초록 ▼

1. 최종목표: 대구경 커플러 냉간단조금형 구조 개발과 고경도 초경금형소재의 정밀가공 기술을 개발하여 최적화된 냉간단조금형 제작.
본 사업은 기존 커플러 제품의 가공에 의존한 생산 방법에서 냉간단조 공법을 적용함으로서 커플러의 품질을 향상시키고, 비용을 절감시킬 수 있는 고강도 초경합금을 적용한 냉간단조용 다이스를 개발하고자 한다. 이러한 고강도 초경합금소재를 이용한 냉간단조 다이스를 제작하는데 있어서의 핵심기술은 초경합금소재의 형상부의 가공기술이다. 본 과제에서는 이러한 초경합금소재의 가공을 위하여 쎄미NC선반설비를 도입하여

1. 최종목표: 대구경 커플러 냉간단조금형 구조 개발과 고경도 초경금형소재의 정밀가공 기술을 개발하여 최적화된 냉간단조금형 제작.
본 사업은 기존 커플러 제품의 가공에 의존한 생산 방법에서 냉간단조 공법을 적용함으로서 커플러의 품질을 향상시키고, 비용을 절감시킬 수 있는 고강도 초경합금을 적용한 냉간단조용 다이스를 개발하고자 한다. 이러한 고강도 초경합금소재를 이용한 냉간단조 다이스를 제작하는데 있어서의 핵심기술은 초경합금소재의 형상부의 가공기술이다. 본 과제에서는 이러한 초경합금소재의 가공을 위하여 쎄미NC선반설비를 도입하여 초경소재 가공을 기존의 일반 방전가공 기술대신에 쎄미NC선반가공 기술을 도입하여 원가 경쟁력 및 제작 시간을 획기적으로 단축시키고자 하였다. 금형 설계 관점에서 보면, 대구경커플러 생산을 국내 최초로 냉간단조 공법을 적용하는 것이기 때문에 기존 냉간단조 다이스의 베어링부의 파손 및 변형으로 불가피하게 폐기 하였던 다이스를 일체형 복합 다이스와 같이 설계변경 시킴으로 파손 및 변형 부분만을 교체할 수 있어 다이스의 수명상의 문제점도 보완하고자 하였다.

2. 개발내용 및 결과: 고강도 초경합금소재 가공기술 개발, 냉간단조 다이스 시제품 제작
〇 초경합금소재 가공을 위한 쎄미NC선반 가공기술 개발: 초경소재 원석을 가공함에 있어 가장 핵심적인 기술로 초경소재에 형상을 가공하였다. 쎄미NC선반으로 고강도 초경소재 가공조건을 최적화하기 위해서는 회전속도, 이송속도, 절삭 가공량 등을 변화시키면서 정밀한 실험을 수행하여 가공조건을 최적화 하였고, 기존의 방전가공에 의존하던 가공기술을 쎄미NC선반를 도입하여 가공시간 단축(약 90% 단축)의 효율성도 달성하였다.

〇 커플러 단조성형을 위한 금형 형상설계 및 조립: 일체형 단조다이스의 압입순서는 초경 TIP → 보강 링 케이스 → 1차 압입(냉간) → 초경 다이스 → 다이케이스 → 2차 압입(냉간) → 초경 다이스 받침(FEELER) → 2차 압입(냉간) → 제작 완료. 초경 TIP은 가장 안쪽에서 제품의 형상을 결정하는 가장 중요한 부분으로 G5(WC/Co 초경 합금) 계열을 적용함. SKD-61(고속도강) 종으로 가공된 RING CASE를 압입로(전기로)에서 약 350℃의 온도로 3~4시간을 가열 후 가공된 초경을 압입함.

〇 개발 기술의 평가 방법 및 결과: 단조다이스 수명(3천번 이상), 단조다이스 면조도(Ra<0.2㎛ 미만), 단조다이스의 진직도(0.05mm/2mm 미만), 단조성형품에 대한 치수 정밀도 (0.1mm 미만/10mm), 고강도 초경합금경도 (88HRA), 고강도 초경합금 항절력 (320kgf/ ㎟), 국내 특허출원 중.

3. 기대효과(기술적 및 경제적 효과): 아직 산업의 희귀성이 짙은 고강도 초경합금소재를 가공할 수 있는 가공기술을 보유하게 됨으로서 냉간단조금형 성능향상 및 경쟁력 레벨업.
고강도 초경합금소재인 G5 계열의 초경합금소재 가공기술을 체계적으로 연구하여 초정밀 가공기술을 개발하고 이를 문서화하여 생산의 최적화 실현. 쎄미NC선반 가공기술의 가공조건 값을 체계적으로 연구하여 고강도 초경합금소재 적용 분야 확대 및 사업 규모를 확대할 수 있는 토대를 구축함. 또한 개발내용과 같이 기존 가공에 의존하여 제작하였던 대구경 커플러를 냉간단조 금형을 제작함으로서 원가절감을 실현할 수 있었으며, 수요 대응형 제품개발에 따른 신규 시장 창출과 신규 매출증대 아이템 확보 및 가격경쟁력 강화가 현실화 되었다. 이는 개발완료 후 2년 후에 고강도 초경합금소재를 적용한 냉간단조 금형수효량이 약 1,000개 내외로 예상되며, 개발제품 연간 예상 매출액은 100억원으로 예상 됨.

4. 적용분야: 탄소강 및 비철금속 등의 단조 제품의 품질 향상을 통한 경쟁력 제고 및 단조제품의 경쟁력 강화로 냉간단조 부품산업의 활성화가 기대되고 있다.

(출처 : 생산기술사업화 지원사업 최종보고서 초록 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1생산기술사업화 지원사업 최종보고서 ... 2제출문 ... 3최종보고서 초록 ... 4목차 ... 6제 1 장 서론 ... 7 제 1 절. 개발 기술의 중요성 ... 7 제 2 절. 국내·외 관련기술의 현황 ... 10 제 3 절. 기술개발 시 예상되는 파급효과 및 활용방안 ... 12 제 4 절. 개발기술의 평가방법 및 평가항목 ... 16제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 17 제 1 절. 기술개발목표 ... 17 제 2 절. 기술개발내용 ... 18 제 3 절. 시장상황 및 기대효과 ... 23 제 4 절. 개발과제의 경쟁력 ... 24 제 5 절. 생산추진계획 ... 25 제 6 절. 참여기관의 기술개발 목표 및 내용 ... 26제 3 장 연구 결과 및 논의 ... 31 제 1 절. 초경합금(WC/Co) 미세구조 분석 ... 31 제 2 절. 초경합금 가공공정의 개발 ... 33 제 3 절. 단조공정 및 금형 시뮬레이션 ... 35 제 4 절. 단조용 금형의 형상설계 ... 37 제 4 절. 단조용 금형 시제품 제작 및 평가 ... 44제 4 장 개발기술의 평가방법 및 평가 결과 ... 53끝페이지 ... 81