KR100469700B1 - Die-cast Rotating Gate Mold Device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다이캐스트 회전자 제작용 게이트 금형 장치에 관한 것으로, 발명의 목적은 알루미늄 용탕의 흐름을 원활히 유도하고 불균일 충전을 방지하며, 충분한 압력 전달과 빠른 시간안에 알루미늄 용탕을 밀도 있게 충전하여 회전자에 발생하는 기공을 방지할 수 있는 게이트 금형 장치를 제공하는데 있다.The present invention relates to a gate mold apparatus for manufacturing a die cast rotor, and an object of the present invention is to smoothly induce the flow of aluminum molten metal and to prevent non-uniform filling, and to stably fill the aluminum molten metal with sufficient pressure transfer and fast time. An object of the present invention is to provide a gate mold apparatus capable of preventing pores from occurring.
본 발명은 사출 후에 제품의 일부분으로 구성되며 다수의 슬롯(10)이 성형되어 있는 규소 강판(5)과; 제품의 캐비티를 형성하는 하부 엔드링(4), 상부 엔드링(4a) 및 상부 팬(2), 하부 팬(2a)과; 상부 핀(3), 하부 핀(3b)을 성형하는 상부 금형(17) 및 하부 금형(6)과; 알루미늄 용탕을 유도해서 분사시키는 게이트 금형(7), 회전자의 상하부 금형을 지지하는 상부지지 금형(18), 하부지지 금형(19a)과; 이것을 보조하는 상하부의 상부/최상부/하부 보조 금형(18a, 18b, 19)과; 용탕을 보온하고 피스톤에 의해 압력을 가하는 컨테이너(16)로 구성되어, 알루미늄 용탕이 원활히 흐를 수 있도록 팬 게이트(11) 러너의 인게이트 측면부(27)와 게이트 하단부(25a)가 일정곡면(k)으로 제작되고, 용탕에 균일한 압력과 사출속도가 되도록 게이트 러너의 상부 치수 및 형태가 게이트 러너 하부를 따라 동일하게 커지도록 p, q, r, s와 같은 크기로 변하도록 형성되고, 또한 일정 크기의 삽입형 부분 교체형 금형(12)이 내장되도록 형성된다.The present invention comprises a silicon steel sheet 5 composed of a part of a product after injection and in which a plurality of slots 10 are formed; A lower end ring 4, an upper end ring 4a and an upper pan 2, and a lower pan 2a forming a cavity of a product; An upper mold 17 and a lower mold 6 for forming the upper pin 3, the lower pin 3b; A gate mold 7 for inducing and injecting aluminum molten metal, an upper support mold 18 for supporting upper and lower molds of the rotor, and a lower support mold 19a; Upper / lower / lower auxiliary molds 18a, 18b, and 19 for assisting this; Consists of a container 16 to insulate the molten metal and pressurized by a piston, so that the in-gate side portion 27 and the lower gate portion 25a of the runner of the fan gate 11 run smoothly (k) so that the aluminum molten metal can flow smoothly. And the upper dimension and shape of the gate runner are changed to the same size as p, q, r, s so as to be equally large along the lower part of the gate runner so as to have a uniform pressure and injection speed in the melt. The insertable part of the replaceable mold 12 is formed to be embedded.
Description
본 발명은 다이캐스트 회전자 제작용 게이트 금형 장치에 관한 것으로, 특히 본 발명은 전 세계적으로 극소수 업체만이 부분적으로 생산하는 알루미늄 다이캐스팅을 이용한 중·대형 산업용 유도전동기(50HP∼3000HP) 회전자를 제작함에 있어서, 형태 및 치수의 변화를 갖는 게이트 금형을 적용하여 용탕을 캐비티 내부로 용이하게 흐르게 하고, 고압력 상태에서 빠른 시간 안에 밀도 있게 채워 줌으로써 기공의 발생을 제어하여 전동기의 품질 및 성능을 향상시킴과 함께 인게이트 부위를 개별적으로 교체할 수 있도록 발명함으로써 빈번한 금형 교체에 따른 비용 절감에 크게 기여하는 게이트 금형 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a gate mold apparatus for manufacturing a die cast rotor, and in particular, the present invention is to manufacture a medium and large industrial induction motor (50HP ~ 3000HP) rotor using aluminum die casting produced by only a few companies worldwide In order to improve the quality and performance of the motor by controlling the generation of pores by easily flowing the molten metal into the cavity by applying a gate mold having a change in shape and dimensions, and filling it densely in a high time under high pressure. In addition, the present invention relates to a gate mold apparatus that greatly contributes to cost reduction due to frequent mold replacement by inventing the ingate portion to be replaced individually.
도 1 은 본 발명의 목적물품인 다이캐스트 회전자를 개략적으로 나타내는 사시도인데, 일반적으로 회전자는 길이 방향으로 상부와 하부가 대칭 구조로써 하부 엔드링(4), 상부 엔드링(4a), 상부 팬(2), 하부 팬(2a), 상부 핀(3), 하부 핀(3b)과 슬롯이 뚫려있는 규소 강판(5), 규소 강판의 중앙부에 삽입되는 샤프트(8)로 구성되어 있으며, 규소 강판을 제외한 엔드링, 팬, 핀, 슬롯이 다이캐스팅에 의하여 알루미늄으로 성형되게 된다.1 is a perspective view schematically showing a die-cast rotor, which is an object of the present invention, and in general, the rotor has a symmetrical structure of upper and lower portions in the longitudinal direction of the lower end ring 4, the upper end ring 4a, and the upper fan. (2), the lower pan (2a), the upper fin (3), the lower fin (3b) and the slotted silicon steel sheet (5), and the shaft 8 is inserted into the center of the silicon steel sheet, the silicon steel sheet Except for the end rings, fans, pins, slots will be formed of aluminum by die casting.
이렇게 성형된 알루미늄 구성부의 역할은 팬의 경우 모타 가동시에 공냉을 위한 날개 역할을 수행하며, 엔드링과 규소강판의 슬롯은 도체의 역할을 수행하게 된다.The molded aluminum component serves as a wing for air cooling in the case of a motor, and the slot of the end ring and the silicon steel sheet serves as a conductor.
따라서 회전자 다이캐스팅에서 알루미늄 성형 부위에 기공이 발생하여 존재하게 되면 기계적 특성이 나쁘게 될 뿐만 아니라 도체의 역할을 수행하는 부위가 기공에 의해 통전시 이 부분이 저항체로 작용하여 열이 발생하게 되고, 특히 편중되어 발생하는 기공은 모타가 회전할 때 무게 비대칭에 따른 진동이 발생하게 되어 전동기의 출력과 성능을 저하시키게 된다.Therefore, if pores are generated in the aluminum die-casting part in the rotor die casting, not only the mechanical properties are bad, but also the heat-generating part is acting as a resistor when the part that plays the role of the conductor is energized by the pores. The pore generated by biasing causes vibration due to the weight asymmetry when the motor rotates, thereby degrading the output and performance of the motor.
이와 같은 기공이 발생하게 되는 이유는 회전자의 내부 캐비티 형상이 복잡할 뿐만 아니라 엔드링부와 규소 강판 슬롯부의 단면적이 큰 차이가 남에 따라 엔드링에서 슬롯으로 통과하는 용탕의 유동 양상이 급격하게 변하고, 용탕을 주입할때 회전자 캐비티의 상부 끝까지 충분한 압력 전달이 전달되지 못하기 때문에 발생하는 것이다.The reason for the occurrence of such pores is not only the internal cavity shape of the rotor is complicated, but also a large difference in the cross-sectional area of the end ring portion and the silicon steel sheet slot portion, and the flow pattern of the molten metal passing from the end ring to the slot changes rapidly. This is caused by insufficient pressure transfer to the upper end of the rotor cavity when pouring molten metal.
종래의 유도전동기 회전자 제작을 위한 게이트 금형 장치는 러너 길이가 각각 다른 팬 게이트와 핀 게이트를 모두 사용하고, 인게이트의 단면적이 크게 제작되어 있으며, 게이트의 러너 형상이 회전자의 팬 및 핀과 유사한 형태로 제작되어 있다.The gate mold apparatus for manufacturing a conventional induction motor rotor uses both a fan gate and a pin gate, each having a different runner length, and has a large cross-sectional area of the ingate, and the runner shape of the gate has a fan and a pin of the rotor. It is manufactured in a similar form.
인게이트를 크게 하고 팬과 핀 게이트를 모두 사용함으로써 게이트를 통해 회전자의 캐비티로 흐르는 용탕을 다량으로 주입시킬 수는 있으나, 러너 길이와 팬 및 핀 게이트의 단면적 차이로 인하여 용탕의 불균일 충전이 발생하고, 용탕의 이동 속도가 저하하게 된다.By increasing the ingate and using both the fan and the pin gate, it is possible to inject a large amount of the melt flowing through the gate into the cavity of the rotor, but the uneven filling of the melt occurs due to the difference in runner length and the cross-sectional area of the fan and the pin gate. As a result, the moving speed of the molten metal decreases.
용탕의 충전속도가 저하하게 되면 용탕은 하부에서 상부로 즉, 하부 팬과 핀을 통과한 용탕이 엔드링을 채운 다음 규소 강판의 슬롯을 통과해 상부 엔드링과 팬 및 핀을 채움으로써 용탕이 완전히 회전자 캐비티를 채울 때까지 충분한 압력을 받지 못하게 되어 엔드링에 비해 상대적으로 단면적이 작은 규소 강판의 슬롯을 통과하지 못한 기공이 회전자 하부 엔드링에 포집되어 남게 된다.When the filling rate of the melt decreases, the melt flows from the bottom to the top, that is, the melt passing through the lower pan and the pin fills the end ring, and then passes through the slot of the silicon steel sheet to fill the upper end ring, the pan and the pin. Poor pressure is not applied until the rotor cavity is filled so that pores that do not pass through the slots of the silicon steel sheet having a relatively small cross-sectional area compared to the end ring remain trapped in the rotor lower end ring.
이와 같은 현상은 상부 엔드링에서도 발생하게 되는데 이것은 하부 엔드링을 통과한 용탕이 슬롯과 상부 엔드링을 충전할 때 단면적이 작은 슬롯을 통과한 용탕이 상부 엔드링을 밀도 있게 채울만한 압력과 속도를 하부로 부터 충분하게 받지 못함으로써 발생한다.The same phenomenon occurs in the upper end ring, which means that when the molten metal passing through the lower end ring fills the slot and the upper end ring, the molten metal passed through the slot having a small cross-sectional area has a pressure and a speed sufficient to fill the upper end ring densely. It is caused by not receiving enough from the bottom.
또한 회전자 캐비티를 충전하기 위해 사용하는 알루미늄 용탕의 경우 용해온도가 700℃ 정도로 높아 게이트 금형 가운데에서 용탕과 직접 접촉하는 인게이트 부위가 지속적인 고온 뿐만아니라 사출시 가해지는 큰 가압력 때문에 심한 열충격과 마모를 받아 금형의 수명을 저하하게 된다.In addition, the molten aluminum used to fill the rotor cavity has a high melting temperature of about 700 ° C, which causes severe thermal shock and abrasion due to the high pressure applied during injection as well as the continuous high temperature in contact with the molten metal in the gate mold. Will reduce the life of the mold.
그리고 사출 후에 회전자 캐비티의 알루미늄 용탕이 응고된 다음 금형으로부터 제품을 분리할 때 인게이트 구멍에 잔여 알루미늄이 남기 때문에 이를 제거하는 과정에서 또한 장시간의 사용에 따른 구멍 확장이나 치수변화 등이 발생하여 다음 작업에서 정밀한 사출조건의 적용이 어렵게 되어 회전자의 제품 품질을 균일하게 하는데 저해 요인으로 작용한다.After the injection, the molten aluminum of the rotor cavity solidifies, and when the product is removed from the mold, residual aluminum remains in the ingate hole. It is difficult to apply precise injection conditions in the work, and it acts as a deterrent to uniformizing the quality of the rotor.
그런데, 종래의 게이트 금형은 인게이트 부위가 일체형으로 구성되어 있기 때문에 이와 같은 단점을 많이 갖고 있었다.However, the conventional gate mold has many of these disadvantages because the ingate portion is formed in one piece.
도 4 는 종래의 게이트 금형을 도시한 평면도로서, 중앙부에 윗 부분은 샤프트가 지지되고 아랫부분은 용탕이 충전한 다음 비스켓이 성형되는 홀(9), 회전자 팬과 유사한 형상의 팬 게이트 상단부(23)와 게이트 금형에서 회전자의 하부 금형(6)의 하부 핀(3b) 부위까지 연결되어 있는 원형의 핀 게이트 상단부(24)가 가공된 사출 핀(14)으로 구성되어 있다.4 is a plan view of a conventional gate mold, the upper part of which is supported by the shaft and the lower part of the hole is filled with molten metal, and then the biscuit is formed. 23) and a circular pin gate upper end portion 24 connected from the gate mold to the lower pin 3b portion of the lower mold 6 of the rotor is composed of the processed injection pin 14.
도 6 은 도 4 와 같은 종래 게이트 금형의 형태 및 장착 상태를 도시한 정면도, A와 C는 하부에서 바라본 평면도. S-S와 n-n은 각각 팬 게이트(11)와 핀 게이트(13)의 절단 측면도를 나타낸 것으로서, 팬 게이트(11)의 경우 전체적으로는 회전자 팬(2a)과 유사한 형상이며, 팬 게이트(11)의 러너가 게이트 금형(7)과 회전자 금형이 접촉하는 부위(23)까지 연장되고 인게이트 끝단부가 S-S의 팬 게이트 측면 상단부(51)와 같이 분출량의 각도가 커지고, A의 팬 게이트 상단부(23)와 같은 단면적으로 제작되어 있다.Figure 6 is a front view showing the form and mounting state of a conventional gate mold as shown in Figure 4, A and C is a plan view as seen from the bottom. SS and nn are cutaway side views of the fan gate 11 and the fin gate 13, respectively. In the case of the fan gate 11, the overall shape is similar to the rotor fan 2a, and the runner of the fan gate 11 is shown. Extends to the portion 23 where the gate mold 7 and the rotor mold come into contact with each other, and the in-gate end portion has a larger blow-out angle like the fan gate side upper end portion 51 of the SS, and the fan gate upper end portion 23 of the A It is manufactured in the same cross-sectional area.
상기 핀 게이트(13)의 경우 팬 게이트 보다 C의 핀 게이트 상단부(24)와 같이 상대적으로 작은 단면적과 n-n의 핀 게이트 측면 상단부(52)와 같은 분출각도의 인게이트를 갖는 원형의 핀 게이트(13)로써 회전자 하부 금형의 하부 핀(3b)까지 연장되어 별도로 삽입되는 사출 핀(14)으로 제작되어 있다.In the case of the fin gate 13, a circular fin gate 13 having a relatively smaller cross-sectional area, such as a pin gate upper part 24 of C than a fan gate, and an ingate of an ejection angle, such as a fin gate side upper part 52 of nn. ) Is produced as an injection pin 14 extending to the lower pin 3b of the rotor lower mold and inserted separately.
종래의 게이트 금형에서는 도 6 의 평면도(A의 팬 게이트 상단부(23), C의 핀 게이트 상단부(24)) 및 측면도(S-S, n-n)에서와 같이 팬 게이트(11)와 핀 게이트(13)를 동시에 사용함에 따라 다량의 용탕 충전을 유도하고 있으나, 팬 게이트(11)와 핀 게이트(13)의 러너 길이, 게이트 치수 및 형상, 팬 게이트 상단부(23)와 핀 게이트 상단부(24) 인게이트 단면적 및 팬 게이트 측면 상단부(51)와 핀 게이트 측면 상단부(52)의 분사 각도에서 차이가 있기 때문에 용탕이 팬 게이트 하단부(23a)와 핀 게이트 하단부(24a)에서 팬 게이트(11)와 핀 게이트(13)의 러너를 통해 최종적으로 팬 게이트 상단부(23)와 핀 게이트 상단부(24)를 통과하여 회전자 캐비티에 유입될 때에 용탕량에 차이가 발생하여 불균일 충전을 일으켜 하부 엔드링에 기공이 발생하게 된다는 문제점이 있다.In the conventional gate mold, the fan gate 11 and the fin gate 13 are formed as shown in the plan view of FIG. 6 (the fan gate upper end 23 of A, the pin gate upper end 24 of C), and the side views SS and nn. While simultaneously inducing a large amount of molten metal filling, runner lengths, gate dimensions and shapes of the fan gate 11 and the fin gate 13, the ingate cross-sectional area of the fan gate upper portion 23 and the pin gate upper portion 24, and Since there is a difference in the injection angles of the fan gate side upper end 51 and the fin gate side upper end 52, the molten metal is formed at the fan gate lower end 23a and the fin gate lower end 24a in the fan gate 11 and the fin gate 13. When the final flow through the fan gate upper end 23 and the pin gate upper end 24 through the runner of the inlet into the rotor cavity, a difference in the amount of the melt occurs, causing non-uniform filling causing pores in the lower end ring. There is this.
또한 회전자의 하부 팬(2a)과 하부 핀(3b), 엔드링(4)을 채운 다음 코아 규소 강판(5)의 슬롯(10)과 상부 엔드링(4a) 및 상부 팬(2)과 상부 핀(3)을 채우기 때문에 초기에 회전자의 캐비티 하부 엔드링(4)까지는 속도와 압력의 영향을 받을수 있으나 규소 강판(5)의 슬롯(10)과 상부 엔드링(4a) 및 상부 팬(2), 상부 핀(3)을 채울 때는 충분한 속도와 압력이 전달되지 않아 단면적이 급격히 변하는 슬롯(10)을 비롯한 상부 엔드링(4a)에서도 하부 엔드링(4)에서 발생하는 것과 같은 큰 주조 기공(29)이 발생하게 된다.The rotor also fills the lower fan 2a, lower pin 3b and end ring 4, followed by slots 10 and upper end ring 4a and upper fan 2 and upper of the core silicon steel sheet 5 Since the pin 3 fills up initially, the cavity lower end ring 4 of the rotor may be affected by speed and pressure, but the slot 10 and the upper end ring 4a and the upper fan 2 of the silicon steel sheet 5 may be affected. ), Large casting pores (such as that which occurs in the lower end ring 4) in the upper end ring 4a, including the slot 10 where the cross section is rapidly changed due to insufficient speed and pressure being transmitted when filling the upper pin 3 ( 29) occurs.
또한 알루미늄 용탕을 채운 다음 응고 후에 회전자를 게이트 금형(7)으로 부터 이탈시킬 때 회전자의 하부 팬(2a) 및 하부 핀(3b)이 게이트의 팬 게이트 상단부(23), 핀 게이트 상단부(24)와 맞닫는 부위의 면적이 크기 때문에 회전자와 금형이 잘 분리되지 않음에 따라 잦은 막힘과 팬 게이트 상단부(23), 핀 게이트 상단부(24)의 치수(a, b, c, d)변화가 발생함으로써 금형을 빈번하게 수정해야 하는 번거로움이 발생한다는 문제점이 있다.In addition, when the rotor is removed from the gate mold 7 after the molten aluminum is filled, the lower fan 2a and the lower fin 3b of the rotor are connected to the upper end of the fan gate 23 and the upper end of the fin gate 24 of the gate. ), The rotor and the mold are not separated easily due to the large area of contact, so that frequent blockages and changes in dimensions (a, b, c, d) of the upper end of the fan gate 23 and the upper end of the fin gate 24 are observed. There is a problem in that the inconvenience of having to frequently modify the mold occurs.
도 8 은 종래 게이트 금형의 팬 게이트 상단부(23), 핀 게이트 상단부(24)가 회전자의 하부 엔드링(4) 및 규소 강판(5)의 슬롯(10)에서의 교차 상태를 나타낸 것으로, 팬 인게이트 상단부(23) 단면적과 핀 게이트 상단부(24)간에 단면적이 차이가 있기 때문에 하부 엔드링(4)과 규소 강판의 슬롯(10)을 통과하는 용탕량이 일정하지 않음을 알 수 있다.FIG. 8 shows a cross-sectional view of the fan gate upper end 23 and the pin gate upper end 24 of the conventional gate mold in the lower end ring 4 of the rotor and the slot 10 of the silicon steel sheet 5. It is understood that the amount of molten metal passing through the lower end ring 4 and the slot 10 of the silicon steel sheet is not constant because there is a difference in cross-sectional area between the ingate upper end 23 and the fin gate upper end 24.
따라서 도 10 에서와 같이 하부 엔드링(4) 부위에서의 기공 발생뿐만 아니라 용탕이 엔드링 부위를 통과해서 규소 강판(5)의 슬롯(10) 부위를 통과할 때 불균일하게 흐름으로써 엔드링에서 뿐만 아니라 슬롯(10)에서도 국부적으로 기공이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.Therefore, as in FIG. 10, as well as the generation of pores in the lower end ring 4 portion, the molten metal flows unevenly when passing through the end ring portion and passes through the slot 10 portion of the silicon steel sheet 5. In addition, there is a problem that pore may occur locally in the slot 10.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 외국 선진 경쟁업체에서 기술이전을 엄격히 회피하고 있는 분야인 다이캐스트 회전자 제작에 있어 알루미늄 용탕의 흐름을 원활히 유도하고 불균일 충전을 방지하며, 충분한 압력 전달과 빠른 시간안에 알루미늄 용탕을 밀도있게 충전하여 회전자에 발생하는 기공을 방지할 수 있는 게이트 금형 장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to induce the flow of aluminum molten metal smoothly to prevent the non-uniform filling in the production of die cast rotor, which is a field that strictly avoids technology transfer from foreign advanced competitors, and sufficient pressure The present invention provides a gate mold apparatus capable of densely filling aluminum molten metal in a short time of delivery and preventing pores generated in the rotor.
또한 게이트 금형의 인게이트 부위가 작업 과정에서 마모나 파손이 발생하고 또한 장시간의 사용에 따른 단면확장 같은 치수변화가 발생함으로써 교체해야 하는 게이트 금형에 소요되는 고가의 금형 제작 코스트를 크게 절감할 수 있는 부분 교체형 게이트 금형 장치를 제공하는데 있다.In addition, the in-gate part of the gate mold may be worn or damaged during the work process, and the dimensional change such as the cross-sectional expansion caused by the long-term use can greatly reduce the expensive mold manufacturing cost required for the gate mold to be replaced. The present invention provides a partially replaceable gate mold apparatus.
상기와 같은 본 발명의 목적은 다이캐스트 회전자에서 발생하는 기공의 분포나 크기 및 형태는 용탕의 유동양상이나 사출속도 등에 크게 영향을 받는데 회전자와 같이 복잡한 형상의 캐비티를 구성하는 부품에서는 게이트 금형을 적절히 설계함으로써 내부 기공의 제어가 가능하게 게이트 금형의 형상 및 치수를 변경하고자 종래의 게이트 금형 장치에서의 치수와 형태가 각각 다른 팬과 핀의 2 종류 게이트를 모두 사용함에 따라 발생하는 속도 및 압력 저하와 용탕의 불균일 충전을 없애고 균일 충전을 유도하도록 회전자의 팬과 일치되는 팬 게이트만을 사용하며, 균일압력을 전달하기 위해 인게이트의 단면적과 비례해서 하부 러너부가 커지도록 게이트를 제작하고, 용탕의 유동을 원활히 하도록 게이트의 상하부 끝단부를 곡면으로 하며, 용탕을 빠른 시간내에 캐비티에 밀도있게 채우기 위한 인게이트의 치수와 형태를 적용하고, 또한 사용 중에 용탕과 직접 접촉하는 게이트 금형의 인게이트 부위의 파손이나 치수변화 등에 따른 교체나 수정이 필요할 때마다 손쉽게 부분적으로 분리하고 교체해 사용할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 다이캐스트 회전자 제작용 게이트 금형 장치를 제공함으로써 달성된다.The purpose of the present invention as described above is that the distribution, size, and shape of the pores generated in the die-cast rotor are greatly affected by the flow pattern and injection speed of the molten metal. Speed and pressure caused by using two kinds of gates and fins with different sizes and shapes in the conventional gate mold apparatus to change the shape and dimensions of the gate mold to allow the control of the internal pores by appropriately designing Only the fan gate matching the fan of the rotor is used to eliminate degradation and non-uniform filling of the melt and induce uniform filling, and the gate is made to increase the lower runner in proportion to the cross-sectional area of the ingate to deliver the uniform pressure. The upper and lower ends of the gate are curved to smooth the flow of Applying the dimensions and shape of the ingate to fill the cavity densely in a short time, and also easily and partially when necessary to replace or modify due to breakage or dimensional change of the ingate portion of the gate mold that is in direct contact with the molten metal during use It is achieved by providing a gate die device for diecast rotor fabrication, characterized in that it can be removed and replaced.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.When described in detail with reference to the accompanying drawings, the configuration and the operation of the embodiment of the present invention to achieve the object as described above and to perform the task for eliminating the conventional drawbacks.
본 발명은 다이캐스트 회전자 제작용 게이트 금형 장치에 있어서,The present invention is a gate mold apparatus for producing a die cast rotor,
사출 후에 제품의 일부분으로 구성되며 다수의 슬롯(10)이 성형되어 있는 규소 강판(5)과; 제품의 캐비티를 형성하는 하부 엔드링(4), 상부 엔드링(4a) 및 상부 팬(2), 하부 팬(2a)과; 상부 핀(3), 하부 핀(3b)을 성형하는 상부 금형(17) 및 하부 금형(6)과; 알루미늄 용탕을 유도해서 분사시키는 게이트 금형(7), 회전자의 상하부 금형을 지지하는 상부지지 금형(18), 하부지지 금형(19a)과; 이것을 보조하는 상하부의 상부/최상부/하부 보조 금형(18a, 18b, 19)과; 용탕을 보온하고 피스톤에 의해 압력을 가하는 컨테이너(16)로 구성되어,A silicon steel sheet 5 composed of a part of the product after injection and in which a plurality of slots 10 are formed; A lower end ring 4, an upper end ring 4a and an upper pan 2, and a lower pan 2a forming a cavity of a product; An upper mold 17 and a lower mold 6 for forming the upper pin 3, the lower pin 3b; A gate mold 7 for inducing and injecting aluminum molten metal, an upper support mold 18 for supporting upper and lower molds of the rotor, and a lower support mold 19a; Upper / lower / lower auxiliary molds 18a, 18b, and 19 for assisting this; Consists of a container 16 to insulate the molten metal and pressurized by a piston,
알루미늄 용탕이 원활히 흐를 수 있도록 팬 게이트(11) 러너의 인게이트 측면부(27)와 게이트 하단부(25a)가 일정곡면(k)으로 제작되고, 용탕에 균일한 압력과 사출속도가 되도록 게이트 러너의 상부 치수 및 형태가 게이트 러너 하부를 따라 동일하게 커지게 게이트 하단부(25a)의 길이(p) 및 게이트 하단부(25a)의 폭(s)이 팬 게이트 상단부(25)의 길이(q) 및 팬 게이트 상단부(25)의 폭(r)보다 크게 형성되는데,The ingate side portion 27 and the gate bottom portion 25a of the fan gate 11 runner are made of a constant curved surface k so that the aluminum molten metal can flow smoothly, and the upper portion of the gate runner so as to have a uniform pressure and injection speed in the molten aluminum. The length p of the gate bottom portion 25a and the width s of the gate bottom portion 25a are the length q of the fan gate upper portion 25 and the fan gate upper portion so that the dimension and shape are equally large along the gate runner bottom. It is formed larger than the width r of (25),
상기 용탕의 압력 증대, 일정 분사류 조절, 고속사출을 유도하도록 팬 게이트(11)의 끝단부인 팬 게이트 상단부(25)가 직각이고, 용탕이 막히지 않는 범위내에서 팬 게이트 상단부(25)의 길이(q) 및 팬 게이트 상단부(25)의 폭(r)을 형성하고,The length of the fan gate upper end 25 within the range in which the upper end of the fan gate 25, which is the end of the fan gate 11, is perpendicular to the pressure increase of the molten metal, the constant jet flow control, and the high speed injection ( q) and the width r of the fan gate upper end 25,
상기 회전자 하부 금형(6)의 하부 팬(2a)이 형성되는 부위 및 개수와 게이트 금형의 팬 게이트(11)의 수와 위치가 일치하고, 균일한 용탕 충전을 위해 팬 게이트(11) 만을 사용하며,The part and number of the bottom fan 2a of the rotor lower mold 6 are formed and the number and positions of the fan gates 11 of the gate mold coincide with each other, and only the fan gate 11 is used for uniform melt filling. ,
상기 게이트 금형(7)의 팬 게이트 상단부(25) 부위의 파손 및 수정에 따른 손쉬운 분리와 교체 사용이 가능하도록 일정 크기의 삽입형 부분 교체형 금형(12)이 내장되도록 형성하여 구성한다.The insertion part replacement type mold 12 having a predetermined size is formed to be embedded so that easy separation and replacement of the fan gate upper part 25 of the gate mold 7 may be easily performed.
도 2 는 유도전동기 회전자를 제작하기 위한 다이캐스팅 금형 장치의 조립 단면도이며, 도 3 은 게이트 금형 부위의 상세 단면도를 나타내는 것이다.FIG. 2 is an assembled cross-sectional view of a die casting mold apparatus for manufacturing an induction motor rotor, and FIG. 3 is a detailed cross-sectional view of a gate mold portion.
회전자 다이캐스팅에서의 주요 금형 부위는 사출 후에 제품의 일부분으로 구성되며 다수의 슬롯(10)이 성형되어 있는 규소 강판(5)과;The main mold part in the rotor die casting consists of a silicon steel sheet 5 composed of a part of a product after injection and in which a plurality of slots 10 are formed;
제품의 캐비티를 형성하는 하부 엔드링(4), 상부 엔드링(4a) 및 상부 팬(2), 하부 팬(2a)과;A lower end ring 4, an upper end ring 4a and an upper pan 2, and a lower pan 2a forming a cavity of a product;
상부 핀(3), 하부 핀(3b)을 성형하는 상부 금형(17) 및 하부 금형(6)과;An upper mold 17 and a lower mold 6 for forming the upper pin 3, the lower pin 3b;
알루미늄 용탕을 유도해서 분사시키는 게이트 금형(7), 회전자의 상하부 금형을 지지하는 상부지지 금형(18), 하부지지 금형(19a)과;A gate mold 7 for inducing and injecting aluminum molten metal, an upper support mold 18 for supporting upper and lower molds of the rotor, and a lower support mold 19a;
이것을 보조하는 상하부의 상부/최상부/하부 보조 금형(18a, 18b, 19)과;Upper / lower / lower auxiliary molds 18a, 18b, and 19 for assisting this;
용탕을 보온하고 피스톤에 의해 압력을 가하는 컨테이너(16)로 구성된다.It consists of a container 16 which insulates the molten metal and pressurizes it by a piston.
다음은 본 발명의 작업순서이다.The following is the work flow of the present invention.
회전자를 제작하기 위한 작업은 먼저 규소 강판(5)을 키 홈에 맞게 예비 샤프트(8)에 적층하고 회전자 하부 금형(6)에 장착한 다음 반사로에서 용해하고 유지로에 보온되어 있는 알루미늄 용탕을 컨테이너(16)로 이송시킨 다음 회전자 상부 금형을 하강시켜 높은 압력으로 적층된 규소 강판을 체결하고 회전자 타입별로 정해진 사출압력 및 속도로 컨테이너 내부에 장착된 피스톤을 하부로부터 상부로 이동시킨다.The work for manufacturing the rotor is first laminated with a silicon steel sheet (5) on the preliminary shaft (8) in accordance with the key groove, mounted on the rotor lower mold (6), then melted in a reflecting furnace and insulated in the holding furnace It is transferred to the container 16 and then lowered the upper mold of the rotor to fasten the laminated silicon steel plate at a high pressure and to move the piston mounted inside the container from the bottom to the top at a predetermined injection pressure and speed for each rotor type.
이때 알루미늄 용탕(21)은 컨테이너(16)에서 탑 비스켓부인 홀(9)을 거쳐 게이트 금형(7)의 팬 게이트(11), 핀 게이트(13)와 팬 게이트 상단부(23), 핀 게이트 상단부(24)를 통과하여 금형의 캐비티인 회전자의 하부 팬(2a)과 하부 핀(3b), 하부 엔드링(4), 규소강판의 슬롯(10), 상부 엔드링(4a), 상부 팬(2)과 상부 핀(3)을 채우게 된다.At this time, the molten aluminum 21 passes through the hole 9, which is the top biscuit portion of the container 16, to the fan gate 11, the fin gate 13, the fan gate upper portion 23, and the fin gate upper portion ( 24 passes through the lower pan 2a and lower pin 3b of the rotor, the cavity of the mold, the lower end ring 4, the slot 10 of the silicon steel sheet, the upper end ring 4a, and the upper pan 2 ) And the upper pin (3).
도 5 는 본 발명의 게이트 금형을 도시한 평면도로서, 중앙부에 샤프트를 지지하고 비스켓이 성형되는 홀(9)과 핀 게이트가 없이 일정 간격으로 팬 게이트 상단부(25) 만으로 구성되어 있으며, 일정 크기의 부분 교체형 금형(12) 부위를 분리 교체해서 사용할 수 있도록 형성되어 있다.FIG. 5 is a plan view illustrating a gate mold of the present invention, and includes a fan 9 and a fan gate upper portion 25 at regular intervals without a pin gate and a hole 9 for supporting a shaft in a central portion and forming a biscuit. It is formed so that the part replacement | exchange mold | die 12 site | part may be used separately.
도 7 은 도 5 와 같은 본 발명의 게이트 금형의 형태 및 조립 단면도, 하부에서 바라본 평면도(E, Z), A부위의 상세도, 게이트 부위의 측면도(u-u)를 나타낸 것이다.FIG. 7 shows the form and assembly cross-sectional view of the gate mold of the present invention as shown in FIG. 5, plan views E and Z viewed from the bottom, detailed views of the A portion, and side views u-u of the gate portion.
게이트 형상은 A, u-u와 같이 전체적으로는 종모양을 하고, 회전자의 팬(2a)과 동일한 위치에 동일한 개수의 팬 게이트(11)만을 사용하였으며, E-Z의 p, q, r, s와 같이 팬 게이트 상단부(25) 치수에 비례하여 상부로부터 하부로 러너 단면적이 균일하게 커지도록 하여 균일한 압력 전달과 속도분포로 용탕이 이동되도록 발명하였다.The gate shape is generally bell shaped like A and uu, and only the same number of fan gates 11 are used at the same position as the fan 2a of the rotor, and the fan is like p, q, r, and s of EZ. The runner cross-sectional area was uniformly increased from the top to the bottom in proportion to the size of the gate top 25, so that the molten metal was moved with uniform pressure transmission and velocity distribution.
상기에서 p는 게이트 하단부(25a)의 길이, s는 게이트 하단부(25a)의 폭, q는 팬 게이트 상단부(25)의 길이, r은 팬 게이트 상단부(25)의 폭을 나타낸다.In the above, p is the length of the gate lower end 25a, s is the width of the gate lower end 25a, q is the length of the fan gate upper end 25, r is the width of the fan gate upper end 25.
또한 용탕이 원활히 흐를 수 있도록 팬 게이트(11) 러너 부위의 게이트 하단부(25a)와 팬 인게이트(11b)의 인게이트 측면부(27)를 일정 곡면(k)으로 제작하고, 용탕이 사출중에 막히지 않는 범위내에서의 고속으로 빠르게 회전자 캐비티를 채울수 있도록 인게이트 치수인 팬 게이트 상단부(25)의 길이(q) 및 팬 게이트 상단부(25)의 폭(r)을 작게 하였으며, 기존 금형인 도 6 의 팬 게이트 측면 상단부(51), 핀 게이트 측면 상단부(52)에서와 같이 팬 게이트(11)의 러너를 통과한 용탕이 팬 인게이트(11b) 부위에서 넓게 퍼져 나가지 않도록 인게이트부의 팬 게이트 상단부(25) 끝단면을 직각으로 제작하여 적용하였다.In addition, the lower end portion 25a of the runner portion of the fan gate 11 and the ingate side portion 27 of the fan ingate 11b are manufactured to have a constant curved surface k so that the molten metal flows smoothly, and the molten metal is not blocked during injection. In order to fill the rotor cavity quickly at a high speed within the range, the length (q) of the top gate part 25 of the fan gate and the width r of the top part of the fan gate 25 are reduced. As in the fan gate side upper part 51 and the fin gate side upper part 52, the molten metal which passed the runner of the fan gate 11 does not spread widely in the fan ingate 11b part, and the fan gate upper part 25 of the ingate part. ) The end section was made at right angles and applied.
또한 게이트 금형(7)의 팬 게이트 상단부(25)를 손쉽게 분리하고 교체할 수 있도록 일정 크기의 삽입형 부분 교체형 금형(12)이 내장된 게이트 금형(7)을 제작하여 적용함으로써 게이트 금형의 사용 중에 인게이트 부위의 치수변화 발생이나 파손에 따른 교체 및 수정이 필요할 때면 적은 비용으로 손쉽게 교환이 가능하도록 발명하였다.In addition, by making and applying the gate mold (7) with a built-in insertion type replacement part replacement mold 12 of a certain size so that the fan gate upper portion 25 of the gate mold (7) can be easily removed and replaced. When the replacement or correction is required due to the occurrence of dimensional change or breakage of the ingate portion, the invention can be easily replaced at a low cost.
도 9 는 본 발명의 게이트 금형의 팬 게이트 상단부(25)를 통과한 용탕이 회전자의 하부 엔드링(4) 및 규소 강판(5)의 슬롯(10)에서의 교차 상태를 나타낸 것이다.FIG. 9 shows the state where the molten metal passed through the fan gate upper end 25 of the gate mold of the present invention crosses the lower end ring 4 of the rotor and the slot 10 of the silicon steel sheet 5.
도 8 에서와는 달리 일정각도의 균일한 팬 게이트 상단부(25) 만을 사용함에 따라 회전자의 엔드링(4) 및 규소강판(5)의 슬롯(10)을 통과하는 용탕이 균일하게 흐르도록 유도하였다.Unlike in FIG. 8, only the uniform upper end portion 25 of the fan gate is used to induce a uniform flow of the melt passing through the end ring 4 of the rotor and the slot 10 of the silicon steel plate 5.
따라서 종래의 게이트 금형을 사용한 회전자 제작에서 나타나는 엔드링(4) 및 슬롯(10) 부위에서의 기공을 제거하였다.Therefore, the pores in the end ring 4 and the slot 10 shown in the rotor manufacturing using the conventional gate mold were removed.
도 10 은 도 4 와 같은 종래의 게이트 금형과 도 5 와 같은 본 발명의 게이트 금형을 사용하여 제작한 알루미늄 다이캐스트 회전자에서 발생하는 주조 기공을 비교한 사진이다.FIG. 10 is a photograph comparing casting pores generated in an aluminum diecast rotor manufactured by using the gate mold of the present invention as shown in FIG. 5 and the conventional gate mold as shown in FIG.
절단면은 회전자의 엔드링(4) 부위를 나타내는 것으로 종래에는 알루미늄 용탕이 불균일하게 충전되고, 충분한 속도 및 압력전달을 받지 못하고 밀도 있게 채워지지 못함으로써 불규칙한 큰 주조 기공(29)이 다량 발생하였다.The cut surface represents the end ring 4 portion of the rotor. Conventionally, a large amount of irregular large casting pores 29 has been generated because the molten aluminum is not uniformly filled and is not filled with sufficient speed and pressure transfer and is not filled densely.
그러나 본 발명을 적용한 게이트 금형을 사용한 경우에는 알루미늄 용탕이 순간적으로 균일하고 밀도 있게 캐비티를 채워줌으로써 기공등의 주조 결함이 거의 없는 양호한 알루미늄 다이캐스트 회전자를 제작함으로써 기계적 및 전기적성질이 우수한 전동기 제작이 가능하다.However, in the case of using the gate mold according to the present invention, the aluminum molten metal fills the cavity instantaneously and densely to produce a good aluminum die-cast rotor with almost no casting defects such as pores. It is possible.
상기와 같은 본 발명을 적용하면 알루미늄 회전자의 다이캐스팅에서 용탕의 흐름을 원활히 유도하고, 높은 압력과 빠른 용탕 충전으로부터 밀도 있게 캐비티를 채움으로써 주조 기공을 없앤 회전자를 제작할 수 있을 뿐만 아니라 분리 교체형 게이트 금형을 적용함으로써 사용 중이나 개선시에 인게이트의 파손, 마모, 치수변화 등에 따라 빈번히 교체해야 하는 게이트 금형에 지불되는 고가의 비용을 절감함으로써 코스트를 저감할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.By applying the present invention as described above, it is possible to smoothly induce the flow of molten metal in the die casting of the aluminum rotor, and to prepare the rotor without casting pores by filling the cavity densely from high pressure and rapid melt filling as well as a separate replacement type By applying the gate mold, there is an excellent effect of reducing the cost by reducing the expensive cost paid for the gate mold that must be frequently replaced due to breakage, abrasion, dimensional change, etc. during use or improvement.
도 1 은 다이캐스트 회전자의 개략적인 사시도,1 is a schematic perspective view of a diecast rotor,
도 2 는 회전자 제작을 위한 다이캐스팅 금형의 장착 상태를 도시한 정면 조립도,Figure 2 is a front assembly view showing the mounting state of the die casting mold for manufacturing the rotor,
도 3 은 게이트 금형 부위를 도시한 단면도,3 is a cross-sectional view showing a gate mold portion,
도 4 는 회전자 제작을 위한 종래의 게이트 금형을 도시한 평면도,4 is a plan view showing a conventional gate mold for manufacturing the rotor,
도 5 는 본 발명의 회전자 제작을 위한 게이트 금형을 도시한 평면도,5 is a plan view showing a gate mold for manufacturing the rotor of the present invention,
도 6 은 종래의 게이트 금형의 형태 및 장착 상태를 도시한 정면도,6 is a front view showing the form and mounting state of a conventional gate mold;
도 7 은 본 발명의 게이트 금형의 형태 및 장착 상태를 도시한 정면도,7 is a front view showing the form and mounting state of the gate mold of the present invention;
도 8 은 종래 게이트 금형의 인게이트부와 회전자와의 상관 관계를 도시한 상세도,8 is a detailed view showing a correlation between an ingate portion and a rotor of a conventional gate mold;
도 9 는 본 발명의 게이트 금형의 인게이트와 회전자와의 상관 관계를 도시한 상세도,9 is a detailed view showing the correlation between the ingate and the rotor of the gate mold of the present invention;
도 10 은 본 발명과 종래의 게이트 금형을 사용해 제작한 회전자의 주조 결함을 비교한 예시도이다.10 is an exemplary view comparing casting defects of a rotor produced by using the present invention and a conventional gate mold.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
(1) : 샤프트 삽입 홀 (2) : 상부 팬(1): shaft insertion hole (2): upper fan
(2a) : 하부 팬 (3) : 상부 핀(2a): lower fan (3): upper pin
(3b) : 하부 핀 (4) : 하부 엔드링(3b): lower pin (4): lower end ring
(4a) : 상부 엔드링 (5) : 규소 강판(4a): upper end ring 5: silicon steel sheet
(6) : 하부 금형 (7) : 게이트 금형(6): lower mold 7: gate mold
(8) : 샤프트 (8a) : 샤프트 하단 경사부(8): shaft 8a: shaft lower slope
(9) : 홀 (10) : 슬롯(9): hole (10): slot
(11) : 팬 게이트 (11b) : 팬 인게이트11: Fan Gate 11b: Fan Ingate
(12) : 부분 교체형 금형 (13) : 핀 게이트(12): partially replaceable mold 13: pin gate
(14) : 사출 핀 (15) : 이탈형 고정 고리14: injection pin 15: release lock
(16) : 컨테이너 (17) : 상부 금형16: container 17: upper mold
(18) : 상부지지 금형 (18a) : 상부 보조 금형18: upper support mold 18a: upper auxiliary mold
(18b) : 최상부 보조 금형 (19) : 하부 보조 금형18b: Top Auxiliary Mold 19: Bottom Auxiliary Mold
(19a) : 하부지지 금형 (21) : 알루미늄 용탕19a: lower support mold 21: molten aluminum
(22) : 키 홈 (23, 25) : 팬 게이트 상단부22: key groove 23, 25: fan gate upper portion
(23a) : 팬 게이트 하단부 (24) : 핀 게이트 상단부(23a): Fan gate lower portion 24: Pin gate upper portion
(24a) : 핀 게이트 하단부 (25a) : 게이트 하단부24a: pin gate lower portion 25a: gate lower portion
(26) : 금형 키 홈부 (27) : 인게이트 측면부26: mold key groove portion 27: ingate side portion
(29) : 주조 기공 (51) : 팬 게이트 측면 상단부(29): casting pores 51: fan gate side upper portion
(52) : 핀 게이트 측면 상단부52: upper side of the pin gate side
(p) : 게이트 하단부(25a)의 길이(p): length of gate lower portion 25a
(s) : 게이트 하단부(25a)의 폭(s): Width of the lower gate portion 25a
(q) : 팬 게이트 상단부(25)의 길이(q): Length of fan gate upper part 25
(r) : 팬 게이트 상단부(25)의 폭(r): Width of fan gate upper part 25
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |