KR20040012265A

KR20040012265A - 분말소결용 금형

Info

Publication number: KR20040012265A
Application number: KR1020020045762A
Authority: KR
Inventors: 최규태
Original assignee: 최규태
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2004-02-11
Also published as: KR100488404B1

Abstract

본 발명은 기존의 분말소결용 금형소재로 사용되던 카본을 대신해서 내열합금인 인코넬, 스테인레스 스틸 합금 등의 금속으로 분말소결용 금형을 얇고 가볍게 제작하여 열처리시 열이 금형 내부 깊숙히까지 고르게 전달되어 소결성형되는 절삭팁의 품질향상을 도모함과 아울러 금형의 내구성을 높여 반복사용이 가능하도록 하고, 보다 정밀한 제품의 연속 소결성형이 가능하며, 금형의 조립과 분해 및 취급이 용이하도록 구조를 개선한 것인바, 내부가 빈 평판형의 하우징(10)과, 이 하우징(10)의 내부 공간(12)에 삽입설치되는 복수개의 블록(20,22,24,26)과, 이 블록(20,22, 24,26)의 내부에 형성되는 공간에 일정간격으로 평행하게 설치되는 스페이서 바(30,31,32,33,34)와, 이 스페이서 바(30~34) 사이에 설치되고 내부에 예비성형된 성형소재(60)가 삽입되는 한쌍의 상,하부 금형(40,50)으로 이루어지며, 상기 하우징(10)의 내부공간(12)을 형성하는 내측면(13)은 상부는 넓고 하부는 좁게 테이퍼면을 이루고 상기 블록(20,22, 24,26)의 외측면(21,23,25,27)도 상기 하우징(10)의 내측면(13)에 대응되는 경사면을 이루도록 하여 금형의 조립과 분해가 용이하도록 한 것이다.

Description

분말소결용 금형 {A POWDER METALLURGY MOLD}

본 발명은 분말소결용 금형에 관한 것으로, 특히 기존의 금형소재로 사용되던 카본을 대신해서 내열합금인 인코넬, 스테인레스 스틸 합금 등의 금속으로 분말소결용 금형을 얇고 가볍게 제작하여 열처리시 열이 금형 내부 깊숙히까지 고르게 전달되어 소결성형되는 절삭팁의 품질향상을 도모함과 아울러 금형의 내구성을 높여 반복사용이 가능하도록 하고, 보다 정밀한 제품의 연속성형이 가능하며, 금형의 조립과 분해 및 취급이 용이하도록 구조를 개선한 것이다.

금속이나 석재 등의 절단을 위한 장비에서 사용되고 있는 다이아몬드 절삭팁은 통상 분말소결에 의해 만들어져 장비의 생크나 밴드 등에 용접되는데, 이러한 절삭팁을 제조하기 위한 기존의 분말소결용 금형은 카본으로 이루어져 있다.

이와 같은 종래의 카본 금형은 소재 자체가 고가이어서 금형의 제조에 비용이 많이 소요되고, 금형이 단단하지 못하고 무른 소재여서 쉽게 파손되어 반복적인 사용에 한계가 있었고, 정밀한 제품의 소결성형시 금형 자체의 부분적인 파손이 내재하여 불량이 많이 발생하였으며, 열처리시 금형 내부 깊숙히까지 열이 전달되기는 하나 금형이 전체적으로 두껍고 무거워 운반이 어렵고 상기한 이유에 의해 소결성형된 절삭팁에 불량이 발생하게 되어 수명이 짧아지는 등의 문제점이 있었으며,금형의 취급도 매우 조심히 하지 않으면 안되었다.

본 발명은 상기한 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 분말소결용 금형의 소재를 취약점이 많던 기존의 카본 대신 내열성을 갖는 고경도의 금속으로 제작하여 금형의 내구성을 높일 수 있도록 하고, 소결성형되는 절삭팁의 품질도 우수한 분말소결용 금형을 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기존의 금형소재로 사용되던 카본을 대신해서 내열합금인 인코넬이나 스테인레스 스틸 합금 등의 금속으로 분말소결용 금형을 얇고 작게 제작하여 열처리시 열이 금형 내부 깊숙히까지 고르게 전달되어 소결성형되는 절삭팁의 품질을 향상시킬 수 있도록 함과 더불어 금형의 내구성을 높여 반복사용이 가능하도록 한 것으로, 본 발명의 금형은 이의 조립과 분해가 용이하도록 내부가 빈 평판형의 하우징과, 이 하우징의 내부 공간에 삽입설치되는 복수개의 블록과, 이 블록의 내부에 형성되는 공간에 일정간격으로 평행하게 설치되는 스페이서 바와 이 스페이서 바 사이에 설치되고 내부에 성형소재가 삽입되는 한쌍으로 이루어진 상,하부 금형으로 이루어지며, 상기 하우징의 내부공간 내측면은 상부는 넓고 하부는 좁게 테이퍼면을 이루고 상기 블록의 외측면도 상기 테이퍼면에 대응되는 경사면을 이루도록 하여 블록의 내부공간에 스페이서 바와 금형이 세팅되면 하우징을 들어 올리더라도 내부의 블록과 스페이서 바 및 금형은 밑으로 빠지지 않아 이의 운반과 취급이 용이하도록 하고, 소결성형 완료시 탈형을 위해서는 금형을 뒤집어주면 하우징 내부의 블록이 빠지면서 블록 내부의 스페이서 바와 상,하부 금형이 쉽게 분해될 수 있도록 한 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 분말소결용 금형의 분리사시도,

도 2는 본 발명에 의한 분말소결용 금형의 세팅상태를 도시한 일부 분리상태의 사시도,

도 3은 본 발명에 의한 분말소결용 금형의 세팅완료상태를 도시한 단면도,

도 4는 본 발명에 의한 분말소결용 금형을 프레스상에 적층시킨 상태를 도시한 단면도,

도 5는 본 발명에 의한 분말소결용 금형이 압축된 상태를 도시한 단면도,

도 6은 도 5의 A부 확대단면도,

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 하우징 12 : 내부공간

13 : 내측면 20,22,24,26 : 블록

21,23,25,27 : 외측면 30,31,32,33,34 : 스페이서 바

40 : 상부 금형 50 : 하부 금형

60 : 성형소재 70 : 하부 다이

72 : 상부 다이 80 : 가열로

이하, 본 발명을 한정하지 않는 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 분말소결용 금형의 분리사시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 분말소결용 금형의 세팅상태를 도시한 일부 분리상태의 사시도이며, 도 3은 본 발명에 의한 분말소결용 금형의 세팅완료상태를 도시한 단면도이다.

상기 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 본 발명은, 내부가 빈 평판형의 하우징(10)과, 이 하우징(10)의 내부 공간(12)에 삽입설치되는 복수개의 블록(20,22, 24,26)과, 이 블록(20,22,24,26)의 내부에 형성되는 공간에 일정간격으로 평행하게 설치되는 스페이서 바(30,31,32,33,34)와, 이 스페이서 바(30~34) 사이에 설치되고 내부에 성형소재(60)가 삽입되는 한쌍의 상,하부 금형(40,50)으로 이루어져 있다.

상기 하우징(10)의 내부공간(12)을 형성하는 내측면(13)은 상부는 넓고 하부는 좁게 테이퍼면을 이루고 상기 블록(20,22,24,26)의 외측면(21,23,25,27)도 상기하우징(10)의 내측면(13)에 대응되는 경사면을 이루도록 하여 블록(20,22,24,26)의 내부공간에 스페이서 바(30~34)와 금형(40,50)이 세팅되면 하우징(10)을 들어 올리더라도 내부의 블록(20,22,24,26)과 스페이서 바(30~34) 및 금형(40,50)은 밑으로 빠지지 않아 이의 운반과 취급이 용이하고, 소결완료시 성형완료된 성형소재(60)의 탈형을 위해서는 금형 전체를 뒤집어주면 하우징(10)내부에 쐐기식으로 끼워져 있던 블록(20,22,24,26)이 빠지면서 블록(20,22,24,26) 내부의 스페이서 바(30~34)와 상,하부 금형(40,50)이 쉽게 분해되어 성형완료된 소재(60)를 손쉽게 탈형시킬 수 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 실시예의 금형은 하우징(10)의 외경과 내경이 각각 300mm/210mm, 두께가 20mm이고, 여기에 4개의 블록(20,22,24,26)과 스페이서 바(30~34) 및 상,하부 금형(40,50)의 무게를 모두 합칠 경우 8~10㎏정도의 중량이며, 이는 기존의 카본소재 금형의 중량과 비숫한 반면 부피에 있어서는 본 발명의 금혀이 기존의 카본 금형에 비해 1/3정도밖에 되지 않아 취급이 상당히 용이함을 알 수 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 실시예에서 하우징(10)은 도우넛형을 이루고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 내부가 빈 사각형으로도 성형할 수 있음은 물론이다.

상기 블록(20,22,24,26)은 대체로 반달형으로 이루어져 있으며, 대향되는 각 2개(20,22)(24,26)는 동일한 형태로 이루어져 있는데, 이 중 일측의 블록(20,22)은 양단이 뾰죽한 형태를 이루고 있고, 나머지 블록(24,26)은 상기 블록(20,22)사이에 끼워질 수 있도록 양단이 절단된 형태를 이루고 있다.

본 실시예에서는 블록을 4개로 분할 형성하여 금형의 조립과 분해가 용이하도록 하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 블록을 2개, 즉, 기존의 블록(20, 22)는 하우징(10)과 일체로 제작하고 나머지 블록(24,26)만으로도 형성할 수 있다.

상기 블록(20,22,24,26)의 외측면(21,23,25,27)은 하우징(10)의 내측면(13)과 대응되는 경사면을 이루어 이 블록(20,22,24,26)이 하우징(10)과 내부의 스페이서 바(30,31,32,33,34)와 금형(40,50)사이에서 쐐기식으로 끼워짐으로써 내부의 상,하부 금형(40,50)이 이탈되지 않고 하우징(10)내부에 세팅가능하게 되는 것이며, 하우징(10)을 뒤집으면 쐐기역할을 했던 블록(20,22,24,26)이 약간의 충격만으로도 하우징(10)으로부터 빠지게 됨으로써 성형소재(60)의 탈형이 용이하게 되는 것이다.

상기 스페이서 바(30,31,32,33,34)는 사각형단면의 막대로서, 평행하게 배치되는 복수개의 상,하부 금형(40,50)사이에 끼워지게 되며, 그 상,하 두께는 하우징 (10)의 그것과 같다.

상기 상,하부 금형(40,50)은 성형소재(60)의 위아래에서 이 성형소재(60)에 압축력을 가하여 소결성형하는 것으로, 각종 분말합금 소재를 혼합하여 예비성형을 한 성형소재(60)를 본 발명의 금형 내부에 세팅하여 소결온도로 가열하여 프레스에 의해 압축하는 것에 의해 소결성형이 완료된다.

본 발명의 금형에 성형소재(60)를 세팅시키는 순서를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도우넛형의 하우징(10)을 평탄한 작업대 위에 올리고, 이 하우징(10)의 내부공간(12)에 블록(20,22,24,26)을 끼운다. 이때 하나의 블록(26)은 끼우지 않고 남겨 둔다.

다음으로, 블록(20,22,24)의 내측에 형성된 사각형의 공간 한쪽으로부터 상,하부 금형(40,50)을 삽입시키면 되는데, 이때 상,하부 금형(40,50)은 그 내부에 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 예비성형된 성형소재(60)들을 일렬로 배치한다.

상기 성형소재(60)가 중간에 삽입된 상,하부 금형(40,50)사이에는 스페이서 바(30,31,32,33,34)를 교대로 끼워 동일한 간격을 유지할 수 있도록 한다.

상기한 상,하부 금형(40,50)및 스페이서 바(30,31,32,33,34)의 세팅을 마친 후 마지막으로 남아있던 블록(26)을 끼워주면 금형의 조립이 완료된다.

조립이 완료된 금형은 도 4에 도시한 바와 같이 프레스의 하부 다이(70)위에 복수개를 적층한다.

이 금형의 외측에는 가열로(80)가 설치되어 금형전체를 소결온도로 가열시키게 되는데, 적층된 금형 사이에는 소정의 간격이 형성되므로 가열로(80)의 열이 금형의 내부 즉, 내부에 설치된 성형소재(60)까지 균일하게 열전달이 이루어져 이 성형소재(60)가 소결온도로 충분히 가열된다.

이와 함께 프레스의 작동에 의해 하부 다이(70)가 상승하면서 금형은 상,하부 다이(70,72)사이에서 압축되며 금형 내부의 성형소재(60)는 압축력을 받아 상,하부 금형(40,50)사이에서 압축되며, 압축된 상태는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같다.

압축성형이 완료되면 금형을 프레스로부터 이탈하여 하우징을 뒤집으면 위에서 이미 설명한 바와 같이 금형이 분해되어 성형완료된 제품을 탈형시킬 수 있게 되는 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 분말소결용 금형을 고가이고 무른 소재였던 기존의 카본 대신 내열합금인 인코넬이나 스테인레스 스틸 등의 경도가 높은 금속 소재를 사용함으로써 금형의 내구성을 높일 수 있고, 보다 정밀한 제품의 소결성형이 가능하며, 금형 자체의 두께도 얇고 중량도 가벼워 작업성도 좋고 열처리시 금형 전체를 고르게 가열시킬 수 있어 소결성형된 제품의 불량률을 낮출 수 있고, 한꺼번에 다수의 금형을 적층시켜 많은 양의 제품을 소결성형할 수 있으므로 소결성형효율을 대폭 향상시킬 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

Claims

내부가 빈 평판형의 하우징(10)과, 이 하우징(10)의 내부 공간(12)에 삽입설치되는 복수개의 블록(20,22,24,26)과, 이 블록(20,22,24,26)의 내부에 형성되는 공간에 일정간격으로 평행하게 설치되는 스페이서 바(30,31,32,33,34)와, 이 스페이서 바(30~34) 사이에 설치되고 내부에 예비성형된 성형소재(60)가 삽입되는 한쌍의 상,하부 금형(40,50)으로 이루어지며, 상기 하우징(10)의 내부공간(12)을 형성하는 내측면(13)은 상부는 넓고 하부는 좁게 테이퍼면을 이루고 상기 블록(20,22, 24,26)의 외측면(21,23,25,27)도 상기 하우징(10)의 내측면(13)에 대응되는 경사면을 이루도록 한 것을 특징으로 하는 분말소결용 금형.
청구항 1에 있어서,

상기 블록(20,22,24,26)은 반달형으로 이루어지되, 대향되는 일측의 블록 (20,22)은 양단이 뾰죽한 형태를 이루고, 다른 블록(24,26)은 상기 블록(20,22)사이에 끼워질 수 있도록 양단이 절단된 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 분말소결용 금형.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 금형은 내열합금으로 제작된 것을 특징으로 하느 분말소결용 금형.