KR100213823B1 - 알루미늄 주조용 세라믹 게이트의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차와 실린더 헤드와 같이 복잡한 형상을 갖는 제품을 주조하기 위한 알루미늄 주조용 세라믹 게이트의 제조방법에 관한 것으로, 열충격에 강하면서도 게이트의 제조 비용은 감소되는 세라믹 게이트의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 하며, 이를 위하여, 본 발명은, 알루미늄 용탕을 금형에 주입하는 통로로 사용되며, 알루미늄 용탕내에 포함된 불순물 또는 발생가스로 인한 부식을 방지하기 위한 알루미늄 주조용 세라믹 게이트의 제조방법으로서, 세라믹 분말을 사용하여 외통 두께가 감소된 상태의 세라믹 게이트를 성형시키는 단계와; 상기 세라믹 게이트와는 별도로 세라믹 게이트의 감소된 외통 두께를 가지며 금속 분말로 형성되는 금속 링을 성형하는 단계와; 상기 세라믹 게이트의 외면상에 금속 링을 끼우는 단계와; 상기 금속 링과 일체된 세라믹 게이트를 금속 분말의 소결 온도까지 가열시킨후 냉각하므로써 세라믹 게이트에 금속 링에 의한 압축 응력이 걸리도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 주조용 세라믹 게이트의 제조방법을 제공한다.

Description

알루미늄 주조용 세라믹 게이트의 제조방법

본 발명은 자동차와 실린더 헤드와 같이 복잡한 형상을 갖는 제품을 주조하기 위한 알루미늄 주조용 세라믹 게이트의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 실린더 헤드는 실린더 헤드 위에 기밀 유지용 개스킷을 집어 넣고 실린더와 같이 연소실의 일부를 형성하며, 그 외부에는 밸브기구, 흡기 및 배기 매니폴드, 점화 플러그 등이 장치되어 있다. 또한, 수냉식 엔진에서는 내부에 냉각수를 흐르게 하기 위해 워터 재킷이 형성되어 있다. 이러한 실린더 헤드는 엔진 운전중 고온이 되므로 열전도가 잘되고 냉각효과가 높은 것이 요구된다. 또한, 혼합가스의 압축압력 및 연소압력을 받으므로 특별히 밸브 시트에는 내마모성 내열성이 요구된다. 이 때문에 실린더 헤드는 일부에 주철제의 것이 있지만 일반적으로는 알루미늄 합금제의 것이 사용되며, 밸브 시트부에는 마모와 열에 강한 재질의 시트 링(seat ring)이 끼워진다.

한편, 이러한 실린더 헤드는 통상적으로 주조에 의한 제조방법을 사용하며, 이러한 주조를 위해서는 주물사를 이용하여 사형(砂形)을 만들어서 용탕을 주입하여 실린더 헤드를 주조한다. 여기서 형상이 간단한 부품의 경우에는 사형이 상형과 하형 두가지만 필요로 하지만 실린더 헤드와 같이 복잡한 형상을 가지는 제품의 경우에는 상형과 하형사이에 들어가는 또 다른 사형으로서의 여러 가지 중자가 필요하게 된다. 예를 들어, 내부가 비어 있는 제품을 주조하는 경우, 상형과 하형만 있으면 내부가 용탕으로 가득차게 되어 내부의 중공부가 형성되지 않게 된다. 따라서, 상형과 하형 사이에는 제품의 중공부로서의 형상을 갖는 중자가 삽입되어 상형 및 하형과 중자 사이에 형성되는 공간부에 용탕을 주입시키므로써 2개의 부분으로 분할된 제품을 성형할 수 있게 되는 것이다.

그런데, 이러한 용탕을 주입시키기 위해서는 용탕 주입구로서의 게이트가 필요하게 되며, 현재 사용되고 있는 게이트의 재질로는 SKD(금형강)이 사용되고 있으나 용탕내의 가스나 불순물에 의한 침식으로 수명이 2 내지 3개월 정도로 짧은 단점이 있으며, 이러한 단점을 극복하기 위하여, 도1에 도시된 바와 같이, 알루미늄 용탕과의 반응성이 없고, 단열성이 우수한 세라믹스를 이용하여 일체로 성형된 세라믹 게이트를 사용하고자 하는 시도가 있었다.

그러나, 세라믹 게이트는 열충격에 약한 단점이 있으며, 기존의 형상 대로 만들기 위해서는 고가의 세라믹 분말이 많이 들기 때문에, 비용이 증대되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 상기 종래의 세라믹 게이트의 구조를 개선하여 열충격에 강하면서도 게이트의 제조 비용은 감소되는 세라믹 게이트의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

제1도는 일반적인 세라믹 게이트의 구조를 나타내는 도면.

제2도는 본 발명에 따른 세라믹 게이트의 구조를 나타내는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 세라믹 게이트 2 : 금속 링

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 알루미늄 용탕을 금형에 주입하는 통로로 사용되며, 알루미늄 용탕내에 포함된 불순물 또는 발생가스로 인한 부식을 방지하기 위한 알루미늄 주조용 세라믹 게이트의 제조방법으로서, 세라믹 분말을 사용하여 외통 두께가 감소된 상태의 세라믹 게이트를 성형시키는 단계와; 상기 세라믹 게이트와는 별도로 세라믹 게이트의 감소된 외통 두께를 가지며 금속 분말로 형성되는 금속 링을 성형하는 단계와; 상기 세라믹 게이트의 외면상에 금속 링을 끼우는 단계와; 상기 금속 링과 일체된 세라믹 게이트를 금속 분말의 소결 온도까지 가열시킨 후 냉각하므로써 세라믹 게이트에 금속 링에 의한 압축 응력이 걸리도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 주조용 세라믹 게이트의 제조방법을 제공한다.

[실시예]

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

여기서, 도2는 본 발명에 따른 세라믹 게이트의 구조를 나타내는 도면이다.

먼저, 본 발명에 따르면, 기존에 세라믹 게이트의 외통 두께를 줄이고, 이러한 세라믹 게이트의 외부에 금속 분말로 성형된 원통형의 링을 끼우므로써 고가의 세라믹 분말의 사용량을 절감기키도록 하는 것이다.

이를 위하여, 도2에 도시된 바와 같이, 먼저 세라믹 분말을 사용하여 외통 두께가 감소된 상태의 세라믹 게이트(1)를 성형시키고, 상기 세라믹 게이트(1)와는 별도로 세라믹 게이트(1)의 감소된 외통 두께를 가지며 금속 분말로 형성되는 금속링(2)을 성형하여, 상기 세라믹 게이트(1)의 외면상에 끼우게 된다.

그후 상기 링(2)과 일체된 세라믹 게이트(1)를 금속 분말의 소결 온도까지 가열시킨 후 냉각하므로써 세라믹 게이트(1)에 금속 링(2)에 의한 압축 응력이 걸리도록 한다.

이상 상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 알루미늄 주조용 세라믹 게이트의 제조방법에 의하면, 기존의 세라믹 게이트의 두께를 감소시키고, 이러한 감소된 두께부에는 금속 분말로 이루어진 링을 채용하므로써 고가의 세라믹 분말의 사용량을 절감시킬 수 있게 되고, 또한, 상기 금속 링의 결합시 세라믹 게이트에 압축응력을 걸어주므로써 세라믹 게이트의 강도를 증대시키는 효과가 있다.

또한, 금속분말로 가압 성형된 고정블럭에 세라믹 인서트를 삽입시킨 상태에서 소결 수축시키므로써 세라믹 인서트에 압축응력이 부여되어 충격강도가 향상되는 효과가 있다.

한편, 본 발명은 상술된 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (1)

1. 알루미늄 용탕을 금형에 주입하는 통로로 사용되며, 알루미늄 용탕내에 포함된 불순물 또는 발생가스로 인한 부식을 방지하기 위한 알루미늄 주조용 세라믹 게이트의 제조방법으로서, 세라믹 분말을 사용하여 외통 두께가 감소된 상태의 세라믹 게이트를 성형시키는 단계와; 상기 세라믹 게이트와는 별도로 세라믹 게이트의 감소된 외통 두께를 가지며 금속 분말로 형성되는 금속 링을 성형하는 단계와; 상기 세라믹 게이트의 외면상에 금속 링을 끼우는 단계와; 상기 금속 링과 일체된 세라믹 게이트를 금속 분말의 소결 온도까지 가열시킨 후 냉각하므로써 세라믹 게이트에 금속 링에 의한 압축 응력이 걸리도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 주조용 세라믹 게이트의 제조방법.

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