KR20070107966A

KR20070107966A - 이온질화 표면처리면을 구비한 금형 재생방법

Info

Publication number: KR20070107966A
Application number: KR1020060040596A
Authority: KR
Inventors: 최영길
Original assignee: 최영길
Priority date: 2006-05-04
Filing date: 2006-05-04
Publication date: 2007-11-08

Abstract

본 발명은 이온질화 표면처리면을 구비한 금형 재생방법에 관한 것으로, 사용이 종료된 금형의 형조부에 잔류 경도부분을 완전히 제거하도록 가우징작업으로 확장시키는 가우징면을 형성한 확장가우징단계와, 상기 확장가우징단계에서 확장된 형조부의 가우징면에 육성용접층으로 메움되도록 용접을 실시하는 육성용접단계와, 상기 육성용접단계에서 육성용접층이 형성된 형조부의 용접응력을 제거하기 위해서 일정온도로 가열하여 뜨임 열처리를 실시하는 열처리단계와, 상기 열처리단계에서 육성용접층에 용접응력을 제거한 상태에서 면삭가공하는 면삭가공단계와, 상기 면삭가공단계에서 육성용접층을 면삭한 상태에서 형조를 가공하는 형조가공단계와, 상기 형조가공단계에서 가공된 형조의 표면을 연마하는 연마단계와, 상기 연마단계에서 연마된 형조부에 이온화된 원자를 흡착시켜 형조부 내측으로 침투 확산하여 형조부 표면 경도를 상승시키는 질화층을 형성하는 이온질화단계와, 상기 이온질화단계에서 형조부의 질화층을 형성하여 경도를 강화시킨 상태로 금형의 재생을 완성하는 재생완성단계를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

금형, 재생방법, 형조부, 이온질화

Description

이온질화 표면처리면을 구비한 금형 재생방법 {Recycling Method of Mold equipped with Ion-Nitriding Surface Treatment Face}

도 1은 종래기술에 따른 금형 재생방법을 나타내는 구성도.

도 2는 종래기술에 따른 도금 표면처리면을 구비한 금형 재생방법을 나타내는 공정도.

도 3은 본 발명에 따른 이온질화 표면처리면을 구비한 금형 재생방법을 나타내는 공정도.

도 4는 본 발명에 따른 이온질화 표면처리면을 구비한 금형 재생방법을 나타내는 구성도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 금형 10 : 형조부

11 : 가우징면 12 : 육성용접층

13 : 형조 14 : 질화층

본 발명은 이온질화 표면처리면을 구비한 금형 재생방법에 관한 것이다.

일반적으로, 단조(鍛造, forging) 란 금속을 적당한 온도로 가열하여 연화(軟化)되었을 때, 해머 등으로 두들겨 원하는 모양이나 치수로 가압성형(加壓成形)하는 동시에 기계적인 성질을 개량하는 작업을 말한다. 단조품은 주물에 비하면 조직이나 기계적 성질이 우수한 점이 있으므로 기계의 중요한 부품을 만들 때는 이 방법을 이용한다.

이와 같은, 단조는 고체인 금속재료를 해머 등으로 두들기거나 가압하는 기계적 방법으로 일정한 모양으로 만드는 조작을 말하는 것으로, 두들기는 온도는 상온(常溫)인 경우도 있으나, 녹는점이 높은 재료에서는 다소 가열해야 할 때가 많다. 일반적으로 그 재료에서 재결정(再結晶)이 진행되는 온도를 경계로 하여 그 이상의 온도에서 단조하는 것을 열간단조(熱間鍛造), 상온에서 단조하는 것을 냉간단조(冷間鍛造)라고 한다.

또한, 고체재료의 조직을 균일하게 하고, 결정고체(結晶固體)에서는 결정입자의 크기를 작게 하기 위해 해머로 두들기는 조작을 단련(鍛鍊)이라 하고, 해머로 두들기지 않고 공구로 서서히 가압하여 소정의 모양으로 만드는 일을 프레스(press)라고 한다.

상기와 같은 단조를 이용한 작업방법은 평탄한 공구 사이에 소재를 놓고 적당히 돌리거나 위치를 바꾸어 두들기면서 바라는 모양의 제품으로 만드는 자유단조(自由鍛造)와, 일정한 모양으로 요각(凹刻)한 금형(金型) 사이에 소재를 끼우고 두들겨서 바라는 모양의 제품을 만드는 형단조(型鍛造)의 두 가지가 대표적이다.

이와 같이, 사용되는 열간단조 중에 형단조는 밀폐된 금형 내부에 재료를 넣고 1회 내지 수회의 타격으로 형 안에 충만시켜서 완성품으로 하는 단조방식이며, 조직이 미세하고 강도가 크며, 스패너, 크랭크샤프트, 커넥팅로드, 차축 등도 형 단조에 의해 제작되는데 그 특징은 다량생산에 적합한바, 1회에 수백 개 이상을 만들 경우에 유리하고, 치수정밀도가 좋으며, 군살이 적으므로 재료비, 기계가공비가 저렴하하고, 섬유조직의 제품형상에 가깝게 되므로 제품의 기계적 성질이 좋아지지만 고가의 금형을 제조하여야 한다.

이와 같이, 열간가공하는 금형은 내열성 내마모성이 크고, 열처리가 용이하며, 충격에 견딜 수 있도록 강인하고, 기계가공성이 용이하며, 고온의 큰압력을 견디면서도 제작단가가 저렴한 것을 사용한다.

이와 같이, 구비조건을 가지는 금형은 금형의 수명을 증대하기 위해서 금형의 가공면의 표면을 경질크롬도금 방식으로 도금하여 경도를 향상시켜 사용하거나, 금형의 표면에 각종 가스를 표면에 확산시켜 경도를 상승시키는 질화공법을 사용하여 표면의 경도를 향상시켜 사용하였다.

상기와 같은, 질화공법은 암모니아(NH3) 가스를 이용하여 질소를 확산시켜 금형에 표면 경도를 높이는 가스질화 방법과 청화소다(NaCN ; 시안화 나트륨)와 청화가리(KCN ; 시안화 칼륨)에 염욕 중 반응에 따른 질소와 탄소의 확산에 의한 금형에 표면 경도를 향상시키는 염욕질화 방법 및 진공로 내에서 글로우(Glow)방전을 방생하여 질소, 수소 및 기타 가스의 단독 또는 혼합가스의 분위기에서 질소를 표 면에 확산시켜 금형의 표면 경도를 높이는 이온질화 공법을 시행한다.

이와 같은, 금형의 표면의 경도를 향상시키는 질화공법은 금형표면을 높은 경도로 형성하고 질화층의 심부에 솔바이트조직이 이룩되어 표면과 내부에 강도를 증대시키고 내마모성을 향상시켜 금형의 수명을 획기적으로 증대시키도록 하였다.

상기와 같은, 표면처리로 강도와 내마모성을 증대하였다 하더라도, 예열된 금형을 강한 압력으로 수백 내지 수천회 상하로 동작하면서 타격에 의해 제품을 생산하는 것으로, 지속적으로 사용하면 금형의 내부에 마모가 발생하여 정확한 형상이 성형되지 않음에 따라 주기적으로 금형을 교체하면서 사용하게 된다.

이렇게, 가열된 금속과 접촉되는 가공면에 손상이 발생하여 사용하지 못하는 금형을 재생하는 방법을 대한민국 특허출원번호 제10-1997-0037074호에서 개시한바, 이를 도 1를 참조하면서 살펴보면 다음과 같다.

형조가 마모된 금형(10, 11)의 형조부위를 가열하여 일정정도 깍아내는 형조가우징단계와, 상기 깍아낸 부분을 용접봉을 녹여 메꾸는 용접매립단계와, 상기 매립부위를 가공하여 형조를 재생하는 형조재생단계에서 형조를 재생하여 금형을 사용하도록 한다.

상기와 같은 종래기술의 금형 재생방법은 금형의 형조를 가우징하여 서로 다른 재질의 이형금속인 용접봉을 녹여 매립한 상태로 형조를 재생하는 것으로, 용접봉을 녹여 형조를 가공함에 따라, 내열성 및 내마모성이 현저하게 감소되어 수회 사용하면 가공면이 마모되어 손상이 발생함으로써, 수명이 짧은 문제점이 있었다.

또한, 종래기술에 금형 재생방법은 형조를 재생하도록 형조를 메꾸는 용접봉 은 가열하여 용융된 금속을 풀림하여 사용하는 것으로, 지속적으로 예열하여 타격되는 단조공정에 금형으로써, 적합한 강도를 도달하지 못함에 따라 지속되는 가공 시에 금형의 가공면에서 균열이 발생하여 가공물의 품질을 저하시키는 문제점이 있었다.

아울러, 종래기술에 금형 재생방법은 금형의 마모부분을 가우징 성형에 의해 내부에 형조를 제거한 상태로 육성용접으로 내부를 메꾼 상태로 형조를 재가공하여 금형형태로 제작하여 재생하는 것으로, 원 소재 금형을 질화 처리한 금형에 경우에는 표면의 경도가 높고 금형의 내부에도 침투되어 솔바이트조직이 잔존함에 따라 절삭가공으로 재생하기 어려워 절삭가공보다 생산성이 저하되는 방전가공을 사용해야만 하는 문제점이 있었다.

이에, 종래기술의 금형 재생방법을 일부 개선하여 육성용접된 재생부분을 절삭가공하여 가공면에 도금층을 형성한 도금 표면처리면을 구비한 금형 재생방법을 안출된 바, 이를 도 2를 참조하면서 살펴보면 다음과 같다.

수명이 종료된 금형의 마모된 형조부를 일정 부분 확장하도록 가우징 성형하는 확장가우징단계(S1)와,

상기 확장가우징단계(S1)에서 성형된 확장된 형조부를 육성용접하여 매몰시키는 육성용접단계(S2)와,

상기 육성용접단계(S2)에서 형조부 내에 육성된 용접부분의 면을 형조가공면의 최고두께를 기준으로 면삭시키는 면삭단계(S3)와,

상기 면삭단계(S3)에서 형조부를 면삭한 상태로 절삭가공기계로 제품의 형태 에 따라 형조를 가공시키는 형조 가공단계(S4)와,

상기 형조부 가공단계(S4)에서 형조부를 가공한 상태에서 거친 형조면을

추지석과 샌드페이퍼(사포)로 다듬질하여 금형의 표면 조도를 향상시키는

연마단계(S5)와,

상기 연마단계(S5)에서 형조부를 연마한 상태에서 금형의 내마모성을 향상시키도록 경도가 높은 도금층을 표면에 형성하는 표면처리단계(S6)와,

상기 표면처리단계(S6)에서 형조면에 도금층을 형성하여 금형의 재생을 완성하는 재생완성단계(S7)를 포함하여 구성한다.

이와 같이, 구성된 종래기술의 도금 표면처리면을 구비한 금형 재생방법은 마모가 심하거나 균열이 발생하여 사용이 종료된 금형의 형조부를 확장가공하여 육성용접한 상태에서 형조부를 절삭기계로 가공하고, 형조면을 연마한 상태로 도금하여 표면을 경화 시키는 것으로, 금형의 정밀도를 향상시키고 표면을 경화 처리하여 수명을 증대하도록 하였다.

그러나, 종래기술의 도금 표면처리면을 구비한 금형 재생방법은 금형의 가공면의 표면을 도금처리하여 가공하는 것으로, 형조부의 표면을 경화시킴에 따라 육성용접된 용접부분을 직접적으로 경화되지 않음에 따라 예열된 금형을 강한 압력으로 수백 내지 수천회 상하로 동작하면서 타격에 의해 제품을 생산하는 것으로, 지속적으로 사용하면 형조부의 육성용접부분에 변형이 발생되어 교체하여 함으로써, 수명이 단축되는 문제점이 있었다.

또한, 종래기술의 도금 표면처리면을 구비한 금형 재생방법은 표면을 경화시 키는 도금부의 두께에 따라 경화되는 표면의 경도차가 발생하여 금형을 예열시켜 강한 압력으로 수백 내지 수천회 상하로 동작하면서 가열된 금속 타격 시에 도금의 박리현상에 의해 불량이 발생되는 문제점이 있었다.

아울러, 종래기술의 도금 표면처리면을 구비한 금형 재생방법은 수명이 종료된 금형의 형조부의 표면을 도금처리하는 것으로 성형물이 성형되는 면에 직접 도금층이 형성됨에 따라 도금층의 두께에 따라 정밀도가 변경되는 것으로, 정확한 정밀도를 위해서 도금층의 두께를 일정하게 유지하여야 하는 문제점이 있었다.

상기와 같이, 도금층을 형성하지 않고 질화하는 질화 공법 중에 가스질화는 암모니아 가스를 이용하여 암모니아 가스 중에 질소 성분을 금형의 표면에 확산시키는 것으로, 산화피막을 제거하는 전처리 공정이 필요함에 따라 공정이 복잡하고, 비용이 증대되며, 경화 후에 복합층이 생성되어 내부 저항력이 저하되고, 인체에 유해한 암모니아 가스를 사용함에 따라 취급물에 주의가 따르고, 고온으로 가열한 상태로 질화공정을 수행함에 따라 생산비가 증대되며, 다공층이 발생하여 내부 강도를 저하시키고, 고온의 질소가 빠른 속도로 침입하여 체적이 증대됨으로써, 재생금형에 사용될 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 질화공법 중에 염욕질화는 청화소다(NaCN ; 시안화 나트륨)와 청화가리(KCN ; 시안화 칼륨)의 염욕 중에 발생되는 질소와 탄소의 확산에 의한 경화방법으로 청화소다(NaCN ; 시안화 나트륨)와 청화가리(KCN ; 시안화 칼륨) 자체가 엄청난 독성의 물질로써, 일반적인 취급이 불가능하고 인체와 접촉 시에 빠른 사망에 이르게 하여 살상용 독성가스로도 사용되는 물질로써, 그 취급이 어렵고, 산화막을 제거하는 전처리공정을 거침에 따라 공정을 확대하고 비용을 증대시키며, 경화 후에 복합층이 생성되어 내부 저항력이 저하되고, 고온으로 가열한 상태로 질화공정을 수행함에 따라 생산비가 증대되며, 다공층이 발생하여 내부 강도를 저하시키고, 고온의 질소가 빠른 속도로 침입하여 체적이 증대됨으로써, 재생금형에 사용 될 수 없는 문제점이 있었다.

이와 같은, 문제점을 해결하고자 안출된 본 발명의 주목적은 재생하는 금형의 형조부를 재가공한 상태로 표면에 이온화된 가스를 침투 확산하여 경도를 증대시킴에 따라 내마모성을 증대시키는데 있다.

이와 같은, 목적을 달성하고자 안출된 본 발명의 이온질화 표면처리면을 구비한 금형 재생방법은 사용이 종료된 금형의 형조부에 잔류 경도부분을 완전히 제거하도록 가우징작업으로 확장시키는 가우징면을 형성한 확장가우징단계와, 상기 확장가우징단계에서 확장된 형조부의 가우징면에 육성용접층으로 메움되도록 용접을 실시하는 육성용접단계와, 상기 육성용접단계에서 육성용접층이 형성된 형조부의 용접응력을 제거하기 위해서 일정온도로 가열하여 뜨임 열처리를 실시하는 열처리단계와, 상기 열처리단계에서 육성용접층에 용접응력을 제거한 상태에서 면삭가공하는 면삭가공단계와, 상기 면삭가공단계에서 육성용접층을 면삭한 상태에서 형 조를 가공하는 형조가공단계와, 상기 형조가공단계에서 가공된 형조의 표면을 연마하는 연마단계와, 상기 연마단계에서 연마된 형조부를 진공로 내부에서 전압을 인가시키면 글로우방전현상이 발생되어 형조부에 플라즈마 환관층이 형성된 상태에서 진공로의 내부에 가스를 공급하면 이온화 되면서 고속으로 형조부에 충돌하여 표면의 산화피막을 제거하고, 열을 발생하면서 이온화된 원자를 흡착시켜 형조부 내측으로 침투 확산하여 형조부 표면 경도를 상승시키는 질화층을 형성하는 이온질화단계와, 상기 이온질화단계에서 형조부의 질화층을 형성하여 경도를 강화시킨 상태로 금형의 재생을 완성하는 재생완성단계를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 구성된 본 발명의 이온질화 표면처리면을 구비한 금형 재생방법에 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 살펴보면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 이온질화 표면처리면을 구비한 금형 재생방법을 나타내는 공정도이다.

도 3에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 이온질화 표면처리면을 구비한 금형 재생방법은 사용이 종료된 금형(1)의 형조부(10)에 잔류 경도부분을 완전히 제거하도록 가우징작업으로 확장시키는 가우징면(11)을 형성한 확장가우징단계(S10)와,

상기 확장가우징단계(S10)에서 확장된 형조부(10)의 가우징면(11)에 육성용접층(12)으로 메움되도록 용접을 실시하는 육성용접단계(S20)와,

상기 육성용접단계(S20)에서 육성용접층(12)이 형성된 형조부(10)의 용접응력을 제거하기 위해서 일정온도로 가열하여 뜨임 열처리를 실시하는 열처리단계(S30)와,

상기 열처리단계(S30)에서 육성용접층(12)에 용접응력을 제거한 상태에서 면삭가공하는 면삭가공단계(S40)와,

상기 면삭가공단계(S40)에서 육성용접층(12)을 면삭한 상태에서 형조(13)를 가공하는 형조가공단계(S50)와,

상기 형조가공단계(S50)에서 가공된 형조(13)의 표면을 연마하는 연마단계(S60)와,

상기 연마단계(S60)에서 연마된 형조부(10)를 진공로 내부에서 전압을 인가시키면 글로우방전현상이 발생되어 형조부에 플라즈마 환관층이 형성된 상태에서 진공로의 내부에 가스를 공급하면 이온화 되면서 고속으로 형조부(10)에 충돌하여 표면의 산화피막을 제거하고, 열을 발생하면서 이온화된 원자를 흡착시켜 형조부(10) 내측으로 침투 확산하여 형조부(10) 표면 경도를 상승시키는 질화층(14)을 형성하는 이온질화단계(S70)와,

여기서, 상기 이온질화단계(S70)는 육성용접층(12)의 재질과 금형(1)의 종류 및 사용용도에 따라 이온질화에 의한 질화층(14)의 조직과 심도를 결정하는 진공도, 시간, 온도, 전압을 조절하여 선택적으로 형조부(10)의 표면경도를 조절하도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 이온질화단계(S70)에서 형조부(10)의 질화층(14)을 형성하여 경도를 강화시킨 상태로 금형(1)의 재생을 완성하는 재생완성단계(S80)를 포함하여 구성한다.

이와 같이, 구성된 본 발명의 이온질화 표면처리면을 구비한 금형 재생방법 의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 사용이 종료된 금형(1)의 형조부(10)에 형조(13)를 포함하여 표면에 잔류 경도부분을 완전히 제거하도록 가우징작업으로 확장시키는 가우징면(11)을 형성한 확장우징단계(S10)를 거쳐서, 확장된 형조부(10)의 가우징면(11)에 육성용접층(12)으로 메움되도록 용접을 실시하는 육성용접단계(S20)에서 가우징면(11)의 내부를 완전히 메움하도록 육성용접하여 육성용접층을 형성한다.

바람직하기는, 가우징면(11)을 형성한 금형(1)을 일정온도로 가열한 상태에서 가열온도를 유지하면서 내부에 육성용접을 실시하고, 용접 시에 슬러그를 제거하여 육성용접층(12)의 조직이 융합될 수 있도록 한다.

이렇게, 육성용접단계(S20)에서 육성용접층(12)이 형성된 형조부(10)의 용접응력을 제거하기 위해서 일정온도로 가열하여 뜨임 열처리를 실시하는 열처리단계(S30)에서 용접응력을 제거하도록 열처리를 실시한다.

바람직하기로, 육성용접층(12)이 형성된 금형을 일정온도로 가열된 가열로에 넣어 가열시켜 일차로 용접응력을 제거한 상태로 일차 냉각한 후에 재가열하여 뜨임 열처리를 실시함에 따라 육성용접층(12)의 용접응력을 완전히 제거시킨다.

상기와 같이, 열처리단계(S30)에서 육성용접층(12)에 용접응력을 제거한 상태에서 면삭기계로 형조부의 최고 두께를 기준으로 면삭가공하는 면삭가공단계(S40)를 거쳐서, 육성용접층(12)을 면삭한 상태에서 절삭기계로 성형되는 형태의 따라 형조(13)를 가공하는 형조가공단계(S50)에서 형조(13)를 육성용접층(12)에 형성한다.

이렇게, 형조가공단계(S50)에서 가공된 형조(13)의 표면을 연마기구로 표면조도를 향상시키도록 연마하는 연마단계(S60)를 거쳐서, 연마된 형조부(10)를 진공로 내부에서 전압을 인가시키면 글로우방전현상이 발생되어 형조부에 플라즈마 환관층이 형성된 상태에서 진공로의 내부에 가스를 공급하면 이온화 되면서 고속으로 형조부(10)에 충돌하여 표면의 산화피막을 제거하고, 열을 발생하면서 이온화된 원자를 흡착시켜 형조부(10) 내측으로 침투 확산하여 형조부(10) 표면 경도를 상승시키는 질화층(14)을 형성하는 이온질화단계(S70)에서 형조부(10)의 표면에 이온질화법으로 질화층(14)을 형성하여 경화시킨다.

더욱 바람직하기로, 육성용접층(12)의 재질과 금형(1)의 종류 및 사용용도에 따라 결정된 진공도를 유지하는 진공로의 내부에 형조부(10)를 인입한 상태로 금형의 용도에 따라 수소, 질소 등의 가스를 미량 유입시키면 진공환경에서 방전되어 이온화되어 극성을 가지도록 연결된 형조부(10)에 고속으로 충돌하면서 이온화된 가스원자가 표면에 형성된 산화피막과 같은 이물질을 깨끗하게 제거하면서 열을 발산하고, 발산된 열을 열원으로 이물질이 제거되어 확산이 용이하도록 형성된 형조부(10)의 표면으로 이온화된 가스원자가 흡착되면서 침투하여 내부로 확산하면서 조직이 경화되는 질화층(14)을 형성한다.

상기와 같이, 이온질화단계(S70)에서 형조부(10)의 질화층(14)을 형성하여 경도를 강화시킨 상태로 금형(1)의 재생을 완성하는 재생완성단계(S80)에서 금형의 재생을 완성시킨다.

이와 같이, 구성된 본 발명의 이온질화 표면처리면을 구비한 금형 재생방법은 형조부를 확장하도록 확장가우징을 실시하고 확장된 형조부에 육성용접하여 형조부를 메꿈한 상태에서 내부의 용접응력을 제거하도록 열처리한 형조면을 면삭가공하고, 면삭가공된 형조면을 형조부의 형태에 맞도록 절삭기계로 형조를 가공시키며, 형조가공된 면을 연마하여 표면조도를 향상시킨 상태로 형조면을 검사하여 가공부분의 정밀도에 따라 육성용접과 형조가공을 거쳐 정밀도를 향상시키고, 형조부의 표면을 글로우방전에 의해 용도에 맞는 가스를 이온화 하여 표면에 확산시켜 질화층을 형성시켜 표면과 내부를 경화시켜 질화층을 형조부에 형성하여 경화한 상태로 금형을 재생시키는 것으로, 경도를 향상시키는 질화층을 형조부에 형성하여 내마모성을 증대시키고, 많은 수량과 양질의 제품을 생산하여 원가절감 및 생산성을 향상시키는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 이온질화 표면처리면을 구비한 금형 재생방법은 형조부를 확장시키는 확장 가우징작업으로 잔류 질화층을 제거하여 면삭 및 형조부 가공을 용이하게 하고, 가공시간을 단축시켜 설비와 설치장소를 줄일 수 있으며, 재생 후에 잔류 형조면이 존재하지 않으므로 금형의 질을 향상시키는 효과를 제공한다.

그리고, 본 발명의 이온질화 표면처리면을 구비한 금형 재생방법은 확장가우징에서 확장된 형조부를 육성용접시키고 형조부를 가공한 상태에서 표면에 이온질화하여 표면을 경화시키는 것으로, 이온질화는 사용되는 열원이 진공로 안의 이온화 된 가스가 음극 표면 피처리물에 고속으로 충돌하면서 발생하는 열로 수행되는 것으로 별도의 가열장치 없이 저온 처리 가능함에 따라, 예열에 따른 비용과 시간을 절감하고, 변태점 이하의 저온에서 질화층을 형성함에 따라 금형의 변형을 최소화 함으로써, 추가 연마가 없이 재생하여 추가공정을 축소하고 정밀도를 유지하여 생산성을 향상시키는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 이온질화 표면처리면을 구비한 금형 재생방법은 형조면의 표면에 이온질화하여 경화시키는 이온질화 공정 중에 이온질화의 경화조직의 선택 생성요인인 진공도, 온도, 시간, 전류를 인위적으로 조작할 수 있으므로 재생되는 금형의 특성 및 재료와 사용용도에 따라 선택적으로 변형하여 생성함에 따라 금형에 따른 균일한 경도의 분포와 경화층을 조작이 가능함으로써, 재생 효율성을 향상시키는 효과를 제공한다.

그리고, 본 발명의 이온질화 표면처리면을 구비한 금형 재생방법은 형조면의 표면을 경화시키도록 구비된 이온질화단계에서 이온질화 시에 질소원자가 이온결합에 의해 금형의 겉 표면으로 부터 이온화한 질소원자가 확산 침투됨으로써, 이온의 충돌현상으로 금형의 표면의 이물질을 제거하여 전처리 공정이 축소되어 공정시간과 비용을 절감하고, 가열에 의해 질화되는 질화방법에서 발생되는 다공층이 생성되지 않아 내마모성을 향상시키고 파손을 억제하여 수명을 증대시키는 효과를 제공 한다.

또한, 본 발명의 이온질화 표면처리면을 구비한 금형 재생방법은 형조면의 표면을 경화시키도록 구비된 이온질화단계에서 글로우방전에 의해 미량으로 공급되는 질소 또는 수소가스를 이용하여 이온화시킨 가스를 확산하여 경화층을 형성하는 것으로, 유해가스와 유독물질을 사용하는 기존의 질화방법에서 발생도는 폐수 및 폐유시설을 축소하여 생산비를 절감하고, 질화 작업의 안전성을 향상시키며, 오염물질이 발생하지 않아 환경오염을 방지하는 효과를 제공한다.

아울러, 본 발명의 이온질화 표면처리면을 구비한 금형 재생방법은 사용이 종료된 육성용접층의 재질과 금형의 종류 및 사용목적에 따라 경도를 조절하면서 이온질화하여 양질의 금형으로 재생하여 공급함으로써, 신규 및 재생금형 제작에 사용되는 비용을 축소하고 자원을 재활용함에 따라 생산성을 향상시키는 효과를 제공한다.

Claims

사용이 종료된 금형의 형조부에 잔류 경도부분을 완전히 제거하도록 가우징작업으로 확장시키는 가우징면을 형성한 확장가우징단계와,

상기 확장가우징단계에서 확장된 형조부의 가우징면에 육성용접층으로 메움되도록 용접을 실시하는 육성용접단계와,

상기 육성용접단계에서 육성용접층이 형성된 형조부의 용접응력을 제거하기 위해서 일정온도로 가열하여 뜨임 열처리를 실시하는 열처리단계와,

상기 열처리단계에서 육성용접층에 용접응력을 제거한 상태에서 면삭가공하는 면삭가공단계와,

상기 면삭가공단계에서 육성용접층을 면삭한 상태에서 형조를 가공하는 형조가공단계와,

상기 형조가공단계에서 가공된 형조의 표면을 연마하는 연마단계와,

상기 연마단계에서 연마된 형조부를 진공로 내부에서 전압을 인가시키면 글로우방전현상이 발생되어 형조부에 플라즈마 환관층이 형성된 상태에서 진공로의 내부에 가스를 공급하면 이온화 되면서 고속으로 형조부에 충돌하여 표면의 산화피막을 제거하고, 열을 발생하면서 이온화된 원자를 흡착시켜 형조부 내측으로 침투 확산하여 형조부 표면 경도를 상승시키는 질화층을 형성하는 이온질화단계와,

상기 이온질화단계에서 형조부의 질화층을 형성하여 경도를 강화시킨 상태로 금형의 재생을 완성하는 재생완성단계를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 이 온질화 표면처리면을 구비한 금형 재생방법.
제 1항에 있어서,

상기 이온질화단계는 육성용접층의 재질과 금형의 종류 및 사용용도에 따라 이온질화에 의한 질화층의 조직과 심도를 결정하는 진공도, 시간, 온도, 전압을 조절하여 선택적으로 형조부의 표면경도를 조절하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 이온질화 표면처리면을 구비한 금형 재생방법.