KR200402362Y1 - 마그네슘 합금의 성형 공정용 온도조절장치 - Google Patents

Abstract

마그네슘 합금의 성형 공정용 온도조절장치에 있어서,

상기 온도조절장치는 온유보일러부, 열매체유 순환열판부 및 온유부로 구성되고, 상기 온유보일러부는 열매체유 탱크(7)로부터 이송되어온 열매체유를 가열시키는 히터(1)와 이 히터(1)의 가열 온도를 조절하는 온도조절기(8)로 이루어지고, 상기 열매체유 순환열판부는 상기 히터(1)로부터 이송되어 온 열매체유가 순환되는 하부열판(4)과 상부열판(5)으로 이루어지고, 상기 온유부는 상기 하부열판(4)과 상부열판(5)을 거쳐 열량이 손실된 열매체유에 열에너지를 전달시키기 위한 열교환기(10)로 이루어진 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 성형 공정용 온도조절장치에 관한 것이다.

상기의 구성을 갖는 본 고안은 마그네슘 합금의 단조 또는 프레스와 같은 성형 공정시 고온 성형이 가능하도록 보일러를 이용한 열매체유 순환 방식을 이용한 가열 방식을 채택함으로써 열매체유의 계속적인 유동방식으로 부분적인 정체 및 국부 과열방지가 가능하며, 온도 조절이 자유롭고, 정밀하게 가온할 수 있으므로 성형된 마그네슘 합금의 강도 및 성형성, 용접성 등이 우수하며, 그리고 열판 온도조절기의 드레인유를 이용한 폐열 이용방식을 채택하기 때문에 연료비가 절감되어 경제적인 이점이 있고, 또한 상기 장치의 구조가 간단하여 분해조립이 매우 간편할 뿐만 아니라 운반 및 설치가 용이하고, 그리고 가열박스의 소형화로 승온시간의 단축과 콘트롤 성능을 향상시킨 것이 특징이다.

Description

마그네슘 합금의 성형 공정용 온도조절장치{Temperature control device for Molding process of Magnesium alloy}

본 고안은 마그네슘 합금의 성형 공정용 온도조절장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마그네슘 합금의 성형 공정에서 고온 성형이 가능하도록 보일러를 이용한 열매체유 순환 방식을 이용한 가열 방식을 채택함으로써 상기 공정에서 상하부 열판의 부분적인 국부 과열을 방지할 수 있고, 그리고 온도의 조절이 자유롭고 정밀하게 성형된 마그네슘 합금은 그 강도 및 성형성, 용접성 등이 우수한 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 성형 공정용 온도조절장치에 관한 것이다.

일반적으로 마그네슘 금속은 도 1에 도시된 바와 같이 잉고트를 용해, 주조, 압연, 산세, 산세처리, 최종 압연 등과 같은 주요 공정을 거쳐 제조되어 진다. 이와 같이 제조되어진 마그네슘 금속은 현재까지 상용화된 금속소재 중 가장 가볍고 강도 및 탄성률이 우수하여 자동차, 항공기 등 수송기계, 스포츠 및 레져용품 등 경량화 소재로써 최근 그 수요가 급격히 증가하고 있으며 전자파의 차폐기능이 뛰어나기 때문에 전자 제품 등에 사용되고 있다. 그러나 마그네슘합금은 알루미늄합금 또는 동합금과는 달리 상온에서 성형이 어렵다. 알루미늄 등의 면심입방구조(FCC)를 갖는 금속은 12개의 슬립계가 존재하여 상온에서 성형이 용이하다. 마그네슘의 격자구조는 HCP로 슬립계는 기저면(basal plane), 피라밋면(pyramidal plane) 및 프리즘면(prismatic plane)의 3개로만 구성되어 있으며 실온에서의 소성변형은 주로 (001)면의 기저면에서 방향으로서의 슬립과 피라밋 면에서의 쌍정에 의해 발생한다. 따라서 실온에서는 마그네슘의 가공성이 떨어져 약 10~15% 정도의 압연밖에 행할 수 없어 성형을 어렵게 만든다. 또 이 이상의 압하율로 압연하면 판재의 모서리(edge)부 또는 전체적으로 파단이 발생하게 된다. 이러한 이유로 마그네슘합금의 대량생산은 주로 다이캐스팅에 의해 생산되나 다이캐스팅으로 제조된 부품은 마무리를 위한 후처리 공정의 어려움이 있는 문제점이 있다.

그리고 마그네슘합금 경우에서도 250℃이상의 성형온도에서는 변형이 용이하며, 이때의 변형 기구로서의 쌍정은 그다지 중요한 역할을 하지 못하고 슬립에 의해 변형이 이루어진다. 온도가 높아지면 기저면 뿐만 아니라 피라밋면과 프리즘면에서 방향으로 슬립이 일어나며 추가적인 슬립계가 12개로 증가하게 되므로 연성이 급격히 증가하여 압연이나 압출, 단조, 프레스 포징 등 열간가공을 통하여 성형이 가능하게 된다. 마그네슘 합금의 일반적인 압연공정은 도 1에 나타내었으며, 제조된 압연판재는 열간 프레스 공정 등에 의해 원하는 형상의 상업용 부품으로 사용되기도 하고 단조 또는 용접 등의 공정을 거쳐 필요한 형상으로 성형된다. 압출이나 압연 등의 공정에 의해 성형된 판재는 치수정밀도가 높고 생산성의 향상 등의 경제적인 이점이 있으나 압출 및 압연방향에 대한 마그네슘 합금 판재의 기계적 이방성이 나타나는 결점이 있는 것으로 보고되고 있다.

한편 상기 마그네슘합금에 대한 압연이나 압출, 단조, 프레스 포징 등과 같은 열간가공을 통한 성형 공정시에는 많은 에너지를 필요로 하고 있으며, 최근에는 이러한 마그네슘 합금의 성형 가공시 소요되는 에너지를 절감하기 위한 많은 기술들이 개발되면서 주목을 받고 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 방안으로 안출된 것으로, 마그네슘 합금의 성형 공정에서 마그네슘 합금의 성형시 고온 성형이 가능하도록 보일러를 이용한 열매체유 순환 방식을 이용한 가열 방식을 채택함으로써 열매체유의 계속적인 유동방식으로 부분적인 정체 및 국부 과열방지가 가능하며, 온도 조절이 자유롭고, 정밀하게 가온할 수 있으므로 성형된 마그네슘 합금의 강도 및 성형성, 용접성 등이 우수한 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 성형 공정용 온도조절장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 고안은 온도조절장치는 열판 온도조절기의 드레인유를 이용한 폐열 이용방식을 채택하기 때문에 연료비가 절감되어 경제적인 이점이 있고, 또한 상기 장치의 구조가 간단하여 분해조립이 매우 간편할 뿐만 아니라 운반 및 설치가 용이하고, 그리고 가열박스의 소형화로 승온시간의 단축과 콘트롤 성능을 향상시킨 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 성형 공정용 온도조절장치를 제공함에 또 다른 목적이 있다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 고안의 구성을 첨부된 도면을 중심으로 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안에 따른 마그네슘 합금의 성형 공정용 온도조절장치의 구성도에 관한 것이고, 도 3은 본 고안에 따른 마그네슘 합금의 성형 공정용 온도조절장치의 운전을 위한 플로우챠트에 관한 것이다.

본 고안은 도 2에 도시된 바와 같이, 마그네슘 합금의 성형 공정용 온도조절장치에 있어서,

상기 온도조절장치는 온유보일러부, 열매체유 순환열판부 및 온유부로 구성되고, 상기 온유보일러부는 열매체유 탱크(7)로부터 이송되어온 열매체유를 가열시키는 히터(1)와 이 히터(1)의 가열 온도를 조절하는 온도조절기(8)로 이루어지고, 상기 열매체유 순환열판부는 상기 히터(1)로부터 이송되어 온 열매체유가 순환되는 하부열판(4)과 상부열판(5)으로 이루어지고, 상기 온유부는 상기 하부열판(4)과 상부열판(5)을 거쳐 열량이 손실된 열매체유에 열에너지를 전달시키기 위한 열교환기(10)로 이루어진 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 성형 공정용 온도조절장치에 관한 것이다.

본 고안에 따른 상기 마그네슘 합금의 성형 공정용 온도조절장치는 상기에 기재된 내용의 분야인 마그네슘 합금의 단조 또는 프레스와 같은 성형 공정뿐만 아니라 압연 등과 같은 기타 다른 공정에도 적용되어 질 수 있다. 이때 마그네슘 합금의 성형공정에서 열매체유가 순환되는 하부열판(4)과 상부열판(5)은 압연 공정시에는 각각 하부 로울러와 상부 로울러에 대신 적용되어 진다.

본 고안의 마그네슘 합금의 성형 공정용 온도조절장치는 온유보일러부에서 열매체유 탱크(7)로부터 보일러용 히터(1)로 이송되어 온 열매체유를 온도조절기(8)로 조절하여 250℃ 이상으로 가열한 후 순환펌프(2)를 거쳐 열매체유 순환열판(4)(5)으로 이송시킨다. 그리고 상기 순환열판(4)(5)을 거치면서 열량이 손실된 열매체유를 다시 회수하여 열교환기(10)를 통과시키면서 열매체유 순환열판(4)(5)으로부터 유입되는 열매체유로부터 손실된 열량을 교환받은 후 다시 온열보일러부의 히터(1)에서 가열시키는 과정을 되풀이하는 폐열 이용방식을 채택하기 때문에 연료비가 절감되어 경제적인 이점이 있는 것이 특징이다.

본 고안에 따른 마그네슘 합금의 성형 공정용 온도조절장치는 일체형으로 상기 열매체유 순환열판(4)(5) 뿐만 아니라 일반적인 금속의 제조 공정인 압연 공정 등에도 적용되어 질 수 있다.

그리고 본 고안은 가열매체로써 열매체유를 사용하기 때문에 열매체유의 계속적인 유동방식으로 부분적인 정체 및 국부 과열방지가 가능하며, 온도 조절이 자유롭고, 정밀하게 가온할 수 있으므로 성형된 마그네슘 합금의 강도 및 성형성, 용접성 등이 우수할 뿐만 아니라 또한 상기 장치의 구조가 간단하여 분해조립이 매우 간편하고, 운반 및 설치가 용이하고, 그리고 가열박스의 소형화로 승온시간의 단축과 콘트롤 성능을 향상시킨 것을 특징이다.

본 고안에 따른 마그네슘 합금의 성형 공정용 온도조절장치의 운전방법은 도 3에 도시되어진 바와 같이 히터에 유입된 열매체유는 온도조절기에 설정된 열판의 설정온도까지 가열된 후 상하부 열판에 이송되어 온도조절기에 의해 설정된 마그네슘 합금의 단조 또는 프레스와 같은 성형 공정을 거친 후 다시 열교환기를 거쳐 열을 재공급 받은 후 히터로 이송되어 재가열시키는 방법을 택하기 때문에 에너지의 소모가 적은 것이 특징이다.

그리고 도 4는 본 고안에 따른 온도조절장치에서 열매체유 탱크(13), 순환펌프(14) 및 열교환기(10)로 구성된 온유부의 내부를 나타낸 사진에 관한 것이다.

상기의 구성을 갖는 본 고안은 마그네슘 합금의 단조 또는 프레스와 같은 성형 공정시 고온 성형이 가능하도록 보일러를 이용한 열매체유 순환 방식을 이용한 가열 방식을 채택함으로써 열매체유의 계속적인 유동방식으로 부분적인 정체 및 국부 과열방지가 가능하며, 온도 조절이 자유롭고, 정밀하게 가온할 수 있으므로 성형된 마그네슘 합금의 강도 및 성형성, 용접성 등이 우수하며, 그리고 열판 온도조절기의 드레인유를 이용한 폐열 이용방식을 채택하기 때문에 연료비가 절감되어 경제적인 이점이 있고, 또한 상기 장치의 구조가 간단하여 분해조립이 매우 간편할 뿐만 아니라 운반 및 설치가 용이하고, 그리고 가열박스의 소형화로 승온시간의 단축과 콘트롤 성능을 향상시킨 것이 특징이다.

도 1은 일반적인 마그네슘 금속의 제조 공정도.

도 2는 본 고안에 따른 마그네슘 합금의 성형 공정용 온도조절장치의 구성도.

도 3은 본 고안에 따른 마그네슘 합금의 성형 공정용 온도조절장치의 운전을 위한 플로우챠트.

도 4는 본 고안에 따른 온도조절장치의 온유부의 구성을 나타낸 사진.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 히터 2, 14 : 순환펌프

3 : 압력계 4 : 하부열판

5 : 상부열판 6, 11 : 냉각기

7, 13 : 열매체유 탱크 8, 12 : 온도조절기

9 : 방향제어밸브 10 : 열교환기

Claims (2)

1. 마그네슘 합금의 성형 공정용 온도조절장치에 있어서,

   상기 온도조절장치는 온유보일러부, 열매체유 순환열판부 및 온유부로 구성되고, 상기 온유보일러부는 열매체유 탱크(7)로부터 이송되어온 열매체유를 가열시키는 히터(1)와 이 히터(1)의 가열 온도를 조절하는 온도조절기(8)로 이루어지고, 상기 열매체유 순환열판부는 상기 히터(1)로부터 이송되어 온 열매체유가 순환되는 하부열판(4)과 상부열판(5)으로 이루어지고, 상기 온유부는 상기 하부열판(4)과 상부열판(5)을 거쳐 열량이 손실된 열매체유에 열에너지를 전달시키기 위한 열교환기(10)로 이루어진 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 성형 공정용 온도조절장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 열매체유는 상기 순환열판(4)(5)을 거치면서 열량이 손실된 열매체유를 다시 회수하여 열교환기(10)를 통과시키면서 열매체유 순환열판(4)(5)으로부터 유입되는 열매체유로부터 손실된 열량을 교환받은 후 다시 온열보일러부의 히터(1)에서 가열시키는 과정을 되풀이하는 폐열 이용방식을 채택하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 성형 공정용 온도조절장치.