KR100411509B1 - 다이캐스팅용 플런저 팁 - Google Patents

Abstract

본 발명의 특징에 따르는 피스톤로드(18)와 결합되는 장착부(12)의 선단부에 상기 실린더(1)로 유입된 성형소재를 일정량씩 밀어내는 원통형상의 주입부(13)가 일체로 연이어 형성되고, 상기 주입부(13)의 선단에는 용탕 주입시 압력을 용이하게 수용할 수 있도록 하는 단턱부(14)가 연이어 돌출 형성되며, 상기 주입부(13) 및 장착부(12)의 내부에는 상기 피스톤로드(18)가 삽입되어 나사 결합되는 나사공(15)과 삽입공(16)이 단차지도록 연이어 형성된 통상의 다이캐스팅용 플런저 팁에 있어서,상기 플런저 팁은 동(Cu) 83 내지 85중량%와, 니켈(Nikel) 1.5 내지 2중량%와, 주석(Sn) 10 내지 12중량%와, 크롬(Cr) 1.5 내지 2중량%와, 인(P) 1 내지 2중량%와, 망간(Mn) 1 내지 2중량%가 용융 혼합되어 이루어진 동합금으로 구성된 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 플런저 팁이 제공된다.

Description

다이캐스팅용 플런저 팁{PLUNGER TIP FOR DIE CASTING}

본 발명은 다이캐스팅용 플런저 팁에 관한 것으로, 보다 상세히는 다이캐스팅 성형 공정시 실린더를 따라 반복적으로 슬라이딩하는 플런저 팁의 강도를 향상시키고, 열전도성을 향상시키며, 실린더의 마모를 줄여줌으로써 다이캐스팅 성형시 최적의 내구성을 갖도록 고안된 다이캐스팅용 플런저 팁에 관한 것이다.

일반적으로 다이캐스팅이라 함은 치수 정확도가 높고, 표면정도가 우수하고, 기계가공이나 마무리 작업이 필요치 않은 제품을 생산하기에 적합한 주조법으로서 아연,주석,납과 같은 저용융점 금속들을 주조하기 위한 고온챔버공정(Hot 내지 chamber process)과, 알루미늄, 마그네슘, 구리 같은 고용융점 합금의 주조에 주로 이용되는 저온챔버공정(cold 내지 chamber process)으로 구분할 수 있다.

한편, 상기와 같은 다이캐스팅 주조공정시 사용되는 플런저(100)는 크게 피스톤로드(18)와, 상기 피스톤로드(18)의 선단에 연결 고정되는 플런저 팁(10)으로 구성되는데, 다이캐스팅 주조시 제조되는 기계제품은 기계적 성질이 우수하여야 하므로 그 제품을 생산하기 위해 밀접한 연관이 있는 플런저 팁(10)의 기계적 성질 또한 대단히 중요하다고 할 수 있다.

도 1은 통상적인 다이캐스팅 머신을 나타낸 구성도로서, 상기 다이캐스팅용 플런저 팁(10)은 도 1에 도시된 바와 같이 실린더(1)로 주입되는 성형소재를 일정량씩 배출시키도록 상기 실린더(1)의 내부에 왕복 이송 가능하게 배치된 피스톤로드(2)의 선단부에 결합되는 것이 일반적이고, 대부분 주물이나 SKD 내지 61종 또는 수입에 의존되는 소량의 베릴륨동 등과 같은 소재로 성형된다.

상기 다이캐스팅용 플런저 팁(10)의 구성을 좀 더 구체적으로 살펴보면, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 피스톤로드(18)와 결합되는 장착부(12)의 선단부에 상기 실린더(1)로 유입된 성형소재를 일정량씩 밀어내는 원통형상의 주입부(13)가 일체로 연이어 형성되고, 상기 주입부(13)의 선단에는 용탕 주입시 압력을 용이하게 수용할 수 있도록 하는 단턱부(14)가 연이어 돌출 형성되며, 상기 주입부(13) 및 장착부(12)의 내부에는 상기 피스톤로드(18)가 삽입되어 나사 결합되는 나사공(15)과 삽입공(16)이 단차지도록 연이어 형성되어 구성된다.그리고, 상기 장착부(12)의 내부에 형성된 삽입공(16)에는 피스톤로드(18)가 삽입되고, 상기 주입부(13)의 내부에 형성된 나사공(15)에는 피스톤로드(18)의 선단부에 형성된 나사부(18a)가 분리 가능하게 체결 결합된다

상기 장착부(12)의 외측형상은 공구를 이용하여 플런저 팁(10)을 피스톤로드(18)의 선단부에 장착하기 용이하도록 사각 또는 육각 및 팔각 등과 같은 다각형상으로 형성하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 다이캐스팅용 플런저 팁(10)은 전술한 바와 같이, 제품의 기계적 성질에 매우 민감하게 작용되므로 주조제품에 적합한 소재로 이루어져야 한다.

종래의 다이캐스팅용 플런저 팁(10)은 몇가지로 대별할 수 있는데, 기존의 알루미늄 다이캐스티용 플런저 팁에는 주물팁 또는 SKD 내지 61종 및 베릴륨동 등을 주로 사용하여 왔다.

그러나, 상기 플런저 팁의 재질로서 주물팁을 사용하는 경우에는 강도가 너무 약하기 때문에 마모가 심하거나 부분적으로 크랙이 발생됨으로써 다이캐스팅 작업을 중단한 후, 작업도중에 자주 교체해야 하므로 생산성이 저하되었으며, 작업중에 잦은 교체로 인하여 안전사고가이 뒤따르는 단점이 있었다.

그리고, 상기 SKD 내지 61종을 사용하는 경우에는 경도가 우수하여 실린더에 무리한 힘이 적용되어 스크래치(Scratch)가 발생하여 제품의 정밀도를 저하하는 문제점이 있었고, 베릴륨동의 플런저 팁의 경우에는 상기와 같은 즉, SKD 내지 61종이나 주물로 성형되었을 경우에 발생되었던 문제점을 어느 정도 해소할 수는 있었으나 외국에서 수입을 해야 했으므로 가격이 비싸서 국내실정에는 적합하지 못한 문제점이 있어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 실린더를 따라 반복적으로 슬라이딩하는 플런저 팁의 소재를 주물과 동합금, 동합금 또는 동합금층을 플런저 팁의 외측에 소착형성하여 제조함으로써 기계제품의 정밀도를 향상시키고, 열전도성을 향상시키며, 내구력이 우수하고, 원가가 저렴한 다이캐스팅용 플런저 팁을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 플런저 팁은 다이캐스팅을 하기에 적합한 최적의 내구성을 갖도록 함은 물론 부분적으로 재활용되도록 하여 작업의 효율성 및 안정성을 확보할 한 다이캐스팅용 플런저를 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 통상적인 다이캐스팅 머신을 나타낸 구성도

도 2는 통상적인 다이캐스팅용 플런저를 나타낸 사시도

도 3은 도 2의 A-A선 단면도

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 다이캐스팅용 플런저 팁을 보여주는 단면도

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 다이캐스팅용 플런저 팁을 보여주는 단면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 : 다이캐스팅용 플런저

10,11 : 플런저 팁 13: 주입부

18 : 피스톤로드 20 : 동합금층

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 피스톤로드와 결합되는 장착부와, 실린더로 주입된 성형소재를 일정량씩 밀어내는 주입부로 이루어진 통상의 다이캐스팅용 플런저 팁에 있어서,

상기 플런저 팁은 경도를 높여주고, 열전도성을 향상시키고, 실린더의 마모성을 막아 강도를 좋게하는 동합금과 주물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 주물은 94중량%이고, 동합금은 26중량%인 것을 특징으로 하고, 상기 동합금은 동(Cu) 9 내지 10중량%와, 니켈(Ni) 1.5 내지 2중량%와, 주석(Sn) 1.5 내지 2중량%와, 몰리브덴(FeMo) 1 내지 2중량%와, 망간(Mn) 1.5 내지 2중량%로 구성하여 마모성과 강도를 좋게 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 피스톤로드(18)와 결합되는 장착부(12)의 선단부에 상기 실린더(1)로 유입된 성형소재를 일정량씩 밀어내는 원통형상의 주입부(13)가 일체로 연이어 형성되고, 상기 주입부(13)의 선단에는 용탕 주입시 압력을 용이하게 수용할 수 있도록 하는 단턱부(14)가 연이어 돌출 형성되며, 상기 주입부(13) 및 장착부(12)의 내부에는 상기 피스톤로드(18)가 삽입되어 나사 결합되는 나사공(15)과 삽입공(16)이 단차지도록 연이어 형성된 통상의 다이캐스팅용 플런저 팁에 있어서,상기 플런저 팁은 동(Cu) 83 내지 85중량%와 니켈(Nikel) 1.5 내지 2중량%와, 주석(Sn) 10 내지 12중량%와, 크롬(Cr) 1.5 내지 2중량%와, 인(P) 1 내지 2중량%와, 망간(Mn) 1 내지 2중량%가 용융 혼합되어 이루어진 동합금으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 피스톤로드와 결합되는 장착부와, 주물,45C,SCM 내지 4 등으로 이루어지고 실린더로 주입된 성형소재를 일정량씩 밀어내는 플런저 팁으로 이루어진 통상의 다이캐스팅용 플런저에 있어서, 상기 플런저 팁은 주물,45C,SCM 내지 4 등으로 이루어진 플런저 팁의 외측에 경도를 높여주고, 열전도성을 향상시키고, 실린더의 마모성을 막아 강도를 좋게하는 동합금층을 소착형성하는 것을 특징으로 하고, 상기 플런저 팁의 외측에 소착 형성된 동합금층은 동(Cu) 66중량%와, 아연(Zn)20 내지 25중량%와, 알루미늄(Al)7 내지 8중량%와, 니켈(Ni) 1.5 내지 2중량%와, 망간(Mn) 1.5 내지 2중량%와, 주석(Sn) 2 내지 4중량%와, 철(Fe) 1중량%와이하로 구성하여 마모성과 강도를 좋게 하는 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 다이캐스팅용 플런저 팁을 보여주는 단면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 다이캐스팅용 플런저 팁을 보여주는 단면도이다.

도시한 바와 같은 본 발명인 다이캐스팅용 플런저 팁(10)은 피스톤로드(18)와 결합되는 장착부(12)의 선단부에 상기 실린더(1)로 유입된 성형소재를 일정량씩 밀어내는 원통형상의 주입부(13)가 일체로 연이어 형성되고, 상기 주입부(13)의 선단에는 용탕 주입시 압력을 용이하게 수용할 수 있도록 하는 단턱부(14)가 연이어 돌출 형성되며, 상기 주입부(13) 및 장착부(12)의 내부에는 상기 피스톤로드(18)가 삽입되어 나사 결합되는 나사공(15)과 삽입공(16)이 단차지도록 연이어 형성되어 구성된 통상의 다이캐스팅용 플런저 팁에 있어서,상기 플런저 팁이 동(Cu) 83 내지 85중량%와, 니켈(Nikel) 1.5 내지 2중량%와, 주석(Sn) 10 내지 12중량%와, 크롬(Cr) 1.5 내지 2중량%와, 인(P) 1 내지 2중량%와, 망간(Mn) 1 내지 2중량%가 용융 혼합되어 이루어진 동합금으로 구성된다.

또한, 상기 플런저 팁(10)은 경우에 따라 주물, 45C 또는 SCM 내지 4 등의 통상적인 플런저 팁에 실린더(1)를 스크래칭하지 않고, 강도가 낮으며, 열전도성이 우수하고, 연성이 있는 동합금을 혼합하여 제조할 수 있다.

또한, 상기 플런저 팁(10)을 이루는 동합금은 경우에 따라 동(Cu) 9 내지 10중량%와, 니켈(Ni) 1.5 내지 2중량%와, 주석(Sn) 1.5 내지 2중량%와, 몰리브덴(FeMo) 1 내지 2중량%와, 망간(Mn) 1.5 내지 2중량%로 구성하여 마모성과 강도를 좋게 하고, 주물, 45C 또는 SCM 내지 4 등으로 이루어진 통상적인 플런저 팁은 그 비율을 94중량%로 하며, 상기 동합금은 26중량%로 하여 혼합하여 내구성을 갖도록 구성될 수 있다.

상기와 같은 플런저 팁(10)에서의 동합금은 플런저 팁의 경도를 높여주고, 열전도성을 좋게 해주며, 실린더 내를 반복이동할 때 마모성을 현저하게 줄여주게 된다. 왜냐하면, 상기 동합금이 철(SKD 내지 61)에 소착하는 것을 방지하기 때문이다.

또한, 상기 니켈(Ni)은 플런저 팁의 내구력을 증진시키고, 수명을 연장시켜주며, 주석과 몰리브덴은 팁의 마모성과 강도를 좋게하여 준다.

한편, 본 발명의 플런지 팁(10)은 통상적인 주물, 45C, SCM 내지 4 등과 혼합하지 않고, 동합금만으로 제작할 수 있다.

이때에는 플런저 팁(10)을 동합금만으로 제작하는 것으로서, 동(Cu) 83 내지 85중량%와, 니켈(Nikel) 1.5 내지 2중량%와, 주석(Sn) 10 내지 12중량%와, 크롬(Cr) 1.5 내지 2중량%와, 인(P) 1 내지 2중량%와, 망간(Mn) 1 내지 2중량%로 구성하여 마모성과 강도를 좋게한다.

상기 동합금은 인청동으로서 전체적으로 제품의 강도 및 마모성을 극대화하여 다이캐스팅 작업시 생산성을 향상시키기 위한 것이다.

계속해서, 도 5에 도시된 본 발명의 플런저 팁(11)은 통상적으로 주물, 45C 또는 SCM 내지 4 등으로 이루어지는 플런저 팁의 외측에 합금층(바람직하게는 동합금층)(20)을 소착하여 형성하여 플런저 팁의 내구성과 마모성을 향상시켜 성능을 우수하게 향상시킨 것이다.

상기 플런저 팁의 외측에 동합금층(20)을 소착 형성하는 과정은 하기와 같다.

상기 동합금층(20)을 소착 형성하는 주조법은 일반적으로 사형주조법을 사용한다. 상기 사형주조법은 금속을 주조하는 가장 전통적인 방법으로서 모래주형을 이용하는 것으로 주물의 모양을 갖는 모형을 이용하여 탕구계를 포함하는 주형을 만들어 용탕을 주입하여 채우고, 금속이 냉각되어 응고하면 모래주형을 깨뜨리고주물을 꺼내는 작업으로 구성된다.

이를 참조하여 본 발명의 플런저 팁 제조방법을 살펴보면 우선, 흑연 도가니에 원자재(통상적인 플런저 팁의 소재)를 투입한다. 그리고, 1차적으로 니켈(Ni)을 용해시킨다. 이때, 용해온도는 1300 내지 1400℃로 가열 용해한다. 상기 니켈을 먼저 용해하는 것은 니켈이 다른 금속에 비하여 용융점이 높기 때문이다.

그리고, 나머지 합금소재(본 발명의 동합금층을 이루는 소재)를 2차적으로 가열 용해시킨다.

미리 제작해 둔 사형에 용해된 각종 합금 소재를 넣고 주조한다.

상기 주조공정이 끝난 후에는 탈사를 하고, 주조된 제품을 자연 냉각시킨다.

제품의 냉각이 이루어진 후에는 제품의 표면을 매끄럽게 연마 가공하여 마무리를 한다.

상기와 같이 원소재(통상적인 플런저 팁의 소재)의 외측에 본 발명의 동합금층을 소착 형성 주조 방법은 일반적인 방법이므로 자세하게 언급하지는 않는다.

이와 같이, 형성된 본 발명의 플런저 팁(11)은 주물, 45C, SCM 내지 4 등의 통상의 플런저 팁의 외측부에 본 발명의 동합금층을 소착하여 내구성을 향상시키고, 마모성을 우수하게 함과 동시에 비용을 저렴하게 하여 원가를 싸게 공급할 수 있는 잇점이 있다.

상기 동합금층은 동(Cu) 66중량%와, 아연(Zn)20 내지 25중량%와, 알루미늄(Al)7 내지 8중량%와, 니켈(Ni) 1.5 내지 2중량%와, 망간(Mn) 1.5 내지 2중량%와, 주석(Sn) 2 내지 4중량%와, 철(Fe) 1중량%와 이하로 구성되고, 마모성과 강도가 우수하다.

상기와 같은 본 발명의 플런저 팁은 통상적인 소재 중 어느 하나가 선택되어 제작됨으로 다이캐스팅을 하기에 적합한 최적의 내구성을 갖는 플런저 팁(10,11)을 제작할 수 있어 작업도중 교체의 우려가 없고, 스크래치가 일어나지 않으며, 가격도 저렴한 제품을 공급할 수 있다.

상기와 같은 본 발명은 상술한 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 용이하게 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구항 기재의 범위내에 있게 된다.

상기와 같은 본 발명의 플런저 팁은 열전도성이 향상되어 기계제품의 정밀도를 향상시키고, 내구력이 우수하여 오래 사용할 수 있으며, 원가가 저렴한 플런저 팁을 제조, 공급할 수 있으므로 생산성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 플런저 팁은 다이캐스팅을 하기에 적합한 최적의 내구성을 갖도록 플런저 팁의 외측에 소착 형성함으로써 물론 부분적으로 재활용되도록 하여 작업의 효율성 및 안정성이 확보되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 플런저 팁은 플런저의 가격 경쟁력을 향상시킴은 물론 다이캐스팅에 적합한 최적의 내구성을 얻을 수 있기 때문에 종래와 같이 플런저의 내구성이 약하여 발생되었던 마모로 인해 다이캐스팅 작업을 중단한 후, 플런저를 자주 교체해야 하는 번거로움을 억제할 수 있음으로 다이캐스팅 작업의 효율성이향상되고, 안전사고를 방지할 수 있으며, 스크래치가 방지되고, 수명이 연장되는 효과가 있는 것이다.

Claims (6)

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4. 피스톤로드(18)와 결합되는 장착부(12)의 선단부에 상기 실린더(1)로 유입된 성형소재를 일정량씩 밀어내는 원통형상의 주입부(13)가 일체로 연이어 형성되고, 상기 주입부(13)의 선단에는 용탕 주입시 압력을 용이하게 수용할 수 있도록 하는 단턱부(14)가 연이어 돌출 형성되며, 상기 주입부(13) 및 장착부(12)의 내부에는 상기 피스톤로드(18)가 삽입되어 나사 결합되는 나사공(15)과 삽입공(16)이 단차지도록 연이어 형성된 통상의 다이캐스팅용 플런저 팁에 있어서,

   상기 플런저 팁은 동(Cu) 83 내지 85중량%와, 니켈(Nikel) 1.5 내지 2중량%와, 주석(Sn) 10 내지 12중량%와, 크롬(Cr) 1.5 내지 2중량%와, 인(P) 1 내지 2중량%와, 망간(Mn) 1 내지 2중량%가 용융 혼합되어 이루어진 동합금으로 구성된 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 플런저 팁.
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