KR19980060562A - Apparatus for manufacturing preform and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속기지 복합재료(Metal Matrix Composite)의 제조에 사용되는 세라믹계의 예비 성형체를 제조하기 위한 것으로써, 특히 상기 세라믹계 예비 성형체를 제조할 때 원통형 성형체(Preform)의 높이에 따른 보강섬유의 밀도차이를 줄이고 상기 금속기지 복합재료의 제조시 피스톤, 콤푸레샤, 회전판 등의 균일한 물성을 나타낼 수 있도록 한 예비 성형체의 제조장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention is to manufacture a ceramic preform used in the manufacture of a metal matrix composite (Metal Matrix Composite), in particular when reinforcing fiber according to the height of the cylindrical preform (preform) when manufacturing the ceramic preform The present invention relates to a manufacturing apparatus and a method for manufacturing a preform to reduce the difference in density and to exhibit uniform physical properties such as a piston, a compressor, and a rotating plate when manufacturing the metal-based composite material.
본 발명은 적당량의 물에 3-10Wt% 정도의 실리카 콜로이드계(SiO2, 물유리) 무기 교결제를 잘 용해시키고 상기 용해된 교결제에 미리 계산된 세라믹 쇼트 화이버(Al2O3, 또는 SiC)를 투입하고 교반하며, 상기와 같이 혼합된 재료를 예비 성형체 제조장치의 틀체(1)에 공급하고 이 공급된 재료를 진공 흡인력과 피스톤(4)의 가압력으로 가압시켜 재료에 함유된 수분을 틀체(1)의 측방으로 배수시키고, 상기와 같이 하여 배수가 완료된 재료를 빼내어 이를 장시간 건조후 완전한 탈수를 거쳐 예비 성형체를 완성하도록 된 것이다.The present invention dissolves 3-10 Wt% of silica colloidal (SiO 2 , water glass) inorganic binder in an appropriate amount of water well, and the ceramic short fiber (Al 2 O 3 , or SiC) previously calculated in the dissolved binder. And mixing, supplying the mixed material to the mold 1 of the preform manufacturing apparatus and pressurizing the supplied material by the vacuum suction force and the pressing force of the piston 4 to pressurize the moisture contained in the material into the mold ( Drain to the side of 1), remove the drained material as described above and after drying for a long time to complete the preform through a complete dehydration.
Description
도 1은 종래의 제조방법을 나타내는 장치의 구조도1 is a structural diagram of a device showing a conventional manufacturing method
도 2는 본 발명 실시예에 적용되는 장치의 구조도2 is a structural diagram of a device applied to an embodiment of the present invention;
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1:틀체2:배수공1: frame 2: drainage
3:여과지4:피스톤3: filter paper 4: piston
5:막음판6:외부틀체5: blocking plate 6: outer frame
7:체결판8:외통7: Conclusion 8: Foreign
9:데시케이터10:진공펌프9: dessicator 10: vacuum pump
본 발명은 금속기지 복합재료(Metal Matrix Composite)의 제조에 사용되는 세라믹계의 예비 성형체를 제조하기 위한 것으로써, 특히 상기 세라믹계 예비 성형체를 제조할 때 원통형 성형체(Preform)의 높이에 따른 보강섬유의 밀도차이를 줄이고 상기 금속기지 복합재료의 제조시 피스톤, 콤푸레샤, 회전판 등의 균일한 물성을 나타낼 수 있도록 한 예비 성형체의 제조장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention is to manufacture a ceramic preform used in the manufacture of a metal matrix composite (Metal Matrix Composite), in particular when reinforcing fiber according to the height of the cylindrical preform (preform) when manufacturing the ceramic preform The present invention relates to a manufacturing apparatus and a method for manufacturing a preform to reduce the difference in density and to exhibit uniform physical properties such as a piston, a compressor, and a rotating plate when manufacturing the metal-based composite material.
종래에도 세라믹계의 예비 성형체를 제조하기 위한 장치등이 안출된 바 있었으며, 이는 도 1에서와 같이 하부틀체(101)의 내부 상방에 배수판(201)를 설치하고 외측에는 데시케이터(9)와 진공펌프(10)를 설치하며, 상기 하부틀체(101)의 상부에 틀체(102)를 설치하고 이의 내부에는 여과지(301)와 피스톤(401)을 설치하며 이들 여과지(301)와 피스톤(401) 사이에는 성형재료를 공급하도록하여 구성되어 있었다.Conventionally, an apparatus for manufacturing a ceramic-based preform has been devised. The drainage plate 201 is installed above the lower frame body 101 as shown in FIG. 1, and the desiccator 9 and the outside are installed. The vacuum pump 10 is installed, the frame body 102 is installed on the upper part of the lower frame body 101, and the filter paper 301 and the piston 401 are installed therein, and these filter paper 301 and the piston 401 are installed. It was comprised so that a molding material might be supplied in between.
상기와 같이 구성된 종래의 것은 먼저, Al2O3, SiC, 쇼트 화이버(Short Fiber)의 세라믹재료를 물과 실리카계 교결제(Binder)를 섞어 스터러로 잘 혼합한 다음, 이를 상기 틀체(102)내에 공급하고 이 상태에서 틀체의 상부 피스톤(401)으로 압력을 가하고 하방에서는 하부틀체(101)에 설치된 진공펌프(10)를 이용하여 상기 혼합물의 물을 배수판(201)을 통하여 배수시키며, 이 배수와 가압작용으로 금속기지 복합재료로 사용되는 예비 성형체를 제조하게 되고 이 제조된 예비 성형체를 건조한 후, 완전한 탈수를 하므로써 용적률 5-30%, 기공률 70-95%의 다공성 성형체를 제조하도록 되어 있었다.The prior art configured as described above, first, the ceramic material of Al 2 O 3 , SiC, short fiber (water) and silica-based binder (Binder) is mixed well with a stirrer, and then the frame 102 In this state, the pressure is applied to the upper piston 401 of the frame, and the water of the mixture is drained through the drain plate 201 by using the vacuum pump 10 installed in the lower frame 101 at the bottom. The preform was used as a metal base composite by drainage and pressurization. The preform was dried and then completely dehydrated to produce a porous molded article having a volume ratio of 5-30% and a porosity of 70-95%. .
그러나, 상기와 같은 종래의 것은 상기 성형작업시 성형높이에 따라 밀도 분포의 차이가 발생하게 되며 특히, 상기 가압력에 따라 성형체의 상부와 하부의 밀도차가 매우 크게되는 폐단이 있었고, 이 밀도차가 큰 예비 성형체를 사용하여 복합재료를 제조할 경우에는 제품의 부분적 상이물성이 나타나게 되며, 이에따라 상기 성형체를 이용하여 제조된 복합재료의 경우에는 동일부분에서도 내마모성 등의 격차를 갖는 불균일한 현상이 종종 발생하게 되었고 제품의 신뢰성이 크게 저하되는 점 등의 문제점이 있었다.However, the above-described conventional one has a difference in density distribution depending on the molding height during the molding operation, and in particular, there is a closed end in which the density difference between the upper part and the lower part of the molded body becomes very large according to the pressing force. In the case of manufacturing a composite material using a molded article, partial different physical properties of the product appear. Accordingly, in the case of a composite material manufactured using the molded article, a non-uniform phenomenon having a gap such as abrasion resistance often occurs in the same part. There was a problem that the reliability of the product is greatly reduced.
본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 본 발명은 재료의 배수를 측면 진공 배수작용으로 하고 가압작용은 상부로부터 행하도록하여 상기 재료의 원활한 배수를 도모하며 내마모성 등이 균일한 예비 성형체를 제조할 수 있도록 하는 예비 성형체의 제조장치 및 그 방법을 제공하려는 것인 바, 이를 이하에서 첨부한 도면과 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, the present invention is to drain the material to the side vacuum drainage action and pressurizing action from the top to facilitate the smooth drainage of the material and uniform wear resistance and the like It is to provide an apparatus and a method for manufacturing a preform to enable the production of a preform, which will be described below in detail with reference to the accompanying drawings and examples.
[실시예]EXAMPLE
본 발명 실시예의 제조방법 및 공정은 다음과 같다.The manufacturing method and process of the embodiment of the present invention are as follows.
1) 적당량의 물에 3-10Wt% 정도의 실리카 콜로이드계(SiO2, 물유리) 무기 교결제를 잘 용해시킨다.1) Dissolve about 3-10 Wt% silica colloid (SiO 2 , water glass) inorganic binder in a suitable amount of water.
2) 상기 용해된 교결제에 따라 미리 계산된 세라믹 쇼트 화이버(Al2O3, 또는 SiC)를 투입하고 교반시켜 잘 혼합한다.2) Add the ceramic shot fiber (Al 2 O 3 , or SiC) calculated in advance according to the dissolved binder and mix well.
3) 상기와 같이 혼합된 재료를 장치의 틀체(1)에 공급하고 이 공급된 재료를 진공 흡인력과 피스톤(4)의 가압력으로 가압시켜 재료에 함유된 수분을 틀체(1)의 측방으로 배수시킨다.3) The mixed material as described above is supplied to the frame 1 of the apparatus and the supplied material is pressurized by the vacuum suction force and the pressing force of the piston 4 to drain the water contained in the material to the side of the frame 1. .
4) 상기와 같이하여 배수가 완료된 재료를 빼내어 이를 장시간 건조후 완전한 탈수를 거쳐 예비 성형체를 완성한다.4) Take out the drained material as above and dry it for a long time to complete the preform after complete dehydration.
상기와 같은 실시예의 공정에 의하여 예비 성형체를 제조하는 본 발명의 장치는 도 2에서와 같이 틀체(1)의 외주에 중앙에서 하부에 이르도록 다수의 배수공(2)을 형성하고 이 배수공(2)에는 여과지(3)를 설치하며, 상기 틀체(1)에는 피스톤(4)을 내설한 상태에서 하단에 막음판(5)을 설치하고 상기 틀체(1)의 외주연부에는 체결판(7)을 가진 외부틀체(6)를 조립 가능하게 설치하며 이의 외측에 데시케이터(9)와 진공펌프(10)가 구비된 외통(8)을 설치하도록 구성되어 있다.The apparatus of the present invention for producing a preform by the process of the above embodiment forms a plurality of drain holes (2) from the center to the bottom on the outer periphery of the frame (1) as shown in Figure 2 and the drain holes (2) Filter paper (3) is installed in the frame (1) in the state in which the piston (4) is installed in the bottom blocking plate (5) is installed on the outer periphery of the frame (1) having a fastening plate (7) The outer frame (6) is installed so as to be assembled and configured to install an outer cylinder (8) provided with a desiccator (9) and a vacuum pump (10) on the outside thereof.
상기와 같이 구성된 본 발명 실시예의 장치는 상기 틀체(1)내에 Al2O3, SiC, 쇼트 화이버의 세라믹재료를 물과 실리카계 교결제를 섞어 스틸러로 잘 혼합시킨 재료를 공급하고, 상기 외통(8)에 설치된 데시케이터(9)와 진공펌프(10)를 작동시키면서 동시에 상기 틀체(1)내에 설치된 피스톤(4)을 작동시키게 되면, 상기 진공펌프(10)로부터의 진공 흡인력과 피스톤(4)으로부터의 가압력에 의하여 상기 재료의 배수작용이 시작되며, 재료에 함유된 수분이 여과지(3)에 의하여 여과되면서 배수공(2)을 따라 외통(8)으로 배수된다.The apparatus of the embodiment of the present invention configured as described above supplies a material in which the ceramic material of Al 2 O 3 , SiC, and short fiber is mixed with water and a silica-based binder in the framework 1 and mixed well with a stiller, and the outer cylinder ( When operating the desiccator 9 and the vacuum pump 10 installed at 8) and simultaneously operating the piston 4 installed in the frame 1, the vacuum suction force from the vacuum pump 10 and the piston 4 The draining action of the material is started by the pressing force from), and the water contained in the material is drained into the outer cylinder 8 along the drain hole 2 while being filtered by the filter paper 3.
상기와 같이하여 배수가 완료된 상기 재료는 오븐등에서 장시간 건조하여 수분을 완전히 제거하고 상기 예비 성형체를 완성하게 되는 것이다.As described above, the drained material is dried in an oven for a long time to completely remove moisture and complete the preform.
이상과 같이 이루어진 본 발명은 상기 잘 혼합된 재료를 진공 흡인력과 가압력에 의해 수분을 배수시키면서도 이를 측방으로 고르게 배수되도록 하므로써 상기 배수작업이 용이하고 원활하게 이루어지며, 상기 측방으로의 배수작용을 하게되므로써 상기 완성되는 예비 성형체의 분포도가 균일하게 되고 이에따라 밀도의 부분적 집중현상이 발생되지 않게 되며 상기한 제조방법으로 배수 및 예비 성형체의 제조시간이 크게 단착되므로, 작업 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있고 더욱이, 상기 균일한 밀도의 분포성을 갖는 재료로써 피스톤, 컴푸레샤, 회전판 등의 복합재료를 사용하는 내마모성을 크게 향상시킬 수 있게되는 점 등의 특징을 지닌 것이다.The present invention made as described above is to drain the water evenly by the vacuum suction force and the pressing force of the well-mixed material by allowing it to drain evenly to the side is made easily and smoothly, so that the drainage action to the side Since the distribution of the finished preform is uniform and no partial concentration of density is generated accordingly, the manufacturing time of the drainage and the preform is largely adhered to the above-described manufacturing method, thereby greatly improving work and productivity. As a material having a uniform density distribution, it is characterized in that the wear resistance using a composite material such as a piston, a compressor, a rotating plate, etc. can be greatly improved.
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