KR100871359B1 - Apparatus for manufacturing casting mold - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 차량의 매니폴드 성형에 필요한 금형의 개략 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a mold required for forming a manifold of a vehicle.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 중자 성형장치의 개략적 사시도이다. Figure 2 is a schematic perspective view of the core molding apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 중자 성형장치의 개략적 정면 구성도이며, 도 4는 개략적 측면 구성도이다. Figure 3 is a schematic front configuration diagram of the core molding apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a schematic side configuration diagram.
도 5는 본 발명의 중자 성형장치에 의해 제조된 중자의 일부 절개 사시도이다. 5 is a partially cutaway perspective view of the core manufactured by the core molding apparatus of the present invention.
도 6 내지 도 7은 중자의 성형과정을 금형의 개략 단면도로써 표현한 단면구성도이다. 6 to 7 are cross-sectional configuration diagrams illustrating the molding process of the core as a schematic cross-sectional view of a mold.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
2(2a,b) ; 금형 4 ; 금형작동부2 (2a, b);
6 ; 주물사공급부 8 ; 가열부6; Casting
10 ; 반전부 20 ; 가압정량송출부10;
24 ; 토출구 26 ; 반전모터24;
32 ; 주물사회수부 32; Fetish Society
M ; 주조품(차량의 매니폴드)M; Casting product (vehicle manifold)
본 발명은 주물용 중자의 성형장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공정중에 주물사를 일부 회수하여 주물사의 사용량을 감소시킬 수 있는 중공형 중자의 성형장치에 관한 것이다. The present invention relates to a molding apparatus for casting cores, and more particularly, to a molding apparatus for hollow cores that can reduce the amount of casting sand by partially recovering the casting sand during the process.
복잡한 형태의 금속, 합성수지 재질의 성형품을 만들기 위해 널리 사용되는 전통적인 제조방법 가운데 주조방법이 있다. 주조를 위해서는 성형몰드가 필요하게 마련인데, 이 성형몰드의 제작에 통상 주물사(鑄物砂)가 이용된다. 생산되는 성형품의 형상에 따라 외부몰드만 필요한 경우가 있고, 내부몰드(중자 또는 코어(core))가 부가적으로 필요한 경우가 있다. Casting is one of the traditional manufacturing methods that are widely used to make molded articles of complex metals and resins. Molding molds are required for casting, but casting sand is usually used to produce the molding molds. Depending on the shape of the molded product to be produced, only an outer mold may be required, and an inner mold (core or core) may be additionally required.
도 1은 차량의 매니폴드 성형에 필요한 금형의 개략 단면도이다. 성형품인 매니폴드(M)는 단순화하여 표시된다. 매니폴드(M)와 같이 중공(cavity)을 가지는 제품의 주조에 있어서는 외부몰드(100) 및 내부몰드(102) 양자 모두를 필요로 한다. 주조품이 알루미늄과 같이 용융점이 낮은 재료일 때에는 외부몰드(100)는 용융점이 높은 타금속으로 제조할 수 있다. 따라서 외부몰드(100)는 반복사용이 가능하게 된다. 하지만 내부몰드(102)는 여전히 주물사를 이용하여야 하는데, 이는 완성후 성형물로부터 용이하게 떨어낼 수가 있기 때문이다. 1 is a schematic cross-sectional view of a mold required for forming a manifold of a vehicle. The manifold M which is a molded article is simplified and shown. In casting a product having a cavity such as the manifold M, both the
주물사는 익히 알려진 바와 같이 모래 알갱이 간의 결합력을 높이기 위해 소정의 결합제를 포함하고 있다. 결합제로는 경화시 가스가 발생되는 유기경화제가 사용되는데, 이는 인체 및 환경에 유해한 것으로 평가되고 있어 사용의 절제가 필요한 상황이다. Foundry sand, as is well known, contains certain binders to increase the bond between the grains of sand. As a binder, an organic curing agent that generates gas upon curing is used, which is evaluated as being harmful to humans and the environment, and thus requires a moderation of use.
통상 사용된 주물사는 폐기처리되는 것이 보통인데, 이는 환경문제를 포함하여 상당한 경제적 손실을 불러왔다. Commonly used foundry sand is usually disposed of, which causes significant economic losses, including environmental issues.
이러한 문제에 대하여 대한민국 특허청에 의해 공개된 공개특허 제1998-080092호의 "주물사의 재생장치 및 재생방법"이 안출된 바 있다. 그러나 이는 방법의 실시가 까다롭고 복잡한 장치를 부가적으로 요하는 문제점이 있다. In response to this problem, a "regeneration apparatus and regeneration method of foundry sand" of Korean Patent Publication No. 1998-080092 published by the Korean Patent Office has been devised. However, this has a problem that the method is difficult to implement and additionally requires a complicated device.
위와 같은 문제에 대한 본 발명의 목적은, 중공을 가지는 주조품의 제조에 있어서 주물사의 사용을 억제함으로써 비용을 절감할 수 있는, 주물사를 이용한 주조방법을 실행할 수 있게 하는 중자 성형장치를 제공하는 것에 있다. 또한, 큰 인력 및 비용의 부담 없이도 요망하는 효과를 얻을 수 있는 주조방법 및 이 방법을 활용할 수 있는 중공형 중자 성형장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention for the above problems is to provide a core molding apparatus that can execute the casting method using the molding sand, which can reduce the cost by suppressing the use of the molding sand in the manufacture of the casting having a hollow. . In addition, an object of the present invention is to provide a casting method capable of obtaining a desired effect without burdening a large manpower and cost, and a hollow core molding apparatus that can utilize the method.
위와 같은 목적은, 주물사의 경화가 진행되는 중에 금형과 열접촉하게 되는 표면으로부터 일정 두께의 주물사만이 경화된 상태에서 경화되지 않은 내측 주물사를 상기 금형으로부터 제거해냄으로써, 상기 중자를 중공화하는 단계를 시행하기 위한 중자 성형장치에 의해 달성된다. The above object is to hollow out the core by removing the uncured inner casting sand from the mold while only the casting sand of a certain thickness is cured from the surface which is in thermal contact with the mold during the curing of the molding sand. It is achieved by a core molding apparatus for implementation.
보다 구체적으로는, 2개 이상의 단위 금형으로 구성되며 합형시 중공(cavity) 및 주물사투입구(I)를 형성하는 금형; 유압 또는 공압실린더에 의해 상기 금형의 합형 또는 이형을 가능하게 하는 금형작동부; 상기 금형의 중공 내부에 주물사를 공급하기 위한 주물사 공급부; 상기 금형 내부에 충진된 주물사에 열을 가하기 위해 상기 금형 또는 금형작동부에 설치되는 가열부; 상기 금형을 회전시켜 주물사투입구가 선택적으로 지면을 향할 수 있도록 하기 위한 반전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 주조용 중자 성형장치에 의해 달성된다. More specifically, a mold composed of two or more unit molds and forming a cavity and a molding injection hole (I) when molding; A mold operating part for enabling the mold or release of the mold by a hydraulic or pneumatic cylinder; A molding sand supply unit for supplying a molding sand into the hollow inside of the mold; A heating unit installed in the mold or the mold operation unit to apply heat to the molding sand filled in the mold; It is achieved by the casting core forming apparatus characterized in that it comprises an inverting portion for rotating the mold so that the injection molding inlet can be selectively directed to the ground.
이하, 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 중자 성형장치의 개략적 사시도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 중자 성형장치의 개략적 정면 구성도이며, 도 4는 개략적 측면 구성도이다. 도 5는 본 발명의 중자 성형장치에 의해 제조된 중자의 일부 절개 사시도이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Figure 2 is a schematic perspective view of the core molding apparatus according to an embodiment of the present invention. Figure 3 is a schematic front configuration diagram of the core molding apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a schematic side configuration diagram. 5 is a partially cutaway perspective view of the core manufactured by the core molding apparatus of the present invention.
본 발명은, 주물사의 경화가 진행되는 중에 금형과 열접촉하게 되는 표면으로부터 일정 두께의 주물사만이 경화된 상태에서 경화되지 않은 내측 주물사를 상기 금형으로부터 제거해내는 단계 및 이의 실행을 위한 장치를 개시한다. The present invention discloses a step for removing an uncured inner molding sand from the mold in a state where only a molding sand of a certain thickness is cured from the surface which is in thermal contact with the mold during the curing of the molding sand, and an apparatus for performing the same. .
본 발명에 의한 중자 성형장치는 금형(2), 금형작동부(4), 주물사 공급부(6), 가열부(8) 및 반전부(10)를 필수적으로 포함한다. 금형(2)은 2개 이상의 단위금형(2a,b)으로 구성되며 금형작동부(4)에 고정 설치된다. 금형작동부(4)는 지그(14) 및 유압실린더(12, 또는 공압실린더, 이하, 실린더로 칭한다)를 포함하며, 이에 의해 금형은 합형 또는 이형 가능하게끔 된다. 단위금형(2a,b)은 2개가 제공되는데 횡방향으로 이송 가능하게 설치된다. 금형 내부에는 필연적으로 주물사가 충진되는 공간인 중공(cavity)이 마련되며, 금형의 상방향으로는 주물사투입구(I, 도 6 참조)가 마련된다. The core molding apparatus according to the present invention essentially includes a
금형(2)의 위로는 금형의 중공에 주물사를 공급하기 위한 주물사공급부(6)가 설치된다. 주물사공급부(6)는 호퍼(18), 가압정량송출부(20), 및 토출구(24)를 포함할 수 있다. 주물사공급부의 토출구(24)는 도 3의 정면도상 좌우방향으로 기동 가능하게 설치되어 선택적으로 주물사투입구에 위치된다. Above the
주물사(S)는 유기경화제가 코팅된 모래 알갱이의 집합체이다. 주물사(S)에 관한 내용은 종래의 것과 다름이 없다. Foundry sand (S) is an aggregate of sand grains coated with an organic hardener. The content regarding the foundry sand S is no different from the conventional one.
금형 내의 중공에 충진된 주물사에 열을 가하기 위한 가열부(8)가 금형을 고정시키기 위한 지그(14)에 설치된다. 가열부(8)는 전열코일을 포함하는데 유기경화제의 경화온도로 금형을 가열한다. A
이상의 내용은 종래기술과 크게 다름이 없다. 본 발명의 가장 큰 특징은 이하 설명되는 반전부(10)에 있다. 반전부(10)는 금형(2) 전체를 회전시켜 주물사투입구가 선택적으로 지면을 향할 수 있도록 하는 장치이다. 경화 과정에서 금형(2)을 뒤집게 되면, 즉 반전시키게 되면 주물사투입구가 도 7과 같이 아래방향을 향하게 된다. 그러면 미처 경화되지 않아 입자 상태를 그대로 유지하고 있던 주물사의 일부는 주물사투입구(I)를 통해 자연낙하하면서 금형 외부로 배출될 수 있는 상태 가 된다. The above is not much different from the prior art. The biggest feature of the present invention resides in the
반전 시점은 작업자의 경험에 의해 현장에서 즉시로 결정되거나 많은 경험을 바탕으로 미리 결정되어 시스템에 입력될 수도 있다. 그러나 주물사의 표층만이 경화되는데 소요되는 시간은 극히 짧다. 그러므로 합형 및 주물사 투입 직후 2~3초 경과후 반전이 개시된다. 이에 의하면 주물사의 성형에 소요되는 시간이 단축되어 단위시간당 생산성이 극히 향상될 수 있음을 알 수 있다. The reversal timing may be determined immediately on site by the operator's experience or may be predetermined and entered into the system based on a large number of experiences. However, the time taken to harden only the surface layer of foundry sand is extremely short. Therefore, reversal starts 2 ~ 3 seconds after injection of molding and foundry sand. According to this, it can be seen that the time required for molding the molding sand can be shortened and the productivity per unit time can be extremely improved.
반전부(10)는 금형 및 금형작동부 전체가 180°의 범위에서 양방향으로 회전되도록 한다. 반전부(10)는 감속기어인 반전모터(26), 금형작동부가 회전 중심축을 중심으로 회전될 수 있게끔 금형작동부를 지지하는 롤러(27) 등을 포함한다. The inverting
금형(2) 및 금형작동부(4)를 포함하는 육중한 회전체의 일정 범위 내에서의 회전에 의한 충격을 방지하기 위하여 댐핑수단이 가해질 수 있다. 또한, 회전각을 제한하기 위한 리미트수단(22)이 더 설치될 수 있다. Damping means may be applied to prevent impact due to rotation within a certain range of the heavy rotating body including the mold (2) and the mold operating portion (4). In addition, limit means 22 for limiting the rotation angle may be further provided.
금형(2)이 반전된 상태에서 주물사가 용이하게 또는 자동적으로 배출되도록 하기 위한 보조수단으로서 압축공기투입부(28, 단 일부만 도시됨)가 구비된다. 압축공기투입부는 금형의 특정 부위에 설치되어 중공까지 소통되는 분사노즐, 공기파이프(28) 및 공기압축기(air compressor)를 포함한다. 압축공기는 별도로 설치된 공기압축기에 의해 발생되며, 분사노즐을 통해 금형 내부, 특히 주물사의 내부에 투입된다. 물품의 형상에 따라 주물사를 강제 배출해내기 위한 압축공기 투입 위치가 결정된다. A compressed air inlet 28 (only a part of which is shown) is provided as an auxiliary means for easily or automatically discharging the molding sand while the
압축공기는 금형(2)의 반전과 동시에 또는 반전이 완료됨과 동시에 분사된다. 압축공기투입부는 주물사를 효율적으로 제거하기 위한 선택적 요소이다. 작업자는 간단한 도구를 이용하여 주물사를 어느 정도 제거할 수 있고, 또한 반전시의 물리적 충격에 의해서도 어느 정도의 주물사는 제거가 되기 때문이다. Compressed air is injected at the same time as the inversion of the
압축공기투입부와 더불어 또는 그에 대체하여 진동부(미도시됨)가 더 구비될 수 있다. 이 진동부는 주물사를 더욱 용이하게 배출하기 위한 것이다. 진동부에 의한 진동주기, 진폭 또는 진동방향은 기술적 상식의 범위에서 다양하게 설정될 수 있다. 다만, 진동의 범위는 기경화된 부분이 진동에 의해 파손되지 않을 정도로 제한되어야 할 것이다. In addition to or in place of the compressed air injection unit, a vibration unit (not shown) may be further provided. This vibration part is for discharging the casting sand more easily. The vibration period, the amplitude or the vibration direction by the vibration unit may be set in various ways within the technical common sense. However, the range of vibration should be limited to the extent that the machined portion is not broken by the vibration.
본 발명의 실시예에 의하면 주물사회수부(32)가 더 마련될 수 있다. 주물사회수부(32)는 자연낙하하는(또는 진동부에 의해 강제낙하하는) 주물사를 회수하여 이를 수동 또는 자동으로 주물사공급부(6)로 재투입되도록 하기 위한 것이다.According to an embodiment of the present invention, the foundry
그러므로 주물사회수부(32)는 버킷(34)만에 의한 단순한 구성에서부터 회송스크류(36) 및 공급부의 호퍼(18) 상부까지 연장되는 승강컨베이어(37)를 더 포함하는 구성까지 다양한 사양으로 구성될 수 있다. Therefore, the casting and
도 2 내지 도 4는 성형장치의 필수구성요소만을 개략적으로 표현하였으므로 도시되지 않은 부가적 요소가 존재할 수 있다. 예를 들면 장치의 기동을 콘트롤할 수 있는 조작반(control panel), 발생되는 유해가스를 작업장 외부로 배기하기 위 한 덕트 등이 포함될 수 있다. 2 to 4 schematically illustrate only essential components of the molding apparatus, there may be additional elements not shown. For example, a control panel that can control the start of the device, a duct for exhausting the generated harmful gas to the outside of the workplace may be included.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 중공형 중자의 개략 사시도이다. 주조품으로는 차량의 흡기 또는 배기 매니폴드(M)가 예시되었다. 이는 단지 예시에 지나지 아니하므로, 본 발명의 성형장치는 금형만의 교체에 의해 산업계에 존재하는 다양한 물품의 주조에 활용될 수 있다. 5 is a schematic perspective view of a hollow core according to an embodiment of the present invention. As the cast product, an intake or exhaust manifold M of the vehicle is illustrated. Since this is only an example, the molding apparatus of the present invention can be utilized for casting various articles existing in the industry by replacing only a mold.
위와 같은 구성의 성형장치에 의한 중자의 성형과정을 금형의 개략 단면도로써 표현하면 도 6 내지 도 7과 같다. 도 6은 정상상태에서 금형에 주물사가 충진되고 금형과 접촉되는 표면층(M1, 점선으로 경계가 표시됨)만이 경화된 상태를 도시한다. 일측에 마련되는 공기유입공(H)을 통해 금형 내부로 압축공기(compressed air)가 투입된다. When the process of forming the core by the molding apparatus of the above configuration is expressed as a schematic cross-sectional view of the mold as shown in Figs. FIG. 6 shows a state in which a molding sand is filled in the mold in a steady state and only the surface layer M1 (bounded by a dotted line) in contact with the mold is cured. Compressed air is introduced into the mold through the air inlet hole H provided at one side.
도 7은 금형을 반전시킨 상태로서 중심부에 있던 주물사(M2, 도 6 참조)가 배출된 상태를 도시한다. Fig. 7 shows a state in which the molding sand M2 (see Fig. 6) in the center is discharged as the mold is inverted.
주물사는 경화과정에서 황색으로부터 진한 갈색으로 변색된다. 금형(2)의 온도가 유기경화제의 경화온도에 이르게 되면 주물사는 서서히 소성 경화되기 시작하는데, 경화가 시작되는 지점은 금형(2)과 접한 표면이 될 것이다. 주물사의 금형과의 표면 접촉면으로부터 일정한 두께(T, 예를 들면 1.0 ~ 3.0mm)만 경화된 상태에서 아직 경화되지 않은 주물사(4b)가 제거되고 이로써 중공형 중자가 완성된다. 완 성된 중자는 주조를 위한 후속공정에 이용된 후 폐기된다. Foundry sands discolor from yellow to dark brown during hardening. When the temperature of the
위와 같은 구성에 의하면, 사용후 폐기되는 중자의 중량 및 주물사의 경화과정에서 발생되는 유해가스 상당량 감소시킬 수 있는 중자성형장치가 제공된다. 경화과정에서 제거한 주물사는 재활용하기에 충분한 정도로 변성되지 않으므로 주물사의 절감에도 한층 기여할 수 있는 중자성형장치가 제공된다. 또한, 경화단계에서 주물사의 상당량을 제거해냄으로써 경화완료되는 시간을 크게 단축시킬 수 있어 중자의 생산량을 극대화할 수 있는 중자 성형장치가 제공된다. According to the above configuration, there is provided a heavy magnetic molding apparatus that can reduce the weight of the core and the harmful gas generated during the curing process of foundry sand discarded after use. Since the foundry sand removed during the hardening process is not denatured to a sufficient extent for recycling, a heavy magnetic molding apparatus is provided that can further contribute to the reduction of the foundry sand. In addition, by removing a significant amount of the foundry sand in the curing step it is possible to greatly shorten the time to complete the curing is provided a core molding apparatus that can maximize the production of the core.
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