일반기술

난가공재의 결정립 미세화장치 및 방법

본 발명은 난가공재의 결정립 미세화장치 및 방법에 관한 것으로, 장치는 성형다이스(100)의 진입구에 뚫어지는 진입채널(10)과; 이 진입채널(10)을 통해 공급된 압출소재(1)가 진입채널(10)과 예각의 전단각(θ)으로 꺾어져 결정립이미세화되도록 유도하는 전단변형채널(20)과; 이 전단변형채널(20)로부터 소정의 전단각(θ)으로 꺾어지고 진입채널(10)과 평행한 방향으로 압출소재(1)를 배출토록 하는 배출채널(30)과; 상기 진입채널(10)의 위치에서 압출소재(1)를가압수단(60)에 의해 강제 가압시키는 주압출플런저(40)와; 상기 배출채널(30)의 위치에서 주압출플런저(40) 사이에위치되는 압출소재(1)를 또 다른 가압수단(60)으로 상기 주압출플런저(40)와 동시에 강제 가압토록 하는 배압용플런저(50)로 구성된다.또, 본 발명의 제조방법은 성형다이스(100)의 진입구로 뚫어지는 진입채널(10)로 압출소재(1)가 공급되는 압출소재공급단계(a)와; 상기 진입채널(10)에 끼워지는 주압출플런저(40)가 가압수단(60)에 의해 압출소재(1)를 강제 가압시켜 진입채널(10)과 예각의 전단각(θ)으로 꺾어져 이동되며 결정립이 미세화되도록 변형시키는 제1 변형단계(b)와;상기 주압출플런저(40)의 계속되는 가압 작용으로 전단변형채널(20)의 길이에 상응하는 만큼 압출소재(1)를 이동시키는 이동단계(c)와; 이 전단변형채널(20)로부터 소정의 전단각(θ)으로 꺾어지는 배출채널(30)의 위치로 주압출플런저(40)가 가압수단(60)에 의해 압출소재(1)를 강제 가압시킬 때 꺾어져 이동되며 결정립이 미세화되도록 변형시키는 제2 변형단계(d) 와; 상기 제1 변형단계(b) 및 제2 변형단계(d)에서 변형 완료된 압출소재(1)를 배출채널(30)로 배출시키는 소재배출단계(e)가 순차적으로 이루어지는 것이다.상기와 같은 본 발명에 의해 완성된 소재는, 단면적이 일정한(equal cross section area) 두 개의 평행한 채널과 두채널을 45° 각도로 연결하는 동일한 형상 및 단면적으로 이루어진 채널로 구성되며 재료를 통과시켜 압출 할 경우단면적의 변함이 없이 단순한 전단변형에 의해 심하게 변형을 일으켜 재료가 미세화 됨으로서 재료의 연신율 및 강도를 크게 향상시키는 데 뛰어난 효과가 있으며, 특히 배압(back pressure)이 가해지는 상태에서 45° 각도의 연속적인 2중구속 전단변형에 의해 재료 전체가 더욱 균일하게 변형되어 미세화됨으로서 기존의 구속 강전단 변형법(ECAP, equal channel angular pressing)의 국부적인 불균일 미세조직 문제를 해결할 수 있다는데 뛰어난 효과가 있다. 이와 같은 공법을 알루미늄, 마그네슘, 티타늄 합금 등 주물재의 소성 가공성 향상, 구조용 재료의 조직 미세화, 취성 재료의 연성화 및 분말합금의 압밀(compaction), 반응고 성형법의 하나인 SIMA(Strain Induced Melt Activated)을 위한 전처리 공정 등에 유용하게 적용될 수 있으므로 최종 제품의 재료적 특성의 향상에 특히 유용한 발명이다.