이중 작용 프레스와 플로팅 다이는 티타늄 기반 분말을 압축하는 동안 마찰의 부정적인 영향을 무효화하는 데 결정적인 역할을 합니다. 한 방향에서만 힘을 가하는 단일 작용 프레스와 달리, 이러한 방법은 금형의 양쪽 끝에서 압력이 가해지거나 효과적으로 전달되도록 하여 우수한 균일성과 밀도를 보장합니다.
이중 작용 프레스의 주요 가치는 내부 밀도 구배를 제거하는 것입니다. 다이 벽 마찰을 극복함으로써 "그린 압축물"이 한쪽 끝은 밀도가 높고 다른 쪽 끝은 다공성이 되는 대신 전체적으로 일관된 구조를 갖도록 보장합니다.
압축의 역학
벽 마찰의 문제점
냉간 다이 프레스에서 마찰은 일관성의 적입니다. 티타늄 분말에 힘이 가해지면 분말 입자와 다이 벽 사이의 마찰이 움직임을 방해합니다.
단일 작용에서의 압력 손실
단일 작용 프레스에서 이 마찰은 힘이 분말 기둥을 통과하면서 상당한 압력 강하를 유발합니다. 펀치에서 멀어질수록 유효 압력이 낮아집니다.
결과적으로 압축물은 상단(펀치 근처)은 밀도가 높지만 하단은 상당히 밀도가 낮습니다.
이중 작용 및 플로팅 다이가 이 문제를 해결하는 방법
동시 압축
이중 작용 프레스는 두 개의 움직이는 펀치가 위아래에서 동시에 압력을 가하는 방식입니다. 이 기계적 접근 방식은 양쪽 끝에서 분말을 적극적으로 압축합니다.
플로팅 다이의 기능
플로팅 다이는 다이 벽이 펀치에 대해 상대적으로 움직이도록 하여 유사한 결과를 얻습니다. 이 움직임은 두 개의 활성 펀치의 압축 역학을 효과적으로 시뮬레이션합니다.
밀도 구배 제거
두 방법 모두 압력 전달에 대한 다이 벽 마찰의 영향을 크게 줄입니다. 힘을 균등하게 함으로써 단일 작용 프레스에서 흔히 발생하는 내부 밀도 구배를 제거합니다.
더 높은 그린 밀도 달성
마찰로 인해 감소하는 대신 압력이 균일하게 분산되므로 부품의 최종 "그린"(소결되지 않은) 밀도가 더 높습니다. 이러한 구조적 균일성은 최종 티타늄 부품의 무결성에 매우 중요합니다.
장단점 이해
복잡성 대 단순성
이중 작용 프레스는 우수한 품질을 제공하지만 단일 작용 시스템보다 더 복잡한 공구와 기계가 필요합니다.
부품 형상 제한
단일 작용 프레스는 압력 강하가 무시할 수 있는 얇은 부품으로 종종 제한됩니다. 더 높거나 복잡한 티타늄 부품의 경우 단일 작용에서의 마찰 손실이 실현 가능한 부품을 생산하기에는 너무 큰 경우가 많습니다.
목표에 맞는 올바른 선택
제조 요구 사항에 맞는 방법을 결정하려면 다음을 고려하십시오.
- 주요 초점이 높은 구조적 무결성인 경우: 부품 전체에 걸쳐 균일한 밀도를 보장하려면 이중 작용 또는 플로팅 다이를 사용해야 합니다.
- 주요 초점이 복잡하거나 높은 부품 제조인 경우: 그렇지 않으면 부품의 중앙 또는 하단이 다공성으로 남게 되는 마찰을 극복하기 위해 이중 작용 프레스가 필요합니다.
- 주요 초점이 간단하고 얇은 형상인 경우: 단일 작용 프레스를 활용할 수 있습니다. 짧은 거리에서는 마찰 구배가 최소화되기 때문입니다.
올바른 프레스 방법을 선택함으로써 소결로에 들어가기 전에 티타늄 부품의 기본 구조가 견고함을 보장합니다.
요약 표:
| 특징 | 단일 작용 프레스 | 이중 작용 / 플로팅 다이 |
|---|---|---|
| 힘 적용 | 한 방향 (상단 펀치만) | 이중 방향 (상단 및 하단) |
| 마찰 영향 | 다이 벽을 통한 높은 압력 손실 | 이중 동작을 통한 마찰 최소화 |
| 밀도 프로필 | 구배 (상단 밀도 높음, 하단 다공성) | 전체적으로 균일한 밀도 |
| 이상적인 부품 높이 | 얇고 간단한 형상 | 높거나 복잡한 부품 |
| 공구 복잡성 | 낮음 / 단순 | 높음 / 특수 |
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참고문헌
- I.M. Robertson, G. B. Schaffer. Review of densification of titanium based powder systems in press and sinter processing. DOI: 10.1179/174329009x434293
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