KR0136254B1 - 중공 캠축용 주물의 주조방법 - Google Patents

Abstract

분할면 중심선을 따라 원주형의 중공부를 갖도록 조합시킨 금형의 중궁부 양측 적정부위에 축심에 직교하는 방향으로 코어 프린트 성형을 위한 원주형의 오목부를 가지며, 상기 중공부의 축심을 따라 심봉을 끼워 그 주위에 원통형 공간을 갖는 코어 조형용 금형을 준비하는 제1공정과; 소정 온도로 가열된 상기 금형의 공간으로 주물사를 충진시킨 다음 그 금형의 분할과 심봉을 빼내고 그의 일측 관통부를 폐쇄시켜 코어를 얻는 제2공정과; 상기와 같은 코어의 일측으로 직경이 줄어드는 용적 변화부를 갖는 부위에 소직경의 파이프를 연결하고 그의 타단으로 코어 프린트를 조형한후 상기 소직경 파이프의 외주면에 도형재를 도포하여 완전한 코어를 얻는 제3공정과; 상기 코어를 캠축 주조용 주형의 캐비티내에 장치하고 중공 캠축 주조용 주형을 조립하는 제4공정과; 상기 주형에 주철 용탕 주입 응고시키고, 그 내부의 코어를 제거함과 동시에 소직경 파이프를 제거하여 캠축 주물을 얻는 제5공정으로 이루어지는 중공 캠축 주물의 주조방법을 제공함으로써, 중공부의 직경이 줄어드는 용적 변화형 코어(Core)의 제작이 용이하고, 주조시에 발생되는 가스의 배출이 용이함은 물론 탈사성이 우수하여 중공 캠축의 제조를 용이하게 할 수 있게 한 것이다.

Description

중공 캠축용 주물의 주조방법

제1도는 코어 조형용 금형의 단면도.

제2도는 심봉을 삽입시킨 상태의 단면도.

제3도는 본 발명에 의하여 조형된 코어의 사시도.

제4도는 코어에 직경이 줄어드는 용적 변화부가 있을때의 코어 조형상태를 나타내는 금형의 단면도.

제5도는 제4도에 의하여 조형된 코어의 단면도.

제6도는 코어를 장치한 상태의 주형 단면도.

제7도는 제6도의 A-A선을 따라 절개하여 도시한 단면도.

제8도는 본 발명에 의하여 제조된 캠축의 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1:코어 조형용 금형4:분할면

5:중공부6,6':오목부

10:코어12,12'14:코어 프린트

13:소직경 파이프15:도형재

20:주형24:캐비티

25:공간부26:홀

30:캠축 주물

본 발명은 중공 캠축(Cam Shaft)용 주물의 주조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 중공부의 직경이 줄어드는 용적 변화형 코어(Core)의 제작이 용이하고, 주조시에 발생되는 가스의 배출이 용이함은 물론 탈사성이 우수하여 중공 캠축의 제조를 용이하게 할 수 있는 중공 캠축용 주물의 주조방법에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 내연기관에 있어서는 경량화 및 고성능화의 요망에 의하여 캠축을 중공화하고 이의 중공부에 윤활유를 통과시켜 캠부의 냉각과 윤활을 좋게하는 구조의 중공 캠축 사용이 증가하고 있다.

이러한 중공 캠축을 주조하는 방법으로는 세라믹 파이프나 주강 파이프를 코어로 하여 주조하는 방법이 잘 알려져 있다.

그러나 상기와 같이 코어를 세라믹 파이프나 주강 파이프로 사용하는 경우에는 코어의 통기성이 좋지않아 가스 결함이 발생되기 쉽고, 주조후에 코어들을 제거하는 데에 많은 작업과 시간을 필요로 함으로써, 제조비용이 상승된다는 단점이 있다.

그리고 캠축의 축경이 단부에서 작아지는 중공 캠축을 세라믹 파이프를 이용하여 주조하는 것이 극히 곤란하며, 주강 파이프를 이용하는 경우에는 코어가 길면 주조할 때 강관이 가열되면서 연화되어 구부러짐을 발생시키는 등의 문제점이 있었다.

이러한 종래 문제점을 해결하기 위한 수단으로는 일본 특허출원 공개 소화 59-206141호가 제안되고 있다.

상기 기술은 분할면 중심선을 따라 원주형의 중공부를 갖도록 조합시킨 금형의 중공부에 그의 축심을 따라 심봉을 끼우고, 그 주위에 원통형 공간을 갖는 코어 조형용 금형을 준비하는 제1공정과; 소정 온도로 가열된 상기 금형의 공간으로 주물사를 충진시킨 다음 그 금형의 분활과 심봉을 빼내어 원통형의 코어를 얻는 제2공정과; 상기 원통형 코어의 중앙 관통공 일측 단부에 봉편을 외측으로 돌출되도록 삽입하여 완전한 코어를 완성하는 제3공정과; 코어의 일측단 봉편 선단부와 타측의 원통봉에 의해서 코어를 캠축 주조용 주형의 캐비티내에 장치하고 중공 캠축 주조용 주형을 조립하는 제4공정과; 상기 주형에 주출 용액을 주입 응고시키고, 원통형의 코어 또는 원통형의 코어 및 봉편을 제거하여 캠축 주물을 얻는 제5공정과; 직경이 단부에서 작아지는 중공 캠축 주물의 제조방법을 제공하고 있다.

그러나 상기에서와 같은 기술에 있어서는 코어의 성형시 중심부에 심봉을 끼워 코어 자체가 중공화되고, 그 형상의 특징상 코어의 양 끝단부가 코어 프린트(Core Print) 역할을 하게되어 캠축의 한쪽 끝단이 관통되어 일측이 막히는 캠축을 주조하는데에는 적용할 수 없다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위하여 창출된것으로서, 본 발명의 목적은 중공부의 직경이 줄어드는 용적 변화형 코어(Core)의 제작이 용이하고, 주조시에 발생되는 가스의 배출이 용이함은 물론 탈사성이 우수하여 중공 캠축의 제조를 용이하게 할 수 있는 중공 캠축용 주물의 주조방법을 제공하려는 것이다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은 분할면 중심선을 따라 원주형의 중공부를 갖도록 조합시킨 금형의 중공부 양측 적정부위에 축중심에 직교하는 방향으로 코어 프린트 성형을 위한 복수개의 원주형 오목부를 가지며, 상기 중공부의 축중심을 따라 심봉을 끼워 그 주위에 원통형 공간을 갖는 코어 조형용 금형을 준비하는 제1공정과; 소정 온도로 가열된 상기 금형의 공간으로 열경화성 쉘 샌드를 충진시킨 다음 그 금형의 분할과 심봉을 빼내고 고의 일측 관통부를 폐쇄시켜 코어를 얻는 제2공정과; 상기와 같은 코어의 일측으로 직경이 줄어드는 용적 변화부를 갖는 부위에 소직경의 파이프를 연결하고 그의 타단으로 코어 프린트를 조형한후 상기 소직경 파이프의 바깥 둘레면에 도형재를 도포하여 완전한 코어를 얻는 제3공정과; 상기 코어를 캠축 주조용 주형의 캐비티내에 장치하고 중공 캠축 주조용 주형을 조립하는 제4공정과; 상기 주형에 주철 용탕을 주입 응고시키고, 그 내부의 코어를 제거함과 동시에 소직경 파이프를 제거하여 캠축 주물을 얻는 제5공정으로 이루어지는 중공 캠축 주물의 주조방법에 특징이 있다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명에 의한 코어 조형용 금형의 단면도로서, 코어 조형용 금형(1)은 상하 분 할편(2)(3)으로 형성되어 분할면(4)를 기준으로 상하 분할이 가능하며, 조합상태에서는 분할면(4) 중심선을 따라 원주형의 중공부(5)를 구성하고, 이의 중공부(5) 양측의 적정부위에는 코어프린트 성형을 위하여 적정길이를 갖고 원주형의 오목부(6)(6')가 형성된다.

상기에서 중공부(5)와 오목부(6)(6')의 접속부는 코어 프린트의 강성증가와 주물사의 충진성을 높이기 위하여 라운딩 처리된다.

그리고 상기 중공부(5)에는 제2도에서와 같이 축심방향으로 심봉(7)을 삽입시켜 그 주위에 공간이 형성되며, 상기 금형(1)의 소정위치에는 미 도시된 열 경화성 쉘 샌드 흡입홀이 형성되어 있다.

상기와 같이 코어 조형용 금형(1)을 준비한 후에는 금형(1)을 공지와 같이 가열하여 예열한후 이의 중공부(5)에 주물사를 충진 성형하고 금형(1)의 상기 분할편(2)(3)을 분할하여 제3도에서와 같은 코어(10)를 얻는다.

상기 코어(10)는 원주형의 중공부(5)에 의하여 조형되는 몸체부(11)와 그의 양측으로 축중심에 대하여 직교하는 방향으로 형성된 오목부(6)(6')에 의하여 조형되는 코어 프린트(12)(12')가 형성되며, 원통형으로 형성된 코어의 일측 관통부에는 주물사로 막아주어 용탕 주입시 용탕이 이곳을 통하여 유입되는 것을 방지한다.

상기와 같이 조형되는 코어(10)는 중공 캠축이 동일 내경으로 형성되는 중공부의 경우에는 바로 주형에 장치하여 캠축을 주조할 수 있으나, 캠축에는 캠축의 회전수를 감지하는 센서가 장착되는 경우에는 그 부위의 내경을 작게하고 그 외측으로 홀을 가공하여 이에 센서를 설치하게 되는 바, 직경이 줄어드는 부위를 성형하기 위하여는 별도의 구조를 추가하여야 한다.

즉, 직경이 줄어드는 용적 변화부의 성형을 위하여는 그 직경에 알맞는 소직경의 파이프(13)를 상기 코어(10)의 타측 관통부에 삽입시키고, 제4도에서와 같이 금형(1)에 넣어 소직경 파이프(13)의 타단으로 코어 프린트(14)를 조형하면 제5도와 같은 코어(10)를 얻을 수 있다.

상기와 같은 조형과정으로 코어를 성형하는 경우에는 제1도 및 제2도와 같은 금형이 2개가 필요하게 되므로 주조대상의 캠축에 용적이 변화하는 부위가 있으면 처음부터 제4도와 같은 금형을 준비하여 조형하는 것이 바람직하다.

이와같이 캠축 주조용 코어(10)을 제조한후에는 소직경 파이프(13)의 바깥 둘레면에 도형재(15)를 도포한후에 이의 코어(10)를 제6도에서와 같이 캠축 주조용 주형(20)에 장치되며, 상기 주형(20)은 상하 금형(21)(22)으로 형성되어 분할 형성되고, 그의 분할면(23)에 캠축의 외부 형상과 대응되는 형상으로 형성되는 캐비티(24)가 형성되며, 상기 코어(10)는 캐비티(24)내에 장치된다.

상기 주형(20)의 캐비티(24)를 형성함에 있어서는 코어 프린트(12)(12')(14)가 위치하는 부위의 길이는 코어 프린트(12)(12')(14)의 길이보다 다소 크게 형성하여 그 공간부(25)를 제7에서와 같이 외부와 통하는 홀(26)과 연결시킴으로써, 주조시에 발생되는 가스가 쉽게 외부로 배출될 수 있도록 한다.

상기에서와 같이 코어(10)를 주형(20)의 캐비티(24)내에 장치한후에는 주철 용탕을 캐비티(24)내로 주입시켜 응고시키고, 응고가 완료된후에는 주형(20)을 분할한 다음 이에 얻어진 캠축 주물(30)의 내부에 있는 코어(10)를 탈사시키고 소직경 파이프(13)를 제거하면 제8도와 같은 중공 캠축 주물(30)을 얻게 되는 것이다.

상기 코어(10)의 탈사 과정에서는 코어 프린트(12)(12')에 의하여 축방향에 대하여 직교 관통되는 관통공(31)(31')과, 일측의 코어 프린트(14)에 의하여 관통되는 관통공(32)을 통하여 탈사가 이루어지고 소직경 파이프(13)을 제거할 수 있으므로 탈사작업이 매우 간단하게 이루어진다.

상기와 같이 얻어지는 중공 캠축주물(30)의 일측으로 두껍게 형성되는 용적 변화 부위에 센서 장치를 위한 홀(33)을 가공함으로써, 캠축(30)의 강도에는 전혀 지장을 주지 않게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 간단한 작업에 의하여 직경이 줄어드는 용적 변화형 코어의 조형작업이 매우 간편하고, 코어 프린트 끝단부에 공간부를 마련하여 이를 외부와 통하게 함으로써, 가스의 배출이 쉽게 이루어져 가스에 의한 결함을 줄일 수 있으며, 다수로 형성되는 코어 프린트에 의하여 코어의 강성을 증대시킴은 물론 주조후 탈사성을 좋게 할 수 있는 방법으로 간단하게 중공 캠축을 주조하여 캠축 경량화에 많은 기여를 할 수 있는 발명이다.

Claims (1)

1. 분할면(4) 중심선을 따라 원주형의 중공부(5)를 갖도록 조합시킨 금형(1)의 복수개의 중공부 양측 적정부위에 축심에 직교하는 방향으로 코어 프린트 성형을 위한 원주형의 오목부(6)(6')를 가지며, 상기 중공부(5)의 축중심을 따라 심봉(7)을 끼워 그 주위에 원통형 공간을 갖는 코어 조형용 금형(1)을 준비하는 제1공정과; 소정 온도로 가열된 상기 금형(1)의 공간으로 주물사를 충진시킨 다음 그 금형(1)의 분할과 심봉(7)을 빼내고 그의 일측 관통부를 폐쇄시켜 코어(10)를 얻는 제2공정과; 상기와 같은 코어(10)의 일측으로 직경이 줄어드는 용적 변화부를 갖는 부위에 소직경 파이프(13)를 연결하고 그의 타단으로 코어 프린트(14)를 조형한후 상기 소직경 파이프(13)의 바깥 둘레면에 도형재(15)를 도포하여 완전한 코어(10)를 얻는 제3공정과;상기 코어(10)를 캠축 주조용 주형(20)의 캐비티(24)내에 장치하고 중공 캠축 주조용 주형(20)을 조립하는 제4공정과; 상기 주형에 주철 용탕 주입 응고시키고, 그 내부의 코어를 제거함과 동시에 코어(10)를 제거함과 동시에 소직경 파이프(13)를 제거하여 캠축 주물(30)을 얻는 제5공정으로 이루어지는 중공 캠축 주물의 주조방법.