KR20140141176A - 고압주조 및 단조부재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주조공정과 단조공정을 하나의 장치로 가능함과 동시에, 성형품의 품질 특성을 향상시키고 동시에 제조비용을 절감할 수 있고, 또한 대량으로 제품을 제조할 수 있는 고압 주단조 장치 및 고압 주단조 부재의 제조방법을 제공하는 데 있다. 이를 위해 본 발명은 원통부가 있는 한편 축 방향의 단면 형상이 대략 요홈(凹) 또는 대략 U 형상이 되는 주조 프리폼(Free form)을 성형하기 위한 고압 주조용 금형의 캐비티에 용탕을 급탕 후, 이 용탕을 가압하면서 급속 냉각 응고시킴으로써, 과포화α상 또는 치밀하고 미세화된 조직의 재료가 되는 주조 프리폼을 성형하는 주조 프리폼 성형공정과, 고압 주조용 금형 내에 소정의 단조용 공간을 형성하고, 상기 주조 프리폼애 있어서 원통부 및 바닥을 소정형상으로 단조하여, 주조 프리폼의 내부 결함을 완전히 압착하여, 치밀화하는 단조공정을 구비하고 있다.

Description

고압주조 및 단조부재의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING HIGH PRESSURE CASTING AND FORGING MEMBER}

본 발명은 알루미늄 합금, 마그네슘 합금 등의 고압 주조 및 단조부재를 제조하기 위하여, 고압 주조 및 단조장치 및 고압 주조 및 단조부재의 제조방법에 관한 것이다.

종래로부터, 아래 특허문헌1에 대표되는 고압 주조장치 및 그의 급탕방법에 의한 알루미늄 합금 등의 고압 주조부재의 제조방법은 일반에 잘 알려져 있다. 구체적으로 설명하면, 이 특허문헌1의 고압 주조부재의 제조방법은 금형 체결상태에서 원통부 성형용 공간과 바닥 성형용 공간을 구비하고 있는 성형용 캐비티가 형성되는 것과 함께, 상기 원통부 성형공간에 연결되는 탕도가 형성된 주형을 이용하여, 이 탕도를 통해 캐비티에 고압의 용탕을 충전하는 것에 의해 원통부와 하단부를 구비하고 있는 고압 주조 공정을 갖는 고밀도 주조 부재의 제조방법이다. 이 제조방법에 있어서는 용탕을 캐비티 내에 공급하는 급탕관 형상과 그 공급방법에 특허의 신규성이 존재하고 있다.

그러나, 고압 주조 부재의 응고 후, 뜨거울 때 동일의 고압 주조용 캐비티 내에 연속하여 직접으로 단조가공을 가하여서 고압 주조품의 품질을 향상시키는 가공공정은 없다.

[특허문헌 1] 한국 등록특허 제0185217호(특허출원 제10-1995-0036747호(가부시키가이샤 코베 세이코쇼; 발명의명칭; 고압 주조장치 및 급탕방법)

그러나, 최근 알루미늄 합금 등 성형품의 제조시 품질 특성의 향상과 제조비용의 추가 절감이 요구되고 있다.

따라서 본 발명은 주조공정(주조 프리폼 성형)과 단조공정(소성가공)을 하나의 장비로 할 수 있음과 함께, 새로운 단조공정에서 주조 프리폼의 성형기능(주조체로부터 고압주조 및 단조부재에 이르기까지의 성형 용이성)이 기존에 비해 비약적으로 향상시킴에 의해서 성형품의 품질특성을 단조품 수준까지 향상시키고, 동시에 제조비용을 절감할 수 있고, 또한 제품을 대량으로 제조할 수 있는 고압 주조 및 단조(이하 '주단조'라 함은 '주조 및 단조'를 의미한다)장치 및 고압 주단조 부재의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 (1). (a) 본 발명의 고압 주단조 부재의 제조방법은, 캐비티를 형성하는 복수의 금형용 부재가 있고, 원통부 및 바닥이 있으며, 한편 축 방향의 단면형상이 대략 오목 형상 또는 대략 U형상이 되는 주조 프리폼을 성형하기 위한 고압 주조금형을 가진 주조 프리폼 성형공정을 보유하고 있는 고압 주단조 부재의 제조방법에 있어서, 상기 고압 주조금형이, 상기 캐비티를 금형체결 후 단조용 공간보다 넓게 유지할 수 있는 것과 동시에 탈착이 자유로운 유지수단을 보유하고 있으며, 상기 고압주조용 금형으로 주조 프리폼을 주조 성형하기 전에 상기 유지수단을 장착하여 두고, 주조 프리폼을 주조 성형 후에 상기 유지수단을 제거하고 나서, 상기 고압 주조용 금형을 금형 체결하여 단조하는 공정을 구비하고 있다.

(b) 또한, 본 발명의 고압 주단조 부재의 제조방법은, 다른 관점으로서, 원통부 및 바닥이 있는 한편, 축 방향의 단면형상이 대략 오목 형상 또는 대략 U 형상이 되는 주조 프리폼을 성형하기 위한 고압 주조금형의 캐비티에 용탕을 급탕하고, 상기 용탕을 가압하면서 고체화하여 주조 프리폼을 성형한 후, 상기 고압 주조용 금형의 캐비티 중 소정부분에 단조용 공간을 형성하고 가압하면서 상기 소정부분의 단조용 공간에 상기 주조 프리폼을 밀어넣는 것 같이 소성 변형시키는 것에 의해서 단조하여, 고압 주단조 부재의 성형공정을 구비하고 있는 것으로 하여도 좋다. 또한, 상기 주조 프리폼 성형공정에서 상기 주조 프리폼을 성형할 때, 상기 용탕을 가압하고 강제 냉각하는 것으로부터 급냉각하여 응고시키는 것이 바람직하다.

(c) 또한, 본 발명의 고압 주단조 부재의 제조방법은 다른 관점에서, 원통부 및 바닥이 있는 한편, 축 단면 형상이 대략 오목 형상 또는 대략 U 형상이되는 주조 프리폼을 성형하기 위한 고압 주조용 금형의 캐비티에 용탕을 급탕 후 이 용탕을 고압력과 강제냉각을 하면서 급냉각 응고시킴으로써, 주단조의 쑈트 사이클의 하이 사이클화를 도모하여, 포화α상 및 치밀하고 미세화된 조직의 재료로부터 되는 주조 프리폼을 성형하는 주조 프리폼 성형공정과, 상기 주조 프리폼에 있어서 원통부의 외주면을 소정형상으로 단조하는 단조공정을 구비하고 있는 것으로 하여도 좋다.

본 발명에 따르면, (2) 본 발명의 고압 주단조 부재의 제조방법의 상기 주조 프리폼 성형공정에 있어서, 상기 용탕의 오염이 생기지 않도록 열간 충전되는 동시에,상기 용탕을 상기 고압 주조용의 금형의 캐비티에 급탕하기 전에 미리, 상기 고압주조용 금형의 캐비티가 소정온도 이하로 냉각 유지되는 것이며, 상기 단조공정에서는, 상기 주조 프리폼의 온도를 상기 주조 프리폼의 재결정 온도 이하의 소정온도에로 유지한 상태에서, 단조 작업을 실시하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, (3) 다른 관점으로서, 본 발명의 고압 주단조 부재의 제조방법에 따른 상기 주조 프리폼 성형공정에 있어서, 상기 용탕의 오염이 생기지 않도록 열간 충전되는 동시에 상기 용탕을 상기 고압 주조용 금형의 캐비티에 급탕하기 전에, 미리,상기 고압 주조용 금형의 캐비티가 소정온도 이하로 냉각 유지되는 것이며, 상기 단조공정에 있어서는, 상기 주조 프리폼의 온도를 상기 주조 프리폼의 재결정 온도 이상의 소정온도로 유지한 상태에서, 단조하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, (4) 본 발명의 고압 주단조 부재의 제조방법에 따른 상기 단조공정에 있어서, 상기 주조 프리폼의 재결정 온도 이상의 소정온도에 가온이 유지된 상기 주조 프리폼과 온도가 동일하게 되도록 가온이 유지된 단조 가공용 치공구를 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, (5) 다른 관점으로, 본 발명의 고압 주단조 부재의 제조방법에 따른 상기 단조공정에 있어서, 상기 주조 프리폼의 재결정 온도 이하의 소정온도에 가열이 유지된 상기 주조 프리폼과 온도가 동일하게 되도록 가온이 유지된 단조 가공용 치공구를 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, (6) 본 발명의 고압 주단조 부재의 제조방법에 있어 상기 고압 주조금형이 Cu-Ni-Si 삼원계 경질 구리합금을 사용한다. 또한 저가격 재료로서 캐비티 면을 형성하는 금형재료를 열간 공구강에서, 이에 브레이징(brazing, 납땜 접합)된 냉각용 금형이 동 및 동합금으로 구성된 이상 복합금형 등을 이용하여, 상기 주조 프리폼의 체적의 적어도 3배 이상의 전체 체적을 가지도록 형성되는 동시에 상기 캐비티를 따라 형성된 냉각구멍을 금형 본체 내부에 1개 이상 가지고 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, (7) 본 발명의 고압 주단조 부재의 제조방법에 있어서, 상기 급냉각 응고 시, 상기 냉각구멍에 흘러가는 냉각매체를 난류화시켜 흘려 보내는 것이 바람직하다. 상세하게는 냉각 수류의 레이놀즈 수를 5,000 ~ 20,000 이상으로 제어한다. 이것에 의해, 더 쉽게 고압 주조용 금형의 캐비티에 급탕된 용탕(쇳물)을 급냉각할 수 있다.

본 발명에 따르면, (8) 상기 (1)(b)의 본 발명의 고압 주단조 부재의 제조방법에 있어서, 상기 주조 프리폼 성형 공정과 상기 단조공정과의 사이에, 고압 주조한 상기주조 프리폼의 원통형 바닥에 예비변형을 부여하는 변형공정을 가지고 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, (9) 상기 (1) (b)의 발명의 고압 주단조 부재의 제조방법에 있어서는 상기 주조 프리폼 성형공정과 상기 단조공정 사이에, 항온 단조(Isothermal Forging)가공 가능한 온도로 가온 유지된 상기 주조 프리폼 및 온도가 동일하게 되도록 가온·유지된 금형을 이용하여 상기 주조 프리폼을 단조하는 단조공정을 가지고 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, (10) 상기(1)(b)의 발명의 고압 주단조 부재의 제조방법에 있어서는, 상기 주조 프리폼 성형공정과 상기 단조공정 사이에, 재결정 온도 이상의 열간 단조 영역에 가온이 유지된 상기 주조 프리폼 및 온도가 동일하게 되도록 가온이 유지된 금형을 이용하여, 상기 주조 프리폼을 단조하는 단조공정을 가지고 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, (11) 상기(1)(b)의 본 발명의 고압 주단조 부재의 제조방법에서는, 상기 주조 프리폼 성형공정과 상기 단조공정과의 사이에, 재결정 온도 이하의 온간 단조영역(溫間 鍛造領域)에 가온이 유지된 상기 주조 프리폼 및 온도가 동일하게 되도록 가온이 유지된 금형을 이용하여, 상기 주조 프리폼을 단조하는 단조공정을 가지고 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, (12) 본 발명의 고압 주단조 부재의 제조방법에 따른 상기 주조 프리폼 성형공정에 있어서, 상기 용탕을 상기 고압 주조용 금형의 캐비티에 급탕하기 전에, 미리 상기 고압 주조용 금형의 캐비티를 감압한 후에 불활성 가스로 채워 넣는 것이 바람직하다.

상기 (1)(a)와 (b)의 구성에 따르면, 소정의 고압 주단조 부재용의 재료를 고압 주조 직후에는 단조 가능한 방법을 제공할 수 있다. 또한, 상기 (1)의 (a)~(c)의 구성과 같이, 용탕을 급냉각 응고시키는 경우에는, 과포화 α상과 치밀하고 미세화된 조직의 재료로부터 되는 주조 프리폼을 성형할 수 있다. 따라서 이 경우의 주조 프리폼은, 금속 결정입자가 치밀·미세화된 재료에서 성형되고, 소성가공에 있어서 한결같이 성장을 보여, 큰 확장성이 얻어지는 것과 함께 내압 누설성 등이 한층 향상하고 주조재에 가까운 품질이 얻어진다. 즉, 단조공정에 있어서 고압 주단조 부재의 성형기능을, 종래에 비해 비약적으로 향상시킬 수 있는 것이 가능한 제조방법을 제공할 수 있다.

또 본 발명의 (2) 또는 (3)의 구성에 따르면, 단조공정에 있어서, 고압 주단조 부재의 주조 프리폼 성형 기능을 보다 더 향상시킨 고압 주단조 부재의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 (4) 또는 (5)의 구성에 따르면, 주조 프리폼의 방열 냉각에 의한 변형 저항의 연속 증가로부터 개방되고, 주조 프리폼의 성형성의 자유도가 향상하고, 주조 및 단조 부재의 품질향상에 바람직한 조건을 부가할 수 있다.

본 발명의 상기한 (6)의 구성에 따르면, 고압 주조용 금형의 캐비티에 급탕된 용탕을 확실히 급냉각 할 수 있다. 그 결과로, 주조 프리폼의 재료가 치밀하면서도 미세화하는 결과, 종래에 없는 큰 연신성을 확실하게 발현시킬 수 있다. 또 이를 통해 부수적으로 금형 냉각기능을 향상시키고, 주조 사이클의 하이-사이클화가 가능하게 된다.

본 발명의 상기한 (8)의 구성에 따르면, 주조 프리폼에 있어서 원통형 하단부의 주조 조직을 다음 공정의 가열 처리공정에서 더욱 재결정을 미세화할 수 있기 때문에, 고압 주단조 부재에 있어서 바닥의 기계적 성질과 피로 강도를 향상시킨 고압 주단조 부재의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 상기한 (9)의 구성에 따르면, 주조 프리폼을 항온 단조가공 가능한 온도로 가열을 유지하고 있는 것으로, 급냉각에 의한 미세한 결정립으로 소성가공을 더하면 입계·입자 내 전위가 움직임이 쉬워진다. 따라서 단조 시에는 작은 변형 저항으로 대규모 입계 미끄럼을 동반한 소성 유동을 발생시키는 것이 가능하기 때문에 한꺼번에 큰 가공 비율을 줄 수 있으며, 미세화 조직이 더욱 세밀하게 된다. 즉, 성형에 의한 주조 프리폼 재료 조직의 미세화, 주조 프리폼을 구성하는 재료의 품질 특성의 개선 및 주조 프리폼의 복잡한 형상의 정밀 단조가 가능해진다. 따라서, 기존 제품과 동등 이상의 품질특성을 갖춘 니어 네트 모양(near-net shape: 거의 설계 도면에 유사하게 만들어진 형상)의 고압 주단조 부재를 확실히 얻을 수 있는 고압 주단조 부재의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 상기한 (10) 또는 (11)의 구성에 따르면, 단조공정에 있어서 고압 주단조 부재의 주조 프리폼 성형기능을, 좀더 향상시킨 고압 주단조 부재의 제조방법을 제공한다. 따라서 용탕을 산화시키는 것을 방지할 수 있기 때문에 고압 주조용 금형의 캐비티에 급탕한 용탕을 확실히 순도 높은 상태를 유지할 수 있다. 따라서 주조, 프리폼 재료의 품질, 특히 원통부 내·외면 및 바닥 형상에 있어서의 디자인 측면의 품질 향상에 상기의 무산화 급탕방법과 함께 효과적인 수단을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고압 주단조 부재의 제조방법에 있어서 제조공정을 순서대로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고압 주단조 부재의 제조방법에 있어서
제조공정의 일부를 나타낸 도면이다.
도 3 (a)는 본 발명의 제3 실시예에 따른 고압 주단조 부재의 제조방법에 있어서 제조공정의 일부를 나타낸 도면으로, 고압 주조용 금형의 금형 체결 이전을 나타내는 도면이다.
도 3 (b)는 도 3 (a)의 공정 후, 고압 주조용 금형의 금형 체결을 하고, 불활성 가스를 충만한 다음에, 용탕을 고압 주조용 금형 내에 흘려 넣고 있는 도중을 나타내는 도면이다.
도 3 (c)는 도 3 (b)의 공정 후, 용탕을 고압으로 가압하면서 고상화시키는 것을 나타내는 도면이다.
도 3 (d)는 도 3 (c)의 공정 후 용탕을 고압 응고시켜 주조 프리폼을 성형하고, 소정의 단조용 공간(38)을 고압 주조용 금형 내에 형성함과 동시에, 스페이서 플레이트(27a , 27b)를 분리한 상태를 나타내는 도면이다.
도 3 (e)는 도 3 (d)의 공정 후, 고압 주조용 금형을 금형체결하고,고압 주조 금형 내의 소정의 단조용 공간에 상하금형이 주조 프리폼을 압입 단조하는 단조용 공간을 충만시킨 후, 고압 주단조 부재(29)를 형성하고 완료한 상태를 나타내는 도면이다.
도 4 (a)는 본 발명의 제4 실시예에 따른 고압 주조 및 단조 부재의 제조방법에 있어서 제조공정의 일부를 나타낸 도면으로, 고압 주조용 금형의 금형체결 전을 나타내는 도면이다.
도 4 (b)는 도 4 (a)의 공정 후, 고압 주조용 금형의 금형체결을 하고, 불활성 가스를 충만한 후, 용탕을 고압 주조용 금형 내에 주입하는 도중을 타내는 도면이다.
도 4 (c)는 도 4 (b)의 공정 후, 용탕에 고압력을 가하면서 고상화시키는 상태를 나타내는 도면이다.
도 4 (d)는 도4 (c)의 공정 후, 용탕을 고상화하여 주조 프리폼을 성형하고 소정의 단조용 공간을 고압 주조용 금형 내에 형성함과 동시에, 스페이서 플레이트를 분리한 상태를 나타내는 도면이다.
도 4(e)는 도4(d)의 공정 후, 고압 주조용 금형을 금형체결하고, 고압 주조 금형 내의 소정의 단조용 공간에 상하 금형이 주조 프리폼을 압입 단조하여 단조용 공간을 충만시킨 후, 고압 주단조 부재(40)를 형성하고 완료한 상태를 나타내는 도면이다.
도 5 (a)는 본 발명의 제5 실시예에 따른 고압 주단조 부재(40)의 제조방법에 있어서의 1공정당의 복수의 수량을 가지고 제조공정을 순서대로 나타낸 모식도로서, 예를 들어 3개를 가진 금형배치(1a, 1b)를 보여주고 있으며, 용탕 가압 게이트 구멍(8)으로부터 각 주조 프리폼 금형에 불활성 가스가 충만된 후 급탕한다.
도 5 (b)는 금형에 충만된 용탕(6)에 있어 고압 가압된 상태로 응고가 완료된 것을 나타내는 도면이다.
도 5 (c)는 금형 내에서 여러 개체의 고상화된 주조 프리폼(7)을 성형하고, 인서트 링(39)을 위로 인출하여, 고압 주조 금형 내에 소정의 단조용 공간(38)이 설치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 5(d)는 도 5 (c)에 이어서 여러 개체의 주조 프리폼을 펀치(37)에서, 단조용 공간(38)을 높게 가압성형하여 단조를 한 후, 고압 주단조 부재(40)를 형성하고 완료한 도면이다.
도 5 (e)는 도 5(d)의 공정 후, 금형(1a, 1b)을 개방한 도면이다.
도 5 (f)는 도 5(e) 공정 후, 고압 주단조 부재(40)를 금형에서 인출한 것을 나타내는 도면이다.

<제 1 실시예>

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 제1실시예에 따른 고압 주단조 부재의 제조 방법에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 고압 주단조 부재의 제조 방법에 있어서의 제조 공정을 순서대로 나타낸 모식도이다.

도 1에 있어서, 부호 1은 고압 주조용 금형, 2는 급탕관, 3은 가압 실린더, 4는 가압 플런저, 6은 용탕, 7 은 주조 프리폼이다. 고압 주조용 금형(1)은 상부 금형(1a)와 하부 금형(1b)으로 구성되며, 이에 상부 금형(1a)과 하부 금형(1b)은 각각,냉각매체를 통과시키는 구멍 모양의 냉각구멍(5)이 복수개 설치되어 있다. 급탕관(2)는 원통형의 가압실린더(3)의 중간 부분과 연통하고 있고, 급탕로 (도시 없음)에서 용탕(6)을 공급할 수 있게 되어 있다. 가압플런저(4)는 원통형의 가압실린더(3) 안을 이동 가능한 기둥형상 부재이다. 또한 일 변형예로서, 냉각구멍(5)은, 고압 주조용 금형(1)의 캐비티의 주위에 둘러진 1 개의 냉각구멍이라도 무방하다. 주조 프리폼(7)은, 원통부(7a) (도 1 (f) 참조)를 가지는 한편, 축 방향의 단면 형상이 대략 요홈(凹) 형상 또는 대략 U 형상으로 되어 있는 고압 주단조 부재의 주조 프리폼이다.

고압 주조용 금형(1)은 열전달 계수가 높은 Cu-Ni-Si 삼원계 경질 구리합금 및 캐비티 면이 열간 공구강으로서, 이에 브레이징(납땜 접합)된 구리 및 구리합금의 이상(二相) 합금으로 급냉각용 복합금형으로 구성된다. 이 재료의 다른 예로는 베릴륨 동 등이 있다. 또한 고압 주조용 금형(1)의 총 부피는 주조 프리폼(7) 체적의 적어도 3 배 이상이 되도록 형성되어 있다.

용탕(6)(쇳물)으로서는 유동성이 좋은 알루미늄 다이캐스트 합금 및 중 강도의 주물용 알루미늄 합금 외에 마그네슘 합금 등의 경합금을 사용한다. 그러나 이에 국한되지 않고, 다른 용탕 상태가 될 수 있는 금속재료를 이용하는 것도 가능하다.

다음, 도 1을 이용하여 본 발명의 제1실시예에 따른 고압 주단조 부재의 제조방법을 상세히 설명한다.

(주조 프리폼 성형 공정)

먼저 고압 주조용 금형(1)의 금형을 열어 논 상태로 준비한다 (도 1 (a) 참조). 이어 상부 금형(1a)과 하부 금형(1b)을 체결한다. 이때, 고압 주조용 금형(1) 의 캐비티는 소정온도 이하로 유지되며, 금형 캐비티 및 가압실린더(3) 안에 불활성 가스를 충만시킨다.

그리고, 급탕로(도시 생략)에서 급탕관(2)을 통해 용탕(6)을 공기에 노출시키지 않으면서 가압실린더(3) 내에 층류 공급한다 (도 1 (b) 참조).

그리고 가압플런저(4)를 가압실린더(3) 안쪽을 따라 상승시켜, 급탕관(2)과 가압실린더(3)와의 연통부를 가압플런저(4)에 의해서 막은 상태에서 급탕관(2)의 용탕 레벨을 대기 수준까지 하강시킨다 (도 1(c) 참조). 이때, 미리, 고압 주조용 금형(1)의 캐비티를 감압한 후 불활성 가스로 충만토록 해도 좋다. 이어서 가압플런저(4)를 고압 주조용 금형(1) 방향으로 이동시켜 고압 주조용 금형(1) 캐비티를 용탕(6)으로 채운 후 용탕(6)을 가압하며(약 50MPa ~ 약 150MPa), 이 가압 상태를 유지한 상태로, 사전에 충분한 물 등의 냉각매체를 냉각구멍(5) 안에 계속 흘려 금형을 소정온도 이하로 하강시킴에 있어서, 금형 전체가 냉각 잉고트로 작용하는 한편, 가압 압력에 의해 수냉 금형면과 응고 쉘이 밀착한 채 냉각이 촉진되어 용탕(6)의 급냉각 응고를 행한다(도 1(d) 참조). 이때, 냉각구멍(5)에 흘러가는 냉각매체를 난류화시켜 흘리면, 냉각기능을 향상시킬 수 있기 때문에 더욱 급냉 효과를 얻을 수 있다. 이러한 냉각매체의 예로는 레이놀즈 수 5000 이상이 바람직하고, 20000 이상이 더 적합하다. 이를 보완하기 위해 금형 캐비티에 따라 수로 설계의 효율적인 디자인으로 수류구멍모양과 수류의 배치 형태 등이 거론된다. 또한 도 1에서는 냉각구멍(5)의 단면형상은 원형이지만, 냉각구멍의 배치는 사각형 모양 등으로 레이놀즈 수를 증가시키고, 또한 냉각구멍(5)의 내면 거칠기를 거칠게 하는 등 접촉면적을 크게 하는 것으로, 유체 점성계수를 높여 냉각기능을 향상할 수 있다. 다른 냉각구멍(5)의 갯 수를 적절히 증가하거나 증압함에 있어서도 냉각기능을 향상시킬 수가 있다.

고압 주조용 금형(1)의 용탕(6)의 응고가 완료하고 주조 프리폼(7)이 성형된 후, 고압 주조용 금형(1)의 금형을 열고 (도 1(e) 참조), 주조 프리폼(7)을 인출한다 (도 1(f) 참조).

(단조공정)

마지막으로 도면에 표시하지 않았지만, 주조 프리폼(7)의 원통부(7a)의 외주면과 바닥을 소정 형상으로 단조 가공함에 의해서 고압 주단조 부재가 완성된다.

또한 이 같은 단조에서는 주조 프리폼의 온도를 주조 프리폼의 재결정 온도 이하의 소정온도로 유지한 상태의 가공(온간 가공), 또는 주조 프리폼의 온도를 주조 프리폼의 재결정 온도 이상의 소정온도로 유지한 상태의 가공 (열간 가공)을 실시한다. 또한 온간 가공 및 열간 가공 중의 단조가공에 있어서도 주조 프리폼 온도와 근접한 온도로 가열 유지된 단조 가공용 치공구 (예를 들어,펀치,가압 플런저 등)를 사용함에 의해서 주조 프리폼의 방열냉각에 의한 변형저항의 연속 증가로부터 개방되어 성형성의 자유도가 향상된다.

본 실시예에 따르면, 용탕(6)을 급냉각 응고시킴으로써 과포화 α상과 치밀하고 미세화된 조직의 재료로부터 형성되는 주조 프리폼(7)을 성형할 수 있다. 따라서 이 주조 프리폼(7)은 결정 입경이 미세화된 재료에서 성형되는 것이므로, 소성가공에서 높은 성장을 보여, 큰 연신성을 제공한다. 즉, 본 실시예에 따르면, 단조공정에 있어서 고압 주단조 부재의 주조 프리폼(7)의 성형 기능을 기존에 비해 비약적으로 향상시킬 수 있는 제조방법을 제공한다.

또한, 급탕로를 나온 용탕(6)은 공기에 닿지 않도록 고압 주조용 금형(1) 안에 아래로 주입하는 주조의 층류로 공급된다. 그 결과, 산화물 및 질화물 그리고 공기와 이형제에서 발생가스 등의 혼입에 의한 용탕의 오염이 생기지 않는다. 또한 본 고압 주조는 급탕시의 용탕 온도 저하가 작기 때문에 균열을 동반한 파단 응고층(입자)의 혼입이 방지된다. 그 결과로, 용탕(6)은 품질에 있어서 산화물이나 파단 응고층 (입자) 등의 용탕 오염이 없는 재료이다. 주조 프리폼(7)의 단조에서는 주조 프리폼(7) 온도를 주조 프리폼(7) 재결정 온도 이하의 소정온도로 유지한 상태의 가공(온간 가공), 또는 주조 프리폼(7)의 온도를 주조 프리폼(7)의 재결정 온도 이상의 소정온도로 유지한 상태의 가공(열간 가공)을 하고 있기 때문에, 단조공정에 있어서 고압 주단조 부재의 주조 프리폼(7)의 성형기능을 보다 향상시킨 고압 주단조 부재의 제조방법을 제공한다.。

또한, 고압 주조용 금형(1)이 열전달 계수가 높은 Cu-Ni-Si 삼원계 경질 구리합금 혹은 열간 공구강과 구리 및 구리합금 재료를 브레이징(납땜 접합)한 복합금형으로부터 이루어지는 것과 함께 고압 주조용 금형(1)의 총 부피가 주조 프리폼(7)의 체적의 적어도 3 배 이상이 되도록 형성되어 고압 주조용 금형(1) 캐비티를 따라 형성된 냉각구멍(5)을 금형 본체 내부에 가지고 있기 때문에, 고압 주조용 금형(1)의 캐비티에 급탕된 용탕(6)을 확실히 급냉각 응고시킴에 의해서 치밀하고 미세화가 가능하며, 그 결과로, 주조 프리폼(7)을 구성하는 재료에 대하여 초-소성(超-塑性) 변형을 실현시킬 수 있다.

또한 용탕(6)의 급냉각 응고 시에 냉각구멍(5)에 흘러가는 냉각매체를 레이놀즈 수 5000 이상의 난기류에 제어하여 흘리면 냉각효과에 의해 좀더 쉽게, 고압 주조용 금형(1) 캐비티에 급탕된 용탕(6)의 급냉각이 가능하다.

또한 주조 프리폼 성형공정에서 용탕(6)을 고압 주조용 금형(1) 캐비티에 급탕하기 전에 미리 고압 주조용 금형(1) 캐비티를 감압한 후에 불활성 가스로 채워두면 용탕(6)의 산화를 방지할 수 있으므로, 고압 주조용 금형(1) 캐비티에 급탕한 용탕(6)을 확실히 고순도 상태로 유지하는 것이 가능하며, 내부 품질과 주조 표면에 향상을 꾀할 수 있다.

<제1 실시예의 변형예>

다음, 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 관한 고압 주단조 부재의 제조방법에 대해 설명한다. 또한, 제1 실시예와 유사한 부분에 대해서는 설명을 생략할 수 있다.

이 변형예의 고압 주단조 부재의 제조방법은, 제 1 실시예에 있어서 주조 프리폼 성형공정과 단조공정 사이에 사전 변형가공을 행하는 변형공정을 보유하고 있다는 점에서 제1 실시예와 다른 것 뿐으로서 다른 공정은 제1 실시예와 유사하다.

사전(예비) 가압 변형(予歪)(냉간~온간)가공은 제 1실시예의 주조 프리폼 성형공정과 같은 공정에서 얻은 주조 프리폼 조직에 3 % ~ 25 %의 냉간 ~ 온간 중의 가압 가공의 예비 가압 변형(予歪)을 가해 단조공정 전 가열 처리공정에서 주조 프리폼의 주조 조직을 분해하여 미세화하는 것이다. 또한 3 % 미만 변형에서는 분해 및 미세화의 효과를 거의 얻을 수 없기 때문에 바람직하지 않다. 또한 25 % 이상의 변형은 균열을 야기시킬 수 있기 때문에 바람직하지 않다.

이 변형예에 따르면, 제 1 실시예와 유사한 효과를 얻을 수 있는 동시에 단조공정에 있어서 주조 프리폼 조직을 분해 및 미세화할 수 있기 때문에 고압 주단조 부재의 주조 프리폼의 성형기능을 더 향상시킨 고압 주단조 부재의 제조방법을 제공한다.

<제 2 실시예>

다음, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고압 주단조 부재의 제조방법에 대해 설명한다. 도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고압 주단조 부재의 제조방법에 있어서 제조공정의 일부를 나타낸 모식도이다. 또한, 제 1 실시예와 유사한 부분에 대해서는 설명을 생략할 수 있다.

본 실시예의 고압 주단조 부재의 제조방법은, 제 1 실시예에 있어서 주조 프리폼 성형공정과 단조공정 사이에, 항온 단조가공이 가능한 온도로 가열이 유지된 주조 프리폼(17)과 온도가 동일하게 되도록 가온이 유지된 금형(9a, 9b)을 이용하여 주조 프리폼(17)을 단조하는 단조공정을 보유하고 있다는 점에서 제 1 실시예와 다를 뿐, 다른 공정은 제 1 실시예와 유사하다.

다음에 단조공정을 구체적으로 설명한다. 도 2와 같이, 제1실시예에 있어서 주조 프리폼(17) 성형공정과 같은 공정에서 얻은 주조 프리폼(17)을, 항온 단조가공이 가능한 온도로 가열·유지한 후, 이 주조 프리폼(17)과 온도가 동일하게 되도록 가온·유지된 상부 금형(9a)과 하부 금형(9b) 사이에 끼워 금형(9)을 체결하고 단조한다. 여기서, 도 2의 10a, 10b는 단열판, 11은 히터, 12a 및 12b는 단열판 수냉홀, 13은 플래시용의 카터(단조용 공간 38을 겸함), 14는 냉각판이다. 단열판(10a, 10b)으로서는 고온 크리프 강도가 높은 복합 세라믹 판 등이 꼽힌다. 히터(11)로서는, 카트리지 히터 등을 들 수 있지만, 금형(9)을 고온 (예 : 550 ℃ 정도)까지 가열할 수 있는 것이면 어떤 히터라도 좋다.

그러나 히터를 장착한 금형은 보통 열처리형의 열간 공구강을 이용하는 것이 많기 때문에 가열 시에, 공구강의 열처리 온도 이상(예를 들어 600℃)에 장시간 노출된 경우, 히터의 금형 접촉면에 연성화나 탈탄이 생겨서 금형 수명이 저하한다. 따라서 히터와 금형구멍 중간에 PSZ(부분 안정화 지르코니아) 세라믹의 얇고 짧은 링을 여러 개 장착하여 가요성을 갖게 하고, 금형에의 온도 구배를 완만하게 제어하도록 대처한다. 그러나 실온으로부터 대략 800℃까지 고온강도·경도가 변함없는 내열 초경합금 재료는 그러하지 아니하다.

또한 예를 들어, 주조 프리폼(17)과 중간 강도 주조 알루미늄 합금으로 이루어진 것인 경우에는 결정 입경과 왜곡속도에 크게 의존하지만, 지배적인 성형온도에는 대략 300~500℃가 항온 단조가공이 가능한 산업공업적 온도영역이다. 따라서 주조 프리폼(17) 및 금형(9)의 온도를 적절히 설정하여 다양한 재료를 항온 단조할 수 있다.

또한 주조 프리폼(17) 및 금형(9)이 균등하게 항온 단조가공 온도로 가열·유지된 항온 단조조건의 상태로 있어도, 주조 프리폼(17)의 결정 입경이 비교적 크고 대략 50 ~ 70μm을 넘는 경우 초-소성변형을 발생시키지 않을 수 있다. 그러나, 초-소성변형이 생기지 않아서도 주조 프리폼(17)의 고온 변형 저항은 실질적으로 고온영역에 가온·유지되어 있는 것에 의해서 작고 큰 변형기능을 제공한다. 이것은 초-소성변형 시에 비해 결정립의 미세화 효과는 완만하다.

본 실시예에 따르면, 제1실시예와 유사한 효과를 얻을 수 있다. 또한 주조 프리폼(17)을 항온 단조가공이 가능한 온도로 가열·유지하기 때문에 입계·입자 내의 전위의 움직임이 쉬워진다. 따라서 단조 시에는 급냉각재의 미세한 결정립에 의해 대규모 입계 미끄럼을 동반한 소성 유동을 야기할 수 있기 때문에, 단조 가압력이 줄어들고 동시에 주조 프리폼(17)의 단조부분을 크게 연신할 수 있다. 즉, 성형에 의한 주조 프리폼(17) 재료조직의 미세화와 주조 프리폼(17)을 구성하는 재료의 품질 특성의 개선과 주조 프리폼(17)의 복잡한 형상의 정밀 단조가 가능해진다. 따라서 기존 제품과 동등 이상의 품질 특성을 갖춘 니어 네트 모양의 고압 주단조 부재(29)를 확실히 얻을 수 있는 고압 주단조 부재의 제조방법을 제공한다.

<제 3 실시예>

다음, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 고압 주단조 부재의 제조방법에 대해 설명한다. 또한, 제 1 실시예와 비슷한 부분에 대하여는 두번째 자리를 2로 표시 첫째 자리를 같은 숫자로 나타낸 부호로 설명을 생략할 수 있다.

먼저 고압 주조금형(21)의 금형을 개방한 상태로 준비한다 (도 3(a) 참조). 계속해서 상부금형(21a) 및 하부금형(21b)을 금형 체결함과 동시에, 스페이서 플레이트(유지수단)(27a, 27b)를 상부금형(21a)과 하부금형(21b) 사이에 끼워둔다. 이때, 고압 주조용 금형(21)의 캐비티는 소정온도 이하로 유지되고 있다. 그리고, 급탕로(도시 생략)에서 급탕관(22)을 통해 용탕(26)을 공기에 노출시키지 않고 가압실린더(23) 내에 층류 공급한다. 그리고 가압플런저(24)를 가압실린더(23) 내를 따라 상승시켜, 급탕관(22)과 가압실린더(23)에 연통부를 가압플런저(24)에 의해 막은 상태에서 급탕관(22)의 용탕 레벨을 대기하고 있는 수준까지 하락시킨다(도 3 (b)참조). 이때, 미리, 고압 주조금형(21)의 캐비티를 감압한 후에 불활성 가스로 채워두는 것이 좋다.

이어서 가압플런저(24)를 고압 주조금형(21) 방향으로 이동시켜 고압 주조금형(21)의 캐비티를 용탕(26)으로 채운 후 용탕(26)을 가압하며(약 50MPa ~ 약 150MPa), 이 가압상태를 유지하면서 사전에 충분한 물 등의 냉각매체를 냉각구멍(25) 내에 지속적으로 흘려 금형을 소정온도 이하로 하강시킴에 의하여, 금형 전체가 냉각된 물체로서 작용하고, 한편 가압에 의해서 수냉 금형면과 응고 쉘이 밀착한 채 냉각이 촉진되어 용탕(26)의 급냉각 응고를 행하게 된다(도 3 (c) 참조).

고압 주조용 금형(21) 내의 용탕(26)의 응고가 완료하여 주조 프리폼(28)이 성형된 후 가압플런저(24)를 고압 주조용 금형(21)에서 멀리하고, 주조 프리폼(28)과 고압 주조용 금형(21)이 가압플런저(24)로서 포위된 소정의 단조용 공간(38)을 형성하는 것과 함께, 스페이서 플레이트(27a, 27b)를 상부금형(21a)과 하부금형(21b) 사이에서 분리시킨다(도 3 (d) 참조).

그리고 상기 소정의 단조용 공간에 주조 프리폼(28)을 밀어넣는 것과 같이 상부금형(21a)과 하부금형(21b)을 체결 가압하여 주조 프리폼(28)을 단조 성형한다(도 3 (e) 참조) . 이때, 가압플런저(24)는 고압 주조용 금형(21)에서 멀어지는 방향으로 이동하지 않도록, 도시하지 않는 부재로 지지되어 있다. 이후 고압 주조용 금형(21)을 열게 하고 고압 주단조 부재(29)를 꺼낸다.

단조공정에 있어서는 제1 실시예와 유사한 공정을 실시한다. 따라서 본 실시예의 제조방법을 이용한 고압 주단조 부재가 완성된다 (도시는 생략).

본 실시예에 따르면, 소정의 고압 주단조 부재의 재료를 고압 주조 직후에 단조할 수 있는 방법을 제공할 수 있으며, 제 1 실시예와 유사한 효과를 얻을 수 있다.

여기서 본 실시예에 있어서는, 금형을 냉각하면서 각 공정을 실시했지만, 금형을 냉각하지 않고도 각 공정을 행할 수 있었다. 그러나 이 경우에는 제 1실시예와 비슷한 효과를 얻는 것은 어렵다.

<제 4 실시예>

다음, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 고압 주단조 부재의 제조방법에 대해 설명한다. 또한, 제 1 실시예의 부호 2-6 부분과 비슷한 부분에 대하여는 차례로 32 ~ 36의 부호를 붙이고, 설명을 생략할 수 있다.

도 4 (a) ~ (e)와 같이, 금형(31)은 상부금형(31a)과 하부금형(31b) 및 펀치(37)를 가지고 있다. 상기 펀치(37)는 상부금형(31a)의 대략 중앙부에 형성된 관통구멍에 축 방향으로 이동 자유롭게 결합(헐겁도록)되어 있다. 또한 도시하지 않지만, 펀치(37)의 금형(31) 내부 측과 반대 측의 일단에는 축 방향으로 소정의 압력을 가할 수 있는 프레스 장치가 설치되어 있다.

다음에 구체적으로, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 고압 주단조 부재의 제조방법에 대해서 설명한다. 먼저 고압 주조용 금형(31)을 개방한 상태로 준비한다(도 4 (a) 참조).

이어서 펀치(37)를 상부금형(31a)의 소정위치에 임시로 고정 지지한 상태에서 상부금형(31a) 및 하부금형(31b)을 체결함과 동시에, 스페이서 플레이트(유지수단)(38a, 38b)를 상부금형(31a)과 하부금형(31b) 사이에 끼워둔다. 이때, 고압 주조금형(31)의 캐비티는 소정온도 이하로 유지되고 있다. 그리고, 급탕로(도시 없음)에서 급탕관(32)을 통해 용탕(36)을 공기에 노출시키지 않으면서 가압실린더(33) 내에 층류 공급한다. 그리고 가압플런저(34)를 가압실린더(33) 안쪽을 따라 상승시켜, 급탕관(32)과 가압실린더(33)에 연통부를 가압플런저(34)에 의해 막은 상태에서 급탕관(32)의 용탕 레벨을 대기수준까지 하강시킨다(도 4 (b) 참조). 이때, 미리, 고압 주조금형(31)의 캐비티를 감압한 후에 불활성 가스로 채워두는 것이 좋다.

이어서 가압플런저(34)를 고압주조용 금형(31) 방향으로 이동시켜 고압주조용 금형(31)의 캐비티를 용탕(36)으로 채운 후 용탕(36)을 가압하고 (약 50MPa ~ 약 150MPa),이 가압상태를 유지하면서 사전에 충분한 물 등의 냉각매체를 냉각구멍(35) 내에 계속 흐르게 하고 금형을 소정온도 이하로 하강시키는 것에 의해서, 금형 전체가 냉각물체로 작용하는 한편, 가압에 의해서 수냉 금형면과 응고 쉘이 밀착한 채 냉각이 촉진되어 용탕(36)의 급냉각 응고를 행한다 (도 4 (c) 참조).

고압주조용 금형(31)의 용탕(36)의 응고가 완료하고 주조 프리폼(39)이 성형된 후, 가압플런저(34)를 고정지지한 상태로 함과 함께 펀치(37)의 고정을 개방한다. 그리고 스페이서 플레이트(37a, 37b)를 상부금형(31a)과 하부금형(31b) 사이에서 분리시켜 꺼낸다(도 4 (d) 참조).

이어서 상기 상부금형(31a)과 하부금형(31b)을 금형 체결한다. 이때, 주조 프리폼 (39)을 상부금형(31a)과 이동한 펀치(37)에서 형성되는 단조용 공간에 서서히 넣는 것으로 상술한 도시하지 아니한 프레스 장치를 이용하여 펀치(37)에 대하여 도 4( e) 지면 아래쪽 방향으로 소정의 힘을 가하면서 서서히 펀치(37)가 도 4 (e) 지면 위쪽 방향으로 이동하도록 제어한다. 그리고 이 제어를 금형(31a)과 펀치(37)가 소정의 위치관계가 될 때까지 실시하며, 다음 펀치(37)를 움직이지 않도록 고정지지하면서 단조 성형한다(도 4 (e) 참조). 이후 고압주조용 금형(31)을 열고 고압 주단조부재(40)를 꺼낸다.

단조공정에 있어서는, 제 1 실시예와 유사한 공정을 실시한다. 따라서 본 실시예의제조방법을 이용한 고압 주단조 부재가 완성된다 (도시는 없음).

본 실시예에 따르면, 소정의 고압 주단조 부재의 재료를 고압 주조 직후에 단조할 수 있는 방법을 제공할 수 있으며, 제 1 실시예와 유사한 효과를 얻을 수 있다.

여기서 본 실시예에 있어서는, 금형을 냉각하면서 각 공정을 실시했지만, 금형을 냉각하지 않고 각 공정을 행하여도 좋다. 그러나 이 경우에는 제 1 실시예와 비슷한 효과를 얻는 것은 어렵다.

또한, 본 발명은 특허청구범위를 일탈하지 않는 범위에서 설계 변경하는 것이 가능하며, 상기 실시예들 및 변형예들에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 제 2 실시예에 있어서 단조공정의 전후에 제 1 실시예의 변형예에 있에서 예비 가압변형(予歪) 공정을 행할 수 있다.

또한, 제 2 실시예에 있어서 단조공정 대신, (a) 재결정 온도 이상의 열간온도 영역에 가온·유지된 상기 주조 프리폼 및 온도가 동일하게 되도록 가온·보전된 금형을 이용하여 상기 주조 프리폼을 단조하는 단조공정, (b) 상기 주조 프리폼 성형공정과 상기 단조공정 사이에 재결정 온도 이하의 온간 온도 영역에 가온·유지된상기 주조 프리폼 및 온도가 동일하게 되도록 가온·유지된 금형을 이용하여 상기주조 프리폼을 단조하는 단조공정 중 하나의 공정을 이용하는 고압 주단조 부재의 제조방법일 수 있다. 이러한 제조방법에 있어서도 종래와 유사 또는 동등 이상의 주조 프리폼 성형 기능을 쉽게 얻을 수 있다.

<제 5 실시예>

도 5는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 고압 주단조 부재에서, 1 공정당 복수개수를 얻는 제조방법의 제조공정을 순차적으로 나타낸 모식도이다. 본 발명의 실시예의 설명은, 앞서 도면의 간단한 설명란 중에 기재하였다.

１、２１、３１ : 고압 주조용 금형
１ａ、９ａ、２１ａ、３１ａ : 상부 금형
１ｂ、９ｂ、２１ｂ、３１ｂ : 하부 금형
２、２２、３２ : 급탕관
３、２３、３３ : 가압 실린더
４、２４、３４ : 가압 플란저
５、２５、３５ : 냉각구멍
６、２６、３６ : 용탕
７、１７、２８、３９ : 주조 프리폼
７ａ、１７ａ : 원통부
８ : 가압 게이트 구멍
９ : 금형
１０ａ、１０ｂ : 단열판
１１ : 히타
１２ａ、１２ｂ : 단열판 수냉 구멍
１３ : 카터(주조용 공간을 겸함)
１４ : 냉각판
２７ａ、２７ｂ、３８ａ、３８ｂ : 스페이서 판
２９、４０ : 고압 주단조 부재
３７ : 펀치
３８ : 단조용 공간
４１: 인서트 링

Claims (16)

1. 캐비티를 형성하는 복수의 금형용 부재가 있고, 원통부 및 바닥을 갖고 있는 한편, 축 방향의 단면 형상이 요홈(凹)형 또는 U 형상이 되는 주조 프리폼을 성형하기 위한 고압 주조용 금형을 사용하는 주조 프리폼 성형공정을 보유하고 있는 고압 주단조 부재의 제조방법에 있어서,
   상기 고압 주조용 금형이, 상기 캐비티를 금형 체결 후의 주조용 공간보다 넓게 유지할 수 있는 것과 동시에 탈착이 자유로운 유지수단을 구비하고 있으며, 상기 고압 주조용 금형으로 주조 프리폼을 주조 성형하기 전에 상기 유지수단을 장착해 놓으며, 주조 프리폼의 주조 성형 후에 상기 유지수단을 제거하고, 상기 고압 주조용 금형을 금형 체결하여 단조함으로써 주조 내부 결함을 압착하여 치밀화시키는 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 고압 주단조 부재의 제조방법.
2. 원통부 및 바닥이 있는 한편 축 방향의 단면 형상이 요홈(凹) 형상 또는 U 형상이 되는 주조 프리폼을 성형하기 위한 고압 주조용 금형의 캐비티에 용탕을 급탕하고 상기 용탕을 가압하면서 고상화시켜서 주조 프리폼을 성형한 후, 상기 고압주조용 금형의 소정부분의 스페이서 플레이트를 분리하고, 주조 프리폼의 두께 감소가 가능한 금형기구에 의해 가압하면서 상기 주조 프리폼을 밀어 넣어 소성 변형시켜는 것에 의해서 단조함으로써 주조 프리폼의 주조 내부 결함을 완전히 압착하는 단조성형 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 고압 주단조 부재의 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 주조 프리폼의 성형 공정 후에, 상기 주조 프리폼에 있어서의 원통부의 외면을 소정형상으로 단조하는 단조공정을 보유하고 있는 것을 특징으로 하는 고압 주단조 부재의 제조방법.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 주조 프리폼의 성형공정에 있어서 상기 주조 프리폼을 형성할 때, 상기 용탕을 가압하고 강제 냉각하면서 급냉각 응고시키는 것을 특징으로 하는 고압 주단조 부재의 제조방법.
5. 원통부 및 바닥이 있는 한편 축 방향의 단면 형상이 요홈(凹) 또는 U 형상이 되는 주조 프리폼을 성형하기 위한 고압 주조용 금형의 캐비티에 용탕을 급탕 후 이 용탕을 가압하고 강제 냉각하면서 급냉각 응고시킴으로써 과포화 α상과 치밀하고 미세화된 조직의 재료로부터 되는 주조 프리폼을 성형하는 주조 프리폼 성형공정과, 상기 주조 프리폼에 있어서의 원통부의 외주면을 소정형상까지 단조하는 단조공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 고압 주단조 부재의 제조방법.
   
6. 제1항 또는 제2항 또는 제5항에 있어서, 상기 주조 프리폼의 성형공정에 있어서는 상기 용탕의 오염이 생기지 않도록 열간 충전되는 것과 동시에, 상기 용탕을 상기 고압 주조용 금형의 캐비티에 급탕하기 전에 미리 상기 고압 주조용 금형의 캐비티가 소정온도 이하로 냉각 유지되며, 상기 단조공정에서는 상기 주조 프리폼의 온도를 상기 주조 프리폼의 재결정 온도 이하의 소정온도로 유지한 상태에서 단조를 하는 것을 특징으로 하는 고압 주단조 부재의 제조방법.
7. 제1항 또는 제2항 또는 제5항에 있어서, 상기 주조 프리폼 성형공정에서는 상기 용탕의 오염이 생기지 않도록 열간 충전되는 동시에,상기 용탕을 상기 고압 주조용 금형의 캐비티에 급탕하기 전에 미리 상기 고압 주조용 금형의 캐비티가 소정온도 이하로 냉각 유지되며, 상기 단조공정에서는 상기 주조 프리폼의 온도를 상기 주조 프리폼의 재결정 온도 이상의 소정온도로 유지한 상태에서 단조하는 것을 특징으로 하는 고압 주단조 부재의 제조방법.
8. 제1항 또는 제2항 또는 제5항에 있어서, 상기 단조공정에 있어 상기 주조 프리폼의 재결정 온도 이상의 소정온도로 가열·유지된 상기 주조 프리폼 및 온도가 동일하게 되도록 가온·유지된 단조 가공용 치공구를 사용하는 것을 특징으로 하는 고압 주단조 부재의 제조방법.
9. 제1항 또는 제2항 또는 제5항에 있어서, 상기 단조공정에 있어 상기 주조 프리폼의 재결정 온도 이하의 소정온도로 가열 유지된 상기 주조 프리폼 및 온도가 동일하게 가온·유지된 단조 가공용 치공구를 사용하는 것을 특징으로 하는 고압 주단조 부재의 제조방법.
10. 제1항 또는 제2항 또는 제5항에 있어서, 상기 고압 주조금형이, Cu-Ni-Si 삼원계 경질 동합금, 또한 캐비티 면을 포함한 금형재료가 열간 공구강으로서, 이에브레이징(납땜 접합)된 냉각용 금형이 동 및 동합금으로 구성된 이상(二相) 복합 금형을 이용하여, 상기 주조 프리폼 체적의 적어도 3 배 이상의 총 체적이 있도록 형성되는 것과 동시에, 상기 캐비티에 따라 형성된 냉각구멍을 금형 본체 내부에 1개 이상 가지고 있는 것을 특징으로 하는 고압 주단조 부재의 제조방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 급냉각 응고할 때 상기 냉각구멍에 흘리는 냉각 매체를 난류화시켜 흘리는 것을 특징으로 하는 고압 주단조 부재의 제조방법.
12. 제1항 또는 제2항 또는 제5항에 있어서, 상기 주조 프리폼의 성형공정과 상기 단조공정과의 사이에, 고압 주조한 상기 주조 프리폼의 하부에 예비 가압변형을 가하는 예비 가압변형 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 고압 주단조 부재의 제조방법.
13. 제1항 또는 제2항 또는 제5항에 있어서, 상기 주조 프리폼 성형공정과 상기 단조공정 사이에, 항온 단조 (Isothermal Forging) 가공이 가능한 온도로 가열·유지된 상기 주조 프리폼 및 온도가 동일하게 되도록 가온·유지된 금형을 이용하여,상기 주조 프리폼을 항온 단조하는 단조공정을 보유하고 있는 것을 특징으로 하는 고압 주단조 부재의 제조방법.
14. 제1항 또는 제2항 또는 제5항에 있어서, 상기 주조 프리폼 성형공정과 상기 단조공정 사이에 재결정 온도 이상의 열간 온도 영역에 가온 유지된 상기 주조 프리폼 및 온도가 동일하게 되도록 가온·유지된 금형을 이용하여, 상기 주조 프리폼을 단조하는 단조공정을 보유하고 있는 것을 특징으로 하는 고압 주단조 부재의 제조방법.
15. 제1항 또는 제2항 또는 제5항에 있어서, 상기 주조 프리폼 성형공정과 상기 단조공정 사이에 재결정 온도 이하의 온간(Warm) 온도영역에 가온·유지된 상기 주조 프리폼 및 온도가 동일하게 가온·유지된 금형을 이용하여 상기 주조 프리폼을 단조하는 단조공정을 보유하고 있는 것을 특징으로 하는 고압 주단조 부재의 제조방법.
16. 제1항 또는 제2항 또는 제5항에 있어서, 상기 주조 프리폼 성형공정에 있어서는 상기 용탕을 상기 고압 주조용 금형의 캐비티에 급탕하기 전에 미리 상기 고압 주조용 금형의 캐비티를 감압한 후 불활성 가스로 채워 놓는 것과, 또는 상기 고압주조용 금형의 캐비티를 감압해 놓을 것과 또는 상기 고압 주조용 금형의 캐비티를 불활성 가스로 채워 넣는 것을 특징으로 하는 고압 주단조 부재의 제조방법.

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