KR100866155B1 - 반응고 성형을 위한 단조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반응고 성형을 위한 단조장치에 관한 것으로, 하부금형부 및 사이드금형부의 둘레에 설치되어서 제품이 취출된 상기 하부금형 및 사이드금형의 둘레를 냉각시키는 금형냉각수단; 상기 상부금형부의 상부금형에 설치되어서 상기 상부금형 전체가 균일한 온도를 유지하도록 상기 상부금형 상단 둘레를 가열하는 상부금형가열수단;이 더 구비된다.

이러한 본 발명은, 금형냉각수단에 의해 단조 작업 후 하부금형 및 사이드금형이 신속하고 확실하게 냉각되고, 단조된 제품의 응고시간이 단축되어서 제품의 단조 사이클이 그만큼 단축되며, 용탕이 하부금형의 상단 둘레로 유도될 때에 출렁이지 않으므로 용탕에 다량의 공기가 혼입되는 문제가 방지된다. 또한, 용탕이 단조될 때에 용탕 주변 및 용탕 내에 혼입된 기체가 밴트홀을 따라 외부로 원활히 배출되고, 사이드금형이 사이드홀더에 안정적으로 지지되며, 상부금형 가열수단에 의해 단조 작업 전이나 단조 작업 중에 상부금형의 전체 온도가 일정하게 유지된다.

하부금형, 사이드금형, 금형냉각수단, 상부금형, 상부금형가열수단, 용탕배출홈, 밴트홀

Description

반응고 성형을 위한 단조장치{Forging apparatus for rheocasting}

도 1은 하부금형에 용탕이 주입되는 상태를 보인 개략적 단면도

도 2는 상부금형 및 하부금형이 가압되면서 하부금형 내의 용탕이 단조되는 상태를 보인 개략적 단면도

도 3은 하부금형 및 상부금형이 동시에 상승된 상태를 보인 개략적 단면도

도 4는 상부금형이 하부금형으로부터 분리된 상태를 보인 개략적 단면도

도 5는 상부금형으로부터 제품이 취출된 상태를 보인 개략적 단면도

도 6a 및 도 6b는 하부금형을 보인 개략적 단면도 및 그 평면도

도 7a 및 도 7b는 상부금형을 보인 개략적 단면도 및 그 저면도

도 8 및 도 9는 상부금형가열수단을 보인 개략적 사시도 및 그 사용상태 단면도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

20 : 하부금형부 21 : 베드

22 : 하부베이스 23 : 하부고정플레이트

24 : 하부금형 24a : 볼록부

24b : 용탕배출홈 24c,56a : 밴트홀

25 : 하부로크아웃실린더 30 : 사이드금형부

31 : 사이드금형 31a,32a : 제1경사면

31b,32b : 제2경사면 32 : 사이드홀더

33 : 링크부 34 : 고정링크

35 : 회동링크 35a : 슬롯

36 : 힌지핀 37 : 작동핀

40 : 금형냉각수단 41 : 제1냉각파이프

42 : 제2냉각파이프 43 : 제3냉각파이프

50 : 상부금형부 51 : 상부베이스

52 : 상부고정플레이트 53, 102 : 지지축

54 : 상부금형플레이트 55 : 상부금형

56 : 상부외측금형 57 : 상부중앙금형

58 : 가압축 59 : 취출축

60 : 상부금형가열수단 61 : 버너헤드

62 : 연료점화구 63 : 연료공급호스

72 : 라이저튜브 73 : 레이들

74 : 제품이송대차

본 발명은 반응고 성형을 위한 단조장치에 관한 것으로, 하부금형, 사이드금형이 신속하고 확실하게 냉각되고, 용탕이 하부금형의 상단 둘레로 유도될 때에 출렁이지 않으며, 단조시 용탕 내의 기체가 외부로 원활히 배출되고, 사이드금형이 사이드홀더에 안정적으로 지지되는 반응고 성형을 위한 단조장치에 관한 것이다.

주조(casting)는, 주물을 만들기 위한 작업으로써, 주물의 설계, 주조 방안의 작성, 모형(模型)의 작성, 용해 및 주입, 제품으로의 끝손질의 순서로 진행된다.

비철 분야의 주조법에는 중력주조(Gravity die casting), 저압주조(Low pressure die casting)가 있다. 중력주조와 저압주조는, 다양한 형상, 다양한 크기, 다양한 제품의 두께를 갖도록 제조할 수 있는 장점이 있는 반면에, 금형 온도 및 용탕 온도가 높아야 하고, 응고 시간이 긴 단점이 있으며, 이에 따라 제품에 기포(氣泡)의 혼입, 응고시의 부피감소로 인한 균열의 발생된다.

이와 같이 중력주조와 저압주조는 완성된 제품의 밀도 하락과 기계적 성질의 하락을 수반하므로 고품질을 추구하는 여러 업계의 입장을 충족시키지 못하였다. 특히, 비교적 대형이면서 형상이 복잡한 자동차 부품의 제조시에는 이러한 중력주조 및 저압주조로는 자동차 부품 제조업계의 추세에 부응하지 못하였다.

이러한 문제점에도 불구하고 현재 국내외 자동차 부품 생산업체는 중력주조법과 저가압주조법에 의해 알루미늄휠과 같은 대량의 비철금속품을 생산하고 있는 실정이다. 따라서, 이러한 주조법의 특성상 제품의 불량률이 증가되고, 제품의 조 직, 강도, 연신율 등의 기계적 성질이 저하되었다. 이와 같은 이유로 종래의 저가압주조 등의 주조방식은 소형(최고 18인치)의 알루미늄휠 제품에만 적용되고 있다. 또한 상술한 공법의 특성상 금형의 온도가 380℃~400℃ 정도를 유지해야 하므로 제품 성형 사이클 타임이 지연되었으며, 이에 따라 대량생산에 적합하지 못하였다.

상술한 문제점을 해결하기 위해 용탕단조법(cast forging)이 제안되어 왔다. 용탕단조법은 용탕에 높은 압력을 가한 상태에서 응고시키는 방법이다. 이 방법은 조직이 섬세하고 기계적 성질이 우수한 제품을 대량 생산할 수 있는 장점을 갖는다.

이러한 비철금속을 이용한 단조장치는 특허등록 제10-254941호(반응고소재 성형장치)에 제안되어 있다. 이러한 반응고소재 성형장치는 비철금속의 소재를 반응고 성형하여서 높은 품질의 제품을 연속적으로 생산할 수 있는 장치이다.

그런데 이러한 반응고소재 성형장치는 몇 가지 문제점이 있었다.

첫째, 단조작업 후 하부금형 및 사이드금형이 신속히 냉각되어야 다음 공정을 진행할 수 있는데, 고열의 용탕에 의해 가열된 하부금형 및 사이드금형은 신속히 냉각되지 않으며, 이에 따라 단조 사이클이 그만큼 지연되었다.

둘째, 상부금형이 하부금형의 내부에 진입되어서 용탕을 가압할 경우, 하부금형 내의 용탕이 하부금형의 상단 둘레로 출렁이면서 넘치게 되며, 이때 출렁이면서 흘러 넘치는 용탕에 다량의 공기가 혼입되는 문제가 발생되었다. 이와 같이 용탕에 다량의 공기가 혼입되면 단조된 제품의 강도가 저하되며, 결국 단조품의 불량율을 증가시키게 된다.

셋째, 하부금형 및 상부금형에 의해 용탕이 단조될 때에, 용탕 주변 및 용탕 내에 혼입된 기체가 외부로 원활히 배출되지 못하였다. 이에 따라 단조된 제품의 표면이 매끄럽지 못하며 제품의 강도가 저하된다.

넷째, 상부금형의 상단 둘레는 열전달이 가장 늦고 가장 빨리 냉각되는 부분이다. 따라서 하부금형 내의 용탕을 상부금형으로 가압하면 용탕 전체가 동일한 속도로 냉각되는 것이 아니라 열전달이 가장 늦은 상부금형의 상단 둘레 부분부터 먼저 냉각된다. 따라서 가압된 용탕 전체가 동일한 속도로 냉각되는 것이 아니라 용탕의 상단 둘레에서 먼저 냉각되므로 그 부분의 물성이 저하되고 석출현상이 증가된다.

상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 하부금형, 사이드금형이 신속하고 확실하게 냉각되도록 한 반응고 성형을 위한 단조장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 제품의 중앙부분이 그 둘레보다 얇게 단조되도록 한 반응고 성형을 위한 단조장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 용탕이 하부금형의 상단 둘레로 유도될 때에 출렁이지 않도록 한 반응고 성형을 위한 단조장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 단조시 용탕 내의 기체가 외부로 원활히 배출되도록 한 반응고 성형을 위한 단조장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 사이드금형이 사이드홀더에 안정적으로 지지되고 이들 사이의 체결력이 향상되도록 한 반응고 성형을 위한 단조장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 단조 작업 전에 상부금형 전체가 균일한 온도를 유지하도록 한 반응고 성형을 위한 단조장치를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 반응고 성형을 위한 단조장치는, 메인실린더가 설치되는 메인바디와, 상기 메인바디의 하부에 설치되고 베드에 고정된 하부베이스 상에 승강되도록 설치되며 제품의 하부를 성형하는 하부금형부와, 상기 하부금형부의 둘레에 설치되어서 상기 제품의 둘레를 성형하는 사이드금형 및 상기 사이드금형의 둘레를 지지하는 사이드홀더로 이루어지는 사이드금형부와, 상기 메인바디의 메인실린더에 설치되며 상기 메인실린더에 의해 승강되면서 상기 제품의 상부를 성형하는 상부금형부로 이루어진 반응고 성형을 위한 단조장치에 있어서, 상기 하부금형부 및 사이드금형부의 둘레에 설치되어서 제품이 취출된 상기 하부금형 및 사이드금형을 냉각시키는 금형냉각수단; 상기 상부금형부의 상부금형에 설치되어서 상기 상부금형 전체가 균일한 온도를 유지하도록 상기 상부금형 상단 둘레를 가열하는 상부금형가열수단;이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명 반응고 성형을 위한 단조장치의 다른 특징은, 상기 하부금형의 내면 중앙부위는, 그 둘레보다 상측으로 더 돌출되도록 형성된다.

본 발명 반응고 성형을 위한 단조장치의 또 다른 특징은, 상기 하부금형의 상단 둘레에는, 용탕배출홈이 더 형성된다.

본 발명 반응고 성형을 위한 단조장치의 또 다른 특징은, 상기 사이드홀더 및 사이드금형은, 접촉되는 대응 경사면이 복수의 경사면을 갖도록 형성된다.

본 발명 반응고 성형을 위한 단조장치의 또 다른 특징은, 상기 금형냉각수단은, 냉각장치에 연결되며 상기 사이드금형을 냉각하도록 상기 사이드홀더 내에 설치되는 제1냉각파이프와, 냉각장치에 연결되며 상기 하부금형부 및 사이드금형부를 냉각하도록 상기 하부베이스 내에 설치되는 제2냉각파이프와, 냉각장치에 연결되어서 냉매가 순환되며 상기 하부베이스를 냉각하도록 상기 베드 내에 설치되는 제3냉각파이프로 이루어진다.

본 발명 반응고 성형을 위한 단조장치의 또 다른 특징은, 상기 상부금형가열수단은, 상기 상부금형의 상단 둘레에 설치되도록 링형태로 이루어지며 다수의 연료점화구가 형성된 버너헤드와, 버너헤드에 연결되어서 이에 연료를 공급하는 연료공급호스가 구비된 버너로 이루어진다.

본 발명 반응고 성형을 위한 단조장치의 또 다른 특징은, 상부금형의 저면 및 하부금형의 내면에는, 상기 하부금형에 주입된 용탕이 단조될 시, 상기 용탕 내의 기체가 외부로 배출되도록 밴트홀이 더 형성된다.

이러한 본 발명은, 사이드홀더, 하부베이스, 베드에 제1냉각파이프, 제2냉각파이프, 제3냉각파이프가 설치되어 있으므로, 단조 작업 후 하부금형 및 사이드금형을 신속하고 확실하게 냉각시킬 수 있다.

둘째, 하부금형의 중앙부위가 그 둘레보다 상측으로 볼록하게 돌출되어 있으 므로 단조된 제품의 중앙부위가 그 둘레보다 얇게 성형된다. 그러므로 단조된 제품의 중앙 부위의 응고시간이 그만큼 단축되고 이에 따라 제품의 단조 사이클이 그만큼 단축되며 성형된 제품의 물성이 향상된다.

셋째, 하부금형의 둘레에는 용탕배출홈이 형성되어 있으므로 상부금형이 하부금형의 내부에 진입되어서 용탕을 가압할 경우, 하부금형 내의 용탕이 용탕배출홈을 따라 하부금형의 상단 둘레로 자연스럽게 유도된다. 따라서, 용탕이 하부금형의 상단 둘레로 유도될 때에 출렁이지 않으므로 용탕에 다량의 공기가 혼입되는 문제가 방지된다.

넷째, 하부금형의 내면과 상부금형의 저면에 밴드홀이 형성되어 있으므로 하부금형 및 상부금형에 의해 용탕이 단조될 때에, 용탕 주변 및 용탕 내에 혼입된 기체가 밴트홀을 따라 외부로 원활히 배출되며, 이에 따라 제품의 불량이 방지된다.

다섯째, 사이드금형의 외측면 둘레와 이에 접촉되는 사이드홀더의 내측면 둘레에는 복수의 경사면을 갖도록 제1경사면과 제2경사면이 형성되어 있다. 그러므로, 사이드금형 및 사이드홀더가 두 경사면에 의해 접촉되어 지지되므로 사이드금형이 사이드홀더에 안정적으로 지지되고 이들 사이의 체결력이 향상된다.

여섯째, 연료점화구가 형성된 링형태의 버너헤드와 이 버너헤드에 연결되어서 이에 연료를 공급하는 연료공급호스를 갖는 버너가 구비되며, 이 버너로 온도 전달이 가장 늦고 가장 빨리 냉각되는 상부금형의 상단 둘레를 가열한다. 따라서, 단조 작업 전이나 단조 작업 중에 상부금형 전체가 균일한 온도를 유지하도록 가열 되므로 상부금형 둘레의 물성이 향상되고 석출현상이 감소된다.

본 발명의 구체적인 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조한 이하의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.

도 1 내지 도 5는 하부금형에 주입된 용탕이 순차적으로 단조되는 상태를 보인 개략적 단면도들이다.

이러한 본 발명의 반응고 성형을 위한 단조장치는, 메인바디(미도시)의 하부에 설치되는 하부금형부(20)와, 하부금형부(20)의 둘레에 설치되는 사이드금형부(30)와, 하부금형부(20) 및 사이드금형부(30)를 냉각시키기 위한 금형냉각수단(40)과, 하부금형(20)의 상부에 설치되는 상부금형부(50)와, 상부금형부(50)의 상부금형(55) 상단 둘레를 가열하기 위한 상부금형가열수단(60)으로 이루어진다.

메인바디(미도시)의 중앙 상부에는 메인실린더(미도시)가 설치되어 있고, 이 메인실린더에는 후술할 상부금형부(50)가 승강되도록 설치되어 있으며, 상부금형부(50)의 하부에는 후술할 하부금형부(20)가 설치되어 있다.

하부금형부(20)는, 도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이 메인바디의 하부 중앙에 설치되고 베드(21)에 고정된 하부베이스(22) 상에 승강되도록 설치되며 용탕이 주입되어서 제품의 하부를 성형한다.

이러한 하부금형부(20)은, 베드(21)와, 이 베드(21) 상부에 고정되는 하부베이스(22)와, 이 하부베이스(22)의 내측에 구비되고 베드(21)에 설치되는 하부고정 플레이트(23)와, 이 하부고정플레이트(23) 상에 고정되는 하부금형(24)과, 이 하부금형(24)에 연결되어서 하부금형(24)을 승강시키는 하부로크아웃실린더(25)로 이루어진다.

하부금형(24)에는 용탕이 주입된다. 이러한 하부금형(24)의 내면 중앙부위는 도 1 내지 도 5, 도 6a에 도시한 바와 같이 그 둘레보다 상측으로 더 돌출되도록 형성되어 있다. 이와 같이 하부금형(24)의 내면에 볼록부(24a)가 형성되어 있으므로 단조된 제품의 중앙부위가 그 둘레보다 얇게 성형된다. 따라서 단조된 제품의 중앙 부위의 응고시간이 그만큼 단축되며, 결국 제품의 단조 사이클이 단축되며, 성형된 제품의 물성이 향상된다.

이러한 하부금형(24)의 상단 둘레에는, 도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이 용탕배출홈(24b)이 형성되어 있다. 이러한 용탕배출홈(24b)의 중심을 기준으로 방사상으로 4개 형성되어 있다. 따라서 상부금형(55)이 하부금형(24)의 내부에 진입되어서 용탕을 가압할 경우, 하부금형(24) 내의 용탕이 용탕배출홈(24b)을 따라 하부금형(24)의 상단 둘레로 자연스럽게 유도된다. 그러므로, 용탕이 하부금형(24)의 상단 둘레로 유도될 때에 출렁이지 않으므로 용탕에 다량의 공기가 혼입되는 문제가 방지된다. 이러한 용탕배출홈(24b)은 상술한 바와 같이 4개가 형성될 수도 있지만 4개 미만이나 그 이상 형성되어도 무방하다.

하부금형(24)의 내면에는 도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이 하부금형(24)에 주입된 용탕이 단조될 시, 용탕 내의 기체가 외부로 배출되도록 밴트홀(24c)이 형성되어 있다. 이와 같이 하부금형(24)의 내면에 밴드홀(24c)이 형성되어 있으므 로 하부금형(24) 및 상부금형(55)에 의해 용탕이 단조될 때에, 용탕 주변 및 용탕 내에 혼입된 기체가 밴트홀(56a)을 따라 외부로 원활히 배출된다.

사이드금형부(30)는, 도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이 하부금형부(20)의 둘레에 설치되어서 제품(M)의 둘레를 성형하는 사이드금형(31)과, 이 사이드금형(31)의 둘레를 지지하는 사이드홀더(32)와, 사이드금형(31) 및 사이드홀더(32)에 연결되어서 하부금형(24)이 상승될 때에 사이드금형(31)이 외측으로 벌어지도록 지지하는 링크부(33)로 이루어진다.

사이드금형(31)은 그 하단이 하부고정플레이트(23)에 고정되어서 이와 함께 승강되고 그 상단이 후술할 링크부(33)에 연결되며 제품(M)의 측면을 성형한다. 이러한 사이드금형(31)은 그 외주면이 복수의 경사면을 갖도록 제1경사면(31a)과 제2경사면(31b)이 형성되어 있다.

사이드홀더(32)는 그 하단이 하부베이스(22)에 고정되어 있고, 상단에 링크부(33)가 연결되어 있으며, 사이드금형(31)의 둘레를 지지한다. 이러한 사이드홀더(32)는 그 내측면이 복수의 경사면을 갖도록 제1경사면(32a)과 제2경사면(32b)이 형성되어 있다.

이와 같이 사이드금형(31)의 외측면 둘레와 이에 접촉되는 사이드홀더(32)의 내측면 둘레에는 복수의 경사면을 갖도록 제1경사면(31a)(32a)과 제2경사면(31b)(32b)이 형성되어 있으며, 사이드금형(31) 및 사이드홀더(32)가 두 경사면에 의해 접촉되어 지지되므로 사이드금형(31)이 사이드홀더(32)에 안정적으로 지지 되고 이들 사이의 체결력이 향상된다.

링크부(33)는, 고정링크(34)와 회동링크(35)로 이루어진다. 고정링크(34)는 그 일단이 사이드홀더(32)의 상단에 고정되어 있으며, 고정링크(34)의 타단에는 작동핀(37)이 고정되어 있다. 회동링크(35)는 그 일단이 사이드금형(31)의 상단에 힌지핀(36)으로 결합되어 있다. 회동링크(35)의 타측에는 그 길이방향을 따라 슬롯(35a)이 형성되어 있으며, 이 슬롯(35a)에는 작동핀(37)이 삽입되어서 이를 따라 안내된다.

금형냉각수단(40)은, 도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이 제1냉각파이프(41), 제2냉각파이프(42), 제3냉각파이프(43)로 이루어진다. 제1냉각파이프(41)는, 냉각장치(미도시)에 연결되며 사이드금형(31)을 냉각하도록 사이드홀더(32) 내에 설치된다. 이러한 제1냉각파이프(41)는 사이드홀더(32)의 내부와 외부에 모두 설치된다. 제2냉각파이프(42)는, 냉각장치에 연결되며 하부금형부(20) 및 사이드금형부(30)를 냉각하도록 하부베이스(22) 내에 설치된다. 제3냉각파이프(43)는, 냉각장치에 연결되어서 냉매가 순환되며 하부베이스(22)를 냉각하도록 베드(21) 내에 설치된다.

이와 같이 금형냉각수단(40)은 사이드홀더(32), 하부베이스(22), 베드(21)에 각각 설치되어서 단조 작업 후 하부금형(24) 및 사이드금형(31)을 신속하고 확실하게 냉각시킨다.

상부금형부(50)는, 도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이 메인바디의 메인실린더에 설치되며 메인실린더에 의해 승강되면서 제품(M)의 상부를 성형한다.

이러한 상부금형부(50)는, 메인실린더에 설치되는 상부베이스(51)와 이 상부베이스(51)에 고정되는 상부고정플레이트(52)와, 상단이 이 상부고정플레이트(52)에 고정되는 지지축(53)과, 이 지지축(53)의 하단에 고정되는 상부금형플레이트(54)와, 이 상부금형플레이트(54)에 설치되는 상부금형(55)으로 이루어진다.

여기서 상부금형(55)은 상부외측금형(56)과 상부중앙금형(57)으로 나누어진다. 상부외측금형(56)은 제품(M)의 상부 둘레를 가압하며, 그 상단이 상부금형플레이트(54)에 고정된다. 이러한 상부외측금형(56)의 저면에는 복수의 밴트홀(56a)이 방사상으로 형성되어 있다. 따라서 상부외측금형(56)에 의해 용탕이 단조될 때에 용탕 주변 및 용탕 내에 혼입된 기체가 이 밴트홀(56a)을 따라 외부로 원활히 배출된다.

상부중앙금형(57)은 상부외측금형(56)의 내부 중앙에 구비되어서 이를 따라 승강되도록 설치된다. 이러한 상부중앙금형(57)의 상부 둘레에는 가압축(58)이 연결되어 있고 이 가압축(58)에는 가압실린더(미도시)가 연결되어 있으며 가압실린더가 작동되면 상부중앙금형(57)이 하측으로 가압되면서 용탕의 중앙부위를 가압한다. 상부중앙금형(57)의 상부 중앙에는 취출축(59)이 연결되어 있고 이 취출축(59)은 취출실린더(미도시)에 연결되어 있으며 취출실린더가 작동되면 상부중앙금형(57)이 하강하면서 상부외측금형(56) 둘레에 부착된 제품(M)을 그 하측으로 취출시키게 된다.

상부금형가열수단(60)은, 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이 상부금형부(50)의 상부금형(55)에 설치되어서 상부금형(55) 전체가 균일한 온도를 유지하도록 상부금형(55) 상단 둘레를 가열한다.

이러한 상부금형가열수단(60)은, 버너(burner)로 이루어진다. 이는 상부금형(55)의 상단 둘레에 설치되도록 링형태로 이루어지며 다수의 연료점화구(62)가 형성된 버너헤드(61)와, 버너헤드(61)에 연결되어서 이에 연료를 공급하는 연료공급호스(63)로 이루어진다.

이와 같은 상부금형가열수단(60)은, 단조 직전이나 단조 중에 상부금형(55)의 상단 둘레를 가열한다. 상부금형(55)의 상단 둘레는 온도 전달이 가장 늦고 가장 빨리 냉각되는 부분이므로 이 부분을 적절히 가열하여서 단조 중 상부금형(55) 전체가 균일한 온도를 유지하도록 한다. 이와 같이 하면 상부금형(55) 둘레의 물성이 향상되고 상부금형(55)의 상단 둘레 및 제품(M)의 상단 둘레의 석출현상이 방지된다.

이러한 구성의 본 발명 반응고 성형을 위한 단조장치는, 용탕을 하부금형(24)의 내부에 주입하기 위해 도 1와 같이 라이저튜브(72)가 하부금형(24)의 상부에 위치되며, 주입관(미도시)의 일단이 라이저튜브(72) 상에 위치된다.

이와 같이 라이저튜브(72) 및 주입관이 세팅되면 레이들(73)이 작동되어서 보온로 내의 용탕을 주입관을 통해 라이저튜브(72)로 공급한다. 주입관에 주입된 용탕은 주입관을 따라 흐르면서 라이저튜브(72)를 통해 하부금형(24) 내부로 유입된다.

도 1와 같이 하부금형(24)에 용탕이 주입되면 도 2와 같이 상부금형(55)이 하강하여서 하부금형(24) 내의 용탕을 가압한다.

용탕이 충분히 가압되어서 단조되면 도 3과 같이 하부로크아웃실린더(25)가 상승되며 이에 따라 하부금형부(20), 사이드금형부(30)가 이와 함께 상승된다. 이때 사이드금형(31)은 링크부(33)에 의해 그 외측으로 벌어지면서 제품(M)의 둘레로부터 분리된다.

제품(M)이 사이드금형(31)으로부터 분리되면 도 4와 같이 메인실린더가 작동되어서 상부금형부(50) 전체를 상승시키게 된다. 상부금형부(50)가 상승되면 제품이송대차(74)가 제품이송레일을 따라 이송되어서 상부금형부(50)의 하부에 위치된다.

제품이송대차(74)가 제품(M)의 하부에 위치되면 취출축(59)이 하강하여서 상부금형(55)으로부터 제품(M)을 취출시키게 된다. 제품(M)이 취출되어서 제품이송대차(74) 상에 안착되면 제품이송대차(74)가 다시 제품이송레일을 따라 이송되어서 제품홀더(미도시) 하측으로 복귀된다. 제품홀더는 제품이송대차(74) 상의 제품을 파지한 후 수조(미도시) 상부로 이송되며 수조 내에 제품(M)을 담가서 냉각시킨다.

이러한 본 발명의 반응고 성형을 위한 단조장치는 다음과 같은 여러가지 장점을 갖는다.

첫째, 사이드홀더(32), 하부베이스(22), 베드(21)에 제1냉각파이프(41), 제2냉각파이프(42), 제3냉각파이프(43)가 설치되어 있으므로, 단조 작업 후 하부금형(24) 및 사이드금형(31)을 신속하고 확실하게 냉각시킬 수 있다.

둘째, 하부금형(24)의 중앙부위가 그 둘레보다 상측으로 볼록하게 돌출되어 있으므로 단조된 제품(M)의 중앙부위가 그 둘레보다 얇게 성형된다. 그러므로 단조된 제품(M)의 중앙 부위의 응고시간이 그만큼 단축되고 이에 따라 제품(M)의 단조 사이클이 그만큼 단축되며 성형된 제품(M)의 물성이 향상된다.

셋째, 하부금형(24)의 둘레에는 용탕배출홈(24b)이 형성되어 있으므로 상부금형(55)이 하부금형(24)의 내부에 진입되어서 용탕을 가압할 경우, 하부금형(24) 내의 용탕이 용탕배출홈(24b)을 따라 하부금형(24)의 상단 둘레로 자연스럽게 유도된다. 따라서, 용탕이 하부금형(24)의 상단 둘레로 유도될 때에 출렁이지 않으므로 용탕에 다량의 공기가 혼입되는 문제가 방지된다.

넷째, 하부금형(24)의 내면과 상부금형(55)의 저면에 밴트홀(24c)(56a)이 형성되어 있으므로 하부금형(24) 및 상부금형(55)에 의해 용탕이 단조될 때에, 용탕 주변 및 용탕 내에 혼입된 기체가 밴트홀(24c)(56a)을 따라 외부로 원활히 배출되며, 이에 따라 제품(M)의 불량이 방지된다.

다섯째, 사이드금형(31)의 외측면 둘레와 이에 접촉되는 사이드홀더(32)의 내측면 둘레에는 복수의 경사면을 갖도록 제1경사면(31a)(32a)과 제2경사면(31b)(32b)이 형성되어 있다. 그러므로, 사이드금형(31) 및 사이드홀더(32)가 두 경사면에 의해 접촉되어 지지되므로 사이드금형(31)이 사이드홀더(32)에 안정적으 로 지지되고 이들 사이의 체결력이 향상된다.

여섯째, 연료점화구(62)가 형성된 링형태의 버너헤드(61)와 이 버너헤드(61)에 연결되어서 이에 연료를 공급하는 연료공급호스(63)를 갖는 상부금형가열수단(60)이 구비되며, 이 상부금형가열수단(60)으로 온도 전달이 가장 늦고 가장 빨리 냉각되는 상부금형(55)의 상단 둘레를 가열한다. 따라서, 단조 작업 전이나 단조 작업 중에 상부금형(55) 전체가 균일한 온도를 유지하도록 가열되므로 상부금형(55) 둘레의 물성이 향상되고 석출현상이 감소된다.

이상에서와 같은 본 발명은, 금형냉각수단에 의해 단조 작업 후 하부금형 및 사이드금형이 신속하고 확실하게 냉각되고, 단조된 제품의 응고시간이 단축되어서 제품의 단조 사이클이 그만큼 단축되며, 용탕이 하부금형의 상단 둘레로 유도될 때에 출렁이지 않으므로 용탕에 다량의 공기가 혼입되는 문제가 방지된다. 또한, 용탕이 단조될 때에 용탕 주변 및 용탕 내에 혼입된 기체가 밴트홀을 따라 외부로 원활히 배출되고, 사이드금형이 사이드홀더에 안정적으로 지지되며, 상부금형 가열수단에 의해 단조 작업 전이나 단조 작업 중에 상부금형의 전체 온도가 일정하게 유지된다.

Claims (7)

1. 메인실린더가 설치되는 메인바디와, 상기 메인바디의 하부에 설치되고 베드에 고정된 하부베이스 상에 승강되도록 설치되며 제품의 하부를 성형하는 하부금형부와, 상기 하부금형부의 둘레에 설치되어서 상기 제품의 둘레를 성형하는 사이드금형 및 상기 사이드금형의 둘레를 지지하는 사이드홀더로 이루어지는 사이드금형부와, 상기 메인바디의 메인실린더에 설치되며 상기 메인실린더에 의해 승강되면서 상기 제품의 상부를 성형하는 상부금형부로 이루어진 반응고 성형을 위한 단조장치에 있어서,

   냉각장치에 연결되며 사이드금형(31)을 냉각하도록 사이드홀더(32) 내에 설치되는 제1냉각파이프(41)와, 냉각장치에 연결되며 상기 하부금형부(20) 및 사이드금형부(30)를 냉각하도록 상기 하부베이스(22) 내에 설치되는 제2냉각파이프(42)와, 냉각장치에 연결되어서 냉매가 순환되며 상기 하부베이스(22)를 냉각하도록 상기 베드(21) 내에 설치되는 제3냉각파이프(43)로 이루어지며, 제품(M)이 취출된 상기 하부금형(24) 및 사이드금형(31)의 둘레를 냉각시키는 금형냉각수단(40)과;

   상부금형(55)의 상단 둘레에 설치되도록 링형태로 이루어지고 다수의 연료점화구(62)가 형성된 버너헤드(61)와, 상기 버너헤드(61)에 연결되어서 이에 연료를 공급하는 연료공급호스(63)가 구비된 버너로 이루어지며, 상기 상부금형(55) 전체가 균일한 온도를 유지하도록 상기 상부금형(55) 상단 둘레를 가열하는 상부금형가열수단(60)이 더 구비되고;

   상기 하부금형(24)의 상단 둘레에는 용탕배출홈(24b)이 형성되며;

   상기 사이드홀더(32) 및 사이드금형(31)에는, 접촉되는 대응 경사면이 복수의 경사면을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 반응고 성형을 위한 단조장치.
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