6.3.3 간접압출법의 단점

6.3.3.1빌렛외피의 혼입
간접압출법에서는 빌렛과 컨테이너 내벽에 마찰이 없기 때문에 빌렛의 외피부분이 압출제품에 혼입되는 결함이 발생한다. 혼입결함은 일반적으로는 산화물도 함께 혼입하는 경우가 대부분이며 그후 열처리시 블리스터(blister)가 되거나 알마이트 등의 표면처리를 할 경우 외관불량의 원인이 된다. 또 빌렛의 외피에서 수mm까지의 깊이 부분에는 합금에 의해 성분적인 역편석이 존재한다. 특히 합금성분함유량이 많은 고력알루미늄합금에서 이러한 경향이 두드러지며 간접압출법에서는 역편석부가 압출제품에 혼입되는 현상도 쉽게 일어난다. 역편석의 혼입도 압출재나 그것에서 가공된 단조품의 표면경도 불균일의 원인이 된다. 따라서 간접압출법에 있어서는 압출전에 빌렛외피 및 합금에 따라서 역편석층을 제거해 둬야 한다. 뒤에서 설명할 몇가지 방법으로 빌렛외피 제거공정이 1공정증가하게 되며 그에 따라 수율의 저하가 간접압출법의 최대의 단점이라 할 수 있다. 최근에는 빌렛 외삭(外削)의 생략이나 외삭비용을 절감하기 위해 표면이 매끄럽고 역편석이 적은 빌렛의 주조방식이 개발되어 앞으로의 그 확대가 기대된다.

6.3.3.2 컨테이너 내벽의 스케일 혼입
직접압출법에 비해 컨테이너 내벽의 스케일이 압출제품에 잘 혼입되고 앞에서 설명한 빌렛외피의 혼입과 같은 표면결함이 된다. 특히 고력알루미늄 합금계에서는 더욱 현저하며 합금이 교체된 직후에 특히 주의해야 한다. 때문에 압출 후 컨테이너 내면을 크리닝해야 하며, 몇몇 방법이 개발되고 있다. 그러나 매회 크리닝이 필요 없는 직접압출법에 비해 사이클타임이 길어진다는 문제를 안고 있다.

6.3.3.3 제품외접원
직접압출법에서는 압출가능한 최대외접원은 컨테이너 내지름에서 제한되지만 간접압출법에서는 다이스스템의 내경에서 제한된다. 이러한 이유로 직접압출법에 비해 큰 단면의 압출은 곤란해진다. 최근 이러한 문제에 대한 타개책으로 새로운 다이스스템구조가 실용화되고 있으며 양자의 이점을 살린 직접·간접겸용프레스도 사용되고 있다.

6.3.4 간접압출법의 압출공정

6.3.4.1 압출다이스
압출다이는 다이스스템의 선단(先端)에 설치되는데 전술한 바와 같이 간접압출법에서는 메탈플로가 일정하기 때문에 직접압출법과는 다른 레이아웃이나 베어링설계가 필요하다. 레이아웃으로는 직접압출법에서는 컨테이너 내벽에서 거리를 중시해 외접원의 중심을 다이스의 중심에 맞추는 것이 일반적인데 반해 간접압출법에서는 메탈의 공급균형을 중시해 제품형상의 중심을 다이스의 중심에 맞춰 설계하고 있다. 그러나 간접압출법에 의한 다공압출에 있어서는 제품의 최대외접원이 작기 때문에 다이스 중심에서의 메탈량과 외측에서의 메탈량 균형이 직접압출법과는 다르다. 메탈이 통과하는 부분인 베어링의 길이가 일정할 경우 압출된 제품은 다이스의 중심에 의존하고 공구 또는 제품끼리의 접촉에 의한 외상(外傷)의 발생이나 단면수치 오차의 원인이 된다. 이러한 문제는 메탈공급량이 많은 측의 베어링을 길게 해서 메탈흐름에 제동을 걸어 해결할 수 있다. 이러한 다이스설계로 다공압출의 한계도 확대시킬 수 있다. 또 간접압출법에서는 다이스가 다이스스템선단에 별치되므로 그 고정방식에 관해 연구되어야 하며 가동율을 올리기 위해 착탈이 용이한 공구설계가 중요한 포인트이다.

6.3.4.2 다이스스템
다이스스템용인 강재로는 일반적으로 사용되고 있는 열간공구강에서는 내경을 크게 할 수 없기 때문에 대부분 초강력강인 마레이징철강(maraging steel)이 사용된다. 최근 주목되고 있는 방식으로 T.A.C식 간접압출법이 있다. 이 방법에서는 다이스스템 대신 베커(bucker)같은 압출재 통과구멍이 있는 충전블록이라는 블록을 일련으로 정렬해 강제(鋼製)튜브 묶음에 다이스를 설치한다. 종래 다이스스템보다 좌굴강도가 높기 때문에 일반적인 열간공구강에서 제작한 경우에도 수압(受壓)면접을 35%정도 적게 할 수 있다. 다시 말하면 다이스외접원을 크게 할 수 있고 압출가능외접원을 확대시킬 수 있다. 이 방식의 또 따른 특징으로는 종래의 더미블록 대신 개그블록(gag block)이라는 공구를 사용한다는 것을 들 수 있다. 컨테이너측에 컨테이너와 동심 및 동지름의 구멍이 열려져 있으며 압출압에 대한 쿠션역할을 하고 외삭빌렛을 사용해 디스카드을 없앤다고 하는 실험결과도 보고되고 있다.

6.3.4.3 공구에셈블리정도
간접압출법에 있어서 다이스는 보통 컨테이너 내벽과 접촉하며 직접압출법 이상으로 공구의 어셈블리정도(精度)가 요구된다. 특히 컨테이너내경과 다이외경의 간극이 중요한데 컨테이너내경은 온도의 불규칙에 의해 세로방향으로 불균일하게 되어버릴 수 있다. 따라서 컨테이너의 가열방법 등을 배려해야 한다.
프레스얼라이먼트(press alignment)라는 압출방향에 있어서의 심어긋남도 간접압출법에서 중요한 문제이다. 얼라이먼트가 나쁜경우는 다음과 같은 문제가 발생한다.
①컨테이너, 다이의 파열에 의한 제품 중의 철편혼입
②컨테이너, 다이의 이상 손상
③압출제품의 블리스터 발생
프레스얼라이먼트의 유지관리가 용이한 구조임과 동시에 기계적 또는 광학적인 방법으로 얼라이먼트를 측정 및 관리하는 것이 중요하다.


(남선알미늄 알루미늄기술편람 발췌)