KR20160025105A - 텅스텐 도가니의 수축률 산출방법 및 이를 이용한 텅스텐 도가니의 제조방법 - Google Patents

텅스텐 도가니의 수축률 산출방법 및 이를 이용한 텅스텐 도가니의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 텅스텐 도가니의 수축률 산출방법 및 이를 이용한 텅스텐 도가니의 제조방법에 관한 것으로, 코어 몰드에 고무 몰드를 결합하고, 제1입자크기를 갖는 텅스텐 분말을 장입한 후, 충진체의 외경, 내경, 깊이, 바닥 두께, 높이를 측정하는 단계; 충진체를 성형기에 장입하고 제1압력으로 가압 성형하는 단계; 가압이 완료된 성형체에서 고무 몰드를 분리하고, 성형체의 외경, 바닥 두께, 높이를 측정하는 단계; 코어 몰드와 성형체를 분리하고, 성형체를 소결로에 장입하여 제1온도에서 가열하여 소결하는 단계; 소결체의 외경, 내경, 깊이, 바닥 두께, 높이를 측정하는 단계; 및 충진 공정부터 소결 공정까지 각각의 줄어든 값을 이용하여 수축률을 산출하는 단계를 포함하는 텅스텐 도가니의 수축률 산출방법 및 이를 이용한 텅스텐 도가니의 제조방법을 제공한다.

Description

텅스텐 도가니의 수축률 산출방법 및 이를 이용한 텅스텐 도가니의 제조방법{Method for calculating contraction percentage of tungsten crucible and method for producing tungsten crucible using the same}
본 발명은 텅스텐 도가니의 수축률 산출방법 및 이를 이용한 텅스텐 도가니의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분말 야금법에 의해 텅스텐 도가니를 제조할 때 내경 수축률 제어를 통해 원재료를 절감할 수 있도록, 텅스텐 분말의 고유한 수축률을 산출하는 방법과, 이를 통해 가공량을 최소화하는 공정으로 고가의 금속 원재료 사용을 줄일 수 있는 텅스텐 도가니의 제조방법에 관한 것이다.
텅스텐은 주기율표 6족에 속하며, 굳고 단단한 백색 또는 회백색의 금속원소이다. 텅스텐은 백색 또는 회백색의 백금 유사 금속으로, α형과 β형의 두 가지가 있는데, 모두 등축정계에 속한다. α형은 공기 중에서 안정하지만, β형은 불안정하여 자연 발화한다. 시중 판매품의 순도는 99.75 내지 99.99%이다. 습한 공기 중에서는 산화된다. 상온에서는 물과 거의 반응하지 않지만, 고온에서는 산화물이 된다. 묽은 황산이나 묽은 염산에 넣고 온도를 높이면 약간 침식된다. 높은 온도의 진한 질산에 잘 녹고, 왕수와 반응한다. 고체 수산화 알칼리를 가열해 녹인 액체에 넣어도(알칼리 융해) 잘 녹는다. 텅스텐은 지구상에 비교적 널리 존재하지만, 양은 그다지 많지 않다. 클라크수는 제26위이다. 주로 회중석(CaWO4), 철망간중석(Fe·Mn)WO4 등의 텅스텐산염석의 형태로 산출되고, 아시아의 태평양 연안, 북아메리카 등에 풍부한 광맥이 있다. 철망간중석을 알칼리 융해하거나 회중석을 염산으로 처리하면, 산화 텅스텐 수화물이 만들어진다. 이것을 원료로 하여, 수소기류 속에서 700℃ 이상, 또는 탄소와 1,100℃ 이상으로 가열하거나, 규소, 나트륨, 마그네슘 등의 금속과 함께 가열하면, 텅스텐 분말을 얻는다. 주로 텅스텐강, 고속도강 등의 합금을 제조하는 데에 사용되며, 순수한 텅스텐은 백열전구나 진공관의 필라멘트, 용접용 전극, 전기 접점 등과 같은 전기 분야에서 사용된다. 또한 탄화물은 대단히 단단하여 기계 공구에 사용된다.
도 1은 분말 야금법의 기본 공정을 나타낸 것으로, 텅스텐 도가니(tungsten crucible)는 분말 야금법에 의해 제조될 수 있다. 분말 야금법이란 금속 분말을 가압 성형하여 굳히고 가열하여 소결함으로써, 목적하는 형태의 금속 제품을 얻는 방법이다. 가압 장비로는 냉간 정수압 성형기(CIP), 열간 정수압 성형기(HIP) 등이 있으며, 소결 장비로는 진공 소결로, 분위기로, 고주파 유도 가열로 등이 있다.
도 2는 텅스텐 도가니의 제조공정을 나타낸 것으로, 텅스텐 분말을 도가니 형태로 가압 성형한 후, 수소 분위기의 가열로에서 소결하고, 마지막으로 가공하여 제품화한다. 고순도의 텅스텐 제품을 얻기 위해, 수소 분위기의 가열로에서 소결하는데, 텅스텐은 고온에서 반응성이 높기 때문에 산소와 접촉하면 빠르게 산화된다. 그러므로 공정 진행 중 지속적으로 수소분위기를 유지한다.
도 3은 분말 야금법에 의해 텅스텐 도가니를 제조할 때 수축현상을 나타낸 것으로, 텅스텐 도가니를 제조할 때 가압 성형 단계에서는 150 ㎫ 내지 250 ㎫ 이상의 압력이 작용하고, 소결 단계에서는 2,000℃ 이상의 고온에서 소결된다. 이때 수축현상이 발생하게 되는데, 분말입자의 크기 및 가열온도에 따라 수축률이 달라진다. 따라서, 소결 후 소결체의 형태와 크기를 정확하게 예측하기 어렵고, 제품의 규격(Spec)에 정확히 맞출 수 없기 때문에, 소결체를 가공하여 제품화하게 된다.
도 4는 도가니 몰드에 텅스텐 분말을 충진할 때 배불림 충진된 모습을 나타낸 것으로, 많은 양의 원재료를 사용하여 소결 후 가공 처리한다. 구체적으로, 성형 및 소결 후 정확한 크기를 알지 못하기 때문에, 더욱 많은 양의 텅스텐 원재료를 사용하여 제조하고, 나머지 부분을 가공 처리하여 제품화한다. 가공 처리되어 떨어진 텅스텐 팁(Tip)들은 분말로 재활용(Recycle)할 수 있지만, 고강도인 텅스텐의 특성상 재활용이 쉽지 않고 비용도 만만치 않다. 또한, 고강도의 소결된 텅스텐을 가공하면, 크랙(Crack)이 발생할 위험성도 있기 때문에, 되도록 가공을 적게 하는 것이 안전하다. 이러한 제조 기술은 텅스텐 매장량이 많은 나라에서 시행될 수 있는 기술이다. 고가의 원재료 때문에, 텅스텐 도가니는 국내에서 거의 생산되지 않으며, 90% 이상 수입하는 실정이다.
본 발명의 목적은 원재료를 절감할 수 있는 텅스텐 도가니의 수축률 산출방법 및 이를 이용한 텅스텐 도가니의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 코어 몰드에 고무 몰드를 결합하고, 제1입자크기를 갖는 텅스텐 분말을 장입한 후, 충진체의 외경, 내경, 깊이, 바닥 두께, 높이를 측정하는 단계; 충진체를 성형기에 장입하고 제1압력으로 가압 성형하는 단계; 가압이 완료된 성형체에서 고무 몰드를 분리하고, 성형체의 외경, 바닥 두께, 높이를 측정하는 단계; 코어 몰드와 성형체를 분리하고, 성형체를 소결로에 장입하여 제1온도에서 가열하여 소결하는 단계; 소결체의 외경, 내경, 깊이, 바닥 두께, 높이를 측정하는 단계; 및 충진 공정부터 소결 공정까지 각각의 줄어든 값을 이용하여 수축률을 산출하는 단계를 포함하는 텅스텐 도가니의 수축률 산출방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 코어 몰드에 고무 몰드를 결합하고, 제1입자크기를 갖는 텅스텐 분말을 장입한 후, 충진체의 외경, 내경, 깊이, 바닥 두께, 높이를 측정하는 단계; 충진체를 성형기에 장입하고 제1압력으로 가압 성형하는 단계; 가압이 완료된 성형체에서 고무 몰드를 분리하고, 성형체의 외경, 바닥 두께, 높이를 측정하는 단계; 코어 몰드와 성형체를 분리하고, 성형체를 소결로에 장입하여 제1온도에서 가열하여 소결하는 단계; 소결체의 외경, 내경, 깊이, 바닥두께, 높이를 측정하는 단계; 충진 공정부터 소결 공정까지 각각의 줄어든 값을 이용하여 수축률을 산출하는 단계; 산출된 수축률을 적용하여 제품 규격에 맞는 새로운 코어 몰드를 설계하여 제작하는 단계; 제작된 코어 몰드에 고무 몰드를 결합하고, 제1입자크기를 갖는 텅스텐 분말을 장입하는 단계; 충진체를 성형기에 장입하고 제1압력으로 가압 성형하는 단계; 및 가압이 완료된 성형체에서 몰드를 분리하고, 성형체를 소결로에 장입하여 제1온도에서 가열하여 소결하는 단계를 포함하는 텅스텐 도가니의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 분말 야금법에 의해 텅스텐 도가니를 제조할 때, 수축률을 산출하고 이를 토대로 도가니를 제조함으로써, 내경 가공을 최소화하여 종래기술에 비해 15% 이상의 원재료를 절감할 수 있고, 원가 절감으로 인해 국내에서도 텅스텐 도가니의 생산이 가능하다. 또한, 무리한 내경 가공으로 인하여 발생하던 크랙 현상도 예방할 수 있다.
도 1은 분말 야금법의 기본 공정을 나타낸 것이다.
도 2는 텅스텐 도가니의 제조공정을 나타낸 것이다.
도 3은 분말 야금법에 의해 텅스텐 도가니를 제조할 때 수축현상을 나타낸 것이다.
도 4는 도가니 몰드에 텅스텐 분말을 충진할 때 배불림 충진된 모습을 나타낸 것이다.
도 5는 텅스텐 도가니의 제조에 사용되는 코어 몰드 및 고무 몰드를 나타낸 것이다.
도 6은 코어 몰드에서 도가니의 외경 및 내경을 나타낸 것이다.
도 7은 텅스텐 도가니의 높이, 깊이, 외경 및 내경을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 수축률 제어를 통해 텅스텐 도가니를 제조하는 공정 순서를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 수축률 제어를 통해 텅스텐 도가니를 제조할 때, 제품과 코어 몰드의 규격 및 소결 후 도가니의 내경을 나타낸 것이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 5는 텅스텐 도가니의 제조에 사용되는 코어 몰드 및 고무 몰드를 나타낸 것으로, 코어 몰드(core mold)는 실질적으로 도가니 제품의 형상과 규격을 결정하는 역할을 하는 것으로, 코어 몰드의 형상과 규격에 따라 도가니의 형상 및 규격(외경, 내경, 깊이, 바닥 두께, 높이 등)이 결정될 수 있다. 코어 몰드는 예를 들어 일반적으로 사용되는 기계구조용 탄소강재인 S45C로 제작할 수 있고, 이외에 다른 탄소강 등으로 제작될 수 있다.
고무 몰드(rubber mold)는 코어 몰드와 결합하여 도가니 제품의 형상과 규격을 보조적으로 결정하는 역할을 하는 것으로, 고무 몰드의 형상과 규격에 따라 도가니의 형상 및 규격(외경, 높이 등)이 결정될 수 있다. 고무 몰드는 NR(natural rubber), NBR(acrylonitrile butadiene rubber) 등의 고무로 제작될 수 있다. 코어 몰드와 고무 몰드가 결합한 상태에서, 고무 몰드의 외면을 가압하기 때문에, 고무 몰드는 고무와 같은 유연한 소재로 이루어져야 한다.
코어 몰드는 고무 몰드 내부에 삽입될 수 있으며, 즉 고무 몰드는 코어 몰드를 감싸도록 설치될 수 있다. 이에 따라, 고무 몰드는 텅스텐 충진체의 외주면을 감싸게 된다. 코어 몰드와 고무 몰드가 결합하면, 두 몰드 사이에 공간이 형성되는데, 이 공간에 텅스텐 분말이 충진된다. 즉, 두 몰드 사이에 형성된 공간의 형상과 규격은 바로 도가니의 형상과 규격과 대응하게 된다.
도 6은 코어 몰드에서 도가니의 외경 및 내경을 나타낸 것으로, 코어 몰드는 모자 형상과 유사하게 가운데가 볼록한 형태로 구성될 수 있다. 즉, 코어 몰드는 하부에 위치하는 받침 부위와 그 위에 형성되는 볼록 부위로 구성될 수 있다. 받침 부위의 외경은 도가니의 외경과 대응하게 되고, 볼록 부위의 외경은 도가니의 내경과 대응관계를 이루게 되며, 볼록 부위의 높이는 도가니의 깊이와 대응하게 된다. 또한, 볼록 부위 위쪽으로 추가로 형성되는 높이가 도가니의 바닥 두께와 대응하게 된다. 도 6의 코어 몰드를 사용할 경우, 도가니는 거꾸로 뒤집힌 형태로 제작된다. 즉, 도 6의 하부에서 도가니의 개방된 상부가 형성되고, 도 6의 상부에서 도가니의 밀폐된 하부가 형성된다.
도 7은 텅스텐 도가니의 높이, 깊이, 외경 및 내경을 나타낸 것으로, 상부가 개방된 원통형으로 도가니를 제작할 경우, 원통의 외부 높이를 도가니의 높이로 정의할 수 있고, 원통의 내부 높이를 도가니의 깊이로 정의할 수 있으며, 원통의 외부 폭을 도가니의 외경으로 정의할 수 있고, 원통의 내부 폭을 도가니의 내경으로 정의할 수 있다. 도가니의 높이에서 깊이를 빼면 도가니의 바닥 두께가 된다. 즉, 높이 = 깊이 + 바닥 두께이다. 도가니의 외경에서 내경을 빼면 도가니의 측면 두께가 된다. 즉, 외경 = 내경 + 측면 두께이다.
도 8은 본 발명에 따른 수축률 제어를 통해 텅스텐 도가니를 제조하는 공정 순서를 나타낸 것으로, 원재료 절감 및 가공 최소화를 목표로 하는 텅스텐 도가니 제품을 만들기 위해서는, 수축되는 것을 고려한 몰드를 설계해야 한다.
기존의 설계방법은 수축률의 예측이 어렵고 제품의 규격도 정확히 맞추기 어렵기 때문에, 수축률을 감안하더라도 제품의 규격보다 코어 몰드의 외경은 넉넉히 넓게, 내경은 넉넉히 좁게 치수를 조정하여 설계하고, 공정 진행 후 가공하여 규격에 맞추는 방식이다. 따라서 분말을 충진하는 공간이 넓어지면서 충진되는 원재료의 양이 많아지고 가공 처리되는 양도 많아지게 된다.
이러한 기존 방법의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 텅스텐 도가니의 수축률 산출방법 및 이를 이용한 텅스텐 도가니의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 텅스텐 도가니의 수축률이 텅스텐 분말의 입자크기와 소결온도 등에 따라 달라지는 것에 착안한 것으로, 특정의 입자크기를 갖는 텅스텐 분말을 사용하고 특정의 소결온도에서 소결하여 도가니 예비 제품을 제작하는 과정에서 수축률을 산출하면, 이후 동일한 입자크기와 소결온도 조건에서는 동일한 수축률이 얻어지므로, 수축률을 정확히 예측할 수 있고 제품 규격도 정확히 맞출 수 있게 되며, 이에 따라 적절한 양의 원재료를 사용하여 원재료를 절감할 수 있고, 또한 제작된 도가니 제품의 가공을 최소화할 수 있다.
본 발명에 따른 텅스텐 도가니의 수축률 산출방법을 살펴보면, 먼저 코어 몰드에 고무 몰드를 결합하고, 제1입자크기를 갖는 텅스텐 분말을 장입한 후, 충진체의 외경(OD1), 내경(ID1), 깊이(D1), 바닥 두께(T1), 높이(H1)를 측정한다. 외경과 내경 등의 측정은 줄자 등을 이용하여 수행할 수 있다. 제1입자크기는 실제로 만들 제품에 사용될 분말의 입자크기로 설정하는 것이 바람직하다. 여기서, 입자크기는 구형 분말의 경우 직경을 의미하고, 구형이 아닌 경우 평균 직경이나 평균 크기를 의미할 수 있다. 입자크기의 측정은 PSA(Particle Size Analysis), F.s.s.s(Fisher Sub Sieve Sizer)와 같은 장비를 사용하여 수행할 수 있다.
다음, 충진체를 성형기에 장입하고 제1압력으로 가압 성형한다. 가압 성형은 코어 몰드와 고무 몰드가 결합한 상태에서 실시되고, 압력이 내부를 향해 안쪽으로 작용하도록 고무 몰드의 외면을 가압할 수 있다. 제1압력은 제품의 규격밀도에 따라 설정할 수 있다. 일반적인 텅스텐의 성형 압력은 150 내지 200 ㎫이다.
다음, 가압이 완료된 성형체에서 고무 몰드를 분리하고, 성형체의 외경(OD2), 바닥 두께(T2), 높이(H2)를 측정한다. 충진체는 코어 몰드와 결합된 상태에서 안쪽으로 가압되므로, 충진체는 외면으로부터 압축되면서, 충진체의 외경(OD1)과 바닥 두께(T1) 및 높이(H1)만 줄어들고, 가압 성형 과정에서 내경과 깊이는 변화가 없다. 즉, 성형체의 내경 및 깊이는 충진체의 내경(ID1) 및 깊이(D1)와 여전히 같게 된다.
다음, 코어 몰드와 성형체를 분리하고, 성형체를 소결로에 장입하여 제1온도에서 가열하여 소결한다. 제1온도 역시 제품의 규격밀도에 따라 설정할 수 있다. 일반적인 텅스텐의 소결 온도는 2,000 내지 2,400℃이다.
다음, 소결체의 외경(OD3), 내경(ID2), 깊이(D2), 바닥 두께(T3), 높이(H3)를 측정한다. 실질적으로, 내경과 깊이의 변화(수축)는 소결 과정에서 일어난다고 볼 수 있다.
다음, 충진 공정부터 소결 공정까지 각각의 줄어든 값을 이용하여 수축률을 산출한다. 수축률은 각 단계 사이의 수축률 및/또는 전체 과정에서의 수축률을 구할 수 있다. 구체적으로, 가압 성형에 의한 충진체와 성형체 사이의 제1수축률, 소결에 의한 성형체와 소결체 사이의 제2수축률, 전체 공정에 거쳐 충진체와 소결체 사이의 제3수축률 중에서 적어도 하나 이상을 구할 수 있다.
그리고, 수축률은 수축 전 상태 또는 수축 후 상태를 기준으로 하여, 퍼센트 수축률 또는 수축비율로서 표시할 수 있다. 예를 들어, 내경이 100 mm에서 80 mm로 수축할 경우, 퍼센트 수축률은 수축 전 상태를 기준으로 하면 20%이고, 수축 후 상태를 기준으로 하는 퍼센트 수축률은 25%이며, 수축비율은 수축 전 상태를 기준으로 하면 1:0.8이고, 수축 후 상태를 기준으로 하는 수축비율은 1.25:1이다.
이와 같이, 예비 제품의 제조공정을 통해서 텅스텐 도가니의 외경, 내경, 깊이, 바닥 두께, 높이에 대한 수축률을 산출한다. 이때, 외경과 바닥 두께는 가공이 불가피한 부분이므로, 가공 공차를 고려한 수축률을 산출하고, 내경은 텅스텐 분말의 고유한 수축률을 산출하여 가공량을 최소화할 수 있다.
본 발명에 따른 텅스텐 도가니의 제조방법을 설명하면, 먼저 도가니 예비 제품을 만들면서 수축률을 산출한다. 수축률 산출과정은 상술한 바와 같다.
다음, 산출된 수축률을 적용하여 제품 규격에 맞는 새로운 코어 몰드를 설계하여 제작한다. 즉, 예비 제품을 통해 산출한 수축률을 토대로 실제 제품에 사용될 코어 몰드의 규격을 설정하여 제작한다. 실제 제품에 사용될 코어 몰드의 규격은 예비 제품에 사용된 코어 몰드의 규격과 같거나 다를 수 있다. 예를 들어, 예비 제품을 통해 산출한 퍼센트 수축률(수축 전 상태를 기준)이 20%이었고, 실제 도가니 제품의 원하는 내경이 80 mm일 경우, 코어 몰드의 볼록 부위 외경을 100 mm로 설계하여 제작할 수 있다.
다음, 제작된 코어 몰드에 고무 몰드를 결합하고, 제1입자크기를 갖는 텅스텐 분말을 장입한다. 텅스텐 분말의 입자크기는 예비 제품을 제작했을 때의 입자크기와 동일해야 한다. 코어 몰드가 새롭게 설계 및 제작되므로, 고무 몰드 또한 새롭게 제작할 수 있다.
다음, 충진체를 성형기에 장입하고 제1압력으로 가압 성형한다. 여기에서의 압력도 예비 제품을 제작했을 때의 압력과 동일한 것이 바람직하다.
다음, 가압이 완료된 성형체에서 몰드를 분리하고, 성형체를 소결로에 장입하여 제1온도에서 가열하여 소결한다. 여기에서의 온도 역시 예비 제품을 제작했을 때의 온도와 동일해야 한다.
외경과 바닥 부분은 고무 몰드와 접하는 부분이기 때문에 면이 일정치 않으므로, 가공이 불가피하여 면을 다듬기 위한 가공 공차를 고려하여 수축률을 적용한다. 하지만, 코어 몰드와 접촉하는 내경 부분은 코어 몰드의 면에 따라 일정하므로, 가공공차 없이 고유 수축률을 이용하여 코어 몰드와 고무 몰드를 설계 및 제작한다.
이상과 같이, 텅스텐 도가니의 수축률을 정확히 산출하고, 내경 가공을 최소화하여 고가의 원재료 사용을 줄임으로써, 국내에서도 텅스텐 도가니를 제조 및 생산할 수 있다. 외경 및 바닥 가공은 표면처리가 필수적이기 때문에, 가공이 불가피하다.
도 9는 본 발명에 따른 수축률 제어를 통해 텅스텐 도가니를 제조할 때, 제품과 코어 몰드의 규격 및 소결 후 도가니의 내경을 나타낸 것으로, 본 발명의 실시형태에 따라 입자크기 5 ㎛ 이하의 텅스텐 분말을 사용하고, 소결온도 2,000℃ 조건에서 내경 수축률을 산출한 후, 이를 이용하여 실제 제품을 제작하였다. 텅스텐 도가니의 제조공정 순서 및 텅스텐 분말의 고유 수축률 산출방법은 다음과 같이 진행하였다.
1. 코어 몰드에 고무 몰드를 결합하고, 입자크기 5 ㎛ 이하의 텅스텐 분말을 장입한 후, 충진체의 외경, 내경, 깊이, 바닥 두께, 높이를 측정하였다.
2. 충진체를 성형기(CIP)에 장입하고 150 ㎫ 이상의 압력으로 가압 성형하였다.
3. 가압이 완료된 성형체에서 고무 몰드를 분리하고, 성형체의 외경, 바닥 두께, 높이를 측정하였다. 코어 몰드와 결합된 상태이므로, 내경과 깊이는 변화가 없었다.
4. 코어 몰드와 성형체를 분리하고, 성형체를 소결로에 장입하여 2,000℃ 이상의 온도에서 가열하여 소결하였다.
5. 소결체의 외경, 내경, 깊이, 바닥두께, 높이를 측정하였다.
6. 충진 공정부터 소결 공정까지의 각각의 줄어든 값을 이용하여 수축률을 계산하여 수축비를 산출하였다.
7. 산출된 텅스텐 분말의 고유 수축률을 적용하여 실제 제품 규격에 맞는 새로운 코어 몰드를 설계하여 제작하였다.
8. 제작된 코어 몰드에 고무 몰드를 결합하고, 상기와 동일한 입자크기를 갖는 텅스텐 분말을 장입하였다.
9. 충진체를 성형기(CIP)에 장입하고 상기와 동일한 압력으로 가압 성형하였다.
10. 가압이 완료된 성형체에서 몰드를 분리하고, 성형체를 소결로에 장입하여 상기와 동일한 온도에서 가열하여 소결하여 텅스텐 도가니 제품을 제조하였다.
도 9는 내경 Ø300 mm 제품(첫 번째 도면)을 제작하기 위해, 텅스텐 분말 입자크기 5 ㎛ 이하 및 소결온도 2,000℃ 조건에서의 고유 수축률을 적용하여 설계한 코어 몰드(두 번째 도면) 및 소결 후 제품 내경(세 번째 사진)을 나타낸 것으로, 입자크기 5 ㎛ 이하 및 소결온도 2,000℃ 조건에서의 고유 수축비는 1:1.2(수축후:수축전)이었고, 따라서 코어 몰드의 내경(볼록 부위 외경)은 300 mm × 1.2 = Ø360 mm로 설계하였으며, 내경 Ø360 mm의 코어 몰드를 제작한 후, 이를 이용하여 Ø300 mm의 내경 값을 갖는 텅스텐 도가니 제품을 얻을 수 있었고, 별도의 내경 가공 없이 제작이 가능하였다.

Claims (2)

  1. 코어 몰드에 고무 몰드를 결합하고, 제1입자크기를 갖는 텅스텐 분말을 장입한 후, 충진체의 외경, 내경, 깊이, 바닥 두께, 높이를 측정하는 단계;
    충진체를 성형기에 장입하고 제1압력으로 가압 성형하는 단계;
    가압이 완료된 성형체에서 고무 몰드를 분리하고, 성형체의 외경, 바닥 두께, 높이를 측정하는 단계;
    코어 몰드와 성형체를 분리하고, 성형체를 소결로에 장입하여 제1온도에서 가열하여 소결하는 단계;
    소결체의 외경, 내경, 깊이, 바닥 두께, 높이를 측정하는 단계; 및
    충진 공정부터 소결 공정까지 각각의 줄어든 값을 이용하여 수축률을 산출하는 단계를 포함하는 텅스텐 도가니의 수축률 산출방법.
  2. 코어 몰드에 고무 몰드를 결합하고, 제1입자크기를 갖는 텅스텐 분말을 장입한 후, 충진체의 외경, 내경, 깊이, 바닥 두께, 높이를 측정하는 단계;
    충진체를 성형기에 장입하고 제1압력으로 가압 성형하는 단계;
    가압이 완료된 성형체에서 고무 몰드를 분리하고, 성형체의 외경, 바닥 두께, 높이를 측정하는 단계;
    코어 몰드와 성형체를 분리하고, 성형체를 소결로에 장입하여 제1온도에서 가열하여 소결하는 단계;
    소결체의 외경, 내경, 깊이, 바닥두께, 높이를 측정하는 단계;
    충진 공정부터 소결 공정까지 각각의 줄어든 값을 이용하여 수축률을 산출하는 단계;
    산출된 수축률을 적용하여 제품 규격에 맞는 새로운 코어 몰드를 설계하여 제작하는 단계;
    제작된 코어 몰드에 고무 몰드를 결합하고, 제1입자크기를 갖는 텅스텐 분말을 장입하는 단계;
    충진체를 성형기에 장입하고 제1압력으로 가압 성형하는 단계; 및
    가압이 완료된 성형체에서 몰드를 분리하고, 성형체를 소결로에 장입하여 제1온도에서 가열하여 소결하는 단계를 포함하는 텅스텐 도가니의 제조방법.
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