KR100230050B1 - 예비 성형체의 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속기지 복합재료(Metal Matrix Composite)의 제조에 사용되는 세라믹계의 예비 성형체를 제조하기 위한 것으로써, 특히 상기 세라믹계 예비 성형체를 제조할 때 원통형 성형체(Preform)의 높이에 따른 보강섬유의 밀도차이를 줄이고 상기 금속기지 복합재료의 제조시 피스톤, 콤푸레샤, 회전판 등의 균일한 물성을 나타낼 수 있도록 한 예비 성형체의 제조장치 및 그 방법에 관한 것이다.

본 발명은 적당량의 물에 3-10Wt% 정도의 실리카 콜로이드계(SiO₂, 물유리) 무기 교결제를 잘 용해시키고 상기 용해된 교결제에 미리 계산된 세라믹 쇼트 화이버(Al₂O₃, 또는 SiC)를 투입하고 교반하며, 상기와 같이 혼합된 재료를 예비 성형체 제조장치의 틀체(1)에 공급하고 이 공급된 재료를 진공 흡인력과 피스톤(4)의 가압력으로 가압시켜 재료에 함유된 수분을 틀체(1)의 측방으로 배수시키고, 상기와 같이하여 배수가 완료된 재료를 빼내어 이를 장시간 건조후 완전한 탈수를 거쳐 예비 성형체를 완성하도록 된 것이다.

Description

예비 성형체의 제조장치

제1도는 종래의 제조방법을 나타내는 장치의 구조도.

제2도는 본 발명 실시예에 적용되는 장치의 구조도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 틀체 2 : 배수공

3 : 여과지 4 : 피스톤

5 : 막음판 6 : 외부틀체

7 : 체결판 8 : 외통

9 : 데시케이터 10 : 진공펌프

본 발명은 금속기지 복합재료(Metal Matrix Composite)의 제조에 사용되는 세라믹계의 예비 성형체를 제조하기 위한 것으로써, 특히 상기 세라믹계 예비 성형체를 제조할 때 원통형 성형체(Preform)의 높이에 따른 보강섬유의 밀도차이를 줄이고 상기 금속기지 복합재료의 제조시 피스톤, 콤푸레샤, 회전판 등의 균일한 물성을 나타낼수 있도록 한 예비 성형체의 제조장치 및 그 방법에 관한 것이다.

종래에도 세라믹계의 예비 성형체를 제조하기 위한 장치등이 안출된 바 있었으며, 이는 제2도에서와 같이 하부틀체(101)의 내부 상방에 배수판(201)을 설치하고 외측에는 데시케이터(9)와 진공펌프(10)를 설치하며, 상기 하부틀체(101)의 상부에 틀체(102)를 설치하고 이의 내부에는 여과지(301)와 피스톤(401)을 설치하며 이들 여과지(301)와 피스톤(401) 사이에는 성형재료를 공급하도록하여 구성되어 있었다.

상기와 같이 구성된 종래의 것은 먼저, Al₂O₃, SiC, 쇼트 화이버(Short Fiber)의 세라믹재료를 물과 실리카계 교결제(Binder)를 섞어 스터러로 잘 혼합한 다음, 이를 상기 틀체(102)내에 공급하고 이 상태에서 틀체의 상부 피스톤(401)으로 압력을 가하고 하방에서는 하부틀체(101)에 설치된 진공펌프(10)를 이용하여 상기 혼합물의 물을 배수판(201)을 통하여 배수시키며, 이 배수와 가압작용으로 금속기지 복합재료로 사용되는 예비 성형체를 제조하게 되고 이 제조된 예비 성형체를 건조한 후, 완전한 탈수를 하므로써 용적률 5-30%, 기공률 70-95%의 다공성 성형체를 제조하도록 되어 있었다.

그러나, 상기와 같은 종래의 것은 상기 성형작업시 성형높이에 따라 밀도 분포의 차이가 발생하게 되며 특히, 상기 가압력에 따라 성형체의 상부와 하부의 밀도차가 매우 크게되는 폐단이 있었고, 이 밀도차가 큰 예비 성형체를 사용하여 복합재료를 제조할 경우에는 제품의 부분적 상이 물성이 나타나게 되며, 이에따라 상기 성형체를 이용하여 제조된 복합재료의 경우에는 동일부분에서도 내마모성 등의 격차를 갖는 불균일한 현상이 종종 발생하게 되었고 제품의 신뢰성이 크게 저하되는 점 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 본 발명은 재료의 배수를 측면 진공 배수작용으로 하고 가압작용은 상부로부터 행하도록하여 상기 재료의 원활한 배수를 도모하며 내마모성 등이 균일한 예비 성형체를 제조할 수 있도록 하는 예비 성형체의 제조장치 및 그 방법을 제공하려는 것인바, 이를 이하에서 첨부한 도면과 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예]

본 발명 실시예의 제조방법 및 공정은 다음과 같다.

1) 적당량의 물에 3-10Wt% 정도의 실리카 콜로이드계(SiO₂. 물유리) 무기 교결제를 잘 용해시킨다.

2) 상기 용해된 교결제에 미리 계산된 세라믹 쇼트 화이버(Al₂O₃, 또는 SiC)를 투입하고 교반시켜 잘 혼합한다.

3) 상기와 같이 혼합된 재료를 장치의 틀체(1)에 공급하고 이 공급된 재료를 진공 흡인력과 피스톤(4)의 가압력으로 가압시켜 재료에 함유된 수분을 틀체(1)의 측방으로 배수시킨다.

4) 상기와 같이하여 배수가 완료된 재료를 빼내어 이를 장시간 건조후 완전한 탈수를 거쳐 예비 성형체를 완성한다.

상기와 같은 실시예의 공정에 의하여 예비 성형체를 제조하는 본 발명의 장치는 제2도에서와 같이 틀체(1)의 외주에 중앙에서 하부에 이르도록 다수의 배수공(2)을 형성하고 이 배수공(2)에는 여과지(3)를 설치하며, 상기 틀체(1)에는 피스톤(4)을 내설한 상태에서 하단에 막음판(5)을 설치하고 상기 틀체(1)의 외주연부에는 체결판(7)을 가진 외부틀체(6)를 조립 가능하게 설치하며 이의 외측에 데시케이터(9)와 진공펌프(10)가 구비된 외통(8)을 설치하도록 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명 실시예의 장치는 상기 틀체(1)내에 Al₂O₃, SiC, 쇼트 화이버의 세라믹재료를 물과 실리카계 교결제를 섞어 스틸러로 잘 혼합시킨 재료를 공급하고, 상기 외통(8)에 설치된 데시케이터(9)와 진공펌프(10)를 작동시키면서 동시에 상기 틀체(1)내에 설치된 피스톤(4)을 작동시키게되면, 상기 진공펌프(10)로부터의 진공 흡인력과 피스톤(4)으로부터의 가압력에 의하여 상기 재료의 배수작용이 시작되며, 재료에 함유된 수분이 여과지(3)에 의하여 여과되면서 배수공(2)을 따라 외통(8)으로 배수된다.

상기와 같이하여 배수가 완료된 상기 재료는 오븐등에서 장시간 건조하여 수분을 완전히 제거하고 상기 예비 성형체를 완성하게 되는 것이다.

이상과 같이 이루어진 본 발명은 상기 잘 혼합된 재료를 진공 흡인력과 가압력에 의해 수분을 배수시키면서도 이를 측방으로 고르게 배수되도록 하므로써 상기 배수작업이 용이하고 원활하게 이루어지며, 상기 측방으로의 배수작용을 하게되므로써 상기 완성되는 예비 성형체의 분포도가 균일하게 되고 이에따라 밀도의 부분적 집중현상이 발생되지 않게 되며 상기한 제조방법으로 배수 및 예비 성형체의 제조시간이 크게 단축되므로, 작업 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있고 더우기, 상기 균일한 밀도의 분포성을 갖는 재료로써 피스톤, 콤푸레샤, 회전판 등의 복합재료를 사용하는 제품의 내마모성을 크게 향상시킬 수 있게되는 점 등의 특성을 지닌 것이다.

Claims (2)

1. 용기로 이루어진 틀체(1)와, 상기 틀체의 내부에 채워진 재료를 가압하기 수분을 탈취하기 위한 피스톤(4)과, 상기 틀체 내부의 수분을 진공 흡인력으로 탈취하기 위한 데시케이트(9) 및 진공펌프(10)로 이루어진 예비 성형체 제조장치에 있어서, 내경을 따라 피스톤(4)이 들어 갈 수 있도록 하되, 그 둘레에 외부로 통하는 다수의 배수공(2)들이 형성된 틀체(1)와, 상기 틀체(1)의 외주면에 밀착되는 상태로 감합하여 끼우되, 역시 외부로 통하는 다수의 배수공(2)들을 가진 외부틀체(6)와, 상기한 틀체(1) 및 외부틀체(6)의 사이에 개입시킨 여과지(3)와, 상기 외부틀체(6)의 외측에 밀착시켜 틀체와 외부틀체를 체결하기 위한 체결판(7)과, 상기한 틀체(1)와, 외부틀체(6)의 배수공(2)들의 외측을 감합하여 임의의 공간이 마련되도록 한 외통(8)으로 구성하여, 상기 외통에 데시케이트(9) 및 진공펌프(10)를 연결하여 틀체(1) 내부의 재료로부터 수분을 탈취하되, 틀체 및 외부틀체의 외주면에 형성된 배수공(2)들을 통해 측편 방향으로 탈취하도록 하여서 된 것을 특징으로 하는 예비 성형체의 제조장치.
2. 제1항에 있어서, 상기한 틀체(1)와 외부틀체(6)는 그 사이에 여과지(3)를 개입시킬 수 있도록 하기 위해 분리, 결합이 가능하도록 분리형으로 하여서 된 것을 특징으로 하는 예비성형체의 제조장치.