KR20120127974A - Grain refining method for tubular metallic material - Google Patents

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김형섭
파라지 가하더
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포항공과대학교 산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A grain refining method for a tubular metal material is provided to refine the microstructure of a tubular metal material without changes in the exterior shape by passing the tubular metal material through a mold bent at a sharp angle. CONSTITUTION: A grain refining method for a tubular metal material comprises the steps of: expanding a tubular metal material by passing the tubular metal material through a mold with a cross section bent at a predetermined angle, contracting the primarily deformed tubular metal material by passing the tubular metal material through a mold bent in the opposite direction to the primarily deformation, passing the secondly deformed tubular metal material, and passing the tubular metal material through a mold bent to restore the initial shape of the tubular metal material.

Description

관형 금속재료의 결정립 미세화 방법 {GRAIN REFINING METHOD FOR TUBULAR METALLIC MATERIAL} Grain refinement method of tubular metal material {GRAIN REFINING METHOD FOR TUBULAR METALLIC MATERIAL}

본 발명은 관형 금속재료의 조대한 결정립을 미세화시키는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 관형 금속재료를 소정 형상의 금형의 통로에 통과시키면서 다량의 전단변형을 가함으로써, 서브 마이크로 크기의 초미세립 또는 100㎚ 이하의 나노 크기의 미세 결정립으로 이루어진 미세조직을 얻어 재료의 강도, 경도 등 기계적 특성을 향상시킬 수 있는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for miniaturizing coarse grains of a tubular metal material, and more particularly, by adding a large amount of shear deformation while passing the tubular metal material through a mold of a predetermined shape, thereby making it possible to obtain an ultra fine grain having a sub micro size or It relates to a method capable of improving the mechanical properties such as strength, hardness of the material by obtaining a microstructure consisting of nano-sized fine grains of 100nm or less.

금속재료의 결정립이 초미세립(<1㎛) 또는 나노결정립(< 100nm) 크기로 미세화되면 높은 강도 및 경도, 우수한 내마모성 또는 초소성 특성과 같은 우수한 기계적 특성을 나타내므로 전 세계적으로 결정립을 미세화하기 위한 많은 연구가 행해지고 있다.When the grains of metal materials are micronized to ultra fine grains (<1 μm) or nano grains (<100 nm), they exhibit excellent mechanical properties such as high strength and hardness, excellent wear resistance, or superplasticity characteristics. Much research is being done.

소성가공을 받으면 금속재료는 소경계각 전위셀 구조의 형성을 시작으로 변형량이 증가할수록 전위셀 아결정립의 결정립계각 증가와 더불어 결정립이 점차 미세화된다. 이러한 특성을 이용하여 금속재료에 다량의 변형을 가함으로써 금속재료의 결정립을 초미세립 또는 나노결정립까지 미세화시킬 수 있는 방법이 소위 '강소성 공정'이라는 방법이며 최근 점차 보편화되고 있는 방법이다.Upon plastic processing, the metal material begins to form small-diameter corner cell structure, and as the amount of deformation increases, grains gradually become finer with increasing grain boundary angle of dislocation cell sub-crystal grains. By applying a large amount of deformation to the metal material by using these characteristics, the method of miniaturizing the crystal grains of the metal material to ultra-fine or nano-crystal grains is a so-called 'stiff plasticity process' and is a method that is gradually becoming more common in recent years.

'강소성 공정'에 있어서 금속재료의 결정립 미세화에 영향을 주는 소성가공 변형조건은 압축이나 인장변형보다는 전단변형이 효과적이므로, 강소성 공정에서는 가능한 한 전단변형이 많이 발생할 수 있도록 금형 형상을 설계하는 것이 요구된다. 또한, 한번의 가공으로 초미세립으로 미세화하기 어렵기 때문에 동일한 공정을 여러 번 반복할 수 있도록, 재료의 공정 전 초기형상과 공정 후의 형상이 같도록 금형 형상을 설계하는 것도 필요하다.The plastic deformation condition that affects the grain refinement of metal materials in the 'rigidity process' is more effective than shearing or tensile deformation, so it is required to design the mold shape so that shear deformation can occur as much as possible in the rigidity process. do. In addition, since it is difficult to refine the ultrafine grains in one process, it is also necessary to design the mold shape so that the initial shape of the material and the shape after the process are the same so that the same process can be repeated many times.

이와 같은 요건에 맞추어, 종래 ECAP(equal channel angular pressing), HPT(high-pressure torsion), ARB(accumulative roll bonding), ECAR(equal channel angular rolling) 등의 강소성 공정이 개발되어 왔는데, 이들 종래의 강소성 공정은 주로 봉상 또는 판재 가공에 적용되는 기술이며, 파이프와 같은 관형 재료에 대변형을 부여할 수 있는 강소성 공정의 결정립을 효율적으로 미세화시킬 수 있는 방법은 아직 개발되지 않고 있는 실정이다.To meet these requirements, conventional rigid channel processes such as ECAP (equal channel angular pressing), HPT (high-pressure torsion), ARB (accumulative roll bonding), and EAR (equal channel angular rolling) have been developed. The process is mainly applied to rod or plate processing, and a method for efficiently miniaturizing grains of a rigid plastic process that can give large deformation to tubular materials such as pipes has not been developed yet.

산업용, 수송용, 가정용 부품의 많은 부분이 관형으로 되어 있으므로, 관형 금속재료를 간단한 가공을 통해 초미세립 또는 나노결정립 수준으로 결정립을 미세화할 수 있는 가공법이 개발된다면, 다양한 산업적 응용이 가능할 것이다.
Since many parts of industrial, transportation, and household parts are tubular, various industrial applications may be possible if a processing method is developed to refine the grain to ultrafine or nanocrystalline level through simple processing of the tubular metal material.

본 발명은 종래 강소성 공정법이 적용되지 못했던 관형 금속재료에 사용될 수 있을 뿐 아니라, 다량의 전단변형을 효율적으로 가할 수 있어, 결정립 미세화 효과도 우수한 방법을 제공하는 것을 해결하려는 과제로 한다.
The present invention can be used not only for the tubular metal material to which the conventional rigid plastic process method has been applied, but also to provide a method capable of efficiently applying a large amount of shear deformation, and also having an excellent grain refining effect.

상기 과제의 해결 수단으로 본 발명은, 관형 금속재료를 단면상 소정 각도로 꺾여진 금형으로 통과시켜 확관시키는 제1 전단변형 단계; 제1 전단변형된 관형 금속재료를 단면상 상기 제1 전단변형단계와 반대되는 방향으로 꺾여진 금형으로 통과시켜 축관시키는 제2 전단변형단계; 및 제2 전단변형된 관형 금속재료를 초기 형상과 동일한 형상이 되도록 꺾여진 금형으로 통과시키는 제3 전단변형단계;를 포함하는 관형 금속재료의 결정립 미세화방법을 제공한다.The present invention as a means for solving the above problems, the first shear deformation step of expanding the tubular metal material by passing through a mold bent at a predetermined angle on the cross section; A second shear deformation step of passing the first shear-deformed tubular metal material in cross section through a mold bent in a direction opposite to the first shear deformation step; And a third shear deformation step of passing the second shear-deformed tubular metal material into a mold bent to have the same shape as the initial shape.

또한, 본 발명에 따른 방법에 있어서, 상기 제1 전단변형단계 후 곧바로 제2 전단변형단계가 수행될 수 있다.In addition, in the method according to the present invention, a second shear deformation step may be performed immediately after the first shear deformation step.

또한, 본 발명에 따른 방법에 있어서, 상기 꺾이는 영역의 꺾임각(Φ) 또는 모서리각(Ψ)의 조절을 통해 전단변형량을 조절할 수 있다.Further, in the method according to the present invention, the amount of shear deformation can be controlled by adjusting the angle of breakage (Φ) or the angle of edge (Ψ) of the bent region.

또한, 본 발명에 따른 방법에 있어서, 상기 금형은 반경방향으로 단면상 삼각형 형태로 돌출되는 형태의 전단변형부가 형성되어, 확관 및 축관 변형을 수행할 수 있도록 되어 있을 수 있다.In addition, in the method according to the present invention, the mold may be provided with a shear deformation portion protruding in the form of a triangle in cross section in the radial direction, so that expansion and shaft deformation can be performed.

또한, 본 발명에 따른 방법에 있어서, 상기 금형에는 상기 전단변형부가 2 이상 형성되어 있을 수 있다.
In the method according to the present invention, two or more shear deformation parts may be formed in the mold.

본 발명에 따른 관형 금속재료의 결정립 미세화 방법은, 관형 금속재료를 예리한 경사각으로 꺾여진 금형 내로 통과시킴으로써, 외형 (지름, 두께)을 변화시키지 않으면서 미세조직을 미세화할 수 있다.In the method for refining the grain size of the tubular metal material according to the present invention, the microstructure can be made fine without changing the outer shape (diameter, thickness) by passing the tubular metal material into a mold bent at a sharp inclination angle.

따라서 본 발명에서 제안한 공정을 여러 번 반복하게 되면, 관형 형상은 변경하지 않으면서 미세조직을 초미세립 또는 나노결정립 상태로 만들 수 있어, 관형 금속재료의 강도, 경도, 내마모성 등의 기계적 특성을 향상시킬 수 있게 된다.
Therefore, if the process proposed in the present invention is repeated several times, the microstructure can be made into ultrafine or nanocrystalline state without changing the tubular shape, thereby improving mechanical properties such as strength, hardness, and abrasion resistance of the tubular metal material. It becomes possible.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 결정립 미세화 공정에 사용된 금형의 구조를 개략적으로 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 결정립 미세화 공정 중, 전단변형이 가해지는 각 구분영역의 설명도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 사용된 금형의 사진이다.
도 4의 가 나는 각각 본 발명의 실시예에 따른 결정립 미세화 공정에서 사용한 관형 금속재료의 가공 전과 후의 미세조직 사진이다.1 is a schematic diagram schematically showing a structure of a mold used in a grain refining process according to an embodiment of the present invention.
2 is an explanatory diagram of each divided region to which shear strain is applied during the grain refinement process according to the embodiment of the present invention.
3 is a photograph of a mold used in the embodiment of the present invention.
4 is a microstructure photograph before and after the processing of the tubular metal material used in the grain refining process according to the embodiment of the present invention, respectively.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments of the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art.

본 발명의 실시예에서는 가공할 관형 금속재료에 높은 전단변형을 가하기 위하여, 변형되는 부분을 완만하게 변형시키는 것이 아니라, 상기 전단변형부의 꺾임각을 급격하게 한 각변형을 가하고, 동시에 확관 후 곧바로 축관될 수 있도록 함으로써, 다량의 전단변형이 재료에 가해질 수 있도록 한데 특징이 있다.In the embodiment of the present invention, in order to apply a high shear deformation to the tubular metal material to be processed, instead of gently deforming the deformed portion, an angular deformation that sharply increases the bending angle of the shear deformation portion is added, and at the same time, the tube is immediately straightened after expansion. By making it possible, a large amount of shear deformation can be applied to the material.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 방법은, 일정한 치수로 확관을 한 후 다시 동일한 치수로 축관을 하는 과정에서 관의 초기 두께, 공정 후의 두께 및 변형영역에서의 두께가 동일하게 하여, 관형 금속재료에 원하는 변형률을 부과할 때까지 여러 번 반복공정을 수행할 수 있는 강소성 가공방법의 한 종류라 할 수 있다. In addition, the method according to an embodiment of the present invention, in the process of expanding the tube to a certain dimension and then again the same dimension, the initial thickness of the tube, the thickness after the process and the thickness in the deformation region is the same, the tubular metal material It is a kind of rigid plastic processing method that can be repeated several times until the desired strain is applied to the steel sheet.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 결정립 미세화 공정에 사용된 금형의 구조를 개략적으로 나타낸 개략도이다. 도 1에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 실시예에서 사용한 금형은 원통형 백업 하우징(10), 외부금형(20), 내부금형(30) 및 펀치(40)로 이루어진다.1 is a schematic diagram schematically showing a structure of a mold used in a grain refining process according to an embodiment of the present invention. As can be seen in Figure 1, the mold used in the embodiment of the present invention consists of a cylindrical backup housing 10, the outer mold 20, the inner mold 30 and the punch 40.

상기 원통형 백업 하우징(10)은 외부금형(20)을 고정하기 위한 하우징으로, 관형 금속재료의 가공에 필요한 압력에 견딜 수만 있다면 재료에 특별한 한정이 없으며, 본 발명의 실시예에서는 공구강을 사용하였다.The cylindrical backup housing 10 is a housing for fixing the outer mold 20, and there is no particular limitation on the material as long as it can withstand the pressure required for processing the tubular metal material, and the tool steel is used in the embodiment of the present invention.

또한, 상기 외부금형(20)은 대칭형의 2개로 이루어진 반쪽 금형 2개가 조합되어 하나의 원통형 금형을 이루도록 하는 것이 바람직한데, 이는 외부금형(20) 내부에 위치한 시편을 취출하기 용이하도록 하기 위한 것이다. 그리고 상기 외부금형(20)의 중앙부에는 도 1에 도시된 바와 같이, 반경방향으로 돌출되어 돌출단면이 대략 삼각형의 형상을 이루는 전단변형부가 형성되어 있다.In addition, the outer mold 20 is preferably a combination of two half molds consisting of two symmetrical to form a cylindrical mold, which is intended to facilitate taking out the specimen located inside the outer mold 20. In addition, as illustrated in FIG. 1, a shear deformation part is formed at the center of the outer mold 20 so as to protrude in a radial direction to form a substantially triangular protruding section.

또한, 상기 내부금형(30)은 원형의 봉상으로 이루어지며, 그 형상은 상기 외부금형(20)의 내측에 장착되었을 때, 관형 금속재료의 두께보다 약간 큰 공차를 둔 간격을 유지할 수 있는 외경을 갖도록 하며, 상기 외부금형(20)의 돌출된 전단변형부에 대응한 부분에 동일하게 상기 간격을 유지할 수 있도록 돌출된 전단변형부가 형성되어 있다. 그리고 본 발명의 실시예에서 외부금형(20) 및 내부금형(30)은 공구강을 55 HRC로 열처리 경화시킨 후 ±0.03mm의 공차로 연마한 것을 사용하였다.In addition, the inner mold 30 is made of a circular rod shape, the shape of the outer mold 20, when mounted inside the outer mold 20, the outer diameter that can maintain a gap with a tolerance slightly larger than the thickness of the tubular metal material The protruding shear deformation portion is formed at the portion corresponding to the protruding shear deformation portion of the outer mold 20 so as to maintain the gap. In the embodiment of the present invention, the outer mold 20 and the inner mold 30 were used after the tool steel was heat-hardened to 55 HRC and polished to a tolerance of ± 0.03 mm.

상기와 같은 외부금형(20)과 내부금형(30)을 통해, 본 발명의 실시예에 따른 금형에서는 관형 금속재료가 가공 중에 3회 꺾이는 전단변형을 받게 된다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 1차로 관형 금형의 일부분에 튜브 반경이 증가하도록 각형으로 꺾이며 '1차 변형영역'(Ⅰ)과, 2차로 금형 및 소재의 반경이 감소하도록 관형 금속재료가 꺾이는‘2차 변형영역’(Ⅱ) 및 마지막으로 관형 금속재료의 반경이 초기와 같아지도록 꺾이게 하는 3차 변형영역’(Ⅲ)에 의해 전단변형을 받는다.Through the outer mold 20 and the inner mold 30 as described above, in the mold according to the embodiment of the present invention, the tubular metal material is subjected to shear deformation bending three times during processing. That is, as shown in FIG. 2, the tubular metal material is angularly bent to increase the radius of the tube in a portion of the tubular mold primarily and the primary deformation region (I) and the second mold and material radius are reduced. Shear strains are subjected to shear deformation by the 'secondary deformation zone' (II) to be bent and finally by the third deformation zone (III) to be bent so that the radius of the tubular metal material is equal to the initial one.

한편, 본 발명의 실시예에서는 3회 전단변형이 발생하도록 되어 있으나, 확관과 축관이 2회 이상 연속적 또는 단속적으로 이루어지도록 할 수도 있다. 즉, 재료의 성질이나 펀치의 가압력 등을 고려하여 6회, 9회 등 전단변형이 반복되도록 할 수 있으며, 이 경우 한 번의 가공공정으로 결정립 미세화 정도를 높일 수 있게 된다.On the other hand, in the embodiment of the present invention, but three times the shear deformation occurs, it is also possible to make the expansion pipe and the shaft pipe two or more times continuously or intermittently. That is, the shear deformation may be repeated six times and nine times in consideration of the material property and the pressing force of the punch, and in this case, the degree of grain refinement may be increased in one processing step.

상기 펀치(40)는 관형 금속재료를 가압하기 위한 것으로, 관형 금속재료의 형상에 맞추어 동일한 형상으로 제조되어야 한다.The punch 40 is for pressing the tubular metal material, and should be manufactured in the same shape according to the shape of the tubular metal material.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 결정립 미세화 공정 중, 전단변형이 가해지는 각 영역의 설명도이다. 영역 a는 변형을 받지 않은 초기 시편 영역, 영역 b는 '1차 전단변형' (각 I) 후의 확관 영역, 영역 c는 '2차 전단변형; (각 Ⅱ) 후의 축관 영역, 영역 d는 '3차 전단변형' (각 Ⅲ) 후 초기 영역 a와 같은 형태의 출구 영역이다.2 is an explanatory diagram of each region to which shear strain is applied during the grain refinement process according to the embodiment of the present invention. Area a is the initial specimen area undeformed, area b is the expansion area after 'primary shear deformation' (angle I), and area c is' secondary shear deformation; The concentric region after (angle II), the region d, is the exit region of the same form as the initial region a after the 'tertiary shear deformation' (angle III).

각 I에서는 꺾임각 φ1과 모서리각 ψ1, 각 Ⅱ에서는 꺽임각 φ2와 모서리각 ψ2, 각 Ⅲ에서는 꺽임각 φ3과 모서리각 ψ3의 형상을 가지며, 초기 관의 평균반지름은 R0이고 확관영역에서 최대 평균반지름은 R이다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에서 사용한 금형에서 각 채널의 꺾임각 φ1, φ2, 및 φ3는 각각 135° 90° 및 135°로 설계되었으며, 모서리각 ψ1,, ψ2,, ψ3 는 각각 0°, 90° 및 0°가 되도록 설계되었다.Each I in bending has a shape of each of the φ 1 and moseorigak ψ 1, in each Ⅱ bending angle φ 2 and moseorigak ψ 2, the respective Ⅲ bending angle φ 3 and moseorigak ψ 3, the average radius of the initial tube is R 0 and flaring The maximum mean radius in the area is R. Specifically, the angles of bending φ 1 , φ 2 , and φ 3 of each channel in the mold used in the embodiment of the present invention are designed to be 135 ° 90 ° and 135 °, respectively, and the corner angles ψ 1 , ψ 2 , and ψ 3 Are designed to be 0 °, 90 ° and 0 °, respectively.

초기 관형소재를 도 1의 내부금형(30)과 외부금형(20) 사이의 통로로 장입한 후 관형 펀치(40)로 밀어 넣어 각 I에서 1차 전단변형, 영역 b에서 확관, 각 Ⅱ에서 2차 전단변형, 영역 c에서 축관, 각 Ⅲ에서 3차 전단변형을 가한다. 공정에서 각전단 변형량을 결정짓는 중요한 형상 변수는 각 I에서의 각형 각도 φ1과 모서리 각도 ψ1, 각 Ⅱ 에서의 각형 각도 φ2와 모서리 각도 ψ2, 각 Ⅲ 에서의 각형 각도 φ3과 모서리 각도 ψ3가 된다. 초기 평균반지름 R0와 확관영역의 최대 평균반지름은 R인 관이 받는 전체 변형률 ε은 일반적인 ECAP 가공보다 높은 변형률을 나타내는데, 이는 본 발명에 따른 방법이 반경(radial) 방향과 원주(circumferential) 방향의 변형이 존재하기 때문이다.The initial tubular material was charged into the passage between the inner mold 30 and the outer mold 20 of FIG. 1 and then pushed into the tubular punch 40 to push the primary shear deformation in each I, expansion in the region b, and in each II. A second shear strain, a shaft tube in region c, and a third shear strain in each III are applied. Key shape parameters that determine each shear deformation amount in the process is square angle on each I φ 1 and the corner angle ψ 1, prismatic angle in each Ⅱ φ 2 and the corner angle ψ 2, square angle from each Ⅲ φ 3 and the corner Angle ψ 3 . The initial average radius R 0 and the maximum average radius of the expansion zone is R, the total strain ε received by the tube R is higher than that of ordinary ECAP processing, which means that the method according to the present invention is in the radial and circumferential directions. Because there is a variant.

도 3은 상기와 같은 형상을 이루도록 제작된 금형의 사진인데, 좌측은 반쪽의 외부금형(20)의 내측에 내부금형(30)이 장착된 상태를 나타내며, 우측은 나머지 반쪽의 외부금형(20)의 내측을 보여준다.3 is a picture of a mold manufactured to achieve the shape as described above, the left side shows a state in which the inner mold 30 is mounted inside the outer mold 20 on the half, and the right side shows the outer mold 20 on the other half. Show the inside of.

이와 같이 설계 및 제조된 금형을 사용하여, 본 발명의 실시예에서는 다음과 같은 방법으로 강소성 공정을 실시하였다.Using the mold designed and manufactured as described above, in an embodiment of the present invention, a rigid plastic process was performed in the following manner.

먼저, 본 발명의 실시예에서는 Al: 9.1wt%, Zn: 0.68wt%, Mn: 0.21wt%, S: 0.085wt%, Cu: 0.0097wt%, Ni: 0.001wt%, Fe: 0.0029wt%, 그리고 나머지 마그네슘으로 이루어진 AZ91 재질의 마그네슘을 외경 20㎜, 두께 2.5㎜, 길이 35㎜로 주조한 관형 금속재료 시편을 사용하였다.First, in the embodiment of the present invention, Al: 9.1wt%, Zn: 0.68wt%, Mn: 0.21wt%, S: 0.085wt%, Cu: 0.0097wt%, Ni: 0.001wt%, Fe: 0.0029wt%, In addition, a tubular metal material specimen obtained by casting magnesium of AZ91 made of the remaining magnesium into an outer diameter of 20 mm, a thickness of 2.5 mm, and a length of 35 mm was used.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 준비된 시편(50)을 외부금형(20)과 내부금형(30) 사이의 공간으로 투입한 후, 펀치로 금속관의 일측을 가압하면, 금속관의 반경이 전단변형부에서 증가한 후 다시 감소하는 과정에, 시편에 다량의 전단변형이 가해진다.As shown in FIG. 1, after the specimen 50 prepared as described above is introduced into the space between the outer mold 20 and the inner mold 30, the one side of the metal tube is pressed with a punch, and the radius of the metal tube is sheared. In the course of an increase in the strain and then a decrease, a large amount of shear strain is applied to the specimen.

본 발명의 실시예에서는 인스트론(instron)사에서 제조한 프레스를 사용하였고, 이때 마그네슘 소재와 금형 간의 마찰을 감소하기 위하여 윤활재로 MoS2를 사용하였으며, 300℃에서 분당 5㎜ 펀치 이동속도로 가공하였다.In the embodiment of the present invention was used a press manufactured by Instron (Instron), in which the MoS 2 was used as a lubricant to reduce the friction between the magnesium material and the mold, processing at a punch movement speed of 5 mm per minute at 300 ℃ It was.

도 4의 가 나는 각각 본 발명의 실시예에 따른 결정립 미세화 공정에서 사용한 관형 금속재료의 가공 전과 후의 미세조직 사진이다. 도 4에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 공정을 수행하기 전 평균 결정립경이 150㎛ 정도였던 것이, 공정을 수행한 후에는 평균 결정립경이 1㎛로 현저하게 미세화되었음을 알 수 있다.4 is a microstructure photograph before and after the processing of the tubular metal material used in the grain refining process according to the embodiment of the present invention, respectively. As can be seen in Figure 4, the average grain size was about 150㎛ before performing the process according to the embodiment of the present invention, after performing the process it can be seen that the average grain size is remarkably refined to 1㎛.

이와 같은 결과로부터, 본 발명에 따른 결정립 미세화 방법은 관형 금속재료의 결정립 미세화에 적합하게 적용될 수 있음을 알 수 있다.
From these results, it can be seen that the grain refinement method according to the present invention can be suitably applied to grain refinement of the tubular metal material.

10: 원통형 백업 하우징
20: 외부금형
30: 내부금형
40: 펀치
50: 시편10: cylindrical backup housing
20: external mold
30: internal mold
40: Punch
50: The Psalms

Claims (5)

관형 금속재료를 단면상 소정 각도로 꺾여진 금형으로 통과시켜 확관시키는 제1 전단변형 단계;
제1 전단변형된 관형 금속재료를 단면상 상기 제1 전단변형단계와 반대되는 방향으로 꺾여진 금형으로 통과시켜 축관시키는 제2 전단변형단계; 및
제2 전단변형된 관형 금속재료를 초기 형상과 동일한 형상이 되도록 꺾여진 금형으로 통과시키는 제3 전단변형단계;를 포함하는 관형 금속재료의 결정립 미세화방법.A first shear deformation step of expanding the tubular metal material through a mold bent at a predetermined angle in cross section to expand the tubular metal material;
A second shear deformation step of passing the first shear-deformed tubular metal material in cross section through a mold bent in a direction opposite to the first shear deformation step; And
And a third shear deformation step of passing the second sheared tubular metal material into a mold bent to have the same shape as the initial shape. 제 1 항에 있어서,
상기 제1 전단변형단계 후 곧바로 제2 전단변형단계가 행해지는 것을 특징으로 하는 관형 금속재료의 결정립 미세화 방법.The method of claim 1,
And a second shear deformation step is performed immediately after the first shear deformation step. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 꺾이는 영역의 꺾임각(Φ) 또는 모서리각(Ψ)의 조절을 통해 전단변형량을 조절하는 것을 특징으로 하는 관형 금속재료의 결정립 미세화 방법.The method according to claim 1 or 2,
Wherein the amount of shear deformation is controlled by adjusting a bending angle (?) Or a corner angle (?) Of the bent region. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 금형은 반경방향으로 단면상 삼각형 형태로 돌출된 형태의 전단변형부가 형성되어, 확관 및 축관 변형을 수행할 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 관형 금속재료의 결정립 미세화 방법.The method according to claim 1 or 2,
The mold has a shear deformation portion in the form of a projecting triangular shape in the radial direction in the cross-section, it is possible to perform expansion and axial tube deformation, the method of crystal grain refinement of the tubular metal material. 제 4 항에 있어서,
상기 금형에는 상기 전단변형부가 2 이상 형성되어 있는 것을 특징으로 관형 금속재료의 결정립 미세화 방법.
The method of claim 4, wherein
And at least two said shear deformation parts are formed in the said metal mold | die, The crystal refinement method of a tubular metal material.
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