일반기술

비틀림 압축용 금형 및 상기 금형을 이용한 금속 소재의 표면 경화방법

○ 기술발명의 목적 :일반적으로, 금속소재가 고경도(내마모성/내피로성)의 표면과 높은 인성을 가져야 할 경우, 화학적인 방법 또는 물리적인 방법에 의해 금속소재의 성질을 개선. 이 중, ⑴ 화학적인 방법으로는 ①침탄법(Caburizing) ②청화법(Cyaniding) ③질화법(Nitriding) ④Cementation 등이 알려져 있으며, ⑵ 물리적인 방법으로는 ①고주파표면경화법(Induction Hardening) ②화염경화법(Flame Hardening) ③방전경화법 등. 이러한 표면 경화법은 재료의 고유 조성의 변화 혹은 오염, 고가의 설비가 필요하다는 단점이 존재. 본 기술은 이러한 표면 경화법은 재료에 강소성 공정을 통해 재료의 결정립 크기를 줄임으로 인해 강도를 높일 뿐만 아니라 표면의 주변형을 통해 재료 내부의 연신율을 그대로 유지할 수 있으므로, 고강도 - 고연신의 재료 제조를 목적으로 함○ 기술 요약 및 특징 : 본 기술은 강구속전단변형방법을 더욱 개량한 것으로서, 더 짧은 작업시간 내에 금속소재의 표면경화와 결정립의 초미세화를 달성할 수 있고, 특히 작업이 연속적으로 이루어질 수 있게 하여 금속소재를 금형 내에 장입한 후에는 작업이 완료될 때까지 꺼낼 필요가 없게 한 금속소재의 표면경화방법을 제공함에 일 목적이 있음. 또한, 본 기술의 특징적 구성요소 중 하나인 비틀림채널의 단부가 각각 연통되어 있는데, 이 비틀림채널은 단면형상이 직선채널과 동일하며 상기 내금형의 원주면을 따라 소정 폭 및 깊이의 홈 형태로 가공. 비틀림 채널 높이(H)은 통로 폭(W)의 2배 이하가 되어 있음. 또한, 상부측 직선채널의 바깥 쪽에는 가압용 램이 설치. 따라서, 상기 내금형이 장착된 비틀림 압출용 금형(장치)에 금속소재를 끼운 후 가압 램으로 누르게 되면, 금속소재가 상부측 직선채널을 따라 강제로 이동되게 되고 이 과정에서 마찰이 일어나 금속소재의 표면이 1차로 경화가 이루어짐. 이러한 상태에서 계속 램으로 가압하게 되면, 금속소재가 상부측 직선채널의 내단에서 구부려져 비틀림채널 안으로 진입하게 되는데, 비틀림채널은 앞에서 설명한 바와 같이 직선형이 아닌 곡선형이기 때문에 금속소재가 직선채널에서 비틀림채널로 진입될 때 금속학적인 측면에서 의미가 있는 비틀림변형이 이루어짐. 이후 계속해서 램으로 가압하면, 상기 비틀림채널에 진입되어 있던 부분이 떠밀려 하부측 직선채널 안으로 인입되고, 이 과정에서 다시 한번 비틀림변형을 받게 됨. 상기 금형에 온도조절수단으로서 발열체가 설치되어 있다는 점과 상·하부측 직선채널의 바깥 쪽에 상램/하램이 각각 설치되어 있음. 이러한 구성에 따르면, 상램의 가압작용에 의해서 상부측 직선채널과 비틀림채널을 거쳐 하부측 직선채널 안으로 진입된 금속소재가 하램의 가압작용에 의해 반대방향으로 진행될 수 있고, 이러한 과정이 필요한 회수만큼 반복해서 수행될 수 있다는 것. 또한, 상온 이상의 온도에서 작업할 필요가 있는 경우에는 상기 발열체를 이용하여 금형의 온도를 조절 가능.