KR100284631B1 - 성형부재 제조방법과 그 방법에 의해 제조된 성형부재 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 금형(1)은 각각 서로에 대해 고정된 두 개의 플레이트(11, 13; 15, 17)를 포함하는 2개의 성형부재(4, 6)를 가지며, 상기 플레이트(13, 17)중 하나의 접촉면에서 냉각 덕트를 형성하는 홈(19)을 구비하고, 상기 성형 부재(4, 6)의 크기를 줄이기 위해 상기 두 개의 플레이트들(11, 13;15, 17)은 납땜 공정에 의해 서로 고정되며, 볼트에 의해 성형 부재 플레이트를 서로 고정시키는 종래 방법과 비교하여, 본 방법은 상기 플레이트에 나사산을 가질 필요가 없으며, 냉각 덕트를 밀봉시키기 위해 상기 플레이트 사이에 O-링과 같은 부가적인 밀봉 수단을 갖출 필요가 없는 장점을 가짐으로써 상기 플레이트는 보다 얇아질 수 있어 상기 성형 부재(4, 6)와 금형(1)이 더 작아질 수 있다.

Description

성형 부재 제조 방법과 그 방법에 의해 제조된 성형 부재

제1도는 본 발명에 따른 성형 부재를 포함하는 금형의 절단면도.

제2도는 두 개의 상호 연결된 성형 부재 플레이트의 절단면도.

제3도는 성형 부재 내에 형성된 냉각 덕트의 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 금형 4, 6 : 성형 부재

11, 13, 15, 17 : 플레이트 19 : 홈

57 : 오목부 59 : 돌출부

본 발명은 접촉면에 서로 접촉하는 적어도 2 개의 대체로 평평한 플레이트를 포함하고, 상기 플레이트들 중 적어도 하나는 상기 접촉면 내에 냉각 덕트를 형성하는 홈을 가지며, 상기 플레이트들이 서로에 대해 고정되는 성형 부재 제조 방법에 관한 것으로 특히, 컴팩트 디스크와 같은 광학 정보 캐리어의 제조를 위한 사출 성형 장치에 사용되는 방법에 관한 것이다.

상술한 형태의 성형 부재는 미국특허 제4,185,955호에 공지되어 있으며, 상기 특허에는 두 개의 금형부를 가지며, 상기 금형부가 서로에 대해 접할 때 광학 디스크를 성형하기 위해 디스크 형태의 캐버티를 한정하는 금형을 나타내고 있다. 각각의 금형부는 두 개의 플레이트와, 사출 성형 공정 이후의 성형 부재 및 사출 성형된 제품을 급냉시키기 위한 냉각 덕트를 형성하기 위해 상기 플레이트중의 한쪽 접촉면에 제공되는 홈을 포함하는 성형 부재를 갖는다. 성형 부재의 상기 플레이트들은 볼트에 의해 서로 고정되며 상기 냉각 덕트를 밀봉하기 위해, O-링이 상기 플레이트들 중의 한쪽에 형성된 홈에 제공된다. 플레이트를 결합시키는 상기 방법은 많은 공간을 요구한다. 상기 플레이트는 요구되는 나사를 구비할 수 있도록 충분한 두께를 가져야 한다. 상시 볼트 결합부는 냉각 덕트 사이의 사용 가능한 공간이 충분치 못하고 O-링 형태의 밀봉체가 상기 냉각 덕트와 볼트 결합부 사이에 삽입되야 하기 때문에, 냉각 덕트로부터 일정거리에 있는 플레이트의 앳지 근처에 위치된다. 상기 냉각 덕트 내의 유체 압력으로 인해 플레이트가 휘어져 제품이 성형되는 캐버티 벽이 더 이상 필요한 평면성을 갖지 못하는 것을 방지하기 위하여, 상기 플레이트는 특정 두께(견고성)를 가져야 한다. 이러한 조건 때문에, 상기 성형 부재는 큰 규모를 가지며 그에 따라 금형, 냉각 덕트, 유체 펌프와 상기 성형 부재를 이동시키기 위한 유압 실린더 및 상기 성형 부재를 갖는 금형이 사용되는 사출 성형 장치의 다른 부품의 치수도 크게 된다.

미국특허 제4,447,381호는 비디오 디스크 제조 장치 및 방법에 대해 공개하고 있다. 상기 장치의 각각 스템퍼와 함께 제공된 한 쌍의 대향 성형 부재를 포함한다. 상기 각각의 성형 부재는 접촉면과 서로 접촉하는 캡 플레이트 및 베이스 플레이트를 포함한다. 상기 베이스 플레이트는 온도 제어 매체를 흐르게 하기 위한 채널을 제공하기 위해 그의 접촉면에 홈을 갖는다. 상기 캡 플레이트는 납땜, 브레이즈 용접 등에 의해 상기 베이스 플레이트에 부착된다. 또한 상기 인용예에는 성형 부재 제조 방법에 대한 정보는 결여되어 있다.

본 발명의 목적은, 동일 제품을 성형하기 위해, 상기 금형과 그 금형을 이용하는 사출 성형 장치가 소형의 구조를 이룰 수 있도록, 종래의 기술의 성형 부재보다 소형화 될 수 있는 성형 부재 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 상기 방법은 다음과 같은 단계를 특징으로 한다:

- 상기 플레이트를 응력 제거 어닐링하는 단계,

- 상기 접촉면을 전기도금하는 단계,

- 접촉면들이 마주하는 동안 상기 접촉면들 사이에 땜납을 도입하는 단계,

- 접촉면들을 마주하는 관계로 유지하면서 상기 플레이트들을 서로에 대해 가압하는 단계,

- 상기 땜납을 액화하기 위해 상기 플레이트와 땜납을 가열하는 단계, 및

- 상기 땜납을 응고시켜 플레이트들을 차례로 상기 접촉면에 부탁시키기 위해 상기 플레이트들을 냉각시키는 단계.

상기 플레이트를 첫 번째 응력 제거 어닐링하므로서, 상기 플레이트는 가열 및 냉각하는 동안 뒤틀리지 않으며, 따라서 양호한 결합을 얻을수 있다. 따라서, 상기와 같이 얻어진 납땜 결합은 또한 냉각 덕트의 효과적인 밀봉을 제공하며, 그 결과 O-링이 필요없게 되어 공간이 절약된다. 상기 플레이트들이 큰 영역에 걸쳐 서로 부탁되고, 상기 결합은 냉각 덕트까지 연장되기 때문에, 상기 성형 부재는 보다 견고성을 갖게 되며, 그 결과 종래 기술의 성형 부재보다 얇은 두께의 플레이트를 사용할 수 있게 된다. 또한, 상기 플레이트가 얇은 두께를 가짐으로써 냉각시켜야 할 부피가 작아지기 때문에, 상기 냉각 덕트도 작아질 수 있다. 그와 같은 결과로 인해, 상기 금형, 유체 펌프, 상기 금형을 이동시키기 위한 유압 실린더, 및 상기 성형 부재를 갖는 금형이 사용되는 사출 성형 장치의 기타 부품도 소형 구조로 될 수 있다.

본 발명에 따른 상기 방법의 실시예는 플레이트를 납땜하는 동안 또한 경화되는 것을 특징으로 한다. 상기 금형의 플레이트상에 부과된 상기 조건들을 충족시키기위해서, 상기 플레이트는 경화되야 한다. 경화 및 땜납이 일관 작업으로 수행될 때, 시간이 절약되고 경화작업 이후 및 땜납 이전에 상기 플레이트에 어떠한 중간 작업도 수행할 필요가 없게 된다.

본 발명에 따른 상기 방법의 실시예는, 먼저 상기 플레이트를 진공노에서 제1온도로 냉각시키고, 다음에 대기중에서 제2온도로 냉각시킴으로서 냉각이 수행되는 것을 특징으로 한다. 상기 제1온도로 냉각되는 동안, 상기 땜납은 응고되며 가스와의 어떠한 반응도 허용되지 않는다. 따라서, 상기 제1냉각 사이클은 진공노 내에서 수행된다. 이러서, 상기 플레이트는 더욱 더 냉각되어 플레이트를 경화시키는 구조 변화를 일으킨다.

적합한 전기도금 방법으로는 상기 접촉면을 니켈 도금하는 방법이 있다. 땜납하기 전에 상기 접촉면을 전기 도금하므로써, 양호한 결합을 얻게 되어 상기 플레이트의 취약화(embrittling)를 방지한다.

제1도는 제1금형부(3)와 제2금형부(5)를 포함하는 금형(1)을 도시하고 있다. 상기 금형부는 각각 제1성형 부재(4)와 제2성형 부재(6)를 지지하는 후면부(7, 9)를 포함한다. 각각의 성형 부재(4, 6)는 서로에 대해 고정된 두 개의 플레이트(11, 13; 15, 17)를 포함한다. 상기 플레이트중 하나는 상기 두 개의 플레이트가 서로에 대해 고정된 후 성형된 제품을 냉각시키기 위한 냉각 덕트를 형성하는 홈(19)을 갖는다. 상기 플레이트(11, 13; 15, 17)는 땜납 결합부(21)에 의해 서로에 대해 고정된다. 냉각 덕트를 밀봉하기 위해 O-링을 사용하는 볼트에 의한 종래 고정 수단과 비교하면, 상기 땜납 결합은 냉각 덕트의 밀봉 효과를 제공할 수 있으며 제공되야 할 나사가 없기 때문에 상호 연결된 상기 플레이트의 두께를 얇게 할 수 있다는 장점을 갖는다. 제2성형 부재(6)의 플레이트(15)는 고정링(25)과 고정 부시(bush) (27)에 의해 제위치에 고정된 셸(23)을 구비한다. 상기 셸(23)은 정보를 나타내는 프로파일(profile)을 가지며 상기 프로파일은 제품 성형시 상기 제품에 형성된다. 상기 셸과 마주하는 제1성형 부재(4)의 플레이트는 제품의 한쪽에만 정보를 기록하기 때문에 매끄러운 표면을 갖는다.

제2금형부(5)는 사출 성형 장치의 기부에 의해 지지된다. 상기 기부(29)는 펀치 운동을 실시하는 제1기구(31)를 포함하며 상기 기구(31)는 이동 가능한 피스톤(33)을 포함한다. 상기 펀치 운동은 제품으로부터 탕구 슬러그를 절단하기위해 제2금형부(5)에 제공된 펀치(35)에 의해 수행된다. 또한 상기 기부(29)는 방출 운동을 실행하는 제2기구(37)를 포함한다. 또한, 상기 제2기구(37)는 유압 및 기압으로 작동될 수 있는 피스톤(39)을 포함하며, 상기 피스톤(39)은 상기 제1피스톤(33) 내에 위치한다. 상기 방출 운동은 펀치(35)로부터 탕구 슬러그를 방출시키기 위해 제2금형부(5)에 제공된 방출기(41)에 의해 수행된다.

제2도는 제2성형 부재(6)의 두 개의 플레이트(15, 17)를 나타낸다. 상기 플레이트는 땜납시 상기 플레이트를 경화시키기 위해 공기 경화 다이강으로 만들어져야 한다. 적절한 재료로는 X4OCr13과 같은 것이 있다. 상기 플레이트는 경화되어 서로에 대해 고정되기 전에 우선 그 내부 응력을 제거하기 위해 응력 제거 어닐링을 해야 한다. 상기 경화 및 땜납 공정시에, 상기 내부 응력은 상기 플레이트의 뒤틀림을 일으킬 수 있다. 그 후, 상기 플레이트는 특히 평면화시 예비처리 된다. 이것은 상기 응력 제거 어닐링이 진행되는 동안 상기 플레이트가 약간 뒤틀릴 수도 있기 때문이다. 결합될 플레이트면은 땜납을 위해 완전히 평평하게 되어야 한다. 상기 플레이트가 서로 땜납되기 이전에, 서로에 대해 고정될 접촉면(43, 45)은 전이 도금되며, 이것은 개선된 땜납 결합을 제공하고 땜납시 상기 접촉면 근처의 플레이트는 거의 손상되지 않는다. 적절한 전기 도금 방법으로는 니켈도금이 있다. 상기 땜납이 실시된 이후, 땜납 와이어는 상기 플레이트(15) 내에 제공된 홈(47, 49)내에 삽입되고, 땜납 포일(foil)은 상기 접촉면(43, 45)사이에 끼워진다. 땜납 재료는 땜납이 플레이트를 경화시키기 위한 온도에서 용융되는 방식으로 선택되야 한다. 상기 땜납 와이어용으로써 구리 합금, 니켈 합금, 또는 은 합금과 같은 것을 선택할 수 있다. 적합한 구리 합금으로는 CuSn6과 같은 것이 있다. 상기 땜납 포일은 예를 들어 적정크기로 절단된 청동 포일로 될수 있다. 땜납은 대략 1050℃의 진공노에서 실시되며, 땜납시, 상기 플레이트는 클램핑 장치에 의해 서로 클램프 되고 또한 경화된다. 상기 플레이트는 경화되기 위해 조절 방식으로 냉각된다. 이것은 상기 땜납이 응고되는 대략 880℃의 제1온도까지 진공노에서 상기 플레이트를 우선 냉각 시키므로써 시행되며 대기 가스와의 반응은 허용되지 않는다. 실질적으로, 상기 플레이트는 구조 변화를 일으켜 상기 플레이트를 경화시키는 대략 50℃의 제2온도까지 대기중에 냉각시킨다. 상기 플레이트의 최종 구조는 마르텐사이트(martensite) 구조이다. 상기 성형 부재는 공냉된 이 후 520°C에서 약 1시간동안 유지되어 탬퍼링된다.

상기 광학 디스크의 냉각중에, 광학 디스크를 성형하기 위한 상기 캐버티를 한정하는 상기 플레이트(15) 표면(51)에서의 온도는 전체 영역에 걸쳐 균일해야 한다. 만약 상기 표면 온도가 균일하지 않다면 광학 디스크의 일부분이 다른 부분보다 빨리 냉각되어 상기 디스크의 색상의 차이를 일으킨다. 상기 색상의 차이는 광빔의 반사 영향 때문에 상기 광학 디스크를 쓸모 없게 만든다. 상기 플레이트(15)의 표면 온도를 균일하게 하기 위해 상기 표면(51)과 냉각 덕트(19) 사이의 거리(53)를 최소로 해야한다. 만약 상기 플레이트(15)가 너무 얇다면, 냉각 덕트(19)근처의 표면(51)의 일부(51a)는 냉각 덕트(19)로부터 멀리 떨어진 표면(51)의 일부(51b)보다 낮은 온도를 갖게 될 것이다. 상기 거리(53)와 그에 따른 플레이트 두께를 최소화하기 위해, 냉각 덕트(19)의 벽(55)은 제3도에서와 같이 오목부(57)를 구비한다. 반대로, 상기 냉각 덕트(19)의 벽(55)은 오목한 부분을 갖는 벽대신에 돌출부(59)를 구비한 벽으로써 간주될 수도 있다. 작동시 오목부(57)는 냉각 덕트(19) 내에 난류 액체 흐름을 발생시켜 층류 액체 흐름보다 더 양호한 냉각 효과와 더 빠른 온도 평형을 제공하며, 따라서 상기 플레이트 두께를 얇게 할수 있다.

상기 제1성형 부재(5)의 플레이트(11, 13)는 상술된 방법으로 서로에 대해 고정될 수 있다는것에 주목해야 한다.

비록 본 발명이 도면을 참조하여 설명되었지만, 이것은 본 발명이 도면에 나타난 실시예에 한정된다는 것을 의미하지는 않는다. 또한, 본 발명은 청구범위에 규정된 범주 내에서 상기 도면에 도시된 실시예에서 벗어난 모든 실시예에도 포함한다.

Claims (4)

1. 각각 접촉면(43,45)에 의해 서로 접촉된 두 개의 거의 평평한 플레이트(11,13;15,17)를 포함하며, 상기 플레이트(13,15)중 적어도 하나는 상기 접촉면에 냉각 덕트를 형성하기 위한 홈(19)을 가지며, 상기 플레이트들은 서로 고정되는 성형 부재(4;6) 제조 방법에 있어서, 상기 플레이트(11,13;15,17)를 응력 제거 어닐링하는 단계와, 상기 접촉면(43,45)을 전기도금하는 단계와, 상기 접촉면들이 마주하는 동안 상기 접촉면들 사이에 땜납을 도입하는 단계와, 상기 접촉면들을 마주하는 관계로 유지하면서 상기 플레이트들을 서로에 대해 가압하는 단계와, 상기 땜납을 액화하기 위해 상기 플레이트와 땜납을 가열하는 단계, 및 상기 땜납을 응고시켜 플레이트들을 차례로 상기 접촉면에 부착시키기 위해 상기 플레이트들을 냉각시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 성형 부재 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 플레이트(11,13;15,17)는 땜납되는 동안 경화되는 것을 특징으로 하는 성형 부재 제조 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 냉각시키는 단계는 먼저 진공노에서 상기 플레이트(11,13;15,17)를 제1온도로 냉각시킨 다음 대기중에서 제2온도로 냉각시킴으로써 달성되는 것을 특징으로 하는 성형 부재 제조 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전기도금하는 단계는 상기 접촉면(43,45)을 니켈도금하여 달성되는 것을 특징으로 하는 성형 부재 제조 방법.