일반기술

청정 반용융 성형기술의 응용 (II) -과공정 A390 합금을 이용한 Transmission 부품 개발-

청정 반용융 성형 (Clean Semi-Solid Forming) 공정의 개요 및 특징은 다음과 같다. (1) 알루미늄 빌렛을 주입 중량에 따라 소정의 길이로 절단 (2) 빌렛의 종류 및 크기에 따른 코일 설계 (3) 복수 코일을 구비한 유도가열 장치를 이용하여 고상과 액상이 공존하 는 상태까지 가열 (4) 금형 내로 반용융 소재 이송 (5) 펀치에 의한 가압 성형 (6) 제품 취출 (eject) 알루미늄 빌렛을 소정의 길이로 절단한 후 설계된 유도가열 시스템을 이용하여 고상율 50∼60 % (절단했을 때 연한 cheese 같은 상태)가 될 때까지 가열한다. 재가열시에 균일한 재료 유동 및 우수한 치수 안정성을 부여하기 위해서는 반용융 빌렛을 금형 내로 이송 후 반용융 성형기를 이용하여 저가압으로 충진 시킨다. 현재 사용되고 있는 반용융 성형기는 수평형 다이캐스팅기에 의한 수평 사출방식 및 수직형 프레스에 의한 하향 사출 방식이 대부분 이지만, 사출 방향이 상향하는 새로운 Clean Semi-Solid Forming법에 대한 연구가 진행되고 있다. 이 새로운 성형법은 금형내의 반용융 재료에 공기의 유입이 적고, 층류 상태에서 재료가 캐비티 (cavity)내에 충진되기 때문에 제품의 내부 결함이 적을 뿐만 아니라 빌렛의 유도가열, 이송, 가압성형 및 제품의 취출 등 일련의 공정이 자동화되고 있다. 또, 공정 수의 단축 및 내환경성이 일반적인 주조법에 비해서 개선될 수 있다. 현재는 중강도로 내부식성이 우수한 A357 및 고강도 A319 합금을 이용한 Semi-Solid Forming 제품이 개발 완료단계에 있다. 과공정 (hypereutectic) Al-Si계 합금의 경우 초정 Si상이 모상에 정출하기 때문에 내마모성이 우수하고, 엔진용 피스톤 및 비디오용 헤드 등의 접동 부품에 많이 사용되고 있다. 따라서, 본 발명에서는 대표적인 과공정 Al-Si계 합금인 A390 (Al-17%Si-4.5%Cu- 0.5%Mg)을 이용하여 청정 반용융 성형법에 의해 시험적으로 제조된 Transmission 부품의 미세조직 및 기계적 성질 (마모, 경도)에 관해서 기술한다.