압축기용 블레이드 단조기술 개발

Abstract

1. 과제명 : 압축기용 블레이드 단조기술 개발

2. 개발목표

가. 최종 개발 목표

P&W 엔진용 컴프레서 블레이드 제조

나. 당해년도 개발목표

- 니켈기 내열합금 718의 단조공정/기계적 특성 상호관계 규명

- 현재 사용되고 있는 외산부품 특성 규명

- 단조 금형설계 및 제작

- 시험단조 및 문제점 보완

- ECM 공정설계

3. 개발목표

<진 도 설 명>

1. 관련 기술자료 검토

- KIMM에서는 지난 10년동안 주조용 및 단조용 Ni기지 내열합금의 특성향상 및 공정기술개선에 관해 중점 연구수행한 결과 상당 수준의 결정제어 및 열처리 기술을 보유하고 있다.

- 718합금의 단조는 제품의 형태에 따라 국내 단조업체의 설비를 이용하여 어는 정도 부품 국산화는 가능하지만, 전반적으로 설비 및 인력이 미흡한 실정이다. 그러나 KIMM과 업체간의 협조로 제품 생산기술의 국산화는 가능한 것으로 판단되며, 현재 그 시장이 대부분 미국 회사의 품질 보증체제의 권한 아래에 있어 본 연구의 참여업체인 삼성항공과 같은 수요처의 협력이 절대로 필요하다.

2. 단조공정설계/평가

작업의 효율성 향상 및 금형마모를 고려하여 업세팅 후의 단조공정을 2단계로 설계하였다. 여기서 단조공정의 감소는 작업효율성을 향상시킬 수 있는 반면에 단위공정별 소형변형량은 상대적으로 증가하기 때문에 금형마모를 촉진시킬 수 있는 여지가 많다. 따라서 2차년도 연구에서 작업성 향상 측면과 금형마모를 고려함으로써 공정개선의 여지가 있다.

3. 단조금형설계/제작

개발하고자 하는 블레이드의 최종 형상을 구현하고 금형제작 및 공정 설계를 위하여 (주)삼성항공이 보유하고 있는 CATIA를 이용하여 모델을 제작하였다. 궁극적으로 이 모델은

1) 단조 도면 제작시 블레이드의 각 부위별 칫수를 그대로 이용가능하고,

2) 샘플제작시에 측정된 칫수의 Master로서 사용가능하며,

3) 금형제작시에 NC 프로그램의 치공구 방향을 지정하는 데에 이용할 수 있다.

4. 시제품 특성평가

공정별로 얻은 중간 제품에 대하여 조직 및 상온/고온에서의 인장시험을 수행한 결과 항복강도, 인장강도, 그리고 연신율 등에서 P & W사에서 요구하는 수준을 모두 능가하는 것으로 나타났다.

5. ECM 공절설계/평가

유사품목 (KEP Engine #8 C/Blade)에 대한 공정변수 변화에 따른 수차례의 시험작업으로 작업조건을 설정하였다. 또한 전극설계는 1차 완료하였고, 관련 치공구를 설계중에 있다.

6. 주요기술개발 내용 및 중간결과

별첨보고서

7. 기대되는 성과

가. P&W 항공기 엔진소재 국산화

나. 발전소 (원자력 및 화학)용 가스터빈 소재의 국산화

다. 선박 등의 디젤엔진 소재로서 응용

라. 전량 수입소재의 국산화 및 수출유도

마. 관련 기술은 기술집약도가 높은 기술로써 여타 부품 제조기술에 응용

바. 현재 매우 낙후된 국내 기술수준 향상에 따른 국제 경쟁력 향상

8. 연구기자재의 사용내용

가. 당 연구원의 INSTRON, 크리프 시험기, SEM, TEM 등의 분석장비를 이용한 소재 특성연구

나. Thermacmaster-Z를 이용한 718합금의 열간 성형성 연구

다. (주)삼성항공이 보유하고 있는 CATIA를 이용한 블레이드 단조용 금형 설계

라. 세명전기공업에서 보유하고 있는 1600톤 용량의 스크류 프레스를 이용한 압축기 블레이드 정밀단조

마. (주)삼성항공이 보유하고 있는 ECM 장비 2000A를 이용한 ECM 작업

9. 문제점 및 건의사항

10. 기타사항