KR100768604B1 - 주물로부터 모래 주형을 제거하는 것을 돕는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주형 내에 형성된 주물로부터 주형을 제거하는 방법에 관한 것이다. 주형은 주형을 스코링하고 주형이 파괴되고 조각나게 하기에 충분한 힘을 인가함으로써 제거될 수 있다. 또한, 주형은 주형 팩 내에 위치된 폭발성 탄약에 의해 또는 주형에 유도된 고 에너지 맥동에 의해 파괴될 수 있다. 주형이 파괴되고 조각나면 주형은 주물로부터 제거될 수 있다.

주형, 주물, 스코링, 폭발성 탄약, 고 에너지 맥동

Description

주물로부터 모래 주형을 제거하는 것을 돕는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ASSISTING REMOVAL OF SAND MOLDINGS FROM CASTINGS}

본 출원은 2000년 5월 10일 출원된 미국 가출원 제60/202,741호의 잇점을 주장한다.

본 발명은 일반적으로 금속 주물의 제조에 관한 것으로서, 특히 모래 주형 팩 내에 주물을 제조하는 것에 관한 것이다.

일반적으로 금속 주물을 성형하는 전통적인 주조 공정은 그 내부 표면 상에, 원통형 헤드와 같은, 원하는 주물의 외부 특징이 형성된 영구, 금속 다이 또는 모래 주형과 같은 주형 또는 다이를 채용한다. 보통 모래와 적당한 점결제 재료(binder material)를 포함하고 주물의 내부 특징을 한정하는 모래 코어는 주물의 특징을 더욱 한정하도록 다이 내에 위치된다. 일반적으로 모래 코어는 금속 주물 내의 윤곽과 내부 특징을 형성하기 위해 사용되며, 주조 공정이 완료된 후 주물로부터 코어의 모래 재료의 제거 및 재생(reclaiming)은 필수적이다.

용도에 따라, 모래 코어 및/또는 모래 주형을 위한 점결제는 페놀 수지 점결제, 페놀 우레탄 "콜드 박스(cold box)" 점결제, 또는 다른 적당한 유기성 점결제 재료를 포함할 수 있다. 그 후 다이 또는 주형은 용융된 금속 합금으로 충전되고, 합금이 고화되도록 소정의 원하는 정도까지 냉각되도록 허용된다. 합금이 주물로 고화된 후, 주물은 처리로(treatment furnace) 또는 열처리, 모래 코어로부터 모래의 재생 및 에이징(aging)을 포함하는 추가 가공을 위한 노로 이동된다. 열처리와 에이징은 금속 합금이 다른 용도를 위해 적합한 다른 물리적 특징을 구비하도록 금속 합금을 조절하는 공정이다. 열처리는 가공 및/또는 열가공을 포함할 수 있다.

일반적으로 모래 주형 및/또는 코어는 열처리의 완료 이전에 주물로부터 제거된다. 보통 모래 주형 및/또는 코어는 하나의 수단 또는 수단들의 조합에 의해 그 주물로부터 분리된다. 모래 주형과 주물 내의 내부 모래 코어를 해체하고(break-up) 모래를 제거하기 위해 예를 들면, 모래가 주물로부터 제거되거나 또는 주물을 물리적으로 흔들거나 진동할 수 있다. 또한, 모래 주형과 주물이 열처리되거나 그리고/또는 열 모래 제거로를 통과할 때, 일반적으로 모래 주형과 코어를 위한 유기성 또는 열 분해성 점결제는 주물을 원하는 금속 성질로 열처리하기 위한 고온에 노출됨으로써 분해되거나 또는 연소되어, 주형 및 코어의 모래가 열처리된 완성 주물을 떠나 주물로부터 제거되고 재생될 수 있다. 주물을 열처리하는 이러한 노 시스템 및 방법은, 각각 참조로 여기에 의도적으로 병합된 미국 특허 제5,957,188호, 제5,829,509호 및 제5,439,045호에 개시된다. 일단 모래가 주물로부터 제거되면, 일반적으로 주물의 열처리 및 에이징은 연속 단계로 완료된다.

상기 특허들에 개시된 기술은, 예를 들면, 경쟁, 원료의 상승 비용, 에너지, 노동, 쓰레기 처리 및 환경 법률에 의해 조절된다. 이러한 인자들은 열처리 및 이러한 금속 주물로부터 모래를 재생하는 분야에서의 개선을 계속해서 지배한다.

본 발명은 모래 주형 내에 성형된 주물로부터 모래 주형의 제거를 향상시키는 방법 및 시스템을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모래 주형은 주형을 스코링하고 주형이 파괴되고 조각나기에 충분한 힘을 인가함으로써 주물로부터 제거될 수 있다. 예를 들면, 주형은 복사 에너지 또는 유도 에너지를 주형에 인가함으로써, 또는 다른 힘 및/또는 에너지를 인가함으로써 그 안에서 가열되고 있는 주물의 열팽창에 의해 파괴될 수 있다. 또한, 고압 유체가 주형을 해체하는데 조력하도록 주형의 외부 벽에 가해질 수 있다. 일단 주형이 파괴되고 여러 조각으로 조각나면 그 때 일반적으로 주형은 주물로부터 제거된다. 주형이 제거된 후, 점결제 재료가 주형 및 코어로부터 모래의 해체 및 재생을 위해 연소되기에 충분한 온도로 모래 주형의 조각들이 가열되면서 주물은 열처리될 수 있다.

다른 실시예에서, 주물로부터 주형을 제거하는 방법은 하나 이상의 폭발성 탄약 또는 유기성 또는 열 분해성 재료를 주형의 외부 벽 내의 하나 이상의 선택된 위치에 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 폭발성 탄약은 주형이 파괴되고 조각나게 하도록 공정 중 특정 시간에 폭발된다. 그 후 파괴된 조각이 주물로부터 제거될 수 있다.

또한, 스코링 라인(12)이 폭발성 탄약 또는 유기성 또는 열 분해성 또는 반응성 재료를 포함하는 주형에 첨가될 수 있다. 스코링 라인은 폭발성 탄약(들)이 개시될 때 주물로부터 주형의 부분들의 분해 및 제거를 향상시키기 위해 폭발성 탄약(들) 및/또는 유기성 또는 열 분해성 재료와 조합되어 소정이 위치에 작동적 배치된다. 주형이 제거된 후, 주물의 열처리가 개시되거나 또는 계속될 수 있다.

추가적 실시예는 고 에너지 맥동으로 주형을 자극함으로써 주물 내에 형성된 주물로부터 주형을 제거하는 방법을 포함한다. 보통 주형은 고 에너지 맥동에 의해 자극된 후 파괴되고 그 후 파괴된 조각은 주물로부터 제거될 수 있다. 보통 고 에너지 맥동은 기계적 수단, 방수총(cannons), 가압 가스 및 전자기계식 수단으로부터 생성되는 충격파, 압력파, 음향파 또는 그들의 조합을 포함한다. 또한, 스코링 라인은 주물로부터 주형을 분해하고 제거하는데 조력하도록 주형으로 인가될 수도 있다.

본 발명의 여러 가지 목적들, 특징들 및 잇점들은 첨부된 도면들과 관련하여 취해진 후속의 명세서로부터 본 기술 분야의 숙련자들에게는 명확해질 것이다.

도1a 및 도1b는 소정의 위치에서의 스코링 라인의 형태와 스코링 라인을 따른 주형의 합성 파괴를 도시한 모래 주형의 단면도이다.

도2a 및 도2b는 모래 주형 내에 위치된 폭발성 장약과 스코링 라인의 사용 및 폭발성 장약의 초기에 주형의 파괴와 해제를 도시한 주물 및 모래 주형의 단면도이다.

도3은 고 에너지 맥동으로 처리된 주물과 주형 팩을 도시하며, 처리로(treatment furnace) 내부의 또는 인접한 에너지 맥동 챔버를 관통하는 주형의 단면도이다.

도4a 및 도4b는 주형의 파단을 위한 가압 유체의 주형에 대한 인가를 도시한 다.

도5a 및 도5b는 유기 또는 열 분해가능 점결제의 연소를 촉진하도록 산소의 유동을 인가하기 위한 산소 농축 챔버를 통한 주형들의 이동을 도시한다.

본 발명은 모래 주형으로부터 모래 매적과 파단을 강화하고 열처리 온도까지 주물의 폭발을 가속하도록 주형 내에 형성된 주물로부터 모래 주형의 파단과 해제를 강화하는 방법을 포함한다. 주형은 유닛 내의 모래 매적과 열처리를 위해 열처리 노 내에 또는 유닛 자체 내에서, 또는 열처리 노 또는 유닛으로 모래 주형 및 주물을 주입하기 전에 주형의 주물 주위로부터 해제될 수도 있다. 주물의 열처리와, 모래 주형과 모래 코어의 해제 및 적어도 부분적인 파단과, 모래 매적을 위한 예시적 열처리 노 시스템이 미국 특허 제5,294,994호, 제5,565,046호, 제5,738,162호 및 제5,957,188호와 2000년 7월 27일 출원되었고 본원에 합체된 미국 특허 출원 제09/313,111호에 개시되어 있다. 주형들의 주물로부터 모래 주형의 해제와 파단을 강화에 의해, 주물은 열처리 노 또는 챔버의 주위 가열 환경으로 더욱 신속하게 영향을 받는다.

따라서, 주형이 주물로부터 해제되었을 때, 바람직한 처리 및 결과 금속 특성을 달성하기 위한 주물의 온도를 높이기 위해 보다 적은 에너지와 시간이 요구된다.

주물로부터 주형을 해제하는 방법은 모래 주형을 스코링하는 단계를 포함할 수 있다. 일반적으로 스코링된 모래는 일반적으로 주물 모래 재료와, 페놀 수지, 페놀 우레탄 또는 공지되어 있는 바와 같이 대부분의 주물을 처리하기 위한 열처리 온도에 노출되었을 때 일반적으로 분해 및/또는 연소되는 다른 적절한 유기 점결제로 구성된 정밀 모래 주형이다. 또한, 모래 주형은 표준 점결제 재료와 강과 같은 금속의 조합으로부터 형성된 반영구형 주형을 포함한다. 일반적으로, 점결제 재료가 내부에 포함된 주물로부터 주형의 해제 및 제거를 용이하게 하도록 연소될 때, 주형은 주형 내에 설정된 스코링 라인을 따라 파괴 및 파단된다. 스코링 라인은 일반적으로 각 주형의 상, 하부 및/또는 측부를 따르거나 또는 상, 하부 및/또는 측부 주위의 소정 위치에 위치 설정되며, 이 때 위치는 주형 파단에 최적이 되도록 선택된다. 이러한 소정의 위치에서 스코링 라인의 위치 설정은 주형 내에 형성된 주물과 주형의 형태에 따른다.

용어 "스코링(scoring)"은 절결 블레이드, 밀링 장치 및 다른 유사한 자동 및/또는 수동 작동되는 절결 또는 홈 형성 장치를 포함하는 임의의 기구에 의해 주형의 상부, 하부 및/또는 측벽에 형성된 절결부, 라인, 스크래치, 만입 홈 또는 다른 마킹들 중에서 임의의 형태를 포함할 수 있다. 일반적으로, 스코링은 주형의 외부에서 발생할 수 있지만, 반드시 주형의 외부 표면에 제한되는 것은 아니며, 외부 표면의 스코링에 추가하거나 또는 그 대안으로 주형의 내부면에 스코링되거나 또는 홈이 형성될 수 있다. 각 주형은, 주형의 형성 중에 또는 형성 후에 임의의 시점에서 내부에 주물을 갖는 주형을 열처리 노로 삽입할 때까지, 주형의 외부 및/또는 내부 표면에 배치되거나 형성된 몰딩 라인 또는 스크래치 라인과 같은 임의의 종래의 수단에 의해 스코링된다.

주형의 다양한 편으로의 파괴 및 파단을 강화하기 위해 힘이 추가로 주형에 인가되어, 그 후 주형이 주물로부터 용이하게 해제 또는 떨어져 나갈 수 있다. 이러한 힘은 주형의 내부벽, 주형의 외벽 또는 두 벽의 조합에 인가될 수 있다. 일반적으로, 주형의 내부벽에 인가된 힘은 주형 내의 주물의 열 팽창으로부터 기인하며, 이러한 주물의 팽창은 복사 에너지, 유도 에너지 또는 두 에너지의 조합을 이용한 주물의 가열에 의해 추가적으로 강화 또는 가속될 수 있다. 주물을 가열하기 위해 사용된 에너지원은 전자기 에너지, 레이저, 라디오파, 마이크로파 및 이들의 조합을 포함한다.
또한, 주형 및/또는 주물을 가열하기 위해 사용된 에너지원은 레이저, 라디오파, 마이크로파 또는 다른 형태의 전자기 에너지 및/또는 이들의 조합을 포함한다. 일반적으로, 이들 및 다른 에너지원들은 주형 및/또는 코어 모래 파괴 또는 파단을 발생시키는 열 팽창을 유발하도록 주형 및 주물을 가열할 목적으로 주형 또는 주물의 특정 영역을 향하거나 또는 외부를 향해 복사된다. 다르게는, 유도 에너지가 주물 내에서 유도되어 금속을 가열하고 주형은 조금 덜 가열한다. 일반적으로, 주형은 도전체라기보다는 절연체이므로, 유도 에너지는 주형 내에서 임의의 제한된 가열 효과를 직접 제공하지만, 주물 내에 발생되는 열 정도는 아니다. 물론, 주형을 파괴하기 위해 주물을 가열 및 팽창시키는 다른 방법들이 있을 수 있다. 또한, 스코링 라인은 힘의 인가와 관련하여 주물 또는 주형으로부터 주형의 해제에 도움이 되도록 주형에 추가될 수 있으며, 또는 주형 자신에 의해 추가될 수 도 있다.

또한, 에너지의 맥동은 예를 들어, 노와 같은 특별히 설계된 프로세스 챔버 내에 인가될 수 있다. 설계 특징부는 맥동과 합성 효과에 견디는 능력을 포함하며, 맥동의 정밀 제어를 제공하도록 챔버 내로 그리고 챔버로부터의 주형/주물의 이송을 제공한다. 에너지 맥동은 통상 주형 코어 및 주물로의 어느 정도의 열 전달을 향상시킨다. 맥동은 또한 주형 및 코어 외부에의 분해된 점결제 가스의 물질 수송과 주형 및 코어로의 산소 담지 프로세스 가스의 물질 수송을 증진시키며, 주물 외부로 모래를 풀어놓는다. 맥동은 낮은 또는 높은 주파수에서 발생할 수 있는데, 낮은 주파수 맥동은 주형 또는 코어를 파괴하기 위한 힘을 발생시키는 데 통상 이용될 수 있으며 높은 주파수는 작은 규모의 약간의 파괴, 물질 수송, 전달을 향상시키는 데 이용된다. 고 주파수 맥동은 상기 프로세스의 기계적 효과를 증진시키기 위해 주물 내에 어느 정도로 진동 효과를 야기한다.

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게다가, 주형 및/또는 코어는 모래 주형 및/또는 코어의 유기적 또는 열적 화학 점결제의 분해를 증진시키기 위해 임의의 또는 모든 에너지 원의 인가로써 조각날 수 있는데, 점결제는 열의 존재로 파손되어 주형의 열화를 용이하게 한다. 더욱이, 주형은 공기, 연소의 생성물, 산소가 풍부한 가스 또는 다른 유체 재료와 같은 고압 유체가 주형의 외부벽으로 인가됨으로써 파손될 수 있다.

게다가, 충격파, 압력파, 음향파 또는 그들의 조합의 형태인 힘의 유도 인가는, 주형을 조각나게 하고 파괴하는 데 조력하도록 주형, 코어 또는 주물로 인가될 수 있다. 일 실시예에서, 주형 및/또는 코어는 주형의 벽을 관통하고 주형의 열이 주형 점결제의 연소에 더 조력하게 하고 그 결과 주형이 조각나게 하는 힘의 유도 인가를 위한 고 에너지 맥동으로 자극된다. 맥동 에너지는 일정하게 반복되거나 간헐적인 힘일 수 있으며, 압축 방수총 또는 가압된 가스와 같은 기계적, 전자기계적 및/또는 다른 공지된 수단에 의해 생성되는 충격파, 압력파, 음향파 또는 그들의 조합의 형태일 수 있다. 다르게는, 낮은 위력의 폭발성 탄약 또는 유기적 또는 열적 열화 재료는 주형 내에 위치될 수 있으며, 주형을 그 주물 주위로부터 제거하고 조각나도록 보조하기 위해 주형을 가열함으로써 폭발되거나 개시될 수 있다.

상세하게는, 본 발명은 주물의 열처리 전에 또는 그 동안에 모래 주형을 제거하거나 조각나게 하는 이러한 기능을 수행하는 방법 및/또는 여러 대체 실시예를 계획한다. 또한, 설명된 방법 중 어느 것이든 서로 결합되거나 서로로부터 분리되어 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 이러한 다양한 방법은 도1a 및 도5b에 도시된다.

도1a 및 도1b에 도시된 본 발명의 제1 실시예에서, 내부에 주물(11)을 갖는 모래 주형(10)은 주형(10)의 외부 측벽(13)에 형성된 적어도 하나 그리고 통상적으로 다수인 스코링 라인(12) 또는 릴리프 라인과 함께 도시된다. 스코링/릴리프 라인(12)은 통상 절결되고, 그렇지 않으면 주형의 외측 벽에의 홈 또는 노치로서 형성되며, 주형 팩의 외부 벽에 대한 브레이크(break) 라인으로서 작용할 것이다. 또한 도1에 도시된 바와 같이 주형의 내부 벽(14)에 그리고/또는 주형(10)의 상부 벽 및 하부 벽(16, 17)에 스코링/릴리프 라인(12A)을 형성하거나 절결하는 것이 가능하다.

도1b에 도시된 바와 같이, 주형(10)을 조각내거나 파괴시키는 장소 및 위치를 결정하기 위해 이러한 스코링/릴리프 라인은 주형벽을 약화시켜서, 힘(F)이 주형 벽에 인가될 때 주형 벽은 도1b에서 18로 나타낸 이러한 스코링/릴리프 라인을 따라 균열되거나 조각나게 된다. 통상, 이 힘(F)은, 가열될 때 주물의 금속의 열팽창으로 인해 또는 주물을 열처리하기 위한 상승된 온도로 인해 주물 자체에 의한 주형(10)의 내부 벽(14)에 대항하여 압력을 가하는 것을 포함한다. 주물의 금속이 열처리 노에의 가열에 응답하여 팽창될 때, 주형 벽에 대항하여 가압하고 외향으로 가압하여, 스코링/릴리프 라인에 의해 내부에 생성된 약점이 발생할 것 같이 되어 주형이 균열되고 조각나게 된다. 그 결과, 주형의 섹션 또는 부분은 주물을 위한 열처리 프로세스의 초기 단계의 통상적으로 전에 또는 그 동안에 쉽고 용이하게 주형 및 주물로부터 제거되기 보다는, 오히려 주형은 점결제 재료가 열처리 노에서 시간 내내 연소될 때 간단하게 조각나며 서서히 열화된다.

도2a 및 도2b는 내부에 형성된 주물(21)로부터 주형(20)을 조각나게 하고 제거하기 위한 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 이 다른 방법에서, 저 충격 폭발성 탄약(22)은 주형 팩(20)의 측벽(23) 내의 하나 이상의 지점에 장착된다. 폭발성 탄약은 주물이 손상되지 않고 유지되면서, 주물로부터 주형을 제거하기 위해, 통상 주형 팩 주조 내에 전략적으로 통상 위치되며, 측벽(23)과 상부 벽 및 하부 벽(26, 27) 사이와 같은 벽 내의 임계 조인트의 근처에 통상 위치된다. 또한 도2b에 도시된 바와 같이, 저 강도의 폭발성 탄약의 폭발 후, 갭 또는 채널(28)은 주형 팩(20) 내에 형성되며, 주형의 상하부와 측벽을 통해 깊게 연장한다. 그 결과, 주형은 이러한 채널 또는 갭에서 또는 이를 따라 실제로 약화되어, 주형이 주물의 열 팽창으로부터의 존재에 응답하여 그리고/또는 주형의 점결제 재료가 주물로부터의 주형의 용이한 제거를 위해 연소될 때 이러한 채널(28)을 따라 섹션 또는 편들에서 용이하게 조각나기 쉽도록 한다.

주물로부터의 주형(30)의 제거를 향상시키고 조각내기 위한 본 발명의 다른 실시예는 도3에 도시된다. 본 발명의 이러한 실시예에서, 주형/코어 모래의 파괴를 증진시키는 성질의 진동힘은, 주형 및 주물이 주물의 열처리 전에 통상 지나가도록 열처리 노의 입력 단부에서 또는 그 전면에 통상 위치되는 프로세스 챔버(33)를 통해 지나갈 때 주형(30)에서 유도되는 고 에너지 맥동 또는 파(32)로 주형에 인가된다. 다양한 주파수 또는 파장의 고 에너지 맥동은 챔버 내에 장착된 하나 이상의 맥동 또는 파장 발생기(37)로부터 주형의 측벽(34) 및/또는 상부 부분 또는 상부벽(36)에서 통상 유도된다. 그러한 고 에너지 맥동 또는 파는 프로세스 챔버의 공기를 통해 전파된 음향파, 압력파 또는 충격파의 형태로 통상 발생된다. 또한, 전자기 에너지는 주물로부터 주형 및 코어 모래를 제거할 목적으로 파괴, 열 흡수, 점결제 열화, 또는 다른 프로세스 효과를 증진시키기 위해 설명된 바와 같이 주형의 벽 상에 펄스되거나 방출될 수 있었다. 이러한 전자기 방출은 레이저, 라디오파, 마이크로파 또는 전술한 프로세스 효과를 얻을 수 있는 다른 형태이다.

주형으로 향하는 고 에너지 맥동은 주형을 자극하고 주형 팩과의 물리적 접촉을 요구하지 않고 주형을 진동하도록 한다. 맥동이 주형을 통과하면서, 주형에 대한 자극과 진동은 주형의 균열 및 파괴를 유발하는 경향이 있다. 맥동은 지속적인 맥동이거나 개별적인 맥동일 수 있다. 개별적인 맥동은 일정한 간격으로 가해질 수 있다. 지속적 또는 개별적 방식으로 가해진 맥동은 주물을 손상시키기 않고 공정 효과를 얻기 위해 진동수, 적용의 간격 및 강도에 대해 주의 깊게 제어되어야 한다. 또한, 주형이 진동하거나 고 에너지 맥동을 받을 때 주형의 파괴를 용이하게 하고 촉진하기 위해, 주형은 전술한 바와 같은 선택된 지점과 도3의 지정된 지점(38)에서 스코링되거나 예비적으로 가압/약화될 수 있다. 따라서 주형은 주물이 열처리 로의 가열 챔버 또는 다른 공정으로 이동할 때 파괴되고 주물로부터 철거된다. 또한, 여기서 참조 문헌으로 합체되며, 2000년 7월 27일 출원된 미국 출원 제09/627,109호에서 논의된 바와 같이, 에너지 맥동은 또한 전형적으로 주형 내의 주물이 가열되도록 하는데, 그 열은 주물이 열 팽창하도록 하여 주형의 파괴를 용이하고 향상되도록 주형의 내측 벽에 대해 힘을 가한다.

도4a 및 도4b에서 도시된 바와 같이, 내부에 형성된 주물(51)에서 모래 주형의 파괴 및 제거(예컨대, 본 실시예와 관련하여 논의된 바와 같이, 주물 내에 위치된 모래 코어의 제거)를 향상하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에서, 일련의 노즐 스테이션(42)이 열처리 로 안쪽으로 또는 내에서 주형/코어 부과된 주물의 이동 경로를 따라 특정 위치 또는 지점에서 배치되는데, 초기 또는 예비 챔버와 같이 열처리 로의 일부로서 또는 열처리 로의 전방 또는 이전에 위치하여 주물로부터 모래 코어의 제거를 돕는다. 노즐 스테이션의 개수는 주형 내에 형성된 주물의 디자인 또는 코어 프린트에 의해 필요에 따라 변동할 수 있다. 각각의 노즐 스테이션 또는 조립체(42)는 통상 코어 및 주물(41)의 알려진, 표시 위치에 대응하여 주형(40)의 측벽(44), 정상 또는 상부벽(46) 및/또는 바닥 또는 하부벽(47) 주위의 알려진 또는 공인된 위치에서 장착 및 지향된다. 각각의 노즐 스테이션에서 노즐의 개수는 주물의 코어 프린트에 따라 가변적이므로, 상이한 코어 프린트를 갖는 상이한 주물 형식은 각각의 노즐 스테이션 당 다른 노즐 개수 또는 다른 배열을 선택적으로 사용할 수 있다. 노즐은 도4a 및 도4b에서 화살표(48, 48', 49, 49')에 의해 표시된 바와 같이 주형의 측벽(44), 상부벽(46) 및 하부벽(47) 주위로 다양한 원하는 지점으로 노즐을 이동시키도록 원격 작동될 수 있는 열처리 스테이션 또는 로의 제어 시스템을 통해 자동적으로 제어될 수 있다.

각각의 노즐에는 전형적으로 고압 가열된 매체가 제공된다. 고압 매체는 비록 특정 주물예의 요구에 따라 더 큰 또는 더 작은 압력이 사용될 수 있지만, 전형적으로 5 내지 45 psig 범위의 고압으로 각각의 주형/코어의 측벽(44), 상부벽(46) 및/또는 하부벽(47)으로 지향된 공기, 열 오일, 물 또는 다른 공지의 유체 재료를 포함할 수 있다. 이러한 유체 압력은 노즐 출구에서 높은 유압 속도로 전환되어, 유체의 에너지를 주형/코어로 전달하고 주형 및/또는 코어의 적어도 부분적인 균열 및/또는 손상에 충분한 힘을 인가한다. 높은 유체 속도는 전형적으로 주물, 주형 및 코어로 전달되는 높은 열전달을 유발하고 촉진하는데, 이것은 주형 및 코어 모래의 파괴에 이롭다. 노즐에 의해 가해지는 압축된 유체 유동은 주형 벽부가 균열하거나 쪼개지도록 주형 벽부에 충격을 가하거나 접촉하는 간헐적 브라스트 또는 연속 유동으로 인가될 수 있고, 주형의 적어도 부분적인 손상 또는 파괴를 돕기 위해 모래 주형의 점결제 재료의 보다 신속한 분해 및/또는 연소를 촉진시킬 수 있다.

도5a 및 도5b는 내부에 포함된 주물(91)에서 주형(90)의 파괴 및 제거를 향상시키기 위한 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 주형(90) 및 그 주물은 열처리 로 또는 챔버(92) 안쪽으로 이동할 때 또는 그 전에, 저속 산소 챔버(93)를 통과한다. 산소 챔버는 통상 주위 압력보다 고압하에 작동될 수 있는 긴 압력기(autoclave) 또는 유사한 압축된 가열 챔버이다. 산소 챔버(93)에는 농후한 산소 환경이 제공되고, 고압 상류 측부(94)와 저압 하류 측부(96)를 포함하는데, 그 측부들은 그 사이의 산소 유동의 이끌림을 돕기 위해 상호 대향 위치된다.

주형이 가열 챔버(93)의 저속 산소 챔버를 통과할 때, 가열된 산소 가스는 화살표(97: 도5a, 97': 도5b)에 의해 지정된 바와 같이, 주형으로 지향되고 가압된다. 산소 가스는 산소 챔버의 높은 대기 압력측에서 낮은 대기 압력측으로 이끌리거나 유동하므로, 산소 가스는 주형 및/또는 코어를 가압하고 가능하다면 통과한다. 결과적으로, 가열 챔버 내의 점결제 재료의 연소를 더욱 향상시키기 위해, 소량의 산소 가스가 모래 주형/코어의 점결제 재료와 함께 연소된다. 주형 및 코어 점결제 재료의 이러한 연소는 점결제 재료 및 산소의 연소로부터 에너지를 추가로 공급받는데, 이것은 주물로부터의 주형의 파괴 및 제거의 향상 및/또는 촉진을 돕는다. 주형의 이러한 파괴는 앞서 더욱 상세히 논의된 바와 같이 주형을 예비 가압/약화시키도록 주형에 스코링하거나 릴리프 라인을 형성함으로써 추가적으로 도움을 받을 수 있으므로, 점결제 재료가 연소될 때 주형 벽부가 금이 가거나 부서지기 쉬워져서 주형은 그 주물로부터 분리되거나 조각나서 파괴되고 떨어져 나갈 것이다..

또한, 점결제 재료의 향상된 연소는 통상 부가적인 전도 열원으로 작용하므로, 제거 및 재생의 용이성을 위해 모래 코어의 점결제 재료의 연소를 촉진하고 주형 팩 내의 주물의 온도를 높인다. 결과적으로, 주물은 열처리 온도로 보다 신속히 상승되는데, 이것은 개시 내용이 여기서 참조 문헌으로 합체되는 2000년 7월 27일 출원된 미국 출원 제09/627,109에서 논의된 바와 같이 주물의 적절하고 완전한 열처리에 요구되는 열처리 로 내에서 주물이 머무르는 시간을 감소시키는 데 도움이 된다.

본 발명은 양호한 실시예를 참조하여 상기 개시되었지만, 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 본 발명에 대한 다양한 변형, 수정 및 추가가 이루어질 수 이 있다는 것을 본 기술 분야의 숙련자들은 알 수 있을 것이다.

Claims (42)

1. 주형을 그 안에 형성된 주물로부터 제거하는 방법이며,

   주형을 약화시키도록 주형을 스코링하는 단계와,

   주형을 파괴하여 조각으로 파단시키기에 충분한 힘을 가하는 단계와,

   주물로부터 주형의 조각을 제거하는 단계를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 주형은 주형의 외벽 내에 스코링 라인을 형성함으로써 스코링되는 방법.
3. 제2항에 있어서, 스코링 라인은 주물로부터 주형의 부분들을 파단시켜 제거하기 위해 소정의 위치에 위치되는 방법.
4. 제1항에 있어서, 주형을 파괴하기에 충분한 힘은 주형에 대하여 유지되는 주물을 열팽창시키는 것을 포함하는 방법.
5. 제4항에 있어서, 주물은 주물을 가열함으로써 팽창되는 방법.
6. 제5항에 있어서, 주물은 복사 에너지, 유도 에너지 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 에너지원에 의하여 가열되는 방법.
7. 제6항에 있어서, 에너지원은 전자기 에너지, 레이저, 라디오파, 마이크로파 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 방법.
8. 제1항에 있어서, 주형은 모래와, 주형이 농축 산소 분위기의 상승된 압력 하에서 가열됨에 따라 연소되어 주형의 파단을 용이하게 하는 분해 가능한 점결제로 형성되는 방법.
9. 제1항에 있어서, 주형의 조각들은 주물을 열처리하기 전에 주물로부터 제거되는 방법.
10. 제1항에 있어서, 주형을 파괴하기에 충분한 힘은 주형의 외벽에 고압 유체를 유도하는 것을 포함하는 방법.
11. 제10항에 있어서, 고압 유체는 가열된 공기, 열 오일 또는 물을 포함하는 방법.
12. 주형을 그 안에 형성된 주물로부터 제거하는 방법이며,

    주형의 외벽 내의 선택된 위치에 적어도 하나의 폭발성 장약을 위치시키는 단계와,

    주형이 파괴되어 조각으로 파단되도록 폭발성 장약을 폭발시키는 단계와,

    주물로부터 주형의 조각들을 제거하는 단계를 포함하는 방법.
13. 제12항에 있어서, 주형은 모래와 점결제로 구성되는 방법.
14. 제12항에 있어서, 주형의 외벽 내에 스코링 라인을 형성함으로써 주형을 스코링하는 단계를 더 포함하는 방법.
15. 제14항에 있어서, 스코링 라인들은 주형을 부분들을 파단시켜 주물로부터 제거하기 위한 소정의 위치에 폭발성 장약과 조합하여 위치되는 방법.
16. 제12항에 있어서, 주형의 조각들은 주물을 열처리하기 전에 주물로부터 제거되는 방법.
17. 제12항에 있어서, 주형의 조각들을 제거하는 단계는 주물을 팽창시키기 위해 주물을 가열하는 단계를 포함하는 방법.
18. 제17항에 있어서, 주물을 가열하는 단계는 복사 에너지, 유도 에너지 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 에너지원으로부터 주물에 에너지를 가하는 단계를 포함하는 방법.
19. 제18항에 있어서, 에너지원은 전자기 에너지, 레이저, 라디오파, 마이크로파 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 방법.
20. 제12항에 있어서, 주형은 모래와, 주형이 농축 산소 분위기의 상승된 압력 하에서 가열됨에 따라 연소되어 주형을 주물로부터 파단시켜 제거하는 것을 용이하게 하는 분해 가능한 점결제로 형성되는 방법.
21. 제12항에 있어서, 주형의 외벽에 고압 유체를 유도하는 단계를 더 포함하는 방법.
22. 제21항에 있어서, 고압 유체는 가열된 공기, 열 오일 또는 물을 포함하는 방법.
23. 주형을 그 안에 형성된 주물로부터 제거하는 방법이며,

    주형을 고 에너지 맥동으로 자극하는 단계와,

    주형을 파괴하는 단계와,

    주물로부터 주형을 제거하는 단계를 포함하는 방법.
24. 제23항에 있어서, 고 에너지 맥동은 충격파로서 가해지는 방법.
25. 제23항에 있어서, 충격파는 기계적 수단, 방수총, 가압 가스, 전자기 수단, 및 이들의 조합 중 적어도 하나로부터 생성되는 방법.
26. 제23항에 있어서, 주형의 외벽 내에 스코링 라인을 형성함으로써 주형을 스코링하는 단계를 더 포함하는 방법.
27. 제26항에 있어서, 스코링 라인들은 주형의 부분들을 파단시켜 주물로부터 제거하기 위한 소정의 위치에 위치되는 방법.
28. 제23항에 있어서, 주형의 조각들은 주물을 열처리하기 전에 주물로부터 제거되는 방법.
29. 제23항에 있어서, 상기 주형을 주물로부터 제거하는 단계는 주물이 팽창하도록 주물을 가열하는 단계를 포함하는 방법.
30. 제29항에 있어서, 상기 주물을 가열하는 단계는 복사 에너지, 유도 에너지 및 이들의 조합으로 구성된 그룹에서 선택된 에너지원으로부터 주물로 에너지를 인가하는 단계를 포함하는 방법.
31. 제30항에 있어서, 상기 에너지원은 전자기 에너지, 레이저, 라디오파, 마이크로파 및 이들의 조합으로 구성된 그룹에서 선택되는 방법.
32. 제23항에 있어서, 상기 주형은 모래와 분해 가능한 점결제로 형성되고, 주형을 주물로부터 제거하는 단계는 주형의 파괴를 용이하게 하기 위해 농축 산소 분위기의 상승된 압력에서 주형이 가열됨에 따라, 점결제를 연소시키는 단계를 포함하는 방법.
33. 제23항에 있어서, 고 에너지 맥동으로 주물을 자극하는 단계는 주형이 파괴되기에 충분한 힘으로 주형의 외부벽에 고압 유체를 유도하는 단계를 포함하는 방법.
34. 제33항에 있어서, 상기 고압 유체는 가열된 공기, 열 오일 또는 물을 포함하는 방법.
35. 주형을 그 안에 형성된 주물로부터 제거하는 방법이며,

    주형을 약화시키도록 스코링하는 단계와,

    주형의 외부벽에 고압 유체를 유도하는 단계와,

    주물로부터 주형의 조각을 제거하는 단계를 포함하는 방법.
36. 제35항에 있어서, 상기 고압 유체는 가열된 공기, 열 오일 또는 물을 포함하는 방법.
37. 제35항에 있어서, 상기 주형의 조각을 제거하는 단계는 주형 내의 주물이 팽창하도록 주물을 가열하는 단계를 포함하는 방법.
38. 제37항에 있어서, 상기 주물을 가열하는 단계는 복사 에너지, 유도 에너지 및 이들의 조합으로 구성된 그룹에서 선택된 에너지원으로 주물에서 주형을 통해 에너지를 유도하는 단계를 포함하는 방법.
39. 제38항에 있어서, 상기 에너지원은 전자기 에너지, 레이저, 라디오파, 마이크로파 및 이들의 조합으로 구성된 그룹에서 선택되는 방법.
40. 제35항에 있어서, 상기 주형은 모래와 분해 가능한 점결제로 형성되고, 주형의 조각을 주물로부터 제거하는 단계는 주형의 파괴를 용이하게 하기 위해 농축 산소 분위기의 상승된 압력에서 주형이 가열됨에 따라, 주형의 점결제를 연소시키는 단계를 포함하는 방법.
41. 제35항에 있어서, 상기 주형의 조각은 주물을 열처리하기 전에 주물로부터 제거되는 방법.
42. 제35항에 있어서, 상기 주형의 외부벽에 유도되는 고압 유체는 가열된 공기, 열 오일 또는 물을 포함하는 방법.

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