KR102193022B1

KR102193022B1 - 연속식 열간 가압 소결장치

Info

Publication number: KR102193022B1
Application number: KR1020190090283A
Authority: KR
Inventors: 주경; 이기복; 송주현
Original assignee: (주)삼양세라텍
Priority date: 2019-07-25
Filing date: 2019-07-25
Publication date: 2020-12-18
Anticipated expiration: 2039-07-25

Abstract

본 발명에 의한 연속식 열간 가압 소결장치는, 제1 단열하우징이 내장된 진공챔버와, 제2 단열하우징이 내장된 예열챔버와, 제3 단열하우징이 내장된 가압소결챔버와, 제4 단열하우징이 내장된 서냉챔버와, 제5 단열하우징이 내장된 급냉챔버가 연이어 배열되며, 상기 제3 단열하우징은 상측공간 및 하측공간을 구비하되, 하측공간으로 인입된 몰드가 상기 상측공간으로 이동 가능하도록 바닥판이 승강 가능한 구조로 구성되고, 상기 제3 단열하우징의 하측공간에 인입된 몰드의 저면을 지지하는 하부펀치와, 상기 제3 단열하우징의 상측공간에 인입된 몰드의 상면을 지지하는 상부펀치와, 상기 하부펀치를 상향으로 이송시키는 유압실린더를 구비하는 가압소결유닛; 및 상기 제1 단열하우징과 제2 단열하우징과 제3 단열하우징과 제4 단열하우징과 제5 단열하우징 중 하나 이상의 단열하우징 내측면에 설치되는 발열체;를 더 포함한다.

Description

연속식 열간 가압 소결장치 {CONTINUOUS TYPE HOT PRESS SINTERING APPARATUS}

본 발명은 열간 가압 소결장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 한 번의 공정으로 모재를 가열 및 가압소결, 냉각까지 수행할 수 있고, 모재를 매우 높은 온도로 가열할 수 있는 연속식 열간 가압 소결장치에 관한 것이다.

통상적으로 자동차부품, 금형 등의 금속재료를 담금질(가열, 냉각)하는 과정에서 대기 중의 산소와 접촉하면 표면이 산화되어 각종 불량이나 수명 단축을 유발한다. 이에 배기 펌프를 이용하여 챔버를 고진공 상태로 만들어 산소 분압을 낮추고 산화, 환원, 질화, 침탄 등의 작용을 일으키지 않는 분위기에서 진행하는 진공 열처리가 선호된다.

이와 관련되는 선행기술문헌으로서 '열처리 진공로'(대한민국 등록특허공보 제0307996호)와, '진공열처리시스템'(대한민국 공개특허공보 제1999-0073248호) 등이 알려져 있다.

'열처리 진공로'는 진공로의 내부에 가열수단이 구비된 챔버가 설치된 것에 있어서, 진공 로의 노벽과 챔버의 단열벽 사이의 순환통로에 방열 핀이 튜브와 일체형으로 된 열교환 수단을 배치하여, 챔버에 장입되어 소정의 온도로 가열된 제품을 질소가스의 다면 노즐분사에 의한 냉각 순환으로 열처리한다. 이에 따라, 제품의 열응력의 균일성으로 인하여 재질의 변형이 거의 없고 제품의 품질이 보다 양호한 효과를 기대한다.

또한 '진공열처리시스템'은 냉각 가스 순환수단이 구비된 진공로 내부의 열처리 챔버의 사방 단열벽에 여러 개의 냉각 가스분사 노즐공이 분포되게 배치되고 챔버와 노벽 사이의 가스 순화통로에는 가스 급냉을 위한 나선형 핀이 일체로 형성된 수냉 열교환수단이 설치된다. 이에, 제품 전체가 위치에 상관없이 거의 균일한 온도분포로 냉각되므로 품질이 양호하고 생산수율이 높은 효과를 기대한다.

그러나, 상기한 선행문헌에 의하면 하나의 진공로 내부에서 가열과 냉각을 번갈아 수행하므로 전반적인 열피로 현상으로 급격한 내구성 저하를 유발하는 것은 물론 온도변화가 크기 때문에 공정소요 시간이 길어지고 결과적으로 에너지 소모가 증가되는 폐단을 나타낸다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 진공로 구조의 가열챔버와 냉각챔버를 독립적으로 배치하여 연속적인 공정을 수행함에 따라 열피로에 의한 내구성 저하를 방지하고 에너지 소모를 축소하는 '연속식 진공챔버를 지닌 열처리장치'(대한민국 등록특허 제10-1612425호)가 제안된 바 있는데, 이와 같은 열처리장치는 단순히 다수 개의 챔버를 연이어 연결한 구조이므로 열처리는 가능하지만 가압소결까지는 불가하다는 단점이 있다.

또한, 종래의 열처리장치는 챔버의 내벽 중 일부에만 발열체 장착이 가능하므로 즉, 이웃한 두 챔버가 상호 마주보는 측과 저면측에는 발열체 장착이 불가하므로, 모재의 가열 온도를 일정 수준 이상으로 올리는데 한계가 있다는 단점이 있다.

KR 10-1612425 B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 가열뿐만 아니라 가압 소결까지 수행할 수 있고, 챔버의 모든 내벽에 발열체를 장착할 수 있어 모재를 고온으로 가열할 수 있는 연속식 열간 가압 소결장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 연속식 열간 가압 소결장치는, 제1 단열하우징이 내장된 진공챔버와, 제2 단열하우징이 내장된 예열챔버와, 제3 단열하우징이 내장된 가압소결챔버와, 제4 단열하우징이 내장된 서냉챔버와, 제5 단열하우징이 내장된 급냉챔버가 연이어 배열되어, 외부로부터 제공된 몰드가 상기 제1 단열하우징과 제2 단열하우징과 제3 단열하우징과 제4 단열하우징과 제5 단열하우징을 순차적으로 지나도록 구성되며, 상기 제3 단열하우징은, 상측공간 및 하측공간을 구비하되, 상기 제2 단열하우징으로부터 상기 제3 단열하우징의 하측공간으로 인입된 몰드가 상기 상측공간으로 이동 가능하도록 바닥판이 승강 가능한 구조로 구성되고, 상기 제3 단열하우징의 하측공간에 인입된 몰드의 저면을 지지하는 하부펀치와, 상기 제3 단열하우징의 상측공간에 인입된 몰드의 상면을 지지하는 상부펀치와, 상기 하부펀치를 상향으로 이송시키는 유압실린더를 구비하는 가압소결유닛; 및 상기 제1 단열하우징과 제2 단열하우징과 제3 단열하우징과 제4 단열하우징과 제5 단열하우징 중 하나 이상의 단열하우징 내측면에 설치되는 발열체;를 더 포함한다.

상기 제3 단열하우징의 하측공간은 상측공간보다 수평단면적이 넓게 형성되고, 상기 제3 단열하우징의 바닥판은 상기 제3 단열하우징의 상측공간 하단을 덮을 때까지 상승되며, 상기 발열체는 상기 상측공간을 둘러싸는 내벽 및 상기 바닥판의 상면에 설치된다.

상기 제1 단열하우징과 제2 단열하우징과 제3 단열하우징과 제4 단열하우징과 제5 단열하우징의 내부공간 바닥측에 설치되는 안착판; 상면에 몰드가 안착되고, 상기 진공챔버와 예열챔버와 가압소결챔버와 서냉챔버와 급냉챔버의 내부로 인입되었을 때 상기 안착판 상에 안착되는 트레이;를 더 포함하되, 상기 트레이는 기어를 통해 수평방향 이송력을 상기 안착판으로 전달 가능하도록 구성된다.

상기 안착판은 전방측과 후방측에 각각 하나 이상의 피니언을 구비하고, 상기 트레이의 저면에는 상기 피니언과 기어결합되는 래크가 형성된다.

상기 제3 단열하우징 내에 설치되는 안착판과 상기 트레이는, 상기 하부펀치가 관통되는 관통공을 구비한다.

상기 진공챔버는 몰드의 인입 및 인출이 가능하도록 제1 전방도어 및 제1 후방도어를 구비하고, 상기 예열챔버는 몰드의 인입 및 인출이 가능하도록 제2 전방도어 및 제2 후방도어를 구비하며, 상기 가압소결챔버는 몰드의 인입 및 인출이 가능하도록 제3 전방도어 및 제3 후방도어를 구비하고, 상기 서냉챔버는 몰드의 인입 및 인출이 가능하도록 제4 전방도어 및 제4 후방도어를 구비하며, 상기 급냉챔버는 몰드의 인입 및 인출이 가능하도록 제5 전방도어 및 제5 후방도어를 구비하고, 상기 진공챔버와 예열챔버와 가압소결챔버와 서냉챔버와 급냉챔버는, 이웃하는 다른 챔버를 향하는 측에 외벽도어를 구비하며, 상기 제1 후방도어와 제2 전방도어와 제2 후방도어와 제3 전방도어와 제3 후방도어와 제4 전방도어와 제4 후방도어와 제5 전방도어는, 외측면이 각 챔버의 외벽도어와 일체로 결합되고, 상기 제1 후방도어와 제2 전방도어를 개방 및 승강시키는 제1 게이트밸브와, 상기 제2 후방도어와 제3 전방도어를 개방 및 승강시키는 제2 게이트밸브와, 상기 제3 후방도어와 제4 전방도어를 개방 및 승강시키는 제3 게이트밸브와, 상기 제4 후방도어와 제5 전방도어를 개방 및 승강시키는 제4 게이트밸브를 더 포함한다.

본 발명에 의한 연속식 열간 가압 소결장치를 이용하면, 모재를 가열할 뿐만 아니라 가압 소결까지 수행할 수 있고, 챔버의 모든 내벽에 발열체를 장착할 수 있어 모재를 보다 높은 온도까지 가열할 수 있는 다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 연속식 열간 가압 소결장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 연속식 열간 가압 소결장치에 포함되는 트레이의 이동구조를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 연속식 열간 가압 소결장치에 포함되는 제3 단열하우징의 단면도이다.
도 4 내지 도 11은 본 발명에 의한 연속식 열간 가압 소결장치의 동작 과정을 순차적으로 도시한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 연속식 열간 가압 소결장치의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 연속식 열간 가압 소결장치의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 의한 연속식 열간 가압 소결장치에 포함되는 트레이의 이동구조를 도시하는 단면도이며, 도 3은 본 발명에 의한 연속식 열간 가압 소결장치에 포함되는 제3 단열하우징의 단면도이다.

본 발명에 의한 연속식 열간 가압 소결장치는 모재(10)를 열간 상태에서 가압하여 사용자가 원하는 형상으로 가공하기 위한 장치로서, 모재(10)를 가열하는 과정부터 가압 소결한 후 냉각시키는 과정까지를 한 번에 수행할 수 있도록 구성된다는 점에 구성상의 가장 큰 특징이 있다.

즉, 본 발명에 의한 연속식 열간 가압 소결장치는, 제1 단열하우징(210)이 내장된 진공챔버(110)와, 제2 단열하우징(220)이 내장된 예열챔버(120)와, 제3 단열하우징(230)이 내장된 가압소결챔버(130)와, 제4 단열하우징(240)이 내장된 서냉챔버(140)와, 제5 단열하우징(250)이 내장된 급냉챔버(150)가 연이어 배열되는 구조로 이루어지되, 모재(10)를 열간 상태에서 가압 소결하기 위한 제3 단열하우징(230)은 상하로 배열된 상측공간 및 하측공간을 구비하여, 상기 모재(10)가 사방이 발열체(300)로 둘러싸인 상측공간으로 이송된 상태에서 가압 소결된다는 점에 구성상의 가장 큰 특징이 있다.

이때, 진공챔버(110) 및 예열챔버(120)를 거쳐 가압소결챔버(130)로 인입된 몰드(700)는 가압소결챔버(130)의 하측공간으로 인입되므로, 상기 하측공간으로 인입된 몰드(700)가 상측공간으로 이동 가능하도록 가압소결챔버(130)의 바닥판은 승강 가능한 구조로 구성된다.

한편, 모재(10)가 내장된 몰드(700)를 가압하여 소결하는 가압소결유닛(500)은, 상기 제3 단열하우징(230)의 하측공간에 인입된 몰드(700)의 저면을 지지하는 하부펀치(510)와, 상기 제3 단열하우징(230)의 상측공간에 인입된 몰드(700)의 상면을 지지하는 상부펀치(520)와, 상기 하부펀치(510)를 상향으로 이송시키는 유압실린더(530)를 포함하도록 구성되는바, 상기 하부펀치(510)는 가압소결챔버(130)의 바닥판이 상승할 때 함께 상승하여 상측공간에 위치된 몰드(700)를 가압함으로써 모재(10)를 가압소결하게 된다.

또한, 상기 진공챔버(110)는 몰드(700)의 인입 및 인출이 가능하도록 제1 전방도어(211) 및 제1 후방도어(212)를 구비하고, 상기 예열챔버(120)는 몰드(700)의 인입 및 인출이 가능하도록 제2 전방도어(221) 및 제2 후방도어(222)를 구비하며, 상기 가압소결챔버(130)는 몰드(700)의 인입 및 인출이 가능하도록 제3 전방도어(231) 및 제3 후방도어(232)를 구비하고, 상기 서냉챔버(140)는 몰드(700)의 인입 및 인출이 가능하도록 제4 전방도어(241) 및 제4 후방도어(242)를 구비하며, 상기 급냉챔버(150)는 몰드(700)의 인입 및 인출이 가능하도록 제5 전방도어(251) 및 제5 후방도어(252)를 구비한다.

이때, 상기 제1 단열하우징(210)과 제2 단열하우징(220)과 제3 단열하우징(230)과 제4 단열하우징(240)과 제5 단열하우징(250) 중 모재(10)를 가열할 필요가 있는 단열하우징 내측면에는 발열체(300)가 설치되는데, 각 단열하우징의 내측면 중 상하측과 폭방향 좌우측에는 발열체(300)를 설치할 수 있지만 단열하우징의 내부를 개방 및 폐쇄시키기 위하여 수평 및 상하 방향으로 이동하는 전방도어(211, 221, 231, 241, 251)나 후방도어(212, 222, 232, 242, 252)에는 발열체(300)를 설치하기 어렵다는 단점이 있다.

따라서 가압소결챔버(130)의 하측공간에 몰드(700)가 위치된 상태(더 명확하게는 몰드(700)가 제3 전방도어(231)와 제3 후방도어(232) 사이에 위치된 상태)에서 상부펀치(520)가 하향 이동하여 모재(10)를 가압 소결하도록 구성되는 경우, 몰드(700) 내의 모재(10)를 충분히 높은 온도로 가열하기 어렵다는 문제가 발생될 수 있다.

본 발명에 의한 연속식 열간 가압 소결장치는 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록, 상하 및 좌우측뿐만 아니라 전방측과 후방측에도 모두 발열체(300)가 구비된 상측공간으로 몰드(700)를 이동시킨 후 하부펀치(510)를 상향으로 이동시켜 모재(10)를 가압 소결하도록 구성된다는 점에 특징이 있다. 이와 같이 모재(10)가 내장된 몰드(700)가 가압소결챔버(130)의 상측공간에서 가압 소결되면, 상기 모재(10)가 충분히 높은 온도로 가열된 상태에서 가압될 수 있으므로 열간 가압 소결이 안정적으로 이루어질 수 있게 된다는 장점이 있다.

또한, 몰드(700)가 가압소결챔버(130)의 상측공간으로 이동되었을 때 상측공간의 내부 열이 하측공간으로 유출되지 아니하도록, 상기 제3 단열하우징(230)의 하측공간은 상측공간보다 수평단면적이 넓게 형성되고, 상기 제3 단열하우징(230)의 바닥판은 상기 제3 단열하우징(230)의 상측공간 하단을 덮을 때까지 상승 가능한 구조로 구성되는데, 이와 같은 가압소결챔버(130)의 바닥판 이동구조는 이하 별도의 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

일반적으로 몰드(700)를 일방향으로 이송시킬 때에는 몰드(700)의 이송경로에 다수 개의 롤러를 설치한 후 상기 롤러를 회전시킴으로써 몰드(700)를 이송하는데, 본 발명에 의한 연속식 열간 가압 소결장치는 가압소결챔버(130)의 바닥판이 승강되어야 하므로 종래와 같이 롤러를 이용하여 몰드(700)를 이송시키는 것이 불가하다.

따라서 본 발명에 의한 연속식 열간 가압 소결장치는, 상기 제1 단열하우징(210)과 제2 단열하우징(220)과 제3 단열하우징(230)과 제4 단열하우징(240)과 제5 단열하우징(250)의 내부공간 바닥측에 설치되는 안착판과, 상면에 몰드(700)가 안착되며 상기 진공챔버(110)와 예열챔버(120)와 가압소결챔버(130)와 서냉챔버(140)와 급냉챔버(150)의 내부로 인입되었을 때 상기 안착판 상에 안착되는 트레이(600)를 포함하여 구성된다는 점에 또 다른 특징이 있다. 이때 상기 트레이(600)는 기어를 통해 수평방향 이송력을 상기 안착판으로 전달하도록 구성되는바, 상기 트레이(600)는 다수 개의 롤러 없이도 각 챔버 간 이동이 가능해질 수 있게 된다.

예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 진공챔버(110) 내에 설치되는 제1 안착판(213)은 전방측과 후방측에 각각 하나 이상의 피니언(214)을 구비하고, 상기 트레이(600)의 저면에는 상기 피니언(214)과 기어결합되는 래크(610)가 형성될 수 있다. 이와 같이 제1 안착판(213)에 피니언(214)이 설치되고 트레이(600)에 래크(610)가 형성되면, 상기 피니언(214)이 회전될 때 상기 트레이(600)가 수평방향으로 이동 가능해진다.

또한, 예열챔버(120) 내에 설치되는 제2 안착판(223)과, 가압소결챔버(130) 내에 설치되는 제3 안착판(233)과, 서냉챔버(140) 내에 설치되는 제4 안착판(243)과, 급냉챔버(150) 내에 설치되는 제5 안착판(253) 역시 제1 안착판(213)과 동일한 구조로 트레이(600)로 동력을 전달하도록 구성될 수 있다. 본 실시예에서는 래크(610)와 피니언(214)을 이용하여 각 안착판(213, 223, 233, 243, 253)으로 전달된 동력을 트레이(600)로 전달하는 구조만을 도시하고 있으나, 각 안착판(213, 223, 233, 243, 253)과 트레이(600) 간의 동력전달 구조는 다양한 방식으로 변경되어 적용될 수 있다.

한편, 가압소결챔버(130) 내에 위치되는 몰드(700)는 가압소결유닛(500)의 하부펀치(510)에 의해 상향으로 밀려 올라가야 하는바, 가압소결챔버(130) 내에 설치되는 제3 안착판(233)에는 하부펀치(510)가 관통 가능하도록 관통공이 형성되어야 할 것이다. 이때 몰드(700)가 안착되는 트레이(600) 역시 하부펀치(510)가 관통 가능하도록 관통공이 형성되어야 할 것이다.

또한, 본 발명에 의한 연속식 열간 가압 소결장치는, 연이어 배열된 두 챔버 내의 단열하우징이 한 번의 공정으로 모두 개방 또는 폐쇄될 수 있도록 구성된다는 점에 또 다른 특징이 있다.

상기 진공챔버(110)와 예열챔버(120)와 가압소결챔버(130)와 서냉챔버(140)와 급냉챔버(150)는 이웃하는 다른 챔버를 향하는 측에 외벽도어(111, 121, 131, 141, 151)를 구비하며, 상기 제1 후방도어(212)와 제2 전방도어(221)와 제2 후방도어(222)와 제3 전방도어(231)와 제3 후방도어(232)와 제4 전방도어(241)와 제4 후방도어(242)와 제5 전방도어(251)는 외측면이 각 챔버의 외벽도어(111, 121, 131, 141, 151)와 일체로 결합되고, 서로 마주보는 두 개의 외벽도어와 이에 결합된 전방도어 및 후방도어가 하나의 게이트밸브에 의해 동시에 개폐되도록 구성될 수 있다.

이때 상기 게이트밸브는, 상기 제1 후방도어(212)와 제2 전방도어(221)를 개방 및 승강시키는 제1 게이트밸브(410)와, 상기 제2 후방도어(222)와 제3 전방도어(231)를 개방 및 승강시키는 제2 게이트밸브(420)와, 상기 제3 후방도어(232)와 제4 전방도어(241)를 개방 및 승강시키는 제3 게이트밸브(430)와, 상기 제4 후방도어(242)와 제5 전방도어(251)를 개방 및 승강시키는 제4 게이트밸브(440)로 구분될 수 있는데, 이와 같은 게이트밸브의 작동에 대해서는 이하 별도의 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4 내지 도 11은 본 발명에 의한 연속식 열간 가압 소결장치의 동작 과정을 순차적으로 도시한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 연속식 열간 가압 소결장치의 동작 과정에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 연속식 열간 가압 소결장치를 이용하여 몰드(700)를 열간 가압 소결하고자 할 때에는, 먼저 도 4에 도시된 바와 같이 전면챔버도어(112) 및 제1 전방도어(211)를 개방시킨 후 모재(10)가 내장된 몰드(700)를 제1 단열하우징(210) 내부로 인입시킨다. 제1 단열하우징(210) 내부로의 몰드(700) 인입이 완료되면, 전면챔버도어(112) 및 제1 전방도어(211)를 닫고 내부의 공기를 외부로 배출시켜 진공상태를 만든 후, 불활성가스를 투입한다.

진공과정이 완료되면, 제1 단열하우징(210) 내의 몰드(700)는 제2 단열하우징(220)으로 이송시켜 예열과정을 거치게 하고, 제1 단열하우징(210)에는 새로운 몰드(700)를 투입한다. 이때 제2 단열하우징(220) 내에 위치하고 있던 몰드(700)를 제3 단열하우징(230)으로 이동시킬 때에는 도 5에 도시된 바와 같이 제2 게이트밸브(420)를 이용하여 제2 후방도어(222)와 제3 전방도어(231)를 수평방향 및 상향으로 이동시켜 제2 단열하우징(220) 및 제3 단열하우징(230)을 개방한다. 마찬가지로 제1 단열하우징(210) 내에 위치하고 있던 몰드(700)를 제2 단열하우징(220)으로 이동시킬 때에는 도 6에 도시된 바와 같이 제1 게이트밸브(410)를 이용하여 제1 후방도어(212)와 제2 전방도어(221)를 수평방향 및 상향으로 이동시켜 제1 단열하우징(210) 및 제2 단열하우징(220)을 개방한다.

이와 같이 상호 마주보는 후방도어 및 전방도어를 서로 가까워지는 방향으로 수평이동시킨 후 상향으로 끌어올리는 게이트밸브는 공압실린더나 유압실린더(530)를 이용하여 구동력을 발생시키도록 구성될 수도 있고, 모터 및 기어를 이용하여 구동력을 발생시킬 수도 있다. 즉, 상기 게이트밸브는 한 쌍의 도어를 수평방향으로 이동시켰다가 승강시킬 수 있다면 어떠한 구조로도 구성될 수 있다.

제3 단열하우징(230) 내부로 몰드(700) 인입이 완료되면, 상기 제3 단열하우징(230)의 바닥판은 상향으로 이동하여 도 5에 도시된 바와 같이 상면에 안착된 몰드(700)를 제3 단열하우징(230)의 상측공간으로 이동시킨다. 이때 가압소결유닛(500)의 하부펀치(510)는 상향으로 인출되어 몰드(700)를 상측으로 가압하는바, 상기 몰드(700)는 하부펀치(510) 및 상부펀치(520) 사이에서 압축되어 내장된 모재(10)가 소결된다.

모재(10)를 가열하기 위한 발열체(300)는 상기 상측공간을 둘러싸는 내벽뿐만 아니라 바닥판의 상면에도 설치되므로, 상측공간에 위치된 몰드(700)는 6면이 모두 발열체(300)로 둘러싸이게 되고, 이에 따라 몰드(700) 내의 모재(10)는 충분히 높은 온도로 가열이 가능해진다.

가압소결챔버(130) 내의 모재(10)가 열간 가압 소결되는 동안 진공챔버(110) 및 예열챔버(120)에는 각각 새로운 몰드(700)가 장입되어 진공 및 예열과정을 거치게 되며(도 7 참조), 가압소결챔버(130) 내에서의 열간 가압 소결이 완료되면 제3 단열하우징(230)의 바닥판은 하강하여 몰드(700)를 제3 단열하우징(230)의 하측공간에 위치시킨다. 하측공간에 위치되어 있던 몰드(700)는 도 8에 도시된 바와 같이 제3 게이트밸브(430)에 의해 제3 후방도어(232)와 제4 전방도어(241)가 개방되었을 때 서냉챔버(140)로 이동하여 제4 단열하우징(240) 내부에서 서냉과정을 거치게 된다(도 9 참조). 이때 제2 단열하우징(220) 내부에 있던 몰드(700)는 제3 단열하우징(230)의 상측공간으로 이동되어 가압 소결과정을 거치게 된다.

첫 번째 몰드(700)의 서냉이 완료되면, 상기 첫 번째 몰드(700)는 도 10에 도시된 바와 같이 제5 단열하우징(250)으로 이동하여 급냉과정을 거치게 되고, 두 번째 몰드(700)는 가압 소결이 완료된 이후 제3 단열하우징(230)의 하측공간으로 내려오게 된다.

제5 단열하우징(250)의 내부에서의 급냉과정이 완료되면, 도 11에 도시된 바와 같이 후면챔버도어 및 제5 후방도어(252)가 개방되어 제5 단열하우징(250) 내의 몰드(700)가 외부로 인출된다.

상기 언급한 바와 같이 본 발명에 의한 연속식 열간 가압 소결장치를 이용하면, 모재(10)를 예열 및 열간 가압 소결, 냉각시키는 과정까지가 한 번에 이루어질 수 있으므로, 생산성이 매우 향상된다는 장점이 있다. 또한 본 발명에 의한 연속식 열간 가압 소결장치를 이용하면, 6면이 모두 발열체(300)로 둘러싸인 제3 단열하우징(230)의 상측공간에서 모재(10)가 가열상태에서 가압 소결되므로, 상기 모재(10)를 매우 높은 온도로 가열할 수 있고, 이에 따라 열간 가압 소결효과가 매우 우수해진다는 장점이 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

10 : 모재 110 : 진공챔버
112 : 전면챔버도어 120 : 예열챔버
130 : 가압소결챔버 140 : 서냉챔버
150 : 급냉챔버 210 : 제1 단열하우징
211 : 제1 전방도어 212 : 제1 후방도어
213 : 제1 안착판 220 : 제2 단열하우징
221 : 제2 전방도어 222 : 제2 후방도어
223 : 제2 안착판 230 : 제3 단열하우징
231 : 제3 전방도어 232 : 제3 후방도어
233 : 제3 안착판 235 : 하측공간
236 : 상측공간 237 : 바닥판
240 : 제4 단열하우징 241 : 제4 전방도어
242 : 제4 후방도어 243 : 제4 안착판
250 : 제5 단열하우징 251 : 제5 전방도어
252 : 제5 후방도어 253 : 제5 안착판
300 : 발열체 410 : 제1 게이트밸브
420 : 제2 게이트밸브 430 : 제3 게이트밸브
440 : 제4 게이트밸브 500 : 가압소결유닛
510 : 하부펀치 520 : 상부펀치
530 : 유압실린더 600 : 트레이
610 : 래크 700 : 몰드

Claims

제1 단열하우징이 내장된 진공챔버와, 제2 단열하우징이 내장된 예열챔버와, 제3 단열하우징이 내장된 가압소결챔버와, 제4 단열하우징이 내장된 서냉챔버와, 제5 단열하우징이 내장된 급냉챔버가 연이어 배열되어, 외부로부터 제공된 몰드가 상기 제1 단열하우징과 제2 단열하우징과 제3 단열하우징과 제4 단열하우징과 제5 단열하우징을 순차적으로 지나도록 구성되며,
상기 제3 단열하우징은, 상측공간 및 하측공간을 구비하되, 상기 제2 단열하우징으로부터 상기 제3 단열하우징의 하측공간으로 인입된 몰드가 상기 상측공간으로 이동 가능하도록 바닥판이 승강 가능한 구조로 구성되고,
상기 제3 단열하우징의 하측공간에 인입된 몰드의 저면을 지지하는 하부펀치와, 상기 제3 단열하우징의 상측공간에 인입된 몰드의 상면을 지지하는 상부펀치와, 상기 하부펀치를 상향으로 이송시키는 유압실린더를 구비하는 가압소결유닛; 및
상기 제1 단열하우징과 제2 단열하우징과 제3 단열하우징과 제4 단열하우징과 제5 단열하우징 중 하나 이상의 단열하우징 내측면에 설치되는 발열체;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속식 열간 가압 소결장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제3 단열하우징의 하측공간은 상측공간보다 수평단면적이 넓게 형성되고, 상기 제3 단열하우징의 바닥판은 상기 제3 단열하우징의 상측공간 하단을 덮을 때까지 상승되며,
상기 발열체는 상기 상측공간을 둘러싸는 내벽 및 상기 바닥판의 상면에 설치되는 것을 특징으로 하는 연속식 열간 가압 소결장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 단열하우징과 제2 단열하우징과 제3 단열하우징과 제4 단열하우징과 제5 단열하우징의 내부공간 바닥측에 설치되는 안착판;
상면에 몰드가 안착되고, 상기 진공챔버와 예열챔버와 가압소결챔버와 서냉챔버와 급냉챔버의 내부로 인입되었을 때 상기 안착판 상에 안착되는 트레이;
를 더 포함하되,
상기 트레이는 기어를 통해 수평방향 이송력을 상기 안착판으로 전달 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 연속식 열간 가압 소결장치.
청구항 3에 있어서,
상기 안착판은 전방측과 후방측에 각각 하나 이상의 피니언을 구비하고,
상기 트레이의 저면에는 상기 피니언과 기어결합되는 래크가 형성되는 것을 특징으로 하는 연속식 열간 가압 소결장치.
청구항 3에 있어서,
상기 제3 단열하우징 내에 설치되는 안착판과 상기 트레이는, 상기 하부펀치가 관통되는 관통공을 구비하는 것을 특징으로 하는 연속식 열간 가압 소결장치.
청구항 1에 있어서,
상기 진공챔버는 몰드의 인입 및 인출이 가능하도록 제1 전방도어 및 제1 후방도어를 구비하고, 상기 예열챔버는 몰드의 인입 및 인출이 가능하도록 제2 전방도어 및 제2 후방도어를 구비하며, 상기 가압소결챔버는 몰드의 인입 및 인출이 가능하도록 제3 전방도어 및 제3 후방도어를 구비하고, 상기 서냉챔버는 몰드의 인입 및 인출이 가능하도록 제4 전방도어 및 제4 후방도어를 구비하며, 상기 급냉챔버는 몰드의 인입 및 인출이 가능하도록 제5 전방도어 및 제5 후방도어를 구비하고,
상기 진공챔버와 예열챔버와 가압소결챔버와 서냉챔버와 급냉챔버는, 이웃하는 다른 챔버를 향하는 측에 외벽도어를 구비하며,
상기 제1 후방도어와 제2 전방도어와 제2 후방도어와 제3 전방도어와 제3 후방도어와 제4 전방도어와 제4 후방도어와 제5 전방도어는, 외측면이 각 챔버의 외벽도어와 일체로 결합되고,
상기 제1 후방도어와 제2 전방도어를 개방 및 승강시키는 제1 게이트밸브와, 상기 제2 후방도어와 제3 전방도어를 개방 및 승강시키는 제2 게이트밸브와, 상기 제3 후방도어와 제4 전방도어를 개방 및 승강시키는 제3 게이트밸브와, 상기 제4 후방도어와 제5 전방도어를 개방 및 승강시키는 제4 게이트밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속식 열간 가압 소결장치.