전단 보조 가공 및 압출

태평양 북서부 국립 연구소(워싱턴주 리치랜드)

ShAPE™(전단 보조 가공 및 압출)를 사용하면 재료 특성이 크게 향상되는 와이어, 막대 및 관형 압출을 생성할 수 있습니다. 예를 들어, 마그네슘 압출은 기존 방법에 비해 전례 없는 연성(재료가 파손되기 전에 얼마나 늘어날 수 있는지)과 에너지 흡수(관형 압출이 압축되는 동안 흡수될 수 있는 에너지의 양)로 제조되었습니다.

이 기술은 일반적으로 금속 제조와 관련된 용융 기반 방법보다 더 우수하고 저렴하며 친환경적인 금속 제조 접근 방식인 PNNL의 고체상 처리(SPP) 제품군의 일부입니다.

ShAPE에서는 금속 분말, 플레이크 또는 빌렛과 같은 공급 원료 물질을 담는 용기가 회전하는 다이에 강제로 들어가게 됩니다. 공급원료 재료와 다이 사이의 경계면에서 마찰 가열이 발생하여 압출되는 재료만 연화시키고 공급원료 예열이나 기존 압출에 사용되는 외부 열 적용이 필요하지 않습니다. 다이 페이스의 나선형 홈은 재료를 압출 오리피스를 향해 안쪽으로 공급하여 압출 중에 필요한 힘을 크게 줄입니다.

예를 들어, ShAPE를 사용하면 나노 구조의 알루미늄 분말을 기존 압출보다 50배 적은 힘과 훨씬 낮은 전력 소비를 사용하여 둥근 막대로 직접 압출할 수 있으며 연성은 2배 향상됩니다. 기존 분말 가공에 필요한 비용과 시간이 많이 소요되는 단계가 완전히 제거되었습니다. 더 낮은 힘과 전력으로 인해 생산 기계의 크기가 훨씬 작아집니다.

마그네슘의 압출 비율이 200:1인 ShAPE는 기존 압출에서 여러 번 통과해야 했던 작업을 단일 통과로 달성합니다. 이 기술을 사용하면 다른 압출 공정에서는 불가능한 압출의 결정립 미세화 및 미세 구조 방향을 제어할 수 있습니다. 또한 ShAPE로 만든 마그네슘 압출은 일부 자동차 구조 응용 분야(예: 자동차 범퍼)에 사용하기 위한 충분한 연성 및 에너지 흡수성을 갖춘 압출을 생산하기 위해 값비싼 희토류 원소를 필요로 하지 않으므로 대량 생산 시 더 많은 경제성을 제공합니다.

ShAPE는 전력 산업의 열교환기에 사용할 수 있는 크리프 저항강과 전기 모터에 적용할 수 있는 고전도 구리 및 고급 자석을 생산하는 데 실행 가능한 방법이 될 수 있습니다. 또한 항공우주 산업에 적용되는 고강도 알루미늄 막대를 생산하는 데에도 사용되었습니다. 또 다른 잠재적 응용 분야에서 ShAPE는 반도체 열전 재료를 생산하는 방법으로서의 가능성을 보여줍니다.

자세한 내용은 기술 상용화 관리자인 Sara Hunt에게 문의하세요. 이 이메일 주소는 스팸봇으로부터 보호됩니다. 보려면 JavaScript를 활성화해야 합니다.

이 기사는 Tech Briefs Magazine 2019년 7월호에 처음 게재되었습니다.

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