KR100560850B1

KR100560850B1 - Forming apparatus of medium and high pressure with speed control condition by using electric stirring

Info

Publication number: KR100560850B1
Application number: KR1020030026146A
Authority: KR
Inventors: 강충길
Original assignee: 부산대학교 산학협력단
Priority date: 2003-04-24
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2006-03-27
Also published as: KR20040092646A

Abstract

본 발명은 전자교반을 이용한 주조장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 내부에 제품 성형을 위한 캐비티를 구비하는 금형에 용탕을 주입하는 주조장치로써; 용탕을 소정 온도로 유지하면서 저장하는 보온로와; 공급되는 용탕을 안내하는 통형상의 세라믹층과, 상기 세라믹층 외주연에 형성되고 길이방향으로 형성된 복수개의 냉각수홀을 구비하는 슬리브재료(16)를 포함하는 슬리브; 상기 슬리브의 외측면에 권취되어, 전자장을 형성하는 전자교반용 코일;상기 보온로에서 용탕을 상기 슬리브의 내측으로 공급하는 공급수단; 상기 슬리브와 연설되고, 상기 금형 내부로 용탕을 안내하는 금형주입구를 포함하여 구성된다.The present invention relates to a casting apparatus using electron stirring. According to the present invention, there is provided a casting apparatus for injecting molten metal into a mold having a cavity for forming a product therein; An insulator for storing the molten metal at a predetermined temperature; A sleeve including a tubular ceramic layer for guiding the molten metal to be supplied and a sleeve material (16) having a plurality of cooling water holes formed in an outer periphery of the ceramic layer and formed in a longitudinal direction; An electromagnetic stirring coil wound on an outer surface of the sleeve to form an electromagnetic field; supply means for supplying molten metal to the inner side of the sleeve in the heat insulating furnace; And a mold injection hole which is in communication with the sleeve and guides the molten metal into the mold.

주조, 전자교반, 금형Casting, stirring, mold

Description

Forming apparatus of medium and high pressure with speed control condition by using electric stirring}

도 1은 본 발명의 주조장치의 구성을 보인 단면도.1 is a cross-sectional view showing the configuration of the casting apparatus of the present invention.

도 2는 본 발명의 슬리브의 횡단면도.2 is a cross-sectional view of a sleeve of the present invention.

도 3은 본 발명의 전자교반장치의 개략적 종단면도.Figure 3 is a schematic longitudinal cross-sectional view of the electronic stirrer of the present invention.

도 4는 본 발명 장치의 보온로의 단면 예시도.Figure 4 is an exemplary cross-sectional view of the heat insulating furnace of the device of the present invention.

도 5는 본 발명의 전체적인 장치의 예시도.5 is an illustration of the overall apparatus of the present invention.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 전체적인 장치의 예시도.6 is an exemplary view of an overall apparatus according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 주조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자교반을 이용하여 고강도를 요구하는 경량화 자동차 부품을 생산할 수 있도록 구성되는 주조장치에 관한 것이다. The present invention relates to a casting apparatus, and more particularly, to a casting apparatus configured to produce a lightweight automotive parts requiring high strength using electronic stirring.

현재의 자동차산업은, 오존층의 파괴, 지구온난화, 그리고 산성비 등을 포함하는 지구 환경 문제의 개선을 위하여 자동차 생산업체에서는 경량화 부품을 요구하고 있다.The current automotive industry is demanding lightweight components from automakers to improve global environmental problems, including the destruction of the ozone layer, global warming, and acid rain.

그리고 경량화 부품 중 너클(Knuckle)과 암(Arm)을 주/단조공법, 반용융성형, 열간단조 및 저압주조공법에 의하여 생산하고 있으며, 알루미늄화하여 일부 승용차에 이용하고 있다. 대부분의 자동차 회사에서는 알루미늄화를 계획중에 있으나 원가상승, 제품의 신뢰성, 대량생산에 필요한 초기 투자비의 위험부담 때문에 대량생산에 응용되지 못하고 있다.Knuckle and Arm are manufactured by casting / forging method, semi-melting molding, hot forging and low pressure casting method among light weight parts. Most automakers are planning aluminum, but they are not being applied to mass production due to the cost increase, product reliability, and the risk of initial investment required for mass production.

기존의 자동차용 부품을 성형하는 여러가지 방법에 대하여 살펴본다.We look at the various ways of molding existing automotive parts.

다이캐스팅 방법은, 두께가 얇고 형상이 복잡하면서 비교적 강도가 필요하지 않은 부품을 대량으로 생산할 때 유리한 부품의 제조방법을 제공하고 있다. 그러나 용탕이 금형내부로 유입될 때 난류로 인한 공기의 포집과 수축에 의한 제품 내부에 결함을 가질 우려가 높아서, 고강도를 요구하는 기능 부품에는 적합하지가 않다.The diecasting method provides a method for producing a component that is advantageous when producing a large amount of a component having a thin thickness, a complicated shape, and requiring a relatively high strength. However, when the molten metal is introduced into the mold, there is a high risk of defects in the product due to air collection and shrinkage due to turbulence, which is not suitable for functional parts requiring high strength.

그리고 단조공정에 의한 부품들은 비교적 기계적 성질이 안정되어 있지만 성형시 몇 단계의 공정을 거쳐야 하기 때문에 생산량이 한정되어 있고, 정밀정형 부품의 생산이 어려운 단점을 가지고 있다.And the parts by the forging process is relatively stable mechanical properties, but the production is limited because it must go through several steps during molding, and has the disadvantage of difficult production of precision shaped parts.

반용융 성형 공정은 기존 공정의 단점을 보완한 새로운 기술로 주목받고 있으나, 빌렛의 재가열 제어 문제점, 높은 생산 단가, 대형 부품의 적용 불가능 등의 문제점으로 인하여 실제 생산에 어려움을 겪고 있는 현실이다.Semi-melt molding process is attracting attention as a new technology to compensate for the shortcomings of the existing process, but it is difficult to actually produce due to problems such as control problems of billet reheating, high production cost, inability to apply large parts.

그리고 용탕단조법(Squeeze Casting)의 경우는 캐비티의 입구 크기가 다이캐스팅에 비하여 클 뿐만 아니라 고압으로 가압 지연을 시키기 때문에 재료 손실 및 금형의 온도상승으로 인하여 수명이 단축되는 결점이 있으며, 응고시 수지상정 조 직의 발생으로 인하여 기계적 성질이 균일하지 못한 단점이 있다.In addition, in the case of squeeze casting, the inlet size of the cavity is larger than that of the die casting, and the pressure is delayed due to high pressure. Therefore, there is a drawback of shortening the life due to material loss and temperature rise of the mold. There is a disadvantage that the mechanical properties are not uniform due to the generation of the tissue.

저압주조법은 각종 실린더, 클러치하우징, 브레이크 드럼, 임펠러, 브라켓, 피스톤, 휠 등의 자동차 부품 생산에 주로 사용되고 있으나, 대형 제품이나 고강도를 요구하는 부품에는 다음과 같은 이유 때문에 한계성을 보이고 있다.The low pressure casting method is mainly used for the production of automobile parts such as various cylinders, clutch housings, brake drums, impellers, brackets, pistons, wheels, etc., but large parts or parts requiring high strength are limited due to the following reasons.

저압주조법은 생산성이 다이캐스트의 1/3~1/6 정도로 낮고, 생산 제품의 기계적 성질이 단조법, 용탕단조법, 반용융성형에 비해 떨어지며, 생산 제품내 기공, 불순물 등의 결함으로 인하여 불량률 저감에 한계성이 있다. 그리고 제품 생산 후 부품의 기계가공 비율이 높아 정밀 정형 부품 생산이 어려움과 동시에 2차 가공비용의 증가로 제품 생산비가 높다. 그리고 작업환경이 취약하여 작업자의 조업 기피 현상이 발생하고 있으며, 고강도 자동차 부품에서 요구되어지는 강도와, 연신율을 만족하는 기계적 성질을 얻기가 어렵다는 등의 단점이 지적되고 있다. Productivity of low pressure casting method is low as 1/3 ~ 1/6 of die cast, and mechanical properties of product are inferior to forging method, molten metal forging method, and semi-melting molding. There is a limit to the reduction. In addition, the high rate of machining of parts after the production of the product makes it difficult to produce precision shaped parts and high production cost due to the increase of secondary processing cost. In addition, the work environment is vulnerable to the worker's avoidance of the phenomenon occurs, it is pointed out that it is difficult to obtain the mechanical properties satisfying the strength and elongation required for high-strength automotive parts.

상술한 바와 같이 종래의 부품 생산 방법에 의하면, 각각 상술한 바와 같은 단점이 있음을 알 수 있다. As described above, according to the conventional parts production method, it can be seen that there are disadvantages as described above.

본 발명에서는, 저압주조 장비의 한계성인 제품의 신뢰성, 불량률, 고기능성 제품 제조 조건 제약을 극복하여, 새로운 개념의 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 그리고 이는 슬리브(Sleeve)에 전자교반을 통하여 수지상 조직을 파괴함과 동시에 중압 및 고압을 이용하여 가압함으로써 생산제품의 고강도를 도모하고, 전자교반용 중압 장비에 용탕의 정량 급탕 시스템을 장착함으로써 고강도 경량화 자동차 부품을 대량으로 생산하는 것을 목적으로 한다. It is an object of the present invention to provide a new concept apparatus by overcoming the limitations of product reliability, defect rate, and high functional product manufacturing conditions, which are the limitations of low pressure casting equipment. In addition, it destroys the dendritic structure through electro-stirring on the sleeve and presses using medium pressure and high pressure to achieve high strength of the product, and high-strength weight reduction by installing a fixed quantity hot water supply system of the molten metal in the medium pressure equipment for electro-stirring. It is aimed at mass production of automobile parts.

즉, 본 발명에서는 기존의 저압주조법의 압력을 높임과 동시에 용탕에 전자 교반을 함으로써 저압주조시 발생하는 수지상정을 제거하여 기계적 성질이 우수한 제품을 얻는 것을 목적으로 한다. That is, the present invention aims to obtain a product having excellent mechanical properties by removing the dendrite generated during low pressure casting by increasing the pressure of the existing low pressure casting method and simultaneously stirring the molten metal.

본 발명의 세부 기술적 목표로는 용탕이 금형의 캐비티 내부에 주입되기 전에 조직 제어를 하여 속도 제어가 가능한 팁(Tip)에 의하여 사출이 되도록 하며, 슬리브(Sleeve)의 온도제어와 고주파 전력조절에 의하여 용탕의 교반 효과를 제어, 사출 중 장비의 문제점을 센서에서 감지하여 작업자가 미리 알 수 있도록 제어화면(Control Display)상에 나타나도록 하는 지능형 시스템의 소프트웨어와 하드웨어의 융합기술, 라이저 튜브(Riser Tube)의 크기변화에 따른 제품 생산 시간의 제어, 전자교반을 응용한 속도제어용 중압·고압 성형 장비의 효율적 사용 및 환경 친화적인 생산을 위한 정량 급탕 시스템 등에 본 발명의 기술적 과제를 두고 있다.Detailed technical objective of the present invention is to be injected by the tip (Tip) that can control the tissue by controlling the tissue before the molten metal is injected into the cavity of the mold, by the temperature control of the sleeve (Sleeve) and high frequency power control Riser tube, a fusion technology of intelligent system software and hardware that controls the stirring effect of the molten metal and detects the problem of equipment during injection and shows it on the control display for the operator to know in advance. The technical problem of the present invention is to control the production time according to the size change, the efficient use of the medium- and high-pressure molding equipment for speed control using electronic stirring and the quantitative hot water supply system for environmentally friendly production.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내부에 제품 성형을 위한 캐비티를 구비하는 금형에 용탕을 주입하는 주조장치로써; 용탕을 소정 온도로 유지하면서 저장하는 보온로와; 공급되는 용탕을 안내하는 통형상의 세라믹층과, 상기 세라믹층 외주연에 형성되고 길이방향으로 형성된 복수개의 냉각수홀을 구비하는 슬리브재료를 포함하는 슬리브; 상기 슬리브의 외측면에 권취되어, 전자장을 형성하는 전자교반용 코일; 상기 보온로에서 용탕을 상기 슬리브의 내측으로 공급하는 공급수단; 상기 슬리브와 연설되고, 상기 금형 내부로 용탕을 안내하는 금형주입구를 포함하여 구성된다. The present invention for achieving the above object, as a casting device for injecting molten metal into a mold having a cavity for forming a product therein; An insulator for storing the molten metal at a predetermined temperature; A sleeve comprising a cylindrical ceramic layer for guiding the molten metal to be supplied and a sleeve material formed on an outer circumference of the ceramic layer and having a plurality of cooling water holes formed in a longitudinal direction; An electromagnetic stirring coil wound on an outer surface of the sleeve to form an electromagnetic field; Supply means for supplying the molten metal to the inside of the sleeve in the heating furnace; And a mold injection hole which is in communication with the sleeve and guides the molten metal into the mold.

그리고 전자교반용 코일의 외측면에 설치되어 코일을 보호하는 슬리브 외피가 설치되는 것이 바람직하다. And it is preferable that the sleeve shell is provided on the outer surface of the coil for electromagnetic stirring to protect the coil.

실시예에 의하면, 상기 보온로는 뚜껑을 포함하고, 상기 공급수단은 상기 뚜껑에 설치되어 용탕의 표면 압력을 제어하는 가스 출구 밸브와 가스주입 조절밸브로 구성되며, 용탕은 표면 압력에 의하여 라이저 튜브를 통하여 상기 슬리브로 공급되고 있다. According to an embodiment, the heating furnace includes a lid, and the supply means comprises a gas outlet valve and a gas injection control valve installed on the lid to control the surface pressure of the molten metal. It is supplied to the sleeve through.

다른 실시예에 의하면, 상기 공급수단은 보온로 내부의 용탕을 슬리브로 공급하는 펌프로 구성된다. According to another embodiment, the supply means is composed of a pump for supplying the molten metal in the heat retention furnace to the sleeve.

그리고 보온로의 외측면에는 단열재가 설치되고, 보온로의 뚜껑에는 히터가 설치되는 것이 바람직하다. And it is preferable that a heat insulating material is provided in the outer side surface of a heat insulation furnace, and a heater is installed in the cover of a heat insulation furnace.

그리고 상기 보온로의 내측면을 형성하는 내면 벽체는 분리 가능하게 설치되는 것이 바람직하다. And it is preferable that the inner surface wall which forms the inner side of the said heating path is detachably installed.

다음에는 도면에 도시한 실시예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다. Next, the present invention will be described in more detail with reference to the embodiments shown in the drawings.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 장치의 중심부분에는, 제품생산용 금형(9)이 설치되어 있고, 도시한 실시예에 있어서는 상기 금형(9)은 상하방향으로 분리 가능한 한쌍의 예가 도시되어 있다. 그리고 상기 금형(9)의 내부에 형성되는 캐비티(9a)에는, 사출실린더(7)에 의하여 용융상태의 소재(11)를 주입할 수 있다. 여기서 실린더(1)를 지지하는 실린더프레임(1a)의 하부에 부착되어 있는 금형 크램핑 지그(1b)가, 금형(9)의 캐비티(9a) 내부로 소재가 유입될 때 발생하는 수직방향 의 하중을 지지할 수 있게 된다. As shown in Fig. 1, a mold 9 for producing a product is provided in the central portion of the apparatus of the present invention. In the illustrated embodiment, a pair of examples in which the mold 9 can be separated in the vertical direction is illustrated. It is. The material 9 in the molten state can be injected into the cavity 9a formed in the mold 9 by the injection cylinder 7. Here, the vertical clamping force generated when the mold clamping jig 1b attached to the lower part of the cylinder frame 1a supporting the cylinder 1 flows into the cavity 9a of the mold 9. Will be able to support.

그리고 금형 캐비티(9a) 내에 주입되어 응고된 제품의 분리를 위하여 제품 이젝트 핀(1d)이 이젝트 고정 플레이트(1c)에 부착되어 있다. 상기 이젝트 핀(1d)의 동작은 유압실린더(1)에 의하여 제어된다. 상기 이젝트핀(1d)은 금형 클램핑 지그(1b)을 관통한 상태에서 금형(9)의 상부금형을 통과하면서 캐비티(9a) 내부의 제품을 이젝트 시키게 된다. The product eject pin 1d is attached to the eject fixing plate 1c to separate the product injected and solidified in the mold cavity 9a. The operation of the eject pin 1d is controlled by the hydraulic cylinder 1. The eject pin 1d passes through the upper mold of the mold 9 while passing through the mold clamping jig 1b to eject the product inside the cavity 9a.

여기서 복잡한 형상의 부품을 금형 캐비티 내부(9a)로부터 추출하기 위해서는 제품생산용 금형(9)을 좌우로 분리하여야 한다. 상기 제품생산용 금형(9)의 좌우 분리를 위하여, 금형 좌우 이동지그(4)가 부착되어 있으며, 금형의 분리를 위한 금형 분리 유압실린더(5)를 이동지그(4)의 외측면에 설치하고 있다. 이와 같은 금형 좌우 이동지그(4)는, 금형(9)이 좌우방향으로 분할되면서 내부의 제품을 취출할 때 사용될 수 있는 것이다. In this case, in order to extract a complex part from the mold cavity 9a, the mold 9 for product production must be separated from side to side. In order to separate the left and right of the mold 9 for producing the product, mold left and right moving jig 4 is attached, and the mold separating hydraulic cylinder 5 for separating the mold is installed on the outer surface of the moving jig 4. have. Such a mold left and right moving jig 4 can be used when the mold 9 is taken out in the left and right directions while taking out the product therein.

그리고 후술하는 용탕 급탕 장치로부터 도출된 소재(11)를 전자교반과 냉각에 의하여 고상율이 0~20% 또는 30~50%의 범위내로 제어한 후, 사출실린더(7)에 의하여 제품 생산용 금형(9)의 캐비티 내부에 주입하게 된다. 이 때 상기 소재(11)는 금형 캐비티 주입구(8)를 통하여 금형(9)의 내부로 유입된다. 여기서 사출압력은 고상율에 의존한다. And after controlling the material 11 derived from the molten metal hot water supply device to be described later in the range of 0 to 20% or 30 to 50% by electronic stirring and cooling, the mold for producing a product by the injection cylinder (7) It is injected into the cavity of (9). At this time, the material 11 is introduced into the mold 9 through the mold cavity injection hole 8. The injection pressure here depends on the solid phase rate.

본 발명에 의한 전자교반장치(6)는, 용해되어 있는 소재(11)에 전자장을 작용시키면 용탕이 강력히 교반되어 응고시 수지상정(덴드라이트) 조직이 형성되지 않아 기계적 성질이 우수한 제품을 제조할 수 있는 원리를 이용하고 있다. 이와 같은 전자교반장치 자체의 구성 및 동작원리는 특허출원 제2000-0006906호로 제안된 바 있다. In the electronic stirrer 6 according to the present invention, when the electromagnetic field is applied to the melted material 11, the molten metal is strongly stirred to form a product having excellent mechanical properties since no dendrite structure is formed during solidification. I use the principle that can be. The configuration and operation principle of such an electronic stirrer itself have been proposed in Patent Application No. 2000-0006906.

상기 금형(9)의 온도는 150~250℃로 제어되도록 하며, 연속작업시 온도상승을 억제하기 위하여 금형내부에 냉각회로가 삽입되어 있다. 사출실린더에 의하여 사출할 때는 속도와 사출압력의 제어가 각각 동시에 되도록 장비가 구성되어 있다.The temperature of the mold 9 is controlled to 150 ~ 250 ℃, the cooling circuit is inserted into the mold in order to suppress the temperature rise during continuous operation. When injecting with the injection cylinder, the equipment is configured so that the speed and the injection pressure can be controlled at the same time.

상기 금형(9)은, 상술한 바와 같이, 좌우분할 또는 상하분할이 가능하도록 구성된다. 그리고 제품의 형상 특성에 따라서 금형의 분할을 상하, 좌우, 앞뒤로 각각 분할할 수 있도록 금형을 고정할 수 있는 금형 좌우 이동지그(4)와 상하금형 고정자(2)가 부착되어 있다. 상기 상하금형 고정자(2)와 상부금형(3)은 유압실린더(1)에 의하여 상하 이동이 제어되도록 구성되어 있다.As mentioned above, the said metal mold | die 9 is comprised so that a left-right division or an up-down division is possible. In addition, the left and right moving jig 4 and the up and down mold stator 2, which can fix the mold so that the division of the mold can be divided up, down, left and right, respectively, according to the shape characteristics of the product, are attached. The upper and lower mold stators 2 and the upper mold 3 are configured such that the vertical movement is controlled by the hydraulic cylinder 1.

제품 생산시 상하금형 고정자(2)는, 유압실린더(1)에 의하여 금형 클램핑지그(1b)와 함께 제품 생산용 금형(9)에 수직방향으로 압력을 가하여 금형을 상하방향에 대하여 고정하게 된다. 그리고 제품을 금형(9)에서 취출할 때, 이젝트 고정플레이트(1c)가 하방으로 이동하면서, 이젝트 고정플레이트(1c)에 고정된 이젝트핀(1d)이 제품 생산용 금형(9)의 내부로 주입되어, 제품을 취출할 수 있게 된다. In the production of the product, the upper and lower mold stators 2 apply pressure to the mold 9 for product production together with the mold clamping jig 1b by the hydraulic cylinder 1 to fix the mold in the vertical direction. When the product is taken out of the mold 9, the eject pin fixing plate 1c moves downward, and the eject pin 1d fixed to the eject fixing plate 1c is injected into the mold 9 for product production. Thus, the product can be taken out.

그리고 전자교반장치(6)는, 그 하부에 설치되어 있는 지지대(10)에 의하여 지지된다. 상기 금형(9)을 분리하는 유압제어기와 소재(11)를 교반하는 제어기는 각각 분리하여 제어된다. 상기 전자교반장치(6)의 상부에 연설되는 용탕주입구(12)를 통하여 금형(9)으로 유입된 소재(11)는, 전자교반장치(6)가 부착 된 슬리브(13) 내부에서 강력히 교반이 수행되면서, 사출실린더(7)에 의하여 금형내부에 유입된다. 상기 전자교반장치(6)에 의한 전자교반을 통하여 용탕의 응고조직이 미세화되며, 또한 수지상정의 조직이 형성되는 것을 예방할 수 있다. 이때 주입된 용탕이 슬리브(13) 내부표면에서 응고가 되지 않고 강력한 교반을 실시하기 위하여 슬리브(13)는, 도 2에 도시한 바와 같은 구조를 가지고 있고, 후술하는 바와 같은 전자교반장치(6)를 구비하고 있다. And the electronic stirring device 6 is supported by the support stand 10 provided in the lower part. The hydraulic controller for separating the mold 9 and the controller for stirring the material 11 are separately controlled. The raw material 11 introduced into the mold 9 through the molten metal injection hole 12 that is delivered to the upper portion of the electronic stirrer 6 is strongly stirred inside the sleeve 13 to which the electronic stirrer 6 is attached. While being performed, it is introduced into the mold by the injection cylinder (7). Through the electronic stirring by the electronic stirring device 6, the solidified structure of the molten metal can be miniaturized, and the formation of dendritic tissue can be prevented. In this case, in order to perform strong stirring without injecting molten metal from the inner surface of the sleeve 13, the sleeve 13 has a structure as shown in FIG. 2, and the electronic stirring device 6 as described later. Equipped with.

도 2에 도시한 바와 같이, 용탕(18)과 접촉하는 부위는 원통형의 세라믹층(14)로 형성되어 있어서, 전자교반시 용탕의 보온효과를 가짐과 동시에 망으로 되어 있어 전자장의 형성을 위한 슬리브 재료(16)와의 사이에서 절연효과의 기능을 가져온다. 그리고 원통형의 상기 슬리브재료(16) 중간에는 길이방향으로 복수개의 냉각수 홀(15)이 형성되어 있다. 슬리브재료(16)는, 비자성체 재료로 만들어져서, 전자교반용 코일에 의하여 발생하는 전자장을 용탕에 직접 전달하는 역할을 수행하여, 정확히 제어되는 전자교반을 가능하게 하는 재료이다. As shown in FIG. 2, the portion in contact with the molten metal 18 is formed of a cylindrical ceramic layer 14, which has a heat insulating effect at the time of electrostirring and is meshed to form a sleeve for forming an electromagnetic field. The function of the insulation effect is brought about with the material 16. In the middle of the cylindrical sleeve material 16, a plurality of cooling water holes 15 are formed in the longitudinal direction. The sleeve material 16 is made of a nonmagnetic material and serves to directly transfer the electromagnetic field generated by the coil for electromagnetic stirring to the molten metal, thereby enabling precisely controlled electron stirring.

이 때 제품의 중량에 적합한 양을 전자교반하기 위하여 슬리브(13)의 길이와 내경에 대한 적정한 설계가 필요하다. 그리고 슬리브 재료(16) 표면에는 전자장의 형성을 위한 전자교반용 코일(17)이 감겨져 있고, 상기 코일(17)의 보호를 위하여 슬리브 외피(16a)가 코일(17)의 외측면에 부착되어 있다.In this case, an appropriate design for the length and the inner diameter of the sleeve 13 is required in order to stir the amount suitable for the weight of the product. On the surface of the sleeve material 16, an electromagnetic stirring coil 17 is wound around the surface of the sleeve material 16, and a sleeve shell 16a is attached to the outer surface of the coil 17 to protect the coil 17. .

도 3은 전자교반장치(6) 및 슬리브(13)을 도시한 것으로, 상기 소재(11)에 전자장을 인가하기 위하여 전자교반용 코일(17) 등이 설치된 전자교반장치(6) 내부의 슬리브(13)를 통하여 소재(11)가 주입되는 부분을 상세하게 도시하고 있다. 상 기 슬리브(13)에 금형 캐비티 금형 주입구(8)이 설치되어 있다. 상기 사출실린더(7)의 내부에는, 상술한 바와 같이 실린더 변형방지와 원활한 사출을 위하여 냉각수가 유입되도록 설계되어 있다. 도 3을 통하여 상기 실린더(7)의 구동에 의하여 소재(11)가 금형 내부의 캐비티(9a)로 주입될 수 있음을 알 수 있고, 이러한 소재(11)의 주입과정에서 전자교반장치(6)에 의하여 충분한 전자교반이 일어남을 알 수 있을 것이다. FIG. 3 illustrates an electronic stirrer 6 and a sleeve 13. The sleeve inside the electronic stirrer 6 in which an electromagnetic stirrer coil 17 or the like is installed to apply an electromagnetic field to the material 11. 13 shows in detail the portion in which the material 11 is injected. The mold cavity mold injection hole 8 is provided in the sleeve 13. As described above, the injection cylinder 7 is designed such that coolant flows in to prevent cylinder deformation and smooth injection. It can be seen from FIG. 3 that the material 11 can be injected into the cavity 9a inside the mold by driving the cylinder 7, and the electronic stirring device 6 in the process of injecting the material 11. It can be seen that sufficient electronic stirring takes place.

그리고 도 4는 정량급탕 시스템으로 소재의 온도, 소재의 양, 주입속도가 제어될 수 있는 장치의 개략도이다. And Figure 4 is a schematic diagram of a device that can be controlled the temperature, the amount of material, the injection rate of the material to the quantitative hot water supply system.

도시한 바와 같이, 용탕(37)을 저장할 수 있는 보온로(38)의 내부에, 용해된 소재를 용탕주입구(36)를 통하여 주입할 수 있으며, 또한 작업시 용탕재주입구(25)를 통하여 용해된 소재를 주입할 수 있다.As shown, the molten material can be injected through the molten metal inlet 36 to the inside of the heat retention furnace 38 that can store the molten metal 37, and also melted through the molten metal inlet 25 during operation. Can be injected.

상기 보온로(38)는, 용탕 소재를 일정한 온도로 유지할 수 있는 기능을 하는 것이다. 그리고 상기 보온로(38)의 표면 온도를 50℃ 이하로 유지하기 위하여 상기 보온로(38)의 외측면에는 세라믹 재료의 단열재(22)가 부착되어 있다. 상기 보온로(38)의 수명을 연장하기 위하여 보온로 내벽 벽체(21)에는 세라믹 혹은 실리콘 등으로 코팅되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 보온로(38)의 내면 벽체(21)를 교체할 수 있도록 단열재(22)와 보온로 내면 벽체(21)을 각각 분리하여 설치하는 것이 더욱 바람직하다. The said thermal insulation furnace 38 has a function which can maintain a molten metal raw material at a fixed temperature. In order to maintain the surface temperature of the thermal furnace 38 at 50 ° C. or lower, a heat insulating material 22 of ceramic material is attached to the outer surface of the thermal furnace 38. In order to extend the life of the thermal insulation 38, it is preferable that the thermal insulation inner wall 21 is coated with ceramic or silicon. And it is more preferable to separate and install the heat insulating material 22 and the heat insulation inner surface wall 21 so that the inner wall 21 of the heat insulation 38 can be replaced.

소재의 주입작업을 수행하기 전에 가스 출구 밸브(32)를 통하여 용탕의 표면(39)에 작용하는 압력을 제어한다. 상기 용탕(37)을 공급하기 위한 라이저튜 브(20)는 세라믹 튜브로 되어 있으며, 생산 사이클 및 제품의 크기에 따라서 내경이 결정된다. 상기 보온로(38)의 내부에서 제어된 압력에 의하여, 라이저 튜브(20)를 통하여 용탕(37)이 유출되고, 용탕 출구(35)를 통하여 도 2 및 도 3에 도시한 전자교반장치(6) 내부로 유입된다. 그리고 상기 전자교반장치(6)가 장착된 슬리브(13)의 내부로 유입된 용탕은 일정시간 전자교반된 후 사출속도와 압력이 제어되는 상태에서, 금형 내부의 캐비티(9a)로 주입될 것이다. 그리고 용탕소재를 이루는 성분의 밀도차이로 인하여 침전, 부상을 제어하고 응고시 결정립을 미세화하기 위하여 전자교반 후작업이 이루어져야 한다.The pressure acting on the surface 39 of the molten metal is controlled through the gas outlet valve 32 before the material injection operation is performed. Riser tube 20 for supplying the molten metal 37 is made of a ceramic tube, the inner diameter is determined according to the production cycle and the size of the product. The molten metal 37 flows out through the riser tube 20 by the pressure controlled in the heat retainer 38, and the electronic stirrer 6 shown in FIGS. 2 and 3 through the molten metal outlet 35. ) Flows inside. The molten metal introduced into the sleeve 13 on which the electronic stirrer 6 is mounted will be injected into the cavity 9a in the mold in a state in which the injection speed and the pressure are controlled after the electronic stirring for a predetermined time. Due to the density difference of the components constituting the molten metal material, after-electron-stirring work should be performed to control precipitation and flotation and to refine the grains during solidification.

이와 같은 작업시 용탕표면(39)의 온도저하를 방지하기 위하여, 히터(23)가 보온로 뚜껑(40)에 설치되어 있다. 그리고 작업중 용탕표면(39)의 압력을 일정하게 유지하기 위하여, 가스주입 조절밸브(30)와 가스 출구 밸브(32)가 보온로 뚜껑(40)에 각각 부착되어 있다. 그리고 상기 보온로뚜껑(40)과 보온로의 상부벽체(47)의 결합은 기계적 구조를 이용하되, 공지된 어떠한 구조를 이용하는 것이 가능할 것이다. In order to prevent the temperature drop of the molten metal surface 39 during this operation, a heater 23 is provided on the lid 40 of the heat insulating furnace. In order to maintain a constant pressure on the molten metal surface 39 during operation, a gas injection control valve 30 and a gas outlet valve 32 are respectively attached to the thermostat lid 40. And the coupling of the heat insulating cap 40 and the upper wall 47 of the heat insulating furnace using a mechanical structure, it will be possible to use any known structure.

그리고 작업 중 보온로 내부를 관찰하기 위하여 관찰구(28)가 부착되어 있다. 상기 보온로(38) 내부의 청소는 용탕주입구(36)를 통하여 잔류소재를 제거할 수 있다.And the observation port 28 is attached to observe the inside of the heating furnace during the operation. Cleaning of the interior of the heating furnace 38 may remove the residual material through the molten metal inlet 36.

상기 보온로(38)의 높이를 조절하기 위하여 상하이동기구(34)는 유압 및 공압 실린더(48)를 이용하며, 로드셀(33)을 설치하여 용탕(37)의 무게를 수시로 측정할 수 있도록 한다. 이러한 작동은 전자동으로 수행되며, 작동을 제어하기 위한 제어반(41)과 변환기(24)가 각각 설치되어 있다.Shanghai copper mechanism 34 uses a hydraulic and pneumatic cylinder 48, in order to adjust the height of the heating furnace 38, by installing a load cell 33 so that the weight of the molten metal 37 can be measured at any time. . This operation is performed automatically, and a control panel 41 and a converter 24 for controlling the operation are provided, respectively.

도 5는 도 1의 속도제어용 고압 및 중압 본체장비와 도 4의 자동급탕 장치를 연결하여 알루미늄 자동차 부품을 생산하는 장비의 구성도이다.Figure 5 is a block diagram of the equipment for producing aluminum automobile parts by connecting the high pressure and medium pressure main body equipment for speed control of Figure 1 and the automatic hot water supply device of FIG.

생산 사이클 타이밍과 부품의 중량에 적합한 용탕(37)을 보온로(38)에서 용탕출구(35)를 통하여 슬리브(13) 내부를 경유하여 금형(9)의 내부에 형성된 캐비티(9a)로 공급하게 된다. 그리고 상기 보온로(38)에서의 용탕(37)의 공급 및 슬리브(13) 내부를 경유하여 금형 캐비티(9a)로 소재가 공급되는 것은 상술한 바와 같다. The molten metal 37 suitable for the production cycle timing and the weight of the parts is supplied from the heat insulating furnace 38 to the cavity 9a formed inside the mold 9 via the molten metal outlet 35 through the sleeve 13. do. In addition, the material is supplied to the mold cavity 9a via the supply of the molten metal 37 in the heat retention furnace 38 and the inside of the sleeve 13, as described above.

도 6은 도 1의 속도제어용 고압 및 중압 본체장비와 자동펌프(43) 시설을 갖춘 자동급탕장치를 연결한 상태를 도시하고 있다. 즉, 본 실시예에서는 보온로(44) 내부에 일정온도로 유지된 용탕(46)을 펌프(43)를 통하여 슬리브(13) 내부에 주입하는 장치이다. 상기 펌프(43)의 작동시간, 크기 등에 따라서 일정량의 용탕(46)이 슬리브(13)에 주입된 뒤 전자교반을 수행한 수, 속도, 압력이 제어된 사출실린더(7)를 작동하여 작업이 가능하도록 되어 있다. FIG. 6 illustrates a state in which the high pressure and medium pressure main body equipment for controlling the speed and the automatic hot water supply device equipped with the automatic pump 43 are connected. That is, the present embodiment is a device for injecting the molten metal 46 maintained at a constant temperature inside the heat retention path 44 into the sleeve 13 through the pump 43. According to the operation time, size, etc. of the pump 43, a certain amount of molten metal 46 is injected into the sleeve 13, and then the operation is performed by operating the injection cylinder 7 in which the number, speed, and pressure of the electrostirring are controlled. It is possible.

상기 자동펌프(43)의 용량은 제품의 중량 및 생산시간 등을 결정하는 중요한 요소이다. 상기 슬리브(13)의 내부로 유입되는 용탕을 일정시간 교반한 수 사출실린더(7)를 이용하여 속도가 0.1~1.2m/sec 범위 내에서 사출한다. 사출범위는 성분편석과 난류유동 범위를 억제하고, 슬리브(13) 내부에 응고층을 억제하기 위한 속도 범위로 제한한다.The capacity of the automatic pump 43 is an important factor in determining the weight and production time of the product. The molten metal flowing into the sleeve 13 is injected within a range of 0.1 to 1.2 m / sec using a water injection cylinder 7 stirred for a predetermined time. The injection range is limited to a speed range for suppressing component segregation and turbulent flow range and suppressing a solidification layer inside the sleeve 13.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면, 일정한 조건하에서의 용탕을 전자교반장치를 경유하여, 금형 캐비티(9a) 내부로 공급하게 됨을 알 수 있다. 이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명은 첨부한 특허청구의 범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다. As described above, according to the present invention, it can be seen that the molten metal under a predetermined condition is supplied into the mold cavity 9a via the electronic stirring device. Within the basic technical scope of the present invention, many other modifications are possible to those skilled in the art, and the present invention should be interpreted based on the appended claims.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 자동차 경량부품의 주조를 위한 새롭고 다양한 형상의 부품 디자인·설계 기술을 촉진시킬 수 있으며, 국내 부품 업체의 기술수준을 작동자의 숙련도에 관계없이 향상시킬 수 있는 효과가 발생한다.According to the present invention as described above, it is possible to promote the design and design technology of parts of the new and various shapes for the casting of light weight parts for automobiles, and the effect of improving the technical level of domestic parts companies regardless of the skill of the operator Occurs.

경제사회적 측면의 효과는 기존 방비의 수출 대체 품목으로 전환할 수 있으며, 전자와 기계 기술의 융합기술로서 환경개선에 획기적으로 기여함과 동시에 자동차 부품업체의 고부가가치화로 인한 경쟁력 강화가 기대되고 수송기계의 경량화 촉진을 통해 에너지 절감 및 환경부담을 감소시키는 사회적 파급효과가 크다.The economic and social effects can be converted into export-replacement items of existing defense, and contributed to the environmental improvement as a convergence technology of electronic and mechanical technology, and is expected to strengthen competitiveness due to the high value added of automobile parts manufacturers. The social ripple effect of saving energy and reducing environmental burden by promoting lightweighting is great.

그리고 자동차 부품 산업의 경쟁력을 강화시키기 위해 기계, 전자, 전기 및 친환경 생산기술이 고안되어 노동 집약형 부가가치 제품을 생산하는 자동차 부품 업체의 제품 공정 기술과 본 고안장비를 통하여 기계 산업과 소재 산업의 활성화를 촉진할 수 있다. 종래의 저압주조의 단점인 생산성 저하, 불량률 등을 획기적으로 개선시킬 수 있다.In order to strengthen the competitiveness of the automotive parts industry, mechanical, electronic, electrical and eco-friendly production technologies are devised to promote the vitalization of the machinery industry and the material industry through the product process technology of the automobile parts companies that produce labor-intensive value-added products and the equipment. I can promote it. It is possible to drastically improve productivity, defect rate, and the like which are disadvantages of the conventional low pressure casting.

따라서 본 발명에 의하여 고안되어진 장비를 이용하여 고강도 경량화를 요구하는 각종 자동차 부품을 생산하기 위하여 원가절감, 생산성 향상, 품질향상, 에너지 절감 및 환경친화적인 측면에서 더욱 유리한 장점을 가질 수 있을 것이라고 기 대된다. 그리고 본 발명에 의하면, 1) 전자교반을 응용한 속도제어용 중압·고압 성형 장비 및 부품 생산 시스템 구성은 기존의 저압주조법의 압력을 높임과 동시에 용탕에 전자교반을 함으로써 저압주조시 발생하는 수지상정을 제거하여 기계적 성질이 우수한 제품을 얻을 수 있고, 2) 용탕이 금형의 캐비티 내부에 주입되기 전에 조직 제어를 하여 속도 제어가 가능한 팁(Tip)에 의하여 사출이 되도록 하고 있다. 그리고 3)슬리브(Sleeve)의 온도제어와 고주파 전력조절에 의하여 용탕의 교반 효과를 제어함을 통해 수지상정을 제거하여 제품의 기계적 성질의 향상을 꾀할 수 있으며, 4) 지능형 시스템의 S/W와 H//W의 융합기술을 통해, 사출 중 장비에 발생하는 문제점을 센서에서 감지하여 작업자가 미리 알 수 있도록 제어화면(Control Display)상에 나타나도록 하여 장비의 정확한 제어가 가능하다.Therefore, it is expected to have more advantageous advantages in terms of cost reduction, productivity improvement, quality improvement, energy saving and environmental friendliness in order to produce various automobile parts requiring high strength and light weight using the equipment devised by the present invention. do. In addition, according to the present invention, 1) the construction of the medium pressure / high pressure molding equipment and the parts production system for controlling the speed by applying the electronic stirring is performed to increase the pressure of the existing low pressure casting method and at the same time perform the electronic stirring on the molten metal to reduce the resin assumption generated during the low pressure casting It is possible to obtain a product having excellent mechanical properties by removing it. 2) Before the molten metal is injected into the cavity of the mold, the tissue is controlled to be injected by a tip that can control the speed. And 3) improve the mechanical properties of the product by removing the resinous phase by controlling the stirring effect of the melt by controlling the temperature of the sleeve and controlling the high frequency power. 4) S / W and intelligent system Through the fusion technology of H // W, it is possible to precisely control the equipment by detecting the problem occurring in the equipment during injection and displaying it on the control display for the operator to know in advance.

그리고 5) 인터넷을 통하여 유지·보수가 가능하도록 하는 기능을 추가하여 장비 유지 보수에 편리하고, 6)정량급탕의 오차 범위는 ±1%이내가 되도록 하며, 용탕의 온도변화는 ±2℃ 이내로 하여 생산제품의 항상성을 유지할 수 있다. And 5) It is convenient for equipment maintenance by adding a function that enables the maintenance and repair through the Internet. 6) The error range of fixed quantity hot water should be within ± 1%, and the temperature change of molten metal should be within ± 2 ℃ Maintain homeostasis of products.

또한 7) 라이저 튜브(Riser tube)의 크기변화와 압력에 따른 제품 생산 주기를 제어함으로써 생산량의 증대에 효과가 기대되고, 8) 전자교반을 응용한 속도제어요 중압·고압 성형 장비 및 부품 생ㅅ나 시스템 구성의 효율적인 사용을 위하여 정량급탕 시스템을 부착하여, 용탕보온시 에너지 절감은 물론 용탕의 산화층 억제가 가능하여 제품의 품질에 크게 기여하며, 용탕의 자동급탕에 의하여 현장에 환경 친화적인 생산이 가능한 장점이 기대된다.
In addition, 7) it is expected to increase the output by controlling the size change of riser tube and the production cycle according to the pressure. 8) Speed control using electronic stirring. B Attaching fixed quantity hot water system for efficient use of system configuration, it is possible to save energy when keeping molten metal and to suppress the oxidation layer of molten metal, which contributes greatly to the quality of the product. Possible advantages are expected.

Claims

A casting apparatus for injecting molten metal into a mold having a cavity for forming a product therein;

An insulator for storing the molten metal at a predetermined temperature;

A sleeve including a tubular ceramic layer for guiding the molten metal to be supplied and a sleeve material (16) having a plurality of cooling water holes formed in an outer periphery of the ceramic layer and formed in a longitudinal direction;

An electromagnetic stirring coil wound on an outer surface of the sleeve to form an electromagnetic field;

Supply means for supplying the molten metal to the inside of the sleeve in the heating furnace;

A mold inlet which is in communication with the sleeve and guides the molten metal into the mold;

The heating furnace includes a lid, and the supply means is installed on the lid and comprises a gas outlet valve and a gas injection control valve for controlling the surface pressure of the molten metal, the molten metal to the sleeve through the riser tube by the surface pressure Supplied;

The heating path is supported by the Shanghai copper mechanism 34 and height adjustable by the hydraulic or pneumatic cylinder 48, the gas outlet valve and gas injection based on the weight value measured by the load cell 33 Casting apparatus characterized in that the fixed quantity hot water supply is possible by the control of the control valve.

The casting apparatus of claim 1, further comprising a sleeve shell installed on an outer surface of the coil for electromagnetic stirring to protect the coil.

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The casting apparatus according to claim 1 or 2, wherein a heat insulating material is provided on an outer surface of the heat insulating furnace.

The casting apparatus according to claim 5, wherein the lid is provided with a heater.

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