KR100955746B1 - 중력 가압 주조 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금형의 성형공간으로 주입된 용융금속의 상면을 공기의 압력으로 가압토록 구성함으로서 주물 소재 내부에 발생하는 미세기공의 분포를 낮추어 주물 소재의 물성을 높일 수 있고, 더불어 압탕의 크기를 대폭 줄일 수 있어 생산 원가를 낮출 수 있도록 한 중력 가압 주조 장치를 제공한다.
이를 구현하기 위한 본 발명은 성형공간을 가지는 금형과, 상기 금형의 상면에 분리 가능하게 덮혀지며 상기 금형으로 공기를 주입시켜 상기 금형의 성형공간으로 주입된 용융금속을 가압토록 하는 가압커버를 포함하며, 상기 가압커버의 하단 둘레면에는 돌출테가 형성되며, 상기 돌출테와 상기 금형의 성형공간 내주면 사이에는 밀폐공간이 형성되도록 한 것을 구성상의 특징으로 한다.
중력 가압 주조 장치, 금형, 중자 가스, 가압커버, 공기, 돌출테, 밀폐공간
Description
본 발명은 중력 가압 주조 장치에 관련되는 것으로서, 더욱 상세하게는 금형의 성형공간으로 주입된 용융금속의 상면을 공기의 압력으로 가압토록 구성함으로서 주물 소재 내부에 발생하는 미세기공의 분포를 낮추어 주물 소재의 물성을 높일 수 있고, 더불어 압탕의 크기를 대폭 줄일 수 있어 생산 원가를 낮출 수 있도록 한 중력 가압 주조 장치에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 중력 주조는 제품의 상부에서 중력방향으로 용융금속을 형틀 하부로 주입하여 응고시키는 기술을 말하는 것으로서, 성형방식과 설비가 간단하고, 조직이 강하고 기계적 성질이 높기 때문에 실린더 헤드, 서지탱크 등에 주로 사용되는 공법이다.
한편, 상기 중력주조와 관련한 종래 일반적인 주조는 성형공간, 즉 캐비티(Cavity)를 가지는 금형과, 상기 금형 위에 위치하여 성형공간으로 이어지는 주입구를 구비한다.
즉, 성형공간으로 이어지는 주입구를 통해 용융금속이 공급되면 중력의 영향으로 용융금속이 성형공간으로 흘러 들어가서, 일정시간의 응고과정을 거친 후, 금형을 개방하여 제품을 취출하는 동작을 행하게 된다.
하지만 종래의 중력주조장치는 제품 생산과정에서 다음과 같은 문제점을 야기시키게 한다.
첫 번째로 중력주조장치에서는 지속적으로 공급되는 열원이 없기 때문에 그 역할을 할 수 있는 커다란 압탕을 제품 상부에 위치시켜야 한다. 이 압탕으로 말미암아 용융금속의 회수율이 떨어지고 제조단가가 상승하게 된다.
두 번째로 제품 상부에 위치하는 압탕의 형상을 만들기 위해 큰 압탕중자가 사용되어야 해서 제품 생산시 중자사가 과도하게 사용되어 이 또한 제조단가 상승의 원인이 된다.
세 번째로 용융금속이 주물 소재로 응고될 때, 주물 소재의 내부에 미세기공이 많이 발생하여 주물 소재의 물성이 낮아지는 단점이 있다.
따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 금형의 성형공간에 용융금속을 채운 상태에서 가압커버로 덮은 다음, 공기 압력으로 용융금속을 가압토록 구성하여 압탕의 크기를 획기적으로 줄여 제조단가가 낮은 주물소재를 생산할 수 있도록 한 중력 가압 주조 장치를 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 가압커버를 통해 응고중에 있는 주물 소재를 균일한 압력으로 가압할 수 있어 주물 소재의 내부에 미세기공이 발생하는 것을 최소화시켜 주물 소재의 물성을 높혀줄 수 있도록 한 중력 가압 주조 장치를 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 제품 생산시 과도하게 사용된 중자의 양을 감소시켜 제조단가가 낮은 주물소재를 생산할 수 있도록 한 중력 가압 주조 장치를 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 가압중에 있는 용융금속이 성형공간 밖으로 빠져 나오지 않는 중력 가압 주조 장치를 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 용융금속 상면에 작용하는 압력이 균일하게 작용할 수 있는 중력 가압 주조 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 중력주조 공법에서 사용된 중자에서 용융금속 응고시 발생하는 중자가스를 제거할 수 있는 중력 가압 주조 장치를 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 가압커버를 통해 응고중에 있는 주물 소재를 균일한 압력으로 가압할 수 있어 주물 소재의 내부에 미세기공이 발생하는 것을 최소화시켜 주물 소재의 물성을 높혀줄 수 있도록 한 중력 가압 주조 장치를 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 제품 생산시 과도하게 사용된 중자의 양을 감소시켜 제조단가가 낮은 주물소재를 생산할 수 있도록 한 중력 가압 주조 장치를 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 가압중에 있는 용융금속이 성형공간 밖으로 빠져 나오지 않는 중력 가압 주조 장치를 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 용융금속 상면에 작용하는 압력이 균일하게 작용할 수 있는 중력 가압 주조 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 중력주조 공법에서 사용된 중자에서 용융금속 응고시 발생하는 중자가스를 제거할 수 있는 중력 가압 주조 장치를 제공함에 있다.
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상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 중력 가압 주조 장치에 있어서, 성형공간을 가지는 금형과, 상기 금형의 상면에 분리 가능하게 덮혀지며 상기 금형으로 공기를 주입시켜 상기 금형의 성형공간으로 주입된 용융금속을 가압토록 하는 가압커버를 포함하며, 상기 가압커버의 하단 둘레면에는 돌출테가 형성되며, 상기 돌출테와 상기 금형의 성형공간 내주면 사이에는 밀폐공간이 형성되도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 가압커버에는 공기유입유로가 형성되며, 상기 공기유입유로에는 메인 차단 밸브의 동작으로 자동으로 개폐 동작하며 공기를 유입시키는 공기유입관로를 더 형성시켜 구성함이 바람직하다.
상기 공기유입관로에는 상기 가압커버와 금형 사이로 주입되는 공기의 압력을 감지하여 메인 차단 밸브로 신호를 보내 상기 공기유입관로를 폐쇄시키도록 하는 압력센서를 더 구비함이 바람직하다.
상기 가압커버에는 공기유입유로가 형성되며, 상기 공기유입유로에는 메인 차단 밸브의 동작으로 자동으로 개폐 동작하며 공기를 유입시키는 공기유입관로를 더 형성시켜 구성함이 바람직하다.
상기 공기유입관로에는 상기 가압커버와 금형 사이로 주입되는 공기의 압력을 감지하여 메인 차단 밸브로 신호를 보내 상기 공기유입관로를 폐쇄시키도록 하는 압력센서를 더 구비함이 바람직하다.
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본 발명에 따른 중력 가압 주조 장치는 다음과 같은 많은 효과들을 달성한다.
첫 번째로 본 발명은 가압커버를 통해 응고중에 있는 주물 소재를 균일한 압력으로 가압할 수 있어 주물 소재의 내부에 미세기공이 발생하는 것을 최소화시켜 주물 소재의 물성을 높혀줄 수 있는 작용효과를 구현한다.
두 번째로 가압커버에서 전해지는 공기 압력으로 용융금속의 상면에 가압토록 함으로서 압탕의 크기를 대폭 감소함에 있어 용융금속의 주입 중량이 감소하여 주물소재 생산 단가를 대폭 줄일 수 있는 작용효과를 가진다.
세 번째로 압탕의 형상을 금형으로 대체함으로 해서 압탕의 형상을 만들어 주는 압탕중자에 사용되는 중자사의 양을 획기적으로 감소시킴에 있어 생산 단가 감소와 환경 유해 물질 발생을 줄이 수 있는 효과를 가진다.
네 번째로 가압중에 있는 용융금속이 금형의 성형공간 밖으로 빠져 나오지 않도록 하여 보다 안정적인 성형작업을 진행할 수 있는 효과를 가진다.
첫 번째로 본 발명은 가압커버를 통해 응고중에 있는 주물 소재를 균일한 압력으로 가압할 수 있어 주물 소재의 내부에 미세기공이 발생하는 것을 최소화시켜 주물 소재의 물성을 높혀줄 수 있는 작용효과를 구현한다.
두 번째로 가압커버에서 전해지는 공기 압력으로 용융금속의 상면에 가압토록 함으로서 압탕의 크기를 대폭 감소함에 있어 용융금속의 주입 중량이 감소하여 주물소재 생산 단가를 대폭 줄일 수 있는 작용효과를 가진다.
세 번째로 압탕의 형상을 금형으로 대체함으로 해서 압탕의 형상을 만들어 주는 압탕중자에 사용되는 중자사의 양을 획기적으로 감소시킴에 있어 생산 단가 감소와 환경 유해 물질 발생을 줄이 수 있는 효과를 가진다.
네 번째로 가압중에 있는 용융금속이 금형의 성형공간 밖으로 빠져 나오지 않도록 하여 보다 안정적인 성형작업을 진행할 수 있는 효과를 가진다.
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이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술 될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.
본 발명에서는 금형의 성형공간으로 용융금속을 주입한 후, 가압커버로 금형을 덮은 다음, 상기 가압커버와 금형 사이로 공기를 유입하여 용융금속을 공기 압력으로 가압토록 함으로서 응고중에 있는 주물 소재를 균일한 압력으로 가압하여 주물 소재의 내부에 미세기공이 발생하는 것을 최소화시켜 주물 소재의 물성을 높여줄 수 있도록 한 중력 가압 주조 장치를 구현하고자 한다.
또한 가압커버의 하단 둘레를 따라 돌출테를 돌출 형성하고, 상기 돌출테는 용융금속으로 일부 삽입된 상태에서 상기 금형의 성형공간 내주면에 밀폐공간을 형성시켜 상기 밀폐공간에 존재하는 용융금속이 돌출테와의 접촉을 통한 온도 저하로 먼저 응고되도록 함으로서 가압과정에서 용융금속이 성형공간 밖으로 빠져 나오는 것을 방지토록 한 중력 가압 주조 장치를 구현하고자 한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 기술하기로 한다.
첨부된 도 1은 본 발명에 따른 중력 가압 주조 장치의 전체 구성을 도시한 도면이다.
도 1에서 도시하고 있는 바와 같이 본 발명의 중력 가압 주조 장치는 금형(10)과 주입컵(16) 그리고 가압커버(20)를 포함하여 구성한다.
상기 금형(10)은 내부에 성형공간(캐비티)을 가지는 금형으로서, 전, 후, 좌, 우, 하 금형으로 분할시켜 구성한 상태에서 램실린더(14)의 동작에 따라 서로 합형하도록 구성한다.
상기 주입컵(16)은 금형(10)의 위쪽에 위치하며 일정량의 용융금속을 금형(10)의 성형공간(12)으로 주입시키기 위한 저장 역활을 수행한다. 상기 주입컵(16)에 저장되어 있는 용융금속은 금형(10)의 내부에 구비되어 있는 주입구(미 도시 함)를 통해 성형공간(12)으로 주입되어 진다.
상기 가압커버(20)는 금형(10)의 상면에 분리 가능하게 덮혀지며 응고과정에서 발생하는 중자가스를 금형 외부로 배출시키고, 또한 외부에서 공급되는 공기를 가압커버(20)와 금형(10) 사이 공간으로 주입시켜 상기 금형(10)의 성형공간(12)에 주입되어 있는 용융금속의 상면을 공기의 압력으로 가압하여 성형된 주물 소재의 내부에 미세기공이 발생하는 것을 최소화시켜 주물 소재의 물성을 높혀줄 목적으로 제공되는 수단이다. 상기 가압커버(20)는 회전식 로터(18)에 설치되어 있는 기밀장치(19) 하단에 조립되어, 상기 회전식 로터(18)의 동작으로 금형(10) 위쪽으로 회전 이동한 다음, 상기 기밀장치(19)의 동작으로 하강하며 금형(10)의 상면에 덮혀지게 된다.
첨부된 도 2는 상기 가압커버(20)와 금형(10)간의 조립상태를 절개하여 도시한 단면도이다.
도 2에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 가압커버(20)에는 공기유입유로(24) 및 중자가스배출유로(26)가 각각 형성된다. 상기 공기유입유로(24)는 금형(10)의 성형공간(12)에 주입되어 있는 용융금속을 가압할 수 있도록 가압커버(20)와 금형(10) 사이 공간으로 공기를 주입시키는 유로이며, 상기 중자가스배출유로(26)는 응고과정에서 발생하는 중자가스를 외부로 배출시키는 유로이다.
한편, 상기 가압커버(20)의 하단 둘레면에는 돌출테(22)가 수직으로 일정 길이 연장 형성된다. 상기 돌출테(22)는 가압커버(20)가 금형(10)의 상면에 덮혀지고 나면 상기 금형(10)의 성형공간(12)에 주입되어 있는 용융금속에 일부 삽입되도록 구성한다. 이때 상기 돌출테(22)와 금형(10)의 성형공간(12) 내주면 사이에는 일정간격, 바람직하게는 3mm 정도의 간격만큼 밀폐공간(D)을 형성시켜, 상기 밀폐공간(D)에 존재하는 용융금속이 먼저 응고되는 것을 이용하여 가압중에 있는 용융금속이 금형(10) 밖으로 빠져나오는 것을 방지토록 한다. 즉, 상기 밀폐공간(D)에 존재하는 용융금속은 돌출테(22)와의 접촉을 통해 보다 빨리 온도를 빼앗기며 먼저 응고되어 지는 데, 이와 같이 밀폐공간(D)에 존재하는 용융금속이 응고됨에 따라 밀폐공간(D)은 자연스럽게 폐쇄된 상태가 됨으로서 금형(10)의 성형공간(12)에 주입되어 있는 용융금속이 공기의 압력을 받더라도 금형 외부로 빠져나오는 것을 방지할 수 있는 것이다.
한편, 상기한 가압커버에는 공기 유입 및 중자가스 배출을 자동으로 제어하는 시스템이 장착된다. 첨부된 도 3은 가압커버에 장착되는 공기 유입 및 중자가스 배출 자동 제어 시스템 구조를 도시한 도면이다.
도 3에서와 같이 공기의 유입 및 중자가스 배출 자동 제어 시스템은 실린더밸브(32), 메인 차단밸브(34), 전동밸브(36), 압력센서(38), 전자 레귤레이터(40), 에어 유니트(42) 및 체크밸브(44)를 포함하여 구성한다.
상기 실린더밸브(32)는 가압커버(20)의 중자가스배출유로(26)에 연결되어 있는 중자가스배출관로(30)에 설치되어 상기 중자가스배출관로(30)를 선택적으로 개폐시켜 가며 중자가스를 제거하는 밸브로서, 이때 실린더 밸브(32)는 필요에 따라 용융금속 상면에 가해지는 공기 압력을 제거하는 용도로 사용되기도 한다. 상기 실린더밸브(32)를 통해 밀폐된 금형(10)과 가압커버(20) 사이에 중자가스가 고립되어 주물소재에 기공 및 제품 결함 발생을 방지 할 수 있다.
상기 메인 차단 밸브(34)는 외부에서 인가되는 전기적 신호로 동작하며 가압커버(20)의 공기유입유로(24)에 연결되어 있는 공기유입관로(28)를 개폐시키는 밸브이다.
상기 전동밸브(36)와 압력 센서(38)는 메인 차단 밸브(34)로 신호를 각각 보내 메인 차단 밸브(34)를 동작시키는 수단들이다. 즉, 상기 메인 차단 밸브(34)는 상기 전동밸브(36)의 신호에 따라 동작하며 공기유입관로(28)를 개방시키도록 하며, 또한 금형(10)으로 주입되는 공기의 압력을 감지하는 압력 센서(38)의 신호에 따라 동작하며 공기유입관로(28)를 폐쇄시키도록 한다.
상기 전자 레귤레이터(40)는 상기 공기유입관로(28)로 유입되는 공기의 양을 제어하게 된다.
상기 에어유니트(42)는 공기 유량을 제어하는 레귤레이터 기능과, 공기 중 수분을 제거하는 필터 기능 및 유동 공기에 미량에 유류 분사(관로 부식 방지)하는 기능을 수행한다.
상기 체크 밸브(44)는 상기 공기유입관로(28)를 수동으로 개폐시키는 밸브이다.
상기한 구성의 공기 유입 및 중자가스 배출 자동 제어 시스템은 금형(10)의 상면에 가압커버(20)가 덮혀지고 나면, 실린더밸브(32)가 동작하며 중자가스를 일정 시간 배출하게 되며, 이어서 전동밸브(36)가 메인 차단 벨브(34)로 신호를 보내 공기유입관로(28)를 개방시키게 되고, 이에 따라 공기는 에어 유니트(42)를 거쳐 필터링되고, 이어서 전자 레귤레이터(40)를 통해 일정량이 금형(10)과 가압커버(20) 사이 빈 공간으로 유입되어 용융금속 상면에 압력을 가하게 된다. 이때 용융금속 상면에 가해지는 공기의 압력 크기는 도 4에 도시한 그래프와 같은 형태를 나타나는데, 최고압에 도달하는 시간은 임의로 설정 가능하며 최고압력에 도달 후 압력센서(38)가 메인 차단 벨브(34)로 신호를 보내 공기유입관로(28)를 폐쇄시키도록 함으로서 금형(10)과 가압커버(20) 사이에 작용하는 압력의 크기는 더 이상 늘어나지 않고 평행선을 나타내게 된다. 즉, 상기 압력센서(38)를 설치함으로 해서 금형(10)과 가압커버(20) 사이에 과도한 압력이 발생하는 것을 방지할 수 있는 것이다.
이하, 본 발명에 따른 중력 가압 주조 장치의 작용을 도 1 내지 도 3을 참조하여 기술하기로 한다.
주입컵(16)에 저장되어 있는 용융금속이 금형(10)의 성형공간(12)으로 주입되고 나면 가압커버(20)는 회전식 로터(18)의 동작으로 금형(10)의 위쪽으로 회전 이동한 후, 기밀장치(19)의 동작으로 하강하며 금형(10)의 상면에 덮혀지게 된다.
상기와 같이 가압커버(20)가 금형(10)에 덮혀지고 나면, 상기 가압 커버(20)의 하단 둘레면에 돌출 형성되어 있는 돌출테(22)는 금형(10)의 성형공간(12)에 주입되어 있는 용융금속에 삽입된 상태가 되는 데, 이때 돌출테(22)와 금형(10)의 성형공간(12) 내주면 사이에 형성되는 밀폐공간(D)에 존재하는 용융금속은 돌출테(22)와의 접촉에 의해 먼저 응고되며 밀폐공간(D)을 폐쇄시키게 된다.
한편, 가압커버(20)가 금형(10)에 덮혀지고 나면 실린더밸브(32)의 동작으로 중자가스는 중자가스배출유로(26) 및 상기 중자가스배출유로(26)에 연결되어 있는 중자가스배출관로(30)를 통해 배출되고, 이어서 메인 차단 밸브(34)의 동작으로 개방된 공기유입관로(28) 및 상기 공기유입관로(28)가 연결된 공기유입유로(24)를 통해 공기는 금형(10)과 가압커버(20) 사이 공간으로 주입되며 금형(10)의 성형공간(12)에 주입되어 있는 용융금속의 상면을 가압하게 된다. 이때 가압중에 있는 용융금속은 전술한 밀폐공간(D)에서 먼저 응고된 상태로 존재하고 있는 용융금속에 의해 금형(10) 외부로 빠져나가지 않고 계속적인 압력을 전달받게 된다.
이후, 공기 압력을 받고 있는 용융금속이 완전 응고되어 주물 소재로 성형되고 나면, 가압커버(20)는 회전식 로터(18) 및 기밀장치(19)의 동작에 따라 금형(10)에서 분리되어 지고, 이어서 램실린더(14)의 동작으로 금형(10)을 전, 후, 좌, 우, 하 금형으로 분할시켜 성형 완료된 주물소재를 취출토록 한다.
본 발명에서는 금형의 성형공간으로 용융금속을 주입한 후, 가압커버로 금형을 덮은 다음, 상기 가압커버와 금형 사이로 공기를 유입하여 용융금속을 공기 압력으로 가압토록 함으로서 응고중에 있는 주물 소재를 균일한 압력으로 가압하여 주물 소재의 내부에 미세기공이 발생하는 것을 최소화시켜 주물 소재의 물성을 높여줄 수 있도록 한 중력 가압 주조 장치를 구현하고자 한다.
또한 가압커버의 하단 둘레를 따라 돌출테를 돌출 형성하고, 상기 돌출테는 용융금속으로 일부 삽입된 상태에서 상기 금형의 성형공간 내주면에 밀폐공간을 형성시켜 상기 밀폐공간에 존재하는 용융금속이 돌출테와의 접촉을 통한 온도 저하로 먼저 응고되도록 함으로서 가압과정에서 용융금속이 성형공간 밖으로 빠져 나오는 것을 방지토록 한 중력 가압 주조 장치를 구현하고자 한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 기술하기로 한다.
첨부된 도 1은 본 발명에 따른 중력 가압 주조 장치의 전체 구성을 도시한 도면이다.
도 1에서 도시하고 있는 바와 같이 본 발명의 중력 가압 주조 장치는 금형(10)과 주입컵(16) 그리고 가압커버(20)를 포함하여 구성한다.
상기 금형(10)은 내부에 성형공간(캐비티)을 가지는 금형으로서, 전, 후, 좌, 우, 하 금형으로 분할시켜 구성한 상태에서 램실린더(14)의 동작에 따라 서로 합형하도록 구성한다.
상기 주입컵(16)은 금형(10)의 위쪽에 위치하며 일정량의 용융금속을 금형(10)의 성형공간(12)으로 주입시키기 위한 저장 역활을 수행한다. 상기 주입컵(16)에 저장되어 있는 용융금속은 금형(10)의 내부에 구비되어 있는 주입구(미 도시 함)를 통해 성형공간(12)으로 주입되어 진다.
상기 가압커버(20)는 금형(10)의 상면에 분리 가능하게 덮혀지며 응고과정에서 발생하는 중자가스를 금형 외부로 배출시키고, 또한 외부에서 공급되는 공기를 가압커버(20)와 금형(10) 사이 공간으로 주입시켜 상기 금형(10)의 성형공간(12)에 주입되어 있는 용융금속의 상면을 공기의 압력으로 가압하여 성형된 주물 소재의 내부에 미세기공이 발생하는 것을 최소화시켜 주물 소재의 물성을 높혀줄 목적으로 제공되는 수단이다. 상기 가압커버(20)는 회전식 로터(18)에 설치되어 있는 기밀장치(19) 하단에 조립되어, 상기 회전식 로터(18)의 동작으로 금형(10) 위쪽으로 회전 이동한 다음, 상기 기밀장치(19)의 동작으로 하강하며 금형(10)의 상면에 덮혀지게 된다.
첨부된 도 2는 상기 가압커버(20)와 금형(10)간의 조립상태를 절개하여 도시한 단면도이다.
도 2에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 가압커버(20)에는 공기유입유로(24) 및 중자가스배출유로(26)가 각각 형성된다. 상기 공기유입유로(24)는 금형(10)의 성형공간(12)에 주입되어 있는 용융금속을 가압할 수 있도록 가압커버(20)와 금형(10) 사이 공간으로 공기를 주입시키는 유로이며, 상기 중자가스배출유로(26)는 응고과정에서 발생하는 중자가스를 외부로 배출시키는 유로이다.
한편, 상기 가압커버(20)의 하단 둘레면에는 돌출테(22)가 수직으로 일정 길이 연장 형성된다. 상기 돌출테(22)는 가압커버(20)가 금형(10)의 상면에 덮혀지고 나면 상기 금형(10)의 성형공간(12)에 주입되어 있는 용융금속에 일부 삽입되도록 구성한다. 이때 상기 돌출테(22)와 금형(10)의 성형공간(12) 내주면 사이에는 일정간격, 바람직하게는 3mm 정도의 간격만큼 밀폐공간(D)을 형성시켜, 상기 밀폐공간(D)에 존재하는 용융금속이 먼저 응고되는 것을 이용하여 가압중에 있는 용융금속이 금형(10) 밖으로 빠져나오는 것을 방지토록 한다. 즉, 상기 밀폐공간(D)에 존재하는 용융금속은 돌출테(22)와의 접촉을 통해 보다 빨리 온도를 빼앗기며 먼저 응고되어 지는 데, 이와 같이 밀폐공간(D)에 존재하는 용융금속이 응고됨에 따라 밀폐공간(D)은 자연스럽게 폐쇄된 상태가 됨으로서 금형(10)의 성형공간(12)에 주입되어 있는 용융금속이 공기의 압력을 받더라도 금형 외부로 빠져나오는 것을 방지할 수 있는 것이다.
한편, 상기한 가압커버에는 공기 유입 및 중자가스 배출을 자동으로 제어하는 시스템이 장착된다. 첨부된 도 3은 가압커버에 장착되는 공기 유입 및 중자가스 배출 자동 제어 시스템 구조를 도시한 도면이다.
도 3에서와 같이 공기의 유입 및 중자가스 배출 자동 제어 시스템은 실린더밸브(32), 메인 차단밸브(34), 전동밸브(36), 압력센서(38), 전자 레귤레이터(40), 에어 유니트(42) 및 체크밸브(44)를 포함하여 구성한다.
상기 실린더밸브(32)는 가압커버(20)의 중자가스배출유로(26)에 연결되어 있는 중자가스배출관로(30)에 설치되어 상기 중자가스배출관로(30)를 선택적으로 개폐시켜 가며 중자가스를 제거하는 밸브로서, 이때 실린더 밸브(32)는 필요에 따라 용융금속 상면에 가해지는 공기 압력을 제거하는 용도로 사용되기도 한다. 상기 실린더밸브(32)를 통해 밀폐된 금형(10)과 가압커버(20) 사이에 중자가스가 고립되어 주물소재에 기공 및 제품 결함 발생을 방지 할 수 있다.
상기 메인 차단 밸브(34)는 외부에서 인가되는 전기적 신호로 동작하며 가압커버(20)의 공기유입유로(24)에 연결되어 있는 공기유입관로(28)를 개폐시키는 밸브이다.
상기 전동밸브(36)와 압력 센서(38)는 메인 차단 밸브(34)로 신호를 각각 보내 메인 차단 밸브(34)를 동작시키는 수단들이다. 즉, 상기 메인 차단 밸브(34)는 상기 전동밸브(36)의 신호에 따라 동작하며 공기유입관로(28)를 개방시키도록 하며, 또한 금형(10)으로 주입되는 공기의 압력을 감지하는 압력 센서(38)의 신호에 따라 동작하며 공기유입관로(28)를 폐쇄시키도록 한다.
상기 전자 레귤레이터(40)는 상기 공기유입관로(28)로 유입되는 공기의 양을 제어하게 된다.
상기 에어유니트(42)는 공기 유량을 제어하는 레귤레이터 기능과, 공기 중 수분을 제거하는 필터 기능 및 유동 공기에 미량에 유류 분사(관로 부식 방지)하는 기능을 수행한다.
상기 체크 밸브(44)는 상기 공기유입관로(28)를 수동으로 개폐시키는 밸브이다.
상기한 구성의 공기 유입 및 중자가스 배출 자동 제어 시스템은 금형(10)의 상면에 가압커버(20)가 덮혀지고 나면, 실린더밸브(32)가 동작하며 중자가스를 일정 시간 배출하게 되며, 이어서 전동밸브(36)가 메인 차단 벨브(34)로 신호를 보내 공기유입관로(28)를 개방시키게 되고, 이에 따라 공기는 에어 유니트(42)를 거쳐 필터링되고, 이어서 전자 레귤레이터(40)를 통해 일정량이 금형(10)과 가압커버(20) 사이 빈 공간으로 유입되어 용융금속 상면에 압력을 가하게 된다. 이때 용융금속 상면에 가해지는 공기의 압력 크기는 도 4에 도시한 그래프와 같은 형태를 나타나는데, 최고압에 도달하는 시간은 임의로 설정 가능하며 최고압력에 도달 후 압력센서(38)가 메인 차단 벨브(34)로 신호를 보내 공기유입관로(28)를 폐쇄시키도록 함으로서 금형(10)과 가압커버(20) 사이에 작용하는 압력의 크기는 더 이상 늘어나지 않고 평행선을 나타내게 된다. 즉, 상기 압력센서(38)를 설치함으로 해서 금형(10)과 가압커버(20) 사이에 과도한 압력이 발생하는 것을 방지할 수 있는 것이다.
이하, 본 발명에 따른 중력 가압 주조 장치의 작용을 도 1 내지 도 3을 참조하여 기술하기로 한다.
주입컵(16)에 저장되어 있는 용융금속이 금형(10)의 성형공간(12)으로 주입되고 나면 가압커버(20)는 회전식 로터(18)의 동작으로 금형(10)의 위쪽으로 회전 이동한 후, 기밀장치(19)의 동작으로 하강하며 금형(10)의 상면에 덮혀지게 된다.
상기와 같이 가압커버(20)가 금형(10)에 덮혀지고 나면, 상기 가압 커버(20)의 하단 둘레면에 돌출 형성되어 있는 돌출테(22)는 금형(10)의 성형공간(12)에 주입되어 있는 용융금속에 삽입된 상태가 되는 데, 이때 돌출테(22)와 금형(10)의 성형공간(12) 내주면 사이에 형성되는 밀폐공간(D)에 존재하는 용융금속은 돌출테(22)와의 접촉에 의해 먼저 응고되며 밀폐공간(D)을 폐쇄시키게 된다.
한편, 가압커버(20)가 금형(10)에 덮혀지고 나면 실린더밸브(32)의 동작으로 중자가스는 중자가스배출유로(26) 및 상기 중자가스배출유로(26)에 연결되어 있는 중자가스배출관로(30)를 통해 배출되고, 이어서 메인 차단 밸브(34)의 동작으로 개방된 공기유입관로(28) 및 상기 공기유입관로(28)가 연결된 공기유입유로(24)를 통해 공기는 금형(10)과 가압커버(20) 사이 공간으로 주입되며 금형(10)의 성형공간(12)에 주입되어 있는 용융금속의 상면을 가압하게 된다. 이때 가압중에 있는 용융금속은 전술한 밀폐공간(D)에서 먼저 응고된 상태로 존재하고 있는 용융금속에 의해 금형(10) 외부로 빠져나가지 않고 계속적인 압력을 전달받게 된다.
이후, 공기 압력을 받고 있는 용융금속이 완전 응고되어 주물 소재로 성형되고 나면, 가압커버(20)는 회전식 로터(18) 및 기밀장치(19)의 동작에 따라 금형(10)에서 분리되어 지고, 이어서 램실린더(14)의 동작으로 금형(10)을 전, 후, 좌, 우, 하 금형으로 분할시켜 성형 완료된 주물소재를 취출토록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 중력 가압 주조 장치의 전체 구성을 도시한 도면.
도 2는 도 1에서 도시하고 있는 금형에 덮혀지는 가압커버의 단면을 도시한 도면.
도 3은 도 2에서 가압커버에 설치되는 공기 유입 및 중자가스 배출 자동 제어용 시스템 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 금형의 성형공간에 주입된 용융금속으로 가해지는 압력을 도시한 그래프.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 금형 12: 성형공간
20: 가압커버 22: 돌출테
D: 밀폐공간
Claims (3)
- 중력 가압 주조 장치에 있어서,성형공간(12)을 가지는 금형(10)과;상기 금형(10)의 상면에 분리 가능하게 덮혀지는 가압커버(20)를 포함하며;상기 가압커버(20)에는 상기 금형(10)으로 공기를 주입시켜 상기 금형(10)의 성형공간(12)으로 주입된 용융금속을 가압하는 공기유입유로(24)와, 응고과정에서 발생하는 중자가스를 배출하는 중자가스배출유로(26)가 각각 형성되며;상기 가압커버(20)의 하단 둘레면에는 돌출테(22)가 형성되며, 상기 돌출테(22)와 상기 금형(10)의 성형공간(12) 내주면 사이에는 밀폐공간(D)을 형성하여 상기 밀폐공간(D)에 존재하는 용융금속이 상기 돌출테(22)와의 접촉으로 성형공간(12)에 존재하는 용융금속보다 빨리 응고되도록 한 것을 특징으로 하는 중력 가압 주조 장치.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,상기 공기유입유로(24)에는 공기유입관로(28)가 연결되고, 상기 공기유입관로(28)에는 상기 가압커버(20)와 금형(10) 사이로 주입되는 공기의 압력을 감지하여 메인 차단 밸브(34)로 신호를 보내 상기 공기유입관로(28)를 폐쇄시키도록 하는 압력센서가 더 구비됨을 특징으로 하는 중력 가압 주조 장치.
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2009
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