KR100535618B1 - Die casting device and manufacturing method using its - Google Patents
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- B22D17/30—Accessories for supplying molten metal, e.g. in rations
Abstract
본 발명은 다이캐스팅 장치 및 이것을 이용한 제조방법에 관한 것으로, 금형에 용탕을 주입하기 위하여 보온로와 가압수단을 일체로 형성하여, 용탕이 보온로에서 바로 가압수단에 공급되면서 냉각이 이루어지게 하고, 동시에 플런저의 작동으로 용탕이 와류현상을 일으키면서 금형에 공급가능하게 함으로써, 세미 솔리드 포밍(semi-solid forming)을 이용하여 세미 솔리드 메탈(semi-solid metal)과 이송장치와 같은 전용 성형장비가 없이도 성형이 가능할 뿐만 아니라 내부구조가 균일하여 열처리와 용접이 가능한 물성치를 갖는 제품을 형성할 수 있는 다이 캐스팅 장치 및 이것을 이용한 제조방법을 제공하는데 있다.The present invention relates to a die casting apparatus and a manufacturing method using the same, in order to inject the molten metal into the mold to form a heating furnace and pressurizing means integrally, while the molten metal is supplied to the pressurizing means directly from the heating furnace, and at the same time, The action of the plunger allows the molten metal to be fed into the mold, causing vortexing, thereby forming a semi-solid forming without the need for dedicated molding equipment such as semi-solid metal and feeders. The present invention also provides a die casting apparatus and a manufacturing method using the same, which can form a product having a physical property capable of heat treatment and welding due to uniform internal structure.
Description
본 발명은 다이 캐스팅 장치 및 이것을 이용한 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보온로를 플런저에 직접 연결하여 용탕이 적절하게 냉각된 상태에서 교반작용이 일어나게 하면서 금형에 주입가능하게 함으로써, 내부에 기공이 생성되지 않고 균일한 물성의 제품을 얻을 수 있는 세미 솔리드 포밍(semi-solid forming)이 가능한 다이 캐스팅 장치 및 이것을 이용한 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a die casting apparatus and a manufacturing method using the same, and more particularly, by directly connecting the heating furnace to the plunger so that the stirring action takes place in a state where the molten metal is properly cooled, and thus the pores therein. The present invention relates to a die casting apparatus capable of semi-solid forming in which a product having a uniform physical property can be obtained, and a manufacturing method using the same.
일반적으로 다이 캐스팅(die casting) 장치는 정밀한 금형을 사용하여 자동 또는 수동으로 주탕(注湯)하고 탕에 압력을 가하여 주조하는 방법으로 정밀도가 높기 때문에 대부분 기계 다듬질을 할 필요가 없어 자동차의 부품을 제조하는데 많이 사용되고 있다.In general, a die casting device is a method in which a die is cast automatically or manually by using a precise mold, and is cast by applying pressure to the bath. Therefore, most dies do not need to be machined. It is used a lot in manufacturing.
이러한 다이 캐스팅 장치는 다이캐스트 주조에 사용되는 기계로서, 가압하는 방식에 따라 열가압식 다이캐스트 장치(hot chamber type diecast machine)와 냉가압식 다이캐스트 장치(cold chamber type diecast machine)로 대별할 수 있다.Such a die casting apparatus is a machine used for die casting, and may be roughly classified into a hot chamber type diecast machine and a cold chamber type diecast machine according to the pressurization method.
여기서, 열가압식 다이캐스트장치는 재료를 용융하고 압력을 가해 주조하는 다이캐스트기로, 가압실이 탕속에 있고 탕의 유동성을 좋게 하기 위해 용융온도보다 높게 가열하여 비교적 낮은 압력으로 금형에 탕을 주입하게 되며, 비교적 용융점이 낮은 재료의 주조에 사용되고 있다.Here, the die casting apparatus is a die cast that melts and pressurizes a material to cast the die. The pressurized chamber is in a hot water and heated to a temperature higher than the melting temperature in order to improve flowability of the hot water. It is used for casting of a material with a relatively low melting point.
첨부도면 도 1은 이러한 종래의 열가압식 다이캐스트 장치를 보여주는 것으로, 서로 마주보는 면에 제품의 형태로 식각처리된 고정금형(10a) 및 이송금형(10b)과, 여기에 용탕을 가압해 주는 가압수단(30)과, 일정 온도로 재료를 용융시켜 주는 보온로(20)로 구성되어 있다.Figure 1 shows a conventional heat-pressure die-casting apparatus, a fixed mold (10a) and a transfer mold (10b) etched in the form of a product on the surface facing each other, and pressurized to press the molten metal thereto It consists of a means 30 and the heat-retaining furnace 20 which melts a material at a fixed temperature.
상기 고정금형(10a)은 작업대 상에 고정되어 있으면서 여기에 구비된 안내핀에 의해 이송금형(10b)과 하나로 조합가능하게 되며, 이렇게 상기 고정금형(10a)과 이송금형(10b)이 하나로 합쳐지게 되면 마주보는 면에 식각처리된 형태의 제품을 얻을 수 있게 된다.The fixed mold (10a) is fixed on the workbench and can be combined with the transfer mold (10b) by a guide pin provided here, so that the fixed mold (10a) and the transfer mold (10b) are combined into one. When it is possible to obtain the product in the form etched on the opposite side.
또한, 상기 가압수단(30)은 금형의 식각처리된 부분과 연결되어 있으며, 이 부분에 용탕을 가압할 수 있도록 플런저가 구비되어 있고, 일측에는 외부에서 용탕을 자동/수동으로 공급받을 수 있게 보온로가 설치되어 있다.In addition, the pressurizing means 30 is connected to the etched portion of the mold, the plunger is provided to press the molten metal in this portion, the one side to keep the insulation to be supplied automatically / manually from the outside The furnace is installed.
이와 같이 이루어진 다이 캐스팅 장치는 상기 고정금형 상에 이송금형을 이송시켜 하나로 조합하는 단계와, 용융온도보다 높은 온도로 용융된 용탕을 용탕보온로로부터 가압수단(슬리브)에 주입하는 단계와, 이 가압수단의 플런저를 이용해서 용탕을 가압하여 금형 내에서 제품을 주조하는 단계와, 상기 고정금형 또는 이송금형에 구비된 탈거핀을 이용하여 제품을 꺼내는 단계로 작업이 이루어지게 된다.The die casting apparatus thus constructed comprises the steps of transferring the transfer mold onto the stationary mold and combining them into one, injecting the molten melt at a temperature higher than the melting temperature from the molten metal thermal furnace to the press means (sleeve), and the pressurization. Pressing the molten metal using the plunger of the means to cast the product in the mold, and the operation is made to take out the product using the stripping pin provided in the fixed mold or the transfer mold.
그러나, 종래의 다이 캐스팅 장치를 이용하여 보온로에서 용탕을 주입하여 주조를 하는 경우 내부에 기공이 생겨 제품의 조직이 불균일하게 되고, 이에 따라 강도(특히, 필요강도)가 저하될 뿐만 아니라 용접과 열처리가 불가능하고, 또한 용융시킬 수 있는 재질이 다이 캐스팅용 전용 합금으로 제한을 받게 되어 이에 대한 개선이 필요하게 되었다.However, in the case of casting by injecting molten metal in a heating furnace using a conventional die casting apparatus, pores are generated inside the product, resulting in non-uniform structure of the product. The heat treatment is impossible and the material which can be melted is limited to the die-only alloy, which requires improvement.
또한, 일반 세미 솔리드 포밍의 경우 세미 솔리드 메탈(semi solid metal)의 제조방법이 까다로울 뿐만 아니라 고가이며, 가열장치와 이송장치 등 전용설비를 필요로 하는 문제가 있었다.In addition, in the case of general semi-solid forming, a method of manufacturing a semi solid metal is not only difficult but expensive, and there is a problem in that a dedicated device such as a heating device and a conveying device is required.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 금형에 용탕을 주입하기 위하여 보온로와 가압수단을 일체로 형성하여, 용탕이 보온로에서 바로 가압수단에 공급되면서 냉각이 이루어지게 하고, 플런저의 작동으로 용탕이 와류현상을 일으키면서 금형에 공급가능하게 함으로써, 이송장치와 같은 전용 성형장비가 없이 용탕 공급이 가능할 뿐만 아니라 내부구조가 균일하여 열처리와 용접이 가능한 물성치를 갖는 제품을 형성할 수 있는 다이 캐스팅 장치 및 이것을 이용한 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been devised in view of this point, in order to inject the molten metal into the mold to form an insulating furnace and pressurizing means integrally, so that the molten metal is directly supplied to the pressurizing means from the heating furnace, the cooling is made, the operation of the plunger By allowing the molten metal to be supplied to the mold while causing the vortex phenomenon, it is possible not only to supply the molten metal without special molding equipment such as a conveying device, but also to form a product having a physical property that can be heat-treated and welded due to its uniform internal structure. It is an object of the present invention to provide a casting apparatus and a manufacturing method using the same.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention with reference to the accompanying drawings.
첨부도면 도 2는 본 발명에 따른 다이 캐스팅 장치를 나타내는 단면도로, 도면부호 10a와 10b은 다이캐스팅 장치를 이용하여 제품을 주조하기 위한 통상의 고정금형과 이송금형을 나타낸다.2 is a cross-sectional view showing a die casting apparatus according to the present invention, wherein reference numerals 10a and 10b represent a conventional fixed mold and a transfer mold for casting a product using a die casting apparatus.
본 발명은 상기 고정금형(10a)과 이송금형(10b)이 조합된 상태에서 용탕을 주입하여 균일하고 기공이 없는 제품을 얻을 수 있는 다이 캐스팅 장치 및 이것을 이용한 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a die casting apparatus and a manufacturing method using the same by injecting molten metal in a state in which the stationary mold 10a and the transfer mold 10b are combined.
이를 실현하기 위한 본 발명의 다이 캐스팅 장치는, 일정량의 용탕을 저장하여 소정의 온도로 보온시켜 주면서 가압수단에 공급시 1차로 냉각시켜 공급가능한 보온로(20)와, 이 보온로(20)에서 공급받은 용탕을 2차로 냉각시켜 교반과 가압을 동시해 가해 상기 고정금형(10a)와 이송금형(10b)이 조합된 금형에 제공하여 제품을 주조하는 가압수단(30)을 포함하고 있다.The die casting apparatus of the present invention for realizing this is provided with an insulating furnace (20) capable of supplying by cooling a first amount of the molten metal to be supplied to the pressurizing means while storing a certain amount of the molten metal and keeping it at a predetermined temperature. The supplied molten metal is secondly cooled, and agitation and pressurization are simultaneously applied to the molten metal to provide the fixed mold 10a and the transfer mold 10b to a combined mold to cast a product.
상기 보온로(20)는 소정의 크기를 갖는 콘 형상으로 형성되어 내부에 일정량의 용탕을 공급받을 수 있게 형성되어 있으며, 그 하면에는 외부로 용탕을 공급/차단할 수 있도록 출구(21)와 함께 차단기(22)가 구비되어 있다.The thermal insulation furnace 20 is formed in a cone shape having a predetermined size so as to receive a predetermined amount of molten metal therein, and a lower circuit breaker together with an outlet 21 to supply / block molten metal to the outside thereof. (22) is provided.
특히, 상기 보온로(20)는 그 외주면의 상부와 하부에 각각 히터(23)와 냉각장치(24)가 설치되어 있으며, 히터에 의해 항상 일정 온도로 보온이 유지되도록 구성되어 있으면서 출구(21)를 통해 배출시 1차로 냉각시켜 주게 된다.In particular, the heat insulating furnace 20 is provided with a heater 23 and a cooling device 24, respectively, on the upper and lower portions of the outer circumferential surface thereof, and the outlet 21 is configured so that the heat is always maintained at a constant temperature by the heater. When discharged through the primary cooling will be.
본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 용탕은 보온로(20)에서 히터(23)에 의해 650∼700℃로 보온되는 상태로 두어, 계속적인 용탕공급이 이루어지게 되는 효과를 얻게 된다.In a preferred embodiment of the present invention, the molten metal is kept in a state of being maintained at 650 ~ 700 ℃ by the heater 23 in the heat retention furnace 20, thereby obtaining the effect that the continuous molten supply is made.
또한, 이렇게 보온로(20)에서 보온된 용탕은 차단기(22)의 조작에 따라 보온로(20)의 외부로 빠져나가게 되는데, 이때 냉각장치(24)에 의해 약 600℃ 내외로 냉각시켜 반응고상태인 슬러리(slurry) 상태로 만들게 된다.In addition, the molten metal insulated in the thermal furnace 20 is discharged to the outside of the thermal furnace 20 according to the operation of the circuit breaker 22, in this case by cooling to about 600 ℃ by the cooling device 24 to the reaction tank It will be made into a slurry state.
이와 같이 소정의 온도로 보온된 상태에서 1차로 냉각된 용탕은 상기 출구(21)를 통해 차단기(22)의 조작에 따라 가압수단(30)에 의해 금형에 공급되어 제품을 주조하게 된다.As such, the molten metal, which is primarily cooled in the state of being kept at a predetermined temperature, is supplied to the mold by the press means 30 according to the operation of the breaker 22 through the outlet 21 to cast a product.
상기 가압수단(30)은 일단이 고정금형(10a)과 이송금형(10b)이 조합된 금형에 연결된 실린더형 본체(31)와, 이 실린더형 본체의 내부에 설치된 플런저(32)와, 상기 실린더형 본체(31)의 일부 구간에 설치된 냉각유니트(33)로 구성되어 있다.The pressurizing means 30 has a cylindrical main body 31 connected at one end to a mold in which a fixed mold 10a and a transfer mold 10b are combined, a plunger 32 provided inside the cylindrical main body, and the cylinder. It consists of the cooling unit 33 provided in one part section of the mold main body 31. As shown in FIG.
특히, 상기 실린더형 본체(31)는 길이 중간 부분에 보온로(20)가 상부에 연결되어 있으며, 상기 차단기(22)의 조작에 따라 출구(21)를 통해 보온과 냉각된 용탕을 공급받게 된다.In particular, the cylindrical body 31 is connected to the upper portion of the heat insulating furnace 20 in the middle of the length, and receives the warmed and cooled molten metal through the outlet 21 according to the operation of the breaker 22. .
또한, 상기 실린더형 본체(31)는 내부에 충진된 용탕을 가압할 수 있도록 플런저(32)가 설치되어 있는데, 이 플런저(32)는 상기 보온로(20)의 출구(21)를 통해 실린더형 본체(31)에 충진되는 용탕을 가압과 함게 교반시켜 주게 된다.In addition, the cylindrical main body 31 is provided with a plunger 32 to pressurize the molten metal filled therein, the plunger 32 is cylindrical through the outlet 21 of the heat retention path (20) The molten metal filled in the main body 31 is stirred with pressure.
이와 같이 가압과 교반작용을 일으키기 위한 플런저(32)는 길이방향을 따라 전후로 움직이면서 회전시켜 주는 작동수단이 구비되어 있는 바, 상기 작동수단(34)은 상기 플런저(32)의 회전을 담당하는 구동모터와 길이방향의 운동을 담당하는 실린더 등을 조합하여 구성할 수도 있으며, 구동모터의 회전에 의해 가압과 교반이 이루어질 수 있게 구성하여 사용하여도 무방하다.Thus, the plunger 32 for causing the pressurization and stirring action is provided with an operating means for rotating while moving back and forth along the longitudinal direction, the operating means 34 is a drive motor responsible for the rotation of the plunger 32 And a cylinder which is responsible for the longitudinal movement, and the like, or may be configured, and may be configured to be pressurized and stirred by the rotation of the drive motor.
여기서, 상기 플런저(32)는 용탕이 충진되는 실린더형 본체(31)에 직접 맞닿는 피스톤(35)의 전면에 교반돌기(36)를 형성하여, 상기 플런저(32)의 회전시 교반돌기(36)에 의해 용탕의 교반효과를 더욱 높일수 있게 하는 것이 바람직하다.Here, the plunger 32 forms a stirring projection 36 on the front surface of the piston 35 in direct contact with the cylindrical body 31 filled with the molten metal, the stirring projection 36 during the rotation of the plunger 32. It is desirable to further enhance the stirring effect of the molten metal.
또한, 상기 플런저(32)는 용탕의 재질에 따라 그 회전속도 및 가압력을 조절할 수 있게 하는 것이 바람직하며, 본 발명의 다이 캐스팅 장치는 일반 다이캐스팅 합금 ADC10, ADC12 이외에도 일반 주조용 합금인 AC4C, A356, A357 등을 용융시켜 사용할 수 있는데, 이 각각의 합금에 대해서 냉각속도와 회전속도 및 길이방향으로의 작동력을 달리하여 가압력과 함께 교반되는 정도를 달리 조절하여 사용하게 하는 것이 더욱 바람직하다.In addition, the plunger 32 is preferably to be able to adjust the rotational speed and the pressing force according to the material of the molten metal, the die casting device of the present invention, in addition to the general die-casting alloys ADC10, ADC12, alloys for general casting AC4C, A356, A357 and the like can be melted, and it is more preferable to adjust the degree of stirring with the pressing force by varying the cooling rate, the rotational speed, and the operating force in the longitudinal direction for each alloy.
한편, 상기 실린더형 본체(31)의 외부에는 용탕이 충진되는 부위에 냉각 유니트(33)가 구비되어 있으며, 이 냉각유니트(33)는 상기 냉각장치(24)에 의해 1차로 냉각된 용탕을 2차로 약 570∼590℃ 범위까지 냉각시켜 주게 되고, 이 온도범위에 도달하게 되면 상기 플런저(32)의 작동에 의해 가압과 교반을 일으키면서 금형에 주입하게 된다.On the other hand, the outside of the cylindrical main body 31 is provided with a cooling unit 33 in the area where the molten metal is filled, the cooling unit 33 is the primary cooling by the cooling device 24 is 2 The vehicle is cooled to a range of about 570 to 590 ° C, and when it reaches this temperature range, the plunger 32 is operated to inject it into the mold while pressing and stirring.
여기서, 상기 2차 냉각으로 냉각된 용탕은 슬러리 상태에 있게 되며, 이러한 상태에서 상기 플런저(32)에 의해 가압과 교반 작용을 받아 고정금형(10a)과 이송금형(10b)에 주입되어 제품을 주조하게 되는 것이다.Here, the molten metal cooled by the secondary cooling is in a slurry state, and in this state, the molten metal is injected into the stationary mold 10a and the transfer mold 10b by being pressed and stirred by the plunger 32 to cast a product. Will be done.
따라서, 본 발명의 다이 캐스팅 장치는 보온과 1차 냉각과정을 거치고 나서 2차로 냉각된 용탕을 가압과 교반작용을 통해 금형에 주입가능하게 되어, 반응고 성형 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.Therefore, the die casting apparatus of the present invention is capable of injecting the secondly cooled melt into the mold through pressurization and stirring after undergoing warming and primary cooling, thereby obtaining a reaction solidification effect.
이상에서 본 바와 같이 본 발명은 보온과 1차 냉각이 가능한 보온로를 가압수단에 직접 연결하고, 이 가압수단에서 2차 냉각된 용탕을 교반작용과 함께 가압하여 금형에 주입하여 제품을 주조함으로써, 내부에 기공이 없는 균일한 물성의 제품을 얻을 수 있게 되어, 열처리와 용접이 가능하게 되고, 용탕을 이송하기 위한 이송장치와 같은 전용성형 장비가 없이도 작업이 가능하게 되는 효과가 있는 것이다.As described above, the present invention by directly connecting the insulating furnace capable of warming and primary cooling to the pressurizing means, by pressing the secondary cooled molten metal in the pressurizing means with a stirring action to inject the product by casting the product, Since it is possible to obtain a product having a uniform physical property without pores therein, heat treatment and welding are possible, and the work can be performed without a dedicated molding equipment such as a transfer device for transferring the molten metal.
도 1은 종래의 다이 캐스팅 장치를 나타내는 개략적으로 나타내는 단면도,1 is a schematic cross-sectional view showing a conventional die casting apparatus,
도 2는 본 발명에 따른 다이 캐스팅 장치를 나타내는 단면도.2 is a cross-sectional view showing a die casting apparatus according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
10a : 고정금형 10b : 이송금형10a: Fixed mold 10b: Transfer mold
20 : 보온로 21 : 출구20: insulation furnace 21: exit
22 : 차단기 23 : 히터22: breaker 23: heater
24 : 냉각장치 30 : 가압수단24 cooling device 30 pressurizing means
31 : 실린더형 본체 32 : 플런저31: cylindrical body 32: plunger
33 : 냉각 유니트 34 : 작동수단33: cooling unit 34: operating means
35 : 피스톤 36 : 교반돌기35: piston 36: stirring projection
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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 |