냉간 등압 프레스(CIP)의 주요 기능은 알루미늄 폼 프리폼 준비에서 느슨한 알루미늄 분말과 발포제를 밀도가 높고 기공이 없는 고체로 압축하는 것입니다. CIP는 유체 매체를 통해 모든 방향에서 높고 균일한 압력을 가함으로써 내부 공극을 제거하고 금속 매트릭스 내에 발포제를 캡슐화합니다. 이 단계는 후속 가열 및 팽창 단계 전에 프리폼이 구조적으로 견고하고 "밀폐"되도록 하는 데 중요합니다.
냉간 등압 성형의 핵심 가치는 단순한 압축이 아니라 발포제 주위에 밀폐된 씰을 만드는 것입니다. 이러한 고밀도 내포가 없으면 가열 중에 발포 가스가 다공성 채널을 통해 빠져나가 금속 용융물의 팽창을 유도하지 못할 것입니다.
압밀의 메커니즘
밀폐된 매트릭스 달성
이 공정은 알루미늄 분말, 합금 원소 및 발포제(일반적으로 수소화 티타늄, TiH2)의 혼합물을 유연한 금형에 넣는 것을 포함합니다. CIP는 등압 압력을 가하여 이 혼합물을 압축합니다. 이 강렬한 압력은 금속 입자를 발포제 입자 주위로 흐르게 하고 단단히 둘러싸도록 합니다.
초기 기공 제거
성공적인 알루미늄 폼을 만들기 위해서는 "녹색"(소결되지 않은) 프리폼이 가능한 한 최대 밀도에 가까워야 합니다. CIP는 느슨한 분말에 내재된 공극을 무너뜨립니다. 이러한 초기 기공이 열려 있으면 나중에 방출되는 수소 가스의 탈출 경로 역할을 하여 폼 팽창이 제대로 되지 않거나 폼이 붕괴될 수 있습니다.
폼 품질에 있어 균일성이 중요한 이유
등방성 압력 적용
단지 한두 방향에서만 힘을 가하는 단축 압축과 달리, 냉간 등압 프레스는 전방향 압력을 가합니다. 이를 통해 분말이 모든 각도에서 균일하게 압축됩니다. 이는 취급 또는 후속 소결 중에 프리폼의 변형이나 균열을 방지하는 데 기본입니다.
밀도 구배 방지
표준 다이 압축은 종종 재료가 펀치 근처에서는 더 밀집되고 중앙에서는 덜 밀집되는 밀도 구배를 만듭니다. CIP는 이러한 구배를 제거합니다. 균일한 내부 밀도를 가진 프리폼은 재료를 가열할 때 폼이 균일하게 팽창하여 최종 제품 전체에 균일한 기공 분포를 보장합니다.
절충점 이해
공정 복잡성 및 속도
CIP는 폼 형성에 우수한 프리폼을 생산하지만, 일반적으로 자동화된 단축 압축보다 느린 배치 공정입니다. 유연한 공구(백 또는 금형)와 액체 매체(부식 억제제가 포함된 물)를 사용해야 하므로 사이클 시간이 길어지고 공정이 더 노동 집약적입니다.
기하학적 공차
CIP에 사용되는 금형은 유연하기 때문에(고무 또는 엘라스토머) 프리폼의 외부 치수는 강철 다이로 생산된 것보다 덜 정확합니다. 따라서 폼 형성 또는 압출 단계 이전에 정확한 외부 치수가 필요한 경우 프리폼에 후가공 또는 성형이 필요할 수 있습니다.
목표에 맞는 올바른 선택
알루미늄 폼의 품질을 극대화하려면 CIP를 사용할 때 다음 특정 목표를 고려하십시오.
- 팽창 효율 극대화에 중점을 두는 경우: CIP 압력이 이론적 밀도에 가까운 수준을 달성할 만큼 충분히 높은지 확인하십시오. 이는 가스 누출을 방지하고 발포제가 용융물 팽창을 유도하도록 보장합니다.
- 균일한 기공 구조에 중점을 두는 경우: CIP의 등압 특성을 활용하여 밀도 구배를 제거하십시오. 이는 최종 폼의 불규칙한 셀 크기와 구조적 약점의 근본 원인입니다.
냉간 등압 프레스는 느슨한 재료와 제어 가능한 셀 구조 사이의 중요한 다리 역할을 하여 잠재적인 기공을 제어된 에너지로 변환합니다.
요약 표:
| 특징 | 알루미늄 폼 프리폼에 미치는 영향 |
|---|---|
| 압력 유형 | 등방성(전방향)으로 균일한 밀도 보장 |
| 압밀 목표 | 공극을 제거하여 발포제 주위에 밀폐된 매트릭스 생성 |
| 가스 보유 | 가열 중 수소 가스의 조기 방출 방지 |
| 구조적 무결성 | 밀도 구배를 줄여 균열 및 불규칙한 셀 방지 |
| 금형 재질 | 복잡한 압축을 위한 유연한 엘라스토머/고무 백 |
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참고문헌
- Martin Nosko, Jaroslav Kováčik. Sound Absorption Ability of Aluminium Foams. DOI: 10.23977/metf.2017.11002
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