WO2016068434A1

WO2016068434A1 - 3차원 메탈프린터를 이용한 핫 스템핑 금형용 냉각블록 제작방법

Info

Publication number: WO2016068434A1
Application number: PCT/KR2015/005819
Authority: WO
Inventors: 성지현; 홍명표; 김우성; 신창열; 배기만; 김지현
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2014-10-28
Filing date: 2015-06-10
Publication date: 2016-05-06
Also published as: US9849548B2; KR101647890B1; CN106170354A; CN106170354B; KR20160049946A; US20160339546A1

Abstract

본 발명은 3차원 메탈프린터를 이용한 핫 스템핑 금형용 냉각블록 제작방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하부블록의 상면에 유체가 통과하는 유로인 반원형 채널을 복수 개 형성하는 1단계; 상기 하부블록에 형성된 복수 개의 반원형 채널을 따라 상부에 각각 3차원 메탈프린터를 이용하여 채널을 이루도록 상부블록을 형성하는 2단계;공정을 포함하는 것이 특징인 3차원 메탈프린터를 이용한 핫 스템핑 금형용 냉각블록 제작방법에 관한 것이다. 본 발명 3차원 메탈프린터를 이용한 핫 스템핑 금형용 냉각블록 제작방법은 냉각블록을 저가소재로 제작한 후, 상기 하부금형과 상부금형이 접촉되는 부분에만 열전도도가 좋은 고가소재를 3D 적층 가공으로 형성시켜 소재비를 절감하고, 냉각성능을 최대화함으로써 경제성 및 작업의 효율성을 향상시키는 등의 현저한 효과가 있습니다.

Description

3차원 메탈프린터를 이용한 핫 스템핑 금형용 냉각블록 제작방법

본 발명은 3차원 메탈프린터를 이용한 핫 스템핑 금형용 냉각블록 제작방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3차원 메탈프린터를 이용하여 핫스탬핑금형에서 소재와 접촉하여 내구성 및 기계적 물성이 필요한 부분에만 고가의 소재를 사용하여 핫스탬핑 금형의 냉각블록을 제작하는 것이다.

특히, 종래의 건드릴 방식으로는 작업이 불가능한, 곡선형의 제품면에 등간격으로 카파튜브를 삽입하여 냉각채널을 가공하는 가공기술을 적용하고, 이종소재 적층기술을 적용하여 핫스템핑 금형에서 소재와 접촉하여 내구성 및 기계적 물성이 필요한 부분에만 고기능성 소재를 사용하여 냉각효율을 극대화하고, 비기능부는 저가의 금속을 적용하여 동핫스템핑 금형제작시

일반적으로 핫 스탬핑은 950℃의 고온으로 가열된 철강소재를 금형에 넣고 프레스로 성형한 뒤 금형 내에서 급속 냉각시키는 공법을 일컫는 것으로, 강성은 유지하면서 경량화 차체를 이루도록 강판을 고온 상태에서 성형하는 패널의 성형 방법으로 소재를 고온으로 가열한 후, 프레스로 성형 및 금형 자체를 냉각하여 고강도의 부품을 생산하는 공법을 말한다.

상기 핫 스탬핑에 사용되는 금형을 핫 스탬핑 금형이라고 하며, 핫 스탬핑 금형 내에는 냉각수가 지나가는 채널이 형성되어 있는 냉각블록이 구성되어 있다.

종래기술로는 등록특허공보, 제10-0907266호(핫 스탬핑 소재 성형용 금형)에 의하면, 상기 핫 스탬핑 소재 성형용 금형은 자동차의 연비를 개선할 수 있도록 강판을 고온 상태에서 성형하는 금형을 냉각하는 냉각수로를 간편하게 제조할 수 있는 핫 스탬핑 소재 성형용 금형에 관한 것으로서, 그 특징적인 구성은 제품이 접촉되는 면과 반대면에 요입홈이 형성된 금형과, 상기 요입홈의 내부에 삽입되는 관 형상의 냉각수로와, 상기 냉각수로가 매립되도록 금형의 표면에 설치되는 차단부재를 포함하고, 상기 요입홈은 복수개의 냉각수로가 각각 삽입될 수 있도록 등간격으로 상기 금형의 일측에 형성되며, 상기 차단부재에는 상기 냉각수로의 양 측면을 지지하고 상기 요입홈에 대응되어 끼워질 수 있도록 간격유지판이 돌출 형성된 것이라고 기재되어 있다.

또한, 다른 종래기술로는 등록특허공보 제10-1317414호(핫 스탬핑 성형용 금형 및 그 제작방법)에 의하면, 상기 핫 스탬핑 성형용 금형 및 그 제작방법은 일측에 장착되는 니플을 통하여 냉각수가 공급 및 배출되는 베이스 플레이트; 핫 스탬핑 성형 시, 제품의 외형을 형성하도록 제품의 외형과 동일한 형상으로 형성되어 상기 베이스 플레이트의 일면에 적어도 하나 이상이 장착되며, 내부에 장착공간이 형성되는 외형 블록; 및 상기 외형 블록의 장착공간으로 냉각수가 유동되도록 상기 장착공간에 삽입된 상태로, 상기 외형 블록에 결합되며, 상기 외형 블록과의 사이에서 상기 베이스 플레이트를 통해 유입된 냉각수가 상기 외형 블록의 장착공간 상에서 유동되도록 상기 베이스 플레이트와 외형 블록의 사이에 장착되는 인서트 블록을 포함한다고 기재되어 있으며, 또한, 청구항10에는 핫 스탬핑 성형용 금형 제작방법에 있어서, 재질이 각기 다른 소재로 하여 하부금형과 상부금형을 구비하고, 상기 하부금형과 상부금형의 내부를 가공하는 단계; 내부 가공이 완료된 상기 하부금형의 상부에 상부금형을 배치시킨 상태로, 각 금형의 용융점 이하의 온도에서 하부금형과 상부금형을 상호 가압하여 확산접합을 수행하는 단계; 상기 단계를 통해 상호 결합된 하부금형과 상부금형의 외형을 황삭 가공하는 단계; 외형 가공의 완료 후, 상호 결합된 하부금형과 상부금형을 열처리하는 단계; 상호 결합된 하부금형과 상부금형의 열처리 완료 후, 베이스 플레이트에 조립하는 단계; 및 베이스 플레이트에 장착이 완료되면, 상호 결합된 하부금형과 상부금형의 외형을 정삭 가공하는 단계를 포함하고, 상기 하부금형과 상부금형의 확산접합 단계에는 확산접합이 진공 상태에서 수행되며, 상기 하부금형과 상부금형의 접촉면 사이에 확산층이 형성됨으로써, 상기 하부금형과 상부금형이 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 성형용 금형의 제작방법이라고 기재되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래에는 금형이 냉각수 때문에 부식되며, 냉각효율이 낮다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 기존의 건드릴 제작방식으로는 가공이 불가능한 곡면형상의 제품면에 등간격으로 형성된 냉각채널을 가공하는 것으로, 핫 스템핑에 사용되는 냉각블록을 저가소재로 제작한 후, 상기 하부금형과 상부금형이 접촉되는 부분에만 열전도도가 좋은 고가소재를 3D 적층 가공으로 형성시켜 소재비를 절감하고, 냉각성능을 최대화함으로써 경제성 및 작업의 효율성을 향상시키는 3차원 적층가공을 이용한 핫스탬핑금형 제작방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명 3차원 메탈프린터를 이용한 핫 스템핑 금형용 냉각블록 제작방법은 하부블록의 상면에 유체가 통과하는 유로인 반원형 채널을 복수 개 형성하는 1단계; 상기 하부블록에 형성된 복수 개의 반원형 채널을 따라 상부에 각각 3차원 메탈프린터를 이용하여 채널을 이루도록 상부블록을 형성하는 2단계;공정을 포함하는 것이 특징이다.

본 발명 3차원 메탈프린터를 이용한 핫 스템핑 금형용 냉각블록 제작방법은 냉각블록을 저가소재로 제작한 후, 상기 하부금형과 상부금형이 접촉되는 부분에만 열전도도가 좋은 고가소재를 3D 적층 가공으로 형성시켜 소재비를 절감하고, 냉각성능을 최대화함으로써 경제성 및 작업의 효율성을 향상시키는 등의 현저한 효과가 있습니다.

도 1은 일반적인 핫 스템핑 금형의 사시도.

도 2는 일반적인 핫 스템핑 금형에 구성되는 냉각블록의 사시도.

도 3은 일반적인 핫 스템핑 금형에 구성되는 냉각블록의 일부분 사시도.

도 4는 본 발명 핫 스템핑 금형용 냉각블록을 제작하기 위한 공정도.

도 5는 본 발명 핫 스템핑 금형에 구성되는 냉각블록의 개요도.

도 6은 본 발명 핫 스템핑 금형에 구성되는 냉각블록의 또 다른 실시 개요도.

도 7은 3차원 메탈프린터용 금속분말의 제조공정도.

도 8은 3차원 메탈프린터용 금속분말의 또 다른 제조공정도.

도 9는 3차원 메탈프린터용 금속분말을 적용한 전단금형의 실험장치.

도 10은 도 9의 A부분의 상세 확대도.

도 11은 3차원 메탈프린터용 금속분말을 적용한 전단금형의 전단작업 후의 표면사진.

도 12는 3차원 메탈프린터용 금속분말을 적용한 전단금형의 전단작업 후의 버(Burr)발생량 비교표.

도 13은 3차원 메탈프린터용 금속분말의 경도 비교표.

본 발명 3차원 메탈프린터를 이용한 핫 스템핑 금형용 냉각블록 제작방법은 하부블록(212)의 상면에 유체가 통과하는 유로인 반원형 채널(C)을 복수 개 형성하는 1단계; 상기 하부블록(212)에 형성된 복수 개의 반원형 채널(C)을 따라 상부에 각각 3차원 메탈프린터를 이용하여 원형의 채널(C)형상을 이루도록 상부블록(211a)을 형성하는 2단계;공정을 포함하는 것이다.

상기 2단계 공정에는 하부블록(212)에 형성된 반원형 채널(C)의 상부에 반원형 홈이 형성된 쿠폰(213)을 조립하여 원형의 채널(C)을 형성한 후, 3차원 메탈프린터로서 금속분말을 상기 쿠폰(213)의 둘레에 적층하여 상부블록(211a)을 형성하는 것이다.

또한, 상기 쿠폰(213)은 반원형 홈이 형성되어 있는 하면보다 상면으로 갈수록 폭이 줄어드는 경사면이 형성되는 것이다.

그리고 상기 2단계 공정에는 하부블록(212)에 형성된 반원형 채널(C)에 동파이프(214)를 안치시킨 후, 3차원 메탈프린터로서 상기 동파이프(214)의 주위를 적층하여 상부블록(211)을 형성하는 것이다.

상기 금속분말은 SKD61종을 사용하는 것이 특징이다.

상기 금속분말은 중량%로 Cr 8∼10%, Si 1.8∼2.5%, C 0.25∼0.35%, Mn 2∼3%와 잔부가 Fe로 구성되는 것이 특징이다.

이하, 본 발명 3차원 메탈프린터를 이용한 핫 스템핑 금형용 냉각블록 제작방법을 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 핫 스템핑 금형의 사시도이고, 도 2는 일반적인 핫 스템핑 금형에 구성되는 냉각블록의 사시도이며, 도 3은 일반적인 핫 스템핑 금형에 구성되는 냉각블록의 일부분 사시도이다.

참고로 금속분말을 토너로 사용하여 3차원 물체를 프린팅하는 기기를 3차원 메탈프린터라고 칭한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 핫 스템핑 금형은 상·하부금형(100, 200)으로 이루어지고, 내부에는 상·하부금형(100, 200) 내에서 가압되어 성형된 소재를 냉각하기 위한 냉각블록(200)이 구성되어 있다.

일반적으로 상기 상·하부금형(100, 200)은 주물로 제작된다.

그리고, 상기 냉각블록(200) 내에는 냉각수가 이동하는 통로인 채널(C)이 형성되어 있으며, 일반적으로 상기 채널(C)은 동파이프(214)를 설치하여 사용한다.

따라서, 동파이프(214)를 통해 냉각수를 유동시키면 냉각수에 의해 열전도가 형성되어 소재와 상·하부금형(100, 200)은 냉각되게 된다.

그러나 상기 동파이프(214)는 값이 비싼 금속이기 때문에 복수의 채널(C)이 형성되어 있는 냉각블록(200)의 구성상 제작비용이 비싸게 마련이다.

도 4는 본 발명 핫 스템핑 금형용 냉각블록을 제작하기 위한 공정도이다, 도 5는 본 발명 핫 스템핑 금형에 구성되는 냉각블록의 개요도이다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명 핫 스템핑 금형용 냉각블록의 제작방법은 하부블록(212)의 상면에 유체가 통과하는 유로인 반원형 채널(C)을 복수 개 형성하는 1단계; 상기 하부블록(212)에 형성된 복수 개의 반원형 채널(C)을 따라 상부에 각각 3차원 메탈프린터를 이용하여 원형의 채널(C)형상을 이루도록 상부블록(211)을 형성하는 2단계;공정을 포함하는 것이다.

즉, 냉각블록(200)은 상부블록(211)과 하부블록(212)으로 이루어져 있고, 상기 하부블록(212)의 상면에 유체가 통과하는 유로인 반원형 채널(C)을 형성하는 1단계 공정을 가진다.

그리고 2단계 공정으로 상기 하부블록(212)에 형성된 복수 개의 반원형 채널(C)을 따라 상부에 각각 3차원 메탈프린터를 이용하여 원형의 채널(C)형상을 이루도록 상부블록(211)을 형성한다.

상기 채널(C)은 단면이 오목한 홈으로써 제조되는 소재의 형상에 따라 다양한 형상으로 형성된다.

도 6은 본 발명 핫 스템핑 금형에 구성되는 냉각블록의 또 다른 실시 개요도이다.

도 6에 도시된 바와 같이 상기 2단계 공정에는 하부블록(212)에 형성된 반원형 채널(C)의 상부에 반원형 홈이 형성된 쿠폰(213)을 조립하여 원형의 채널(C)을 형성한 후, 3차원 메탈프린터로서 금속분말을 상기 쿠폰(213)의 둘레에 적층함으로써 상부블록(211a)을 제조하게 된다.

이때, 3차원 메탈프린터는 용융된 금속분말이 투입되는 부분의 자체 사이즈 때문에 상기 쿠폰(213)은 반원형 홈이 형성되어 있는 하면보다 상면으로 갈수록 폭이 줄어드는 경사면으로 형성함으로써 주변의 쿠폰(213)끼리의 간섭이 되지 않도록 하였다.

즉, 채널(C)의 상부에 수직단면이 '

'형상인 쿠폰(213)을 결합하고, 상기 쿠폰(213) 상부에 수직단면이 '

'인 상부블록(211a)을 결합한다.

특히, 상기 상부블록(211a)을 제조하기 위해 사용되는 금속분말은 열전도도가 우수한 소재를 사용하도록 한다/

또한, 상기 2단계 공정에는 하부블록(212)에 형성된 반원형 채널(C)에 동파이프(214)를 안치시킨 후, 3차원 메탈로서 상기 동파이프(214)의 주위를 적층하여 상부블록(211)을 형성할 수도 있다.

본 발명에서 3차원 메탈프린터용 금속분말은 SKD61종을 사용할 수 있으며, 또 다르게는 아래와 같이 조성된 금속분말을 사용할 수도 있다.

이에, 본 발명 3차원 메탈프린터용 금속분말은 중량%로 Cr 8∼10%, Si 1.8∼2.5%, C 0.25∼0.35%, Mn 2∼3%와 잔부가 Fe로 구성되는 것을 특징이다.

Cr은 내식성 및 기계적 성질이 우수한 금속으로 Cr의 조성성분이 8% 미만이면 Cr의 조성효과가 미비하며, 10%를 초과하면 함유량의 증가에 비해 Cr으로 인해 얻는 효과가 미비하기에 가격 대비 효율이 떨어지게 된다.

참고로 Cr이 12% 이상이면 스테인리스강이라 부른다.

C는 함유량에 따라 강의 강도와 경도와 같은 강의 성질이 변하는 원소로서, 대부분 열처리가 가능한 0.1∼1.5% 함유되어 있으며, 본 발명의 금속분말에서는 0.25∼0.35%를 사용한다.

Mn은 단단하고 금속합금시 내식성과 기계적 성질을 높이기 위해 필요한 원소로서, 조성성분이 2% 미만이면 그 효과가 미비하며, 3%를 초과하면 함유량의 증가에 비해 얻어지는 효과가 작다.

Si는 화학반응이 거의 없기 때문에 다른 금속의 표면에 이를 성장시키는 원소로서 조성성분이 1.8% 미만이며 효과가 미비하며, 2.5%를 초과하면 투입되는 함유량에 비해 얻어지는 효과가 작다.

특히, Mn과 Si는 탈산제로서 제강시 필요한 원소이다.

또한, 금속제품의 기능을 향상시키기 위하여 중량비로 P 0.01~0.05%, Ni 0.05~1.0%, Mo 0.01~0.05%, Ti 0.001~0.005%, V 0.01~0.05%, Nb 0.004~0.01%, W 0.02~0.05%, Co 0.01~0.05%, Zr 0.004~0.01%, B 0.002~0.005%가 더 포함될 수도 있다.

상기 P, Ni, Mo, Ti, V, Nb, W, Co, Zr, B는 개별적으로 포함되거나 둘 이상이 혼합되어 포함될 수도 있다.

P(인)은 공기 중에서 스스로 점화되는 발화성이 강한 원소로서, P의 함유량이 0.01% 미만이면 발화력이 미비하여 금속분말의 용융에 영향이 작게 작용하며 함유량이 0.05%를 초과하면 발화력 강하여 다른 금속을 모두 발화시켜 금속분말을 너무 무른 액체상태로 만들어 프린팅 작업시 적층이 어렵게 된다.

Ni(니켈)은 단조 및 단접이 가능하고 전성 및 연성이 풍부하며, 철에 비해 잘 산화되지 않는 원소로서 촉매나 철의 도금용으로 사용된다. Ni의 함유량이 0.05% 미만이면 Ni투입에 대한 그 효과가 미비하며 1.0%이상이면 포함되는 양에 비해 얻어지는 효과가 작다.

Mo(몰리브덴)은 넓은 온도범위에서 가계적으로 매우 강하며, 보통의 산에는 녹지 않으며, 진한 질산에도 침식되지 않는다. 철과의 합금된 몰리브덴강은 절삭용 공구로 쓰인다. Mo의 함유량이 0.01% 미만이면 얻어지는 효과가 미비하여 함유량이 0.05% 초과하면 함유량 대비 얻어지는 효과가 떨어진다.

Ti(티탄)은 강도, 전성, 연성이 크며, 표면에 산화막이 생기므로 산이나 바닷물에 잘 부식되지 않는 원소로서 함유량이 0.001%미만이면 Ti함유에 따른 효과가 미비하며 0.005%를 초과하면 얻어지는 효과에 비해 비용이 많이 들게 된다.

V(바나듐)은 강철 또는 철과 합금하여 고속도 공구강, 고강력 구조용 강재로 사용되며, 강철에 일반적으로 1% 미만이 포함되면 강철의 표면구조가 미세하고, 탄소와 반응하여 탄화물을 만들게 된다. V의 함유량이 0.01% 미만이면 V함유에 따른 효과가 미비하며 0.05%를 초과하여 함유되면 비용대비 효과가 작다.

Nb(니오브, 니오듐)은 산소나 강산에도 침식되지 않으며, 스테인리스 합금의 내열성을 더하기 위하여 첨가되는 원소이다. Nb의 함유량이 0.004% 미만이면 Nb함유에 대한 효과가 미비하며 0.01%를 초과하면 포함되는 양에 비해 그 효과가 작다.

W(텅스텐)은 고속도강, 영구자석강, 내열 및 내식합금에 사용되며, 탄화텅스텐은 공구에 사용된다. 고가로서 W이 0.02% 미만 함유되면 W함유에 따른 효과가 미비하며 0.05%를 초과하면 함유되는 양에 비해 얻어지는 효과가 작다.

Co(코발트)는 철과 비슷한 광택이 나는 금속을 강자성이다. 가열해도 잘 융해되지 않으며, 공기 중에 방치해도 표면에 녹이 슬 뿐 잘 부식되지 않는 것으로 내산화성, 내마모성, 기계적 성질이 우수한 성질이 있다. 0.01% 미만이면 Co투입에 따른 얻는 효과가 작으며 0.05% 이상이면 포함되는 양에 비해 얻어지는 효과가 작다.

Zr(지르코늄)은 고온의 물속에서 내식성이 크다. 공기속에서도 산화피막이 생겨서 강한 내식성을 보이며, 분말상에서는 공기 속에서 발화하는 성질이 있는 원소로서 0.004%미만이면 공기속에서 발화하여 반응이 되지 않으며, 0.01% 이상이면 포함되는 양에 비해 얻어지는 효과가 작고 경제적으로도 부담스럽다.

B(붕소)는 반응성은 작지만 산소나 질소와 화합물을 이루므로 금속의 제련 때 탈가스제로 사용되며, C(탄소)와의 화합물 B4C는 인공의 물질 중 가장 단단한 것으로, 0.002% 미만이 포함되면 반응성이 미약하며 0.005%를 초과하면 투입되는 양에 비해 얻어지는 효과가 작다.

도 7은 3차원 메탈프린터용 금속분말의 제조공정도이다.

도 7에 도시된 바와 같이 본 발명 3차원 메탈프린터용 금속분말을 제조하는 1단계 공정으로서 금속분말을 이루는 조성성분인 금속소재들을 준비하여 지정된 중량비대로 혼합하게 된다.

1단계 공정에서 혼합된 금속소재들은 분쇄기에서 분쇄하여 금속분말로 만드는 2단계 공정을 거치게 된다.

그리고 3단계 공정으로서 2단계에서 생성된 금속분말은 체질기를 통해 체질하여 지정된 입자의 금속분말과 이물질 및 큰 입자의 금속분말을 분류해내게 되는 것이다.

도 8은 3차원 메탈프린터용 금속분말의 또 다른 제조공정도이다.

본 발명 3차원 메탈프린터용 금속분말을 제조하는 1단계 공정으로서 금속분말을 이루는 조성성분인 금속소재를 각각 준비하게 된다.

이렇게 준비된 상기 금속소재들은 각각 분쇄기에서 분쇄하여 금속분말로 만드는 2단계 공정을 거치게 된다.

그리고 2단계에서 생성된 각각의 금속분말을 체질기에서 체질하여 지정된 입자크기의 금속분말을 분류해내는 3단계 공정을 거치게 되며, 끝으로 4단계 공정으로서 3단계에서 분류된 각각의 금속분말을 지정된 중량비대로 혼합하게 된다.

상술한 금속분말이 적용되는 실험은 다음과 같다.

도 10은 3차원 메탈프린터용 금속분말을 적용한 전단금형의 실험장치이며, 도 11은 도 10의 A부분의 상세 확대도이다.

도 10과 도 11에 도시된 바와 같이 23F85 금속소재를 기본으로 하고, 전단작업시 재료에 직접 접하는 상·하부의 날부에 각각 용접과 적층 그리고 화염열처리를 통해 제작된 전단금형을 제작한다.

이렇게 제작된 전단금형으로 전단작업을 하게 된다.

도 12는 본 발명 3차원 메탈프린터용 금속분말을 적용한 전단금형의 전단작업 후의 표면사진이다.

도 12에 도시된 바와 같이 화염열처리를 통한 것보다는 용접이나 적층으로 이루어진 전단금형이 상대적으로 표면이 매끄럽고 깨끗하다는 것을 알 수 있다.

도 13은 본 발명 3차원 메탈프린터용 금속분말을 적용한 전단금형의 전단작업 후의 버(Burr)발생량 비교표이다.

전단금형의 모재인 23F5 주강 스틸에 이종소재인 본 발명 금속분말을 적층한 결과 적층 안정성을 나타낸 것으로, 적층 후 12,000타 전단작업 후 스틸표면에 스크래치 발생량이 용접 및 원소재 열처리 조건보다 작게 발생함을 확인할 수 있다.

도 14는 3차원 메탈프린터용 금속분말의 경도 비교표이다.

본 발명에 의해 금속분말은 대체로 용접봉을 이루는 조성성분과 비슷하기에 용접봉의 소재인 SKD11분말과 SKD61분말을 적층하여 경도를 비교하였으며 도 13에 도시된 바와 같이 실험에 따르면 본 발명의 금속분말에 의해 제조된 전단금형의 경도가 가장 우수하다는 것을 알 수 있다.

한편, 상기 금속분말은 자체를 사용하거나 또는 SKD11, SKD61 하나 또는 둘을 혼합해도 된다.

Claims

3차원 메탈프린터를 이용한 핫 스템핑 금형용 냉각블록 제작방법에 있어서,

하부블록(212)의 상면에 유체가 통과하는 유로인 반원형 채널(C)을 복수 개 형성하는 1단계;

상기 하부블록(212)에 형성된 복수 개의 반원형 채널(C)을 따라 상부에 각각 3차원 메탈프린터를 이용하여 원형의 채널(C)형상을 이루도록 상부블록(211a)을 형성하는 2단계;

공정을 포함하는 것이 특징인 3차원 메탈프린터를 이용한 핫 스템핑 금형용 냉각블록 제작방법.
제1항에 있어서,

상기 2단계 공정에는 하부블록(212)에 형성된 반원형 채널(C)의 상부에 반원형 홈이 형성된 쿠폰(213)을 조립하여 원형의 채널(C)을 형성한 후, 3차원 메탈프린터로서 금속분말을 상기 쿠폰(213)의 둘레에 적층하여 상부블록(211a)을 형성하는 것이 특징인 3차원 메탈프린터를 이용한 핫 스템핑 금형용 냉각블록 제작방법.
제2항에 있어서,

상기 쿠폰(213)은 반원형 홈이 형성되어 있는 하면보다 상면으로 갈수록 폭이 줄어드는 경사면이 형성되는 것이 특징인 3차원 메탈프린터를 이용한 핫 스템핑 금형용 냉각블록 제작방법.
제1항에 있어서,

상기 2단계 공정에는 하부블록(212)에 형성된 반원형 채널(C)에 동파이프(214)를 안치시킨 후, 3차원 메탈프린터로서 상기 동파이프(214)의 주위를 적층하여 상부블록(211)을 형성하는 것이 특징인 3차원 메탈프린터를 이용한 핫 스템핑 금형용 냉각블록 제작방법.
제2항에 있어서,

상기 금속분말은 SKD61종을 사용하는 것이 특징인 3차원 메탈프린터를 이용한 핫 스템핑 금형용 냉각블록 제작방법.
제2항에 있어서,

상기 금속분말은 중량%로 Cr 8∼10%, Si 1.8∼2.5%, C 0.25∼0.35%, Mn 2∼3%와 잔부가 Fe로 구성되는 것이 특징인 3차원 메탈프린터를 이용한 핫 스템핑 금형용 냉각블록 제작방법.