경금속 및 그 합금의 고속 인발방법
본 발명은 경금속 및 합금, 특히 알루미늄, 마그네슘 및 그 기본합금의 고속 열간 인발방법에 관한 것이다. 인성이 큰 금속, 특히 강을 열간 인발하는 공정에 있어서 1050-1150℃의 인발온도로 약 10 3 -10 4 poise의 점도를 갖는 유리로 다이(die)를 윤활함에 의한 조작은 잘 알려진 바이다. 이 방법은 다이의 마모 및 인발압력을 감소시키고, 극히 양호한 표면의 산물을 생산시킨다. 상기 방법은 프랑스 특허 제996,773, 1,041,251, 1,086,008 및 1,094,534, 1,148,824호에 기술되어 있다. 알루미늄 기본합금에 상기 방법을 응용한 시도는 이미 실시된 바 있다. 프랑스 특허 제1,126,196호에는 유리를 윤활제로 한 알루미늄의 인발에 난점이 있다는 점과 흑연을 사용하는 것이 바람직하다고 제시하고 있다. 프랑스 특허 제1,107,913, 1,121,659 및 1,121,660호에는 알루미늄-규소-마그네슘의 합금(6000series) 및 알루미늄-아연-구리-마그네슘 합금(7000series)을 무수인산, 알루미나 및 산화나트륨등을 필수적으로 포함하는 유리를 사용하여 열간 인발하는 방법에 대해 기술되어 있다. 그러나, 인발속도를 18-24m/min 이상으로 하는 것은 불가능하였고, 반면 통상 사용한 것은 300m/min의 속도로 강을 인발하는 유진-스쥬르네(ugine-sejournet)법이 있다. 본 발명에서는 경금속 및 합금, 특히 알루미늄, 마그네슘 및 그 기본합금의 열간 인발속도는 인발온도 400°-650℃에서 점도 10 3 -10 4 poise의 유리질 물질로 다이를 윤활하게 하면 매우 증가한다는 것을 발견하였다. 또한 상기 방법으로 100m/min 이상의 인발속도도 얻을 수 있으며 240-300m/min의 속도를 얻는 것도 가능하다. 본 발명에서 채택한 유리질 물질은 알칼리성 인산염 및 알칼리성 4붕산염의 혼합물을 포함하며 다음과 같은 조성을 갖는다. -P 2 O 5 : 25.6-68.3중량% -B 2 O 3 : 17-53중량% -K 2 O : 30중량%까지 -Na 2 O : 40중량%까지 그러나 K 2 O는 필수적인 성분이 아니므로 다음의 3조성이 될 수도 있다. -P 2 O 5 : 25.6-68.3중량% -B 2 O 3 : 1.7-53중량% -Na 2 O : 40중량%까지 이것은 K 2 O를 포함하는 4조성으로된 경우와 비교할만하며 오히려 더 나은 결과를 얻기도 하였다. 유리질 물질은 P 2 O 5 , B 2 O 3 , Na 2 O 및/또는 K 2 O 등의 산화물과 같은 인산나트륨 및/또는 인산칼륨 및 붕산염으로부터 얻을 수 있다. 400°-650℃ 사이의 인발온도에서, 표면의 화학적 반응은 상기의 유리질 물질과 금속소강편간, 수력 램(ram)과 다이간에서 일어나며, 상기 반응은 마찰계수가 낮은층의 형성을 유도하며 그것에서 유리질 물질은 부수적으로 윤활제로서 작용한다. 본 발명의 범위는 상기 가설에만 한정되는 것은 아니다. 상기 방법은 인발이 어려운 2000, 5000 및 7000series(미합중국 알루미늄 어쏘시에이션의 정의에 의거)와 4.2%의 구리, 1.2%의 납, 그외에 마그네슘 및 망간을 함유하는 나사절삭 합금인 AU4Pb(프랑스 표준 NFA 02001) 같은 열간 인발 합금에 특히 적당하다는 것이 발견되었다. 상기 합금은 정상적으로 저속으로 인발되어야 하며, 그렇지 않으면 표면에 균열이 생기게 된다. 본 발명의 방법으로 인발된 합금에는 중심부와 주위의 인발속도의 차이에서 유래되는 표면균열 또는 중심부의 기공이 나타나지 않으며, 다이를 통과하며 열간 재결정됨으로써 야기되는 그리고, 종래에는 인발 속도를 증가시키면 발생하던 입도가 큰 둘레가 생기지 않는다. 본 발명에 의한 유리질 물질은 작업자 및 주위환경에 무해하다. 유리질 물질은 흡습성이 없기 때푼에 저장 및 조작에 있어 편리하다. 또한 유리질 물질은 순수하거나 약산성을 띄는 용액에 수용성이며, 인발된 산물의 표면은 세척에 의해 유리질 물질이 제거된다. [실시예 1] 인발용 윤활제로서 270g의 디하이드레이티드 모노소디움 포스페이트(dihydrated monosodium phosphate) 및 30g의 테트라하이드레이티드 포타슘 테트라보레이트(tetrahydrated potassium tetraborate)를 함유하는 유리질 물질을 제조하였다. 두 물질을 고루 교반하고, 점차 가열한다. 유리질 물질을 냉각시키면, 미세하게 분쇄되어 63마이크로미터의 눈을 갖는 체를 통과할 수 있게 된다. 분쇄된 물질 200g을 압축하여 직경 84mm, 두께 15mm의 원판형으로 하여 350℃로 예열된 고속 인발 프레스의 수력 램에 다이와 접촉하여 삽입시킨다. 그후 직경 83mm, 길이 100mm이고, 450℃로 예열되고, 전 외부 표면에 걸쳐 유리질 물질이 피복되어 있는 AU4Pb합금소강편을 도입시켜, 인발공정을 즉시 실시한다. 종래의 기술에서는 AU4Pb 금속소강편은 12m/min의 최대 인발속도로 인발하였다. 이 경우 프레스의 램머가 전진하는 속도는 12mm의 직경을 갖는 형으로 되도록 282m/min의 속도로 조절된다. 얻어진 금속봉은 안팎으로 결함이 없었고 450℃에서 12m/min의 속도로, 윤활제로는 흑연을 사용한 AU4Pb 금속소강편으로부터의 금속봉에 상당하는 기계적 특성을 가진다. 본 시험에서 인발비는 50이다. [실시예 2] 실시예 1에서와 동일한 조건하에서, 또 다른 AU4Pb 금속소강편을 인발비 25로 하여 직경 17mm의 형태로 인발한다. 인발속도는 역시 282m/min로 하고, 인발된 금속봉은 결함이 없는 양호한 제품이 된다. |
