초록 ▼

1. 최종목표 (1) 압출공정의 청정화 (2) 제품회수율의 최대화 (3) 직/간접 혼용압출기 개발 (4) 고속압출가공기술개발 2. 사업의 목적 및 중요성 알루미늄 압출에 있어서 압출재의 오염, 결함 등으로 발생하는 scrap량을 저감시키 고, 알루미늄 정형부품의 품질 및 생산성 향상을 동시에 만족시키는 무윤활■무산화 압출기술을 개발하고 개발된 system을 기존에 사용하고 있는 기업들의 system에 적용하여 매연, 분진 등과 같이 환경에 악영향을 주는 기존공정을 대체하고자한다. 또한 간접 압출법을 도입

1. 최종목표 (1) 압출공정의 청정화 (2) 제품회수율의 최대화 (3) 직/간접 혼용압출기 개발 (4) 고속압출가공기술개발 2. 사업의 목적 및 중요성 알루미늄 압출에 있어서 압출재의 오염, 결함 등으로 발생하는 scrap량을 저감시키 고, 알루미늄 정형부품의 품질 및 생산성 향상을 동시에 만족시키는 무윤활■무산화 압출기술을 개발하고 개발된 system을 기존에 사용하고 있는 기업들의 system에 적용하여 매연, 분진 등과 같이 환경에 악영향을 주는 기존공정을 대체하고자한다. 또한 간접 압출법을 도입함으로서 기존의 직접 압출 공정에서의 생산성 저감과 품질의 저하 및 고기능, 고성능 알루미늄 부품의 제한적 생산을 개선한다. 3. 사업의 내용 및 범위 (1차년도 : 정형제조 및 고속압출기술 개발) (1) 생산성 향상 및 수율의 극대화 - 재료 회수율 93%이상 (2) 합금설계 및 제조 -최적합금설계 ■경질 : 5000계 Al alloy (Al-Mg계) ■ Mg<4.2%이하, 미량원소 제어 : Ti, Cr, Fe 등 ■중경질 : 7000계 Al alloy (Al-Zn-Mg계) (3) 복잡 정형 제조기술의 확립 - Shape factor : R = 70 이상 ■고력/난가공성 압출소재 : 5XXX계, 7XXX계 (허용공차 0.05mm이하) ■최적 압출방법의 선정 : Indirect extrusion, Direct extrusion (4) 고속압출조건 확립 : 압출속도 80～100m/min이상의 고속압출조건 확립 - 최적압출조건 (압출비, 압출온도)의 설정 - Extrudability (Z) 향상 : Z = 25～1230이상 (경질>25, 중경질>70, 연질>120) (5) Dies 수명연장 기술의 개발 - 장수명 Dies 형상 설계 기술개발 ■ Simulation에 의한 Dies 설계 ■ 수명예측기술 - 고속압출을 위한 Dies 설계 기술개발 (다이스 재질의 선정) (6) Al 정형제조 직■간접 겸용 압출 system 개발 - 장치설계 및 제작 - Dies stem, Dies형상, Dies 반각, Dies stem 고정장치 등 2차년도 : 무산화, 무윤활 압출기술개발) (1) 정형 압출재의 수율향상 및 생산성증대방안 확립 - 알루미늄 압출재 결함종류 및 원인에 대한 대책수립 - 재료의 수율향상을 위한 재료의 크기 및 형상 결정 . 빌렛의 길이의 따른 압출속도의 최적화 . 압출형상지수 및 압출비에 따른 압출속도의 최적화 (2) 정형 압출재의 불량 scrap생성억제 기술 확립 - Mg, Zn, Si 등의 첨가량에 따른 최적압출속도 확립 - 중공재 및 소형정밀 압출시의 용착등 불량scrap발생억제 기술 개발 - 압출속도 향상을 위한 다이스설계기술개발 - 고속압출을 위한 압출조건(빌렛가열온도,다이스온도,압출비 등)의 확립 (3) 무윤활 압출기술개발에 의한 압출공정의 청정화 - 열간 무윤활 고속 압출 기술확립 ■윤활 및 무윤활 압출기술에 의한 bilster, welding line 등의 결함생성여부 관찰 (사용대상윤활재:Graphite+물유리,광물성oil - 무윤활 고속 압출용 Dies 설계 기술개발 .조건: 윤활재 사용시보다 저마찰 압출Dies 재질 및 형상설계 ■대상소재: 중경질 5052 또는 7003 . 압출압력/속도: 윤활압출 경우의 100% 이상실현목표 . 압출방법: 직접 및 간접 압출실험에 의한 비교 . 압출다이스 및 압출재 형상: port hole 다이스 및 tube type (4) 직/간접겸용압출기의 설계/제작 - 유압 Unit( logic valve)의 설계/제작 - 다이스지지 part(bolster, die slide, die backer, die holder등)의 설계/제작 (3차년도 : 무산화, 무윤활 및 고속압출가공기술의 확립에 의한 청정압출공정구축) (1) 무산화 압출기술개발 - Billet 표면의 산화물 생성억제 방안연구 - 압출재의 산화방지 및 압출재 결함 억제 기술향상 ■orange peel ■oxide strip 결점 방지 - 결정입자 조대화 방지기술 (재결정 억제 기술) : 결정입크기 제어 (20㎛ 이하) ■적절한 압출온도 ■압출비 선정 ■압출속도의 선정 ■액체질소에 의한 냉각 (2) 무산화 압출장치의 설계 및 제작 ■분위기 제어장치 ■이송장치 ■분사장치 (3) 무윤활 및 무산화 고속압출가공 최적조건 확립 - Simulation에 의한 예측기술 개발 - 양산적용용 Pilot 규모 설계 및 제작 - 무산화, 무윤활 고속압출 공정제어 System 구축 - 청정 압출재 생산, 수율 scarap 저감 (4차년도 : 중소기업 보급) (1) 보급방법의 개발 (2) 중소기업의 생산성 향상 및 수율향상 (3) 경쟁적 기술확보 4. 사업결과 1) 생산성 향상을 위한 압출조건의 확립 1.1 중경질 A5052 합금을 대상으로 하여 생산성과 수율에 미치는 압출조건(압출온도 및 압출비)의 영향을 조사한 결과 압출비가 낮을수록 그리고 압출온도가 높을수록 수율과 생산성이 향상되었다. 그러나 압출온도가 높을수록 표면조도가 나빠지고 압출비가 낮을수록 압출재의 기계적인 강도가 저하하므로 최적의 압출조건을 선택하여야 한다. 1.2 Mg의 함량을 줄이고 Si과 Zn의 함량을 증가시켜 기계적인 강도의 저하없이 압출성 지수가 8% 향상된 개량 A7003 합금을 제조하였다. 2) 환경친화형 정형압출조건의 확립 2.1 수율이 저조한 단점을 갖고 있는 Conform 압출법에 의해 제조되어 오던 정밀정형 형상의 컨덴셔 튜브 제조를 위한 최적의 직접 압출 공정 조건을 다음과 같이 확립하였다. - Billet 및 다이스 예열온도 : 450■, 350■ - 압출온도 : 430■ 2.2 압출온도가 400■이하 혹은 금형의 예열온도가 200■이하인 경우, Solid type의 압출시에는 Edge에서 Crack이 발생하였으며, Tube Type의 압출시에는 mandrel이 파손되었다. 따라서 적절한 압출조건(압출온도 및 예열온도)등의 선정이 필요하다. 2.3 유한요소해석법에 의해 포트홀 다이의 유동특성을 파악하였으며 금형에 작용하는 응력이 다이소재의 항복강도의 50%임을 알았다. 또한 금형파손의 예측이 가능하였다. 2.4 유한요소 해석법에 의해 직접 및 간접의 경우 모두 압출속도가 빠를수록, 다이랜드 길이가 작을수록 그리고 빌렛예열온도가 높을수록 압출하중이 감소함을 알았고 이와같은 결과를 다이스 설계의 기준으로 적용가능 하였다. 2.5 정형제조용 직■간접 겸용 압출 system 개발을 위한 800ton급 수평형 압출기를 설계하였으며 현재 부분제작을 완료하였다. A5052 합금을 대상으로 하여 압출방식에 의한 압출생산성을 조사한 결과 간접압출방식의 적용에 의해 압출생산성이 92.8kg/hr에서 92.9kg/hr로 증가하였다. 2.6 중경질 A5052합금을 대상으로 하여 압출온도 450■, 압출비 83 그리고 Ram speed 56.6mm/sec의 최적조건에서 표면불량 없이 87.3m/min까지의 고속압출이 가능하였다. 압출성지수가 60이상인 중경질 합금의 일반적인 압출속도가 20m/min이하인 것을 감안할 때 고속압출기술개발에 의해 생산성 향상효과를 기대할 수 있다. 2.7 윤활압출공정의 적용에 의해 생산성 및 수율이 증가하였으나 압출치구 및 압출재의 표면에 불순물들이 생성되고 압출시 윤활 lubricant에 의한 smoke 및 gas의 발생으로 인해 환경에 악영향을 미치므로 윤활제의 사용을 제한하여야 한다.

목차 Contents

• 제 1 장 서 론...10
• 제 2 장 환경친화적 Al 압출가공에 미치는 인자...12
• 제 1 절 수율향상을 위한 압출의 가공...12
• 1. 알루미늄압출의 생산성...12
• 2. 압출의 생산성향상...13
• 제 2 절 환경친화적 압출가공기술...16
• 1. 불량 scrap저감을 위한 압출가공기술...16
• 제 3 장 실 험 방 법...20
• 제 1 절 생상성 향상을 위한 압출조건 확립...20
• 1. 합금설계 및 Billet의제조...20
• 2. 열간압출...21
• 2.1 압출온도 및 압출비에 따른 압출압력의 변화...21
• 2.2 압출성 지수의 평가...22
• 3. 압출생산성 및 특성 평가...22
• 제 2 절 환경친화형 정형압출조건의 확립...23
• 1. 복잡정밀정형 압출공정기술...23
• 2. 유한요소법에 의한 압출응력의 해석...25
• 2.1 컨덴셔 튜브 압출 다이스의 응력해석...25
• 2.2 직/간접 압출공정의 유한요소 해석...27
• 3. 직/간접 압출 system의 설계 및 적용...28
• 3.1 직/간접 압출 system의 설계...28
• 3.2 직/간접 압출 system에 의한 생산성의 비교...30
• 4. 환견친화형 압출공정기술의 개발...30
• 4.1 무윤활 및 윤활압출에 의한 생산성 비교 및 평가...30
• 4.2 고속압출공정...30
• 제 4 장 실험결과...31
• 제 1 절 생산성 향상을 위한 압출조건 확립...31
• 1. 압출비, 압출온도에 따른 압출압력 및생산성과의 관계...31
• 2. 첨가원소에 따른 압출성지수의 변화...39
• 제 2 절 환경친화형 정형압출조건의 확립...23
• 1. 복잡정형제조기술의 확립...41
• 1.1 복잡 형상 제조기술...41
• 1.2 정밀정형 튜브 제조기술 획립...44
• 2. Dies 수명연장 기술의 개발...46
• 2.1 포트홀 다이의 응력 해석...46
• 2.2 컨덴서 튜브 압출 다이스의 응력해석...47
• 3. 고속압출조건의 확립...51
• 4. 직/간접 겸용 압출system의 적용...55
• 4.1 직/간접 겸용압출 system의 개발...55
• 4.2 직/간접 압출공정의 유한요소해석...59
• 4.3 Metal flow의 비교...67
• 4.4 생산성 및 수율의 변화...68
• 5. 환경친화형 압출공정 기술의 개발...68
• 5.1 무윤활 및 윤활압출의 비교...68
• 제 5 장 결 론...70
• 참 고 문 헌...72