KR100580725B1 - Steel material to insert between the water jacket core and oil passage core - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실린더 헤드의 제작을 위해 금속용액 주입공정 과정에서 워터 재킷 코어가 오일 패시지 코어를 향하여 부상되는 것을 방지하기 위한 스틸 인서트 부재를 제공할 뿐만 아니라, 상기한 스틸 인서트 부재를 이용하여 실린더 헤드를 제작하는 방법과 그 제작방법에 의해 형성된 실린더 헤드에 관한 것으로,The present invention not only provides a steel insert member for preventing the water jacket core from floating toward the oil passage core in the metal solution injection process for the manufacture of the cylinder head, and also uses the steel insert member to It relates to a manufacturing method and a cylinder head formed by the manufacturing method,
실린더 헤드의 제작과정에서 실린더 헤드 보스의 내부에 마련되는 워터 재킷과 오일 패시지의 형성을 위하여 상부금형과 하부금형의 사이에 워터 재킷 코어와 오일 패시지 코어가 개재된 상태에서 금속용액을 주입하는 공정을 실시하여 실린더 헤드를 성형하는 방법에 있어서, 상기한 금속용액 주입공정에서 상기한 워터 재킷 코어가 부상되어 워터 재킷 코어의 상부면과 오일 패시지 코어에 접하게 되는 것을 방지하기 위해 상기 워터 재킷 코어와 오일 패시지 코어의 사이의 도중에는 별도의 스틸 인서트 부재를 위치시키는 스틸 인서트 부재 인서트 공정을 실시한 후, 금속용액 주입공정을 실시하는 것을 특징으로 한다.In the manufacturing process of the cylinder head, the process of injecting the metal solution with the water jacket core and the oil passage core interposed between the upper mold and the lower mold to form the water jacket and the oil passage provided in the cylinder head boss. In the method of forming a cylinder head, the water jacket core and the oil passage to prevent the water jacket core is floating in contact with the upper surface and the oil passage core of the water jacket core in the metal solution injection step. In the middle of the core is characterized in that the metal solution injection step is carried out after performing a steel insert member insert step for positioning the separate steel insert member.
또한, 상기한 실린더 헤드 제작방법에 의해 제작되는 실린더 헤드에 있어서,Moreover, in the cylinder head manufactured by the above-mentioned cylinder head manufacturing method,
워터 재킷과 오일 패시지 사이를 경계하는 미들 데크의 도중에는 워터 재킷 코어 부상방지를 위한 스틸 인서트 부재가 상기 미들 데크와 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.In the middle of the middle deck boundary between the water jacket and the oil passage is characterized in that the steel insert member for preventing the water jacket core is formed integrally with the middle deck.
실린더 헤드, 스틸 인서트 부재, 워터 재킷, 오일 패시지Cylinder head, steel insert member, water jacket, oil passage
Description
도 1은 본 발명에 의해 형성된 스틸 인서트 부재를 도시한 도면.1 shows a steel insert member formed by the present invention.
도 2는 본 발명에 의한 스틸 인서트 부재가 사용된 실린더 헤드 제작공정을 설명하기 위한 도면.2 is a view for explaining a cylinder head manufacturing process using a steel insert member according to the present invention.
도 3은 스틸 인서트 부재가 사용된 실린더 헤드의 요부단면도.3 is a cross sectional view of a main portion of a cylinder head in which a steel insert member is used.
도 4는 본 발명에 의한 스틸 인서트 부재의 확대 단면도.4 is an enlarged cross-sectional view of a steel insert member according to the present invention.
도 5 내지 도 6은 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.5 to 6 are views for explaining the conventional technology.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing
30 : 주형 31 : 하부금형30: mold 31: lower mold
32 : 상부금형 33 : 워터 재킷 코어32: upper mold 33: water jacket core
33a : 상향 돌출부 34 : 오일 패시지 코어33a: upward protrusion 34: oil passage core
34a : 하향 돌출부 40 : 실린더 헤드34a: downward protrusion 40: cylinder head
42 : 미들 데크 43 : 워터 재킷42: Middle Deck 43: Water Jacket
44 : 오일 패시지 50 : 스틸 인서트 부재44: oil passage 50: steel insert member
51 : 몸체 52,53 : 플랜지51
54 : 워터 재킷 코어 안착홈 55 : 오일 패시지 코어 안착홈54: water jacket core seating groove 55: oil passage core seating groove
S : 스파이니 무늬S: Spiny Pattern
본원 발명은 실린더 헤드 제작시 사용되는 스틸 인서트 부재와 스틸 인서트 부재를 이용한 실린더 헤드의 제작방법 및 그 제작방법으로 제작된 실린더 헤드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실린더 헤드의 제작을 위해 금속용액 주입공정 과정에서 워터 재킷 코어가 오일 패시지 코어를 향하여 부상되는 것을 방지하기 위한 스틸 인서트 부재를 제공할 뿐만 아니라, 상기한 스틸 인서트 부재를 이용하여 실린더 헤드를 제작하는 방법과, 그 제작방법에 의해 형성된 실린더 헤드에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a cylinder head using a steel insert member and a steel insert member used in the manufacture of a cylinder head, and a cylinder head manufactured by the manufacturing method. More specifically, a metal solution injection process for manufacturing a cylinder head. In addition to providing a steel insert member for preventing the water jacket core from floating toward the oil passage core in the process, a method of manufacturing a cylinder head using the steel insert member described above, and a cylinder head formed by the manufacturing method It is about.
실린더 블럭과 함께 엔진을 구성하는 실린더 헤드의 내측에는 피스톤 및 실린더와 함께 연소실을 형성되고, 그 외측에는 흡배기 매니폴드, 배기 밸브 기구, 점화 플러그 등이 부착되기 위한 다수의 구멍과 이들을 고정시키기 위한 볼트공 등이 형성된다.Inside the cylinder head constituting the engine together with the cylinder block, a combustion chamber is formed together with a piston and a cylinder, and on the outside thereof, a plurality of holes for attaching an intake and exhaust manifold, an exhaust valve mechanism, a spark plug, and the like, and bolts for fixing them. Ball and so on.
또한, 수냉식 엔진을 위한 워터 재킷이 실린더 헤드의 연소실을 포함한 흡배기 포트를 감싸는 외곽부에 형성되고, 엔진의 운전과정에 필요한 오일이 각 부품으로 공급될 수 있도록 오일이 통과되기 위한 오일 패시지가 형성된다. 실린더 헤드에 마련되는 워터 재킷 및 오일 패시지는 실린더 헤드의 주조과정에서 형성되는 것 이다.In addition, a water jacket for the water-cooled engine is formed on the outer portion surrounding the intake and exhaust port including the combustion chamber of the cylinder head, and an oil passage for passing the oil is formed so that the oil necessary for the operation of the engine can be supplied to each part. . The water jacket and oil passage provided on the cylinder head are formed during the casting of the cylinder head.
실린더 헤드의 주조공정은 도 5에 도시된 바와 같이, 연소실을 포함한 하부금형(11)과 실린더 헤드의 상부면을 이루는 상부금형(12)이 조립되어 주형(10)이 이루어지고, 상기 하부금형(11)과 상부금형(12)의 사이에 워터 재킷 및 오일 패지지의 형성을 위한 워터 재킷 코어(13)와 오일 패시지 코어(14)가 위치된 상태에서 금속용탕이 주입하는 과정으로 이루어진다.In the casting process of the cylinder head, as shown in FIG. 5, the
한편, 상기한 금속용탕의 주입과정에서 모래로 형성된 워터 재킷 코어(13)가 금속용탕의 압력과 용탕 주입시의 열에 의해 변형 부식되어 오일 패시지 코어(14)에 접하게 되는 현상이 방지될 수 있도록 상기한 워터 재킷 코어(13)와 오일 패시지 코어(14) 사이에는 워터 재킷 코어(13)의 부상방지를 위한 부상방지수단이 마련된다. 워터 재킷 코어(13)의 부상방지수단으로 종래에는 워터 재킷 코어(13)의 상부측 도중에 부상방지용 돌기(15)를 형성하는 것이 일반적이었다.Meanwhile, the
그리고, 상기와 같이 조립된 주형(10)에 금속용액을 주입한 후 응고후 탈사하는 과정에서 모래로 제작된 상기한 워터 재킷 코어(13)와 오일 패시지 코어(14)를 털어내므로서, 도 6에 도시된 바와 같이 금속재질의 실린더 헤드(20)의 금속형상의 미들 데크(21,22) 만이 남게 되는 것이다.In addition, while injecting the metal solution into the
따라서 상기한 실린더 헤드(20)의 워터 재킷(23)과 오일 패시지(24) 사이의 미들 데크(22) 도중에는 상기한 부상방지용 돌기(15)로 인한 구멍(25)이 형성되고, 이 구멍(25)을 없애기 위한 공정으로서 상기한 구멍에 별도로 제작된 밀봉 플러그(26)를 볼트조립하는 공정이 필요하게 된다.Therefore, a
그런데 상기와 같은 실린더 헤드 제작방법에서는 워터 재킷 코어에 부상방지용 돌기가 형성되더라도 워터 재킷 코어와 오일 패시지 코어가 모두 동일한 재질인 모래로 형성되므로서 주형 장착시에는 서로 맞닿은 상태이더라도 열에 의한 코어 밀착부의 들뜸이 발생되어 알루미늄 용탕시에 워터 재킷 코어의 완전한 부상방지는 불가능하였다. 또한, 밀봉 플러그를 장착하는 공정이 추가되어야 할 뿐만 아니라, 밀봉 플러그 장착을 위한 드릴링 과정 및 장착에서 워터 재킷과 오일 패시지 사이에 마련된 실린더 헤드의 중간 데크에 크랙이 발생되는 등의 문제점이 있었다. 또한, 이러한 크랙의 발생을 줄이기 위한 방안으로 밀봉 플러그가 장착되는 부분의 보스에 덧살을 형성하게 되는 경우에는 주조과정에서 기포발생 및 수축불량의 원인이 되는 문제점이 있었다.However, in the manufacturing method of the cylinder head as described above, even if the anti-float protrusion is formed on the water jacket core, both the water jacket core and the oil passage core are formed of sand of the same material. This prevented complete injury prevention of the water jacket core at the time of molten aluminum. In addition, not only the process of mounting the sealing plug has to be added, but also there is a problem in that a crack occurs in the intermediate deck of the cylinder head provided between the water jacket and the oil passage in the drilling process and the mounting for the sealing plug mounting. In addition, in the case of forming a gush in the boss of the portion to which the sealing plug is mounted in order to reduce the occurrence of such cracks, there was a problem that causes bubbles and shrinkage failure in the casting process.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 실린더 헤드의 제작을 위해 금속용액 주입공정 과정에서 워터 재킷 코어가 오일 패시지 코어를 향하여 부상되는 것을 방지하기 위한 스틸 인서트 부재를 제공할 뿐만 아니라, 상기한 스틸 인서트 부재를 이용하여 실린더 헤드를 제작하는 방법과 그 제작방법에 의해 형성된 실린더 헤드를 제공하는 데 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and provides a steel insert member for preventing the water jacket core from floating toward the oil passage core in the metal solution injection process for the manufacture of the cylinder head. Rather, it is an object to provide a method of manufacturing a cylinder head using the steel insert member and a cylinder head formed by the manufacturing method.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,The present invention as a means for achieving the above object,
실린더 헤드의 제작과정에서 실린더 헤드 보스의 내부에 마련되는 워터 재킷과 오일 패시지의 형성을 위하여 상부금형과 하부금형의 사이에 워터 재킷 코어와 오일 패시지 코어가 개재된 상태에서 금속용액을 주입하는 공정을 실시하여 실린더 헤드를 성형하는 방법에 있어서,In the manufacturing process of the cylinder head, the process of injecting the metal solution with the water jacket core and the oil passage core interposed between the upper mold and the lower mold to form the water jacket and the oil passage provided in the cylinder head boss. In the method for forming the cylinder head,
상기한 금속용액 주입공정에서 상기한 워터 재킷 코어가 부상되어 워터 재킷 코어의 상부면과 오일 패시지 코어에 접하게 되는 것을 방지하기 위해 상기 워터 재킷 코어와 오일 패시지 코어의 사이의 도중에는 별도의 스틸 인서트 부재를 위치시키는 스틸 인서트 부재 인서트 공정을 실시한 후, 금속용액 주입공정을 실시하는 것을 특징으로 한다.In order to prevent the water jacket core from floating in the metal solution injection process and contacting the upper surface of the water jacket core and the oil passage core, a separate steel insert member is disposed between the water jacket core and the oil passage core. After performing the steel insert member insert process to position, it is characterized by performing a metal solution injection process.
또한, 상기한 실린더 헤드 제작방법에 의해 제작되는 실린더 헤드에 있어서,Moreover, in the cylinder head manufactured by the above-mentioned cylinder head manufacturing method,
워터 재킷과 오일 패시지 사이를 경계하는 미들 데크의 도중에는 워터 재킷 코어 부상방지를 위한 스틸 인서트 부재가 상기 미들 데크와 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.In the middle of the middle deck boundary between the water jacket and the oil passage is characterized in that the steel insert member for preventing the water jacket core is formed integrally with the middle deck.
그리고 본원 발명은 상기한 실린더 헤드 제작방법에 사용되는 스틸 인서트 부재에 있어서,And the present invention is a steel insert member used in the cylinder head manufacturing method described above,
하부측과 상부측에 각각 플랜지가 확장형성된 실패 형상의 몸체와;A body of a failure shape in which flanges are formed on the lower side and the upper side, respectively;
상부를 향해 소정구간 돌출된 워터 재킷 코어의 상향 돌출부에 상기 몸체가 안착되도록 안내하기 위한 워터 재킷 안착홈과;A water jacket seating groove for guiding the body to be seated in an upward protrusion of the water jacket core projecting a predetermined section toward an upper portion;
하부를 향해 소정구간 돌출된 오일 패시지 코어의 하향 돌출부에 상기 몸체가 안착되도록 하기 위한 오일 패시지 안착홈; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.An oil passage seating recess for allowing the body to be seated in a downward protrusion of the oil passage core protruding a predetermined section toward a lower portion; Characterized in that configured to include.
이하, 본 발명에 의한 스틸 인서트 부재의 구성 및 작용과, 이 스틸 인서트 부재를 이용한 실린더 헤드의 제작방법에 관한 상세한 설명을 첨부한 도면과 함께 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the structure and effect | action of the steel insert member by this invention, and the detailed description about the manufacturing method of the cylinder head using this steel insert member are demonstrated with attached drawing.
도 1은 본 발명에 의해 형성된 스틸 인서트 부재를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 의한 스틸 인서트 부재가 사용된 실린더 헤드 제작공정을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명에 의한 스틸 인서트 부재가 사용된 실린더 헤드의 요부단면도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예를 설명하기 위한 스틸 인서트 부재의 확대 단면도이다.1 is a view showing a steel insert member formed by the present invention, Figure 2 is a view for explaining a cylinder head manufacturing process using the steel insert member according to the present invention, Figure 3 is a steel insert according to the present invention Fig. 4 is an enlarged cross sectional view of a steel insert member for explaining another embodiment of the present invention.
도면 중에 표시되는 도면부호 50은 본 발명에 의한 스틸 인서트 부재를 지시하는 것이고, 도면부호 30은 본 발명에 의한 실린더 헤드 제작과정에 사용되는 주형을 지시하는 것이다.
상기한 주형(30)은 종래의 일반적인 실린더 헤드의 제작방법에서와 같이 하부금형(31)과 상부금형(32) 사이에 워터 재킷 코어(33)와 오일 패시지 코어(34)가 수용된 상태로 구성된다. 그런데 본 발명에 의해 실린더 헤드를 제작하기 위한 주형(30)에서는 워터 재킷 코어(33)의 부상방지를 위한 수단이 종래기술의 경우에서와는 달리, 워터 재킷 코어의 부상방지를 위한 부상방지수단이 워터 재킷 코어 자체에 돌출형성되는 샌드 코어가 이용되지 않고, 별도의 스틸 인서트 부재(50)가 워터 재킷 코어(33)와 오일 패시지 코어(34) 사이에 위치되는 방법이 적용된다.The
스틸 인서트 부재(50)의 몸체(51)는 그 하부측과 상부측의 외주연부가 각각 외측으로 연장되어 플랜지(52,53)가 마련되어 실패형상으로 형성된다. 그리고 상기한 몸체(51)의 하부면과 상부면에는 각각 몸체의 내측을 향해 요홈상으로 형성되는 워터 재킷 코어 안착홈(54)과 오일 패시지 코어 안착홈(55)이 형성된다.The
워터 재킷 코어 안착홈(54)과 오일 패시지 코어 안착홈(55)은 각각 그 단면형상이 사다리꼴 형상으로 형성되는 것으로, 워터 재킷 코어 안착홈(54)은 하광상협한 형상으로 형성되고 오일 패시지 코어 안착홈(55)은 상광하협한 형상으로 형성되는 것이다. 즉, 상기한 워터 재킷 코어 안착홈(54)과 오일 패시지 코어 안착홈(55)은 외측에서 내측으로 향할수록 점차 그 직경이 감소되는 형상으로 형성되는 것이다.The water jacket
또한, 상기한 워터 재킷 안착홈(54)의 깊이가 오일 패시지 안착홈(55)의 깊이보다 깊게 형성되는 것이 바람직한데, 이는 상기한 스틸 인서트 부재(50)가 주형(30)에 위치된 상태가 보다 안정적이도록 하기 위한 것이다.In addition, the depth of the water
한편, 상기한 금속용탕 주입공정에서 금속용탕과 상기한 스틸 인서트 부재(50)의 결합력이 향상될 수 있도록 상기 스틸 인서트 부재(50)의 몸체(51) 표면은 스파이니 무늬(S)로 형성되는 것이 바람직하다. 스파이니(Spiry) 형상은 금속용탕이 닿게 되는 표면에 마치 가시가 돋쳐 있는 것처럼 단면형상이 거치게 형성되는 것으로, 금속용탕이 접하게 되는 표면적이 확대되고, 금속용탕이 울퉁불퉁한 틈들의 사이에 스며들게 되므로서 주조공정 후에도 금속과 금속의 결합력이 향상될 수 있는 것이다. 이와 같이 표면에 스파이니 무늬(S)가 형성되는 상기 스틸 인서트 부재(50)는 원심주조공법에 의해서 형성되는 것이 바람직하다.On the other hand, the surface of the
그리고 실린더 헤드를 제작하기 위한 워터 재킷 코어(33)의 상부면 도중과 오일 패시지 코어(34)의 하부면 도중에는 상기한 스틸 인서트 부재(50)의 워터 재 킷 코어 안착홈(54)과 오일 패시지 코어 안착홈(55)에 각각 끼워지기 위한 상향돌출부(33a) 및 하향돌출부(34a)가 형성된다.The middle of the upper surface of the
실린더 헤드의 제작과정에서 상기와 같이 스틸 인서트 부재(50)가 워터 재킷 코어(33)와 오일 패시지 코어(34)의 사이에 위치된 상태에서 주형(30)에 알루미늄 등의 금속 용탕을 주입하는 공정을 거치게 된다.Injecting a molten metal such as aluminum into the
용탕의 주입이 끝나고 소정의 경화시간이 경과한 후에는, 상기한 주형(30)을 탈형하여 상기 공정에 의해 제작된 실린더 헤드(40)를 탈형하는 작업을 실시하게 된다. 탈사시 모래로 형성된 워터 재킷 코어(33)와 오일 패시지 코어(34)는 주형으로부터 분리되어 배출되고, 실린더 헤드(40)에는 금속으로 응결된 데크 부분만이 남게 된다.After the injection of the molten metal is finished and a predetermined curing time has elapsed, the above-described
상기와 같이 형성된 실린더 헤드(40)의 워터 재킷(43)과 오일 패시지(44) 사이의 미들 데크(42)에는 상기한 스틸 인서트 부재(50)가 잔존하게 되는데, 이 스틸 인서트 부재(50)는 그 표면이 스파이니 공법으로 제조되므로서 실린더 헤드(40)를 구성하는 메인 금속재질과 보다 견고한 상태로 일체로 형성된 상태가 된다.The above-mentioned
따라서 실린더 헤드(40)의 워터 재킷(43)과 오일 패시지(44) 사이에 구멍이 형성되지 않게 되므로서, 종래기술에 의한 실린더 헤드 제조방법에서 사용되었던 밀봉 플러그와 같은 부재의 장착공정이 삭제된다. 결국, 밀봉 플러그를 장착하기 위한 드릴링이나 장착공정이 삭제되므로서 실린더 헤드(40) 미들 데크(42)의 강성 측면에서 유리하게 된다.Therefore, since no hole is formed between the
또한, 밀봉 플러그 장착을 위한 드릴링 과정에서 워터 재킷 내로 금속 칩이 침투되는 것이 방지되며, 밀봉 플러그 장착시에 실링을 위해 추가로 장착되는 가스켓이 장착이 삭제되므로서 실린더 헤드를 구성하는 부품의 수가 줄게 된다.In addition, metal chips can be prevented from penetrating into the water jacket during the drilling of the sealing plug, and the gasket additionally mounted for sealing at the time of the sealing plug is eliminated, thereby reducing the number of components constituting the cylinder head. do.
이상과 같은 발명에 의하면, 실린더 헤드의 제작을 위한 용탕주입공정에서 워터 재킷 코어가 부상되는 것을 방지하기 위한 부상방지수단이 샌드 코어가 아닌 별도로 제작된 스틸 인서트 부재가 사용되므로서, 종래기술의 경우에는 불가피하게 생성될 수 밖에 없었던 실린더 헤드의 워터 재킷과 오일 패시지 사이의 미들 데크의 구멍이 사라지게 된다. 따라서 미들 데크에 생성된 구멍을 밀봉하기 위한 공정이 삭제될 뿐만 아니라, 워터 재킷 코어의 부상을 방지하기 위한 수단이 마련되었던 부분의 살두께가 필요이상으로 두꺼워지는 등의 문제점이 해결되는 효과가 있는 것이다.According to the invention as described above, in the case of the prior art, as the anti-floating means for preventing the water jacket core from floating in the molten metal injection process for the production of the cylinder head is used instead of the sand core manufactured separately, The hole in the middle deck between the oil jacket and the water jacket of the cylinder head is inevitably created. Therefore, not only the process for sealing the holes created in the middle deck is deleted, but also the problem that the thickness of the part where the means for preventing the injuries of the water jacket core are provided is thickened more than necessary is solved. will be.
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