[논문자료] MART1470 판재 냉간 프레스 성형용 금형 코팅층의 마모량 비교

출처: 픽사베이

---

심화되는 연비 규제에 따라서 차체 구조물의 경량화를 위한 초고강도 강판의 적용으로 제품 성형시 높은 판재 강도에 의하여 높은 접촉 하중이 발생한다. 이에 따라 금형 표면에 마모, 소착, 균열 등의 표면 결함이 발생하여 금형 내구성에 심각한 문제를 야기하게 된다. 금형 불량을 해결하기 위한 유지보수 기간에 따른 생산 지연 및 비용 증가와 성형 제품의 품질 문제가 발생하게 된다. 산업 현장에 서금형 내구의 문제점을 해결하기 위해 다양한 열 처리 및 표면처리 기법을 이용하여 금형 표면 경도의 향상 및 내마모성과 내균열성 향상을 시도하고 있다. 그러나 적합한 코팅의 선정 및 정량적인 마모 특성 분석은 어려운 과제이다.

논문 출처:  https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticle.do?cn=JAKO202208949455955

 

본 논문에서는 인장강도 1.5GPa 급 초고강도강판을 소재로 성형되는 차체 부품용 프레스금형의 코팅층의 시험 인자별 마모 경향을 정량적으로 비교하였다. 본 논문에서 얻어진 결론은 다음과 같다.

 

(1) 1.5GPa 급 초고강도강판을 소재로 성형되는 프레스금형의 코팅층 수명예측을 위해 성형공정해석을 실시하여 마모 변수의 범위를 도출하였다. 도출된 접촉압력, 상대속도, 미끄럼 거리의 범위는 각각 0.1~0.45GPa, 0~0.22m/s, 10.6mm 였다.

 

(2) 마모시험을 실시하여 각 변수들이 마모량에 미치는 영향을 분석하였다. 수직하중과 미끄럼거리가 증가할수록 마모량은 증가하였다. 시험속도가 증가하면 마모량이 감소하는 현상이 발생하였으며, 마모량 예측시 시험속도의 영향이 고려되어야 함을 확인할 수 있었다.

 

(3) PVD 코팅인 CrN, TiAlCrN, MoS2TiCr(W)N 3 종에 대한 내마모성 비교를 위해 마모 깊이를 정량적으로 비교하였다. 2 원계인 CrN 코팅에 비해 다원계 코팅의 내마모성이 뛰어난 것을 확인할 수 있었다.

 

(4) 성형 제품의 고강도화에 따라 다원계 코팅을 적용할 경우 양산 성형조건을 고려한 코팅층의 마모특성 예측이 필요하며, 이에 따라 금형면 코팅 박리 등을 사전에 예측할 수 있을 것으로 예상된다.

---

 

정수압 프레스 (CIP_냉간정수압)

 

CIP, 냉간 정수압 프레스의 원리

제품 모든 방향에 동일하게 힘을 전달하는 유체의 원리를 이용하는 것으로 압축 유체는 주로 물을 사용하며 온도에 의한 물성 변화가 필요 없는 제품을 상온에서 성형하는 것을 목적으로 사용합니다. 즉, 세라믹이나 금속 등의 분말을 1차 성형하고 유연성을 갖는 몰드에 넣어 고압을 견딜 수 있는 압력용기 내부에 장입한 후 유체를 이용해 고압으로 성형하는데 이때 유체 내에서 물체에 가해지는 압력이 물체의 모든 부분에 동일하게 작용하기 때문에 균일한 밀도를 갖게 되는 원리를 이용한 것입니다.

 

CIP(Cold Isostatic Press), 냉간 정수압 프레스는 등 방향 압축 성형이 필요한 제품군에 널리 사용되며 주 사용 분야로는 고성능 절연체, 기능성 부품, 고강도 복합재료, 발열체, 특수 부품 등에 사용되며 최근에는 CIP를 이용한 반도체 부품 생산까지도 이루어지고 있습니다. 당사의 냉간 정수압 프레스는 ASME, SELO 등의 고압 인증을 보유하고 있어 안전한 사용이 가능하며 고객의 요구 사항을 적극 반영한 설계 및 제작, 사후관리가 가능하다는 점을 최고의 장점으로 꼽을 수 있습니다.

---