KR20190041593A - Surface strengthening method and surface strengthened mold formed by applying the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 표면 강화 방법 및 이를 적용하여 형성된 표면 강화 몰드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플레이트 표면 상에 충진홈을 형성하고 충진홈에 충진제를 충진시켜 플레이트의 표면에 충진제를 균질하게 분포시킬 수 있고, 충진제의 정량적 제어가 가능함으로써 마찰교반으로 플레이트의 표면을 균일한 개질부로 개질시켜 표면 개질의 효과를 극대화시킬 수 있는 표면 강화 방법 및 이를 적용하여 형성된 표면 강화 몰드에 관한 것이다. The present invention relates to a surface strengthening method and a surface strengthening mold formed by applying the same. More particularly, it is possible to form a filling groove on the surface of a plate and fill the filling groove with a filler to uniformly distribute the filler on the surface of the plate And a surface strengthening method capable of maximizing the effect of surface modification by modifying the surface of the plate with a uniform reforming portion by friction stir, by enabling quantitative control of the filler.
일반적으로 마찰교반용접은 두 피접합 소재를 접촉시킨 다음 상기 두 피접합 소재의 접촉부(용접부)에 마찰교반용접 툴을 접촉 및 고속 회전시켜 상기 두 피접합 소재를 접합하는 용접방법을 의미한다. Generally, friction stir welding refers to a welding method in which two materials to be welded are brought into contact with each other, and then a friction stir welding tool is contacted and rotated at a contact portion (welding portion) of the two materials to be welded to bond the two materials to be welded.
즉 마찰교반용접은 일반적으로 고체 상태공정(solid state process)으로써 금속재료에 대한 고상접합의 용도로 개발되었던 기술이다. That is, friction stir welding is a technique that has been developed for solid state bonding to metal materials, generally as a solid state process.
상기 마찰교반용접 툴의 고속 회전에 의해 상기 마찰교반용접 툴 및 상기 용접부 사이에 마찰열이 발생된다. 상기 마찰교반용접 툴은 그것의 회전에 의한 마찰열로 상기 용접부를 연화 및 교반하고, 그 결과 상기 두 피접합 소재는 접합된다. Friction heat is generated between the friction stir welding tool and the welded portion by the high-speed rotation of the friction stir welding tool. The friction stir welding tool softens and agitates the welded portion with frictional heat generated by its rotation, and as a result, the two bonded materials are bonded.
상기 마찰교반용접은 별도의 열원, 용접봉, 용가제 등을 필요로 하지 않고 용접 과정에서 유해광선이나 유해물질이 배출되지 않기 때문에 경제적이고 친환경적인 용접방법으로 평가된다.The friction stir welding does not require any additional heat source, welding rod, or solvent, and does not emit harmful rays or harmful substances during the welding process. Therefore, it is evaluated as an economical and environmentally friendly welding method.
상기 마찰교반용접은 종래의 용융 용접에 비해 낮은 열로 용접하는 방법이기 때문에 고온 산화성이 강한 알루미늄, 마그네슘 등과 같은 난용접성(functionally unweldable) 소재 간 접합에 적합한 용접방법이다. Since the friction stir welding is a method of welding with low heat as compared with the conventional fusion welding, it is a welding method suitable for joining between functionally unweldable materials such as aluminum and magnesium having high oxidation resistance at high temperatures.
또한 최근에는 마찰교반용접이 경량합금 소재뿐만 아니라 타이타늄, 스테인리스 스틸, 니켈 합금 등과 같은 고융점 소재 간 접합에도 이용되고 있다. In recent years, friction stir welding has also been used not only for lightweight alloys but also for bonding between high melting point materials such as titanium, stainless steel, and nickel alloys.
상기한 마찰교반용접은 두 피접합 소재를 접합하는 용접 방법 이외 하나의 소재의 표면에 고속 회전 툴을 접촉시켜 표면의 전체 또는 국부적으로 개질하는 방법에 사용되기도 한다. The above-mentioned friction stir welding is also used for a method of totally or locally modifying the surface by contacting a high-speed rotating tool to the surface of one material other than the welding method of joining the two materials to be bonded.
마찰교반을 이용한 표면 개질 방법은 기계 구조용 부품들의 표면 특성을 향상시킬 수 있는 방법으로, 마찰열을 이용하여 소재 표면의 일부를 미세화시켜 개질하는 방법과, 강화제를 표면에 제공하여 강화제와 함께 표면을 개질하는 방법이 존재한다. 이들 모두는 마찰열로 인해 소재의 표면에 미세화된 피막, 또는 강화제와 혼합된 피막이 형성될 수 있다. The surface modifying method using friction stir is a method to improve the surface characteristics of parts for mechanical structural parts. There are a method of refining a part of the surface of the material by using frictional heat and a method of modifying the surface with a reinforcing agent There is a way to do this. All of these can form a film that is refined on the surface of the material due to the frictional heat, or a film mixed with the reinforcing agent.
여기서 마찰열만을 이용하여 미세조직화시키는 방법은 미세조직 구현만으로 표면의 특성을 강화시키는데 한계가 존재한다. Here, the method of microstructuring using only frictional heat has a limitation in enhancing the surface characteristics only by the microstructure implementation.
그리고 강화제를 표면에 제공하여 표면을 강화시키는 방법은 소재의 표면에 제공된 강화제가 고속 회전 툴에 의해 비산하는 문제점이 존재하며, 강화제가 소재의 표면에 단순히 도포되어 피막을 균일하게 형성하기 어렵다는 문제점이 존재할 수 있다. 게다가, 강화제를 사용하는 경우, 피막이 이형될 수 있는 문제점이 존재한다. In the method of strengthening the surface by providing the reinforcing agent on the surface, there is a problem that the reinforcing agent provided on the surface of the material is scattered by the high-speed rotation tool, and it is difficult to uniformly form the coating by simply applying the reinforcing agent to the surface of the material Can exist. In addition, when a reinforcing agent is used, there is a problem that the coating can be released.
이와 같이, 마찰교반으로 소재의 표면을 강화시키는 경우, 기능성 강화제가 표면에 도포되어 비산하는 등의 문제점으로 인해 강화제의 정량적 제어가 곤란하고, 기능성 강화제의 균질분포가 곤란함으로써 강화제의 효과를 극대화시키는데 한계점이 존재한다. As described above, when the surface of the material is strengthened by the friction stir, it is difficult to quantitatively control the reinforcing agent due to problems such as scattering of the functional reinforcing agent on the surface and scattering of the functional enhancer, so that the effect of the reinforcing agent is maximized There is a limit.
따라서 기능성 강화제의 정량적 제어, 강화제의 균질분포로 강화제의 효과를 극대화시킬 수 있는 공정개선이 필요하다. Therefore, it is necessary to quantitatively control the functional strengthening agent and improve the process to maximize the effect of the reinforcing agent by the homogeneous distribution of the strengthening agent.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 플레이트 표면 상에 충진홈을 형성하고 충진홈에 충진제를 충진시켜 플레이트의 표면에 충진제를 균질하게 분포시킬 수 있고, 충진제의 정량적 제어가 가능함으로써 마찰교반으로 플레이트의 표면을 균일한 개질부로 개질시킬 수 있는 표면 강화 방법을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a plate, which comprises filling grooves on a surface of a plate and filling a filler in the filling grooves to uniformly distribute the filler on the surface of the plate, Which is capable of modifying the surface of a substrate with a uniform reforming portion.
또한, 균일한 개질부를 형성함으로써 표면개질의 효과를 극대화시킬 수 있는 표면 강화 방법을 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide a surface strengthening method capable of maximizing the effect of surface modification by forming a uniform modified portion.
또한, 상기한 표면 강화 방법으로 플레이트의 표면에 충진제를 균질하게 분포시킬 수 있고, 충진제의 정량적 제어가 가능함으로써 생산성을 향상시킬 수 있는 표면 강화 몰드를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a surface strengthening mold capable of uniformly distributing a filler on the surface of a plate by the above surface strengthening method and capable of quantitatively controlling a filler to thereby improve productivity.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise form disclosed. There will be.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 표면 강화 방법은, 플레이트를 준비하는 단계, 상기 플레이트의 표면 상에 복수의 충진홈을 형성하는 단계, 상기 충진홈에 충진제를 충진시켜 충진부를 형성하는 단계, 마찰교반기를 이용하여 상기 충진부가 형성된 플레이트 표면을 교반시켜 상기 플레이트의 표면 상에 개질부를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 개질부는, 상기 충진제와 상기 플레이트의 성분이 교반되어 형성된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a surface strengthening method including preparing a plate, forming a plurality of fill grooves on a surface of the plate, filling the fill groove with the filler, And forming a modified portion on the surface of the plate by stirring the plate surface formed with the filler portion using a friction stirrer, wherein the modifying portion is formed by stirring the components of the filler and the plate .
상기 플레이트는 단일금속, 합금, 복합체 및 이들의 혼합한 혼합물 중 선택되는 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. The plate may be formed of at least one selected from a single metal, an alloy, a composite, and a mixture thereof.
상기 플레이트의 표면 상에 충진홈을 형성하는 단계에 있어서, 상기 충진홈은, 상기 플레이트의 표면 일부를 화학적 식각하는 방법, 상기 플레이트의 표면 일부를 레이저로 드릴링하는 방법, 상기 플레이트의 표면 일부를 물리적으로 드릴링하는 방법, 다이아몬드 드릴링 방법, 압력에 의한 소성변형을 이용하는 방법 및 이들의 혼합된 방법 중 선택된 어느 하나의 방법으로 형성될 수 있다. The filling groove may be formed by a method of chemically etching a part of the surface of the plate, a method of drilling a part of the surface of the plate with a laser, , A method of diamond drilling, a method of using plastic deformation by pressure, and a mixed method thereof.
상기 충진홈은 상기 플레이트의 표면에서 상기 플레이트의 내부 방향으로 15㎛ 내지 15㎜ 범위로 형성할 수 있다. The filling grooves may be formed in the range of 15 탆 to 15 탆 from the surface of the plate toward the inside of the plate.
상기 충진홈과 인접한 충진홈의 이격간격은 10㎛ 내지 1㎜범위로 형성될 수 있다. The spacing distance between the filling grooves and the adjacent filling grooves may be in the range of 10 탆 to 1 mm.
상기 충진홈에 충진제를 충진시켜 충진부를 형성하는 단계에 있어서, 상기 충진제는, 블레이드(Blade), 스퀴지(Squeegee) 및 이들을 혼합시킨 혼합 방법 중 선택된 어느 하나의 방법으로 상기 플레이트 표면에 도포된 상기 충진제를 상기 충진홈에 인입시킬 수 있다. Wherein the filling agent is applied to the surface of the plate by a method selected from a blade, a squeegee, and a mixing method in which the filler is filled in the filling groove to form a filling part, Can be drawn into the filling groove.
상기 충진제는 금속재료, 비금속 재료, 탄소계 재료, 금속카바이드, 세라믹 분말 및 이들의 혼합물 중 선택된 적어도 1종 이상일 수 있다. The filler may be at least one selected from a metal material, a non-metal material, a carbon-based material, a metal carbide, a ceramic powder, and a mixture thereof.
상기 충진제는, 상기 플레이트의 성분과 혼합되어 상기 플레이트 표면의 기계적 강도, 열전도성 물리적 특성 및 화학적의 특성 중 적어도 어느 하나의 특성을 강화시키는 재료를 사용할 수 있다. The filler may be a material which is mixed with the components of the plate and strengthens at least one of mechanical strength, thermal conductive physical properties and chemical characteristics of the plate surface.
상기 충진홈에 충진제를 충진시켜 충진부를 형성하는 단계에 있어서, 상기 충진부의 노출 표면은 상기 플레이트의 일 표면과 동일 평면에 형성될 수 있다. In the step of filling the filling groove with the filler to form the filling part, the exposed surface of the filling part may be formed flush with one surface of the plate.
상기 충진부의 직경은 100㎛ 내지 10㎜ 범위일 수 있다. The diameter of the filling part may be in the range of 100 μm to 10 mm.
마찰교반기를 이용하여 상기 충진부가 형성된 플레이트 표면을 교반시켜 상기 플레이트의 표면 상에 개질부를 형성하는 단계에 있어서, 상기 마찰교반기는 0.1 mm/sec 내지 100mm/sec의 속도로 상기 플레이트 표면을 교반시킬 수 있다. The step of stirring the plate surface formed with the filling part using a friction stirrer to form a modified part on the surface of the plate may include stirring the plate surface at a speed of 0.1 mm / sec to 100 mm / sec have.
상기 마찰교반기는 100 rpm 내지 2000 rpm의 속도로 회전시킬 수 있다. The friction stirrer may be rotated at a speed of 100 rpm to 2000 rpm.
상기 마찰교반기는, 바디부와, 상기 바디부에어 돌출되어 상기 플레이트의 내부로 삽입되는 고속회전툴을 포함하고, 상기 고속 회전툴의 삽입되는 깊이는 10㎛ 내지 10mm범위일 수 있다. The friction stirrer may include a body portion and a high-speed rotation tool protruding from the body portion to be inserted into the plate, wherein a depth of insertion of the high-speed rotation tool may be in a range of 10 탆 to 10 mm.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표면 강화 몰드는 상기 표면 강화 방법으로 형성된다. According to another aspect of the present invention, a surface strengthening mold is formed by the surface strengthening method.
상기 개질부는 상기 플레이트의 일 표면 상에 20㎛ 내지 20㎜ 범위로 형성될 수 잇다. The modifying portion may be formed on one surface of the plate in a range of 20 탆 to 20 탆.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표면 강화 판재는 상기 표면 강화 방법으로 형성된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a surface strengthening method comprising:
본 발명의 실시예에 따르면, 표면 강화 방법은 플레이트 표면 상에 충진홈을 형성하고 충진홈에 충진제를 충진시켜 플레이트의 표면에 충진제를 균질하게 분포시킬 수 있고, 충진제의 정량적 제어가 가능함으로써 마찰교반으로 플레이트의 표면을 균일한 개질부로 개질시킬 수 있는 효과가 있다. According to the embodiment of the present invention, the surface strengthening method can form fill grooves on the plate surface and fill the fill grooves in the fill grooves to uniformly distribute the fillers on the surface of the plate, and to control the fillers quantitatively, It is possible to modify the surface of the plate with a uniform reforming portion.
또한, 표면 강화 방법을 적용하여 균일한 개질부를 형성함으로써 표면개질의 효과를 극대화시킬 수 있는 효과가 있다. Further, by applying a surface strengthening method to form a uniform modified portion, the effect of surface modification can be maximized.
또한, 표면 강화 방법을 적용하여 표면 강화 몰드는 플레이트의 표면에 충진제를 균질하게 분포시킬 수 있고, 충진제의 정량적 제어가 가능함으로써 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. Also, by applying the surface strengthening method, the surface strengthening mold can uniformly distribute the filler on the surface of the plate, and it is possible to control the filler quantitatively, thereby improving the productivity.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above effects and include all effects that can be deduced from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표면 강화 방법을 도시한 순서도이다.
도 2 내지 도 5는 발명의 실시예에 따른 표면 강화 방법을 도시한 공정도들이다.
도 6은 도 4의 I-I'에 따른 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 표면 강화 방법을 적용한 표면 강화 몰드를 도시한 단면 사시도다.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 표면 강화 방법을 적용한 표면 강화 몰드를 도시한 단면 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2에 따른 표면 강화 몰드의 경도분포를 도시한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 표면 강화 몰드의 충격 특성을 도시한 그래프이다. 1 is a flowchart showing a surface strengthening method according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2 to 5 are process drawings showing a surface strengthening method according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view taken along line I-I 'of FIG.
7 is a sectional perspective view showing a surface strengthening mold to which the surface strengthening method according to Embodiment 1 of the present invention is applied.
8 is a cross-sectional perspective view showing a surface strengthening mold to which the surface strengthening method according to the second embodiment of the present invention is applied.
9 is a graph showing the hardness distributions of the surface strengthening molds according to the first and second embodiments of the present invention.
10 is a graph illustrating impact characteristics of a surface enhanced mold according to embodiments of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" (connected, connected, coupled) with another part, it is not only the case where it is "directly connected" "Is included. Also, when an element is referred to as " comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표면 강화 방법을 도시한 순서도이고, 도 2 내지 도 5는 발명의 실시예에 따른 표면 강화 방법을 도시한 공정도들이고, 도 6은 도 4의 I-I'에 따른 단면도이다. FIG. 1 is a flow chart illustrating a surface strengthening method according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 to 5 are process charts illustrating a surface strengthening method according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a cross- Fig.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표면 강화 방법은 플레이트를 준비하는 단계(S100), 상기 플레이트(110)의 표면 상에 복수의 충진홈(210)을 형성하는 단계(S200), 상기 충진홈(210)에 충진제(310)를 충진시켜 충진부(400)를 형성하는 단계(S300), 마찰교반기(500)를 이용하여 상기 충진부(400)가 형성된 플레이트(110) 표면을 교반시켜 상기 플레이트(110)의 표면 상에 개질부(600)를 형성하는 단계(S400)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a surface strengthening method according to an embodiment of the present invention includes preparing a plate (S100), forming a plurality of
여기서 상기 개질부(600)는, 상기 충진제(310)와 상기 플레이트(110)의 성분이 교반되어 형성된다. Here, the reforming
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 표면 강화 방법은 플레이트(110) 표면 상에 충진홈(210)을 형성하고 충진홈(210)에 충진제(310)를 충진시켜 플레이트(110)의 표면에 충진제(210)를 균질하게 분포시킬 수 있고, 충진제(310)의 정량적 제어가 가능함으로써 마찰교반으로 플레이트(110)의 표면을 균일한 개질부(600)로 개질시킬 수 있다. As described above, in the surface strengthening method according to the embodiment of the present invention, the
또한, 표면 강화 방법을 적용하여 균일한 개질부(600)를 형성함으로써 표면개질의 효과를 극대화시킬 수 있다. Further, by applying the surface strengthening method to form a
이하에서는 공정도와 순서도를 매칭시켜 구체적으로 설명하기로 한다. Hereinafter, the process diagram and the flowchart will be described in detail by matching.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표면 강화 방법은 플레이트(110)를 준비하는 단계(S100)를 실시한다. Referring to FIGS. 1 and 2, a surface strengthening method according to an embodiment of the present invention includes a step of preparing a plate 110 (S100).
플레이트(110)는 단일금속, 합금, 복합체 및 이들을 혼합한 혼합물 중 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있다. 예를 들어, 금속 매트릭스 복합재(metal matrix composite), 철합금(ferrous alloy), 가령, 스틸 및 스테인리스 스틸, 및 비철 재료들 중 어느 하나를 포함할 수 있다. The
플레이트(110)는 판 형상일 수도 있고, 소정의 굴곡진 형상, 접힌 형상 등으로 형성될 수 있으나, 이에 한정하는 것이 아니며, 추후에 진행되는 마찰교반을 실시할 수 있는 표면을 구비한 형상이면 어떠한 형상이든 가능하다. The
도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 플레이트(110)의 표면 상에 복수의 충진홈(210)을 형성하는 단계(S200)를 실시한다. Referring to FIGS. 1 and 3, a step S200 of forming a plurality of filling
충진홈(210)은 추후에 충진홈(210)에 배치되는 충진제(310)의 충진량을 제어하기 위해 복수의 홈으로 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 충진홈(210)은 그 형상이 크게 되면 일부 영역에 충진제(310)의 과잉배치로 인해 개질부(600)를 균일하게 형성하기 어렵고, 충진홈(210)의 너무 작게 되면 충진홈(210)에 충진제(310)를 정량적으로 제어하기 곤란할 수 있다. 따라서 충진홈(210)은 소정의 형상으로 형성시키며 복수 개로 배치시켜 전술한 문제점을 해결하는 것이 바람직하다. It is preferable that the filling
플레이트(110)의 표면에서 플레이트(110)의 내부 방향으로 충진홈(210)을 형성한다. 충진홈(210)은 플레이트(110)의 표면에서 플레이트(110)의 내부 방향으로 15㎛ 내지 15㎜ 범위로 형성될 수 있다. 충진홈(210)의 형상은 추후 도 4에서 충진부(400)와 함께 상세히 설명하기로 한다. A
상기 충진홈(210)은 플레이트(110)의 표면 일부를 화학적 식각하는 방법, 플레이트(110)의 표면 일부를 레이저로 드릴링하는 방법, 플레이트(110)의 표면 일부를 물리적으로 드릴링하는 방법, 다이아몬드 드릴링 방법, 압력에 의한 소성변형을 이용하는 방법 및 이들의 혼합된 방법 중 선택된 어느 하나의 방법으로 형성할 수 있다. The filling
예를 들어, 플레이트(110)의 표면 일부를 화학적 식각하는 방법의 경우는, 플레이트(110) 표면 상에 감광성 포토레지시스트를 도포하여 포토레지스트층으 형성할 수 있다. 그리고 마스크를 사용하여 상기 포토레지스트층상에 UV를 조사하여 상기 포토레지스트층의 일부를 경화시킬 수 있다. 이에 포토레지스트층은 경화 영역과 비경화 영역으로 구분 지을 수 있다. For example, in the case of a method of chemically etching a part of the surface of the
그리고 현상액(develop)을 이용하여 상기 포토레지스트층을 경화 영역 또는 비경화영역 중 어느 하나를 제거시켜 플레이트(110) 표면의 일부를 노출시킬 수 있다. 여기서 충진홈(210)은 상기 노출 표면의 형상에 의해 제어될 수 있다. Then, a portion of the surface of the
그리고 상기 포토레지스트로부터 플레이트(110) 표면의 일부가 노출시킨 영역 상에 식각액을 제공하여 상기 노출된 플레이트 표면을 식각시킬 수 있다. 여기서 식각액의 종류 및 식각액의 담지 시간은 플레이트(110)의 물질에 따라 상이함으로 특별히 한정하지 않는다. The exposed plate surface may be etched by providing an etchant on the exposed area of the surface of the
그리고 상기 식각액의 담지 시간을 조절하여 충진홈(210)의 깊이를 제어할 수 있다. Further, the depth of the filling
그리고 상기 사용된 식각액을 중화시키고, 상기 포토레지스트를 상기 플레이트(110) 표면 상에서 제거하면 플레이트(110) 표면 상에 충진홈(210)을 형성시킬 수 있다. When the etchant is neutralized and the photoresist is removed on the surface of the
다른 예를 들면, 상기 플레이트(110)의 표면에 레이저, 전자 빔과 같은 비접촉식 에너지를 외부에서 제공하여 충진홈(210)을 형성할 수 있다. Alternatively, a non-contact energy such as a laser beam or an electron beam may be externally provided on the surface of the
여기서 레이저, 전자 빔과 같은 비접촉식 에너지를 제공하여 충진홈(210)을 형성하는 방법은 플레이트(110)의 표면에 이물질 또는 물리/화학적 충격이 제공되지 않음으로 인해 추후에 순도 높은 개질부(600)를 형성할 수 있는 장점이 존재할 수 있다. 이하에서는 레이저, 전자 빔과 같은 비접촉식 에너지를 외부에서 제공하는 방법은 레이저 드릴링으로 통칭한다. Here, the method of forming the filling
그리고 레이저 드릴링은 레이저의 세기를 조절함으로써 플레이트(110) 표면의 충진홈(210)의 깊이(참조 도 6의 P) 또는 직경(참조 도 6의 Q)을 제어할 수 있다. 여기서 레이저 드릴링의 레이저 세기는 플레이트(110)의 물질에 따라 상이함으로 특별히 한정하지 않는다. Laser drilling can control the depth (reference P in FIG. 6) or diameter (Q in FIG. 6) of the filling
한편, 충진홈(210)은 플레이트(110)의 일 표면에 대해서 선택적으로 전면 또는, 일부 영역에만 배치시킬 수도 있다. 다시 말해, 플레이트의 전면에 충진홈을 형성하는 경우 플레이트 전면에 표면을 강화하기 위한 것이고, 일부에 충진홈을 형성하는 경우는 일부 영역에 기계적, 화학적 강도가 집중된 표면을 강화시키기 위한 것이다. Meanwhile, the filling
한편, 충진홈(210)과 인접한 충진홈(210)의 이격간격(D)은 10㎛ 내지 1㎜범위로 형성될 수 있다. The spacing D between the filling
충진홈(210)의 이격간격(D)이 10㎛ 미만일 경우, 충진홈(210)의 형성 수가 증가하여 공정이 어려워 공정 효율이 저하될 수 있고, 충진홈(210)의 형성과정에서 인접 충진홈(210)과 연결되어 추후 충진제(310)의 충진량을 제어하기 어려운 형상으로 충진홈(210)이 형성될 수 있다. If the spacing distance D between the filling
충진홈(210)의 이격간격(D)이 1㎜ 초과일 경우, 충진홈(210) 간에 거리가 멀어져 추후에 마찰교반으로 충진제(310)와 플레이트(110) 물질이 불균일하게 혼합되는 영역이 발생될 수 있다. 즉, 추후에 형성되는 개질부(600)의 성분이 불균일하게 형성될 수 있어 표면 강화의 효율을 저하시키는 원인이 될 수 있다. When the spacing distance D between the filling
이와 같이, 충진홈(210)을 플레이트(110) 상에 형성함으로써 충진제(310)를 물리적으로 정량화시킬 수 있는 구조를 마련할 수 있다. By forming the filling
도 1 및 도 4를 참조하면, 충진홈(210)에 충진제(310)를 충진시켜 충진부(400)를 형성하는 단계(S300)를 실시한다. 여기서 보다 용이한 설명을 위해 도 6을 참조하여 설명하기로 한다. Referring to FIGS. 1 and 4, a
먼저, 충진제(310)는 플레이트(110)의 성분과 혼합되어 플레이트(110) 표면의 기계적 강도, 열전도성 물리적 특성 및 화학적의 특성 중 적어도 어느 하나의 특성을 강화시킬 수 있는 재료를 사용할 수 있다. First, the
예를 들어, 충진제(310)는 금속재료, 비금속 재료, 탄소계 재료, 금속카바이드 및 세라믹 분말 중에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 다른 예로, 충진제(310)는 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 알루미늄, 티타늄, 니오븀, 탄탈륨, 및 레늄 및 이들을 혼합한 혼합물 중 선택되는 어느 하나를 포함하지만 이들에만 한정하는 것은 아니다. For example, the
본 발명의 실시예에 따른 표면 강화 방법의 충진제 충진방법은 스퀴지(Squeegee), 블레이드(Blade) 및 이들을 혼합시킨 혼합 방법 중 선택된 어느 하나의 방법으로 플레이트(110) 표면에 도포된 충진제(210)을 밀어 충진홈(310)에 충진제(310)를 인입시키는 방법을 사용할 수 있다. The filler filling method of the surface strengthening method according to an embodiment of the present invention may include filling the
블레이드(900)를 사용한 충진제(310) 충진방법을 예를 들어 설명하면, 먼저, 분말로 형성된 충진제(310)를 플레이트(110)의 일 표면에 도포한다. 그리고, 블레이트(900)를 플레이트(110) 표면에 부착시키고, 블레이트(900)를 일방향으로 밀어 플레이트(110) 상에 도포된 충진제(310)를 충진홈(210)에 인입시킬 수 있다. For example, a method of filling the
여기서는 블레이드(900)를 미는 단계는 충진제(310)가 충진홈(210)에 충분히 인입되도록 반복 수행할 수 있으며, 미는 방향 또한 다양한 방향으로 설정하여 인입 확률을 높일 수 있다. Here, the step of pushing the
분말로 형성된 충진제(310)은 충진홈(210)에 충진제(310)를 인입시키는데 용이할 수 있으나, 분말 형상으로 인해 비산 확률이 높아 충진량을 정량적으로 제어하기 어려울 수 있다. The
다른 예로써, 분말로 형성된 충진제(310)를 바인더에 혼합시켜 점성체로 형성하는 방법이 있다. 상기 바인더로 점성이 있는 소재로 변경된 충진제(310)를 플레이트(110) 일 표면에 도포하고 블레이트(900)를 통해 충진홈(210)에 충진제(310)를 인입시킬 수 있다. As another example, there is a method of forming a viscous body by mixing a
상기 바인더는 추후에 실시되는 마찰교반에서 발생된 마찰열로 인해 강열감량(Iginition loss)되어 개질부(600)의 성분에 영향을 주지 않는 바인더를 사용할 수 있다. The binder can be a binder that does not affect the components of the reforming
이와 같이, 충진홈(210)을 이용하여 충진제(310)의 정량적 제어가 가능할 수 있고, 충진제(310)를 플레이트(110)의 표면 상에 균질하게 분포시킬 수 있다. Thus, the
또한, 본 발명의 실시예에 따른 표면 강화 방법의 충진제(310) 충진방법으로 충진제(310)의 충진량을 제어할 수 있다. Also, the filling amount of the
여기서 용이한 설명을 위해 도 6을 참조하면, 충진제(310)는 충진홈(210)에 충진하여 충진부(400)를 형성함에 있어서, 충진부(400)의 노출 표면(450)은 플레이트(110)의 일 표면과 동일 평면을 이루도록 형성할 수 있다. 다시 말해, 플레이트(110)의 일 표면은 플레이트(110) 표면과 충진부(400)가 노출되어 동일 평면을 이루도록 형성될 수 있다. 6, the
이와 같이, 충진부(400)의 노출 표면(450)과 플레이트(110)의 일 표면이 동일 평면을 이루도록 형성함으로써 충진제(310)의 충진량을 제어할 수 있다. In this way, the filling amount of the
예를 들어 설명하면, 먼저 충진홈(210)을 형성하는 단계(S200)에서 충진홈(210)의 형성 개수, 충진홈(210)의 형상을 제어할 수 있다. 여기서 충진홈(210)의 형상과 충진홈(210)의 개수만으로는 충진제(310)의 충진량(이하 “충진량”)을 정량적으로 제어하기에는 한계가 있다. 그래서 상기 충진량을 정량적으로 제어하기 위해서는 충진홈(210)에 충진되는 충진제(310)의 량이 중요할 수 있다. For example, the number of the filling
여기서 상기 충진부(400)의 노출 표면(450)은 플레이트(110)의 일 표면과 동일 평면을 이루도록 형성함으로써 상기 충진량을 제어할 수 있다. Here, the exposed
예를 들면, 충진홈(210)에 충진제(310)가 일부만 충진되는 경우, 충진제(310)가 동일하게 일부만 충진되도록 구현하기 곤란할 수 있다. 즉, 충진제(310)가 충진홈(210)에 일부만 충진될 수도 있고, 다른 영역의 충진홈(210)에는 충진제(310)가 미충진되는 영역이 발생할 수 있다. For example, when the
그리고 반대의 경우, 충진홈(210)에 충진제(310)가 과잉 충진되는 경우가 발생할 수 있다. 과잉 충진되는 경우 또한, 일부는 과잉 충진이 될 수 있고, 일부는 미충진되는 경우가 발생할 수 있다. In the opposite case, the
이와 같이, 충진제(310)를 충진함에 있어 충진량을 제어하기 위해서는 기준이 필요하며, 상기한 기준은 플레이트(110)의 일 표면과 충진부(400)의 노출 면이 동일 평면을 이루도록 충진제(310)를 충진하여 충진량을 제어할 수 있다. 다시 말해, 플레이트(110) 표면은 플레이트(110) 표면에 충진제(310)가 일부 표면에 노출되도록 형성될 수 있다. In this case, the reference is required for the
한편, 충진부(400)과 인접한 충진부(400)의 이격간격(D)은 10㎛ 내지 1㎜ 범위로 형성될 수 있다. Meanwhile, the spacing D between the filling
충진부(400)의 이격간격(D)이 10㎛ 미만일 경우, 충진홈(210)의 형성과정에서 인접 충진홈(210)과 연결되어 충진부(400)의 형상의 커질 수 있다. 즉, 충진제(310)의 충진량을 제어하기 어려운 형상으로 충진부(400)가 형성될 수 있다. When the spacing distance D between the filling
다시 말해 충진부(400)의 형상이 커짐에 따라 국부 영역에 충진제(310)가 과잉으로 공급되어 충진제(310)가 균일하게 분산되지 않아 주변의 조성과 상이한 개질부(600)가 형성될 수 있다. 즉 일부 영역에 충진제(310) 성분이 과잉 공급됨에 따라 상대적으로 경도가 증가한 영역이 발생하여 상대적으로 주변 영역의 경도가 낮아 마모 또는 깨지기 용이한 개질부(600)가 형성될 수 있다. In other words, as the shape of the filling
충진부(400)의 이격간격(D)이 1㎜ 초과일 경우, 충진부(210) 간에 거리가 멀어져 추후에 마찰교반으로 충진제(310)와 플레이트(110) 물질이 불균일하게 혼합되는 영역이 발생될 수 있다. 즉, 추후에 형성되는 개질부(600)의 성분이 불균일하게 형성될 수 있어 표면 강화의 효율을 저하시키는 원인이 될 수 있다.When the spacing distance D between the filling
다시 말해, 개질부(600)의 일부 영역의 경도가 증가한 반면, 일부 영역은 충진제(310)와 플레이트(110) 물질의 혼합이 발생되지 않아 상대적으로 경도가 낮은 영역이 발생될 수 있다. 즉, 강화된 영역의 균일도가 저하되어 강화 효율을 저하시키는 원인이 될 수 있다. In other words, the hardness of a part of the area of the reforming
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 표면 강화 방법은 충진부(400)의 이격 간격으로 충진제(210)를 균질하게 분포시킬 수 있고, 충진제(210)의 정량적 제어가 가능할 수 있다. As described above, the surface strengthening method according to the embodiment of the present invention can uniformly distribute the
또한, 충진부(400)은 플레이트(110)의 표면에서 플레이트(110)의 내부 방향으로 15㎛ 내지 15㎜ 범위로 형성될 수 있다. 여기서 충진부(400)의 형성 깊이(P)와 충진홈(210)의 형성 깊이(P)는 동일할 수 있다. Also, the filling
충진부(400)의 깊이(P)가 15㎛ 미만인 경우, 충진홈(210)에 배치되는 충진제(310)의 입자 크기로 의해 충분한 충진이 이루어지지 않을 수 있으며, 이에 따라 플레이트(110)의 표면에 도포한 경우와 유사한 문제점이 발생할 수 있다. 게다가 충진부(400)에 충진제(310)의 충진량이 미미하여 특성이 강화된 개질부(600)를 형성하기에 곤란할 수 있다. If the depth P of the filling
충진부(400)의 깊이가 15㎜를 초과한 경우, 마찰교반의 고속회전 툴(참조 도 5의 550)이 플레이트(110) 표면에 대해 삽입되는 깊이보다 더 깊이 배치될 수 있기 때문에 충진제(210)와 플레이트(110)의 성분을 함께 교반하기가 곤란할 수 있다. When the depth of the
다시 말해, 마찰교반을 실시했음에도 불구하고 충진부(400)의 깊이로 인해 충진제(210)와 플레이트(110)가 교반되지 않은 영역이 존재할 수 있다. 따라서 충진제(210)가 교반되지 않은 영역에 플레이트(110) 표면의 표면 강화 효율을 저하시키는 원인이 될 수 있다. In other words, there may be a region where the
또한, 충진부(400)의 직경(Q)은 100㎛ 내지 10㎜범위로 형성될 수 있다. 여기서 충진부(400)의 직경(Q)은 충진홈(210)의 직경과 동일하게 형성될 수 있다. 또한 직경이라 하여 충진부(400)가 원형을 의미하는 것이 아니고 사각 또는 삼각 등으로 형성될 수 있으며 이들의 평균 사이즈를 직경으로 정의한다. The diameter Q of the filling
충진부(400)의 직경(Q)이 100㎛ 미만인 경우는, 충진홈(210)에 충진제(310)의 인입 효율이 저하되어 충진제(310)의 균일한 분산을 저하시킬 수 있다.If the diameter Q of the filling
충진부(400)의 직경(Q)이 10㎜ 초과인 경우, 충진부(400)에 배치된 충진제(310)가 과잉 공급되어 개질부(600)의 균일한 목표 경도 등의 특성을 구현하기 곤란할 수 있다. 즉 과잉 공급된 충진제(310)의 충진량으로 인해 개질부(600)의 일부 영역은 경도 등이 높은 반면, 일부는 경도 등이 상대적으로 낮아 균일한 경도 등을 구현하기 곤란하여 개질부(600)의 전체적인 경도 등이 저하될 수 있다. When the diameter Q of the filling
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 표면 강화 방법은 플레이트(110)의 표면 상에 충진홈(210)을 형성하고 충진홈(210)에 충진제(310)를 충진시켜 충진부(400)를 형성함으로써 플레이트(110)의 표면에 충진제(310)를 균질하게 분포시킬 수 있고, 충진제(310)의 정량적 제어가 가능할 수 있다. As described above, according to the surface strengthening method of the present invention, the filling groove (210) is formed on the surface of the plate (110), and the filler (310) The
도 1 및 도 5를 참조하면, 마찰교반기(500)를 이용하여 충진부(400)가 형성된 플레이트(110) 표면을 교반시켜 플레이트(110)의 표면 상에 개질부(600)를 형성하는 단계(S400)를 실시한다. 1 and 5, a step of stirring a surface of a
먼저, 마찰교반기(500)는 바디부와 상기 바디부에서 돌출된 고속 회전툴(550)을 포함할 수 있다. 고속 회전툴(550)은 플레이트(110)의 표면 일부에 삽입될 수 있다. First, the
상기 삽입된 고속 회전툴(550)은 회전하여 마찰열을 발생시켜 충진제(310)와 플레이트(110)의 재료를 합성시켜 개질부(600)를 형성할 수 있다. 다시 말해, 개질부(600)는 충진부(400)에 배치되는 충진제(310)의 재료와 플레이트(110)의 재료가 합성된 합금, 금속 복합체 등으로 형성될 수 있다. The inserted high-
여기서 마찰교반기(500)의 고속 회전툴(550)의 회전속도는 100rpm 내지 2000 rpm의 속도로 회전시킬 수 있다. 고속 회전툴(550)의 회전속도가 100rpm미만이면 회전으로 인한 마찰열 발생이 미미하여 미교반될 수 있고, 고속 회전툴(550)의 회전속도가 2000rpm을 초과하면, 고속 회전으로 인해 마찰열의 발생은 용이하나 에너지 소모가 증가할 수 있다. Here, the rotation speed of the high-
한편, 고속 회전툴(550)의 삽입되는 깊이는 10㎛ 내지 10mm범위일 수 있다. 여기서 고속 회전툴(550)의 삽입되는 깊이는 충진홈(210)의 형성 깊이(P)와 유사할 때, 균일한 개질부(600)를 형성할 수 있다. 그러나 상기한 같이 고속 회전툴(550)의 삽입되는 깊이와 충진홈(210)의 형성 깊이(P)를 유사하게 형성하는 것은 현실적으로 곤란함으로 이를 최대한 유사하도록 조절하는 것이 바람직하다. Meanwhile, the depth of insertion of the high-
그리고, 고속 회전툴(550)의 삽입되는 깊이보다 충진홈(210)의 형성 깊이(P)가 더 크게 형성될 수 있다. 이는 고속 회전툴(550)로 인해 발생되는 마찰열로 플레이트(110)의 물질과 충진제(310)의 물질이 합성되면서 물질확산(diffudion)이 발생하여 플레이트(110) 표면에서 개질부(600)가 확산된 형상으로 형성될 수 있기 때문이다. The depth P of the filling
따라서 전술한 내용을 고려할 경우, 고속 회전툴(550)의 삽입되는 깊이는 10㎛ 내지 10mm범위로 형성하는 것이 바람직하다. Therefore, it is preferable that the depth of insertion of the high-
고속 회전툴(550)의 삽입 깊이가 10㎛ 미만인 경우, 마찰열이 발생할 수 있는 삽입 깊이가 낮아 마찰열이 충분히 발생되지 않을 수 있다. 게다가 충진홈(210)의 형성 깊이(P)에 비교하여 낮은 깊이로 삽입되어 충진부(400)에 배치된 충진제(310)를 교반하는데 곤란함이 존재할 수 있다. When the insertion depth of the high-
다시 말해, 고속 회전툴(550)의 삽입 깊이가 낮아 충진제(310)가 교반되지 않은 영역이 잔존할 수 있다. 상기 잔존하는 충진제(310)는 개질부(600)의 결함을 발생시켜 개질부(600)의 성능을 저하시킬 수 있다. In other words, the region where the
고속 회전툴(550)의 삽입 깊이가 10mm 초과인 경우, 플레이트(110)로 삽입된 깊이가 깊어 교반되는 플레이트(110)의 물질량이 증가할 수 있다. 다시 말해, 충진부(400)의 충진제(310)의 량에 비교하여 합성되는 플레이트(110)의 물질이 상대적으로 증가하여 개질부(600) 내의 충진제(310)의 밀도가 낮아져 개질부(600)의 특성이 저하시킬 수 있다. If the insertion depth of the high-
따라서 본 발명의 실시예에 따른 표면 강화 방법은 고속 회전툴(550)의 삽입되는 깊이가 10㎛ 내지 10mm범위로 형성되도록 제어하여 균일한 개질부(600)를 형성함으로써 표면개질의 효과를 극대화시킬 수 있다. Therefore, in the surface strengthening method according to the embodiment of the present invention, the depth of insertion of the high-
또한, 마찰교반기(500)의 교반속도는 0.1 mm/sec 내지 100mm/sec의 속도로 상기 플레이트(110) 표면을 교반시킬 수 있다. Also, the stirring speed of the
마찰교반기(500)의 교반속도가 0.1 mm/sec 미만인 경우, 교반속도가 너무 느려 생산성이 저하될 수 있고, 마찰교반기(500)의 교반속도가 100 mm/sec 초과인 경우, 교반속도가 빨라 미교반된 영역이 존재할 수 있다. If the stirring speed of the
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 표면 강화 방법은 플레이트(110) 표면 상에 충진홈(210)을 형성하고 충진홈(210)에 충진제(310)를 충진시켜 플레이트(110)의 표면에 충진제(310)를 균질하게 분포시킬 수 있고, 충진제(310)의 정량적 제어가 가능함으로써 마찰교반으로 플레이트(110)의 표면을 균일한 개질부(600)로 개질시킬 수 있다. As described above, according to the embodiment of the present invention, the surface strengthening method includes forming the
또한, 표면 강화 방법을 적용하여 균일한 개질부(600)를 형성함으로써 표면개질의 효과를 극대화시킬 수 있다. Further, by applying the surface strengthening method to form a
도 7은 본 발명의 실시예1에 따른 표면 강화 방법을 적용한 표면 강화 몰드를 도시한 단면 사시도이고, 도 8은 본 발명의 실시예2에 따른 표면 강화 방법을 적용한 표면 강화 몰드를 도시한 단면 사시도이고, 도 9는 본 발명의 실시예 1및 실시예2 에 따른 표면 강화 몰드의 경도분포를 도시한 그래프이고, 도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 표면 강화 몰드의 충격 특성을 도시한 그래프이다. FIG. 7 is a sectional perspective view showing a surface strengthening mold to which the surface strengthening method according to Embodiment 1 of the present invention is applied, FIG. 8 is a sectional perspective view showing a surface strengthening mold applying the surface strengthening method according to Embodiment 2 of the present invention And FIG. 9 is a graph showing the hardness distribution of the surface strengthening mold according to the first and second embodiments of the present invention, and FIG. 10 is a graph showing the impact characteristics of the surface strengthening mold according to the embodiments of the present invention to be.
여기서 도 7 내지 도 10은 중복 설명을 회피하면서 용이한 설명을 위해 도 1 내지 도 6을 인용하여 설명하기로 한다. 7 to 10 will be described with reference to Figs. 1 to 6 for ease of explanation while avoiding redundant description.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 표면 강화 방법을 적용하여 형성된 표면 강화 몰드(10)를 도시한다. 표면 강화 몰드(10)는 플레이트(110)와, 플레이트(110)의 일 표면 상에 형성된 개질부(600)를 포함한다. 여기서 개질부(600)는 플레이트(110) 표면의 일부 영역에 형성된 것을 도시하였다. Fig. 7 shows a
여기서 개질부(600)는 플레이트(110)의 일 표면 상에 20㎛ 내지 20㎜ 범위로 형성될 수 있다. Here, the reforming
그리고 도 8을 참조하면, 실시예2의 몰드(1000)를 도시한다. 몰드(1000)는 플레이트(110)의 표면에 강화층(700)이 형성되어 있다. 여기서 강화층(700)은 플레이트(110)의 표면에 형성된 충진홈(210)에 강화제를 도포하고, 상기 강화제가 도포된 플레이트(110)의 표면을 마찰교반하여 형성하였다. 8, the
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 표면 강화 몰드(10)의 경도분포와 비교예의 경도분포를 비교하였다. 여기서 본 발명의 실시예인 플레이트(110) 상에 형성된 개질부(600), 강화층(700) 및 비교예인 플레이트(110)의 경도를 비교하였다. Referring to FIG. 9, the hardness distribution of the surface-strengthening
여기서 본 발명의 실시예들에 따른 표면 강화 몰드(10, 1000)의 경도분포를 비교하기 위해 비교예는 플레이트(110)의 표면의 경도를 측정하였다. Here, in order to compare the hardness distributions of the
또한 비교예 및 실시예1, 2에서 비교 데이터의 정확도를 높이기 위해 동일한 시편 크기에서 측정을 진행하였고, 비교예와 실시예1, 2에서는 마찰교반기(500)를 800rpm의 회전 속도로 분당 200mm로 마찰교반 하였다. In Comparative Examples and Examples 1 and 2, the measurement was carried out at the same specimen size in order to increase the accuracy of the comparison data. In Comparative Examples and Examples 1 and 2, the
먼저, 비교예로써 플레이트(110)의 경도는 270HV 내지 330HV로 측정되었다. First, as a comparative example, the hardness of the
그리고 실시예2에서는 플레이트(110) 상에 형성된 강화층(700)의 경도는 470HV 내지 530HV로 측정되었다. In Example 2, the hardness of the reinforcing
본 발명의 실시예1에 따른 표면 강화 몰드에 형성된 개질부(600)의 경도는 480HV 내지 600HV으로 측정되었다.The hardness of the modified
여기서 실시예1에서는 경도가 다소 높게 측정되었으나, 경도의 균일도 면에서는 균일한 경도를 나타내지 못한 반면, 실시예2에서는 경도가 실시예1과 비교해 경도가 자소 낮은 반면 균일한 경도로 측정되었다. In Example 1, the hardness was measured to be rather high, but in the case of the hardness uniformity, the uniform hardness was not exhibited. On the other hand, in Example 2, the hardness was measured to be uniform hardness.
이는 실시예2에서는 균일한 교반 및 정량적인 충진으로 인해 균일한 경도가 측정된 것으로 판단되며, 실시예1의 경우는 균일한 교반 또는 정량적인 충진 중 어느 하나가 미비되어 균일도가 다소 저하된 것으로 판단된다. 그러나, 비교예와 비교하여 실시예 1 및 실시예 2는 경도가 효과적으로 상승되었음을 알 수 있다. In Example 2, it was judged that uniform hardness was measured due to uniform stirring and quantitative filling. In Example 1, it was judged that uniform stirring or quantitative filling did not occur and uniformity was slightly lowered do. However, as compared with the comparative example, it can be seen that the hardness is effectively increased in Examples 1 and 2.
따라서 본 발명의 실시예들에 따른 표면 강화 몰드(10, 1000)는 플레이트(110)의 표면에 충진제(310)를 균질하게 분포시킬 수 있고, 충진제(310)의 정량적 제어가 가능함으로써 마찰교반으로 플레이트(110)의 표면을 균일한 경도를 갖는 개질부(600) 또는 강화층(700)으로 개질시킬 수 있다. Therefore, the
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 표면 강화 몰드는 표면 강화 방법을 적용하여 균일한 개질부(600)를 형성함으로써 표면개질의 효과를 극대화시킬 수 있다.As described above, the surface strengthening mold according to the embodiment of the present invention can maximize the effect of the surface modification by forming the
도 10을 참조하면, 비교예는 플레이트(110)의 충격흡수에너지가 18J로 측정되었다. 10, in the comparative example, the impact absorption energy of the
그리고 실시예 2는 플레이트(110) 상에 형성된 강화층(700)의 충격흡수에너지가 22J로 측정되었다. In Example 2, the impact absorption energy of the reinforcing
실시예1은 표면 강화 몰드(10)에 형성된 개질부(600)의 충격흡수에너지가 24J로 측정되었다. In Example 1, the impact absorption energy of the reforming
따라서 본 발명의 실시예들에 따른 표면 강화 몰드(10, 1000)는 플레이트(110)의 표면에 충진제(210)를 균질하게 분포시킬 수 있고, 충진제(210)의 정량적 제어가 가능함으로써 마찰교반으로 플레이트(110)의 표면을 균일한 경도를 갖는 개질부(600) 또는 강화층(700)으로 개질시킬 수 있다. Therefore, the
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 표면 강화 몰드는 표면 강화 방법을 적용하여 균일한 개질부를 형성함으로써 표면개질의 효과를 극대화시킬 수 있다. As described above, the surface strengthening mold according to the embodiment of the present invention can maximize the effect of the surface modification by forming the uniform reforming portion by applying the surface strengthening method.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. The scope of the present invention is defined by the appended claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.
10: 표면 강화 몰드
110: 플레이트
210: 충진홈
310: 충진제
400: 충진부
500: 마찰교반기
550: 고속 회전툴
600: 개질부
D: 충진부 간의 이격거리
P: 충진부의 깊이
Q: 충진부의 직경10: Surface strengthened mold
110: Plate
210: filling groove
310: filler
400: filling part
500: Friction stirrer
550: High-speed rotation tool
600:
D: Distance between filling parts
P: Depth of filling part
Q: Diameter of filling part
Claims (16)
상기 플레이트의 표면 상에 복수의 충진홈을 형성하는 단계;
상기 충진홈에 충진제를 충진시켜 충진부를 형성하는 단계;
마찰교반기를 이용하여 상기 충진부가 형성된 플레이트 표면을 교반시켜 상기 플레이트의 표면 상에 개질부를 형성하는 단계; 를 포함하고,
상기 개질부는,
상기 충진제와 상기 플레이트의 성분이 교반되어 형성되는 것을 특징으로 하는 표면 강화 방법. Preparing a plate;
Forming a plurality of fill grooves on the surface of the plate;
Filling the filling groove with a filler to form a filling part;
Stirring the plate surface formed with the filling part using a friction stirrer to form a modified part on the surface of the plate; Lt; / RTI >
Wherein the modifying unit comprises:
Wherein the filler and the components of the plate are agitated.
상기 플레이트는 단일금속, 합금, 복합체 및 이들의 혼합한 혼합물 중 선택되는 적어도 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 표면 강화 방법.The method according to claim 1,
Wherein the plate is formed of at least one selected from a single metal, an alloy, a composite, and a mixture thereof.
상기 플레이트의 표면 상에 충진홈을 형성하는 단계에 있어서,
상기 충진홈은,
상기 플레이트의 표면 일부를 화학적 식각하는 방법, 상기 플레이트의 표면 일부를 레이저로 드릴링하는 방법, 상기 플레이트의 표면 일부를 물리적으로 드릴링하는 방법, 다이아몬드 드릴링 방법, 압력에 의한 소성변형을 이용하는 방법 및 이들의 혼합된 방법 중 선택된 어느 하나의 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 표면 강화 방법.The method according to claim 1,
Forming a fill groove on the surface of the plate,
The filling groove
A method of chemically etching a part of the surface of the plate, a method of drilling a part of the surface of the plate with a laser, a method of physically drilling a part of the surface of the plate, a diamond drilling method, a method of using plastic deformation by pressure, Wherein the surface strengthening method is formed by any one selected from a mixed method.
상기 충진홈은 상기 플레이트의 표면에서 상기 플레이트의 내부 방향으로 15㎛ 내지 15㎜ 범위로 형성하는 것을 특징으로 하는 표면 강화 몰드의 제조방법. The method according to claim 1,
Wherein the filling groove is formed in a range of 15 탆 to 15 탆 from the surface of the plate toward the inside of the plate.
상기 충진홈과 인접한 충진홈의 이격간격은 10㎛ 내지 1㎜범위로 형성되는 것을 특징으로 하는 표면 강화 방법. The method according to claim 1,
Wherein the spacing distance between the fill grooves and the adjacent fill grooves is in the range of 10 탆 to 1 탆.
상기 충진홈에 충진제를 충진시켜 충진부를 형성하는 단계에 있어서,
상기 충진제는,
블레이드(Blade), 스퀴지(Squeegee) 및 이들을 혼합시킨 혼합 방법 중 선택된 어느 하나의 방법으로 상기 플레이트 표면에 도포된 상기 충진제를 상기 충진홈에 인입시키는 것을 특징으로 하는 표면 강화 방법. The method according to claim 1,
In the step of filling the filling groove with the filler to form the filling part,
Preferably,
Wherein the filler applied to the surface of the plate is introduced into the filling groove by a method selected from a blade, a squeegee, and a mixing method of mixing them.
상기 충진제는 금속재료, 비금속 재료, 탄소계 재료, 금속카바이드, 세라믹 분말 및 이들의 혼합물 중 선택된 적어도 1종 이상인 것을 특징으로 하는 표면 강화 방법. The method according to claim 1,
Wherein the filler is at least one selected from a metal material, a nonmetal material, a carbon-based material, a metal carbide, a ceramic powder, and a mixture thereof.
상기 충진제는, 상기 플레이트의 성분과 혼합되어 상기 플레이트 표면의 기계적 강도, 열전도성 물리적 특성 및 화학적의 특성 중 적어도 어느 하나의 특성을 강화시키는 재료를 사용하는 것을 특징으로 하는 표면 강화 방법. The method according to claim 1,
Wherein the filler is a material which is mixed with the components of the plate and strengthens at least one of the mechanical strength, thermal conductive physical properties and chemical characteristics of the plate surface.
상기 충진홈에 충진제를 충진시켜 충진부를 형성하는 단계에 있어서,
상기 충진부의 노출 표면은 상기 플레이트의 일 표면과 동일 평면에 형성되는 것을 특징으로 하는 표면 강화 방법. The method according to claim 1,
In the step of filling the filling groove with the filler to form the filling part,
Wherein the exposed surface of the filler is coplanar with a surface of the plate.
상기 충진부의 직경은 100㎛ 내지 10㎜ 범위인 것을 특징으로 하는 표면 강화 방법. The method according to claim 1,
And the diameter of the filling part is in the range of 100 탆 to 10 탆.
마찰교반기를 이용하여 상기 충진부가 형성된 플레이트 표면을 교반시켜 상기 플레이트의 표면 상에 개질부를 형성하는 단계에 있어서,
상기 마찰교반기는 0.1 mm/sec 내지 100mm/sec의 속도로 상기 플레이트 표면을 교반시키는 것을 특징으로 하는 표면 강화 방법. The method according to claim 1,
Stirring the plate surface formed with the filling part using a friction stirrer to form a modified part on the surface of the plate,
Wherein the friction stirrer agitates the plate surface at a rate of 0.1 mm / sec to 100 mm / sec.
상기 마찰교반기는 100 rpm 내지 2000 rpm의 속도로 회전시키는 것을 특징으로 하는 표면 강화 방법. The method according to claim 1,
Wherein the friction stirrer is rotated at a speed of 100 rpm to 2000 rpm.
상기 마찰교반기는,
바디부와,
상기 바디부에어 돌출되어 상기 플레이트의 내부로 삽입되는 고속회전툴을 포함하고,
상기 고속 회전툴의 삽입되는 깊이는 10㎛ 내지 10mm 범위인 것을 특징으로 하는 표면 강화 방법. The method according to claim 1,
The friction stirrer includes:
A body part,
And a high-speed rotation tool protruding from the body part to be inserted into the plate,
Wherein the depth of insertion of the high-speed rotation tool is in the range of 10 탆 to 10 mm.
상기 개질부는 상기 플레이트의 일 표면 상에 20㎛ 내지 20㎜ 범위로 형성되는 특징으로 하는 표면 강화 몰드. 15. The method of claim 14,
Wherein the modifying portion is formed in a range of 20 to 20 mm on one surface of the plate.
A surface strengthening sheet formed by the surface strengthening method of claim 1.
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---|---|---|---|
KR1020170132989A KR20190041593A (en) | 2017-10-13 | 2017-10-13 | Surface strengthening method and surface strengthened mold formed by applying the same |
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CN114406605A (en) * | 2021-11-23 | 2022-04-29 | 国营四达机械制造公司 | Friction stir welding repairing method for threaded hole |
-
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