KR20130090945A - Extraction method using a material with asymmetric structure - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An extrusion method using an extruded material with an asymmetric structure is provided to significantly improve material properties such as formability of an extruded material. CONSTITUTION: An extrusion method using an extruded material with an asymmetric structure comprises the following steps. An extrusion material is formed by pushing a material which is to be extruded through an extrusion hole (135). The extrusion hole has a variable width and a fixed inclination, and includes a taper unit (134) which has a first inner surface (142) and a second inner surface (143) which are symmetrical across a reference surface including the center axis of the extrusion hole. The material which is to be extruded has a first area which is applied with shear stress by the first surface and a second area which receives shear deformation from the second inner surface; where the first area and the second area are asymmetrical across the reference surface.

Description

비대칭 구조의 피압출재를 이용한 압출방법{Extraction method using a material with asymmetric structure.}Extrusion method using a material with asymmetric structure.

본 발명은 재료의 성형방법에 관한 것으로서, 특히 재료의 집합조직을 향상시킬 수 있는 압출방법 및 이러한 압출방법에 의해 제조된 압출재에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a material, and more particularly to an extrusion method capable of improving the texture of a material and an extruded material produced by such an extrusion method.

압출방법은 판재 가공을 위해서 일반적으로 행해진다. 압출과정에서 재료의 변형과 더불어 재료의 집합조직이 변화될 수 있다. 재료의 집합조직은 그 재료의 물성, 예컨대 성형성 또는 자기적 성질에 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 통상적으로, 금속 재료는 그 결정 구조에 따라서 고유의 슬립계를 갖고 있고, 이 금속 재료의 성형성은 이 슬립계의 작용 여부에 따라서 달라질 수 있다. 이러한 슬립계의 작용 여부는 그 금속 재료의 집합조직(texture)과 크게 관련된다. The extrusion method is generally performed for sheet metal processing. In addition to the deformation of the material during the extrusion process, the texture of the material may change. The texture of the material is known to have a great influence on the physical properties of the material, such as formability or magnetic properties. Usually, the metal material has an inherent slip system according to its crystal structure, and the moldability of the metal material can vary depending on whether or not the slip system is operated. Whether such a slip system works is largely related to the texture of the metal material.

본 발명은 압출재의 집합조직을 현저하게 향상시킬 수 있는 압출방법 및 이러한 압출방법에 의해 제조된 압출재를 제공하고자 한다. 전술한 과제는 예시적으로 제시되었고, 본 발명의 범위가 이러한 과제에 의해서 제한되는 것은 아니다.The present invention is to provide an extrusion method that can significantly improve the texture of the extrusion material and the extrusion material produced by such an extrusion method. The foregoing problems have been presented by way of example and the scope of the present invention is not limited by these problems.

본 발명의 일 관점에 의하면, 피압출재를 압출구멍을 통해 밀어내어 압출재를 형성하는 압출방법에 있어서, 상기 압출구멍은 그 폭이 가변되는 소정의 기울기를 가지고 상기 압출구멍의 중심축을 포함하는 기준면에 대칭인 제1내면 및 제2내면을 가지는 테이퍼 부분을 포함하고, 상기 피압출재는 상기 제1내면에 의해 전단응력이 인가되는 제1영역과 상기 제2내면에 의해 전단변형을 받는 제2영역이 상기 기준면에 대해 비대칭을 이루는, 비대칭 형상의 피압출재를 이용한 압출방법이 제공된다. According to an aspect of the present invention, in the extrusion method for pushing the extrudate through the extrusion hole to form an extrusion material, the extrusion hole has a predetermined inclination in which the width is variable to a reference plane including the central axis of the extrusion hole And a tapered portion having a first inner surface and a second inner surface that are symmetrical, wherein the material to be extruded includes a first region to which shear stress is applied by the first inner surface and a second region to be sheared by the second inner surface. An extrusion method using an extruded material having an asymmetrical shape which is asymmetrical with respect to the reference plane is provided.

이때 상기 피압출재는 상기 압출구멍의 중심축에 수직인 단면의 형상이 다각형 형상 또는 반원 형상일 수 있다. In this case, the extruded material may have a polygonal shape or a semi-circle shape having a cross section perpendicular to the central axis of the extrusion hole.

한편 본 발명에 의할 시 상기 압출재는 상기 피압출재와 다른 집합조직을 가지게 된다. Meanwhile, when extruded according to the present invention, the extruded material has a different texture from the extruded material.

이때 상기 피압출재는 금속을 포함하며, 이러한 금속은 조밀충진육방정(HCP), 면심입방정(FCC) 또는 체심입방정(BCC) 구조를 가지며, 예를 들어 상기 압출재는 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 아연(Zn), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 철(Fe) 로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 그 합금을 포함할 수 있다.  At this time, the extruded material includes a metal, and the metal has a dense packed hexagonal crystal (HCP), a face centered cubic (FCC), or a body centered cubic (BCC) structure, for example, the extruded material is magnesium (Mg), titanium (Ti) ), Zirconium (Zr), zinc (Zn), aluminum (Al), copper (Cu) and may include one selected from the group consisting of iron (Fe) or an alloy thereof.

이때 상기 철(Fe)의 합금은 주철, 탄소강, 고속도강, 규소강판(Fe-Si 합금)을 포함할 수 있다. In this case, the alloy of iron (Fe) may include cast iron, carbon steel, high speed steel, silicon steel (Fe-Si alloy).

본 발명의 실시예들에 따른 압출방법을 이용하면, 피압출재의 집합조직을 제어하여 압출재의 성형성 등과 같은 재료물성을 크게 향상시킬 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따라 제조된 판재 형상의 압출재는 상온에서도 전단변형이 잘 일어날 수 있도록 배치된 슬립계(slip system)를 갖게 됨에 따라 종래에 얻지 못했던 우수한 상온 성형성등과 같은 우수한 재료물성을 가질 수 있다. By using the extrusion method according to the embodiments of the present invention, by controlling the texture of the material to be extruded, it is possible to greatly improve material properties such as formability of the extruded material. Plate-shaped extruded material prepared according to the embodiments of the present invention has a slip system (slip system) arranged so that shear deformation can occur well even at room temperature, such as excellent material properties such as excellent room temperature formability that has not been obtained conventionally May have

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명의 압출방법에 이용되는 압출장치의 일 실시예를 도시한 것이다.
도 2는 압출장치 내에 피압출재가 장입되어 있는 경우를 도시한 것이다.
도 3a 내지 3c는 피압출재와, 테이퍼 부분의 투입구 및 고정 부분의 투입구를 모두 동시에 압출방향(x 방향)에 수직한 단면으로 표현한 도면이다.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 압출방법의 일 실시예에 이용되는 피압출재를 예시한 도면이다.
도 5는 조밀충진육방정(hexagonal closed packed; HCP) 구조의 슬립계를 보여주는 개략도이다.
도 6은 HCP 구조의 결정방위에 따른 슬립계의 배치를 도시한 개략도이다.
도 7은 HCP 구조의 (0001) 극점도 내에 도 5의 시편들의 극점을 도시한 개략도이다. 1 shows an embodiment of an extrusion apparatus used in the extrusion method of the present invention.
2 illustrates a case where an extruded material is charged into an extrusion apparatus.
3A to 3C are views in which the extruded material, the inlet of the tapered portion, and the inlet of the fixed portion are simultaneously expressed in a cross section perpendicular to the extrusion direction (x direction).
4A to 4C are diagrams illustrating an extruded material to be used in one embodiment of the extrusion method of the present invention.
5 is a schematic view showing a slip system of hexagonal closed packed (HCP) structure.
6 is a schematic view showing the arrangement of slip systems according to the crystallographic orientation of the HCP structure.
7 is a schematic diagram showing the poles of the specimens of FIG. 5 within the (0001) pole figure of the HCP structure.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you. In the drawings, the components may be exaggerated or reduced in size for convenience of explanation.

본 발명의 실시예들에서, 집합조직(texture)은 다결정 재료의 결정립들(crystalline grains)이 일정한 방향으로 정렬된 상태를 나타낼 수 있다. 본 발명의 실시예들에서, 집합조직은 텍스처 또는 텍스쳐로 불릴 수도 있고, 그 명칭에 의해서 그 범위가 제한되지 않는다. 본 발명의 실시예들에서, 재료가 갖는 집합조직은 절대적인 개념보다는 상대적인 개념으로 사용된다. 즉, 어떤 재료가 소정 방향의 집합조직을 갖는다는 것은 그 재료의 상당부분의 결정립들이 그 방향의 집합조직을 갖는다는 것을 의미할 뿐, 그 재료의 모든 결정립들이 그 방향의 집합조직을 갖는다는 것을 의미하지는 않는다.In embodiments of the invention, the texture may represent a state in which crystalline grains of the polycrystalline material are aligned in a constant direction. In embodiments of the invention, the texture may be referred to as a texture or texture, and its scope is not limited by its name. In the embodiments of the present invention, the texture of the material is used in a relative concept rather than an absolute concept. In other words, a material having an aggregate in a certain direction means that a large part of the grains of the material have an aggregate in that direction, and that all grains of the material have an aggregate in that direction. It does not mean.

본 발명의 실시예들에서, 피압출재는 압출이 수행되는 대상을 의미하고, 압출재는 피압출재가 압출이 완료되어 목적하는 형상으로 변경된 대상을 의미한다. In the embodiments of the present invention, the extruded material means an object to be extruded, and the extruded material means an object to which the extruded material is changed to a desired shape after the extrusion is completed.

도 1에는 본 발명의 압출방법에 이용되는 압출장치(100)의 일 실시예에 대한 단면도가 도시되어 있다. 이하 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 따르는 압출방법에 대해 상세히 설명한다. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of an extrusion apparatus 100 used in the extrusion method of the present invention. Hereinafter, an extrusion method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1.

도 1을 참조하면 압출장치(100)는 피압출재를 장입하기 위한 컨테이너(110)가 제공될 수 있다. 컨테이너(110)는 피압출재를 수용할 수 있도록 다양한 형상의 내부 구멍(115) 및 외형을 가질 수 있다. 따라서 피압출재 및 컨테이너(110)의 형상은 다양하게 변형될 수 있고, 이 실시예의 범위를 제한하지 않는다.Referring to FIG. 1, the extrusion apparatus 100 may be provided with a container 110 for charging an extruded material. The container 110 may have an inner hole 115 and an outer shape having various shapes to accommodate the extruded material. Therefore, the shape of the material to be extruded and the container 110 may be variously modified, and the scope of the embodiment is not limited.

스템(stem, 120)은 피압출재를 컨테이너(110) 내로 밀어 넣어 압축시킬 수 있도록 컨테이너(110) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 피압출재의 효과적인 압축을 위해서, 스템(120)의 외형은 컨테이너(110)의 내부 구멍(115)의 형상에 맞추어질 수 있다. 다른 예로, 스템(120)의 외형은 내부 구멍(115)의 형상과 일치하지 않을 수 있고, 이 경우 피압출재의 일부분이 컨테이너(110) 내에서 압축되지 않고 잔류할 수 있다. 스템(120)은 램(ram) 또는 압축기와 같이 불릴 수도 있고, 그 용어 및 형상에 의해서 이 실시예의 범위가 제한되지 않는다.The stem 120 may be disposed in the container 110 to compress the extruded material into the container 110 and compress the compressed material. For example, for effective compression of the extruded material, the appearance of the stem 120 can be tailored to the shape of the inner hole 115 of the container 110. As another example, the appearance of the stem 120 may not match the shape of the inner hole 115, in which case a portion of the extrudate may remain uncompressed in the container 110. Stem 120 may be referred to as a ram or compressor, and the scope of this embodiment is not limited by its terminology and shape.

다이스(130)는 스템(120) 반대편의 컨테이너(110)의 전단에 결합될 수 있다. 예를 들어, 스템(120), 컨테이너(110) 및 다이스(130)는 일렬로, 예컨대 도 1의 x축 방향으로 배열되어 결합될 수 있다. 이러한 x축 방향이 피압출재의 압출 방향이 될 수 있다. 이 실시예의 변형된 예에서, 스템(120), 컨테이너(110) 및 다이스(130)가 일렬로 배열되지 않을 수도 있고, 이 경우 압출 방향은 주로 다이스(130)를 기준으로 결정될 수 있다.The die 130 may be coupled to the front end of the container 110 opposite the stem 120. For example, the stem 120, the container 110, and the dice 130 may be arranged in a row, for example, in the x-axis direction of FIG. 1 to be combined. This x-axis direction may be an extrusion direction of the material to be extruded. In a modified example of this embodiment, the stem 120, the container 110, and the die 130 may not be arranged in a line, in which case the extrusion direction may be primarily determined based on the die 130.

다이스(130)는 피압출재의 압출 형상을 한정하는 압출 구멍(135)을 가질 수 있다. 이때 압출 구멍(135)은 그 폭이 가변되는 테이퍼 부분(134)을 가질 수 있으며, 테이퍼 부분(134)은 소정의 기울기를 가지고 대칭적으로 형성되어 테이퍼 부분(134)을 한정하는 내면(142, 143)을 가진다. 이때 내면(142, 143)은 압출방향(x 방향)으로 연장되는 압출 구멍(135)의 중심축(A)을 포함하는 기준면에 대해 서로 대칭을 이루는 제1내면(142) 및 제2내면(143)을 포함할 수 있으며, 이러한 제1내면(142) 및 제2내면(143)은 압출 구멍(135)을 통과하는 피압출재에 대해 전단응력을 가해 전단변형을 일으키는 면으로 작용한다. The die 130 may have an extrusion hole 135 that defines the extrusion shape of the material to be extruded. In this case, the extrusion hole 135 may have a tapered portion 134 whose width is variable, and the tapered portion 134 is symmetrically formed with a predetermined slope to define the inner surface 142, which defines the tapered portion 134. 143). In this case, the inner surfaces 142 and 143 are the first inner surface 142 and the second inner surface 143 which are symmetrical with respect to the reference plane including the central axis A of the extrusion hole 135 extending in the extrusion direction (x direction). The first inner surface 142 and the second inner surface 143 act as a surface causing a shear deformation by applying a shear stress to the extruded material passing through the extrusion hole (135).

한편 압출 구멍(135)은 테이퍼 부분(134)의 후단에 그 폭이 일정한 고정 부분(132)을 포함할 수 있으며, 이러한 고정 부분(132)은 테이퍼 부분(134) 부분에서 그 형상이 변형된 피압출재가 최종적으로 압출재로서의 형상을 가질 수 있도록 한정한다. Meanwhile, the extrusion hole 135 may include a fixed portion 132 having a constant width at the rear end of the tapered portion 134, and the fixed portion 132 may have a shape in which the shape of the tapered portion 134 is deformed. The extruded material is finally defined to have a shape as an extruded material.

이에 피압출재는 이러한 다이스(130) 내의 압출 구멍(135)을 통과하면서 테이퍼 부분(134)의 제1내면(142) 및 제2내면(143)에 의해 전단응력이 인가되면서 전단변형이 일어나며 형상이 변화되는 과정을 거쳐 최종 고정 부분(132)의 단면형상을 가지는 압출재로 성형된다. Accordingly, the material to be extruded is subjected to shear deformation while the shear stress is applied by the first inner surface 142 and the second inner surface 143 of the tapered portion 134 while passing through the extrusion hole 135 in the die 130. Through the changing process, it is molded into an extruded material having a cross-sectional shape of the final fixed portion 132.

예를 들어, 고정 부분(132)의 단면이 원형을 가질 경우 압출재는 봉 형상을 가진다. For example, when the cross section of the fixed portion 132 has a circular shape, the extruded material has a rod shape.

다른 예로서 고정 부분(132)의 단면이 판재의 단면 형상을 가질 경우 압출재는 판재 형상을 가진다. 도 2에는 고정 부분(132)의 단면이 판재의 단면 형상을 가질 경우의 실시예가 나타나 있다. 이때 도 2에서 xy 평면은 압출재의 판면 방향이 되고, z축 방향은 압출재의 두께 방향이 되고, x축 방향은 압출재의 길이 방향이 되고, y축 방향은 압출재의 폭 방향이 될 수 있다.As another example, when the cross section of the fixing portion 132 has a cross-sectional shape of the plate, the extruded material has a plate shape. 2 shows an embodiment in which the cross section of the fixing portion 132 has a cross-sectional shape of a plate. In this case, in FIG. 2, the xy plane may be a plate surface direction of the extruded material, the z-axis direction may be a thickness direction of the extruded material, the x-axis direction may be a longitudinal direction of the extruded material, and the y-axis direction may be a width direction of the extruded material.

이때 이러한 압출장치(100)에 장입되는 피압출재는 압출 구멍(135)과의 기하학적인 관계에서 비대칭 구조를 가질 수 있다. 즉, 피압출재가 컨테이너(110)의 내부공간(115)에 장착되어 스템(120)에 의해 밀려 압출 구멍(135)과 접촉될 시, 테이퍼 부분(134)의 제1내면(142)에 의해 전단변형이 일어나는 영역과 제2내면(143)에 의해 전단변형이 일어나는 영역이 압출 구멍(135)의 중심축(A)을 포함하는 기준면을 기준으로 서로 비대칭을 이루게 된다. In this case, the material to be inserted into the extrusion device 100 may have an asymmetric structure in a geometric relationship with the extrusion hole 135. That is, when the extruded material is mounted in the inner space 115 of the container 110 and is pushed by the stem 120 to be in contact with the extrusion hole 135, it is sheared by the first inner surface 142 of the tapered portion 134. The area where the deformation occurs and the area where the shear deformation occurs by the second inner surface 143 are asymmetric with respect to the reference plane including the central axis A of the extrusion hole 135.

이하에서는 도 1 내지 도 3a를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 압출방법을 설명한다. Hereinafter, an extrusion method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3A.

도 2에는 컨테이너(110)의 내부공간(115)에 비대칭 구조의 피압출재(50)가 장입되어 있는 경우가 도시되어 있으며, 도 3a에는 피압출재(50)와, 테이퍼 부분(134)의 투입구(134a) 및 고정 부분(132)의 투입구(도 2의 132a)를 모두 동시에 압출방향(x 방향)에 수직한 단면으로 표현한 도면이 나타나 있다. 한편 도 3a의 도면부호 (B)는 압출구멍(135)의 중심축(A)을 포함하는 기준면을 나타낸다. FIG. 2 illustrates a case in which an extruded material 50 having an asymmetrical structure is inserted into the internal space 115 of the container 110. In FIG. 3A, the extruded material 50 and the inlet hole of the tapered portion 134 are illustrated. 134a) and the inlet opening (132a in FIG. 2) of the fixing part 132 are shown in the cross section perpendicular | vertical to the extrusion direction (x direction) simultaneously. In addition, reference numeral B of FIG. 3A denotes a reference plane including the central axis A of the extrusion hole 135.

압출장치(100)는 도 1과 같이 스템(120), 컨테이너(110) 및 다이스(130)가 일렬로 x축 방향으로 정렬되어 있는 경우, x 방향이 압출방향이 된다. In the extrusion apparatus 100, when the stem 120, the container 110, and the die 130 are aligned in the x-axis direction in a line as illustrated in FIG. 1, the x direction becomes the extrusion direction.

도 2 및 도 3a를 참조하면, 테이퍼 부분(134)의 투입구(134a) 및 고정 부분(132)의 투입구(132a)는 압출방향(x 방향)에 수직한 단면이 모두 직사각형의 형상을 가짐에 비해 피압출재(50)는 삼각형 형상을 가지는 빌렛 형태임을 알 수 있다. 2 and 3A, the inlet 134a of the tapered portion 134 and the inlet 132a of the fixed portion 132 have a rectangular shape in cross section perpendicular to the extrusion direction (x direction). Extruded material 50 can be seen that the billet shape having a triangular shape.

이때 수직한 단면이 테이퍼 부분(134)의 투입구(134a) 및 고정 부분(132)의 투입구(132a)를 연결하는 제1내면(142) 및 제2내면(143)은 압출구멍(135)의 중심축(A)을 포함하는 기준면(B)을 기준으로 각각 하부 및 상부에 대칭적으로 배치된 반면, 피압출재(50)는 동일한 기준면(B)을 기준으로 상부 및 하부의 형상이 비대칭을 이루고 있다. 이러한 의미에서 피압출재(50)는 비대칭 구조를 갖는 피압출재로 명명될 수 있다. At this time, the first inner surface 142 and the second inner surface 143 connecting the inlet 134a of the tapered portion 134 and the inlet 132a of the fixing portion 132 have a center of the extrusion hole 135. The extruded material 50 has an asymmetrical shape of the upper and lower parts with respect to the same reference plane B, while being arranged symmetrically on the lower and upper parts with respect to the reference plane B including the axis A, respectively. . In this sense, the material to be extruded 50 may be referred to as an extruded material having an asymmetric structure.

이러한 기하학적 구조를 가지는 상태에서 스템(120)을 이용하여 컨테이너(110) 내의 피압출재(50)를 압축하면, 피압출재(50)는 테이퍼 부분(134)의 투입구(134a)에 투입된 후 고정 부분(132)의 투입구(132a)로 진입되기까지의 과정 중에 삼각형의 단면형상이 직사각형의 단면형상으로 소성 변형된다. When the extrudate 50 in the container 110 is compressed using the stem 120 in the state having such a geometric structure, the extrudate 50 is introduced into the inlet 134a of the tapered portion 134 and then the fixed portion ( The triangular cross-sectional shape is plastically deformed into a rectangular cross-sectional shape during the process of entering the inlet 132a of the 132.

이때 피압출재(50) 하부의 밑변 영역(50a)에는 제1내면(142)에 의해 전단응력이 인가되며 상부 꼭지점 영역(50b)에는 테이퍼 부분(134)의 제2내면(143)에 의해 전단응력이 인가된다. 이렇게 제1내면(142) 및 제2내면(143)에 의해 전단응력이 가해지는 영역을 각각 제1영역(50a) 및 제2영역(50b)로 지칭할 수 있다.In this case, the shear stress is applied to the bottom region 50a of the lower part of the extruded material 50 by the first inner surface 142, and the shear stress is applied to the upper vertex region 50b by the second inner surface 143 of the tapered portion 134. Is applied. As described above, the regions to which the shear stress is applied by the first inner surface 142 and the second inner surface 143 may be referred to as the first region 50a and the second region 50b, respectively.

이러한 제1영역(50a) 및 제2영역(50b)은 기준면(B)을 기준으로 서로 비대칭 형상을 가지며, 대칭 구조를 가지는 제1내면(142) 및 제2내면(143)에 의해 전단응력을 받는바, 이러한 피압출재(50) 및 압출구멍(135)간의 기하학적으로 비대칭에 기인하여 피압출재(50)의 소성 변형 과정 중에 전단변형의 비대칭이 유도된다. The first region 50a and the second region 50b have asymmetrical shapes with respect to the reference plane B, and have shear stresses by the first inner surface 142 and the second inner surface 143 having a symmetrical structure. The asymmetry of the shear deformation is induced during the plastic deformation process of the extruded material 50 due to the geometric asymmetry between the extruded material 50 and the extrusion hole 135.

예를 들어 종래의 압출방법에 의하여 판재를 제조하는 경우에는 이러한 비대칭적인 요소가 없어 압출판재의 폭방향(도 2의 y 방향)으로는 전단변형이 이루어지지 않고 압출방향(도 2의 x방향)으로만 전단변형이 이루어짐에 비해 본 발명의 실시예를 따르는 압출장방법에 의할 경우에는 압출판재의 압출방향 및 폭방향(도 2의 x 및 y 방향)의 복합 비대칭 전단변형이 발생되게 된다. For example, in the case of manufacturing a plate material by a conventional extrusion method, there is no such asymmetrical element, so that the shear deformation is not made in the width direction (y direction of FIG. 2) of the extruded plate material and the extrusion direction (x direction of FIG. 2). When the shear deformation is made only by the extrusion field method according to the embodiment of the present invention, the complex asymmetric shear deformation occurs in the extrusion direction and the width direction (x and y direction of Figure 2) of the extruded sheet material.

이러한 전단변형의 비대칭이 유도된 피압출재(50)는 고정 부분(132)에 의해 형상이 한정되며 최종 압출재로서 배출되게 된다. The extruded material 50 to which the asymmetry of the shear deformation is induced is defined by the fixed portion 132 and is discharged as the final extruded material.

이러한 피압출재(50)의 비대칭 형상에 기인하여 유도된 전단변형의 비대칭에 의해 압출재(60)의 집합조직이 제어될 수 있다. 이에 따라, 압출재(60)의 집합조직은 피압출재(50)의 집합조직과 달라질 수 있다. 따라서 통상적인 압출조건에서 성형성이 나쁜 피압출재(50)의 경우, 그 집합조직을 변형하여 압출함으로써 압출재(60)의 성형성이 개선될 수 있다. Due to the asymmetrical shape of the extruded material 50, the aggregate structure of the extruded material 60 can be controlled by the asymmetry of the shear deformation induced. Accordingly, the texture of the extruded material 60 may be different from that of the extruded material 50. Therefore, in the case of the extruded material 50 having poor moldability under ordinary extrusion conditions, the moldability of the extruded material 60 may be improved by deforming the aggregated structure.

본 발명의 다른 실시예에 따른 비대칭 압출방법에 따르면, 피압출재(50)의 장입 단계 및 피압출재(50)의 압축 단계는 다양하게 변형되거나 또는 생략될 수 있다. 예를 들어, 피압출재(50)가 다이스(130) 내로 바로 장입되어 다이스 (130) 내에서 압축될 수 있다. 다른 예로, 피압출재(50)의 장입 단계, 압축 단계 및 압출 단계가 서로 구분되지 않고 일련의 압출 단계로 지칭될 수도 있다.According to the asymmetric extrusion method according to another embodiment of the present invention, the charging step of the extruded material 50 and the compression step of the extruded material 50 may be variously modified or omitted. For example, the extruded material 50 may be charged directly into the die 130 and compressed in the die 130. As another example, the charging step, the compression step and the extrusion step of the extrudate 50 may be referred to as a series of extrusion steps without being distinguished from each other.

한편, 피압출재는 상술한 비대칭 구조를 나타낼 수 있는 것이라면 삼각형 이외의 다른 다각형 또는 반원의 단면 형상을 나타낼 수 있다. 이러한 반원은 타원형도 포함할 수 있음은 물론이다. On the other hand, the material to be extruded may exhibit a cross-sectional shape of a polygon or semicircle other than a triangle as long as it can exhibit the above-described asymmetric structure. Such a semicircle may of course include an ellipse.

일 예로서 도 3b에는 다각형의 예로서 5각형이 나타나 있으며, 도 3c에는 반원 형상이 나타나 있다. 또한 도 4a 내지 4c에는 각각 도 3a 내지 도 3c에 도시된 단면 형상을 가지는 빌렛형상의 피압출재를 나타내었다. As an example, a pentagon is shown as an example of a polygon in FIG. 3B, and a semicircle shape is shown in FIG. 3C. 4A to 4C show billet-shaped extrudates having a cross-sectional shape shown in FIGS. 3A to 3C, respectively.

이러한 형상의 피압출재(50)는 소재의 일부에만 소성가공을 하거나 절삭하여 제조한 것일 수 있다. 또는 이러한 형상을 가지는 금형 또는 다이에 주조하여 제조된 주조재일 수 있다. Extruded material 50 of this shape may be manufactured by plastic working or cutting only a part of the material. Or it may be a casting material produced by casting in a die or die having such a shape.

전술한 실시예들에 따른 비대칭 압출방법은 도 1 및 도 2의 압출장치를 참조하여 설명되었지만, 그 범위가 이러한 장치 구조에 제한되지 않는다. The asymmetric extrusion method according to the above embodiments has been described with reference to the extrusion apparatus of FIGS. 1 and 2, but the scope is not limited to this apparatus structure.

한편, 전술한 비대칭 압출방법들에 따라 제조된 압출재는 이후 그 두께를 더 얇게 하기 위해서 위 비대칭 압출절차를 반복적으로 거치거나 또는 압연 절차를 더 거칠 수도 있다.On the other hand, the extruded material prepared according to the above-described asymmetric extrusion methods may be repeatedly subjected to the above asymmetric extrusion procedure or more rough rolling process in order to make the thickness thereof thinner.

한편 피압출재(50)는 다양한 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 피압출재(50)는 집합조직을 갖는 다양한 금속 또는 그 금속 합금을 포함할 수 있다. 이러한 금속 또는 금속합금은 다양한 결정 구조를 가질 수 있으며, 예컨대 조밀충진육방정(hexagonal closed-packed; HCP), 면심입방정(face centered cubic; FCC), 체심입방정(body centered cubic; BCC) 구조 등을 가질 수 있다. 보다 구체적으로 보면, 피압출재(50)는 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 아연(Zn), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 철(Fe) 등과 같은 금속 또는 그 합금을 포함할 수 있다. 철 합금의 경우 주철, 탄소강, 고속도강, 규소강판(Fe-Si 합금) 등을 포함할 수 있다. 전술한 피압출재(50)의 금속 원소 또는 금속 구조는 예시적으로 제시되었고, 이 실시예의 범위는 이에 제한되지 않는다.Meanwhile, the material to be extruded 50 may include various materials. For example, the extruded material 50 may include various metals having a texture or a metal alloy thereof. Such metals or metal alloys can have a variety of crystal structures, such as hexagonal closed-packed (HCP), face centered cubic (FCC), body centered cubic (BCC) structure, etc. Can have More specifically, the material to be extruded 50 is a metal such as magnesium (Mg), titanium (Ti), zirconium (Zr), zinc (Zn), aluminum (Al), copper (Cu), iron (Fe), or the like. Alloys. Iron alloys may include cast iron, carbon steel, high speed steel, silicon steel (Fe-Si alloy) and the like. The metal element or metal structure of the extruded material 50 described above is shown by way of example, and the scope of this embodiment is not limited thereto.

설명의 편의를 위해서 피압출재(50)로써 조밀충진육방정(HCP) 구조를 갖는 금속 또는 금속 합금을 예로 들어 비대칭 압출장치 및 압출방법으로 압출된 판재의 특성에 대해서 구체적으로 설명한다. 예를 들어, HCP구조를 갖는 금속으로는 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 지르코늄(Zr), 티타늄(Ti) 등을 들 수 있다. For convenience of description, the characteristics of the plate extruded by an asymmetric extrusion apparatus and an extrusion method will be described in detail using a metal or a metal alloy having a dense packed hexagonal crystal (HCP) structure as the extruded material 50. For example, magnesium (Mg), zinc (Zn), zirconium (Zr), titanium (Ti), etc. are mentioned as a metal which has an HCP structure.

도 5는 조밀충진육방정(hexagonal closed packed; HCP) 구조의 슬립계를 보여주는 개략도이다. 도 6은 HCP 구조의 결정방위에 따른 슬립계의 배치를 도시한 개략도이다. 도 7은 HCP 구조의 (0001) 극점도 내에 도 5의 A, B, C, D 결정의 극점을 도시한 개략도이다.5 is a schematic view showing a slip system of hexagonal closed packed (HCP) structure. 6 is a schematic view showing the arrangement of slip systems according to the crystallographic orientation of the HCP structure. 7 is a schematic diagram showing the poles of the A, B, C, D crystals of FIG. 5 within the (0001) pole figure of the HCP structure.

도 5를 참조하면, HCP 구조를 갖는 금속의 가공 시 주로 {0001}<1120>의 기저면 슬립계(basal plane slip system)와 {1010}<1120> 프리즘 슬립계(prismatic slip system), {1011}<1120> 피라미드 슬립계(piramidal slip system) 등의 제한적인 슬립계와 쌍정계(twin system)가 작용하는 것으로 알려져 있다. 이러한 HCP 구조를 갖는 금속은 그 제한적인 슬립계로 인해서 상온에서 성형성이 좋지 않다. Referring to FIG. 5, a base plane slip system of {0001} <1120> and a {1010} <1120> prismatic slip system, {1011} are mainly used in processing a metal having an HCP structure. It is known that a limited slip system such as a pyramidal slip system and a twin system work. The metal having such an HCP structure is poor in formability at room temperature due to its limited slip system.

이러한 HCP 구조를 갖는 금속의 경우, 상온에서 기저면 슬립계 이외의 변형기구에 대한 임계분해전단응력(critical resolved shear stress)값은 기저면 슬립계의 임계분해전단응력에 비해 매우 크다. 따라서 기저면 슬립계를 중심으로 슬립계의 배치가 HCP 구조의 상온 성형성에 중요한 영향을 끼치게 된다.In the case of a metal having such an HCP structure, the critical resolved shear stress value for deformation mechanisms other than the base slip system at room temperature is much larger than the critical resolved shear stress of the base slip system. Therefore, the arrangement of the slip system around the base surface slip system has an important effect on the room temperature formability of the HCP structure.

도 5 및 도 7을 참조하면, 제 1 시편(A)과 같이 기저면 슬립계가 압출재의 판면과 평행하게 배치되는 경우(ND 방향에 수직한 경우) 또는 제2 및 제3시편들(B, C)과 같이 기저면 슬립계가 판면 방향(RD 방향)에 수직하거나 횡축방향(TD 방향)에 수직하게 배치되는 경우에는 상온에서의 성형성이 열악하게 된다. 이는 압출재의 성형 시 주변형 방향(예컨대, ND, RD 및 TD 방향)과 기저면 슬립계가 서로 수직하거나 수평을 이루게 되어 외부응력에 대해 기저면 슬립계의 작동이 어려워지기 때문이다.5 and 7, when the base slip system is disposed parallel to the plate surface of the extruded material (perpendicular to the ND direction) like the first specimen A, or the second and third specimens B and C. As described above, when the base surface slip system is disposed perpendicular to the plate surface direction (RD direction) or perpendicular to the horizontal axis direction (TD direction), moldability at room temperature becomes poor. This is because the peripheral surface direction (for example, ND, RD and TD directions) and the base surface slip system are perpendicular or horizontal to each other when molding the extruded material, making it difficult to operate the base surface slip system against external stress.

반면, 제4시편(D)과 같이 기저면 슬립계가 슬립면 및 슬립방향 면에서 주변형 방향과 일정각도를 유지하도록 배치되는 경우에는, 재료의 변형이 용이해져 상온 성형성이 우수하다.On the other hand, when the base surface slip system is arranged to maintain a constant angle with the peripheral type direction in the slip surface and the slip direction surface as in the fourth specimen (D), the deformation of the material is easy and the room temperature formability is excellent.

본 발명에 의할 시 HCP 구조의 금속 또는 합금, 예를 들어 마그네슘 합금을 피압출재로 압출하는 경우, 기하학적 비대칭 구조에 기인된 전단변형의 비대칭에 의해 마그네슘 합금의 슬립계 중 전단변형에 유리한 상기 제4시편(D)과 같이 배치되는 분포가 증가되도록 집합조직이 변형된다. 따라서 종래의 압출방법에 비해 성형성의 현저한 향상이 일어나게 된다.According to the present invention, when the metal or alloy of the HCP structure, for example, magnesium alloy is extruded into the extruded material, the above-mentioned agent which is advantageous for the shear deformation in the slip system of the magnesium alloy due to the asymmetry of the shear deformation caused by the geometric asymmetric structure. The texture is deformed to increase the distribution arranged with 4 specimens (D). Therefore, a remarkable improvement in moldability occurs as compared with the conventional extrusion method.

발명의 특정 실시예들에 대한 이상의 설명은 예시 및 설명을 목적으로 제공되었다. 따라서 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.The foregoing description of specific embodiments of the invention has been presented for purposes of illustration and description. Therefore, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes can be made by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention in combination with the above embodiments. Do.

50: 피압출재 100: 압출장치
110: 컨테이너 115: 내부공간
120: 스템 130: 다이스
132: 고정 부분 134: 테이퍼 부분
135: 압출 구멍 142: 제1내면
143: 제2내면50: material to be extruded 100: extrusion apparatus
110: container 115: interior space
120: stem 130: dice
132: fixed portion 134: tapered portion
135: extrusion hole 142: first inner surface
143: second inside

Claims (7)

피압출재를 압출구멍을 통해 밀어내어 압출재를 형성하는 압출방법에 있어서,
상기 압출구멍은 그 폭이 가변되는 소정의 기울기를 가지고 상기 압출구멍의 중심축을 포함하는 기준면에 대칭인 제1내면 및 제2내면을 가지는 테이퍼 부분을 포함하고,
상기 피압출재는 상기 제1내면에 의해 전단응력이 인가되는 제1영역과 상기 제2내면에 의해 전단변형을 받는 제2영역이 상기 기준면에 대해 비대칭을 이루는, 비대칭 형상의 피압출재를 이용한 압출방법.In the extrusion method of extruding the material to be extruded through the extrusion hole to form an extrusion material,
The extrusion hole includes a tapered portion having a first inner surface and a second inner surface symmetrical to a reference plane including a central axis of the extrusion hole with a predetermined slope having a variable width thereof,
The extruded material is an extrusion method using an asymmetrical to-be-extruded material, in which a first region to which shear stress is applied by the first inner surface and a second region to be subjected to shear deformation by the second inner surface are asymmetrical with respect to the reference surface. . 제1항에 있어서, 상기 피압출재는 상기 압출구멍의 중심축에 수직인 단면의 형상이 다각형 형상 또는 반원 형상인, 비대칭 형상의 피압출재를 이용한 압출방법.The extrusion method according to claim 1, wherein the to-be-extruded material has a polygonal shape or a semi-circular shape in the shape of a cross section perpendicular to the center axis of the extrusion hole. 제1항에 있어서, 상기 피압출재 및 상기 압출재는 서로 상이한 집합조직을 가지는, 비대칭 형상의 피압출재를 이용한 압출방법.The extrusion method according to claim 1, wherein the extruded material and the extruded material have different textures from each other. 제3항에 있어서, 상기 압출재는 상기 피압출재와 다른 집합조직을 가지는, 비대칭 형상의 피압출재를 이용한 압출방법.The extrusion method according to claim 3, wherein the extruded material has an aggregate structure different from the extruded material. 제4항에 있어서, 상기 피압출재는 금속을 포함하는, 비대칭 형상의 피압출재를 이용한 압출방법.The extrusion method according to claim 4, wherein the to-be-extruded material comprises a metal. 제5항에 있어서, 상기 피압출재는 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 아연(Zn), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 철(Fe) 로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 그 합금을 포함하는, 비대칭 형상의 피압출재를 이용한 압출방법.The method of claim 5, wherein the material to be extruded is one selected from the group consisting of magnesium (Mg), titanium (Ti), zirconium (Zr), zinc (Zn), aluminum (Al), copper (Cu), and iron (Fe). Or an extrusion method using an extruded material having an asymmetrical shape containing the alloy. 제6항에 있어서, 상기 철(Fe)의 합금은 주철, 탄소강, 고속도강, 규소강판(Fe-Si 합금)을 포함하는, 비대칭 형상의 피압출재를 이용한 압출방법.The extrusion method according to claim 6, wherein the alloy of iron (Fe) comprises cast iron, carbon steel, high speed steel, and silicon steel sheet (Fe-Si alloy).
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