수고 많으십니다. 아래 첨부한 공정으로 지르코늄 경판을 성형합니다.
공정을 간략히 설명드리자면 : 1차로 크라운 IR(ID x 0.9)형상을 잡는 포밍을 한 후 금형을 교체하여 넉클쪽 R을 잡아나가는데, 직경 기준으로(제품 ID2400 의 105% 정도인 ID2510까지 형상을 만든 후 스피닝 공정에서 최종 직경을 맞춰 냅니다. 모든 공정 동안 LPG가스토치로 150~200도 온도를 유지하여 forming을 합니다.
지르코늄 plate 제조사(ATI) 자료에 따르면 지르코늄 합금은 가공경화가 빠르게 진행된다고 하며, 잔류응력을 제거하기 위해서는 565도 온도에서 약 30분~1시간 유지하는 응력제거 열처리를 적용할 수 있다고 합니다. 저희는 두께가 9mm여서 30분 유지하는 방안을 내부 지침서에 반영하고자 합니다
여기서 질문 :
1. 1차 포밍후 응력제거 열처리를 적용할 경우 응력 제거로 좀더 안전한(크렉없는) 성형을 할 수 있을듯 한데 고수님들의 의견은 어떠신지요?
2. 산소와 결합한 산화층으로 인하여 산화층 균열이나 수소취성 위험이 있어 진공로 나 알곤 분위기에서의 열처리를 하는 것이 좋다고 하는데 일반 전기가열로에서 응력제거 열처리를 할 경우에 문제가 될 소재가 있는지요? 유지 시간이 짧아 큰 문제가 되지 않을 거라는 판단으로 질문드립니다.(가열부터 유지까지 대략 5시간 정도 걸릴 것이라고 할 경우에...)
공지사항
Cold Forming 이라는 가정하에 간단히 검토해 보았습니다.
1. Code (e.g., ASME) 에서는 Zr 702 소재에 대해 가공 후 열처리를 특벌히 요구하는 것은 없으나 Acidic 환경에서 사용되는 Zirconium은 냉간 가공후는 SR이 강력히 추천됩니다. 이때 Crown Section (1차) 은 Work Hardening 이 크지 않기 때문에 SR은 불필요할 것으로 봅니다. 그러나 Knuckle Parts (2차 Forming) 가 완료된 후에는 조사하신대로 Stress Relieving (SR) 을 실시할 필요가 있습니다. 만약 1, 2차 2번의 SR을 실시한다면 강도의 저하가 예상되므로 추천되지 않습니다.
2. 산화는 대개 300C 이상에서 시작하지만 700C 까지는 그다지 문제가 되지 않습니다. 즉, 일반 Furnace에서의 실시도 문제없어 보입니다. 단, 550-570C 근처에서 5시간 SR후 육안으로 산화피막이 보일 경우는 성형완료 후 ASTM B614에 따라 Descaling & Cleaning 추천됩니다. 아울러 700C이상에서는 (만약 적용된다면) 산화현상 (oxygen absorption) 이 아주 심하게 나타나므로 일반 가열로는 피하는 것이 좋습니다.
참고 자료는 컨피덴셜이 많아 이메일로 보내드렸으니 참조해 보시기 바랍니다.
thomaseun at yahoo.com