일반기술

용사를 이용한 쾌속금형(Rapid Tooling) 제조기술

본 발명은 용사를 이용한 고속금형 또는 부품 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 그라파이트 재질로 이루어진 용사패턴을 마련한 후 이에필요한 두께의 금속용사층을 형성함으로써 용사금형을 제조하는 기술에 관한 것이다.본 기술은 현재까지 국내에서는 양산용 금형제조에 적용된 사례가 없는 국내최초개발기술이며, 본 연구원에서는 플라스틱 사출금형, 프레스 금형등에 적용하기 위한 상용화를 진행중이다.기존의 기술은 세라믹 용사패턴을 제조하는 과정에 있어서 동결과정과 세라믹 패턴의 건조 및 열처리에서는 냉각속도와 가열속도를 느리게 해야만 처리과정중에 세라믹이 붕괴 혹은 균열이 형성되지 않는 세라믹 용사패턴을 얻을 수있기 때문에 용사패턴의 제조에 장시간이 소요되는 문제점이 있으며, 용사패턴을 제조하는 과정에서 건조, 혹은 소결과정에서 일어나는 수축에 의한 치수변형으로 인하여 정밀성을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.본 기술은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 슬러리로부터 캐스팅하여 제조된 세라믹 용사패턴을 사용하는 대신에 가공이 용이하여 몰드 마스트로 제작이 용이하고 강과같이 융점이 높은 금속의 부착이 가능한 소재를 용사패턴을 사용함으로써 금형제작에 소요되는 시간을 크게 단축 할 뿐만 아니라 치수정밀도가 우수한 금형을 제공할 수 있는 기술로 그 중요성이 증가하고 있다.본 기술은 다음과 같은 제조방법을 갖는다 1. 그라파이트를 이용하여 제조하고자 하는 금형 혹은 금속부품의 반대되는 형상으로 가공함으로써 용사층을 형성할 수 있는 용사패턴으로 제조하는 공정, 2. 상기 제조된 그라파이트 용사패턴을 150~500℃로 예열하는 공정, 3. 상기 예열된 용사패턴상에 300~550 ℃ 범위의 용사온도로 금속을 용사함으로써 소정 두께의 금속용사층을 형성하는 공정, 4. 상기 형성된 금속용사층을 상기 용사패턴으로부터 분리한 후, 그대로 사용하거나 백 필링 함으로써 용사금형 또는 부품을 형성하는 공정을 거친다.본 기술이 위 응용분야의 기존 기술보다 뛰어난 장점 및 특징은 다음과 같다.특징 : 1. 용사를 이용하여 금형제조하는 공정기술확보 2. On-Line Temperature Control System 개발 3, 경쟁사 대비 물성향상(인장강도 25% 향상 등) 4. 경쟁사 대비 공정단축(공정시간 약 40% 단축)기술의 장점 : 1. 목적하는 형상과 반대의 형상을 갖는 그라파이트 재질의 용사패턴을 이용하여 금속용사층을 형성함으로써 종래공정 대비 용사금형 제조시간으 단축할 수 있으며, 제품의 치수 안정성을 도모 2. 그라파이트 용사패턴은 종래의 세라믹 용사패턴에 비해 열전달계수가 현저히 크기 때문에 용사과정중 용사표면의 온도분포가 상대적으로 균일하며, 이에따라 열구배로 인하여 발생할 수 있는 열응력이 완화되는 효과 3. 별도로 가공한 여러개의 그라파이트 조각을 조립하여 하나의 용사패턴으로 사용함으로써 여러개의 용사금형을 한꺼번에 제조