KR100534729B1 - Compression type apparatus of casting equipment - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사형 주조 공법 시 제품부의 수축 관련 불량을 개선하고, 압탕의 소형화를 가능할 수 있는 사형 주조 공법용 가압식 압탕 장치에 관한 것으로, 사형 주조 공법용 가압식 압탕 장치에 있어서, 가압식 압탕기의 가압실에 일정량의 가압용 매질(물, 공기)을 넣고 주형을 제작하고, 용탕을 주형에 주입하면, 용탕은 순차적으로 하부 방안, 제품부를 채우고 상부에 있는 가압식 압탕기로 유입되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a pressurized tap apparatus for a sand casting method, which can improve shrinkage-related defects in a product part during a sand casting method and to reduce the size of the pressurizer. In the pressurized tap apparatus for a sand casting method, a pressurized chamber of a pressurized pressurizer When a certain amount of pressure medium (water, air) is put into a mold, and the molten metal is injected into the mold, the molten metal is sequentially filled into the lower chamber, the product part, and is introduced into the pressurized pressure bath in the upper portion.
Description
본 발명은 사형 주조 공법용 가압식 압탕 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a pressurized hot water supply device for sand casting method.
도 1을 참조하면, 현재 사형 주조 공법, 특히 알루미늄 사형 주조에서 용탕의 건전한 충진을 위해 하주식(용탕 충진용 방안이 제품 하부에 위치) 방안을 주로 사용하고, 충진된 용탕의 응고중에 발생하는 응고, 수축(액상에서 고상으로의 상변태, 온도 감소에 따른 수축)에 의한 제품부 내부의 수축공(수축 불량) 발생 방지를 위해 제품 상부에 압탕을 설치한다.Referring to FIG. 1, in the present sand casting process, especially aluminum sand casting, the main casting method (mold filling method is located at the bottom of the product) is mainly used for solid filling of the molten metal, and solidification occurs during solidification of the filled molten metal. In order to prevent the occurrence of shrinkage holes (shrinkage failure) inside the product part due to shrinkage (phase transformation from liquid phase to solid phase, shrinkage due to temperature decrease), a hot water is installed at the top of the product.
압탕은 응고중 제품부가 액상에서 고상으로 응고(불균일)되면, 응고되는 부위에는 체적의 감소에 의해 내부에 공간이 발생하고, 이 부위에 순간적으로 감압상태가 되고, 상부 압탕에 작용하는 대기압과 압탕의 위치 에너지(무게) 차이에 의해 아직 응고되지 않은 압탕의 용탕이 제품부 수축부로 이동되어, 제품부 용탕 응고중 발생할 수 있는 수축 불량을 방지하는 역할을 한다.When the product is solidified (non-uniform) from the liquid phase to the solid phase during solidification, the space is generated inside the solidified area by a decrease in volume, and the pressure is momentarily reduced to this area. Due to the difference in the potential energy (weight) of the molten metal is not yet solidified is moved to the shrinkage of the product portion, and serves to prevent shrinkage defects that may occur during solidification of the product portion.
도 2를 참조하여 압탕의 수축 방지 원리 및 작동을 살펴보면 다음과 같다. Looking at the principle and operation of preventing shrinkage of the pressure with reference to Figure 2 as follows.
1) 캐비티(Cavity) 부 용탕 충진 ⇒ 2) 충진 완료 응고시작 ⇒ 3) 응고 수축공 발생 ⇒ 4) 압탕 용탕 이동 ⇒ 5) 제품부 수축공 제거 ⇒ 6) 용탕 응고 완료1) Cavity side molten metal filling ⇒ 2) Filling start solidification start ⇒ 3) Solidification shrinkage hole generation ⇒ 4) Hot water melt movement ⇒ 5) Product shrinkage hole removal ⇒ 6) Melt solidification completed
한편, 종래의 사형 주조 공법에서 수축 불량을 방지하기 위해 실용적으로 적용하는 기술은 도 3에 도시된 바와 같이 냉금 설치에 의한 제품부 온도 분포[1방향성 응고를 위한 온도 구배]의 최적화 및 제품부 수축부 용탕 보급을 위한 압탕 방안 등의 방법이 있다. On the other hand, the technique applied practically to prevent shrinkage failure in the conventional sand casting method, as shown in Figure 3 optimization of the product part temperature distribution [temperature gradient for unidirectional solidification] by cold metal installation and product part shrinkage There are methods, such as a pressurization method, to supply the molten metal.
이 두 가지 방안은 제품의 구조에 의해 적용할 수 있는 범위 및 효율의 제약을 받는다. These two approaches are limited by the range and efficiency that can be applied by the structure of the product.
특히, 압탕 방안의 경우 압탕에서 제품부로 용탕의 이동을 가능하게 하는 힘은 대기압 및 용탕 자체 중량에만 의존하므로 그 크기가 미약하다.In particular, in the case of the hot water solution, the force enabling the movement of the hot water from the hot water product to the product part depends only on the atmospheric pressure and the weight of the hot water itself.
따라서 압탕에서 제품부로 용탕이 유입될 수 있는 경로 단절시, 유동 경로가 길 경우 주형 구조상 설치할 수 있는 압탕 크기(특히 높이)의 제약이 있는 경우 제 역할을 못한다.Therefore, in the case of disconnection of the path from which the molten metal can be introduced into the product part, if the flow path is long, there is a limitation in the size of the molten metal (especially the height) that can be installed due to the mold structure.
이 때문에 사형 주조 공법에서 특히, 상변태시 부피 변화가 많은 알루미늄 사형 주조 공법에서 수축 불량이 자주 발생되어 제품의 품질상의 문제가 된다. For this reason, in the sand casting method, especially in the aluminum sand casting method with a large volume change during phase transformation, shrinkage defects frequently occur, which is a problem in product quality.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 유동 경로 단절시 유동 경로가 응고되어 급탕이 불가능하게 되며, 유동 경로가 길 경우 유동 경로가 길어 유동 저항에 의한 압력 손실 발생으로 급탕이 불가능한 경우가 발생한다.For example, as shown in FIG. 4, when the flow path is disconnected, the flow path is solidified and hot water is impossible. When the flow path is long, the hot water path is long and thus the hot water is impossible due to pressure loss caused by the flow resistance. .
그리고, 압탕이 작을 경우 자체 중량 압력이 낮아 급탕 압력 부족의 문제점이 있다.In addition, when the pressure of the hot water is small, its own weight pressure is low, and there is a problem of insufficient hot water pressure.
본 발명의 목적은 사형 주조 공법시 제품부의 수축 관련 불량을 개선하고, 압탕의 소형화를 가능할 수 있는 사형 주조 공법용 가압식 압탕 장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention to improve the shrinkage-related defects in the product portion during the sand casting method, and to provide a pressure casting apparatus for the sand casting method that can be miniaturized the hot water.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 사형 주조 공법용 가압식 압탕 장치에 있어서, 가압식 압탕기의 가압실에 일정량의 가압용 매질(물, 공기)을 넣고 주형을 제작하고, 용탕을 주형에 주입하면, 용탕은 순차적으로 하부 방안, 제품부를 채우고 상부에 있는 가압식 압탕기로 유입되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a pressurized tapping device for a sand casting method, a predetermined amount of pressurizing medium (water, air) is put into a pressurizing chamber of a pressurizing tapping machine, a mold is prepared, and a molten metal is injected into a mold. When the molten metal is sequentially filled in the lower chamber, the product portion, it is characterized in that it is introduced into the pressurized pressure in the upper.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. While many specific details, such as the following description and the annexed drawings, are shown to provide a more general understanding of the invention, these specific details are illustrated for the purpose of explanation of the invention and are not meant to limit the invention thereto. And a detailed description of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.
도 5와 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 사형 주조 공법용 가압식 압탕기(500)의 구성을 설명한다.Referring to Figures 5 and 6 will be described the configuration of the pressure-type pressure heater 500 for the sand casting method according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 사형 주조 공법용 가압식 압탕기(500)가 주형에 장착된 상태를 도시한 도면이다.6 is a view illustrating a state in which the sand pressure casting pressurizer 500 is mounted on a mold according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예는 사형 주조 공법의 수축 불량 방지를 위한 방안 중 압탕의 효율을 높일 수 있는 방안으로, 매질의 기화 압력(단위 부피의 액상의 물이 증기가 될 때 약 2400배 부피 증가) 및 기체의 온도 상승에 따른 압력 증가의 원리(PV = NRT)를 이용한 가압식 압탕 장치에 대한 기술이다. Embodiment of the present invention is a method for increasing the efficiency of the hot water in the method for preventing shrinkage failure of the sand casting method, the vaporization pressure of the medium (increase the volume of about 2400 times when the volume of the liquid water of the water vapor) and It is a technology for a pressurized hot water device using the principle of pressure increase according to the temperature rise of gas (PV = NRT).
본 발명의 실시예는 사형 주조 공법용 가압식 압탕 장치에 있어서, 도 6에 도시된 바와 같이 가압식 압탕기(500)의 가압실(520)에 일정량의 가압용 매질(물, 공기)을 넣고 주형을 제작하고, 용탕을 주형에 주입하면, 용탕은 순차적으로 하부 방안, 제품부를 채우고 상부에 있는 가압식 압탕기(500)로 유입되도록 구성한다.In the embodiment of the present invention, in the pressure casting device for sand casting method, as shown in FIG. 6, a predetermined amount of pressure medium (water, air) is put into a pressure chamber 520 of the pressure type pressure bath 500, and a mold is formed. After manufacturing, and injecting the molten metal into the mold, the molten metal is sequentially configured to fill the lower room, the product portion and flow into the pressurized pressure bath 500 in the upper portion.
도 5와 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 가압식 압탕기(500)의 구성을 설명한다.5 and 6 will be described the configuration of the pressurized pressure in accordance with an embodiment of the present invention.
가압식 압탕기(500)는 외벽을 형성하는 케이스(510), 가압실(520), 가스 배출구(530), 부상 방지판(540), 용탕 보관실(550)을 포함하여 구성한다.The pressurized pressurizer 500 includes a case 510 which forms an outer wall, a pressurizing chamber 520, a gas outlet 530, an anti-floating plate 540, and a molten metal storage chamber 550.
케이스(510)는 주물품으로 제조되며, 일반적으로 3mm의 두께를 갖는다.The case 510 is made of a casting and generally has a thickness of 3 mm.
가압실(520)은 케이스(510) 내부 상측에 형성되어 내부 가압 매질이 충진되는 부분이다.The pressurizing chamber 520 is formed on the upper side of the case 510 and is a portion in which the internal pressurizing medium is filled.
가압실(520)에 충진되는 매질은 필요 압력에 따라 그 종류를 변경한다.The medium filled in the pressure chamber 520 changes its type according to the required pressure.
가스 배출구(530)는 케이스(510) 내부 중심부에 수직으로 형성되어 케이스(510) 내부와 케이스(510) 외부를 연결하며, 케이스(510) 내에서 용탕 충진중 발생되는 가스를 케이스(510) 외부로 배출하는 기능을 한다.The gas outlet 530 is vertically formed at the inner center of the case 510 to connect the inside of the case 510 and the outside of the case 510, and the gas generated during the filling of the melt in the case 510 is external to the case 510. To discharge.
부상 방지판(540)은 케이스(510)의 외벽으로부터 원주방향으로 돌출 형성되어 주형에 결합되며, 가압 반발력에 의한 장치 부상 방지 기능을 한다.The anti-floating plate 540 is formed to protrude in the circumferential direction from the outer wall of the case 510 and is coupled to the mold, and prevents the device from being injured by the pressure repulsive force.
용탕 보관실(550)은 케이스(510) 내부 하측에 형성되어 제품부 공급용 용탕을 보관하는 부분이다.The molten metal storage room 550 is formed under the case 510 to store the molten metal for supplying the product part.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가압식 압탕 방식의 작동 상태를 도시한 도면이며, 본 발명의 실시예에 따른 사형 주조 공법용 가압식 압탕 작동 원리 및 순서는 다음과 같다.Figure 7 is a view showing the operating state of the pressure type pressure in accordance with an embodiment of the present invention, the operation principle and sequence of the pressure type pressure casting for sand casting method according to an embodiment of the present invention are as follows.
① 용탕 충진 및 내부 가스 배출 ⇒ ② 구멍부 용탕 충진 ⇒ ③ 구멍부 용탕 응고 ⇒ ④ 가압실(520) 압력 발생 ⇒ ⑤ 용탕 가압 및 수축부 이동 ⇒ ⑥ 제품 응고 완료① Filling molten metal and discharging internal gas ⇒ ② Filling hole molten metal ⇒ ③ Molding hole molten metal ⇒ ④ Pressurization chamber 520 pressure generation ⇒ ⑤ Pressurizing molten metal and moving shrinkage part ⇒ ⑥ Completed solidification of product
도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 가압식 압탕 장치의 작동 순서 및 원리를 설명한다. Referring to Figure 7 will be described the operation sequence and principle of the pressurized pressure device according to an embodiment of the present invention.
먼저, 가압식 압탕기(500)의 가압실(520)에 일정량의 가압용 매질(물, 공기)을 넣고 주형을 제작한다.First, a predetermined amount of the pressurizing medium (water, air) is put into the pressurizing chamber 520 of the pressurized pressurizer 500 to produce a mold.
그리고, 용탕을 주형에 주입하면, 용탕은 순차적으로 하부 방안, 제품부를 채우고 상부에 있는 본 발명의 실시예에 따른 가압식 압탕기(500)로 유입된다.Then, when the molten metal is injected into the mold, the molten metal is sequentially introduced into the pressurized pressurizer 500 according to the embodiment of the present invention, which fills the lower room and the product unit.
가압식 압탕기(500)에 유입된 용탕은 케이스(510) 내부의 공간을 순차적으로 채운다. The molten metal introduced into the pressurized pressurizer 500 sequentially fills the space inside the case 510.
이때 케이스(510) 내부에 있던 가스는 가스 배출구(530)를 통해 대기중으로 방출되어 가압 장치 내부 배압을 없애 용탕 충진은 원활하게 된다. At this time, the gas inside the case 510 is discharged into the atmosphere through the gas outlet 530 to remove the back pressure inside the pressurizing device, thereby smoothly filling the molten metal.
용탕이 가스 배출구(530)에 닿으면, 이 부분의 용탕은 급속히 응고하여 가스 배출구(530)를 막아 향후 가압을 위한 압력의 손실을 막는다. When the molten metal reaches the gas outlet 530, the molten metal of this portion solidifies rapidly to block the gas outlet 530 to prevent a loss of pressure for future pressurization.
가스 배출구(530)가 막혀 용탕의 충진은 멈추고, 내부의 열전도에 의해 가압실(520)에 있던 가압용 매질(물, 가스)은 기화 또는 팽창한다. The gas outlet 530 is blocked and the filling of the molten metal is stopped, and the pressurizing medium (water, gas) in the pressurizing chamber 520 is vaporized or expanded due to internal heat conduction.
가스 배출구(530)가 이미 막혔으므로 증가한 가압실(520)의 압력은 케이스(510) 내부의 용탕면에 작용하고, 케이스(510) 내부의 용탕은 이 압력에 의해 강하게 제품 내부의 수축 부위로 이동되어 제품부 수축 불량을 방지하게 된다.Since the gas outlet 530 is already blocked, the pressure of the increased pressure chamber 520 acts on the molten surface inside the case 510, and the molten metal inside the case 510 is strongly moved to the contracted portion inside the product by this pressure. This prevents defective shrinkage of the product.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 사형 주조 공법용 가압식 압탕 장치는 제품부의 수축 관련 불량을 개선하고, 압탕의 소형화를 가능하게 할 수 있다.As described above, the pressurized tap apparatus for the sand casting method according to the present invention may improve shrinkage-related defects in the product portion and enable miniaturization of the tap.
또한, 고효율의 소형 압탕 적용이 가능하여 주입 중량을 감소할 수 있으며, 주조 방안 설계의 자유도를 향상할 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to apply a high-efficiency small pressure can reduce the injection weight, there is an effect that can improve the degree of freedom of casting design.
도 1은 종래 기술에 따른 사형 주조 공법용 주조 방식을 위한 구성을 도시한 도면.1 is a view showing a configuration for a casting method for a sand casting method according to the prior art.
도 2는 종래 기술에 따른 압탕 방식의 수축 방지 원리와 작동 상태를 도시한 도면.Figure 2 is a view showing the principle of the shrinkage prevention principle and the operating state of the prior art.
도 3은 종래 기술에 따른 사형 주조 공법에서 수축 불량 방지 방안에 관한 구성을 개략적으로 도시한 도면.3 is a view schematically showing a configuration regarding a shrinkage failure prevention method in the sand casting method according to the prior art.
도 4는 종래 기술에 따른 압탕 방식의 문제점을 도시한 도면.4 is a view showing a problem of the prior art pressure applicator.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 사형 주조 공법용 가압식 압탕기의 구성을 도시한 도면.5 is a view showing the configuration of a pressure-type tapping machine for the sand casting method according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 사형 주조 공법용 가압식 압탕기가 주형에 장착된 상태를 도시한 도면.Figure 6 is a view showing a state in which a pressure injector for sand casting method according to an embodiment of the present invention is mounted on the mold.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가압식 압탕 방식의 작동 상태를 도시한 도면.Figure 7 is a view showing the operating state of the pressure type pressure in accordance with an embodiment of the present invention.
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