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열간단조 금형의 획기적인 수명 향상 방안

전문가 제언: ○ 열간단조 금형은 금형의 마모가 진행되면서 질화층이 연화되어 경도가 소재의 경도 수준에 달하면 마모가 가속되어 금형의 형상과 치수가 바뀜에 따라 더 이상 제품을 생산할 수 없게 되어 생산을 멈추고 금형 교체를 하게 된다. 따라서 금형의 질화품질의 관리는 매우 중요하다.

○ 질화열처리는 철강의 상변태 온도 이하에서 열처리하므로 침탄이나 고주파경화 열처리에 비해 변형이 적어 큰 장점이 있으나 반면 저온에서 장시간 처리해도 경화층이 얇아서 불만이 있지만 현실적으로 내열성과 내마모성 관점에서 가장 널리 사용되는 기술이다.

○ 특허에서는 대부분의 제조현장에서 표면 청정용 목적으로 보유하고 있는 샌드블라스트 설비를 활용하여 열처리 전 전처리로 쇼트블라스트 처리하면서 압축잔류응력을 생성시켜 그 효과로 연질화 열처리 시 질소 원자의 확산을 가속시켜 질화층을 깊게 하면 금형의 수명을 내구성을 획기적으로 늘일 수 있다고 소개하고 있다.

○ 국내 생산 현장에 있는 대부분의 쇼트블라스트 기기는 대부분 임펠러 타입으로 그냥 사용하면 표면의 스케일이나 이물질 정도 제거하여 깨끗한 표면이 얻을 수 있지만 본 특허에서 소개하는 잔류응력생성이나 표면조도제어는 어려울 것이다. 따라서 마이크로쇼피닝 기술에서처럼 쇼트 미디어의 크기 조절과 균일한 흐름을 위한 기기의 일부 수정과 정량 토출 제어장치의 설치하여 충분한 변형 에너지를 표면에 인가하면 잔류응력 부여가 가능하다.

○ 금형의 표면에 압축잔류 응력생성 가능한 쇼트브라스트 처리하여 질화경화층 깊이를 두텁게 하면 큰 투자 없이 금형 수명을 획기적으로 올릴 수 있어 생산성 개선과 경쟁력을 확보할 수 있을 것이다. 특히 자동차밸브 크랭크 등을 생산하는 자동차부품 열간단조 업계에서 활용하면 본 특허에서 주창하는 바와 같이 큰 효과를 기대할 수 있을 것이다.

저자: BHARAT FORGE LIMITED
자료유형: 니즈특허정보