KR100805514B1 - Method for processing a metal casting and system for manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 야금학적 주조 공정에 관한 것이고, 특히 주물로부터의 모래 코어 제거 및 주물의 열처리를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a metallurgical casting process, and more particularly, to a method and apparatus for removing sand cores from a casting and for heat treatment of the casting.
금속 주물을 성형하기 위한 종래의 주조 공정은 예를 들어, 내부 면에 형성된 실린더 헤드와 같은 원하는 주물의 외부 특징부를 갖는, 또한 다이(die)로 알려진 주철 플라스크형(flask-type) 주형 또는 모래 주형을 채택한다. 모래 및 적절한 결합제(binder) 재료로 구성되고 주물의 내부 특징부를 형성하는 모래 코어는 다이내에 위치된다. 외형 및 금속 주물 내의 내부 특징부를 만들기 위해 일반적으로 모래 코어가 사용되고, 주조 공정이 완료된 후 주물로부터 코어의 모래 재료의 제거 및 재생은 필수적이다. 적용에 따라서, 모래 코어 및/또는 모래 주형을 위한 결합제가 사용될 경우, 결합제는 페놀 수지 결합제, 페놀 우레탄 "냉간 박스(cold box)" 결합제, 또는 다른 적절한 유기 결합제 재료를 포함할 수 있다. 그후, 다이는 용융 금속 합금으로 채워진다. 합금이 고상화되면, 주물은 일반적으로 다이로부터 제거된 후, 열처리, 모래 코어로부터 모래의 재생 및 에이징(aging)을 위해 처리 노(furnace)로 이동된다. 열처리 및 에이징은 금속 합금이 여러 다른 적용에 적합한 다른 물리적 특성을 제공하도록 조절하는 공정이다. Conventional casting processes for forming metal castings are cast iron flask-type molds or sand molds, also known as dies, which have external features of the desired casting, such as, for example, a cylinder head formed on the inner face. Adopt. A sand core composed of sand and a suitable binder material and forming the internal features of the casting is located in the die. Sand cores are generally used to make contours and internal features in metal castings, and removal and regeneration of the sand material of the cores from the castings is essential after the casting process is complete. Depending on the application, when binders for sand cores and / or sand molds are used, the binder may comprise a phenolic resin binder, a phenol urethane “cold box” binder, or other suitable organic binder material. The die is then filled with a molten metal alloy. Once the alloy is solidified, the casting is generally removed from the die and then transferred to a treatment furnace for heat treatment, regeneration and aging of sand from the sand core. Heat treatment and aging is a process in which metal alloys are adjusted to provide different physical properties suitable for many different applications.
일부 종래 기술에 따르면, 주물이 일단 형성되면, 현저히 다른 여러 단계들이 일반적으로 금속 주물을 열처리하고 모래 코어로부터 충분히 깨끗한 모래를 재생하도록 수행되어야 한다. 제1 단계는 주물로부터 모래 코어의 일부를 분리시킨다. 모래 코어는 일반적으로 하나의 수단 또는 수단들의 조합에 의해 주물로부터 분리된다. 예를 들면, 모래가 주물로부터 제거되거나 또는 주물이 모래 코어를 부수고 모래를 제거하도록 물리적으로 흔들리거나 진동될 수 있다. 일단 모래가 주물로부터 제거되면, 주물의 열처리 및 에이징이 일반적으로 연속적인 단계들로 수행된다. 주물을 강화 또는 경화하는 것이 바람직한 경우, 일반적으로 열처리된다. 추가적인 단계는 주물로부터 분리된 모래를 정화시키는 단계로 구성된다. 정화 공정은 일반적으로 하나의 수단 또는 수단들의 조합에 의해 수행된다. 이러한 공정들은 모래를 덮는 결합제의 연소 단계, 모래를 깍아내는 단계 및 스크린(screen)을 통해 모래의 일부를 통과시키는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 충분히 깨끗한 모래가 재생될 때까지, 일부의 모래는 재생 공정들을 다시 받을 수 있다. According to some prior art, once the casting has been formed, significantly different steps generally have to be performed to heat the metal casting and to recover sufficiently clean sand from the sand core. The first step separates a part of the sand core from the casting. The sand core is generally separated from the casting by one means or a combination of means. For example, sand may be removed from the casting or the casting may be physically shaken or vibrated to break the sand core and remove the sand. Once the sand is removed from the casting, the heat treatment and aging of the casting is generally performed in successive steps. If it is desirable to strengthen or cure the casting, it is generally heat treated. An additional step consists in purifying the sand separated from the casting. The purification process is generally carried out by one means or a combination of means. Such processes may include the combustion of the sand-covering binder, the sanding up of sand, and the passage of a portion of the sand through a screen. Thus, some sand may be subjected to regeneration processes again until sufficiently clean sand is regenerated.
따라서, 주물의 열처리 공정과 모래 코어 재료를 재생시키는 공정을 향상시키려는 산업계의 요구가 있고, 보다 효율적인 열처리, 모래 코어의 제거 및 모래 코어로부터의 충분히 순수한 모래의 재생을 가능하게 하는 보다 효율적인 방법 및 관련 장치가 계속적으로 요구되고 있다. Therefore, there is a need in the industry to improve the heat treatment process of castings and the process of reclaiming sand core materials, and more efficient methods and related methods that enable more efficient heat treatment, removal of sand cores and regeneration of sufficiently pure sand from sand cores. Devices continue to be required.
간략히 기술하면, 본 발명은 야금학적 플랜트(plant)에서 사용하기 위한 것 과 같은 열 처리 주물용 시스템 및 방법과 주조 공정동안 사용된 모래 코어를 제거하기 위한 시스템 및 방법을 포함한다. 본 발명은 고압 유체 매체를 사용하여 모래 코어의 모래를 효과적으로 제거 및 재생하고, 주물의 다이내(in-die) 열 처리를 하기 위한 여러 실시예들을 포함한다. Briefly described, the present invention includes systems and methods for heat treatment castings, such as for use in metallurgical plants, and systems and methods for removing sand cores used during the casting process. The present invention includes several embodiments for the effective removal and regeneration of sand in a sand core using high pressure fluid media and for in-die heat treatment of castings.
모래 코어의 제거와 주물의 열 처리를 위한 본 발명의 일 실시예에서, 주물이 다이내에서 형성될 때, 용융 금속은 금속의 온도를 열 처리 온도에 가깝게 유지하도록 일반적으로 미리 가열되는 다이 안으로 부어진다. 그후, 주물은 다이로부터 제거되어 x, y 및 z축 및 좌표가 알려진 새들(saddle)상의 소정 위치에 각각 위치하게 된다. 각각의 새들은 주물의 x, y 및 z 좌표가 일반적으로 알려지고 인덱스된(indexed) 위치 또는 방위에 위치되는, 고정된 방위 또는 위치에 주물을 수용하도록 형성되어, 모래 코어에 의해 형성된 주물의 코어 구멍은 알려지고, 인덱스된 위치에서 배향되고 정렬된다. 새들은 원하는, 알려지고 인덱스된 위치에서 주물을 유지하는 것을 돕고 안내하는 위치결정 장치를 더 포함한다. In one embodiment of the present invention for removal of sand cores and heat treatment of castings, when a casting is formed in a die, molten metal is poured into a die that is generally preheated to maintain the temperature of the metal close to the heat treatment temperature. Lose. The castings are then removed from the die and placed at predetermined positions on saddles with known x, y and z axes and coordinates, respectively. Each bird is formed to receive the casting at a fixed orientation or location, where the x, y and z coordinates of the casting are generally located at a known or indexed location or orientation, such that the core formed by the sand core The holes are known, oriented and aligned at the indexed position. The birds further comprise a positioning device to assist and guide the casting at the desired, known and indexed position.
내부에 위치된 주물과 함께 각각의 새들은 열 처리 및 코어 제거, 및 잠재적으로 모래 코어의 재생을 위하여 열 처리 스테이션(station)의 챔버 또는 열 처리 노를 통해 이동된다. 열 처리를 위하여 열 처리 스테이션을 통과하는 동안에, x, y 및 z 좌표가 주물의 위치와 정렬되어 고정되고 놓여지는 일련의 노즐들은 공기, 물 또는 가열 오일과 같은 고압의 가열된 유체 매체의 흐름을 주물 위로 그리고 주물 안으로 유도한다. 모래 코어가 열 처리 스테이션에서 부서짐에 따라, 유체 흐름은 이탈하여 주물의 내부 공동으로부터 모래 코어의 모래의 제거를 돕는 경향이 있다. 일반적으로, 노즐은 열 처리 챔버를 통해 연속하여 위치되는 일련의 노즐 스테이션에 정렬되고, 각각의 노즐 스테이션의 노즐들은 주물의 코어 구멍의 알려진 위치에 대응하는 소정의 정렬로 배향되고, 각각의 노즐 조립체는 제어 시스템 또는 스테이션을 통해 원격 제어된다. Each bird with a casting located therein is moved through a chamber or heat treatment furnace of a heat treatment station for heat treatment and core removal, and potentially for regeneration of the sand core. While passing through a heat treatment station for heat treatment, a series of nozzles in which the x, y and z coordinates are fixed and placed in alignment with the casting's position is used to control the flow of a high pressure heated fluid medium such as air, water or heating oil. Guide over and into the casting. As the sand core breaks down at the heat treatment station, the fluid flow tends to escape and assist in the removal of the sand of the sand core from the internal cavity of the casting. In general, the nozzles are arranged in a series of nozzle stations located continuously through the heat treatment chamber, and the nozzles of each nozzle station are oriented in a predetermined alignment corresponding to the known position of the core hole of the casting, and each nozzle assembly Is remotely controlled via a control system or station.
본 발명의 다른 실시예에서, 주물은 주물의 다이내 열 처리를 위하여 다이내에 남겨진다. 다이는 일반적으로 주물의 용융 금속이 다이로 주입되기 전에 미리 가열되어 주물을 위한 열 처리 온도에 가깝게 유지하도록 하여, 주물을 고상화시키는 동안 다이내의 주물을 부분적으로 열처리한다. 그에 따라, 주물이 내부에 있는 다이는 일반적으로 내부 주물의 열처리 및 모래 코어의 제거를 위해 알려진 x, y 및 z 좌표를 갖는 인덱스된 방위 또는 위치로 위치설정된다. In another embodiment of the invention, the casting is left in the die for heat treatment within the die. The die is generally preheated before the molten metal of the casting is injected into the die to keep it close to the heat treatment temperature for the casting, thereby partially heat treating the casting in the die during solidifying the casting. As such, the die with the casting therein is generally positioned in an indexed orientation or position with known x, y and z coordinates for heat treatment of the internal casting and removal of the sand core.
열 처리와 주물의 모래 코어의 제거 및 재생을 위해, 다이 및 주물은 일반적으로 열 처리 스테이션의 열 처리 노를 통과하게 된다. 열 처리 스테이션은 고압의 유체를 적용하기 위해 알려진 위치의 다이 및 주물에 대응하는 소정의 방법으로 배향되고 위치된 일련의 노즐을 각각 갖는 복수의 노즐 스테이션을 더 포함한다. 노즐 스테이션은 주물로부터 모래 코어를 이탈시키기 위하여 주물에의 접근을 위해 다이내의 다이 진입 개구 또는 구멍의 위치 또는 방위에 대응하는 다양한 적용 위치로 다이 주위의 미리 정해진 통로를 따라 이동하는 로봇식 작동 노즐을 또한 포함한다. 선택적으로, 열 처리 스테이션은 그 사이의 주물의 열 처리를 위하여 온도를 올리도록 다이 또는 주형 팩으로 에너지를 공급하기 위한 전자기 유도 또는 복사 에너지원과 같은 선택적인 에너지원, 또는 산소 챔버를 또한 포함한다. 그에 따라, 주물은 다이로부터 제거되어, 주물로부터 모래 코어를 더 제거하고 잠재적으로 재생하기 위하여 연속하는 코어 제거 스테이션 또는 공정을 통과하게 된다. For heat treatment and removal and reclamation of the sand core of the casting, the die and casting are generally passed through a heat treatment furnace at a heat treatment station. The heat treatment station further includes a plurality of nozzle stations each having a series of nozzles oriented and positioned in a predetermined manner corresponding to the die and casting in a known position for applying a high pressure fluid. The nozzle station moves along a predetermined passageway around the die to various application locations corresponding to the position or orientation of the die entry openings or holes in the die for access to the casting to release the sand core from the casting. It also includes. Optionally, the heat treatment station also includes an optional energy source, such as an electromagnetic induction or radiant energy source, or an oxygen chamber for energizing the die or mold pack to raise the temperature for heat treatment of the casting therebetween. . As a result, the casting is removed from the die, which then passes through a continuous core removal station or process to further remove and potentially reclaim sand cores from the casting.
다른 실시예에서, 다이는 소정의 온도로 미리 가열된다. 그후, 용융 금속이 다이안으로 주입되면, 다이는 다이로부터 주물의 제거없이 주물이 고상화됨에 따라 주물을 열처리하도록 계속 가열된다. 그후, 다이는 주물의 담금질 및 다이로부터 모래 코어의 제거를 위하여 담금질 스테이션으로 운반된다. 본 실시예에서, 다이는 일반적으로 주입 스테이션에 또는 그와 인접하여 알려지고, 고정된 위치 또는 방위에서 유지된다. 다이는 다이에 대해 위치설정되고 다이 진입 개구와 정렬되는 일련의 노즐로부터 가열 유체의 적용에 의해 가열된다. 노즐은 다이내의 주물을 열 처리하도록 다이를 가열하기 위하여 다이의 위치 또는 방위에 따라 설정된 일련의 노즐 위치들 사이에서 다이들 주위로 연속하여 더 이동된다. In another embodiment, the die is preheated to a predetermined temperature. Then, when molten metal is injected into the die, the die is continuously heated to heat-treat the casting as the casting solidifies without removal of the casting from the die. The die is then conveyed to a quench station for quenching the casting and removing sand cores from the die. In this embodiment, the die is generally known at or adjacent to the infusion station and is maintained at a fixed position or orientation. The die is heated by the application of heating fluid from a series of nozzles positioned relative to the die and aligned with the die entry opening. The nozzle is further moved continuously around the dies between a series of nozzle positions set according to the position or orientation of the die to heat the die to heat treat the casting within the die.
본 발명의 다양한 목적, 특징 및 장점들은 첨부된 도면과 함께 본 명세서를 읽고 이해하면서 명백해질 것이다. Various objects, features and advantages of the present invention will become apparent upon reading and understanding the present specification in conjunction with the accompanying drawings.
도1은 본 발명의 제1 실시예의 개략적인 도면이다.1 is a schematic diagram of a first embodiment of the present invention.
도2는 다이 안으로의 용융 금속의 주입을 도시하는 측면 정면도이다. Figure 2 is a side front view illustrating the injection of molten metal into the die.
도3은 새들내의 주물의 위치설정을 도시하는 사시도이다. 3 is a perspective view showing the positioning of the casting in the saddle;
도4는 모래 코어 제거 공정과 함께 다이내 열 처리를 위한 본 발명의 다른 실시예의 개략적인 도면이다. 4 is a schematic diagram of another embodiment of the present invention for in-die heat treatment in conjunction with a sand core removal process.
도5a 및 도5b는 다이내 열처리를 위해 다이 주위의 다양한 적용 위치로 공기 노즐의 이동을 도시하는 측면 정면도이다. 5A and 5B are side elevation views illustrating the movement of air nozzles to various application locations around the die for in-die heat treatment.
도6은 주물의 다이내 열처리를 위해 가열 챔버의 선택적인 실시예를 개략적으로 도시하는 측면 정면도이다. FIG. 6 is a side front view schematically illustrating an alternative embodiment of a heating chamber for in-die heat treatment of a casting. FIG.
도7은 주물의 다이내 열처리를 위해 가열 챔버의 다른 선택적인 실시예를 개략적으로 도시하는 측면 정면도이다. FIG. 7 is a side front view schematically illustrating another alternative embodiment of a heating chamber for in-die heat treatment of a casting. FIG.
도8a 및 도8b는 주물의 다이내 열처리를 위해 가열 챔버의 다른 선택적인 실시예를 개략적으로 도시하는 측면 정면도이다. 8A and 8B are side elevation views schematically illustrating another alternative embodiment of a heating chamber for in-die heat treatment of a casting.
이제 도면을 보다 상세히 참고하면, 여러 도면을 통해 동일한 도면부호는 동일한 부품을 나타내고, 도1은 대체로 야금학적 주조 공정(10)을 도시하고 있다. 주조 공정은 기술분야에서 숙련된 자들에게 잘 알려져 있고, 참고를 위한 목적으로 종래의 주조 공정을 간단히 기술하기로 한다. Referring now to the drawings in greater detail, the same reference numerals represent the same parts throughout the several views, and FIG. 1 generally illustrates a
도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라서, 용융 금속 또는 금속 합금(M)은 실린더 헤드 또는 자동차 엔진 블록과 같은 주물(13)(도3 참조)을 형성하기 위하여 주입 또는 주조 스테이션(12)의 다이(11) 안으로 주입된다. 일반적으로, 주물 코어는 각각의 다이내에 형성되는 주물내에 우묵한 공동 및/또는 주물 세부(detail) 또는 코어 프린트(print)를 생성하도록 수용되고 위치된다. 각각의 다이(11)는 일반적으로 플라스크형 주형이고, 본 기술분야에서 공지된 바와 같이 다이로부터 주물의 용이한 개방 및 제거를 위하여 조개 껍질(clam-shell) 형태의 디자인을 갖는 주철 또는 다른 재료와 같은 금속으로 형성될 수 있다. 다이는 또한 기술분야에서 공지된 바와 같이 페놀 수지 또는 다른 적절한 유기적 결합제 재료와 같은 결합제와 혼합된 모래 재료로부터 형성된 녹색 모래형 주형이다. 마찬가지로, 주물 코어는 일반적으로 종래에 공지된 바와 같이 페놀 수지, 페놀 우레탄 "냉간 박스" 결합제 또는 다른 적절한 유기적 결합제 재료와 같은 적절한 결합제 및 모래 재료로 형성된 모래 코어를 포함한다. As shown in Figs. 1 and 2, in accordance with the present invention, the molten metal or metal alloy M is injected or casting station to form a casting 13 (see Fig. 3) such as a cylinder head or an automobile engine block. It is injected into die 11 of 12. In general, the casting core is received and positioned to create a hollow and / or casting detail or core print in the casting formed in each die. Each die 11 is generally a flask-type mold and has a cast iron or other material having a clam-shell design for easy opening and removal of the casting from the die as is known in the art. It may be formed of the same metal. The die is also a green sand mold formed from a sand material mixed with a binder, such as a phenolic resin or other suitable organic binder material, as known in the art. Likewise, foundry cores generally comprise sand cores formed of suitable binder and sand materials, such as phenolic resins, phenol urethane “cold box” binders or other suitable organic binder materials, as is known in the art.
도3에 도시된 바와 같이, 각각의 다이(11)는 일반적으로 용융 금속(M)이 수용되는 내부 공동(18)을 형성하는, 일련의 측벽(14), 상부 벽(16) 및 하부 벽(17)을 포함한다. 내부 공동(18)은 일반적으로 완성된 주물의 형태 또는 형상을 형성하도록 다이내에 형성되는 주물(13)의 내부 특징부를 형성하기 위해 양각 형태로 형성된다. 주입 개구(19)는 일반적으로 각각의 다이의 상부 벽(16) 내에 형성되어, 도1 및 도2에 도시된 바와 같이 용융 금속(M)이 다이 내부로 주입되거나 또는 유입되도록 내부 공동(18)과 연통된다. 결과적인 주물은 다이의 내부 공동의 특징부를 갖고, 추가적인 코어 구멍 또는 진입 개구(21)는 또한 모래 코어가 다이 내에 위치설정되는 곳의 내부에 형성된다. As shown in FIG. 3, each die 11 generally has a series of
가열 공기 송풍기 또는 다른 적절한 가스 또는 전기 화염 히터 기구(22)와 같은 가열 요소가 또한 일반적으로 다이(11)를 예열하기 위하여 주입 스테이션(12)에 인접하여 제공된다. 선택적으로, 다이에는 다이를 가열하기 위한 가열원 또는 가열 요소가 제공된다. 예를 들면, 다이는 가열 오일과 같은 가열 매체가 다이를 가열하기 위해 수용되는, 주물에 인접하는 공동을 포함한다. 일반적으로, 다이는 주물을 형성하기 위해 사용되는 금속 또는 합금에 따른 원하는 온도로 예열된다. 예를 들면, 알루미늄에 있어서, 다이는 대략 400 내지 600℃의 범위로 예열된다. 주물을 형성하기 위한 다양한 금속 합금 또는 다른 금속을 예열하기 위해 필요한 가변하는 예열 온도는 본 기술분야에서 숙련된 자들에게 잘 알려져 있고 대략 400 내지 600℃의 넓은 범위의 온도를 포함한다. 다이의 예열은 용융 금속이 주입되어 다이내에서 고상화될 때의 열 손실을 최소화하도록 열 처리 온도 또는 그 부근에서 주물 금속을 유지하도록 하고, 그후 다이는 주물의 열 처리를 위하여 다음의 공정 스테이션으로 이동된다. Heating elements such as a heated air blower or other suitable gas or electric
도1에 도시된 바와 같이, 용융 금속 또는 금속 합금이 일단 다이 안으로 주입되어 주형 안에서 적어도 부분적으로 고상화되면, 다이와 주물은 다이 이동 기구(25)에 의해 주입 스테이션(12)으로부터 제거되고, 로딩(loading) 스테이션(26)으로 이동된다. 다이 이동 기구는 (도시되지 않은) 다이 이동 로봇, 윈치(winch) 또는 다이를 주입 스테이션으로부터 로딩 스테이션으로 이동시키기 위한 종래에 알려진 다른 형태의 이동 기구를 포함한다. 발명의 제1 실시예에서, 용융 금속(M)이 다이 내에서 고상화하여 주물을 형성한 후, 주물(13)(도3 참조)은 로봇 아암 또는 유사한 기구에 의해 로딩 스테이션(26)(도1 참조)에서 다이(11)로부터 제거되고, x, y, z 좌표가 알려진 소정의, 인덱스된 위치에서 새들(27)내에 위치된다. 그 결과, 주물의 코어 구멍(21)(도3 참조)은 마찬가지로 주물로부터 모래 코어의 제거를 위해 알려진 위치로 배향 또는 정렬된다. As shown in Figure 1, once molten metal or metal alloy has been injected into the die and at least partially solidified in the mold, the die and casting are removed from the
도3에 도시된 바와 같이, 각각의 새들은 일반적으로 금속 재료로 형성되는 바스킷(basket) 또는 케리어(carrier)이고, 바스킷 또는 케리어는 주물(13)이 수용 되고 노출된 코어 구멍 또는 진입 개구를 구비하는 개방 주물 챔버 또는 리셉터클(31)을 한정하기 위한 기부(28) 및 일련의 측벽(29)을 갖는다. 주물은 일반적으로 새들(27)의 리셉터클(31) 내에 위치될 때, 알려진 인덱스된 또는 정합되는 방위 또는 위치에 고정된다. 또한, 도3에 도시된 바와 같이, 새들(27)은 주물을 새들(27) 내의 원하는 인덱스된 위치로 안내하고 유지하기 위하여 기부 및/또는 각각의 새들의 벽(28, 29)에 장착되는 위치설정 장치(32)를 더 포함한다. 위치설정 장치는 도3에 도시된 바와 같이 안내 핀(33)을 포함하거나, 또는 도3에서 점선(34)으로 표시된 노치 또는 홈을 포함하거나 또는 주물을 원하는 인덱스된 위치 또는 방위로 안내하고 유도하기 위한 다른 유사한 장치를 포함한다. 일반적으로, 안내 핀(33)은 주철과 같은 금속 재료 또는 높은 열 저항을 갖는 유사한 재료로 형성되어, 기부 또는 새들의 임의의 측벽으로 장착된다. (점선으로 도시된) 대응 위치설정구 또는 안내 개구(36)는 다이의 바닥 또는 측벽에 장착된 안내 핀의 사용에 의해, 또는 분해가능한 모래 코어형 재료의 사용으로, 주조 공정 동안 주물내에 일반적으로 형성되게 된다. 주물이 새들 내에 위치됨에 따라, 안내 핀은 주물의 대응 안내 개구 내에 수용되어, 알려지고 정의된 x, y, z 좌표를 갖는 소망의 , 인덱스된 위치에 주물을 위치시키고 유지하게 되고, 마찬가지로 주물의 코어 진입 개구의 위치는 알려진 위치에서 배향되고 정렬되어, 재생을 위한 모래 재료의 제거를 향상시키기 위해 주물내의 모래 코어로 열을 보다 효과적이고 직접적으로 가하는 것을 가능하게 한다. As shown in Fig. 3, each bird is a basket or carrier generally formed of a metallic material, the basket or carrier being a core hole or entry opening in which the casting 13 is received and exposed. It has a
또한, 어떤 적용에서는, 다이는 주물의 개선된 결정입자 구조를 위해 부과되 는 주물의 다양한 디자인 특징부를 갖는 스틸이나 철의 "냉각 주형(chill)" 또는 삽입체를 포함할 수 있다. 이러한 냉각 주형은 주입후에 제거되거나 또는 주물의 용융 금속의 고상화중에 주물과 함께 남겨져서 주물의 일부로 존재한다. 주물내에 남겨질 경우, 냉각 주형은 주물이 원하는 정렬 또는 위치에서 새들내에 위치설정되게 하는 위치설정 장치로서 사용된다. 냉각 주형의 제거에 의해 남겨지는 특징부 또는 세부는 또한 각각의 주물을 원하는, 인덱스된 위치에 유지하도록 안내 핀 또는 새들내의 다른 위치설정 장치의 결합을 위한 위치설정 지점으로서 작용한다. In addition, in some applications, the die may comprise a “chill” or insert of steel or iron having various design features of the casting imposed for the improved grain structure of the casting. This cooling mold may be removed after injection or left with the casting during solidification of the molten metal of the casting and remain as part of the casting. When left in the casting, the cooling mold is used as a positioning device to allow the casting to be positioned in the saddle at the desired alignment or position. The features or details left by the removal of the cooling mold also serve as positioning points for engagement of the guide pin or other positioning device in the saddle to keep each casting in the desired, indexed position.
도1에 도시된 바와 같이, 각각의 주물(11)은 알려진 위치 또는 방위의 x, y, z 좌표로 새들내에 놓여진 후, 각각의 주물은 원할 경우 열 처리, 코어 제거 및 모래의 재생을 위해 새들내에서 열 처리 스테이션으로 이동된다. 새들은 일반적으로 컨베이어 또는 레일 상에서 열 처리 스테이션을 통해 운반되거나 이동되어, 주물은 열 처리 스테이션을 통해 이동됨에 따라, 알려지고 인덱스된 위치에서 유지된다. 열 처리 스테이션(40)은 일반적으로 각각의 주물의 열 처리 및 모래 코어의 모래 재료의 제거 및 재생을 위해 일련의 열 처리 구역 또는 챔버를 갖는 열 처리 노, 일반적으로 가스 점화 노를 포함한다. 열 처리 구역의 수는 개개의 적용에서 열 처리를 하고 모래 코어의 제거를 위해 필요로 하는 수 만큼의 구역으로 나누어지고, 각각의 주물은 일반적으로 새들이 열 처리 스테이션을 통해 주물을 이동시키는 것이 가능할 때까지, 다이 내에 유지된다. 원하는 경우, 열 처리 스테이션(40) 내에서 주물을 추가적으로 시효 처리할 수 있다. As shown in Fig. 1, each casting 11 is placed in a saddle with x, y, z coordinates of known position or orientation, and then each casting is saddle for heat treatment, core removal and sand regeneration if desired. Within the heat treatment station. The saddle is generally carried or moved through a heat treatment station on a conveyor or rail so that the casting is kept in a known and indexed position as it is moved through the heat treatment station. The
주물의 열 처리가 주물로부터 모래 코어의 제거, 또한 잠재적으로 주물의 모 래 코어로부터 모래의 재생과 연계하여 수행되는, 열 처리 노 또는 시스템의 예들이 본 명세서에서 참고로 설명되는 미국 특허 제5,294,094호, 제5,565,046호 및 제5,738,162호에 기술되고 있다. 본 발명과 함께 사용될 수 있는 금속 주물 및 노내의 열 처리, 모래 코어의 제거 및 모래 재생을 위한 열 처리 노의 다른 예가 마찬가지로 본 명세서에서 참고로 설명되는 1999년 5월 17일 자로 출원된 미국 특허 출원번호 제09/313,111호에 기술되고 있다. Examples of heat treatment furnaces or systems in which the heat treatment of the casting is performed in conjunction with the removal of sand cores from the casting, and potentially in conjunction with the regeneration of sand from the sand cores of the casting, are described in US Pat. No. 5,294,094, which is incorporated herein by reference. , 5,565,046 and 5,738,162. Other examples of heat treatment furnaces for heat treatment in metal castings and furnaces, removal of sand cores, and sand reclamation that can be used with the present invention are similarly filed in US Patent Application, filed May 17, 1999, which is hereby incorporated by reference. No. 09 / 313,111.
도1에 도시된 바와 같이, 열 처리 스테이션(40)은 열 처리 및 주물로부터의 모래 코어의 제거를 향상시키도록 열 처리 스테이션의 길이를 따라 이격된 간격으로 위치설정되는 일련의 노즐 스테이션(41)을 포함한다. 열 처리 스테이션을 따라 위치설정되는 노즐 스테이션의 수는 코어 프린트(print) 또는 주물의 디자인에 따라 필요에 따라 변화된다. 각각의 노즐 스테이션 또는 조립체(41)는 새들 내에서 통과하게 되는 주물의 알려지고 인덱스된 위치에 대응하는 알려진 또는 기록된 위치에서 장착되고 배향되는, 일련의 노즐(42)을 포함한다. 각 노즐 스테이션에서의 노즐의 수는 주물의 코어 프린트에 따라 변화가능하여, 다른 코어 프린트를 갖는 다른 형태의 주물은 노즐 스테이션마다 선택적으로 다른 배열 또는 다른 수의 노즐을 사용한다. 노즐은 일반적으로 디자인 또는 열 처리 스테이션을 통과하는 주물의 코어 프린트에 따라서 필요에 따라 다른 노즐 스테이션에서 다양한 노즐을 결합 또는 분리하도록, 원격 작동되는 제어 시스템으로 제어된다. As shown in FIG. 1, the
각각의 노즐(42)은 일반적으로 새들 내의 주물의 알려지고, 인덱스된 위치 또는 방위에 따라 주형 내에 형성되는 코어 구멍, 진입 개구, 코어 프린트 또는 코 어 구멍의 세트 중 하나와 정렬되어, 소정의 위치 및/또는 방위로 장착된다. 각각의 노즐에는 더 높거나 낮은 압력이 필요에 따라 특별한 주조 적용에서 사용될 수 있지만, 일반적으로 대략 1000 FPM 내지 15000 FPM의 고압하에서 코어 개구에서 유도되는 일반적으로 공기, 가열 오일, 소금, 물 또는 다른 알려진 유체들을 포함하는 고압 가열 유체가 공급된다. 노즐에 의해 주물에 적용된 가압 유체 흐름 또는 분출은 주물 내의 모래 코어를 충격 또는 접촉하여 모래 코어의 결합 재료가 적어도 부분적으로 깍여나가거나 부서지게 한다. 모래 코어가 유체 흐름에 의해 부서지거나 분산됨에 따라, 모래 코어의 모래는 모래의 복구 및 재생을 위한 주형을 통한 유체 흐름의 통과로 코어 구멍 또는 진입 개구를 통해 주형으로부터 제거되거나 또는 세척된다. Each
각각의 노즐 조립체 또는 스테이션(41)의 노즐(42)은 주형의 특성에 따라 다른 노즐 위치로 조절되고, 흐름 또는 분출의 압력도 또한 조절된다. 노즐의 조절은 로봇식으로 이동가능하거나 위치설정가능한 노즐의 사용으로 원격으로 수행된다. 노즐로부터의 유체는 또한 분배되는 노즐의 열 처리 스테이션 내의 구역의 위치에 따라 다른 온도로 적용되어, 유체 흐름이 열 처리 노 또는 스테이션을 통해 이동할 때, 주물을 위한 열 처리 공정을 부정적으로 방해하지는 않는다. 또한, 각 노즐 스테이션의 노즐은 열 처리 스테이션 내의 각각의 다른 구역 또는 스테이션으로 주물의 이동 중에 코어 구멍 또는 진입 개구를 향해 배향되는 적용 위치로의 안착 위치, 또는 여러 적용 위치 사이의 이동을 포함하는 다양한 노즐 위치 사이에서 이동하여, 가열 유체의 고압 흐름을 다른 코어 구멍 또는 진입 개구로 의도적으로 흐르게 하여 모래 코어의 제거를 위해 모래 코어가 주형으로부터 부서지거고 제거되게 한다. 따라서, 열 처리 노 또는 스테이션 내의 노즐 스테이션의 사용은 주물의 열 처리 동안 각각의 주물로부터 모래 코어의 보다 효율적인 분해 및 제거를 향상 및 가능하게 하고, 재사용을 위하여 모래 코어로부터의 모래 재료의 재생을 돕는다. The
도1에 도시된 바와 같이, 각각의 주물을 위한 열 처리 및 코어 제거가 완료된 후에, 각 주물은 열 처리 스테이션(40)으로부터 제거되어 일반적으로 담금질 스테이션(45)으로 이동된다. 담금질 스테이션(45)은 일반적으로 각각의 주물이 냉각 및 담금질을 위해 침지되는 물 또는 다른 알려진 재료와 같은, 냉각 유체로 채워지는 담금질 탱크를 포함한다. 일반적으로 담금질 탱크의 용량 및 크기는 형성되는 주물 및 주물을 포함하는 금속 또는 금속 합금의 비열 및 각각의 주물이 가열되는 온도의 함수이다. 선택적으로, 담금질 스테이션은 담금질을 위하여 냉각 공기를 주물에 적용하기 위한 일련의 공기 노즐을 포함한다. As shown in FIG. 1, after the heat treatment and core removal for each casting have been completed, each casting is removed from the
주물의 다이 내 열 처리를 설명하는 본 발명의 다른 실시예가 도4 내지 도8b에 도시되고 있다. 도4에 도시된 바와 같이, 주조 공정(50)의 본 실시예에서, 용융 금속 또는 합금(M)이 주입 또는 주조 스테이션(52)에서 다이(51) 안으로 주입된다. 도4 내지 도8b에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 다이(51)는 일반적으로 주철 또는 유사한 재료와 같은 금속으로부터 형성되는 플라스크형 주형을 포함하거나 또는 당업계에 알려진 유기 결합제와 혼합된 모래 재료로부터 형성되는 녹색 모래형 주형일 수 있고, 일반적으로 주물(53)이(도6 내지 도8b 참조) 형성되는 내부 챔 버를 포함한다. 각각의 다이(51)는 일반적으로 도7에 도시된 바와 같이, 다이내에 형성되는 주물 내의 보어(bore) 및/또는 진입 개구 또는 코어 구멍을 형성하고 주조 세부 또는 코어 프린트를 생성하기 위하여 유기 결합제와 혼합된 모래 재료로부터 형성되는, 모래 코어(54)를 더 포함한다. 본 실시예에서 다이(51)는 다이에 대해 선택된, 원하는 위치에서 형성되고 다이(51)의 측벽을 통해 연장되는 포트 또는 다이 진입 개구(56)(도4 내지 도5b 참조)를 일반적으로 더 포함하여, 다이내에 있는 동안에는 주형에 대하여 열을 직접적으로 가하고 그리고 모래 코어의 철거 및 제거를 위하여 다이(도6 내지 도8b 참조)내에 형성되는 주형(53)에 대한 통로를 제공하게 된다. Another embodiment of the present invention illustrating heat treatment in a die of a casting is shown in Figures 4-8B. As shown in FIG. 4, in this embodiment of the
가열 공기 송풍기 또는 다른 적절한 기체 또는 전기 점화 히터 기구(58)(도4 참조)와 같은 가열 요소가 용융 재료(M)가 내부로 유입될 때 다이를 예열하기 위해 주입 또는 주조 스테이션(52)에 인접하여 또한 제공된다. 선택적으로, 다이는 다이 내의 주물에 인접하는 공동을 구비하여 형성되고, 공동에는 가열 공기, 열 오일 또는 다른 가열 매체가 다이를 예열하고 다이내의 주물을 더 가열하기 위해 수용된다. 일반적으로, 다이는 주물을 형성하기 위해 사용되는 금속 또는 합금을 위해 필요한 열 처리 온도(예를 들어, 알루미늄의 경우 400 내지 600℃)에 따라 원하는 온도로 예열된다. 다이의 예열은 다이가 주입 스테이션으로부터 운반될 때 주물을 위한 열 처리 온도 또는 그 부근에서 다이 내에 형성되는 주물의 온도를 유지하고 손실을 최소화하고 그리고 주물이 고상화될 때 적어도 부분적으로 열 처리하고, 주물이 열 처리를 위해 필요한 정도까지 온도를 올리도록 상당하게 재가열될 필요가 없으므로 열 처리 횟수의 감소에 의해 주물의 열 처리를 향상시키도록 한다. A heating element, such as a heated air blower or other suitable gas or electric ignition heater mechanism 58 (see FIG. 4), is adjacent to the injection or casting
그에 따라, 일단 각각의 다이(51)가 용융 재료(M)로 채워지면, 다이는 일반적으로 주조 또는 주입 스테이션(52)으로부터 다이 이동 기구(59)에 의해 로딩 스테이션(61)으로 이동된다. 다이 이동 기구(59)는 일반적으로 다이 이동 로봇, 윈치(winch), 컨베이어 또는 다이를 주입 스테이션으로부터 로딩 스테이션으로 이동하기 위한 종래에 공지된 다른 형태의 이동 기구를 포함한다. 이동 기구는 로딩 스테이션에서 알려지고, 인덱스된 위치에서 각각의 다이를 위치설정하고, 다이의 x, y, z 좌표는 열 처리를 위한 알려진 방위 또는 배열로 위치된다. Thus, once each die 51 is filled with molten material M, the die is generally moved from the casting or
발명의 본 실시예에서, 그후, 다이는 일반적으로 열 처리 스테이션(62)으로 그리고 열 처리 스테이션을 통과하여 이동되어, 주물을 적어도 부분적으로 열처리하고 제거를 위해 모래 코어를 부서지게 한다. 상술한 바와 같이, 열 처리 스테이션(62)은 적어도 부분적으로 주물의 "다이 내" 열 처리를 위해 열을 다이로 가하기 위한 일련의 처리 구역 또는 챔버를 갖는, 열 처리 노, 일반적으로 가스 점화 노를 대체로 포함한다. 처리 구역 또는 챔버의 수는 주물의 처리에 따라, 개개의 적용에서 필요로 하는 만큼의 구역으로 나누어진다. 또한, 다이 내에 있는 동안 주물의 적어도 부분적인 열 처리 후, 주물은 다이로부터 제거되어 계속적인 열 처리, 모래 코어 제거 및 가능한 모래 재생을 위해 열 처리 스테이션을 통과한다. In this embodiment of the invention, the die is then generally moved to and through the
주물이 다이내에 있는 동안 열 처리 및 적어도 부분적인 파손 및/또는 모래 코어의 제거, 또는 다이로부터의 제거후 주물로부터의 계속되는 열 처리, 모래 코어 제거 및 코어 모래의 가능한 재생을 위한 열 처리 노의 예가 본 명세서에 참고 로 설명되는 미국 특허 제5,294,994호, 제5,565,046호 및 제5,738,162호에 기술되고 있다. 본 발명과 사용하기 위한 열 처리 노의 다른 예가 마찬가지로 본 명세서에 참고로 설명되는 1999년 5월 17일자로 출원된 미국 특허 출원 제09/313,111호에 기술되고 있다. 이러한 열 처리 로는 주물이 다이내에 있는 동안 주물의 열 처리동안 다이 진입 개구를 통해 제거되는 주물의 모래 코어로부터 모래의 재생을 또한 가능하게 한다. Examples of heat treatment furnaces for heat treatment and at least partial breakage and / or removal of sand cores, or subsequent heat treatment from the castings after removal from the die, sand core removal and possible regeneration of core sand while the casting is in the die are described. US Pat. Nos. 5,294,994, 5,565,046, and 5,738,162, both of which are incorporated herein by reference. Another example of a heat treatment furnace for use with the present invention is described in US patent application Ser. No. 09 / 313,111, filed May 17, 1999, which is likewise incorporated herein by reference. This heat treatment furnace also enables regeneration of sand from the sand core of the casting that is removed through the die entry opening during the heat treatment of the casting while the casting is in the die.
도4 내지 도5b에 도시된 바와 같이, 열 처리 스테이션(62)은 복수의 노즐(64)과 함께 각각 장치된 일련의 노즐 스테이션(63) 또는 조립체를 일반적으로 더 포함한다. 각각의 노즐 스테이션의 노즐은 일반적으로 일정한 노즐 또는 다이(51)의 임의의 다이 진입 개구(56)들 또는 세트들의 알려진 위치로 정합되어 알려진, 소정의 위치 및/또는 방위에 배향된다. 노즐 스테이션의 수 및 각 스테이션의 노즐의 수는 다이 및 주물의 가열의 제어를 가능하게 하도록 주물을 열처리하고, 주물의 열 처리의 다른 단계에 대한 가열의 조절을 위하여 열을 다이에 대하여 다양한 정도 및/또는 양으로 제공하기 위해 필요에 따라 변화된다. As shown in FIGS. 4-5B, the
각각의 노즐은 일반적으로 도5a 및 도5b에 도시된 바와 같이, 다이를 향해 그리고 일반적으로 특정 다이 진입 개구 또는 각각의 다이의 다이 진입 개구의 세트를 향해 유도되는 유체 흐름 또는 가열 유체의 분출류를 공급한다. 다이에 적용되는 유체 매체는 고압 하에서 그리고 다이를 가열하는 가변 온도에서 공급되는 물, 공기, 열 오일, 소금 또는 다른 종래에 알려진 유체를 일반적으로 포함하고, 니들(needle)에 의해 공급되는 유체 흐름의 온도는 주물이 열 처리 스테이션의 다 른 노즐 스테이션을 통과할 때 다른 열 처리 단계에 맞도록 제어된다. 다이 진입 개구를 통해 다이 안으로의 가열 유체의 유입은 주물의 모래 코어용 결합제의 파손을 유발하여, 모래 코어가 열 처리 동안 적어도 부분적으로 깍여나가고 주물로부터 철거 및/또는 제거되고, 철거된 모래 재료가 유체의 배출과 함께 다이 진입 개구를 통과하도록 한다. 또한, 다이가 열 처리 및 모래 코어 제거를 위해 주물 및 코어 개구로의 가열 유체를 더 직접적으로 적용하기 위해 노즐 스테이션을 통과할 때, 다이는 또한 잠재적으로 적어도 부분적으로 개방된다. Each nozzle generally has a jet of fluid flow or heating fluid directed towards the die and generally toward a set of die inlet openings or dies of each die, as shown in FIGS. 5A and 5B. Supply. The fluid medium applied to the die generally includes water, air, thermal oil, salt or other conventionally known fluids supplied under high pressure and at variable temperatures for heating the die, and the fluid flow of the fluid flow supplied by the needles The temperature is controlled to suit different heat treatment steps as the casting passes through another nozzle station of the heat treatment station. The introduction of heating fluid into the die through the die entry openings causes breakage of the binder for the sand core of the casting, such that the sand core is at least partially scraped and removed from the casting and / or removed from the casting, Pass through the die entry opening with the discharge of fluid. In addition, when the die passes through the nozzle station to more directly apply the heating fluid to the casting and core openings for heat treatment and sand core removal, the die is also potentially at least partially open.
정합에서의 고정된 위치 또는 다이의 알려진 위치, 따라서 다이 진입 개구의 알려진 위치에 대응하는 고정된 위치에 장착되는 노즐을 포함하는 일련의 노즐 스테이션을 통해 주물을 통과시키는 것 외에도, 가열 유체의 적용을 위해 단일 노즐 스테이션 또는 주입 스테이션의 고정된 주물 위치에서 다이를 유지하는 것이 또한 가능하다. 이러한 실시예에서, 노즐(64')(도5a 및 도5b 참조)은 일반적으로 도5a 및 도5b에서 화살표(66, 67)로 도시된 바와 같이 일련의 소정의 유체 적용 또는 노즐 위치들 사이에서 이동가능하도록 로봇식으로 작동된다. 노즐(64')이 화살표(66, 67) 방향으로 다이에 대해 이동될 때, 노즐은 진입 개구(56)를 향해 그리고 진입 개구(56) 안으로 통상 유도되는, 다이에 대한 가열, 가압 유체 매체(F)를 적용하여, 주물의 용융 금속이 고상화될 때 금속 주물을 열 처리하기 위하여 충분한 온도에서 다이의 온도를 올리고 유지하게 된다. 이동가능 노즐의 다양한 적용 또는 노즐 위치는 주입 스테이션에서 또는 다이 이동 기구에 의한 로딩 스테이션에서 다이의 위치설정중에 다이 및 다이 진입 개구의 알려진 x, y, z 좌표에 따 라 일반적으로 결정되거나 설정된다. In addition to passing the casting through a series of nozzle stations including a nozzle mounted at a fixed position at the mating position or at a known position of the die, and therefore at a fixed position corresponding to the known position of the die entry opening, It is also possible to maintain the die in a fixed casting position of a single nozzle station or injection station for this purpose. In this embodiment, the nozzle 64 '(see FIGS. 5A and 5B) is generally between a series of predetermined fluid applications or nozzle positions as shown by
본 발명의 다이(51)는 필요로 하는 주물의 합금 또는 금속을 위해 필요한 용해 열 처리 온도에 따라 대략 450 내지 650℃ 또는 그 이상으로 가열될 수 있는 능력을 통상 가지고, 일반적으로 충분한 온도로 예열되어 용융 금속의 주입동안 주물의 적어도 부분적인 열 처리를 가능하게 한다. 다이의 가열은 다이에 적용되는 유체 매체의 온도의 제어를 통해 제어되어, 열 처리 스테이션으로의 전달 동안 열 손실을 최소화하기 위해 형성되는 주물의 금속의 열 처리를 위해 필요한 원하는 온도에서 다이를 가열하고 유지하고, 또한 주물을 열 처리 온도까지 올리기 위해 필요한 재가열 양을 최소화한다. The die 51 of the present invention typically has the ability to be heated to approximately 450 to 650 ° C. or higher, depending on the melting heat treatment temperature required for the alloy or metal of the casting required, and is typically preheated to a sufficient temperature. It allows at least partial heat treatment of the casting during the injection of molten metal. The heating of the die is controlled through the control of the temperature of the fluid medium applied to the die to heat the die at the desired temperature for the heat treatment of the metal of the casting formed to minimize heat loss during delivery to the heat treatment station. Maintenance and also minimizes the amount of reheat required to raise the casting to the heat treatment temperature.
도6 내지 도8b에 도시된 열 처리 스테이션의 선택적인 실시예에서, 노즐 스테이션은 에너지가 주물의 열 처리를 위해 필요한 온도에서 다이의 온도를 올리고 유지하기 위해 다이로 공급되거나 또는 유도되는, 추가적인 열 처리 챔버들로 보충되거나 또는 대체된다. 도6에 도시된 열 처리 챔버(70)의 제1 실시예에서, 다이 또는 모래 주형 팩(pack)(51)은 화살표 72로 도시된 바와 같이 가열 챔버(70)를 통한 이동을 위해 컨베이어 또는 운송 기구(71) 상에 통상 위치된다. 도6의 실시예에서 도시된 바와 같이, 가열 챔버(70)는 단열 바닥(floor), 측면 및 천정을 갖는 긴 노 챔버이고, 복사 에너지원(73)을 포함한다. 복사 에너지원(73)은 일반적으로 가열 챔버(70)의 천정에 장착되지만, 복사 에너지원이 또한 측벽에 장착될 수 있고, 다이가 컨베이어 또는 전송 기구상의 가열 챔버(70)를 통해 이동될 때, 다수의 복사 에너지원이 측벽, 다이의 위 및/또는 아래에 장착될 수 있음은 본 기술 분야 에서 숙련된 자들이 이해할 수 있다. 일반적으로, 복사 에너지원은 적외선 방사체 또는 다른 공지된 형태의 복사 에너지원일 수 있다. In an alternative embodiment of the heat treatment station shown in FIGS. 6-8B, the nozzle station is additional heat, in which energy is supplied or directed to the die to raise and maintain the temperature of the die at the temperature required for the heat treatment of the casting. It is supplemented or replaced with processing chambers. In a first embodiment of the
복사 에너지원은 일반적으로 가열 챔버를 통과하는 다이로 대략 400 내지 650℃에서 복사 에너지를 직사하고, 일반적으로 화살표 74로 도시된 바와 같이 각각의 다이의 측면 및/또는 상부에 직사된다. 다이, 그리고 내부의 주물은 열 처리되는 주물 금속에 따라, 원하는 시간동안 복사 에너지원에 조사된다. 복사 에너지원은 일반적으로 다이에 의해 흡수되어, 다이의 온도가 다이 및 내부의 주물을 가열하도록 상당히 증가하게 된다. The radiant energy source is generally direct radiation from approximately 400 to 650 ° C. with a die passing through the heating chamber, and is generally direct to the side and / or top of each die, as shown by arrow 74. The die and the internal casting are irradiated with radiant energy sources for a desired time, depending on the casting metal being heat treated. Radiant energy sources are generally absorbed by the die, causing the temperature of the die to increase significantly to heat the die and the castings therein.
도7은 본 발명의 다이내 열 처리에 사용하기 위한 다른 선택적인 가열 챔버(80)를 도시하고 있다. 도7에 도시된 바와 같이, 가열 챔버(80)는 일반적으로 단열된 바닥, 천정 및 측면을 갖는 긴 노이고, 다이와 내부의 주물을 화살표 82의 방향으로 가열 챔버(80)를 통해 이동시키기 위한 컨베이어 또는 다른 운송 기구(84)를 포함한다. 가열 챔버(80)는 또한 유도 에너지를 다이 또는 주형 팩, 그리고 내부에 포함된 주물 및 모래 코어(53, 54)로 적용시키기 위한 유도 에너지원(83)을 포함한다. 유도 에너지원은 대체로 전도 코일, 마이크로파 에너지원 또는 다른 공지의 유도 에너지원 또는 발전기를 포함하고, 도6의 복사 에너지원과 같이 가열 챔버(80)의 천정, 다이 위, 가열 챔버의 측면을 따라, 또는 상기 모두에 위치설정된다. 유도 에너지원은 다이(51)의 상부 및/또는 측면을 향해 유도되는, 화살표 84로 표시되는, 고 에너지장의 파동을 생성하고, 내부에서 외부로 주물 및 다이를 가열함으로써 주형 팩내의 금속 주물을 대응하여 열 처리하기 위해 모래 코 어 및 주물의 온도가 증가되도록, 모래 코어(54)에 의해 흡수되는 특정 주파수 또는 주파수들이다. Figure 7 illustrates another
온도를 증가시키도록 다이 및 주물에 에너지를 가함으로써 다이 내에 있는 동안 주물의 열 처리를 위해 본 발명에서 사용하기 위한 가열 챔버(90)의 다른 선택적인 구성이 도8a 및 도8b에 도시되고 있다. 다이는 일반적으로 플라스크형이 사용될 수도 있지만, 본 실시예에서는 모래 주형 팩형을 포함한다. 도8a 및 도8b에 도시된 바와 같이, 가열 챔버(90)는 그 내부에 포함된 주물과 함께 다이를 화살표 92의 방향으로 운반하기 위한 컨베이어 또는 운반 기구를 포함하는 긴 노 챔버이다. 다이 및 주물은 가열 챔버(90)를 통해 이동됨에 따라 저속의 산소 챔버(93)를 통과하게 된다. 산소 챔버는 일반적으로 다이를 통한 산소 흐름의 유도를 조력하도록 서로 대향되게 위치설정되는 고압의 상류측(94)과 저압의 하류측(96)을 포함한다. 화살표 97, 97'(도8a 및 도8b 참조)로 표시된 바와 같이, 다이가 가열 챔버(90)의 저속의 산소 챔버를 통과함에 따라, 가열된 산소 가스는 유도되어 다이 또는 주형 팩을 통해 가압된다. 산소 가스가 다이 또는 주형 팩을 통해 흐르면서, 산소 챔버의 높은 대기압측에서 낮은 대기압측으로 흐를 때, 산소의 일부는 모래 주형 팩 및 모래 코어의 결합제 재료와 연소하여, 가열 챔버내의 결합제 재료의 연소를 향상시킨다. 그 결과, 주형 팩 및 주물은 결합제 재료의 향상된 연소 및 산소로부터 에너지가 더 공급되어, 주형 팩내의 주물의 온도가 증가되는 한편, 동시에 동일한 형태로 용이한 제거 및 재생을 위해 주형 팩과 모래 코어의 결합제를 부서지게 한다. 도8a 및 도8b에 도시된 바와 같이, 저속의 산소 챔버는 가열 챔버를 위한 크기 및 공간 구성에 따라, 주형 팩을 통한 고온의 산소 가스를 가압하기 위하여 수직 방향(도8a 참조) 또는 사실상 수평 방향(도8b 참조)으로 배향된다. Another optional configuration of a
또한, 주물의 다이내 열 처리를 위하여 다이 또는 주형 팩의 온도를 증가시키면서, 다이내에 에너지원을 포함함으로써 용융 재료 및 다이 표면 사이의 잠재적인 열 전달 손실 및 외기로의 손실을 감소시키는 것을 가능하게 한다. 이러한 실시예에서, 다이는 일반적으로 주물이 형성되는 내부 공동에 인접하여 공동 또는 챔버를 구비하여 형성된다. 그후, 열 오일, 물 또는 용이하게 열을 보유할 수 있는 유사한 또는 다른 재료와 같은 가열 유체 매체가 내부에 공동이 수용되는 다이 구조물로 공급된다. 이러한 가열 유체는 열 처리를 위해 필요한 원하는 수준에서 주물의 온도를 증가시키고 유지하도록 돕는다. It is also possible to reduce the potential heat transfer loss between the molten material and the die surface and loss to outside air by including an energy source in the die while increasing the temperature of the die or mold pack for in-die heat treatment of the casting. do. In this embodiment, the die is generally formed with a cavity or chamber adjacent to the internal cavity in which the casting is formed. Then, a heating fluid medium, such as thermal oil, water or similar or other material that can easily retain heat, is fed to the die structure in which the cavity is received. This heating fluid helps to increase and maintain the temperature of the casting at the desired level needed for heat treatment.
다이 또는 주형 팩에 에너지를 적용한 결과로, 다이는 원하는 온도로 가열되고, 주물의 용융 금속이 다이 내에서 고상화될 때 내부에 형성되는 주물을 열 처리하기 위하여 필요한 온도로 유지된다. 다이 내로 용융 금속 재료의 주입 직후, 주물의 금속이 대체로 온도가 상승하여 열 처리 온도에서 안정화될 때, 주물의 이러한 다이내 열 처리는 예를 들면, 대략 250분에서 대략 50분까지 열 처리 주물을 위해 필요한 처리 시간을 상당히 감소시켜서, 주물의 열 처리는 용융 금속 재료의 다이 내 주입후 비교적 짧은 시간내에 이루어진다. 주물의 열 처리를 위한 열 처리 온도로의 다이의 온도의 상승은 모래 코어 및/또는 모래 주형의 가연성 유기 결합제의 연소와 분해를 더욱 향상시켜서, 열 처리 및 주조 공정의 모래 코어 및 모래 주형의 철거 및 재생을 위해 필요한 시간을 더욱 감소시킨다. As a result of applying energy to the die or mold pack, the die is heated to the desired temperature and maintained at the temperature necessary to heat treat the casting formed therein as the molten metal of the casting solidifies in the die. Immediately after the injection of the molten metal material into the die, when the metal of the casting generally rises in temperature and stabilizes at the heat treatment temperature, this in-die heat treatment of the casting may result in, for example, heat treatment casting from about 250 minutes to about 50 minutes. By significantly reducing the processing time required for this, the heat treatment of the casting takes place within a relatively short time after injection of the molten metal material into the die. The rise of the temperature of the die to the heat treatment temperature for the heat treatment of the casting further enhances the combustion and decomposition of the flammable organic binder of the sand core and / or sand mold, thereby demolishing the sand core and sand mold of the heat treatment and casting process. And further reduces the time required for regeneration.
열 처리 스테이션(62) 내의 다이 내 주물의 열 처리 후, 주물은 일반적으로 다이로부터 제거되고 필요에 따라 주물의 열 처리의 완료 및 모래 코어 제거 및 코어의 모래 재료의 가능한 재생을 위해 추가적인 열 처리 스테이션으로 이동된다. 그후, 주물은 주물의 담금질 및 냉각을 위해 담금질 스테이션(100)으로 이동된다. 선택적으로, 도4에 도시된 바와 같이, 주물은 다이로부터 제거되어 담금질 스테이션으로 직접 운반된다. 담금질 스테이션(100)은 일반적으로 물 또는 다른 공지된 냉각 재료와 같은 냉각 유체를 포함하는 담금질 탱크를 포함하지만, 담금질 스테이션은 또한 공기 또는 물과 같은 냉각 유체를 주물로 적용하는 도4의 도면부호 101로 표시된 일련의 노즐을 갖는 챔버를 포함한다. 담금질은 또한 주입 스테이션에 가까운 인접하는 부속 담금질 장치에서 행해지게 되어, 사이클(cycle) 시간과 온도 변화는 다이내 주물의 용융 금속 재료의 셋팅 및 처리를 위하여 최소화된다. After heat treatment of the casting in the die in the
주물의 열 처리 및 모래 제거가 완료된 후, 주물은 다이로부터 제거되어 다음 공정전에 주물을 냉각하기 위해 담금질 스테이션의 담금질 탱크내에 침지되고, 그후 주물로부터 제거된 모래는 나중의 재사용을 위해 재생된다. 또한, 도4에서 점선으로 도시된 바와 같이, 다이를 주입 스테이션으로부터 담금질 스테이션으로 직접 이동시키는 것이 가능하다. 예를 들면, 주입 스테이션으로부터 다이가 주물의 열 처리를 위해 주입 스테이션이나 인접한 곳에서 열 처리 온도로 가열된 후, 다이는 담금질 스테이션으로 직접 운반된다. After the heat treatment and sand removal of the casting have been completed, the casting is removed from the die and immersed in the quenching tank of the quench station to cool the casting before the next process, after which the sand removed from the casting is recycled for later reuse. It is also possible to move the die directly from the infusion station to the quench station, as shown by the dashed line in FIG. 4. For example, after a die from an injection station is heated to a heat treatment temperature at or near the injection station for heat treatment of the casting, the die is transferred directly to the quenching station.
따라서, 본 발명은 다이내에 있는 동안, 용액 가열 시간을 제공하도록 가열되고 필요한 담금질 효과를 제공하도록 냉각되는, 다이로부터 일단 제거된 주물의 추가적인 열 처리를 위한 필요조건을 감소 또는 제거할 수 있게 하여, 금속 주물을 형성하기 위해 요구되는 열 처리/공정 시간의 양을 상당히 감소시킨다. 본 발명은 또한 유체 흐름들이 열 처리 스테이션을 통과할 때, 주물 및/또는 내부에 주물을 구비하는 다이의 알려진 방위 또는 정렬에 대응하는, 소정의 위치의 주물에서 유체 흐름을 유도함으로써, 향상되거나 보다 효과적인 열 처리와 주물내의 모래 코어의 분해 및 제거를 가능하게 한다. Thus, the present invention makes it possible to reduce or eliminate the requirement for further heat treatment of the casting once removed from the die, while in the die, heated to provide solution heating time and cooled to provide the necessary quenching effect, Significantly reduces the amount of heat treatment / process time required to form metal castings. The present invention is also improved or better by inducing fluid flow in a casting at a predetermined location, which corresponds to a known orientation or alignment of the casting and / or die having the casting therein as it passes through the heat treatment station. It enables effective heat treatment and the decomposition and removal of the sand core in the casting.
본 발명이 바람직한 실시예에 관하여 상기한 바와 같이 기술되었지만, 다양한 추가, 수정 및 변화가 첨부된 청구의 범위에서 설명된 본 발명의 기술사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있음은 당업자들에 의해 이해될 수 있다. Although the invention has been described above with respect to preferred embodiments, it is understood by those skilled in the art that various additions, modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the appended claims. Can be.
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