 단축하고, 가공온도를 낮추어, 필터 캐비티의 치수 정밀도를 높일 뿐만 아니라, 제품의 생산능율을 높이고, 산업화 생산에 매우 적합하다.

Claims (10)

  1. (1) 알루미늄 합금액을 내부에 전자유도장치와 교반봉이 설치된 교반기에 옮겨 넣고, 교반봉을 교반기 내부로 꿰뚫어 설치하는 단계,
    (2) 교반기의 뚜껑을 닫고, 교반기 내부의 공기를 뽑아 내는 단계,
    (3) 밀폐된 진공 조건하에서 교반기를 시동하여 알루미늄 합금액을 교반하는 동시에, 교반봉의 회전에 의한 기계교반을 진행하고, 알루미늄 합금액을 반고체 상태로 교반하고, 교반을 정지함으로써 반고체 알루미늄 합금 슬러리를 얻으며, 교반시간을 20~80분으로 설정하고, 반고체 알루미늄의 온도를 550~650℃로 하는 단계, 및
    (4) 단계(3)으로부터 얻은 반고체 알루미늄 합금 슬러리를 필터몰드에 부어 넣되, 1.5~2.5m/s 분사속도, 30~80MPa 분사 압력, 60~80MPa 부스트 압력으로 다이캐스팅 성형을 진행하고, 필터몰드의 온도를 250~400℃로 하며, 압력을 7~30초 유지하여 필터 캐비티를 얻는 단계
    를 포함하고,
    상기 단계(1)의 앞에는 알루미늄 합금을 준비하고, 알루미늄 합금을 융해될 때까지 가열하여, 알루미늄 합금액을 얻으며, 알루미늄 합금액의 온도를 700~750℃로 하는 준비단계a가 더 포함되는 것을 특징으로 하는, 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계(1)의 앞에는 준비단계a로부터 얻은 알루미늄 합금액을 분사장치에 넣고, 불활성 기체를 캐리어로 하여, 분말분사 정제를 진행하고, 제1차 기체 제거를 진행하여, 알루미늄 합금액 중의 기포를 제거하며, 정제 시간을 8~18분으로 하고, 알루미늄 합금액 정제 후 15~30분 정치하여 찌꺼기를 여과하는 준비단계b가 더 포함되는 것을 특징으로 하는, 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 단계(1)의 앞에는 준비단계b로부터 분말분사 정제를 거친 알루미늄 합금액을 회전자 탈기장치에 옮겨 넣고, 알루미늄 합금액에 질소를 불어넣어 제2차 기체 제거를 진행하며, 그중 회전자 탈기장치의 회전자 회전속도를 500~600rpm로 하는 준비단계c가 더 포함되는 것을 특징으로 하는, 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계(3) 중의 상기 교반봉의 교반은 교반기의 중심으로부터 교반기의 가장자리에로 선회 왕복 회전식 교반인 것을 특징으로 하는, 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 단계(3) 중의 교반봉의 교반은 상하 승강식 교반이 더 포함되는 것을 특징으로 하는, 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계(3) 중 교반기의 전자유도장치로부터 생기는 자장은 회전 자장 또는 진행파 자장인 것을 특징으로 하는, 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계(4) 뒤에는 단계(4) 중의 다이캐스팅 성형에 의한 필터 캐비티를 545~550℃ 조건하에서 6~8시간 고용화 처리를 거친 후 물로 냉각시키는 단계(5)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는, 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    단계(5) 뒤에는 단계(5) 중의 물로 냉각시킨 필터 캐비티를 180~250℃ 조건하에서 3~5시간 시효처리를 진행하는 단계(6)이 더 포함되는 것을 특징으로 하는, 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
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