선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 HDD 의 주요부품 중 하나인 HDA(Hard disk arm)의 열간압출공정에서 압출속도 증가에 따른 생산성 향상과 제품의 건전성을 위해 냉각시스템을 설계 및 제작하였다. 또한 설계된 냉각시스템을 적용한 열간압출실험과 미적용한 열간압출실험을 통해 금형의 냉각효과를 검증하였으며, 이를 통해 압출재의 미세조직을 관찰하여, 결정립 성장을 제어 할 수 있는 압출재의 온도와 최대의 압출속도를 결정하였다.
제안 방법
- 냉각시스템을 설계 및 제작하였다. 또한 설계된 냉각시스템을 적용한 열간압출실험과 미적용한 열간압출실험을 통해 금형의 냉각효과를 검증하였으며, 이를 통해 압출재의 미세조직을 관찰하여, 결정립 성장을 제어 할 수 있는 압출재의 온도와 최대의 압출속도를 결정하였다.
- 본 실험은 최대압출하중이 1800Ton 인 압출기에서 직접압출방식으로 실험을 수행하였다. 또한 압출 금형은 4 홀로 구성된 포트홀(Porthole) 방식이며, 재질은 열간 금형강인 STD 61 을 사용하였다.
- 종속변수로는 빌렛 가열온도, 금형 가열온도, 압출비, 질소유량, 적용소재를 두었으며 또한 독립변수로는 냉각시스템의 미적용 및 적용에 따라 압출속도를 증가시키면서 실험을 하였다.
- 열간 압출실험 공정조건의 세부사항을 Table 2 에 나타내었으며, 실험에서 측정하고자 하는 값으로는 Fig. 2 에서 보듯이 금형의 베어링 부를 통과한 직후의 소재의 온도와 압출압력을 측정하였다. 이는 최종 압출재의 조직변화에 가장 많은 영향을 미칠 인자가 소재의 온도라 판단되었기 때문이 4.
- 이는 최종 압출재의 조직변화에 가장 많은 영향을 미칠 인자가 소재의 온도라 판단되었기 때문이 4. 소재 출구 온도의 측정은 비접촉식 온도 즈정기를 사용하여 각 공정조건 별로 Billet 5 개씩 연속적으로 소재 온도를 측정하였다.
- 열간압출공정에서 금형냉각을 위한 냉각 시스템을 설계 및 제작을 하였다. 이에 따라 제품의 형상을 고려하여 제작한 냉 각유로(Cooling path)를 형상과 냉각유로 내에서의 질소가스 유동방향을 Fig 3 에 제시하였다.
- 압출하중은 실험하기 전 압출기의 초기 설정을 최대용량에서 안전율을 고려한 1400 Ton을 초과하지 못하도록 설정하였으며, 이에 따라 모든 조건에서 최대압출하중이 1400 Ton으로 측정이 되었다.
- 냉각시스템의 적용 여부에 따른 열간압출성형한 압출재의 미세조직을 관찰하였다. 압출재의 조직을 관찰하기 전 시편을 용체화 처리 후 175℃ 에서 8 시간 동안 인공시효(Artificial aging) 열처리를 하였다.
- 압출재의 미세조직을 관찰하였다. 압출재의 조직을 관찰하기 전 시편을 용체화 처리 후 175℃ 에서 8 시간 동안 인공시효(Artificial aging) 열처리를 하였다. 압출재의 미세조직 측정 지점을 Fig.
- 특히 질소는 상대적으로 가격도 저렴하며, 다양한 산업분야에서 냉각제로써 널리 사용되고 있다. 따라서 질소의 물리적 성질과 원가적인 측면을 고려하여 질소가스를 이용한 냉각시스템(Cooling system)을 열간압출공정에 적용하였다[2].이 냉각시스템의 적용으로 압출 공정에서 얻을 수 있는 장점은 (1)생산성의 향상, (2)소재의 표면 정도의 향상, (3)소재의 치수정밀도 향상, (4) 금형의 수명향상, (5)소재의 불량률 감소 (6) 제품의 산화 방지 등이 있다[3]
- 본 연구에서 Hard disk arm 생산을 위한 질소냉각 시스템을 적용하여 열간 압출공정에서의 압출실험을 통해 다음과 같은 결론을 도출하였다.
대상 데이터
- 또한 압출 금형은 4 홀로 구성된 포트홀(Porthole) 방식이며, 재질은 열간 금형강인 STD 61 을 사용하였다. 또한 실험에 사용된 소재는 A16061-0 알루미늄 합금이며, Tablel 에 주요 화학성분을 나타내었다.
- A)는 25 ㎛ 으로 가공을 하였다. 단면형상은 직사각형으로 하였으며, 단면치수는 2mm X 8mm 으로 설계를 하였다.
이론/모형
- 직접압출방식으로 실험을 수행하였다. 또한 압출 금형은 4 홀로 구성된 포트홀(Porthole) 방식이며, 재질은 열간 금형강인 STD 61 을 사용하였다. 또한 실험에 사용된 소재는 A16061-0 알루미늄 합금이며, Tablel 에 주요 화학성분을 나타내었다.
성능/효과
- 냉 각시스템의 적 용여부와 관계없이 압출 속도가 높아짐에 따라 소재의 온도가 상승하였고, 최대압출 속도로 압출 하였을 때 압출재의 온도가 최고 높게 나왔다. 또한 동일한 압출속도 조건에서 냉각시스템을 적용하여 금형을 냉각시키면 미적용 시 보다 20~25℃ 정도 소재의 출구온도를 낮출 수 있다는 것을 확인하였다.
- 높게 나왔다. 또한 동일한 압출속도 조건에서 냉각시스템을 적용하여 금형을 냉각시키면 미적용 시 보다 20~25℃ 정도 소재의 출구온도를 낮출 수 있다는 것을 확인하였다.
- 7 에서 볼 수 있듯이 압출재의 온도가 530℃ 이하가 되면 결정립의 성장률이 현저히 감소하였으며, 본 연구에 적용된 A16061의 경우 열간압출 시 압출재의 온도를 5301 이하로 유지 및 관리 하는 것이 중요하다. 따라서 열간 알루미늄 압출공정에서 냉각시스템을 적용하면 압출 재의 온도제어를 통해 결정립의 조대화를 억제하여 제품의 건전성을 확보함과 동시에 압출 속도의 증가로 생산성을 향상 시킬 수 있다.
- (1) 열간압출실험을 한 후 시편의 미세조직을 관찰한 결과 압출재가 온도가 높을수록 결 정립이 성장하여 조대화가 된다.
- (2) 열간압출공정에서 질소 냉각시스템을 적용하면 미적용한 경우보다 압출재의 온도를 20~25℃ 낮줄 수 있다.
- (3) 열간압출공정에서 냉각시스템을 적용하면 압출 재의 결정립이 미세화되며, 압출속도를 증가로 인한 생산성을 향상 시킬 수 있다. 그때의 최대압출속도는 2.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.