KR20110137537A - Variable section extrusion molding apparatus - Google Patents

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KR20110137537A
KR20110137537A KR1020100057531A KR20100057531A KR20110137537A KR 20110137537 A KR20110137537 A KR 20110137537A KR 1020100057531 A KR1020100057531 A KR 1020100057531A KR 20100057531 A KR20100057531 A KR 20100057531A KR 20110137537 A KR20110137537 A KR 20110137537A
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KR1020100057531A
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김상호
김민석
문병래
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한국기술교육대학교 산학협력단
(주)선우엔지니어링
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Abstract

PURPOSE: A variable section extruding molding device is provided to enhance the surface roughness and quality of an extruded product. CONSTITUTION: A variable section extruding molding device comprises a container(100), a stem, and variable dies(120). The container comprises an extruding hole. The container comprises a space unit, in which an extruding material(130) is charged. The stem(110) is located behind the container. The stem pressurizes the extruding material charged in the space unit in the container. The variable dies are mounted around the extruding hole of the container. The variable dies change the scale of the section shape of the extruded product. The extruded product is extruded to the shape of the extruding hole of the container by a driving unit.

Description

가변 단면 압출 금형 장치{Variable section extrusion molding apparatus}Variable section extrusion molding apparatus

본 발병은 가변 단면 압출 금형 장치에 관한 것으로서, 특히 압출 소재와 접촉하는 영역의 표면에 강도, 마찰 계수 및 내마모성이 우수한 금속 질화물막을 형성하여 마모가 억제되고 압출 제품의 표면 거칠기를 향상시킬 수 있는 가변 단면 압출 금형 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a variable cross-section extrusion die apparatus, and particularly, to form a metal nitride film having excellent strength, coefficient of friction, and abrasion resistance on the surface of an area in contact with an extruded material, which can suppress wear and improve surface roughness of an extruded product. A cross-sectional extrusion mold apparatus.

최근 일반 승용차나 트럭 등의 각종 차량에 있어서는, 차량의 연비 향상, 차체의 경량화, 내구성 향상 또는 재활용성 등이 우수하기 때문에, 차량의 샤시 부재, 차체 부재, 범퍼재 등과 같은 구성 부재로서 종래의 철을 대신하여 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 주로 사용되고 있다.Recently, in various vehicles such as general passenger cars and trucks, the fuel efficiency of the vehicle, the weight reduction of the vehicle body, the durability improvement, or the recyclability are excellent. Therefore, the conventional iron is used as a structural member such as a chassis member, a body member, a bumper material, etc. of the vehicle. Aluminum or aluminum alloy is mainly used instead.

위와 같이 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 이용하여 차량의 각종 구성 부재를 제조할 경우에는, 소재인 알루미늄의 융점이 낮기 때문에 압출 가공이 채용되고 있다. When manufacturing various structural members of a vehicle using aluminum or an aluminum alloy as mentioned above, since the melting point of aluminum which is a raw material is low, extrusion processing is employ | adopted.

압출 가공은 컨테이너의 선단부에 구성 부재의 단면 형상과 동일한 단면 형상을 갖는 압출공을 갖는 압출용 금형을 고정하고, 컨테이너 안에 가열한 알루미늄 압출 소재(빌렛)를 투입하고, 이 빌렛을 가압기(스템)을 이용하여 압출용 금형측으로 압압하여 압출공으로부터 압출함으로써, 압출 제품을 성형하는 것이다. In the extrusion process, an extrusion die having an extrusion hole having the same cross-sectional shape as the cross-sectional shape of the constituent member is fixed to the tip of the container, a heated aluminum extruded material (billet) is put into the container, and the billet is pressurized (stem). The extruded product is molded by pressing the die to an extrusion die side and extruding from the extrusion hole.

또한, 이러한 압출 가공에서는, 압출용 금형의 압출공이 일정한 단면 형상을 갖고 있기 때문에, 제조된 압출 제품도 길이 방향을 향하여 일정한 단면 형상으로 성형된다.In addition, in such an extrusion process, since the extrusion hole of the extrusion die has a constant cross-sectional shape, the manufactured extruded product is also molded into a constant cross-sectional shape toward the longitudinal direction.

한편, 압출 금형의 제작비가 판재 가공에 사용되는 금형에 비해 아주 저렴하고, 생산 속도가 빠르며 또한 구조물로 사용되는 폐단면의 재료를 용접 등의 결합작업 없이 만들 수 있다. On the other hand, the production cost of the extrusion die is very cheap compared to the mold used for sheet processing, the production speed is fast, and the material of the closed cross-section used as a structure can be made without bonding work such as welding.

그러나, 일반적인 압출 성형 방법에서는, 제조된 압출 제품에 있어서 웹의 상하단에 길이 방향 전체에 걸쳐 일정한 두께 치수를 갖는 플랜지가 형성되어 있기 때문에, 웹의 길이만을 변화시켜도 상기 길이 방향의 단면 이차 모멘트를 큰 폭으로 변화시키기 어려우며, 또한 차체 등에 설치할 경우에 불필요한 양단부의 플랜지나 다른 부재와 간섭되는 부분의 플랜지를 절삭 제거할 필요가 있어, 후가공에 시간이 걸리는 문제점이 있다.However, in the general extrusion molding method, since the flange having a constant thickness dimension is formed at the upper and lower ends of the web throughout the longitudinal direction in the manufactured extruded product, even if only the length of the web is changed, the cross-sectional secondary moment in the longitudinal direction is large. It is difficult to change the width, and it is necessary to cut off flanges at both ends and flanges that interfere with other members, which is unnecessary when installed in a vehicle body.

또한, 알루미늄 압출 소재는 철강재에 비하여 절대적 강도 및 접합성이 떨어지는 단점이 있으며, 상대적으로 성형성이 떨어져 제조 형상의 자유도가 저감되는 경향이 있다. In addition, aluminum extruded material has a disadvantage inferior in absolute strength and bondability compared to steel, and tends to reduce the degree of freedom of the manufacturing shape relatively poor formability.

따라서 압출 소재의 성형을 위한 공정 수의 절약 등과 같은 저원가의 경제적 성형공정 및 새로운 성형 공정 기술의 개발이 필요하다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 알루미늄 등의 성형 재료를 압출 가공할 때, 길이 방향을 따라 웹의 길이 치수나 플랜지의 유무 및 그 두께 치수 등을 자유롭게 변화시켜 성형할 수 있는 가변 단면 압출용 금형이 사용되고 있다. Therefore, it is necessary to develop a low cost economic molding process such as saving the number of processes for molding an extruded material and the development of new molding process technology. In order to solve this problem, when extruded a molding material such as aluminum, a variable cross-section extrusion die has been used that can be formed by freely changing the length dimension of the web, the presence or absence of a flange and its thickness dimension along the longitudinal direction. .

본 발명은 압출 소재와 접촉하는 표면에 형성된 금속 질화물막로 인하여 표면 강도가 증가되어 내마모성이 향상되며, 또한 압출 제품의 표면 조도를 향상시켜 압출 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 가변 단면 압출용 금형 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. According to the present invention, the metal nitride film formed on the surface in contact with the extruded material increases the surface strength to improve wear resistance, and also improves the surface roughness of the extruded product to improve the quality of the extruded product. The purpose is to provide.

이와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른 가변 단면 압출용 금형 장치는 압출공이 형성되며, 내부에 압출 소재가 장입되는 공간부가 형성된 컨테이너; 컨테이너의 후방에 위치하여 컨테이너 내의 공간부에 장입된 압출 소재를 가압하는 스템; 및 컨테이너의 압출공 주변에 장착되며, 구동 수단에 의하여 컨테이너의 압출공에 대하여 이동하여 압출되는 압출 제품의 규격을 변화시키는 가변 다이를 포함한다. 여기서, 고온의 압출 소재와 접촉하는 영역의 표면 상에는 금속 질화물막이 형성되어 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a mold apparatus for variable cross-section extrusion, in which an extrusion hole is formed and a space portion in which an extrusion material is inserted is formed; A stem positioned at the rear of the container to pressurize the extruded material charged into the space in the container; And a variable die mounted around the extrusion hole of the container and changing the specification of the extruded product which is moved and extruded with respect to the extrusion hole of the container by a driving means. Here, a metal nitride film is formed on the surface of the region in contact with the hot extruded material.

본 발명에서, 금속 질화물막은 컨테이너의 압출공의 내주면에 또는 가변 다이의 내면에 형성될 수 있으며, 또한, 금속 질화물막은 컨테이너의 압출공의 내주면과 가변 다이의 내면에 함께 형성될 수 있다. In the present invention, the metal nitride film may be formed on the inner circumferential surface of the extrusion hole of the container or on the inner surface of the variable die, and the metal nitride film may be formed together on the inner circumferential surface of the extrusion hole of the container and the inner surface of the variable die.

본 발명에서, 금속 질화물막은 질화티타늄(TiN)막, 질화티타늄알루미늄(TiAlN)막, 질화크롬(CrN)막, 질화크롬알루미늄(CrAlN)막 중 어느 하나인 것이 바람직하다. In the present invention, the metal nitride film is preferably any one of a titanium nitride (TiN) film, a titanium aluminum nitride (TiAlN) film, a chromium nitride (CrN) film, and a chromium aluminum nitride (CrAlN) film.

이상과 같은 본 발명은 가변 단면 압출용 금형 장치 중 고온의 압출 소재와 접촉하는 표면에 금속 질화물막이 형성되어 있어 금형 장치(즉, 가변 다이 표면 및 컨테이너의 압출공 내주면)의 내마모성이 향상되며, 또한 제조된 압출 제품의 표면 조도가 향상되어 압출품의 품질이 향상된다. In the present invention as described above, the metal nitride film is formed on the surface in contact with the high-temperature extruded material in the mold apparatus for variable cross-section extrusion, and thus the wear resistance of the mold apparatus (that is, the variable die surface and the inner circumferential surface of the extrusion hole of the container) is improved, and The surface roughness of the manufactured extruded product is improved to improve the quality of the extruded product.

도 1은 가변 단면 압출 금형 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2a 및 도 3a는 일반적인 가변 단면 압출 금형 장치를 이용하여 제조된 알루미늄 압출 제품의 표면 및 표면 거칠기를 각각 나타낸 사진.
도 2b 및 도 3b는 본 발명에 따라 제조된, 금속 질화물막이 형성된 가변 다이를 포함한 가변 단면 압출 금형 장치를 이용하여 제조된 알루미늄 압출 제품의 표면 및 표면 거칠기를 각각 나타낸 사진.
1 is a view schematically showing the structure of a variable cross-section extrusion die apparatus.
Figures 2a and 3a is a photograph showing the surface and surface roughness, respectively, of the aluminum extrusion product manufactured using a typical variable cross-section extrusion mold apparatus.
Figures 2b and 3b are photographs showing the surface and surface roughness, respectively, of the aluminum extruded product produced using a variable cross-section extrusion mold apparatus including a variable die with a metal nitride film formed according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 가변 단면 압출 금형 장치를 첨부한 도면을 통하여 상세히 설명한다. Hereinafter, the variable cross-sectional extrusion mold apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 가변 단면 압출 금형 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면으로서, 본 발명에 따른 가변 단면 압출 금형 장치는 압출공이 형성되며, 내부에 압출 소재(110)가 장입되는 공간부가 형성된 컨테이너(100), 컨테이너(100)의 후방에 위치하여 컨테이너(100)의 공간부에 장입된 압출 소재(빌렛; 110)를 가압하는 스템(110) 그리고 컨테이너(100)의 압출공 주변에 장착된 가변 다이(120)를 포함한다.1 is a view schematically showing the structure of a variable cross-sectional extrusion mold apparatus according to the present invention, the variable cross-section extrusion mold apparatus according to the present invention is formed with an extrusion hole, the space is formed in which the extrusion material 110 is charged The container 100 and the stem 110 for pressing the extruded material (billet) 110, which is located at the rear of the container 100 and is inserted into the space portion of the container 100, and is mounted around the extruded hole of the container 100. Variable die 120.

가변 다이(120)는 제 1 및 제 2 가변 다이로 구분되며, 제 1 및 제 2 가변 다이는 구동 수단(도시되지 않음)에 의하여 컨테이너(100)의 압출공을 중심으로 서로 반대 방향으로 이동 가능하도록 설치된다.The variable die 120 is divided into first and second variable dies, and the first and second variable dies are movable in opposite directions with respect to the extrusion hole of the container 100 by driving means (not shown). To be installed.

서로 반대 방향으로 이동하는 제 1 및 제 2 가변 다이(120)는 컨테이너(100)의 압출공의 개방 면적을 가변시키며, 따라서 컨테이너(100)에서 배출되는 압출 소재는 제 1 및 제 2 가변 다이(120)의 이동 정도에 따라서 그 단면적이 부분적으로 달라진다. The first and second variable dies 120 moving in opposite directions vary the open area of the extruded holes of the container 100, so that the extruded material discharged from the container 100 is controlled by the first and second variable dies ( The cross-sectional area is partially different depending on the degree of movement of 120).

즉, 스템(110)에 의한 압력에 의하여 컨테이너(100)의 압출공을 통하여 배출되는 압출 소재는 컨테이너(100)의 압출공의 단면 형상과 동일한 단면 형상(A0)을 가지나, 제 1 및 제 2 가변 다이(120)를 통과하면서 그 단면 형상은 제 1 및 제 2 가변 다이(120) 사이의 형상(A)과 동일한 형상으로 변형된다. That is, the extruded material discharged through the extruded holes of the container 100 by the pressure by the stem 110 has the same cross-sectional shape A0 as that of the extruded holes of the container 100, but the first and second While passing through the variable die 120, its cross-sectional shape is transformed into the same shape as the shape A between the first and second variable die 120.

따라서, 제 1 및 제 2 가변 다이(120)를 통과한 압출 소재, 즉 압출 제품의 단면 형상은 제 1 및 제 2 가변 다이(120)의 이동 정도에 따라 실시간으로 변화한다. Thus, the cross-sectional shape of the extruded material, ie the extruded product, which has passed through the first and second variable dies 120 changes in real time according to the degree of movement of the first and second variable dies 120.

이와 같이, 단면 형상이 부분적으로 상이한 압출 제품의 치수 정밀도 향상을 위해서는 압출 소재(130)와 접촉하는 컨테이너(100), 제 1 및 제 2 가변 다이(120)의 안정적인 강도 유지, 표면의 가공 정도 그리고 마모 상태가 중요한 변수로 작용한다. As such, in order to improve the dimensional accuracy of the extruded products having different cross-sectional shapes, maintaining the stable strength of the container 100 and the first and second variable dies 120 in contact with the extruded material 130, the degree of processing of the surface, Wear condition is an important variable.

즉, 고온의 압출 소재(110)를 고압에 의하여 배출시키는 과정에서 컨테이너(100), 제 1 및 제 2 가변 다이(120)에 과도한 열 및 압력이 작용하게 되며, 따라서 컨테이너(100), 제 1 및 제 2 가변 다이(120)의 강도가 안정적으로 유지되지 못하며 또한 압출 소재(110)와 접촉하는 다이 표면의 마모가 발생되어 가공 정도가 저하된다.That is, in the process of discharging the high-temperature extruded material 110 by high pressure, excessive heat and pressure are applied to the container 100, the first and second variable dies 120, and thus, the container 100 and the first. In addition, the strength of the second variable die 120 may not be stably maintained, and wear of the die surface in contact with the extruded material 110 may occur, thereby reducing the degree of processing.

이를 방지하기 위하여 본 발명에서는 컨테이너(100)의 압출공 내주면 그리고 제 1 및 제 2 가변 다이(120)의 내부 표면, 즉 압출 소재(110)와 접촉하는 각 부분의 표면에 강도, 마찰 계수 및 내마모성이 우수한 금속 질화물막을 형성하였다.In order to prevent this, in the present invention, the strength, friction coefficient, and abrasion resistance on the inner circumferential surface of the extrusion hole of the container 100 and on the inner surface of the first and second variable dies 120, that is, the surface of each part in contact with the extruded material 110. This excellent metal nitride film was formed.

본 발명에서는 티타늄(Ti), 티타늄알루미늄(TiAl), 크롬(Cr), 크롬알루미늄(CrAl)을 이용하여 컨테이너(100)의 압출공 내주면 그리고 제 1 및 제 2 가변 다이(120)의 표면에 질화티타늄(TiN)막, 질화티타늄알루미늄(TiAlN)막, 질화크롬 (CrN)막, 질화크롬알루미늄(CrAlN)막을 형성하였다.In the present invention, the titanium nitride, titanium aluminum (TiAl), chromium (Cr), chromium aluminum (CrAl) is nitrided on the inner peripheral surface of the extrusion hole of the container 100 and the surface of the first and second variable die 120 A titanium (TiN) film, a titanium aluminum nitride (TiAlN) film, a chromium nitride (CrN) film, and a chromium aluminum nitride (CrAlN) film were formed.

본 발명에서, 컨테이너(100)의 압출공 내주면 및 제 1 및 제 2 가변 다이(120)의 표면에 박막으로 형성된 TiN, TiAlN, CrN 그리고 CrAlN의 물리적 특성은 하기 표 1 및 이하의 설명과 같다. In the present invention, the physical properties of TiN, TiAlN, CrN, and CrAlN formed in a thin film on the inner circumferential surface of the extrusion hole of the container 100 and the surfaces of the first and second variable dies 120 are shown in Table 1 and the following description.

TiNTiN TiAlNTiAlN CrNCrN CrAlNCrAlN 경도 (Hv)Hardness (Hv) 2,000~2,5002,000-2,500 2,600~3,0002,600-3,000 1,600~2,0001,600-2,000 2,500~3,0002,500-3,000 건식마찰계수Dry friction coefficient 0.70.7 0.70.7 0.50.5 0.60.6 내마모성Wear resistance 저마찰Low friction 비용착Cost 내열성Heat resistance 내식성Corrosion resistance 막 두께(㎛)Film thickness (㎛) 2~32 ~ 3 2~32 ~ 3 2~32 ~ 3 2~32 ~ 3 코팅온도 (℃)Coating temperature (℃) 500 이하500 or less 500 이하500 or less 500 이하500 or less 500 이하500 or less

◎ : 매우 우수, ○ : 우수, △: 보통
◎: very good, ○: excellent, △: normal

질화nitrification 티타늄 titanium

질화티타늄은 가장 일반적인 코팅막으로서, 내마모성과 내식성이 뛰어나다. 특히, 500℃ 이하에서 코팅이 가능하여 치수 변화가 없으며, 약 2,000~2,500 Hv의 막 경도, 0.7의 건식마찰계수를 갖는다. Titanium nitride is the most common coating film and has excellent wear resistance and corrosion resistance. In particular, since coating is possible at 500 ° C. or less, there is no dimensional change, and has a film hardness of about 2,000 to 2500 Hv and a dry friction coefficient of 0.7.

이러한 특성을 갖는 질화티타늄은 절삭 공구, 드로잉 금형, 성형 공구 등의 재료로서 이용된다.
Titanium nitride having such a property is used as a material for cutting tools, drawing dies, molding tools and the like.

질화티타늄알루미늄Titanium Nitride

질화티타늄알루미늄은 500℃ 이상의 고온에서도 내산화성이 우수하며, 알루미늄이 첨가되어 있어 질화티타늄에 비하여 내마모성 및 내충격성 등의 기계적 성질이 우수하다. 500℃ 이하에서 코팅이 가능하며, 약 2,600~3,000 Hv의 막 경도를 갖는다.Titanium aluminum nitride is excellent in oxidation resistance even at a high temperature of 500 ° C. or higher, and is excellent in mechanical properties such as abrasion resistance and impact resistance compared to titanium nitride. Coating is possible below 500 ℃ and has a film hardness of about 2,600 ~ 3,000 Hv.

질화크롬Chromium nitride

질화크롬은 높은 탄성력, 우수한 밀착 강도, 경도가 높고, 가혹 환경에서도 우수한 기계적인 성능을 발휘한다. 재료와의 접촉 영역이 수백 ℃에 달하여도 내마모성과 내산화성이 뛰어나다. 500℃ 이하에서 코팅이 가능하며, 약 1,600~2,000 Hv의 막 경도를 가지며, 건식마찰계수는 0.5이다.
Chromium nitride has high elasticity, excellent adhesion strength, high hardness, and excellent mechanical performance even in harsh environments. Even if the contact area with the material reaches several hundred degrees Celsius, it is excellent in wear resistance and oxidation resistance. Coating is possible below 500 ℃, has a film hardness of about 1,600 ~ 2,000 Hv, dry friction coefficient is 0.5.

질화크롬알루미늄Chromium nitride

질화크롬알루미늄은 고온에서의 내산화성이 우수하며, 높은 압출 속도에서도 마찰 계수가 낮다. 500℃ 이하에서 코팅이 가능하며, 약 2,500~3,000 Hv의 막 경도를 갖는다. Chromium nitride is excellent in oxidation resistance at high temperatures and has a low coefficient of friction even at high extrusion rates. Coating is possible below 500 ℃ and has a film hardness of about 2,500 ~ 3,000 Hv.

위와 같은 물리적 특성을 갖는 질화티타늄막, 질화티타늄알루미늄막, 질화크롬막 그리고 질화크롬알루미늄막은 본 발명의 목적, 즉 고온의 압출 소재와 접촉하는 가변 단면 압출 금형 장치의 (압출 소재와 접촉하는) 표면의 강도, 마찰 계수 및 내마모성을 향상시킬 수 있으며, 또한 압출 공정을 통하여 제조된 압출 제품의 표면 거칠기를 향상시킬 수 있다.
The titanium nitride film, titanium aluminum nitride film, chromium nitride film and chromium aluminum nitride film having the above physical properties are the object of the present invention, namely, the surface (in contact with the extruded material) of the variable cross-section extrusion mold apparatus in contact with the hot extruded material. It is possible to improve the strength, friction coefficient and wear resistance of the, and also to improve the surface roughness of the extruded product produced through the extrusion process.

한편, 위의 설명에서는 금속 질화물막이 컨테이너(100)의 압출공 내주면 그리고 제 1 및 제 2 가변 다이(120)의 내부 표면에 형성되어 있음을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 즉 금속 질화물막은 압출 소재(110)와 접촉하는 영역 중 일부, 예를 들어 컨테이너(100)의 압출공 내주면 또는 제 1 및 제 2 가변 다이(120)의 내부 표면에 선택적으로 형성할 수 있다.
Meanwhile, in the above description, the metal nitride film is formed on the inner circumferential surface of the extrusion hole of the container 100 and the inner surfaces of the first and second variable dies 120, but the present invention is not limited thereto. That is, the metal nitride film may be selectively formed on a portion of the region contacting the extruded material 110, for example, the inner circumferential surface of the extrusion hole of the container 100 or the inner surfaces of the first and second variable dies 120.

이하, 하기의 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples.

가변 단면 압출 금형 장치의 가변 다이의 표면(압출 소재와 접촉하는 표면)에 질화크롬막을 형성하였다. 질화크롬막을 형성하기 위한 조건을 하기 표 2에 나타내었다. A chromium nitride film was formed on the surface of the variable die (surface in contact with the extrusion material) of the variable cross-section extrusion die apparatus. The conditions for forming the chromium nitride film are shown in Table 2 below.

질화크롬막 형성 조건Chromium Nitride Film Formation Conditions 조건Condition
코팅 재료

Coating material

크롬(Cr)

Chrome (Cr)

기본 압력

Base pressure
2×10-6 torr2 × 10 -6 torr

작동 압력

Working pressure
5×10-3 torr
(아르곤 40%의 질소)
5 × 10 -3 torr
(40% argon nitrogen)

기판

Board

열간용 공구강(SKD61)

Hot Tool Steels (SKD61)

코팅 온도

Coating temperature

150~500℃

150 ~ 500 ℃

이와 같은 조건 하에서의 질화크롬막 형성 공정은 하기와 같다. 한편, 하기의 설명은 질화크롬막을 형성하는 과정을 설명하였으나, 질화티타늄막, 질화티타늄알루미늄막 그리고 질화크롬알루미늄막을 형성하는 공정은 사용되는 코팅 재료를 제외하고는 동일한 공정으로 진행된다.The chromium nitride film forming process under such conditions is as follows. Meanwhile, the following description has described a process of forming a chromium nitride film, but the process of forming a titanium nitride film, a titanium aluminum nitride film, and a chromium aluminum nitride film is performed in the same process except for the coating material used.

열간용 공구강으로 제조된 가변 다이 압출 금형 장치의 가변 다이를 챔버 내에 위치시킨 후, 챔버 내부를 진공 배기하고, 챔버 내부에 질소(N2) 가스를 투입하여 챔버의 내부 압력을 0.1 mbar 내지 1,023 mbar가 되도록 하여 온도를 상승시킨다. After positioning the variable die of the variable die extrusion die apparatus made of hot tool steel in the chamber, evacuating the inside of the chamber and injecting nitrogen (N 2 ) gas into the chamber to increase the internal pressure of the chamber from 0.1 mbar to 1,023 mbar. The temperature is increased to be.

이후, 챔버의 내부 압력을 0.05 mbar 이하로 진공 배기하고 챔버 내부에 암모니아 가스를 투입하여 챔버의 내부 압력을 50 mbar 내지 1,000 mbar가 되도록 온도를 상승(450℃ 내지 600℃)시킨다. Thereafter, the internal pressure of the chamber is evacuated to 0.05 mbar or less and ammonia gas is introduced into the chamber to raise the temperature (450 ° C. to 600 ° C.) such that the internal pressure of the chamber is 50 mbar to 1,000 mbar.

진공 배기한 후, 챔버 내부에 암모니아(NH3), 질소(N2), 기타 가스(CO2, NOx 등)를 일정 조성 비율로 투입하여 내부 압력을 50 mbar 내지 1000 mbar로 유지시켜 가변 다이를 질화시킨다. After evacuating, a variable die was introduced into the chamber with ammonia (NH 3 ), nitrogen (N 2 ), and other gases (CO 2 , NO x, etc.) at a constant composition ratio to maintain the internal pressure at 50 mbar to 1000 mbar. Nitride.

질화된 가변 다이를 코팅재(즉, 크롬)가 준비된 챔버에 위치시키고, 챔버 내부를 10-4 mbar 정도로 진공 배기한다. 이후, 챔버 내부를 400~500℃까지 상승시키고 아르곤 가스를 투입하여 표면을 가변 다이의 표면을 활성화시킨다.The nitrided variable die is placed in a chamber prepared with a coating material (i.e. chromium) and evacuated inside the chamber to about 10 -4 mbar. Thereafter, the inside of the chamber is raised to 400-500 ° C. and argon gas is added to activate the surface of the variable die.

이후, 10-2 내지 10-3 mbar의 압력으로 N2 가스를 투입하고 코팅재(크롬)를 가변 다이의 표면에 물리적 기상 증착 (PVD;physical vapor deposit) 방법으로 증착시켜 질화크롬막을 형성한다. 마지막으로, 챔버 내부를 냉각함으로써 가변 다이의 표면에 고경도의 질화크롬막이 형성된다. Then, N 2 at a pressure of 10 −2 to 10 −3 mbar A gas is added and a coating material (chromium) is deposited on the surface of the variable die by physical vapor deposition (PVD) to form a chromium nitride film. Finally, by cooling the inside of the chamber, a high hardness chromium nitride film is formed on the surface of the variable die.

위와 같은 공정을 통하여 약 3.58㎛ 두께의 질화크롬막이 가변 단면 압출 금형 장치의 가변 다이 표면에 형성된다. 3.58㎛ through the above process A chromium nitride film of thickness is formed on the variable die surface of the variable cross-section extrusion die apparatus.

표면에 질화크롬막이 형성된 가변 다이를 포함한 가변 단면 압출 금형 장치를 이용하여 알루미늄에 대한 압출 공정을 진행하였으며, 압출 공정 조건은 하기 표 3과 같다. The extrusion process for aluminum was performed using a variable cross-section extrusion die apparatus including a variable die having a chromium nitride film formed on the surface thereof, and the extrusion process conditions are shown in Table 3 below.

조건Condition 온도
(금형, 알루미늄 압출 소재, 컨테이너)
Temperature
(Mold, aluminum extrusion material, container)
450℃450 ℃
압출비Extrusion ratio 30~6030-60

한편, 본 실시예에서의 알루미늄에 대한 압출 공정은 일반적인 알루미늄에 대한 압출 공정과 동일하며, 따라서 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.On the other hand, the extrusion process for aluminum in the present embodiment is the same as the extrusion process for general aluminum, and thus a detailed description thereof will be omitted.

위와 같은 압출 공정을 통하여 제조된 알루미늄 압출 제품에 대하여 표면 이미지 및 거칠기를 분석하였으며, 분석한 결과를 도 2b 및 도 3에 도시하였다. 한편, 도 2a 및 도 3a는 일반적인 가변 단면 압출 금형을 이용하여 제조된 알루미늄 압출 제품의 표면 이미지 및 표면 거칠기 분석 결과를 도시한다. The surface image and the roughness of the aluminum extrusion product manufactured through the extrusion process as described above were analyzed, and the analysis results are shown in FIGS. 2B and 3. Meanwhile, FIGS. 2A and 3A show surface image and surface roughness analysis results of an aluminum extruded product manufactured using a general variable cross-section extrusion mold.

여기서, 알루미늄 압출 제품의 표면 이미지 분석에는 주사 전자 현미경(SEM: scanning electron microscope)을 이용하였으며, 표면 거칠기 분석에는 전자 형미경 (AFM: atomic force microscopy)가 이용되었다. Here, a scanning electron microscope (SEM) was used for surface image analysis of the extruded aluminum product, and an atomic force microscopy (AFM) was used for surface roughness analysis.

도 2a 및 도 3a에 도시된, 일반적인 가변 단면 압출 금형 장치를 이용하여 제조된 알루미늄 압출 제품의 표면 거칠기는 약 21.193 nm이며, 도 2b 및 도 3b에 도시된, 본 실시예에 따라 제조된 가변 단면 압출 금형 장치를 이용하여 제조된 알루미늄 압출 제품의 표면 거칠기는 약 13.830nm이다. 따라서, 본 발명을 이용하여 제조된 알루미늄 압출 제품은 약 35% 향상된 표면 거칠기를 갖는다. The surface roughness of the aluminum extruded product manufactured using the general variable cross-sectional extrusion mold apparatus shown in FIGS. 2A and 3A is about 21.193 nm, and the variable cross-section manufactured according to the present embodiment shown in FIGS. 2B and 3B. The surface roughness of the aluminum extruded product manufactured using the extrusion mold apparatus is about 13.830 nm. Thus, aluminum extruded articles made using the present invention have about 35% improved surface roughness.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 기술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다.The foregoing detailed description illustrates the present invention. In addition, the foregoing description shows and describes preferred embodiments of the present invention, and the present invention can be used in various other combinations, modifications, and environments. That is, changes or modifications may be made within the scope of the concept of the invention disclosed in this specification, the scope equivalent to the disclosed contents, and / or the skill or knowledge in the art.

Claims (5)

압출공이 형성되며, 내부에 압출 소재가 장입되는 공간부가 형성된 컨테이너;
컨테이너의 후방에 위치하여 컨테이너 내의 공간부에 장입된 압출 소재를 가압하는 스템; 및
컨테이너의 압출공 주변에 장착되며, 구동 수단에 의하여 컨테이너의 압출공의 형상에 대하여 압출되는 압출 제품의 단면 형상의 규격을 변화시키는 가변 다이;를 포함하되,
압출 소재와 접촉하는 표면 상에는 금속 질화물막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 단면 압출 금형 장치.
An extrusion hole is formed and a container in which a space portion into which an extrusion material is charged is formed;
A stem positioned at the rear of the container to pressurize the extruded material charged into the space in the container; And
A variable die mounted around the extrusion hole of the container, the variable die changing the size of the cross-sectional shape of the extruded product extruded with respect to the shape of the extrusion hole of the container by a driving means;
A variable nitride extrusion die apparatus, wherein a metal nitride film is formed on the surface in contact with the extruded material.
제 1 항에 있어서, 금속 질화물막은 컨테이너의 압출공의 내주면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 단면 압출 금형 장치. The variable cross-section extrusion die apparatus according to claim 1, wherein the metal nitride film is formed on the inner circumferential surface of the extrusion hole of the container. 제 1 항에 있어서, 금속 질화물막은 가변 다이의 내면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 단면 압출 금형 장치. The variable cross-section extrusion die apparatus according to claim 1, wherein the metal nitride film is formed on an inner surface of the variable die. 제 1 항에 있어서, 금속 질화물막은 컨테이너의 압출공의 내주면 및 가변 다이의 내면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 단면 압출 금형 장치. The variable cross-section extrusion die apparatus according to claim 1, wherein the metal nitride film is formed on the inner circumferential surface of the extrusion hole of the container and the inner surface of the variable die. 제 1 항에 있어서, 금속 질화물막은 질화티타늄(TiN)막, 질화티타늄알루미늄(TiAlN)막, 질화크롬(CrN)막, 질화크롬알루미늄(CrAlN)막 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 가변 단면 압출 금형 장치. The variable cross-section extrusion die according to claim 1, wherein the metal nitride film is any one of a titanium nitride (TiN) film, titanium aluminum nitride (TiAlN) film, chromium nitride (CrN) film, and chromium aluminum nitride (CrAlN) film. Device.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104070080A (en) * 2014-07-10 2014-10-01 南车株洲电力机车有限公司 Extrusion die for variable-cross-section aluminum alloy profiles
CN112676366A (en) * 2020-12-21 2021-04-20 江苏中伟机械制造有限公司 Silencer forming device
CN113399486A (en) * 2021-06-17 2021-09-17 西北工业大学 Multi-section cold extrusion strengthening device and use method thereof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104070080A (en) * 2014-07-10 2014-10-01 南车株洲电力机车有限公司 Extrusion die for variable-cross-section aluminum alloy profiles
CN112676366A (en) * 2020-12-21 2021-04-20 江苏中伟机械制造有限公司 Silencer forming device
CN113399486A (en) * 2021-06-17 2021-09-17 西北工业大学 Multi-section cold extrusion strengthening device and use method thereof
CN113399486B (en) * 2021-06-17 2022-04-22 西北工业大学 Multi-section cold extrusion strengthening device and use method thereof

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