KR20090105400A - 가소결체 가공을 이용한 소결성형 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가공의 용이성을 제공하면서 생산성을 높이고 고품질을 유지할 수 있도록 한 가소결체 가공을 이용한 소결성형 방법에 관한 것으로서 고밀도 고강도(7.0∼7.7ｇ/㎤)를 가지는 제품을 소결 성형함에 있어서;

분말에 형성부여와 탈형이 용이하도록 고체윤활유를 첨가하여 혼합하는 배합공정과, 혼합완료된 분말을 원하는 형상으로 성형체를 만드는 성형공정과, 성형체를 소결 분말이 완전하게 물성이 부여되기 전의 가 소결 상태로 만드는 1차소결공정과, 가 소결된 상태의 성형체를 최종제품에 근접하도록 가공을 수행하는 1차가공공정과, 1차가공 된 성형체에 물성을 부여하는 2차소결공정과, 2차소결공정에서 발생할 수 있는 변형을 바로잡아 주는 정형공정과, 정형공정을 거친 제품의 정확한 치수를 가지도록 마무리 가공하는 2차가공공정으로 완성하는 것이 특징이다.

가소결, 소결, 가공

Description

가소결체 가공을 이용한 소결성형 방법{METHOD OF MAKING SINTERED OBJECT}

본 발명은 가소결체 가공을 이용한 소결성형 방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 소결제품을 성형하는 방법을 개선하여 가공성과 품질향상 및 생산성의 향상이 가능하도록 한 소결성형 방법의 제공에 관한 것이다.

소결성형은 금속분말을 이용하여 성형하기 때문에 전통적인 주물성형 또는 롤포에 비하여 공정이 간단하면서도 정밀도를 향상시킬 수 있으면서 중량을 가볍게 하면서 원가절감이 좋기 때문에 근자에 들어서는 고정밀 제품에 많이 사용하고 있는 실정이다.

상기와 같은 소결성형은 도 3,4에 도시된 바와 같이, 금속분말에 형성부여의 용이성과 더불어 탈형의 용이성을 제공할 수 있도록 고체윤활유를 첨가하여 혼합하는 배합공정(1)과, 혼합완료된 분말을 원하는 형상으로 금형을 이용하여 만드는 성형공정(2)과, 성형공정(2)에서 형성된 분말입자 간의 원자확산 이동에 의한 화학적 결합을 이루도록 열을 가하여 물성을 부여하는 소결공정(3)과, 소결공정(3)에서 발생할 수 있는 변형을 바로잡아 전체적인 정밀도를 향상시키도록 재 가압하는 정형공정(4)과 정형공정(4)을 거친 제품의 정확한 치수를 가지도록 가공하는 가공공정(5) 및 가공 후 품질향상을 위한 기타의 후공정(6)으로 완성된다.

상기와 같은 종래 기술에서는 소결성형을 통하여 하나의 제품(7)을 완성하기 위해서는 금속분말로 성형체(8)를 완성하여 소결공정(3)을 거친 후 가공공정(5)에서 최종제품에 맞게 절삭 등을 수행하여야 하기 때문에 가공성이 좋지 못하게 된다.

이는 최근 들어 부품과 제품의 수명연장과 내구성을 필요로 하는 고밀도 및 고강도 제품의 소결성형시에는 일반적인 소결성형에 사용되는 카본, 철, 구리분말 외에 니켈과 몰리브덴분말이 더 첨가하여 소결성형 함으로서 고밀도 고강도를 가지는 성형제품이 완성된다.

일반적으로 밀도가 높지 않은(6.6∼6.9ｇ/㎤) 소결 성형품의 경우에는 일반적인 초경 재질의 가공툴을 이용해서도 가공량에 관계없이 가공 가능하게 되나, 고밀도 고강도(7.0∼7.7ｇ/㎤) 소결 성형품의 경우에는 피삭성이 좋지 않기 때문에 일반적인 초경 재질의 가공툴을 이용해서는 가공시간이 길어지는 것은 물론, 가공한 경우에도 가공면이 좋지 못하게 된다.

일반적인 가공툴을 이용하여 가공할 경우든 CBN(Cubic Boron Nitride)재질로 된 고가의 가공툴을 사용하여서도 충분한 속도를 가지고 가공하지 못하게 되므로 가공비용이 엄청나게 상승하게 되는 원인이 된다.

뿐만 아니라, 고밀도 고강도 소결제품의 경우 성형과정에서 밀도가 높지 않은 제품 성형과 같은 다단금형을 통하여 성형시 금형의 파손이 자주 일어나기 때문 에 싱글펀치 금형으로 제작시 금형의 수명은 연장할 수 있으나 후 가공량이 증대되므로 가공공구의 수명이 단축되는 것은 물론, 가공시간이 길어져 가공원가의 상승과 생산성이 저하되는 문제를 피하지 못하게 된다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 발명한 것으로서 고밀도 고강도(7.0∼7.7ｇ/㎤)를 가지는 제품을 소결 성형함에 있어서;

분말에 형성부여와 탈형이 용이하도록 고체윤활유를 첨가하여 혼합하는 배합공정과, 혼합완료된 분말을 원하는 형상으로 성형체를 만드는 성형공정과, 성형체를 소결 분말이 완전하게 물성이 부여되기 전의 가 소결 상태로 만드는 1차소결공정과, 가 소결된 상태의 성형체를 최종제품에 근접하도록 가공을 수행하는 1차가공공정과, 1차가공 된 성형체에 물성을 부여하는 2차소결공정과, 2차소결공정에서 발생할 수 있는 변형을 바로잡아 주는 정형공정과, 정형공정을 거친 제품의 정확한 치수를 가지도록 마무리 가공하는 2차가공공정으로 완성하여 가공의 용이성을 제공하면서 생산성을 높이고 고품질을 유지할 수 있도록 하는 데 목적을 가진다.

본 발명은 소결성형을 통하여 고밀도 고강도 제품을 얻고자 할 때 혼합완료된 분말을 원하는 형상으로 성형한 성형체를 분말이 완전하게 물성이 부여되기 전의 가소결 상태에서 1차 가공을 수행한 후 소결과정을 거쳐 마무리가공을 수행하도록 함으로서 가공툴의 손상을 방지하면서도 가공면을 우수하게 하면서도 가공시간을 대폭 증대시켜 우수한 품질로 생산성을 증대시킬 수 있도록 함으로서 대외적인 경쟁력을 확보할 수 있는 등 기대되는 효과가 많은 발명이다.

이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 제조예를 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 가소결체 가공을 이용한 소결성형 방법을 도시한 공정 블럭도, 도 2는 본 발명의 기술에 의하여 가소결체 가공을 이용한 소결성형 과정을 도시한 도해도로서 함께 설명한다.

본 발명의 기술이 적용되는 고밀도 고강도(7.0∼7.7ｇ/㎤)를 가지는 제품(100)의 소결성형은 카본, 철, 구리, 니켈, 몰리브덴분말에 형성부여의 용이성과 더불어 탈형의 용이성을 제공할 수 있도록 고체윤활유를 첨가하여 혼합하는 배합공정(110)과;

배합공정(110)을 통하여 혼합완료된 분말을 원하는 형상으로 성형체(120)를 만드는 성형공정(130)과;

성형공정(130)을 통하여 성형 된 성형체(120)를 소결 분말이 완전하게 물성이 부여되기 전의 상태로 만드는 1차소결공정(140)과;

상기 1차소결공정(140)을 통하여 가 소결된 상태의 성형체(120)를 최종제품에 근접하도록 가공을 수행하는 1차가공공정(150)과;

1차가공 된 성형체(120)를 분말 입자간의 원자확산 이동에 의한 화학적 결합을 이루도록 열을 가하여 물성을 부여하는 2차소결공정(160)과;

상기 2차소결공정(160)에서 발생할 수 있는 변형을 바로잡아 전체적인 정밀 도를 향상시키도록 재 가압하는 정형공정(170)과;

상기 정형공정(170)을 거친 제품의 정확한 치수를 가지도록 마무리 가공하는 2차가공공정(180)으로 완성된다.

상기 1차소결공정(140)에서는 소결분말을 구성하는 탄소가 확산 되기 전의 온도인 150∼900℃의 온도로 10∼60분의 시간 동안 소결시켜 성형체(120)의 조직이 일부 분말간의 결합력으로 강도를 유지하는 가소결 상태가 되도록 한다.

1차소결공정(140)을 통하여 가소결 된 성형체(120)를 1차가공공정(150)을 통하여 CNC선반 등과 같은 가공수단에 손상되지 않은 범위 내에서 척킹 압력으로 제품을 척킹 하고 통상적인 바이트와 같은 가공툴을 이용하여 최종 가공량만 남기고 가공을 수행하도록 한다.

상기 최종 가공량은 2차가공공정(180)에서 치수관리를 위하여 수행할 수 있을 정도의 양이면 충분하며, 1차가공공정(150)이 끝난 성형체(120)는 2차소결공정(160)에서 1115∼1250℃의 온도로 본 소결을 수행하여 가소결 상태에서 물성이 부여될 수 있도록 한다.

상기와 같은 본 발명은,

배합공정(110)을 통하여 배합된 소결 분말을 성형공정(130)을 통하여 최종 제품(100)에 근접한 형상으로 성형체(120)를 만들고, 성형공정(130)을 통하여 만들어진 성형체(120)는 1차소결공정(140)을 통하여 물성이 완전하게 부여되지 않은 가소결 상태가 되도록 한다.

상기와 같이 가소결 된 성형체(120)는 1차가공공정(150)을 통하여 최종 제품(100)에 근접하게 가공을 수행하는 데, 이 과정에서는 성형체(120)가 손상되지 않도록 선반 또는 CNC선반과 같은 가공수단에 척킹 시킨 상태에서 통상적인 가공툴을 이용하여 성형체(120)의 표면을 가공하여 최종 제품(100)에 근접한 상태로 가공한다.

그리고, 본 소결인 2차소결공정(160)을 통하여 성형체(120)에 물성을 부여하고, 정형공정(170)을 통하여 완전하게 성형을 수행하고, 성형 완료된 상태에서 2차가공공정(180)을 통하여 치수관리 또는 표면가공을 통하여 제품(100)을 완성하게 된다.

이와 같이 본 발명에서는 1차소결공정을 통하여 성형체(120)를 가소결상태로 한 후 1차가공공정(150)을 통하여 성형체(120)의 가공량의 거의 전부를 가공하고, 2차소결공정(160)을 통하여 본 소결을 수행하고 2차가공공정(180)에서 미세하게 가공만 수행함으로서 보다 용이하게 가공이 이루어질 수 있게 된다.

그러므로, 1,2차가공공정(150,180)에서는 고가의 가공툴을 사용하지 않고서도 성형체(120)의 경도가 높지 않고 또한 가공량이 적기 때문에 용이한 가공이 가능하고 가공표면을 우수하게 하는 것은 물론, 가공속도를 증대시켜 전체적인 생산량을 증대시킬 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 가소결체 가공을 이용한 소결성형 방법을 도시한 공정 블럭도.

도 2는 본 발명의 기술에 의하여 가소결체 가공을 이용한 소결성형 과정을 도시한 도해도.

도 3은 종래 기술이 적용된 소결성형 방법을 도시한 공정 블럭도.

도 4는 종래 기술이 적용된 소결성형 과정을 도시한 도해도.

*도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명*

100; 제품

110; 배합공정

140; 1차소결공정

150; 1차가공공정

160; 2차소결공정

180; 2차가공공정

Claims (2)

1. 고밀도 고강도(7.0∼7.7ｇ/㎤)를 가지는 제품(100)을 소결 성형함에 있어서;

   분말에 형성부여와 탈형이 용이하도록 고체윤활유를 첨가하여 혼합하는 배합공정(110)과;

   혼합완료된 분말을 원하는 형상으로 성형체(120)를 만드는 성형공정(130)과;

   성형체(120)를 소결 분말이 완전하게 물성이 부여되기 전의 가 소결 상태로 만드는 1차소결공정(140)과;

   가 소결된 상태의 성형체(120)를 최종제품에 근접하도록 가공을 수행하는 1차가공공정(150)과;

   1차가공 된 성형체(120)에 물성을 부여하는 2차소결공정(160)과;

   2차소결공정(160)에서 발생할 수 있는 변형을 바로잡아 주는 정형공정(170)과;

   정형공정(170)을 거친 제품의 정확한 치수를 가지도록 마무리 가공하는 2차가공공정(180)으로 완성하는 것을 특징으로 하는 가소결체 가공을 이용한 소결성형 방법.
2. 제 1 항에 있어서;

   상기 1차소결공정(140)에서 소결 조건은 150∼900℃의 온도로 10∼60분의 시간 동안 소결시켜 성형체(120)의 조직이 일부 분말 간의 결합력으로 강도를 유지하 는 가소결 상태가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 가소결체 가공을 이용한 소결성형 방법.

Images