KR20050022548A - Extrusion die for making extrusion billet for semi-solid forming and its reheating method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 압출된 소재를 이용하여 반용융 다이캐스팅 및 반용융 단조 공정이 가능한 소재를 제조하는데 필요한 압출 다이를 제공하고, 또한 상기 압출 다이를 통하여 압출된 소재를 이용하여 고상과 액상이 공존하는 상태의 소재를 제조하기 위한 재가열 방법에 관한 것이다.The present invention provides an extrusion die required for producing a material capable of semi-melting die casting and semi-melting forging process by using an extruded material, and also in a state where a solid phase and a liquid phase coexist using the material extruded through the extrusion die. It relates to a reheating method for producing a material.
최근 자동차 산업 분야에서는 연료의 절약 및 환경오염의 문제 등으로 인하여 자동차의 경량화에 대한 중요성이 크게 부각되고 있으며, 이와 같은 자동차의 경량화를 위하여 주로 알루미늄 소재가 널리 이용되고 있다. Recently, in the automobile industry, the importance of light weight of a vehicle has been greatly highlighted due to the problem of fuel saving and environmental pollution, and an aluminum material is widely used mainly for light weight of such a vehicle.
이러한 알루미늄 소재를 이용하여 부품을 제조하는 방법은 다양하게 제시되고 있는데, 예를 들면, 주조용 알루미늄합금 등을 이용하여 액체 상태로부터 원하는 형상의 부품을 직접 제조하는 다이캐스팅과, 구조용 알루미늄 합금을 이용하여 고체 상태로부터 부품을 성형하는 단조 성형공정으로 대별된다.Various methods for manufacturing parts using such aluminum materials have been proposed, for example, using die-casting for directly manufacturing parts of a desired shape from a liquid state using a cast aluminum alloy and a structural aluminum alloy. It is roughly classified into a forging molding process for molding a part from a solid state.
기존의 다이캐스팅에 의한 성형은 두께가 얇고 형상이 복잡하면서도 비교적 강도가 필요하지 않은 부품을 대량으로 생산할 때 용이한 제조방법이다. 그러나, 이러한 다이캐스팅 제조방법은 제품 내부에 편석, 기공 등의 결함을 가지고 있어 고강도를 요구하는 곳의 자동차 부품에는 적합하지 않다.Molding by conventional die casting is an easy manufacturing method when producing a large amount of parts that are thin and complicated in shape but do not require relatively high strength. However, such a die casting manufacturing method has defects such as segregation and pore inside the product, so it is not suitable for automotive parts where high strength is required.
또한, 기존의 성형공정에 의한 부품들은 소성가공을 하여야 하기 때문에 프레스 용량을 증대시켜야 할 뿐만 아니라 금형의 열피로 현상으로 인하여 수명을 단축시키는 문제점이 야기되고, 나아가 형상이 복잡한 부품에 대해서는 많은 성형공정이 필요하므로 생산원가가 높아지는 단점이 우려된다. 특히, 냉간성형의 경우에는 금형의 마모, 응력집중 등이 국부적으로 생기기 쉽고 금형의 탄성변형이 생겨 정밀한 제품을 생산하기 어렵다.In addition, since the parts by the conventional molding process should be plastically processed, not only the press capacity should be increased, but also the problem of shortening the life due to the thermal fatigue phenomenon of the mold is caused. Since this is necessary, there is a concern that the production cost increases. In particular, in the case of cold forming, wear of the mold, stress concentration, and the like are locally generated, and elastic deformation of the mold occurs, which makes it difficult to produce a precise product.
상술한 바와 같은 부품들을 성형하기 위한 여러가지 방법 및 장치들의 문제점을 해결하기 위하여 반용융 성형(semi-solid forming)공정이 실시되고 있는 실정이다. In order to solve the problems of various methods and apparatuses for forming the components described above, a semi-solid forming process is being performed.
이러한 반용융 성형공정은 기존의 성형공정에 비해 적은 하중으로도 복잡한 형상을 가지는 부품을 생산하는 것이 가능하게 된다. 이는 반응고 상태의 소재를 금형에 완전히 충전시키는 것이 가능하기 때문이다. This semi-molten molding process is capable of producing a component having a complex shape with a small load compared to the conventional molding process. This is because it is possible to completely fill the mold with the solid state material.
이때, 반응고 상태의 소재를 충전시 액상과 고상이 공존하기 때문에 순수한 액상으로 이루어진 소재보다 응고되는 시간이 짧아 수축결함을 줄일 수 있게 되는 이점이 있다. 또한, 반응고 상태의 소재가 가지는 점성이 액체상태보다 높기 때문에 충전시 유동형태가 난류로 발달하지 않아 속도장이 균일하게 충전을 할 수 있게 된다. 따라서, 균일한 충전거동을 일으키기 때문에 가스 결함이 적어지는 등 여러 가지 장점을 가지고 있다.In this case, since the liquid phase and the solid phase coexist when filling the reaction solid state material, the solidification time is shorter than that of the pure liquid material, thereby reducing shrinkage defects. In addition, since the viscosity of the material in the reaction solid state is higher than the liquid state, the flow form does not develop into turbulence during filling, so that the velocity field can be uniformly filled. Therefore, there is a number of advantages, such as less gas defects because of the uniform charging behavior.
이와 같은 반응고 상태의 소재를 이용하는 반용융 성형은 일반적으로 기계적 교반 또는 전자기적 교반법에 의하여 소재를 제조하게 된다. 그러나, 기계적 교반 또는 전자기적 교반에 의하여 제조된 소재를 이용하여 반용융 성형에 활용하면 부품의 원가상승, 원활한 소재 공급의 위험부담 때문에 부품 제조회사에서는 기존의 반용융 성형용 소재를 대체할 수 있는 새로운 소재 제조 공법을 요구하고 있다. Semi-melt molding using such a solid state material generally produces the material by mechanical stirring or electromagnetic stirring. However, if the material manufactured by mechanical stirring or electromagnetic stirring is used for semi-melting molding, the parts manufacturer can replace the existing semi-melting molding material due to the risk of component cost increase and smooth material supply. New material manufacturing method is required.
또한, 반용융 성형이 가능하기 위해서는 무엇보다 소재의 길이 방향과 단면전체에 걸쳐서 균일한 온도 제어가 필요하다. 이때 온도 편차는 ±2℃ 이내이어야 하며, 성형 직전 소재의 온도는 570 ~ 610℃ 범위이어야 한다.In addition, in order to be capable of semi-molding, uniform temperature control is required, above all, in the longitudinal direction of the material and the entire cross section. At this time, the temperature deviation should be within ± 2 ℃, and the temperature of the material immediately before molding should be in the range of 570 ~ 610 ℃.
그리고, 고상입자의 크기는 수십 마이크로 이내이어야 하며, 모양도 구상화 상태로 되어있어야 한다. 압출된 소재는 단면전체에 있어서 변형율 속도가 균일하게 되어 있어야 재가열 중 균일한 구상화 조직을 얻을 수 있다. In addition, the size of the solid particles should be within a few tens of microns, and the shape should be spherical. The extruded material must have a uniform strain rate throughout the cross section to obtain a uniform spherical structure during reheating.
한편, 반용융 상태의 소재인 빌렛을 재가열할 때는 빌렛이 짧은 시간 내에 균일한 온도 분포를 얻도록 하여야 한다. 이를 위해서 고주파 가열로를 사용하여 재가열시켜 원하는 고상율을 가지는 빌렛의 상태로 성형 프레스로 옮기게 된다. 이 때, 빌렛의 급속한 냉각을 방지하기 위해 적당한 온도로 예열되어져야 함은 물론이다.On the other hand, when reheating a billet which is a semi-molten material, the billet should have a uniform temperature distribution within a short time. To this end, a high frequency heating furnace is used to reheat and transfer to a molding press in the form of a billet having a desired solid phase rate. At this time, it must be preheated to an appropriate temperature in order to prevent the rapid cooling of the billet.
이때 상술한 바와 같이 빌렛을 재가열할 때는 복사열을 이용하게 되면, 가열시간이 너무 길고, 빌렛의 온도를 균일하게 제어하기 힘들기 때문에 전자기 유도 가열방법을 사용하기도 한다. 그러나, 상기 전자기 유도 가열은 짧은 시간 동안에 빌렛의 온도를 정확하게 제어할 수 있다는 이점은 있지만, 재가열된 빌렛에 온도의 구배가 발생할 수가 있다.In this case, when reheating the billet, the radiant heat is used, and the heating time is too long, and it is difficult to uniformly control the temperature of the billet. However, the electromagnetic induction heating has the advantage that the temperature of the billet can be precisely controlled for a short time, but a temperature gradient can occur in the reheated billet.
따라서, 상기 빌렛의 온도가 균일하지 못하면 고상율이 다르게 되어 온도가 낮은 부분은 충분한 유동성을 갖기 힘들고, 온도가 높은 부분은 고상에서 액상이 빠져 나와 밖으로 흘러내려 취급이 곤란하게 되는 문제점이 야기된다.Therefore, when the temperature of the billet is not uniform, the solid phase rate is different, so that the low temperature portion is difficult to have sufficient fluidity, and the high temperature portion causes the liquid phase to escape from the solid phase and flow out, resulting in difficulty in handling.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 압출 과정에 있어서 단면전체에 걸쳐서 균일한 변형이 되도록 하여 반용융 성형이 가능한 소재를 생산하기 위한 금형구조, 즉 압출 다이를 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a mold structure, that is, an extrusion die, for producing a material capable of semi-melt molding by making uniform deformation throughout the cross section in the extrusion process. have.
또한, 본 발명은 반용융 상태의 소재인 빌렛을 원하는 형태로 성형하기 위하여 반용융 상태로 재가열 시 미세조직을 형성시키는 변수로 작용되는 재가열 시간 및 가열온도를 적정하게 제어할 수 있도록 구성되는 반응고 성형을 위한 재가열 방법을 제공하는데도 그 목적이 있다.In addition, the present invention is a reaction vessel configured to properly control the reheating time and heating temperature acting as a variable to form a microstructure when reheating in a semi-melt state in order to mold the billet of the semi-molten state in a desired form It is also an object to provide a reheating method for molding.
이러한 본 발명을 통하여 반용융 합금 소재를 재가열 할 때 균일한 온도분포를 가지도록 열에너지 및 시간을 다단으로 제어하는 것에 의하여 여러가지 형태의 자동차 부품을 보다 효율적으로 생산하는 것이 가능하게 될 것이다.Through the present invention, it will be possible to produce various types of automobile parts more efficiently by controlling the heat energy and time in multiple stages so as to have a uniform temperature distribution when reheating the semi-molten alloy material.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 압출 다이는, 콘테이너 속에 설치된 연속주조 빌렛을 펀치로 가압하여 반응고 성형에 필요한 압출 빌렛을 제조하기 위한 압출 다이로써, 상기 연속주조 빌렛이 유입되는 입구와, 상기 유입된 빌렛이 유출되는 출구를 구비하되, 상기 입구에서 출구를 향하는 유동경로는, 입구에서 출구측으로 가면서 일정한 곡률로 내경이 점차 줄어드는 호형공 형상의 유입부와, 상기 유입부에 연이어 내경이 더 줄어든 리브 형상의 유출부로 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the extrusion die according to the present invention is an extrusion die for producing an extrusion billet required for reaction molding by pressing a continuous casting billet installed in a container with a punch, and an inlet through which the continuous casting billet is introduced. And an outlet through which the introduced billet flows out, wherein the flow path from the inlet to the outlet is an arc-shaped inlet portion whose inner diameter gradually decreases with a constant curvature while going from the inlet to the outlet side, and the inner diameter successively in the inlet portion. It is characterized by consisting of a further reduced rib-shaped outlet portion.
그리고, 본 발명에 따르면 상기 압출 다이를 사용하여 제조된 압출 빌렛을 재가열하기 위한 방법은, 상기 압출 빌렛을 온도 570 ∼ 610℃, 시간을 최대 800초까지로 하여 재가열하되, 상기 가열 시간을 일정 간격으로 나눈 다음, 상기 시간 간격에 따라 입력 전력을 1 ∼ 50㎾ 범위내에서 각각 다르게 하여 가열하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the present invention, a method for reheating an extruded billet manufactured using the extruded die may include reheating the extruded billet at a temperature of 570 to 610 ° C. and a time of up to 800 seconds. After dividing by, the input power according to the time interval is characterized in that the heating by different from each other in the range of 1 to 50 kW.
그리고, 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 호형공 형상은 볼록형 또는 오목형으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.And, according to the embodiment of the present invention, the arc shape is characterized in that the convex or concave shape.
다음에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압출 다이에 대하여 첨부된 도면을 기초하면서 자세히 설명하고자 한다.Next, an extrusion die according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 반응고 성형(다이캐스팅, 단조)에 필요한 소재, 즉 빌렛(billet)을 생산하기 위한 압출 과정의 개념도이다. 1 is a conceptual diagram of an extrusion process for producing a material required for reaction solidification (die casting, forging), that is, a billet according to the present invention.
상기 소재는 재가열 한 후 반용융 성형에 필요한 구비조건을 가질 수 있도록 되어야 하는데, 본 발명에서는 이를 위하여 도시된 바와 같은 장치를 통하여 연속주조 빌렛(4)이 압출 빌렛(6)으로 압출되도록 하고 있다. The material should be able to have the necessary conditions for semi-melt molding after reheating. In the present invention, the continuous casting billet (4) is extruded into the extrusion billet (6) through the apparatus as shown for this purpose.
먼저, 본 장치에 의하면, 압출 다이 링(2)에 압출 다이(1)가 삽입되어 고정되게 되며, 압출 과정에 있어서 압출 다이(1)의 길이 방향의 열변형과 원주 방향의 열변형을 방지하기 위하여 압출 다이 지지대(3)와 압출 다이 링(2)이 각각 설치되게 된다. First, according to this apparatus, the extrusion die 1 is inserted into the extrusion die ring 2 to be fixed, and to prevent thermal deformation in the longitudinal direction and thermal deformation in the circumferential direction of the extrusion die 1 in the extrusion process. For this purpose, the extrusion die support 3 and the extrusion die ring 2 are respectively installed.
또한, 연속작업 시 상기 압출 다이 지지대(3)의 수평고정을 위하여 다이 평형 지지대(7)가 삽입되어 있다. 그리고, 반응고 성형에 필요한 압출 빌렛(6)을 생산하기 위하여 일정한 온도로 가열된 연속주조 빌렛(4)을 콘테이너(8) 속에 설치하게 된다.In addition, the die balance support 7 is inserted for horizontal fixation of the extrusion die support 3 during continuous operation. In addition, the continuous casting billet (4) heated to a constant temperature in order to produce an extrusion billet (6) required for reaction molding, is installed in the container (8).
도시된 바와 같이 이루어진 구조에서, 상기 콘테이너(8) 속에 설치된 연속주조 빌렛(4)이 펀치(5)에 의하여 점차 가압 되어지면 압출 다이(1)를 통하여 압출 빌렛(6)이 생산된다. In the structure as shown, the extrusion billet 6 is produced through the extrusion die 1 when the continuous casting billet 4 installed in the container 8 is gradually pressed by the punch 5.
이때, 압출 다이(1) 내에서 압출되는 과정에서 재료의 단면을 기준으로 중심부와 표면에서 가능한 균일한 변형율이 작용하도록 압출 다이(1)가 구성되어야 한다. 왜냐하면, 단면에서 균일한 변형율이 작용하지 않으면 재가열 공정에서 재료의 결정입의 크기가 균일하지 않을 뿐 아니라, 단면의 불균한 고상율 때문에 성형 중 중심 편석 및 액상 편석이 발생하여 균일한 기계적 성질을 얻을 수 없게 된다.At this time, the extrusion die 1 should be configured such that the uniform strain possible at the center and the surface is acted on the basis of the cross section of the material during the extrusion in the extrusion die 1. If the uniform strain is not applied in the cross section, the grain size of the material is not uniform in the reheating process, and due to the uneven solidity of the cross section, central segregation and liquid segregation are generated during molding to obtain uniform mechanical properties. It becomes impossible.
도 2(a)와 2(b)는 이상과 같이 열간 압출 과정에서 연주 재료 단면에서 균일한 변형율이 작용되도록 하기 위한 볼록형 압출 다이와, 오목형 압출 다이를 각각 나타낸 것이다. 2 (a) and 2 (b) show a convex extrusion die and a concave extrusion die for allowing a uniform strain to act on the cross section of the playing material in the hot extrusion process as described above.
본 발명에 따른 압출 다이는, 도 1에 도시된 바와 같이 콘테이너(8) 속에 설치된 연속주조 빌렛(4)을 펀치(5)로 가압하여 반응고 성형에 필요한 압출 빌렛(6)을 제조하기 위한 압출 다이로써, 상기 연속주조 빌렛(4)이 유입되는 입구(IN), 상기 유입된 빌렛이 유출되는 출구(OUT)를 구비하되, 상기 입구(IN)에서 출구(OUT)를 향하는 유동경로는, 입구(IN)에서 출구(OUT)측으로 가면서 일정한 곡률(1/R1, 1/R2)로 내경이 점차 줄어드는 호형공 형상의 유입부(h1)와, 상기 유입부(h1)에 연이어 내경이 더 줄어든 리브(10) 형상의 유출부(h2)로 구성되게 된다.The extrusion die according to the present invention, as shown in Fig. 1, presses the continuous casting billet 4 installed in the container 8 with a punch 5 to produce an extrusion billet 6 required for reaction molding. As a die, an inlet IN through which the continuous casting billet 4 flows in, and an outlet OUT through which the inlet billet flows out, wherein a flow path from the inlet IN toward the outlet OUT is provided. An inlet portion h1 having an arc-shaped shape whose inner diameter gradually decreases with constant curvature (1 / R1, 1 / R2) while going from (IN) to the outlet (OUT) side, and a rib having an inner diameter further reduced after the inlet portion h1 It consists of the outflow part h2 of (10) shape.
본 발명의 가장 큰 특징은 압출 다이의 유동경로에서 유입부(h1)에 형성되는 호형공 형상이 구비된 점이라 할 수있으며, 상기 호형공 형상은 유동방향으로 일정한 곡률(1/R1, 1/R2)을 가지게 되는데, 이와 같은 형상에 의해 압출되는 과정에서 재료의 단면을 기준으로 중심부와 표면에서 가능한 균일한 변형율이 작용하도록 유도하게 되는 것이다. The biggest feature of the present invention is that the arc hole shape formed in the inlet (h1) in the flow path of the extrusion die is provided, the arc hole shape has a constant curvature (1 / R1, 1 / in the flow direction) R2), which induces a uniform strain as possible at the center and surface relative to the cross section of the material during the extrusion process.
여기서, 상기 호형공 형상은 도 2(a)와 같이 볼록형이거나, 도 2(b)와 같이 오목형으로 이루어지는 것이 바람직하다. 본 발명에 의하면 유동방향으로 형성된 곡률이 일정하도록 하는 것이 무엇보다 중요하나, 상기 곡률을 이루는 가상의 반지름의 크기는 볼록형(R1)과 오목형(R2)의 경우에 각각 다르게 형성될 수도 있다.Here, the arc-shaped hole shape is preferably convex as shown in Fig. 2 (a) or concave as shown in Fig. 2 (b). According to the present invention, it is important to keep the curvature formed in the flow direction constant, but the size of the virtual radius constituting the curvature may be formed differently in the case of the convex shape R1 and the concave shape R2.
이와 같이 하여 유입부(h1)를 통과한 빌렛은 연이어 형성되고, 또한 내경이 보다 줄어든 리브(10) 형상의 유출부를 통하여 최종 압출되게 되며, 이렇게 제조된 압출 빌렛은 재가열 후에 반응고 성형이 가능한 조직을 얻을 수가 있게 되는 것이다.In this way, the billet passing through the inlet (h1) is subsequently formed, and the final extruded through the outlet of the rib 10 shape having a smaller inner diameter, the extruded billet thus prepared is a structure capable of reacting and forming after reheating You will get
한편, 도 3은 압출된 압출 빌렛의 재가열을 위한 시간과 전력 사이의 관계를 나타낸 것이다. 본 발명에 따르면, 도시된 바와 같이 가열 시간의 간격에 따라서 입력 전력(Q)을 각각 다르게 함으로써 재가열 중 단면 중심부와 표면부에서 온도 편차를 최소화할 수가 있게 된다. 즉, 빌렛 단면에 있어서 온도가 균일하게 되도록 하기 위하여 다단 재가열 방법을 사용하게 된다 On the other hand, Figure 3 shows the relationship between power and time for reheating the extruded extruded billet. According to the present invention, by varying the input power (Q) in accordance with the interval of the heating time as shown, it is possible to minimize the temperature deviation in the cross-section center and the surface portion during reheating. In other words, the multi-stage reheating method is used to make the temperature uniform in the billet cross section.
그리고, 도 4는 재가열과정 동안 부위별 온도 측정을 위한 열전대의 위치를 나타낸 것으로, 이는 빌렛 전체에 걸쳐 온도 분포가 어떻게 변화되는가를 알아보기 위한 것이다. 본 발명에서는 정확한 온도제어를 위하여 열전대로 직접 빌렛의 온도를 측정하여 제어하는 방식을 사용하게 된다.And, Figure 4 shows the position of the thermocouple for the temperature measurement for each part during the reheating process, to see how the temperature distribution changes throughout the billet. In the present invention, a method of measuring and controlling the temperature of a billet directly by a thermocouple is used for accurate temperature control.
도 5는 재가열 과정 중 시간에 대한 도 4에서 표시된 두 지점의 온도, 전력, 온도편차를 나타낸 것이다. 열전대 위치, P1에서는 유도가열기와 연결되어 출력을 제어하면서 빌렛의 온도를 측정하며, 열전대 위치, P2에서는 데이터 로고를 이용하여 빌렛의 온도를 측정하게 된다 Figure 5 shows the temperature, power, temperature deviation of the two points shown in Figure 4 with respect to time during the reheating process. At the thermocouple position, P1, it is connected to the induction heater to measure the temperature of the billet while controlling the output. At the thermocouple position, P2, the temperature of the billet is measured using the data logo.
여기서, 각 단계는 앞서 도 3에 도시된 바와 같이 가열 시간 간격을 의미하는데, 재가열 1 ~ 3 단계에서 빌렛의 고상선 온도까지 높이기 위해 고출력으로 가열을 하며, 재가열 4 단계부터는 빌렛 전체에 대해 온도편차를 줄이기 위해 최소 출력을 반복적으로 가하게 된다. Here, each step means a heating time interval, as shown in Figure 3 above, in the reheating step 1 to 3 is heated to a high output in order to increase the solidus temperature of the billet, from the reheating step 4 from the temperature difference for the entire billet The minimum output is repeatedly applied to reduce the
한편, 공정 온도에서는 공정 조직이 부분적으로 발생하고 이로 인하여 고상의 회전운동과 병진운동에 에너지가 많이 소모되므로 재가열 5 단계에서도 고출력으로 설정하여 재가열한다. On the other hand, at the process temperature, the process structure is partially generated, which causes a lot of energy to be consumed in the rotational and translational motions of the solid phase.
따라서, 본 발명은 앞서 상술한 압출 다이를 사용하여 제조된 압출 빌렛을 재가열하기 위하여, 상기 압출 빌렛을 온도 570 ∼ 610℃, 시간을 최대 800초까지로 하여 재가열하되, 상기 가열 시간을 일정 간격으로 나눈 다음, 상기 시간 간격에 따라 입력 전력을 1 ∼ 50㎾ 범위내에서 각각 다르게 하여 가열하게 되는 것이다. 여기서, 가열 시간을 800초 이상으로 할 경우 열전대 위치에 따른 온도차이가 거의 없음을 알 수가 있다.Accordingly, the present invention, in order to reheat the extruded billet manufactured using the above-mentioned extrusion die, the extruded billet is reheated at a temperature of 570 ~ 610 ℃, time up to 800 seconds, the heating time at regular intervals After dividing, the input power is heated differently within the range of 1 to 50 kW according to the time interval. Here, when the heating time is 800 seconds or more, it can be seen that there is almost no temperature difference depending on the thermocouple position.
도 6은 상기 각 조건별로 재가열 되어진 빌렛에 대하여 부위별로 미세조직을 조사하기 위한 위치를 나타내고 있다. 이는 재가열 된 소재에 대하여 재가열 중 온도편차가 초정의 형상과 크기에 미치는 영향을 파악하기 위하여 총 6 부위로써 길이방향으로 중심부분과 끝단 부분을 각각 상, 중, 하의 위치에 대하여 미세조직을 조사한 것이다.Figure 6 shows the position for irradiating the microstructure for each part of the billet reheated for each condition. This study examined the microstructures of the upper, middle and lower positions of the central part and the end part in the longitudinal direction, respectively, in order to grasp the effect of the temperature deviation on the shape and size of the primary during reheating. .
그리고 도 7 및 도 8은 도 6에 나타나 있는 각 부위별 미세조직을 광학현미경으로 50배, 100배, 200배, 500배 배율로 관찰한 것이다. 재료는 A356 소재이며, 도 7은 소재의 중간 부분이며, 도 8는 소재의 끝단 부분이다. 7 and 8 are observed at 50 times, 100 times, 200 times, and 500 times magnification of the microstructure of each part shown in FIG. 6 by an optical microscope. The material is A356 material, FIG. 7 is the middle portion of the material, and FIG. 8 is the end portion of the material.
도시된 바와 같이, 미세조직은 전체적으로 결정립 크기가 50 ∼ 90㎛인 균일한 구상화를 가지며, 재가열 시 충분한 온도 유지시간을 통하여 소재 전체에 대한 온도편차를 최소화 시킴으로써 개선된 재가열 조건으로 반응고 성형에 응용될 수 있음을 볼 수가 있다. 즉, 구상화 조직을 가짐과 동시에 반용융 성형이 가능한 조직상태를 얻을 수가 있게 된다.As shown, the microstructure has a uniform spheroidization with a grain size of 50-90 μm as a whole, and minimizes the temperature deviation of the entire material through sufficient temperature holding time during reheating, thereby applying it to the reforming molding with improved reheating conditions. It can be seen that. In other words, it has a spherical structure and at the same time obtains a structure state capable of semi-melt molding.
따라서, 재가열되는 소재가 최적의 구상화 조직을 얻기 위해서는 소재의 직경과 길이에 따라 온도 및 시간을 적절하게 제어되는 것이 매우 중요하며, 본 발명에서는 변형율과 변형율 속도가 균일하게 분포된 빌렛을 재가열 할 때 최종 성형온도에 도달한 소재의 결정립 크기가 50 ∼ 90㎛인 구상화 조직을 갖도록 하기 위해서는 앞서 언급한 바와 같은 온도와 시간, 온도와 전력으로 재가열하는 것이 필요하다 하겠다.Therefore, it is very important to properly control the temperature and time according to the diameter and length of the material in order to obtain the optimum spheroidal structure of the reheated material, and in the present invention, when reheating a billet in which the strain and the strain rate are uniformly distributed. In order to have a spherical structure having a grain size of 50 to 90 μm of the material reaches the final forming temperature it is necessary to reheat at the temperature, time, temperature and power as mentioned above.
현재까지는 주로 전자교반법에 의하여 제조한 연속주조용 빌렛을 사용하여 반응고 성형에 이용하였으나, 본 발명에 의하면 일반적인 연속주조법에 의하여 제조한 빌렛을 이용하여 반응고 다이캐스팅 및 반응고 단조 공정이 가능하게 되어, 그 결과 제품의 원가절감은 물론 원활한 재료수급이 가능하다Until now, the continuous casting billet manufactured mainly by the electronic stirring method was used for reaction molding, but according to the present invention, the reaction die casting and the reaction forging process are possible using the billet manufactured by the general continuous casting method. As a result, it is possible not only to reduce the cost of the product but also to supply materials smoothly.
또한, 본 발명에 의한 반용융 성형법은 구조용 알루미늄, 주조용 알루미늄 등 소재에 구속되지 않은 반응고 다이캐스팅 및 반응고 단조공법에 활용이 가능하다. In addition, the semi-molten molding method according to the present invention can be utilized in reaction furnace die casting and reaction solid forging methods that are not constrained to structural aluminum, cast aluminum, and the like.
그리고, 일반적인 주조법에 비하여 성형온도가 상대적으로 낮기 때문에 금형수명을 연장할 수 있고, 소재 내부에 기포발생의 우려가 없게 되는 등 여러가지 이점을 기대할 수가 있게 된다. 따라서, 알루미늄 합금을 이용하여 형태가 복잡한 부품을 생산할 경우에 불량률을 현저히 감소시킬 수 있게 되는 것이다In addition, since the molding temperature is relatively lower than that of the general casting method, the mold life can be extended, and various advantages can be expected. Therefore, it is possible to significantly reduce the defective rate when producing a complicated shape using aluminum alloy.
도 1은 압출 다이의 조립상태를 나타낸 도면.1 is a view showing an assembled state of an extrusion die.
도 2(a) 및 2(b)는 본 발명에 따른 볼록형 및 오목형 압출 다이의 형상을 나타낸 도면.2 (a) and 2 (b) show the shapes of convex and concave extrusion dies according to the present invention;
도 3은 압출 빌렛을 재가열하기 위하여 시간과 전력 사이의 관계의 한 예를 도시한 도면.3 shows an example of the relationship between time and power to reheat an extruded billet.
도 4는 압출 빌렛의 중심부와 외곽부사이의 중간지점에 설치된 열전대의 위치를 도시한 도면.Figure 4 shows the location of the thermocouple installed at the midpoint between the center and the outer portion of the extruded billet.
도 5는 재가열 과정중 시간에 대한 두 지점(도 4의 P1, P2)의 온도, 전력 및 온도 편차를 나타낸 도면.5 shows temperature, power and temperature deviation of two points (P1, P2 in FIG. 4) with respect to time during the reheat process.
도 6은 압출 빌렛의 단면 중앙 부분과 끝단 부분의 위치를 나타낸 도면.Fig. 6 is a view showing the positions of the center section and the end section of the extruded billet;
도 7은 도 6에서 단면의 중앙 부분에서 촬영한 도면.7 is a view taken at the central portion of the cross section in FIG.
도 8은 도 6에서 단면의 끝단 부분에서 촬영한 도면. 8 is a view taken at the end of the cross section in FIG.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1..... 압출 다이 2 .... 압출 다이 링1 ..... extrusion die 2 .... extrusion die ring
3..... 압출 다이 지지대 4..... 연속주조 빌렛3 ..... extrusion die support 4 ..... continuous casting billet
5..... 펀치 6..... 압출 빌렛5 ..... Punch 6 ..... Extrusion Billet
7..... 다이 평형 지지대 8..... 콘테이너7 ..... Die Balance Support 8 ..... Container
10.... 리브 h1, h2..유입부, 유출부10 .... rib h1, h2 .. inlet, outlet
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