KR100657376B1 - 소결주조용 솔트코어 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소결주조용 솔트코어(100)에 하면에 진공흡입관(102)을 삽입 성형시킴으로써, 금형을 이용한 제품 제작시 솔트코어(100)의 하면에 설치된 진공흡입관(102)을 통해 진공흡입력을 작용시켜 솔트코어(100)의 주변에서 발생되는 탕회 및 기공, 산화피막을 강제적으로 제거 혹은 감소시키는 것을 특징으로 한다. 따라서 솔트코어의 주변에서 발생되는 탕회 및 기공, 산화피막을 강제적으로 제거 또는 감소시켜서 성능이 향상된 일정의 제품을 얻을 수 있는 효과가 있다.
Description
도 1은 종래에 솔트코어를 이용한 금형주조를 개략적으로 도시한 것이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 소결주조용 솔트코어의 단면 사시도이고,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소결주조용 솔트코어의 단면 사시도이고,
도 4는 도 2 및 도 3의 실시예에 따른 소결주조용 솔트코어를 사용하기 위한 진공시스템에 관한 구성도이고,
도 5는 본 발명에 따라 개선된 솔트코어 주변의 염색침투 탐상 시험편을 나타낸 사진이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 솔트코어 102 : 진공흡입관
110 : 금형 112 : 진공홀
120 : 진공시스템 121 : 진공라인
122 : 진공필터 123, 124, 125 : 제 1, 2, 3 솔레노이드
126 : 진공스위치 127 : 진공레귤레이터
128 : 진공탱크 129 : 진공발생기
130 : 에어밸브
본 발명은 소결주조용 솔트코어에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 솔트코어를 이용한 제품의 제조시 솔트코어 주변에서 나타날 수 있는 탕회 및 기공, 산화피막 등의 주조 결함을 진공을 이용하여 강제로 제거 또는 감소시킬 수 있는 소결주조용 솔트코어에 관한 것이다.
주조 공정은 액체의 유동을 이용하는 것으로 액체를 준비된 금형에 넣어 금형를 채우고 응고시키는 재료가공 방법의 하나이다.
주조공정(casting process)은 한 단계의 작업만으로 용융 가능한 재료를 이용하여 복잡한 형상을 만들 수 있다는 장점이 있다. 용융된 금속재료를 금형(mold)에 주입하는 것으로서, 금형의 형상과 주입방법에 따라 여러 가지 공법이 이용된다. 주조공정은 금형의 제작공정, 용해공정, 주입공정 및 주형분리 공정 등으로 구성된다. 금형은 원하는 형상과 크기를 가져야 하며 응고 재료의 수축에 따른 적당한 여유율을 가져야 한다. 용해공정에서는 적정 온도로 금속을 가열하여 액체로 만든 후, 용융금속 내의 수소가스로를 제거하는 것이고, 주입공정에서는 주입시 와류의 발생을 최소화 하고, 응고시에는 응고수축을 만들지 않도록 설계한다. 이어서 주형을 분리하고 분리된 후에는 주입구 및 탕구절단, 세척, 열처리, 검사를 함으로써 주조공정이 마무리된다.
특히, 주물의 내부 형상을 만들기 위해 주형내에 삽입하는 것을 코어(core) 라고 한다. 코어는 중공제품을 제조하는 데 사용된다. 코어는 주조 중에 용융 금속의 열과 압력에 대해 그 형상을 유지하기에 충분한 기계적 강도를 가져야 하는 반면, 주조 후 주조품으로부터 용이하게 제거될 수 있도록 비교적 쉽게 파손 혹은 다른 물질에 용해되어야 한다. 이러한 코어의 재료로서는 모래, 열경화수지 및 솔트(salt)가 일반적으로 사용된다. 모래를 사용하는 방법의 경우, 모래는 바인더와 함께 코어를 형성하는데, 원하는 구조를 코어 주변에 주조한 후에, 코어를 지지하는 바인더 및 모래를 제거하게 된다. 열경화성 수지를 사용하는 방법에서는 코어 재료로서 폼(foam)이 사용된다. 그러나 이들 방법들은 각각 환경적 측면 등에서 결점이 있어, 최근에는 솔트를 재료로 사용하는 솔트 코어 방법이 많이 사용된다. 일반적으로 중력 주조용(대기압하에서 압탕을 이용한 주조)의 경우, 솔트 코어는 약 99%이상의 순도를 갖는 NaCl로 되어있다.
이러한 솔트코어를 종래에는 솔트코어 예열로에 넣어서 예열한 후, 작업자가 별도의 집게를 이용하여 코어를 잡고 금형에 삽입하고, 용탕을 금형에 주입했다.
도 1은 종래에 솔트코어를 이용한 금형주조를 개략적으로 도시한 것으로서, 먼저 예열된 솔트코어(1)를 하부금형(10)에 올려놓게 된다. 이때, 솔트코어(1)의 하부 상에는 대향하는 위치에 두 개의 드릴홀(1a)이 형성되며, 이 드릴홀(1a)은 하부금형(10)상의 코어핀(12)에 삽입되어 솔트코어(1)가 하부금형(10)으로부터 소정 높이에 올려지게 된다.
이와 같은 상태에서 상부금형(20)이 하부금형(10)에 결합되고, 게이트(미도시)를 통하여 알루미늄 용탕을 주입하게 된다.
한편, 알루미늄은 그 자체가 가지고 있는 장점 때문에 많은 산업분야에서 활용되고 있는 반면에, 알루미늄 용탕이 금형에 주입될 때 공기중의 산소와 반응되어 산화피막이라는 결함의 형태로 나타나며, 공기중의 수소가 알루미늄 용탕에 녹아들어 금형 속에서 기공이 발생된다. 또한, 알루미늄 용탕은 용탕과 금형 그리고 코어 사이의 온도편차로 인하여 탕회라는 주조결함이 나타난다.
더욱이 알루미늄 용탕과 만나는 솔트코어(1)의 주변에는 탕회 및 기공, 산화피막 현상이 크게 나타나 제품속에서 결함의 형태로 존재한다.
이러한 제품속의 결함은 일정한 기계적 강도를 보증하지 못하므로, 일정한 기계적 강도를 보증할 수 있는 범위까지 위와 같은 결함을 제거 또는 감소시켜야만 한다.
이에 기존에는 코어주변의 탕회 및 기공, 산화피막을 제거하기 위하여 여러 가지의 방법 등이 사용되어져 왔다. 예들 들어 금형에 가스벤트를 만드는 방법과 알루미늄 용탕의 온도를 높여서 용탕의 유동성을 증가시키는 방법, 기공 및 산화피막 발생을 억제하기 위한 와류방지 시스템의 개발 등이 있으나 효과적인 결함의 제거 또는 감소가 이루어지지 못하는 단점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 결점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로, 솔트코어의 가압 성형 과정에서 진공흡입관을 삽입 성형시키고, 이 진공흡입관으로 진공흡입력을 작용시켜 주조시 솔트코어의 주변에서 발생되는 탕회 및 기공, 산화피막을 강제적으로 제거 또는 감소시키게 되는 소결주조용 솔트코어를 제공하고자 하 는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 소결주조용 솔트코어에 있어서, 솔트코어에 하면에 하나 이상이 설치되며 동파이프로 이루어지는 진공흡입관을 삽입 성형시킴으로써, 금형을 이용한 제품 제작시 솔트코어의 하면에 설치된 진공흡입관을 통해 진공흡입력을 작용시켜 솔트코어의 주변에서 발생되는 탕회 및 기공, 산화피막을 강제적으로 제거 혹은 감소시키는 것을 특징으로 하는 소결압주조용 솔트코어를 제공한다.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 소결주조용 솔트코어의 단면 사시도이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소결주조용 솔트코어의 단면 사시도이고, 도 4는 도 2 및 도 3의 실시예에 따른 소결주조용 솔트코어를 사용하기 위한 진공시스템에 관한 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따라 개선된 솔트코어 주변의 염색침투 탐상 시험편을 나타낸 사진이다.
소결주조용 솔트코어(100)는, 99％이상의 솔트(salt)를 주원료로 하며, 대략 60kg 이상의 프레스 압력으로 성형한 후, 열처리되어 제품의 내부 형상을 만들기 위해 금형(110) 내에 삽입되어 지는 것이다.
여기서 본 발명의 특징에 따라 솔트코어(100)의 성형 과정에서 진공흡입관(102)을 하면에 삽입시켜서 같이 성형을 하게 된다. 따라서 도 2에서와 같이 진공흡입관(102)이 솔트코어(100)의 하면으로부터 돌출 설치된다.
그리고 다른 실시예로서 도 3에 도시된 바와 같이, 솔트코어(100)의 하면 상에 매입되는 형태로 진공흡입관(102)을 성형시킬 수도 있다.
한편, 위와 같은 진공흡입관(102)은 대향하는 방향에 두 개 정도가 삽입 설치되며, 바람직하게는 동파이프로 이루어진다.
그리고 진공흡입관(102)의 두께는 제품의 종류에 따라 다르지만 대략 0.25mm∼ 0.50mm를 가진다.
도 4에서는 금형(110)에 삽입 거치된 솔트코어(100)와 솔트코어(100)의 진공흡입관(102)과 금형(110)을 통하여 연통되는 진공시스템(120)을 도시한 것이다.
진공시스템(120)은 제 1, 2, 3 에어솔레노이드(123)(124)(125)와 진공스위치(126), 그리고 진공레귤레이터(127), 진공탱크(128), 진공발생기(129)로 크게 구성된다.
각 금형(110)에는 진공홀(112)이 관통 형성되어 있으며, 이 진공홀(112)의 일단과 연통되는 진공라인(121)이 설치된다.
그리고 진공라인(121) 상에는 차례로 진공필터(122)와 제 3 솔레노이드(125)와 진공스위치(126) 그리고 진공레귤레이터(127)가 설치되며, 진공라인(121)의 끝단에는 진공탱크(128)가 설치된다.
그리고 진공탱크(128)의 전단에는 진공발생기(129)가 설치되며, 진공탱크 (128)의 수직으로는 제 1, 2 에어솔레노이드(123)(124)와 같이 에어밸브(130)가 설치되는 구성을 가진다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 소결주조용 솔트코어의 작용을 설명하면 다음과 같다.
다시 도 4를 참고하면, 하부 금형(110)의 진공홀(112)에 솔트코어(100)의 진공흡입관(102)을 삽입시켜 거치시키게 된다. 그리고 상부 금형(110)이 결합되고, 알루미늄 용탕이 게이트(미도시)를 통하여 주입된다.
그리고 알루미늄 용탕의 주입과 동시에 진공시스템(120)이 작동됨으로써, 진공시스템(120)의 진공라인(121)과 연통되는 금형의 진공홀(112)과 진공흡입관(102)을 통하여 진공흡입력이 솔트코어(100)에 작용하면, 솔트코어(100)의 주변에서 발생되는 탕회 및 기공과 산화피막을 강제적으로 제거 혹은 감소된다.
이때, 진공시스템(120)의 흡입력은 클수록 좋으나, 진공발생기(129)의 제작 비용 및 작업성을 고려할 때에 대략 -100mmHg에서 -400mmHg의 범위에서 사용하는 것이 적합하며, 진공발생 시점은 알루미늄 용탕과 솔트코어(100)가 접촉되는 시점에서 시작되어 금형 제작이 완료되는 시점까지 이루어진다.
좀 더 구체적인 진공시스템(120)의 작동을 살펴보면 다음과 같다. 진공레귤레이터(127)에서 진공 작업에 사용할 진공흡입력이 셋팅된 상태에서 진공스위치(126)의 온(on) 조작으로 작동이 이루어지게 된다. 그리고 진공발생시점을 일정하게 제어하기 위하여 제1, 2 3 솔레노이드(123)(124)(125)가 기계의 전기부분과 연결되어 사용되어 진다.
이와 같은 진공시스템(120)의 작동으로 하여 제작된 제품을 절단해서 솔트코어(100) 주변의 염색침투탐상법으로 조사한 결과를 도 5에 나타낸 것과 같이, 개선전에는 솔트코어(100)의 주변에 탕회 및 기공과 산화피막의 주조 결함을 나타내는 붉은색 점들이 다수 존재하지만, 본 발명의 솔트코어(100)에서는 주조결함을 나타내는 붉은색 점들이 제거 혹은 감소된 것을 확인할 수 있다.
따라서 솔트코어(100)의 결함을 감소시키기 위한 중요한 인자는 진공흡입관(102)이 삽입되어 가압 성형된 솔트코어(100)와, 이에 진공흡입력을 발생시키는 진공시스템(120)이며, 이로서 제조인자로 진공 흡입력 및 진공발생시점에 따라 최적 수준의 제품을 얻을 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 소결주조용 솔트코어를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 소결주조용 솔트코어는, 솔트코어의 가압 성형 과정에서 진공흡입관을 삽입 성형시키고, 이 진공흡입관으로 진공흡입으로 주조시 솔트코어의 주변에서 발생되는 탕회 및 기공, 산화피막을 강제적으로 제거 또는 감소시켜서 성능이 향상된 일정의 제품을 얻을 수 있는 효과가 있다.
Claims (2)
- 소결주조용 솔트코어에 있어서,상기 솔트코어에 하면에 하나 이상이 설치되며 동파이프로 이루어지는 진공흡입관을 삽입 성형시킴으로써, 금형을 이용한 제품 제작시 상기 솔트코어의 하면에 설치된 진공흡입관을 통해 진공흡입력을 작용시켜 상기 솔트코어의 주변에서 발생되는 탕회 및 기공, 산화피막을 강제적으로 제거 혹은 감소시키는 것을 특징으로 하는 소결압주조용 솔트코어.
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| KR20180040879A (ko) * | 2016-10-13 | 2018-04-23 | 동양피스톤 주식회사 | 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 솔트코어 |
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