KR100977661B1

KR100977661B1 - 금속 합금 슬러리 분배기

Info

Publication number: KR100977661B1
Application number: KR1020077028032A
Authority: KR
Inventors: 잔 마리우스 맨다
Original assignee: 허스키 인젝션 몰딩 시스템즈 리미티드
Priority date: 2005-05-02
Filing date: 2006-04-05
Publication date: 2010-08-24
Also published as: US20080011448A1; US20080011447A1; CN101663113B; EP1896205B1; MX2007013608A; KR20080007274A; CA2605263A1; TWI290497B; US20060243416A1; ATE473822T1; AU2006243698A1; DE602006015469D1; TW200702081A; JP2008540128A; AU2006243698B2; CA2605263C; CN101663113A; WO2006116838A2; US7341094B2; BRPI0610109A2

Abstract

본 명세서에 기술된 것은 금속 합금 슬러리 분배기(10, 30, 50, 70)이다. 분배기는 출구(15)를 형성하는 분배 본체(12)를 포함한다. 또한, 분배기는 출구(15)와 협동 작용하는 출구 커버(18)를 포함하며, 출구 커버(18)는 1초과의 횟수로 출구(15)와 협동 작용하도록 구성된다. 금속 합금 슬러리 분배기(10, 30, 50, 70)는 금속 합금 슬러리 성형 기계, 금속 합금 슬러리 성형 조립체, 금속 합금 슬러리 핫 러너 조립체 및 이들의 임의 조합 중 어느 하나에서 사용될 수 있다. 유동 불능 위치에서는, 출구 커버(18)가 출구(15)를 덮어서 덮인 출구(15) 뒤에 보유된 금속 합금 슬러리의 모든 유동을 차단한다. 유동 가능 위치에서는, 출구 커버(18)가 출구(15)를 노출시켜서 노출된 출구(15)로부터의 금속 합금 슬러리의 유동을 허용한다.

금속 합금 슬러리 분배기, 출구, 분배 본체, 출구 커버

Description

금속 합금 슬러리 분배기 {A METALLIC ALLOY SLURRY DISPENSER}

본 발명은 일반적으로 금속 합금 성형 기계 및/또는 관련 조립체에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 금속 합금 성형 기계, 금속 합금 핫 러너 조립체, 금속 합금 성형 조립체 그리고 이들의 임의의 조합 중 임의의 하나와 관련하여 사용하는 금속 합금 슬러리 분배기에 관한 것이다.

공지된 금속 합금 슬러리 성형 기계 및 관련 조립체가 마그네슘, 알루미늄 및 아연의 슬러리 그리고 이들의 임의의 조합 또는 이들의 등가물 등을 포함하지만 이들에 제한되지 않는 금속 합금 슬러리를 성형하는 데 사용될 수 있다. 당업계는 일반적으로 틱소-성형 기계(thixo-molding machine)로서 금속 합금 슬러리 성형 기계를 호칭한다.

제1 종류의 금속 재료는 2개의 가능한 상태 즉 액화 상태 또는 응고 상태 중 임의의 상태로 존재할 수 있다. 제1 종류의 금속 재료가 액화 상태와 고체 상태 사이에서 변화할 수 있는 온도는 "용융" 온도로서 호칭될 수 있다. 경험적으로, 제1 종류의 금속 재료는 그 내에 어떠한 불순물도 실질적으로 갖지 않는 순수 금속일 수 있다. 예컨대, 캐스트 성형 또는 다이 성형 공정 및 기계가 주형 조립체 내로 액화 상태로 존재하는 제1 종류의 금속 재료를 위치시키고 주형 조립체를 냉각 하고 그 다음에 주형 조립체로부터 응고된 제1 종류의 금속 재료를 제거함으로써 제1 종류의 금속 재료를 성형하는 데 사용될 수 있다.

제1 종류의 금속 재료와 대조적으로, 제2 종류의 금속 재료는 3개의 가능한 상태 즉 액화 상태, 응고 상태 또는 슬러리 상태 중 임의의 상태로 존재할 수 있다. 제2 종류의 금속 재료가 액화 상태와 슬러리 상태 사이에서 변화할 수 있는 온도는 액화-슬러리 변화 온도로서 호칭될 수 있다. 제2 종류의 금속 재료가 슬러리 상태와 응고 상태 사이에서 변화할 수 있는 온도는 슬러리-고체 변화 온도로서 호칭될 수 있다. 슬러리-고체 변화 온도는 액화-슬러리 변화 온도보다 낮다. 슬러리 온도 범위는 슬러리-고체 변화 온도와 액화-슬러리 변화 온도 사이의 온도이다. 슬러리 상태로 존재하는 제2 종류의 금속 재료는 액화 상태의 제2 종류의 금속 재료 그리고 응고 상태의 제2 종류의 금속 재료의 조합이다. 제2 종류의 금속 재료의 대략적인 시각적 유사물이 그 내에 콩을 담은 뜨거운 물의 컵일 수 있다.

경험적으로, 제2 종류의 금속 재료는 대개 함께 융해되거나 서로 내로 용해되는 2개 이상의 금속 원소 및/또는 비금속 원소를 함유하는 금속 합금이다. 예컨대, 틱소-성형 공정 및 기계가 주형 조립체 내로 슬러리 상태로 존재하는 제2 종류의 금속 재료를 위치시키고 주형 조립체를 냉각하고 그 다음에 주형 조립체로부터 응고된 제2 종류의 금속 재료를 제거함으로써 제2 종류의 금속 재료를 성형하는 데 사용될 수 있다. 슬러리 상태의 제2 종류의 금속 재료를 사용하는 장점은 슬러리 온도가 더 낮을수록 성형 제품이 더 강할 것이라는 점에서 성형 제품의 강도가 슬러리의 온도에 반비례한다는 것이다. 반비례 강도 현상의 이유는 알려져 있다. 또한, 슬러리 온도 범위 내에서 더 낮은 온도를 갖는 MAS를 사용할 때, 성형 제품의 수축이 덜 일어나며, 감소된 수축률은 부품 일체성 및 강도를 개선시킬 수 있다.

이제, 슬러리 온도 범위 내에서 슬러리 상태로 존재하는 제2 종류의 금속은 "금속 합금 슬러리"로서 호칭될 수 있을 것이다. 슬러리 상태로 존재하는 금속 합금 슬러리는 액체 성분 및 고체 성분을 포함한다. 당업계는 "틱소트로픽 금속 재료"로서 금속 합금 슬러리를 또한 호칭할 수 있고, 틱소트로픽 금속 재료를 취급하는 성형 기계는 틱소-성형 기계로서 호칭된다.

틱소-성형 기계는 외관상 플라스틱 수지 사출 성형 기계와 유사한 것처럼 보인다. 그러나, 이들 2개 종류의 성형 기계들 사이에 많은 내부적 차이가 있다. 틱소-성형 기계는 실온에서 그 상부에 장착되는 호퍼(hopper) 내로 칩으로 형성된 금속 합금(마그네슘의 합금 등)의 집합물을 수용한다. 고체 상태로 존재하는 칩은 그 다음에 배럴(barrel)에 직접적으로 장착되는 더 작은 호퍼 내로 체적을 측정하면서 적재된다. 배럴 내에 장착되는 회전 나사가 그 다음에 배럴의 길이를 따라 칩을 계량하는 데 사용된다. 나사 회전은 전단 작용을 생성시키며, 이것은 나사가 칩을 혼합 및/또는 파열시킨다는 것을 의미한다. 배럴은 칩이 나사에 의해 혼합 및/또는 전단될 때에 칩에 열을 가하는 가열기를 포함한다. 칩은 그 다음에 응고 상태로부터 금속 합금 슬러리(MAS: metallic alloy slurry)로 변태된다. MAS는 그 다음에 차단 밸브(shut-off valve)를 지나도록 압박되고, 그 다음에 주형 조립체에 의해 한정되는 공동 내로 사출된다. MAS가 주형 조립체 내에서 응고되면, 응고된 MAS가 제거 및 손질된다. 일반적으로, 틱소 성형이 사용될 때, 여러 장점 즉 더 큰 공정 제어; 증가된 부품들 사이의 일관성; 더 낮은 공극; 복잡한 형상을 성형할 수 있는 능력; 더 양호한 표면 마무리; 네트 형상 부품; 얇은 벽 성형; 그리고 2차 작업에 대한 필요성을 감소/제거시키는 것이 구현된다.

종종, 차단 밸브는 노즐 또는 분배기로서 호칭될 수 있다. 일반적으로, 차단 밸브는 MAS를 운반하는 공급 통로를 그 내에 한정한다. 차단 밸브는 개구를 한정하는 팁을 갖는다. 개구는 주형 조립체에 의해 한정된 공동 내로 MAS를 전달한다. MAS의 유동을 제어하는 것(즉, 요구되지 않을 때에 유동을 방지하는 것 또는 요구될 때 유동을 허용하는 것 중 어느 하나를 수행하는 것)은 국부 MAS가 슬러리 상태로부터 응고 상태로 변태될 수 있도록 밸브의 개구 근처에 또는 밸브의 개구에 위치되는 MAS를 국부 냉각함으로써 성취된다. 국부 응고된 MAS는 "틱소 플러그(thixo plug)"로서 주지된 것을 형성한다. 1회 사출분 형성 사이클(shot build up cycle) 동안에 그리고 밸브 개구 내의 소정 위치의 틱소 플러그와 관련하여, 틱소-성형 기계는 응고된 틱소 플러그 뒤에 MAS(즉, 슬러리 상태의 MAS)의 1회 사출분을 형성한다. 형성된 1회 사출분의 MAS는 1회 사출분 형성 압력 하에 남아 있다. 사출 사이클 동안에, 틱소-성형 기계는 1회 사출분 형성 압력보다 높게 MAS의 내부 압력을 증가시킨다. 더 높은 형성 압력(배럴 및 밸브 내의 압력)은 "플러그 분출(plug blow out)" 압력으로서 알려져 있다. 플러그 분출 압력은 밸브 개구로부터 그리고 주형 공동 내로 틱소 플러그를 분출할 정도로 충분히 높으며, 그에 후속하여 밸브의 통로로부터 (슬러리 상태로 존재하는) MAS를 자유 유동시킨다. 주 형 공동이 충전되면, 틱소 플러그가 밸브 개구 근처에 위치되는 냉각 구조물에 의해 유도되는 냉각 효과에 의해 밸브 개구 내에 재형성될 수 있다.

그러나, 주형 조립체가 분배기로부터의 분출된 틱소 플러그를 수용할 위치에 있지 않으면, 틱소 플러그가 조작자에게 안전상 위험을 초래할 수 있다. (슬러리 상태의) MAS는 틱소-성형 기계를 신용하는 조작자에게 튀거나 뿌려질 수 있다. 이러한 위험을 피하는 것은 주형 조립체가 개방될 때에 용융물 채널 내에서의 임의의 과도한 압력이 틱소 플러그를 잘못 방출 또는 분출하지 않도록 틱소 플러그가 형성되는 영역 내에서의 (고체 상태의) 매우 일관된 틱소 플러그 또는 국부 열 상태의 매우 양호한 제어 및 관리를 요구한다. 주형이 (단속적으로 동작하는 국부 냉각 효과의 결과로서) 개방될 때에 틱소 플러그가 갑자기 용융되면, 슬러리 상태의 MAS가 분배기로부터 틱소-성형 기계의 조작자에게 제어 불가능하게 토출될 수 있다.

미국 특허 제5,785,915호, 제6,355,197호, 제5,975,127호, 제6,027,328호, 제3,401,426호 및 제4,386,903호는 모두 수지 플라스틱 성형 기계에서 사용되는 용융 플라스틱 수지 분배기를 개시하고 있지만; 이들 특허는 MAS를 분배하는 용융 플라스틱 수지 분배기를 사용할 것을 당업계에 교시, 제안 또는 장려하지 않는다. 그 이유는 MAS와 플라스틱 수지 사이에 재료 속성 또는 재료 특성 차이가 있으며 이들 차이가 틱소-성형 기계에서의 플라스틱 수지 분배기의 확장을 구속 또는 방해할 수 있기 때문일 수 있다. 예컨대, MAS와 플라스틱 수지 사이의 이러한 차이는 다음과 같지만 이들에 제한되지 않는다:

MAS의 용융점은 플라스틱 수지보다 실질적으로 높은 400 내지 700℃의 범위 내에 있을 수 있고;

MAS의 열 전도도는 플라스틱 수지보다 훨씬 높고;

MAS의 압축성은 플라스틱 수지보다 상당히 적고;

(예컨대 틱소 플러그로서 응고된 동안의) MAS의 부식성 및/또는 마모성은 용융 플라스틱 수지보다 훨씬 높고;

(용융 플라스틱 수지에 대한) MAS의 높은 유동성 및 낮은 점도는 MAS가 틱소-성형 기계의 구조 부품들 사이에 존재할 수 있는 훨씬 더 작은 간극을 통해 이동하게 하고;

일부 종류의 MAS의 자연 폭발 반응성; 예컨대 공기에 마그네슘을 노출시키는 것은 마그네슘이 폭발적으로 연소하게 할 것이다. 대조적으로, 플라스틱 수지는 공기에 노출될 때에 자연 연소하지 않는다.

위에 나열된 재료 차이로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 공지된 플라스틱-수지 호환성 성형 기계는 플라스틱 수지와 관련하여 만족스럽게 동작하지만, 이들은 이들 종류의 밸브가 틱소-성형 기계와 관련된 사용을 위해 제안될 때에 기술적 우려를 발생시킨다. MAS는 틱소-성형 기계에서 사용된 수지 플라스틱 분배기에 악영향을 미칠 수 있는 기술적 곤란성 및 불확실성을 초래하기 때문에, 이들 발생된 우려는 현재 틱소-성형 기계와 공지된 플라스틱 수지 분배기의 조합을 피할 것을 요구하는 종래의 지혜를 형성하였다.

기존의 틱소 성형 기술과 관련하여 종래의 지혜를 나타내는 예로써, 미국 특허 제6,533,021호('021)는 금속 핫-러너 사출 성형 기계를 위한 주형이 이동 가능 한 주형 판, 공동 내로 용융 금속을 사출하는 노즐을 갖는 고정된 주형 판 그리고 금속을 가열하기 위해 노즐 외부측에 배치되는 가열 장치를 포함하는 MAS 분배기를 개시하고 있다. 게이트 절단 부분이 가열 장치와 팁 사이의 노즐 내에 위치된다. 온도 측정 장치가 게이트 절단 부분 내의 금속의 온도를 측정하기 위해 게이트 절단 부분에 인접하게 배열된다. 가열 제어 장치가 온도 측정 장치를 기초로 하여 노즐의 온도를 제어하기 위해 가열 장치에 연결된다. 게이트 절단 부분이 형성되는 영역을 적어도 덮기 위해, 단열 장치가 노즐 상에 배열된다. '021 특허는 틱소 플러그를 형성 및 용융함으로써 동작하는 노즐을 개시하고 있다. 도8은 핀(41)과 관련하여 동작하는 노즐을 도시하고 있으며, 핀(41)은 틱소 플러그가 용융물의 일부가 되도록 재용융되는 용융물 채널(11) 내로 틱소 플러그를 재압박한다. 틱소 플러그가 플러그 기구로서 단지 1회만 형성 및 사용되고 그 다음에 다음의 사출 사이클을 위해 완전히 새로운 틱소 플러그가 형성 및 사용된다는 것을 주목하는 것은 흥미롭다. 다른 방법에서, 틱소 플러그는 용융물 압력에 의해 채널로부터 방출되고, 틱소 플러그 포획부(thixo plug catcher) 내에 포획된다. 이들 방법은 문제를 가질 수 있다. 틱소 플러그가 용융물 채널 내로 재진입하면, 이것은 사출 전에 완전히 용융되지 않을 수 있으며, 그에 의해 성형 제품에서의 비일관성이 경험될 수 있다. 주형이 개방되어 있을 때에 틱소 플러그가 불측으로 토출되면, 채널로부터 틱소 플러그를 토출하는 것이 안전 위험성을 초래할 수 있다. 또한, 틱소 플러그를 토출하는 데 요구되는 압력은 1회 사출분마다 변동할 수 있고, 용융물 채널의 개방 시기는 예측하기 어렵다. 이것은 주형 조립체 내로 다중 드랍(multiple drop)을 수행할 때에 심각한 우려일 수 있다.

미국 특허 제6,357,511호는 틱소 분배기를 교시하는 것처럼 보이지 않고 누설성 스프루 연결을 극복하는 것을 교시하는 것처럼 보이는 [스프루 부싱(sprue bushing)으로서 호칭되는] 틱소 공급 본체를 개시하고 있다.

그러므로, 위에서-언급된 그리고 다른 잠재적 단점을 적어도 부분적으로 처리하는 해결책이 요구된다.

본 발명의 하나의 태양에 따르면, 청구범위 제1항에 따른 발명의 요지가 제공된다.

삭제

이들 실시예의 더 양호한 이해가 다음의 도면 그리고 실시예의 상세한 설명을 참조하면 얻어질 수 있다.

도1은 본 발명의 권리범위에 포함되지 않는 일 실시예에 따른 유동 불능 위치에서의 금속 합금 슬러리 분배기(MASD)의 절결도,

도2는 유동 가능 위치에서의 도1의 MASD의 절결도,

도3은 유동 불능 위치에서의 제1 실시예(양호한 실시예)에 따른 MASD의 절결도,

도4는 유동 가능 위치에서의 도3의 MASD의 절결도,

도5는 유동 불능 위치에서의 제2 실시예에 따른 MASD의 절결도,

도6은 유동 가능 위치에서의 도5의 MASD의 절결도,

도7은 본 발명의 권리범위에 포함되지 않는 다른 실시예에 따른 유동 불능 위치에서의 MASD의 절결도,

도8은 유동 가능 위치에서의 도7의 MASD의 절결도이다.

유사한 참조 부호가 유사한 부품을 표시하기 위해 상이한 도면에서 사용된다.

도1은 유동 불능 위치에서의 일 실시예에 따른 MASD(10)의 절결도이다. MASD(10)는 그 내에 출구(15)를 한정하는 팁(13)(또는 말단 단부)을 제공하는 분배 본체(12)를 포함한다. 출구(15)는 유출구 포트로서 또한 호칭될 수 있다. 또한, 분배 본체(12)는 출구(15)에 연결되는 통로(14)를 그 내부에서 한정한다. MASD(10)는 출구 커버(18)도 포함한다. 도1에서의 출구 커버(18)는 주형 조립체의 정지 주형 절반부(stationary mold half)로서 또한 작용하지만, 도1 및 도2에 국한된 설명을 위해 출구 커버(18)로서 호칭될 것이다. 이동 주형 절반부(28)가 정지 주형 절반부[출구 커버(18)]와 결합하고, 그 내에 주형 공동(29)을 한정한다. 동작 시, 출구(15) 및 출구 커버(18)는 서로와 반복 가능하게 협동한다. 예컨대, 출구(15) 및 출구 커버(18)는 유동 불능 위치(도1)와 유동 가능 위치(도2) 사이에서 서로에 대해 동작 가능하게 이동 가능하다. "반복 가능하게"는 출구 커버(18) 및 출구(15)가 1회 초과만큼 서로와 반복 가능하게 협동한다는 것을 의미한다. 대조적으로, 틱소 플러그는 출구와 반복 가능하게 협동하지 않는데, 틱소 플러그는 1회만 출구를 덮고 그 다음에 결코 다시 사용되지 않는 1회용 아이템이기 때문이고, 완전히 새로운 틱소 플러그가 주형 공동 내로의 MAS의 다음 분배를 위해 형성된다. 요약하면, 분배 본체(12)는 그 내에 출구(15)를 한정하고; 출구 커버(18)는 출구(15)와 협동하며, 출구 커버(18)는 1회 초과만큼 출구(15)와 협동하도록 구성된다.

유동 불능 위치에서, 출구 커버(18)는 출구(15)를 덮고, 덮인 출구(15)는 이제 덮인 출구(15) 뒤에 그리고 통로(14) 내에 수용된 MAS의 임의의 유동을 실질적으로 차단한다. 도2에 도시된 바와 같이, 유동 가능 위치에서, 분배 본체(12)는 출구 커버(18)(즉, 정지 주형 절반부)에 대해 이동되고, 그 다음에 출구(15)는 노출되며, 노출된 출구(15)는 이제 주형 공동(29) 내로의 MAS의 무제한 유동을 허용한다.

MASD(10)를 사용함으로써, 슬러리 상태로 MAS를 유지할 정도로 충분한 열 에너지가 있다면, 출구(15) 내에서의 동결 틱소 플러그의 형성이 피해질 수 있다. 요구된 가열 효과는 필요에 따라 분배 본체(12)에 결합되는 가열기 또는 출구(15)에 인접하게 위치되는 또 다른 가열기에 의해 제공될 수 있다.

유리하게는, 출구 커버(18)는 출구(15)로부터의 MAS의 잘못된(즉, 조기의 또는 불측의) 해제를 실질적으로 방지할 수 있는데, 이렇게 출구(15) 위에 배치된 출구 커버(18)가 출구(15)로부터의 MAS의 유동 또는 이동을 실질적으로 방지하기 때문이고, 또한 틱소-성형 기계 생산성 감소의 가능성을 감소시키는 것 및/또는 조작자에 대한 화상 및 상해의 가능성을 감소시키는 것을 도울 수 있다.

MASD(10)는 [도시되어 있지 않지만 MASD(10)에 연결되는] 틱소-성형 기계의 배럴 내에 배치되는 나사 기구의 역학 관계 면에서 불리한 변화를 피하는 것을 도울 수 있다. 틱소 플러그의 형성을 피함으로써, 배럴 내에서의 압력 변동은 적정화될 수 있다. 배럴 내에서의 압력이 적정화될 때, 주형 공동(29)을 충전하는 충전 시간이 주형 공동(29) 내에서 부품을 성형할 때에 더 일관적일 수 있다.

틱소 플러그의 사용은 틱소-성형 기계의 배럴 및 나사 기구가 MAS에 더 큰 범위를 부여할 것을 요구한다. 배럴 내의 압력이 과도하게 크면, 주형 플래시 현상(mold flash phenomena)이 주형 공동(29)을 한정하는 주형 조립체 내에서 일어나며, 유동 MAS는 주형 공동(29) 내로 과도하게 빠르게 압박될 수 있고, 그러면 MAS는 주형 조립체의 주형 부분들 사이로부터 외부로 누출(또는 누설)될 수 있다. 이러한 상태는 MAS의 누설 및 누출의 결과로서 주형 공동(29) 내로의 완전한 충전에 대한 기회가 MAS에 제공되지 않는다는 점에서 결함성 성형 부품 또는 취약한 성형 부품을 유발시킬 수 있다. 또한, 배럴 내의 압력이 과도하게 낮으면, 동결 현상이 주형 공동(29) 내에서 일어날 수 있으며, MAS는 주형 공동(29) 내로 멀리 또는 빠르게 이동할 수 없고, 그러면 서서히 이동하는 MAS는 유동 MAS가 주형 공동(29)을 완전히 충전하는 것을 조기에 동결 및 차단할 수 있다. 틱소 분출 압력의 사용을 피함으로써, 배럴 내의 압력은 적정화될 수 있으며, 그에 의해 위에서 설명된 플래싱 및 동결 현상을 피할 수 있다.

출구 커버(18)는 정지 주형으로서 표현된다. 그러나, 출구 커버는 또한 예컨대 주형 게이트 삽입체, 주형 조립체, 핫 러너 삽입체 또는 핫 러너 조립체 등의 출구(15)에 인접하여 근접하게 위치되는 다른 구조물일 수 있다. 출구 커버(18)는 요구에 따라 출구를 덮고 노출시키는 데 사용되는 출구 커버 표면(20)을 제공한다. 출구 커버 표면(20)은 출구(15)를 향하고, 분배 본체(12)와 동축으로 활주한다. 통로(14) 내에 (도시되지 않은) 밸브 스템(valve stem)을 배치하는 배열 등의 다른 배열이 출구 커버(18)에 대해 고려될 수 있고, 스템은 이동하여 출구(15)와 접촉되며, 이것은 덮인 출구(15)로부터의 MAS의 유동을 불능화하기 위해 출구(15)를 밀봉한다.

출구 커버(18)는 그 내에 분배 본체(12)를 수용하는 통로(22)를 한정한다. 분배 본체(12)는 출구 커버 표면(20)을 향하고 출구 커버 표면(20)에 대해 동축으로 활주하는 시트 부재(seat member)(16)를 제공할 수 있다.

MASD(10)는 국부적으로 온도 차이를 유지하는 가열 및 냉각 장치의 조합일 수 있는 (도시되지 않은) 열 에너지 차동 기구(thermal energy differential mechanism)를 포함할 수 있다. 유동 불능 위치에서, 열이 요구에 따라 출구(15) 내에서의 MAS의 응고를 가능케 할 정도로 충분히 출구(15)로부터 제거될 수 있다. 이러한 냉각 효과는 출구 커버(18) 내에 그리고 출구(15)에 인접하게 위치되는 냉각 기구를 사용함으로써 성취될 수 있다. 유동 불능 위치에서, 충분한 열이 출구 커버(15) 또는 통로(14) 내에 배치된 MAS 중(또는 조합으로) 임의의 하나에 의해 제공될 수 있다. 제공된 열은 MAS가 출구(15) 및 통로(14) 내에 배치되는 동안에 실질적으로 슬러리 상태로 MAS를 유지할 정도로 충분하다. 유리하게는, 슬러리 상태로 MAS를 유지함으로써, 동결 틱소 플러그의 형성이 피해질 수 있다.

열 에너지 차동 기구는 출구(15)를 포위하는 소정 형상의 구조물을 포함할 수 있다. 소정 형상의 구조물은 가열 효과 및 냉각 효과를 설정 및 유지할 수 있다. 이러한 접근법은 가열 효과 및 냉각 효과를 설정 및 유지하는 단순화된 그리고 더 경제적인 구조물을 가능케 한다. 열-그래픽 모델링 소프트웨어를 사용함으로써, 출구(15)를 포위한 소정 형상의 구조물이 수립될 수 있다. 예컨대, 미국 캘리포니아주 골레타의 FLIR 시스템즈는 열 에너지 차동 기구를 모델링하고 분배 본체(12)를 포위한 소정 형상의 구조물을 수립하는 데 사용될 수 있는 등록 상표 써마그램 열-그래픽 모델링 소프트웨어의 제조업자이다.

MASD(10)는 분배 본체(12), 출구 커버(18) 및 주형 조립체 그리고 이들의 임의의 적절한 조합 중 임의의 하나에 작동 가능하게 결합되는 (도시되지 않은) 연동 조립체를 포함할 수 있다. 연동 조립체는 주형 절반부(28)이 서로로부터 오프셋 또는 변위될 때에 출구(15)와 출구 커버(18) 사이의 상대 이동을 방지한다. 연동 조립체는 MASD(10)가 주형 조립체와 더 이상 협동하지 않을 때에 MASD(10)가 MAS를 분배하는 것을 방지하도록 동작할 수 있으며, 그에 의해 [예컨대, 이동 주형(28)이 정지 주형(18)에 더 이상 맞닿지 않을 때에] 출구(15)로부터의 용융 재료의 잘못된 해제를 방지한다.

출구 커버(18)는 분배 본체(12) 외부측에 위치한다. 출구 커버(18)는 출구(15)에 대해 활주 또는 피벗할 수 있다. 이것의 예가 회전식 차단 밸브이다. 분배 본체(12)는 그를 통해 연장하는 그 길이 방향 축을 따라 축 방향으로 이동 가능하다. 분배 본체(12)는 틱소-성형 기계의 배럴에 부착되며, 배럴은 분배 본체(12)가 출구 커버(18)에 의해 한정된 통로(22)를 따라 그리고 통로(22) 내에서 활주하도록 출구 커버(18) 내에서 팁(13)을 왕복시키도록 작동된다. 그러나, 아래에서 설명되는 대체 실시예에서, 분배 본체(12)는 출구 커버(18)에 대해 정지 상태에 있다.

MASD(10)는 (도시되지 않은) 금속 합금 슬러리 성형 기계의 (도시되지 않은) 배럴의 말단 단부에 연결될 수 있다. MASD(10)는 (도시되지 않은) 금속 합금 슬러리 핫 러너 조립체에 의해 한정되는 핫 러너 통로에 연결될 수 있다. MASD(10)는 금속 합금 슬러리 성형 조립체에 의해 한정되는 통로에 연결될 수 있다. MASD(10)는 이들 조립체와 별개로 제공될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

간극이 시트 부재(16)와 출구 커버(18) 사이에 한정될 수 있다. 구체적으로, 간극은 출구 커버 표면(20)과 시트 부재(16) 사이에 존재할 수 있다. 소량의 MAS가 간극 내로 진입할 수 있으며, 그에 의해 MAS 층을 생성시킬 수 있다. MAS 층은 주형 공동(29) 내로의 MAS의 사출 중에 냉각될 수 있다. 이와 같이, 고체 상태로 MAS 층을 냉각함으로써, 응고된 MAS 층은 MAS가 주형 공동(29) 내로 (소정 압력 하에서) 사출되는 동안에 추가의 MAS가 간극 내로 추가로 압박되는 것을 방지 또는 차단할 수 있다. 응고된 MAS 층은 분배 본체(12)가 주형 공동(29)으로부터 떨어지게 후퇴되는 동안에 더 적은 마찰을 나타내게 하기 위해 [출구(15)가 덮이는] 분배 본체(12)의 후퇴 중에 가열될 수 있다.

도2는 유동 가능 위치에서의 도1의 MASD(10)의 절결도이다. 이러한 위치에서, 틱소-성형 기계의 나사 및 배럴은 MAS 상으로 사출 압력을 위치시킨다. 분배 본체(12)는 전방으로[즉, 통로(22)와 유체 연통 상태로 위치된 주형 공동(29)을 향해) 이동된다. 사실상, 출구 커버(18)는 출구(15)를 더 이상 덮지 않도록 출구(15)에 대해 이동된다[출구 커버(18)는 정지 상태로 남아 있다. 이러한 위치에서, 노출된 출구(15)는 이제 통로(22)와 유체 연통 상태로 되고, MAS의 유동(24)이 구현될 수 있다. 노출된 출구(15)는 그로부터 주형 공동(29) 내로의 MAS의 무제한 유동(24)을 허용한다.

도3은 양호한 구조 및 구성이 도시되어 있는 유동 불능 위치에서의 제1 실시예(양호한 실시예)에 따른 MASD(30)의 절결도이다. 출구 커버(32)가 사용되고, 정지 주형 부분(18)이 도1 및 도2에서 이전에 도시된 것과 같은 출구 커버로서 더 이상 작용하지 않는다. 출구 커버(32)는 양호한 실시예를 위한 차단 본체(32)로서 호칭될 것이다.

정지 주형은 공동(19)을 한정하고, 출구 커버(32)는 (도시되지 않은) 볼트 조립체를 통해 정지 주형에 고정되게 장착된다. 볼트(33)는 출구 커버(32)에 가열기(34)를 부착한다. 차단 본체(32) 상에는 가열기(34), 냉각 장치(36) 및 (열전대 등의) 온도 센서가 장착된다. 가열기(34), 냉각 장치(36) 및 센서(38)가 출구 커버(32) 내에 설치되면, 다음의 장점을 갖는다. 즉, 보수 서비스가 가열기(34) 및/또는 냉각 장치(36) 및/또는 센서(38)에 대해 요구되면, 출구 커버(32)가 제거될 수 있고 교체용 출구 커버(32)가 재삽입될 수 있다.

덮인 출구(15) 뒤의 영역과 통로(22) 사이의 열 에너지 차동(구배)은 추가의 가열 및 냉각 구조 요소와 관련하여 추가로 향상될 수 있다. 이들 구조물을 사용하는 장점은 임의의 요구된 국부 가열 및 냉각 효과를 추가로 향상시키는 것이다.

MASD(30)는 분배 본체(12)에 작동 가능하게 결합하는 노즐 가열 장치(40 또는 42)를 또한 포함할 수 있다. 노즐 가열 장치(40)는 슬러리 상태로 출구(15) 내에 수용된 MAS를 유지한다.

MASD(30)는 출구 커버(32)에 작동 가능하게 결합하는 출구 커버 가열 장치(34)를 또한 포함할 수 있다. 이 장치(34)는 MASD(30)가 유동 불능 위치에 남아 있는 동안에 출구 내에 배치된 MAS가 출구(15) 내에 남아 있는 동안에 슬러리 상태로 출구 내에 배치된 MAS를 실질적으로 유지한다.

MASD(30)는 출구 커버(32) 또는 출구(15)에 밀접한 임의의 구조물에 작동 가능하게 결합하는 출구 커버 냉각 장치(36)를 또한 포함할 수 있다. 이 장치는 그 내에서 냉각 유체를 운반하는 도관을 한정 또는 제공한다. 이 장치(36)는 응고 상태로 출구 커버(32)와 분배 본체(12) 사이에 한정된 간극 내에 배치된 MAS를 냉각한다. 이러한 구성은 유동 가능 위치에서 간극 내에 위치된 임의의 응고된 MAS가 통로(22)로부터 간극 내로의 MAS의 재유동을 실질적으로 방지하는 데 사용될 수 있도록 개선된 냉각 효과를 제공할 수 있다. 간극은 출구 커버(32)와 분배 본체(12) 사이에 한정된다.

가열 효과는 냉각 효과가 변동될 수 있는 동안에 비교적 일정하게 유지될 수 있는데, 가열량을 변동 또는 변화시키는 것이 냉각량을 변화시키는 것에 비해 더 어렵다는 것을 입증할 수 있기 때문이다.

도4는 유동 가능 위치에서의 도3의 MASD(30)의 절결도이다. 이러한 위치에서, 분배 본체(12)는 출구(15)가 출구 커버(32)에 의해 더 이상 덮이지 않으며 그 결과 MAS의 유동(24)이 노출된 출구(15)로부터 유동될 수 있도록 틱소-성형 기계의 배럴에 의해 이동 또는 변위된다.

도5는 유동 불능 위치에서의 제2 실시예에 따른 MASD(50)의 절결도이다. 이러한 위치에서, 출구 커버(32)는 출구 커버에서 작용한다. 출구 커버(32)는 이동되게 되고, 한편 분배 본체(12)는 정지되게 된다. 제2 실시예는 핫 러너 매니폴드 조립체에서 사용될 수 있지만, 도5는 정지 주형(58) 내에 설치된 제3 실시예를 도시하고 있고, (도시되지 않은) 핫 러너 조립체가 분배 본체(12)에 연결된다.

MASD(50)는 정지 주형(58)에 의해 한정되는 공동(59) 내에 끼워지도록 형성되는 정지부(stop)(52)를 포함한다. 스프링(54)이 정지부(52)와 출구 커버(32) 사이에 배치된다.

유동 불능 위치에서, 주형(60)의 이동 측면은 (도시되지 않은) 작동 주형 클램프를 통해 이동하게 되며, 그에 의해 주형 이동 측면(60)은 정지 주형(58)으로부터 오프셋되고, 또한 출구 커버(32)로부터 오프셋 또는 제거된다. 출구 커버(32)로부터 떨어지게 이동하는 주형 조립체(60)의 이동에 따라, 스프링(54)은 출구 커버(32)가 제거된 주형 부분(60)을 향해 이동하도록 압박한다. 이동된 출구 커버(32)의 일부가 이제 출구(15)를 덮고, 덮인 출구(15)는 통로(14) 내에 배치된 MAS의 유동을 불능화 또는 차단한다. 일반적으로, 유동 불능 위치에서, 출구 커버(32)는 이동된 출구 커버(32)가 출구(15)를 덮도록 정지 주형(58)으로부터 떨어지게 이동하는 이동 주형 부분(60)의 이동에 따라 이동한다. 가열기(56)가 분배 본체(12) 상에 설치될 수 있고, 한편 또 다른 가열기(34)가 출구 커버(32) 상에 설치될 수 있다. 출구 커버(32)는 출구(15)와 상호 작용하는 출구 커버 표면(20)을 제공한다.

도6은 유동 가능 위치에서의 도5의 MASD(50)의 절결도이다. 일반적으로, 유동 가능 위치에서, 출구 커버(32)는 그에 대해 이동하고 맞닿는 주형 절반부(60)에 따라 이동한다. 이동된 출구 커버(32)는 MAS의 유동(24)이 노출된 출구(15)로부터 유동될 수 있도록 출구(15)로부터 오프셋된다. 구체적으로, 이동 주형(60)은 차단 출구 커버(32)에 대해 이동 및 압박하게 되고, 이제 출구 커버(32)는 정지부(52)를 향해 변위되고, [스프링(54)은 눌려진다.] 주형 공동(62)이 출구 커버(32)의 통로(22)와 정렬된다. 정지부(52)를 향해 이동한 출구 커버(32)에 따라, 출구 커버는 출구(15)를 더 이상 덮지 않고, 출구(15) 내에 수용된 MAS의 유동(24)이 제한 없이 자유롭게 유동될 수 있다.

도7은 본 발명의 권리범위에 포함되지 않는 제4 실시예에 따른 유동 불능 위치에서의 MASD(70)의 절결도이다. MASD(70)는 스템(stem)으로서 또한 호칭될 수 있는 차단 본체(72)로서 표시되는 출구 커버를 포함한다. 분배 본체(12)는 그 내에 출구 커버(72)를 활주 가능하게 수용하는 공동(74)을 그 내에 한정한다. 출구 커버(72)는 출구(15)를 교대로 덮고 노출시키기 위해 공동(74) 내에서 활주 가능하다. 분배 본체(12)는 통로(74)로부터 분배 본체(12)의 외부 모서리를 향해 연장하는 또 다른 통로(78)를 또한 한정한다. 통로(78) 내에는 출구 커버(72)에 연결하는 보유 로드(76)가 배치된다. 보유 로드(76)는 도시되지 않은 기구에 의해 외부적으로 작동된다. 예컨대, 보유 로드(76)의 하나의 단부는 출구 커버(72)에 연결되고, 한편 보유 로드(76)의 (도시되지 않은) 다른 단부는 유압, 공압, 전기 또는 기계 작동 조립체에 부착될 수 있다. 로드(76)는 작동될 때에 출구 폐쇄 위치와 출구 개방 위치 사이에서 출구 커버(72)를 이동시킬 수 있다. 이러한 방식으로, 출구 커버(72)의 작동은 주형 조립체의 작동에 직접따르지 않지만, 중간 작동 구조물로서 작용하는 작동 기구를 통해 주형 조립체의 작동에 간접적으로 의존할 수 있다. 주형 조립체는 로드(76)를 작동시키는 작동 기구에 따라 직접적으로 동작할 수 있다.

도8은 출구 커버(72)가 출구(15)를 노출시키기 위해 출구(15)로부터 떨어지게 [로드(76)를 통해] 후퇴되는 유동 가능 위치에서의 도7의 MASD의 절결도이다.

일부의 요소가 특정한 조건 및 기능을 위해 변형될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 위에서 설명된 개념은 명백하게 본 발명의 범주 내에 있는 다양한 다른 분야까지 추가로 확장될 수 있다. 실시예를 이처럼 설명하였지만, 변형 및 향상이 설명된 것과 같은 개념으로부터 벗어나지 않고 가능하다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 그러므로, 특허를 통해 보호되어야 하는 것은 다음의 청구의 범위의 범주에 의해서만 제한되어야 한다.

Claims

금속 합금 슬러리 성형 기계, 금속 합금 슬러리 성형 조립체, 금속 합금 슬러리 핫 러너 조립체 및 이들의 임의 조합 중 어느 하나의 금속 합금 슬러리 공급용 통로(14)를 위한 금속 합금 슬러리 분배기(30, 50)이며,

금속 합금 슬러리 공급용 통로(14)와 연결되는 출구(15)를 형성하는 분배 본체(12)와,

출구(15)를 덮거나 노출시키도록 출구(15)에 대하여 이동 가능한 출구 커버(18, 32)와,

분배 본체(12)에 작동 가능하게 결합되고 사용 중에 출구(15) 내에 수용되는 용융된 금속 합금 슬러리를 용융된 상태로 유지하는 분배 본체 가열 장치(40, 56)와,

출구 커버(18, 32)에 작동 가능하게 결합되고 사용 중에 틱소트로픽 재료가 유동 불능 위치에서 출구(15) 내에 남아 있는 동안에 출구(15) 내에 배치된 틱소트로픽 재료를 용융된 상태로 유지하는 출구 커버 가열 장치(34)와,

출구 커버(18, 32)에 작동 가능하게 결합되고 사용 중에 출구 커버(18, 32)와 분배 본체(12) 사이에 형성된 간극 사이에 배치된 용융된 금속 합금 슬러리를 고형화된 상태로 냉각하는 출구 커버 냉각 장치(36)를 포함하며,

출구 커버(18, 32)는 1초과의 횟수로 출구(15)를 덮거나 노출시키도록 구성되며,

출구 커버(18, 32)는 유동 불능 위치와 유동 가능 위치 사이에서 출구(15)에 대해 이동 가능하며,

유동 불능 위치에서, 출구 커버(18, 32)가 출구(15)를 덮어서 덮인 출구(15) 뒤에 보유된 금속 합금 슬러리의 모든 유동을 차단하며,

유동 가능 위치에서, 출구 커버(18, 32)가 출구(15)를 노출시켜서 노출된 출구(15)로부터의 금속 합금 슬러리의 유동을 허용하는 금속 합금 슬러리 분배기.
제1항에 있어서, 유동 가능 위치에서, 출구 커버(18, 32)와 맞닿은 주형 조립체의 이동에 응답하여 출구 커버(18, 32)가 이동 가능하고, 출구 커버(18, 32)가 이동되면 출구 커버(18, 32)는 출구(15)로부터 오프셋되도록 형성된 금속 합금 슬러리 분배기.
제1항에 있어서, 출구 커버(18)는 분배 본체(12) 외부측에 마련되는 금속 합금 슬러리 분배기.
제1항에 있어서, 출구 커버(18, 32)는 출구(15)에 대해 활주 가능하게 이동 가능한 금속 합금 슬러리 분배기.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 금속 합금 슬러리 분배기를 포함하는 금속 합금 슬러리 성형 기계.
금속 합금 슬러리 성형 조립체이며,

금속 합금 슬러리 공급용 주형 통로(14)를 내부에 형성하는 주형 본체와,

청구항 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 금속 합금 슬러리 분배기를 포함하는 금속 합금 슬러리 성형 조립체.
금속 합금 슬러리 핫 러너 조립체이며,

금속 합금 슬러리 공급용 핫 러너 통로(14)를 내부에 형성하는 핫 러너 본체와,

청구항 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 금속 합금 슬러리 분배기를 포함하는 금속 합금 슬러리 핫 러너 조립체.
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