KR100346471B1 - 금속의 고온 점도 측정장치용 회전 교반봉 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속의 고온 점도 측정장치용 회전 교반봉에 관한 것으로, 회전 교반봉의 떨림을 최소화하여 안정되고 정확한 실험 데이타를 얻기 위하여 회전 교반봉의 재질을 경량화하고 기동 모터측의 베어링 고정부위를 좁게 제작하여 베어링의 저항을 최소화 하여 점도 측정을 보다 효율적으로 측정할 수 있는 금속의 고온 점도 측정장치용 회전 교반봉을 제공하고자 한 것이다.

Description

금속의 고온 점도 측정장치용 회전 교반봉{Stirrer for measuring high temperature viscosity of metal}

본 발명은 금속의 고온 점도 측정장치용 회전 교반봉에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전 교반봉의 떨림을 최소화하여 안정된 실험 데이타를 얻기 위하여 회전 교반봉의 재질을 경량화하고 기동 모터측의 베어링 고정부위를 좁게 제작하여 베어링의 저항을 최소화 하여 점도 측정을 보다 효율적으로 측정할 수 있는 금속의 고온 점도 측정장치용 회전 교반봉에 관한 것이다.

일반적으로 용탕을 금형 내에 충진시켜 제품을 제조하는 방법에는 중력 주조, 다이 캐스팅(die casting), 스퀴즈 캐스팅(squeeze casting) 등 다양한 방법이 있다.

그 중에서 액상과 고상이 혼합된 슬러리(slurry)를 이용하여 성형작업을 하는 반응고 성형공정(Semi Solid Forming Process)은 금속도 슬러리 상태에서는 고분자와 같이 유동(rheology)특성, 즉 의가소성(pseudoplastisity)을 이용한 공정으로, 종래의 용탕을 이용하는 다이 캐스팅, 스퀴즈 캐스팅 공정에 비해 기계적 성질이 우수하고 생산속도가 빨라 차세대 성형공정으로 각광받고 있는 성형방법이다.

이러한 슬러리의 유동특성은 전단변형속도(점도 측정시 회전속도)가 증가함에 따라, 점도(viscosity) 값이 감소하게 되는 특성을 나타낸다.

따라서, 이와 같은 특성을 이용하여 슬러리 상태로 사출성형 하면 일반 용탕보다도 낮은 반응고 온도 구간에서 사출을 하게되어 금형의 수명이 증가하고, 양 30%의 액상만이 응고되기 때문에 냉각시간의 감소로 수축공(shrinkage) 감소에 따른 제품의 기계적 특성이 향상된다.

첨부한 도 3은 종래의 금속의 고온 점도 측정장치용 회전 교반봉을 나타내는 단면도이고, 도 4는 종래의 금속의 고온 점도 측정장치용 회전 교반봉의 작동 상태를 나타내는 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 회전 교반봉(70) 상단은 베어링 하우징(50)에 의해 고정되고, 그 하단으로는 냉각수단(60)이 설치되며, 상기 회전 교반봉(70)은 서보모터(10)에 의해 회전된다.

미설명 도면부호 20,40은 커플링이고, 100은 스탠드, 110은 도가니(80)를 상하로 이동시키는 도가니 운반기이다.

연속냉각 상태에서는 상기 회전 교반봉(70)을 회전시켜 도가니(80)와 회전 교반봉(70) 사이의 공간에서 회전되는 반응고 금속의 끈끈한 점도가 회전 교반봉(70)의 회전 운동에 저항을 주게되고, 토오크 센서(30)는 상기 회전 교반봉(70)의 토오크를 측정하여 반응고 금속의 점도를 계산할 수 있다.

따라서, 회전 교반봉(70)과 도가니(80) 사이의 좁은 공간(약 4mm)은 반응고 금속의 점도를 측정하는데 있어서 중요한 변수가 되며, 결국 이곳은 회전 교반봉(70)의 길이와 회전시의 떨림으로 인한 편차에 의해 영향을 받는다.

그러나, 종래의 회전 교반봉(70)은 스테인레스스틸 또는 SKD61 철강재로써제조되어 무게가 많이 나가고, 그 길이가 길어서 2500rpm의 고속 회전시에는 도가니(80)에 담겨진 회전 교반봉(70)은 고정축을 중심으로 떨림현상이 증폭되어 회전편차가 증가되어 토오크 센서(30)로부터 회전 교반봉(70)의 토오크 값이 일정하게 측정되지 않고, 따라서 이러한 현상은 반응고 금속의 점도 측정을 어렵게 만드는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 회전 교반봉의 떨림을 최소화하여 안정된 실험 데이타를 얻기 위하여 회전 교반봉의 재질을 경량화하고 기동 모터측의 베어링 고정부위를 좁게 제작하여 베어링의 저항을 최소화 하여 점도 측정을 보다 효율적으로 측정할 수 있는 금속의 고온 점도 측정장치용 회전 교반봉을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 금속의 고온 점도 측정장치용 회전 교반봉을 나타내는 단면도

도 2는 본 발명에 따른 금속의 고온 점도 측정장치용 회전 교반봉의 작동 상태를 나타내는 단면도

도 3은 종래의 금속의 고온 점도 측정장치용 회전 교반봉을 나타내는 단면도

도 4는 종래의 금속의 고온 점도 측정장치용 회전 교반봉의 작동 상태를 나타내는 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 서보모터 20, 40 : 커플링

30 : 토오크 센서 50 : 베어링 하우징

60 : 냉각수단 70 : 회전 교반봉

72 : 베어링 지지부 74 : 중앙부

76 : 교반부 78 : 결합부

80 : 도가니 90: 가열로체(furnace)

100 : 스탠드(stand) 110 : 도가니 운반기

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 내열강인 스테인레스스틸 또는 SKD61 철강재로써 제조되며 베어링 하우징(50)에 지지되는 베어링 지지부(72)와 상기 베어링 지지부(72)와 하단으로 일체 성형되며 가열로체(90) 내부로 들어가는 중앙부(74)와 그 하단으로 도가니(80)의 반응고 금속을 교반하는 교반부(76)로 이루어진 금속의 고온 점도 측정장치용 회전 교반봉에 있어서, 상기 중앙부(74)와 교반부(76)는 고순도 흑연으로제조되어 베어링 지지부(72) 하단의 결합부(78)에 결합되는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 베어링 지지부(72)의 직경은 7 내지 9mm로 형성되고, 회전 교반봉(70) 전체 길이는 400 내지 420mm로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중앙부(74)는 직경이 33 내지 37mm로 형성됨에 따라 강성이 증가된 것을 특징으로 한다.

본 발명을 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 금속의 고온 점도 측정장치용 회전 교반봉을 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 금속의 고온 점도 측정장치용 회전 교반봉의 작동 상태를 나타내는 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 베어링 하우징(50)에 지지되는 회전 교반봉(70)의 베어링 지지부(72)는 그 직경이 종래의 10mm에서 7 내지 9mm, 바람직하게는 8mm로 형성하여 베어링 저항을 최소화 할 수 있는 것이다.

또한, 중앙부(74)의 직경은 종래의 20mm에서 33 내지 37mm, 바람직하게는 35mm로 형성하여 강성이 증가함으로써, 회전 교반봉(70)의 고속 회전시 떨림에 의한 회전편차를 감소하여 토오크 센서(30)로부터 측정되는 회전 교반봉(70)의 토오크 값이 정확하고 적은 오차로 측정되므로 반응고 금속의 점도 또한 정확하게 측정할 수 있는 것이다.

한편, 상기 회전 교반봉(70)의 전체 길이는 종래의 480mm에서 400 내지 420mm, 바람직하게는 411mm로 형성하여 그 길이가 짧아져서 회전 교반봉(70)의 회전시 떨림 현상이 증폭되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

이와 동시에, 결합부(78)에 결합되는 중앙부(74)와 교반부(76)는 고순도 흑연으로 제조되어 회전 교반봉(70)의 전체 무게를 대폭 줄일 수 있으므로, 회전 교반봉(70) 떨림을 최소화 할 수 있어서 점도 측정시 발생하는 실험 테이타의 오차를 저감할 수 있는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 금속의 고온 점도 측정장치용 회전 교반봉에 의하면 회전 교반봉의 재질을 경량화하고 기동 모터측의 베어링 고정부위를 좁게 제작하여 베어링의 저항을 최소화 함으로써, 반응고 금속의 점도 측정을 보다 효율적으로 측정하여 정확한 실험 데이타를 확보할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 베어링 하우징에 지지되는 베어링 지지부(72)와 가열로체 내부로 삽입되는 중앙부(74)와 도가니 내의 반응고 금속을 교반하는 교반부(76)의 일체형 구조로 이루어진 금속의 고온 점도 측정장치용 회전 교반봉에 있어서,

   7∼9㎜의 직경을 갖는 스테인레스 스틸 또는 SKD61종 내열강으로 이루어진 베어링 지지부(72)와 33∼37㎜의 직경을 갖는 고순도 흑연으로 이루어진 중앙부(74) 및 교반부(76)의 상하 조립형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 금속의 고온 점도 측정장치용 회전 교반봉.
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