압출인발용 세라믹 다이 개발

Abstract

가. 연구개발의 최종 목표

1. 최적 Die design에 따른 치수 및 하기특성을 만족하는 PSZ Ceramic die 개발

· Bulk density > 5.5 g/㎤

· Apparent porosity < 0.5%

· <TEX>$K_{IC}$</TEX> > 8MPa·<TEX>$m^{1/2}$</TEX>

· Bending strength > 500MPa

· Hardness > 1000㎏/㎟

· 내열충격성 > 400℃

· Thermal exp. Coeff. : 8×<TEX>$10^{-6}$</TEX>/℃

· 압출회수 : 150회 이상/1die(초경 Die의 경우 20회/1die)

2. 최적 Die design에 따른 치수 및 하기특성을 만족하는 방전가공 가능 Ceramic die 개발

· 내열충격성 > 400℃

· 경도 > 1000㎏/㎟

· <TEX>$K_{IC}$</TEX> > 8MPa·<TEX>$m^{1/2}$</TEX>

· 꺽임강도 > 600MPa

· 방전가공이 가능한 전기적 특성

· 압출회수 : 150회 이상/1die(초경 Die의 경우 20회/1die)

3. 상기 2개 조성의 Ceramic die의 비철금속 압출 인발 공정 적용

나. 기술개발 내용 및 범위

1. PSZ Ceramic die 최적 Design

- 세라믹 물성 Data, Tools Steel 물성 Data 및 Extrusion 조건으로부터 FEM분석을 이용한 Stress analysis

2. 기존 제품 분석

- 조성

- 미세구조

- 열충격특성

- Die design

- 표면조도

3. PSZ 소재 개발 및 1차시제품 제작

- Stabilizer(MgO, CaO)의 종류 및 양에 따른 물성 분석

→ 최적 조성 선택

- 1차 시제품 제작

4. 방전가공가능 세라믹소재 개발

- <TEX>$ZrO_2-TiB_24</TEX>조성에 따른 물성분석

→ 최적 조성 선택

5. <TEX>$ZrO_2$</TEX>외경, 내경 가공조건 확립

- 내경가공법 확립

- 내경가공치구 개발

- 외경가공법 확립

6. Shrink Fit

- 금속소재별 열변형 Data

- 사용온도별 Case 재료 선택

7. Field test

- 윤활제 조사

- 세라믹 Die와 피압출물간의 동마찰 계수 측정

- 기존제품 현장 적용 시험