KR100945896B1 - Mold manufacturing method for castings of impeller, mold using thereof and impeller manufactured thereby - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 임펠러의 주조를 위한 주형에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선박용 임펠러와 같이 대형이면서 구조가 복잡한 부품의 주조물을 제조하기 위한 주조용 주형의 제조방법과, 이를 이용하여 제작된 주형 및 이러한 주형으로부터 제작된 임펠러에 관한 것이다.The present invention relates to a mold for casting an impeller, and more particularly, a manufacturing method of a casting mold for manufacturing a casting of a large and complex part, such as a ship impeller, a mold manufactured by using the same and such a mold It relates to an impeller made from.
일반적으로 주형은 주형 재료에 따라 사형(砂型; Sand mold)과 금속주형(金屬鑄型, 金型; Metal mold)으로 나눈다. 여기서 상기 사형은 수분 상태에 따라 생형(生型, 生砂型 ; Green sand mold)과 건조형(乾燥型; Dry sand mold)으로 분류할 수 있고, 이 외에 특수주형이 있다.Generally, molds are divided into sand molds and metal molds according to the mold material. Here, the sand mold may be classified into a green mold and a dry sand mold according to the moisture state, and there are special molds.
상기 생형(生型)은, 주형 제작 당시의 수분을 함유한 상태에서 주탕(注湯)하기 때문에 수증기의 발생, 통기도의 불량으로 인하여 기공이 생기기 쉽고, 주형의 강도가 낮아 주형이 파손되거나, 급랭에 의하여 주물의 재질이 불균일하기 쉽다. 생형은 특히 주강과 같이 주입온도가 높고 수축률이 큰 재료의 주조에는 부적당하 다. Since the raw mold is melted in a state containing moisture at the time of making the mold, pores are likely to occur due to the generation of water vapor and poor air permeability, and the mold is damaged due to the low strength of the mold. Due to this, the material of the casting is likely to be nonuniform. The green mold is particularly unsuitable for casting materials with high injection temperatures and high shrinkage, such as cast steel.
반면에 상기 건조형(乾燥型)은, 주형을 제작한 후 건조시킨 주형으로서 수증기 발생이 적고, 통기도가 좋아 기공의 발생이 적으며, 주형의 강도가 커서 압력이 큰 대형 주물과 복잡한 주물의 주조에 적합하다. 따라서 선박용 임펠러와 같이 대형이면서 복잡한 주물에 대해서는 사형 중 건조형이 적합하다고 볼 수 있다. On the other hand, the drying mold is a mold that is dried after the mold is manufactured, and has less water vapor generation, good air permeability, less porosity, and a large pressure casting mold due to the high strength of the mold. Suitable for Therefore, for large and complex castings, such as ship impellers, it can be said that the drying type is suitable for the death penalty.
도 1에는 위와 같이 대형이면서 복잡한 임펠러용 주조물의 일례를 나타낸 사시도가 도시되어 있다. 1 is a perspective view showing an example of a casting for a large and complex impeller as described above.
도면을 참조하면, 상기 임펠러(1)는, 단면의 두께가 패턴을 가지고 변하며 나선의 각을 갖는 다수의 블레이드(2)와, 이러한 블레이드(2)의 외각을 연결하는 환상의 림부(3)를 구비한다. 그리고 중심 부위에는 회전축(미도시)과 결합하기 위한 축공(4)이 형성되어 있으며, 축공(4)의 주위에는 구조적 보강을 위한 보스부(5) 등이 마련되어 있다. Referring to the drawings, the impeller 1 includes a plurality of
위와 같은 임펠러(1)는, 편의상 블레이드(2)가 포함된 하부(10)와, 그 상측에 위치된 상부(20)로 구분할 수 있다. 왜냐하면, 상기 임펠러(1)의 주조용 주형은, 일반적으로 블레이드(2)가 포함된 하부(10)에 대응하는 캐비티(Cavity)가 형성된 하부주형(미도시)과, 상기 임펠러의 상부(20)에 대응하는 캐비티가 형성된 상부주형(미도시)으로 구성되기 때문이다.The impeller 1 as described above may be divided into a
상기 상부주형은 단순한 구조의 임펠러 상부(20)를 대응하기 때문에 그 제작이 간단하고 기술적 어려움이 없는 반면에, 상기 하부주형은 복잡한 형상, 두께 및 나선각을 가지는 다수개의 블레이드(2) 등에 대응하여야 하기 때문에, 복잡한 형상 의 코어(미도시) 등을 필요로 한다. Since the upper mold corresponds to the impeller
도 2a에는 임펠러의 주조를 위한 종래 하부주형의 제조에 사용되는 목형을 나타낸 사시도가 도시되어 있고, 도 2b에는 도 2a의 목형에 의해 성형된 하부주형의 내측을 나타낸 사시도가 도시되어 있으며, 도 2c에는 도 2a의 목형에 의해 성형된 하부주형의 내측에 하부코어가 배치되는 과정을 나타낸 사시도가 도시되어 있다. Figure 2a is a perspective view showing a wooden mold used in the manufacture of a conventional lower mold for casting the impeller, Figure 2b is a perspective view showing the inside of the lower mold molded by the wooden mold of Figure 2a, Figure 2c 2A is a perspective view illustrating a process in which the lower core is disposed inside the lower mold formed by the wooden mold of FIG. 2A.
종래에는 하부주형을 만들기 위해서, 먼저 도 2a에 도시된 바와 같은 목형(30)을 준비한다. 이러한 목형(30)을 이용하여, 도 2b에 도시된 바와 같이 하부틀체(40) 내에 목형(30)에 대응하는 형상으로 바닥모래(41)를 성형한다. Conventionally, in order to make the lower mold, first prepare a
그런 다음, 도 2c에 도시된 바와 같이 임펠러(1)의 블레이드(2)와 보스부(5)에 대응하는 캐비티를 형성하기 위하여 다수의 조각으로 마련된 하부코어들(50)을 목형(30)에 의해 성형된 바닥모래(41)의 상부에 배치시킨다. Then, as shown in FIG. 2C, the lower cores 50, which are provided in a plurality of pieces, are formed on the
그런데, 종래와 같이 여러 조각의 하부코어들(50)을 배치시키는 과정은, 작업자의 경험에 의존하여 이루어지게 된다. 따라서 작업 생산성은 배치작업을 수행하는 작업자의 수련도에 크게 의존하게 되며, 작업자에 따라 큰 차이가 발생하게 된다. However, as in the prior art, the process of disposing several pieces of the lower cores 50 is made according to the operator's experience. Therefore, the work productivity is highly dependent on the training of the worker performing the batch work, and a large difference occurs depending on the worker.
또한 작업자의 수련도에 의존하기 때문에 제품의 불량이 발생할 확률이 높으며, 특히 블레이드(2)의 형상, 두께 및 나선각 등에 있어서 제품의 품질 균일성을 유지하기 어렵다는 한계가 있다. In addition, there is a high probability that product defects occur because it depends on the training of the operator, and in particular, there is a limit in that it is difficult to maintain the uniformity of product quality in the shape, thickness and spiral angle of the
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 작업자의 경험이나 숙련도와 무관하게 작업 생산성을 향상시킬 수 있으며, 제품의 품질 균일성을 담보할 수 있는 임펠러의 주조용 주형의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, it is possible to improve the work productivity irrespective of the experience or skill of the operator, and to provide a manufacturing method of the casting mold of the impeller that can ensure the uniformity of the product quality. The purpose is to.
또한, 이러한 주형의 제조방법에 의해 제조된 임펠러 주조용 주형 및 이러한 주형에 의해 제작된 임펠러를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, there is another object to provide an impeller casting mold produced by such a mold manufacturing method and an impeller manufactured by such a mold.
본 발명의 일 측면에 따른 임펠러의 주조용 주형의 제조방법은, 임펠러의 하측과 상측에 각각 대응하는 캐비티(Cavity)가 형성된 하부 및 상부주형을 결합하여 완성하는 것으로서, 여기서 상기 하부주형의 제조는, 하부틀체 내에 바닥모래를 깔고, 주조하고자 하는 임펠러의 하부 중앙측에 대응하는 캐비티가 형성된 중앙 하부코어를 형성하는 단계; 상기 임펠러의 하부 외각측에 대응하는 캐비티를 형성하는 것으로, 상기 중앙 하부코어의 외측에 각각 배열될 수 있도록 다수의 조각으로 구비되는 외각 하부코어를 준비하는 단계; 및 상기 중앙 하부코어의 외측에 다수의 조각으로 구비되는 외각 하부코어를 배치하여 하부코어를 완성하는 단계를 포함한다.Method for producing a casting mold of the impeller according to an aspect of the present invention, to complete by combining the lower and the upper mold with a cavity (cavity) corresponding to the lower side and the upper side, respectively, wherein the manufacturing of the lower mold Laying a bottom sand in the undercarriage and forming a central lower core having a cavity corresponding to the lower central side of the impeller to be cast; Preparing an outer lower core having a plurality of pieces to form a cavity corresponding to a lower outer side of the impeller, so as to be arranged outside the central lower core; And arranging an outer lower core provided with a plurality of pieces on the outside of the central lower core to complete the lower core.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 임펠러의 주조용 주형의 제조방법에 의하여 제조된 임펠러의 주조용 주형을 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a casting mold of the impeller manufactured by the manufacturing method of the casting mold of the impeller.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 임펠러의 주조용 주형에 의하여 제조된 임펠러를 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided an impeller manufactured by a casting mold of the impeller.
여기서 상기 중앙 하부코어를 형성하는 단계는, 상기 중앙 하부코어를 형성하기 위하여 대응하는 형상을 가진 목형을 준비하는 단계와, 상기 목형을 이용하여 상기 하부틀체 내의 바닥모래에 중앙 하부코어를 성형하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the central lower core may include preparing a wooden die having a corresponding shape to form the central lower core, and forming the central lower core in the bottom sand in the lower mold using the wooden die. It may include.
또한 상기 외각 하부코어와 접하게 될 상기 중앙 하부코어의 접합 부위에는 상기 외각 하부코어의 조립위치를 안내하는 안내면이 형성되도록 하며, 상기 하부코어를 완성하는 단계에서는, 다수의 조각으로 구비되는 상기 외각 하부코어를 상기 중앙 하부코어의 안내면을 조립 위치의 기준하여 순차적으로 배치킴으로써 하부코어를 완성하도록 할 수 있다.In addition, a guide surface for guiding the assembly position of the outer lower core is formed at the junction portion of the central lower core to be in contact with the outer lower core, and in the step of completing the lower core, the outer lower portion provided with a plurality of pieces. The lower core may be completed by sequentially arranging the guide surfaces of the central lower core based on the assembly position.
본 발명에 따른 임펠러의 주조용 주형의 제조방법, 이를 이용한 주형, 및 이를 이용하여 제조되는 임펠러에 의하면, 목형에 의해 중앙 하부코어를 성형한 후 접합 부위에 마련된 중앙 하부코어의 안내면을 이용하여 외각 하부코어를 순차적으로 배치할 수 있기 때문에, 주형의 제작을 위한 작업성이 개선되고, 이에 수반하여 생산성이 향상될 뿐만 아니라, 품질이 균일하고 안정된 임펠러의 주조물을 얻을 수 있다. According to the method for manufacturing a casting mold for an impeller according to the present invention, a mold using the same, and an impeller manufactured using the same, an outer shell is formed by using a guide surface of a central lower core provided at a joint after forming a central lower core by a wooden mold. Since the lower cores can be arranged sequentially, the workability for the production of the mold can be improved, thereby improving productivity, as well as obtaining a casting of the impeller with a uniform and stable quality.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러의 주조용 주형의 제조에서 하부주형의 제조방법을 나타내는 흐름도, 도 4는 도 3에 나타낸 목형을 나타낸 사시도, 도 5는 도 4에 나타낸 목형에 의해 성형된 중앙 하부코어를 나타낸 사시도, 도 6은 도 5에 나타낸 중앙 하부코어의 외측에 외각 하부코어가 배치되는 과정을 도시한 사시도이다. Figure 3 is a flow chart showing a manufacturing method of the lower mold in the production of the casting mold of the impeller according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a perspective view showing the wooden mold shown in Figure 3, Figure 5 by the wooden mold shown in Figure 4 6 is a perspective view illustrating a molded center lower core, and FIG. 6 is a perspective view illustrating a process of disposing an outer bottom core outside the center lower core illustrated in FIG. 5.
본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러의 주조용 주형을 제조하기 위해서는 임펠러(1;도 1 참조)의 하측과 상측에 각각 대응하는 캐비티(Cavity)가 형성된 하부 및 상부주형을 결합하여 완성한다. 여기서 본 발명의 실시예에 따른 주형은, 다양한 소재의 주조에 사용될 수 있으며, 예를 들면 주강, 주철, 알루미늄, 스테인레스스틸 재질이 사용될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로서 모든 종류의 사형(砂型) 주조용 소재가 사용 가능하다고 보아야 할 것이다. In order to manufacture the casting mold of the impeller according to an embodiment of the present invention, the lower and upper molds are formed by combining the lower and upper molds respectively corresponding to the lower side and the upper side of the impeller 1 (see FIG. 1). Here, the mold according to the embodiment of the present invention may be used for casting of various materials, for example, cast steel, cast iron, aluminum, stainless steel material may be used, but this is an example, for all types of sand casting. It should be seen that the material is available.
상기 임펠러(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이 편의상 블레이드(2)와 보스부(5)가 포함된 하부(10)와, 그 상측에 위치된 상부(20)로 구분할 수 있다. 왜냐하면, 상기 임펠러(1)의 주조용 주형은, 일반적으로 블레이드(2)가 포함된 하부(10)에 대응하는 캐비티(Cavity)가 형성된 하부주형(100)과, 상기 임펠러의 상부(20)에 대응하는 캐비티가 형성된 상부주형(미도시)으로 구성되기 때문이다. 또한 임펠러의 하부(10)는 축공(4)과 보스부(5)에 대응하는 중앙측(11)과, 블레이드(2)에 대응하는 외각측(12)으로 구분할 수 있다. As shown in FIG. 1, the impeller 1 may be divided into a
한편, 상기 상부주형은 단순한 구조의 임펠러 상부(20)를 대응하기 때문에 주형의 제작이 간단하고 기술적인 어려움이 없는 반면에, 상기 하부주형(100)은 복잡한 형상, 두께 및 나선각을 가지는 다수개의 블레이드(2) 등에 대응하여야 하기 때문에, 복잡한 형상의 하부코어(120) 등을 필요로 한다. 따라서 이하에서는 기존 의 공지 기술과 큰 차이가 없는 상부주형의 제조방법에 대한 설명은 생략하고, 본 발명의 기술적 특징이 집중된 하부주형(100)의 제조방법을 중심으로 설명하도록 한다. On the other hand, since the upper mold corresponds to the impeller
상기 하부주형(100)을 제조하기 위해서는, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 먼저 하부틀체(110) 내에 주물사와 같은 바닥모래(111)를 깐다. 그리고 주조하고자 하는 임펠러(1)의 하부(10) 중앙측(11)에 대응하는 캐비티가 형성된 중앙 하부코어(121)를 형성한다(S10). In order to manufacture the
상기 중앙 하부코어(121)를 형성(S10)하기 위해서는, 먼저 도 4에 도시된 바와 같이 중앙 하부코어(121) 대응하는 형상을 가진 목형(130)을 준비한다(S11). 그런 다음, 상기 목형(130)을 이용하여 하부틀체(110) 내의 바닥모래(111)에 중앙 하부코어(121)를 성형한다(S12). In order to form the central lower core 121 (S10), first, as illustrated in FIG. 4, a die 130 having a shape corresponding to the central
상기 중앙 하부코어(121)는 임펠러(1)의 보스부(5)와, 이러한 보스부(5)와 블레이드(2)를 연결하는 부위에 대응하게 된다. 여기서 후술할 외각 하부코어(122)와 접하게 될 중앙 하부코어(121)의 접합면에는 외각 하부코어(122)의 조립위치를 안내하여 조립의 기준이 되는 안내면(123)이 형성될 수 있다.The central
상기 중앙 하부코어(121)를 형성한 다음(S10), 상기 임펠러(10)의 하부(10) 외각측(12)에 대응하는 캐비티를 형성하는 외각 하부코어(122)를 준비한다(S20). 여기서 외각 하부코어(122)는 중앙 하부코어(121)의 외측에 각각 배열될 수 있도록 다수의 조각으로 구비한다. After forming the central lower core 121 (S10), the outer
그 다음으로, 상기 중앙 하부코어(121)의 외측에 다수의 조각으로 구비되는 외각 하부코어(122)를 배치하여 하부코어(120)를 완성한다(S30). 이 때 여러 조각으로 구비된 외각 하부코어(122)는 조립 위치의 기준이 되는 중앙 하부코어(121)의 안내면(123)에 접합 부위가 위치되도록 순차적으로 배치시킴으로써, 용이하게 하부코어(120)를 완성할 수 있다.Next, the
끝으로 후속하는 상부와 하부코어의 결합 공정, 상부 및 하부 주형의 체결공정, 용탕을 주입하여 주조하는 공정 등은 공지 기술로서, 여기서는 자세한 설명을 생략하도록 한다.Finally, the subsequent joining process of the upper and lower cores, the joining process of the upper and lower molds, the process of injecting and casting the molten metal, etc. are well known techniques, and detailed descriptions thereof will be omitted here.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 임펠러 주조용 주형의 제조방법에 따르면, 외각 하부코어(122)를 배치할 때 조립의 기준이 되는 중앙 하부코어(121)의 안내면(123)을 따라 순차적으로 배치하면 되기 때문에 주형의 제작을 위한 작업성, 특히 하부코어(120)의 작업생산성이 향상될 수 있다. As described above, according to the manufacturing method of the impeller casting mold according to the embodiment of the present invention, when the outer
또한 위와 같은 주형의 제조방법에 의해 제조된 임펠러 주조용 주형에 의하면, 임펠러 블레이드(2)의 형상, 나선각도 및 두께의 편차를 일정하고 균일하게 유지할 수 있기 때문에 제품의 품질 균일성이 확보된 주조물을 확보할 수 있다. In addition, according to the impeller casting mold manufactured by the above manufacturing method of the mold, the casting of which the quality uniformity of the product is ensured because the variation of the shape, spiral angle and thickness of the
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
도 1은 임펠러용 주조물의 일례를 나타낸 사시도,1 is a perspective view showing an example of a casting for an impeller;
도 2a는 임펠러의 주조를 위한 종래 하부주형의 제조에 사용되는 목형을 나타낸 사시도,Figure 2a is a perspective view showing a wooden mold used in the manufacture of a conventional lower mold for casting the impeller,
도 2b는 도 2a에 나타낸 목형에 의해 성형된 하부주형의 내측을 나타낸 사시도,Figure 2b is a perspective view showing the inside of the lower mold formed by the die shown in Figure 2a,
도 2c는 도 2a에 나타낸 목형에 의해 성형된 하부주형의 내측에 하부코어가 배치되는 과정을 도시한 사시도,FIG. 2C is a perspective view illustrating a process in which the lower core is disposed inside the lower mold formed by the wooden mold illustrated in FIG. 2A;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러의 주조용 주형의 제조에서 하부주형의 제조방법을 나타내는 흐름도,3 is a flow chart showing a manufacturing method of the lower mold in the manufacture of the casting mold of the impeller according to an embodiment of the present invention,
도 4는 도 3에 나타낸 목형을 나타낸 사시도,4 is a perspective view showing a wooden die shown in FIG.
도 5는 도 4에 나타낸 목형에 의해 성형된 중앙 하부코어를 나타낸 사시도,5 is a perspective view showing a central lower core molded by the die shown in FIG. 4;
도 6은 도 5에 나타낸 중앙 하부코어의 외측에 외각 하부코어가 배치되는 과정을 도시한 사시도이다. FIG. 6 is a perspective view illustrating a process of disposing an outer lower core outside the central lower core illustrated in FIG. 5.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 ><Brief description of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 임펠러 100 : 하부주형10
110 : 하부틀체 120 : 하부코어110: lower frame 120: lower core
121 : 중앙 하부코어 122 : 외각 하부코어121: center lower core 122: outer lower core
123 : 안내면 130 : 목형123: guide surface 130: wooden
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