Study on the Friction Characteristics for AZ31 Sheet as Various Surface Treatment of SKD11

Abstract The material used is a commercial magnesium based alloy AZ31(Mg-3Al-1Zn) sheet with a thickness of 0.8 mm. Friction tests at various temperatures(R.T. to 200℃) and at various holding forces in the 4 type molds were carried out to investigate the coefficient of friction. A warm drawing process with a local heating and cooling technique was developed in the Mg alloy sheet forming to improve formability because it is very difficult for Mg alloy to deform at room temperature by the conventional method. So, the coefficient of friction at various mold surface treatment conditions in this study was needed to develop the Mg alloy sheet forming technology. Key Words : Coefficient of Friction, AZ31, Holding Force, Warm Drawing 1. 서 론 마그네슘 합금의 경우 가열된 상태에서는 소성가공성이 상당히 향상되는 특성을 갖기 때문에 최근 들어 온간 프레스 금형에 의한 부품 생산이 큰 주목을 받고 있다. 그러나 마그네슘 합금은 상온에서의 소성가공이 좋지 않아 주로 주조 또는 다이 캐스팅에 의해서 제품이 생산되고 있다. 그러나 성형물의 기계적 강도 미흡, 높은 후처리 비용, 박육 제품 성형의 어려움 등의 이유로 그 적용 범위에 제약이 따르는 상황이다. 이와 관련하여 최근 마그네슘 합금 판재의 성형성이 향상되는 온간 성형에 따른 마그네슘 합금 판재의 온간 특성 및 성형성 평가에 대한 연구가 진행되었다. Choo등[1]은 금형의 후처리 및 온도변화에 따른 마그네슘 합금의 성형성을 평가하였고, Kim등[2]은 마그네슘 합금 판재에 대해 온도 및 변형률 속도를 변화 하면서 기계적 물성 및 성형성을 파악을 하였다. 또한 Choi등[3]은 마그네슘 합금 판재 성형성 극대화를 위한 최적의 금형 온도를 구하기 위한 연구를 하였다. 이와 같이 마그네슘 합금의 온간 성형성 및 기계적 물성 파악에 대한 연구는 다양하지만 판재 성형에서의 주요 변수중의 하나인 마찰 특성에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 논문에서는 마찰 시험기 제작하고 냉간금형 합금공구강인 SKD11 금형을 이용하여 표면처리를 달리한 뒤 마그네슘 합금인 AZ31 시편에 대해 인출속도, 가압력, 금형의 온도 변화에 따라 프레스 성형시 홀더와 다이간에 생기는 Galling 등 모든 변수를 고려한 마찰 특성을 파악하고자 한다. Table 1은 금형 소재인 SKD11 합금 조성표이다.