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고온·고압·전자기장에도 강하다…재료연, 수명 4배 늘린 주조기 소재 기술 이전

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고온·고압·전자기장에도 강하다…재료연, 수명 4배 늘린 주조기 소재 기술 이전

2020.02.17 12:00
재료연구소는 17일 국내 중소기업인 도경기술에 알루미늄합금 고압 주조기에 들어가는 인젝션 슬리브 소재 기술을 제공했다고 밝혔다. 기술을 제공하기 전과 후 인젝션 슬리브 내부 모습. 재료연구소 제공
재료연구소는 17일 국내 중소기업인 도경기술에 알루미늄합금 고압 주조기에 들어가는 인젝션 슬리브 소재 기술을 제공했다고 밝혔다. 기술을 제공하기 전과 후 인젝션 슬리브 내부 모습. 재료연구소 제공

 

전자교반 고압 주조기는 액체상태로 녹아있는 알루미늄합금에 전자기장을 가하고 격렬하게 섞어 주조품 조직을 작게 만들고 기계적 성질을 향상하는 최신 주조설비다. 여기에 들어가는 인젝션 슬리브는 용융 상태의 알루미늄합금을 주입하는 부품이다. 680도가 넘는 고온과 1000기압에 달하는 압력, 100가우스(G)에 이르는 자기장이 20~25초가 유지되는 혹독한 환경에서 사용된다.

 

사용 기간이 7~10일에 불과해 생산성이 떨어지고 해당 부품 교체를 위한 설비 유지관리비가 많이 들어가는 문제가 있었다. 최근 국내 기업이 정부 기술 지원을 받아 사용 수명을 4배 끌어올린 제품을 만드는 데 성공했다. 

 

재료연구소는 알루미늄 주조설비 회사인 도경기술에 전자기적인 특성과 용손, 열 피로에 잘 견디는 소재를 발굴해 기술을 이전하고 인젝션 슬리브 수명을 종전보다 4배 긴 40일로 끌어올렸다고 17일 밝혔다. 

 

도경기술은 원래는 마그네슘합금 주조기 부품을 제작하는 업체다. 하지만 스마트폰과 노트북에 들어가던 마그네슘합금 부품이 알루미늄합금으로 바뀌면서 알루미늄합금 주조기 부품인 인젝션 슬리브 개발에 집중해왔다. 하지만 고온에 고압, 높은 전자기장이 가해지는 환경에서 슬리브 수명을 좀처럼 늘리기는 어려웠다. 국내외 각종 금속 및 세라믹 소재, 표면처리 기술로 제조된 수많은 슬리브를 적용했지만 조건을 만족하지 못했다. 재료연구소에 기술 지원을 요청했다. 

 

남기석 재료연구소 책임연구원 연구팀은 슬리브의 수명이 짧은 원인이 고온의 용융 상태로 있는 알루미늄합금이 화학적 침식(용손)을 가하거나 반복적인 가열, 냉각에 따른 열 피로 균열에 따른 결과라고 판단했다. 그리고 전자교반 고압 주조기의 기본 요구특성인 전자기적 특성과 용손 및 열 피로 균열에 견딜 수 있는 후보 소재를 선정하고 특성시험을 지원했다. 

 

도경기술은 이를 통해 우수한 특성의 소재를 최종 선정하고 인서트 구조를 채택한 새로운 슬리브를 제작했다. 새 인젝션 슬리브를 실제 주조회사에서 사용한 결과 종전 최대 10일이던 수명이 40일로 늘어난 것으로 확인됐다. 

 

연구팀은 알루미늄합금 주조회사들이 생산성 증대와 품질개선, 주조설비의 유지관리비 절감에 나설 수 있을 것으로 보고 있다. 도경기술은 이 기술을 일반 알루미늄 다이캐스팅 머신 슬리브로 확대해 적용하는 방안을 추진하고 있다. 이장희 도경기술 대표는 “기술 지원을 통해 인젝션 슬리브를 사용하는 수요기업에 다양한 파급효과를 줬다”고 말했다.

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