KR20200142373A - 가압 함침용 몰드 - Google Patents

Abstract

본 실시예는 가압 함침용 몰드에 관한 것이다. 일 측면에 따른 가압 함침용 몰드는, 상면이 개구되고, 내측에 공간부가 형성되는 가압 함침용 몰드에 있어서, 상기 공간부의 내면의 평균거칠기 값 R_a는 0.05 um 이하로 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

가압 함침용 몰드{Mold for Pressure infiltration}

본 실시예는 가압 함침용 몰드에 관한 것이다.

써멧(cermet)이란 세라믹(cermaic)과 금속(metal)의 합성어로서, 넓은 범위로 금속과 합금이 기지(Matrix)가 되며, 이에 세라믹 입자가 포함되어, 금속과 세라믹의 장점을 함께 지닌 재료를 말한다. 써멧 소재는 제조상 절삭 공구계에 가장 폭넓게 사용되는 초경합금(Cemented carbide)과 구별된다. 종래 기술 상의 써멧은 초경합금과 비교하여, 현저히 낮은 강도와 인성으로 적용상 한계가 있었으며, 이를 해결하기 위해서 기지 함량을 증가시키고, 이에 따른 경도의 감소를 기지상의 열처리 강화로 보상 가능한 개선형 써멧이 개발되었다. 개선형 써멧은 세라믹 입자 분말과 개별(individual elemenet) 또는 합금화(pre-alloyed) 분말이 혼합 후 성형 소결(sintering) 단계를 거쳐 제조되며, 이와 같이 제조된 소재는 원료 분말의 특성과 소결 단계 등의 제조 조건에 따라 내마모성과 인성이 크게 변화된다.

써멧을 제조하는 방식은 소결 단계를 이용한 분말야금 외에도 주조(casting) 단계와 목적하는 제품의 형상을 먼저 기공율(porosity)이 큰 예비성형체(pre-form) 형태로 제작, 기지 합금을 액상으로 하여 예비성형체에 가압 침투시켜 제조하는 용융가압 함침(pressure infiltration)법 등이 있다. 여러 가지 제조법 중 분말야금법은, 높은 기지금속 가격 및 난삭재 가공으로 고비용을 요구하며, 제품 형상이 단순하며, 크기에 한계가 있고, 단계가 복잡하고, 액상단계 대비 높은 투자 설비비가 요구되는 단점이 있다.

종래의 용융가압 함침은, 상면이 개방된 가압 함침용 몰드 내 예비성형체 및 기지재를 순서대로 장입한 후 가압하여 이루어질 수 있다. 그러나, 공정 후에 성형체의 분리 시 몰드 자체에 크랙이 발생하여 몰드의 재사용이 불가능한 문제점이 있다.

또한, 공정 종료 후 몰드 내 성형체의 이탈이 용이하지 않아 생산효율이 저해되고, 성형체의 분리과정에서 몰드 내 높은 표면조도로 인해 성형체의 손상이 발생되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 성형체의 분리가 용이하고, 성형체의 손상을 방지할 수 있는 가압 함침용 몰드를 제공하는 데 목적이 있다.

본 실시예에 따른 가압 함침용 몰드는, 상면이 개구되고, 내측에 공간부가 형성되는 가압 함침용 몰드에 있어서, 상기 공간부의 내면의 평균거칠기 값 R_a는 0.05 um 이하로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 실시예를 통해, 몰드의 내면에 경사면을 형성하여, 성형체가 몰드로부터 용이하게 분리될 수 있는 장점이 있다.

또한, 몰드 내 표면조도를 설정 값 이하로 형성하여, 성형체의 분리 시 몰드 또는 성형체의 손상을 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용융 가압 함침 공정의 모식도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가압 함침용 몰드의 정면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가압 함침용 몰드의 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가압 함침용 몰드의 사시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A,B,C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나이상을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.

이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐 만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다.

또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐 만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용융 가압 함침 공정의 모식도이다.

도 1을 참조하면, 탄화물 체적율이 제어된 내마모용 써멧(100)은 강화재 예비성형체(200) 및 기지재(300)를 포함할 수 있다.

강화재 예비성형체(200)는 STD 11, STD 51, SKH 2 및 SKH 9로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 공구강계 분말, 티타늄카바이드(TiC) 및 고분자수지를 포함할 수 있다.

상기 공구강계 분말은 스테인레스 합금계를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 스테인레스 합금계는 마르텐사이트형 또는 석출경화형일 수 있다.

STD 11 및 STD 61은 합금공구강 재료로 주성분으로는 Fe, C, Si, Mn, P, S, Cr, Mo, V등을 포함할 수 있다. SKH 2 및 SKH는 고속도강이다.

본 발명에 따른 공구강계 분말은 써멧 제조 공정 중에서 소결 후에 바인더 역할을 함으로써, 예비 성형체의 강도를 증가시킬 수 있고, 함침 시 열충격 등으로 인한 파손을 억제하는 효과를 가진다. 이로 인해, 본 발명에 따른 강화제 예비성형체(200)는, 50% 미만의 체적율을 갖는 탄화물폼이 체택될 수 있다. 탄화물의 체적율이 50% 미만이 될 경우, 기계적 가공이 용이하고, 압연롤 또는 가이드롤 등에 적용이 가능해 성형이 용이하며, 열처리를 통한 경도 제어가 가능한 장점이 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가압 함침용 몰드의 정면도 이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가압 함침용 몰드의 단면도 이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가압 함침용 몰드의 사시도 이다.

도 2 내지 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 가압 함침용 몰드(100)는 상면이 개방된 원기둥 형상을 가질 수 있다. 상기 가압 함침용 몰드(100)의 내측에는 상기 예비 성형체(200) 및 기지재(300)가 수용되어, 가압 함침 공정이 이루어지는 공간부(120)가 형성될 수 있다.

상기 가압 함침용 몰드(100)의 재질은 알루미나(Al₂O₃)를 포함할 수 있다.

상기 가압 합침용 몰드(100)의 재질을 알루미나로 형성할 경우, 알루미나의 재질적 특성에 의해 상기 가압 함침용 몰드(100)의 표면조도가 높게 형성될 수 있다. 표면조도가 높을 경우 성형체의 표면에 영향을 미치고, 성형체와 가압 합침용 몰드의 분리 시 성형체 또는 가압 함침용 몰드에 크랙(Crack)이 발생될 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 가압 함침용 몰드(100)에 따르면, 상기 공간부(120)의 내면의 평균거칠기 값 R_a는 0.05 um 이하로 형성될 수 있다.

상기 평균거칠기 범위를 만족할 경우, 성형체는 상기 가압 함침용 몰드(100)로부터 용이하게 분리될 수 있다. 또한, 성형체의 분리 시 상기 가압 함침용 몰드(100)와 상기 성형체 모두 크랙(Crack)이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상기 가압 함침용 몰드(100) 내면의 평균거칠기 값의 범위는, 상기 가압 함침용 몰드(100) 내면을 연삭하여 만족될 수 있다.

상기 성형체가 상기 가압 합침용 몰드(100)로부터 용이하게 분리될 수 있도록, 본 발명의 실시예에 따른 상기 가압 함침용 몰드(100)는 상단의 단면적이 하단의 단면적 보다 크게 형성될 수 있다. 다르게 말하면, 상기 가압 함침용 몰드(100)는 하방으로 갈수록 단면적이 작아지도록 형성될 수 있다. 또 다르게 말하면, 상기 가압 함침용 몰드(100)는 상방으로 갈수록 단면적이 커지도록 형성될 수 있다. 이로 인해, 상기 가압 함침용 몰드(100)의 외면 또는 내면에는 경사면이 형성될 수 있다. 경우에 따라서, 상기 가압 함침용 몰드(100)의 상기 공간부(120)의 내면에만 상기 경사면을 형성하는 것도 가능하다.

상기 성형체의 경우 상기 가압 함침용 몰드(100)의 상방으로 분리되므로, 공정이 완료된 후 상기 경사면에 의해 성형체가 상기 가압 함침용 몰드(100)의 외부로 용이하게 분리될 수 있다.

일 예로, 상기 가압 함침용 몰드(100)의 상단에 배치되는 내면의 직경(D1)은, 상기 가압 함침용 몰드(100)의 하단에 배치되는 내면의 직경(D2) 보다 10mm 이상 크게 형성될 수 있다. 여기서, 상, 하단에 배치되는 내면의 직경이라 함은, 상기 공간부(120)의 내주면 직경을 상, 하단으로 구분하여 표현한 것으로 이해될 수 있다.

본 실시예에서는 상기 가압 함침용 몰드(100)의 내면에 경사면이 형성된 것을 예로 들고 있으나 이를 한정하는 것은 아니며, 상기 가압 함침용 몰드(100)의 내면에 복수의 단차 영역을 두어 상기 가압 함침용 몰드(100)의 상, 하단 내경이 서로 다르게 형성되도록 구성하는 것도 가능하다. 이에 따르면, 상기 가압 함침용 몰드(100)의 내면에서 단차부를 중심으로 상부에 배치되는 영역의 내경은, 단차부를 중심으로 하부에 배치되는 영역의 내경 보다 크게 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 가압 함침용 몰드(100)의 두께는 10mm이상일 수 있다. 상기 두께는 상기 가압 함침용 몰드(100)의 내면으로부터 반경 방향으로 배치되는 외면까지의 거리로서, 상기 두께를 10mm 이상으로 형성하여, 승온 속도의 차이에 따른 상기 성형체 또는 상기 가압 함침용 몰드(100)의 강도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 '포함하다', '구성하다' 또는 '가지다' 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

1. 상면이 개구되고, 내측에 공간부가 형성되는 가압 함침용 몰드에 있어서,
   상기 공간부의 내면의 평균거칠기 값 R_a는 0.05 um 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 가압 함침용 몰드.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 공간부의 상단의 내경(D1)은, 상기 공간부의 하단의 내경(D2) 보다 크게 형성되는 가압 함침용 몰드.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 공간부의 내면은 상방으로 갈수록 단면적이 크게 경사면이 형성되는 가압 함침용 몰드.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 공간부의 상단의 내경(D1)은, 상기 공간부의 하단의 내경(D2) 보다 10mm 이상 크게 형성되는 가압 함침용 몰드.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 내면의 외측에 배치되는 외면에는, 상방으로 갈수록 단면적이 크게 경사면이 형성되는 가압 함침용 몰드.
   
6. 제2항에 있어서,
   상기 공간부의 내면에는 단면적이 서로 상이한 복수의 단차 영역이 배치되는 가압 함침용 몰드.
   
7. 제1 항에 있어서,
   상기 공간부의 내면으로부터 반경 방향으로 배치되는 외면까지의 두께는 10mm 이상인 가압 함침용 몰드.
   
   
   
   
   
   

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