KR100992179B1

KR100992179B1 - 용탕 단조 장치 및 이를 이용한 용탕 단조 방법

Info

Publication number: KR100992179B1
Application number: KR1020080005165A
Authority: KR
Inventors: 최명호
Original assignee: (주)에이치비이
Priority date: 2008-01-17
Filing date: 2008-01-17
Publication date: 2010-11-04
Also published as: KR20090079296A

Abstract

본 발명은 용탕을 적어도 두 단계 이상으로 나누어 가압함으로써 연신율, 인장강도, 항복강도를 향상시키고 편석의 발생을 방지하는 용탕 단조 장치 및 이를 이용한 용탕 단조 방법에 관한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 용탕 단조 장치는 상단에 하부 볼스터가 설치된 베이스; 상기 베이스와 설정된 거리만큼 이격된 상부에 설치되는 크라운; 상기 베이스와 상기 크라운 사이에 설치된 메인 가이더; 상기 메인 가이더 상에서 안내되며 그 하단에 상부 볼스터가 설치된 메인 슬라이더; 상기 상부 볼스터와 상기 하부 볼스터 사이에 설치되어 있으며 용탕이 공급되어 제품으로 성형되는 캐비티가 형성된 금형 유닛; 상기 메인 슬라이더에 연결되어 메인 슬라이더를 미는 메인 실린더; 상기 메인 슬라이더에 연결되어 메인 슬라이더를 당기는 풀백(pull back) 실린더; 상기 메인 슬라이더 내에 장착되어 있으며, 완성된 제품을 취출하기 위한 취출 실린더; 그리고 상기 베이스와 상기 하부 볼스터를 관통하여 상기 금형 유닛에 연결되어 있으며, 상기 금형 유닛을 분리하여 제품의 취출을 용이하게 하는 녹 아웃(knock out) 실린더;를 포함할 수 있다.

용탕 단조, 공동(cavity), 편석, 주조

Description

용탕 단조 장치 및 이를 이용한 용탕 단조 방법{APPARATUS FOR CAST FORGING MOLTEN METAL AND METHOD FOR CAST FORGING MOLTEN METAL USING THE SAME}

본 발명은 용탕 단조 장치 및 이를 이용한 용탕 단조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용탕을 적어도 두 단계 이상으로 나누어 가압함으로써 연신율, 인장강도, 항복강도를 향상시키고 편석의 발생을 방지하는 용탕 단조 장치 및 이를 이용한 용탕 단조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 주조기술은 목적으로 하는 형상의 역형태의 공간을 갖는 주형을 만들고 그 속에 고온의 용탕을 주입하여 응고시킴으로써 형상을 얻어내는 방법으로 그 역사가 매우 오래된 금속 성형법의 대표적인 기술이다.

주조에는 크게 중력주조(Gravity die casting), 저압주조(Low pressure die casting), 진공주조(Vacuum die casting) 등이 있었다. 상기 주조방법들은 응고 속도가 느려 수축 및 가스 결함에 의한 밀도가 낮고 부위별 기계적 성질 차이가 크다.

이러한 주조방법의 단점을 보완하기 위하여 단조방식의 주조법에 대한 연구 가 활발히 진행되었다. 그러나, 단조방식의 주조법은 금형 온도가 낮고 용탕의 빠른 주입속도로 인해 제품의 형상과 두께에 제약을 받고 있다.

최근에는 용탕에 높은 압력을 가한 상태에서 응고시키는 용탕 단조 방법이 개발되었으며, 이 방법에 의하면 제품의 조직이 섬세하고 기계적 성질이 우수한 주조품을 대량 생산할 수 있는 장점을 가진다.

그러나, 종래의 용탕 단조 방법에 따르면, 용탕 가압시 일정한 속도로만 가압을 하게 되고 용탕의 응고 정도에 따른 가압 속도를 조절하지 못하였다. 따라서, 제품의 기계적 성질이 저하되고 합금 성분이 고루 분포되지 않아 편석이 발생하는 문제점이 있었다. 또한, 편석 발생에 따라 충격 강도가 떨어지는 문제점이 있었다. 더욱이 종래의 용탕 단조 방법에 의하여 생산된 제품들은 대부분 자동차 등의 부품에 사용되고 있으므로 충격 강도의 저하에 따른 탑승자의 안전 문제가 심각하게 대두되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 용탕의 응고 정도에 따라 가압 속도를 조절함으로써 제품의 기계적 성질이 향상되고 편석의 발생을 방지하는 용탕 단조 장치 및 이를 이용한 용탕 단조 방법을 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 용탕 단조 장치는, 상단에 하부 볼스터가 설치된 베이스; 상기 베이스와 설정된 거리만큼 이격된 상부에 설치되는 크라운; 상기 베이스와 상기 크라운 사이에 설치된 메인 가이더; 상기 메인 가이더 상에서 안내되며 그 하단에 상부 볼스터가 설치된 메인 슬라이더; 상기 상부 볼스터와 상기 하부 볼스터 사이에 설치되어 있으며 용탕이 공급되어 제품으로 성형되는 캐비티가 형성된 금형 유닛; 상기 메인 슬라이더에 연결되어 메인 슬라이더를 미는 메인 실린더; 상기 메인 슬라이더에 연결되어 메인 슬라이더를 당기는 풀백(pull back) 실린더; 상기 메인 슬라이더 내에 장착되어 있으며, 완성된 제품을 취출하기 위한 취출 실린더; 그리고 상기 베이스와 상기 하부 볼스터를 관통하여 상기 금형 유닛에 연결되어 있으며, 상기 금형 유닛을 분리하여 제품의 취출을 용이하게 하는 녹 아웃(knock out) 실린더;를 포함할 수 있다.

상기 용탕 단조 장치는, 상기 각 실린더에 공급하기 위한 유압을 형성하는 유압 펌프; 상기 유압 펌프에서 형성된 유압을 축적하여 상기 각 실린더에 공급하는 어큐뮬레이터; 그리고 설정된 가압 방법에 따라 상기 유압 펌프와 어큐뮬레이터의 작동을 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.

상기 메인 가이더의 하부에는 상기 메인 슬라이더의 하방향 움직임을 제한하는 스토퍼(stopper)가 설치되어 있을 수 있다.

상기 금형 유닛은, 상기 메인 실린더와 상기 풀백 실린더에 연결되어 있으며, 상기 취출 실린더가 관통하여 움직이도록 상하로 취출 통로가 형성되어 있는 상부 금형; 상기 상부 금형의 하부에 배치되어 있으며, 상기 녹 아웃 실린더에 연결되어 상하로 움직이는 하부 금형; 상기 상부 금형, 하부 금형과 함께 공동을 형성하며, 상기 하부 금형의 상승 운동시 측면으로 벌어져 제품의 취출을 용이하게 하는 측면 금형; 상기 측면 금형에 연결되어 있으며 측면 금형을 지지함과 동시에 측면 금형의 움직임을 가이드 하는 지지대; 그리고 상기 측면 금형과 상기 지지대를 연결하여 상기 측면 금형의 움직임을 원활하게 하는 연결 유닛;을 포함할 수 있다.

상기 연결 유닛은, 일단이 상기 지지대에 힌지 결합되어 있으며, 타단에는 슬라이더가 형성되어 있는 제1링크; 그리고 일단이 상기 측면 금형에 힌지 결합되어 있으며, 상기 슬라이더가 삽입되어 가이드되는 가이드 홈이 길이방향으로 형성된 제2링크;를 포함할 수 있다.

상기 상부 금형에는 상기 상부 금형을 식히기 위한 냉각수 파이프가 설치되어 있을 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 용탕 단조 방법은, 공동에 용탕을 공급하는 단계; 상기 용탕을 신속히 가압하여 제품의 기본 형태를 형성시키는 제1가압 단계; 상기 제1가압 단계에서 형성된 제품의 기본 형태에 따라 용탕이 굳을 시간을 제공하기 위하여 제1지연 시간만큼 가압을 멈추는 제1지연 단계; 상기 제1지연 시간동안 굳은 용탕을 천천히 가압하여 제품의 연신율을 증가시키고 편석 형성을 방지하는 제2가압 단계; 상기 제2가압 단계를 거친 용탕이 굳을 시간을 제공하기 위하여 제2지연 시간만큼 가압을 멈추는 제2지연 단계; 상기 제2지연 단계를 거친 용탕이 적당한 압력이 가해진 상태에서 굳을 수 있도록 어큐뮬레이터의 압력만을 가하는 가압 대기 단계; 그리고 상기 가압 대기 단계를 거친 용탕을 천천히 가압하여 제품을 완성시키는 제3가압 단계;를 포함할 수 있다.

상기 제1가압 단계에서는 150mm/s의 속도로 용탕이 가압되고, 상기 제2가압 단계에서는 20mm/s의 속도로 용탕이 가압되며, 상기 제3가압 단계에서는 1mm/s의 속도로 용탕이 가압될 수 있다.

상기 제1,2지연 시간은 3~7s일 수 있다.

상기 용탕 단조 방법에서, 냉각수 공급에 의한 금형의 냉각은 상기 제2지연 단계에서만 수행될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 용탕 단조 장치 및 이를 이용한 용탕 단조 방법에 의하면, 용탕의 응고 정도에 따라 가압 속도를 조절하므로 제품의 기계적 성질이 향상된다.

또한, 가압과 지연을 반복함으로써 편석의 발생을 방지하고 합금이 고루게 섞이므로 충격에 대한 강도가 향상된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용탕 단조 장치를 보인 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 용탕 단조 장치(100)는 베이스(135), 크라운(117), 메인 가이더(155), 메인 슬라이더(120), 금형 유닛(200), 메인 실린더(main cylinder)(110), 풀백 실린더(pull back cylinder)(115), 취출 실린더(125), 녹 아웃 실린더(knock out cylinder)(145), 유압 펌프(320), 어큐뮬레이터(310), 그리고 제어부(300)를 포함한다.

베이스(135)는 본 발명의 실시예에 따른 용탕 단조 장치(100)의 기저가 되며, 상기 베이스(135)를 관통하여 녹 아웃 실린더(145)가 장착되어 있다. 또한, 상기 베이스(135)의 상단면에는 하부 볼스터(lower bolster)(140)가 설치되어 있다.

크라운(117)은 상기 베이스(135)의 상부에 설치되어 있으며, 상기 베이스(135)로부터 설정된 거리만큼 이격되어 있다. 상기 크라운(117)의 상단면에는 프리필 탱크(pre-fill tank)(105)가 설치되어 있으며, 상기 프리필 탱크(105)에는 유체가 충진되어 유압 펌프(320)의 작동에 의한 각 실린더(110, 115, 125, 145)에의 유압의 공급이 신속하게 일어나도록 한다.

메인 가이더(155)는 상기 베이스(135)와 크라운(117) 사이에 연직방향으로 설치되어 있으며, 상기 메인 실린더(110)를 연직방향으로 안내한다.

메인 슬라이더(120)는 상기 메인 가이더(155)에 의하여 안내되어 연직방향으로 움직이며 용탕을 가압한다. 상기 메인 슬라이더(120)는 상기 메인 가이더(155)의 하부에 장착되어 있는 스토퍼(stopper)(150)에 의하여 그 하방향 움직임이 제한된다. 스토퍼(150)는 메인 슬라이더(120)의 하방향 움직임을 제한함으로써 용탕이 필요 이상으로 가압되는 것을 방지하고 금형 유닛(200)의 파손을 방지한다. 또한, 메인 슬라이더(120)의 하단면에는 상부 볼스터(upper bolster)(130)가 설치되어 있으며, 상기 메인 슬라이더(120)의 내부에는 취출 실린더(125)가 장착되어 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용탕 단조 장치에서 용탕이 공급되는 단계에서의 금형 유닛을 보인 확대도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 용탕 단조 장치에서 용탕 단조 공정이 수행되는 단계에서의 금형 유닛을 보인 확대도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 용탕 단조 장치에서 제품을 취출하기 위하여 금형 유닛을 분리한 단계에서의 금형 유닛을 보인 확대도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 용탕 단조 장치에서 제품을 취출하는 단계에서의 금형 유닛을 보인 확대도이다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 금형 유닛(200)은 상기 하부 볼스터(140)와 상부 볼스터(130) 사이에 설치되어 있으며, 하부 플레이트(240), 상부 플레이트(205), 상부 금형(210), 하부 금형(275), 측면 금형(250), 지지대(245), 그리고 연결 유닛을 포함한다.

하부 플레이트(240)는 상기 하부 볼스터(140) 상에 고정되어 있으며, 상부 플레이트(205)는 상기 상부 볼스터(130) 하방에 설치된다.

상부 금형(210)은 상기 상부 플레이트(205)의 하단면에 설치되어 있으며, 그내부에 취출 통로(235)가 상하로 형성되어 있다. 상기 취출 통로(235)에는 취출 로드(225)가 장착되어 있으며, 상기 취출 로드(225)는 상기 취출 실린더(125)에 연결되어 있다. 따라서, 취출 실린더(125)에 유압이 작용하는 경우에는 상기 취출 실린더(125)는 취출 로드(225)를 하방향으로 밀어 상부 금형(210)에 부착되어 있는 제품(P)을 취출하게 된다. 상기 취출 통로(235)에는 가이드 부쉬(230)가 설치되어 상기 취출 로드(225)의 마모를 최소화한다. 또한, 상기 취출 로드(225)와 상기 가이드 부쉬(230) 사이의 틈을 줄여 용탕이 상기 취출 로드(225)와 상기 가이드 부쉬(230) 사이에 들어와 굳어 취출 로드(225)의 작동이 방해되는 것을 방지한다.

또한, 상기 상부 금형(210)에는 냉각수 파이프(215)가 설치되어 있다. 따라서, 상기 냉각수 파이프(215)를 통해 공급되는 냉각수에 의하여 상부 금형(210)은 냉각된다.

또한, 상기 상부 금형(210)의 중간 부분으로 공동(C)의 상부에 히터(220)가 설치되어 있다. 상기 히터(220)는 상부 금형(210)에 열을 가하여 용탕이 상부 금형(210) 근처에서 먼저 응고되는 것을 방지한다.

하부 금형(275)은 상기 하부 플레이트(240) 상에 설치되어 있으며, 그 하단면은 작동 로드(280)에 연결되어 있다. 상기 작동 로드(280)는 상기 녹 아웃 실린 더(145)에 연결되어 그 작동이 조절된다. 즉, 상기 녹 아웃 실린더(145)에 유압이 가해지면 상기 녹 아웃 실린더(145)는 상기 작동 로드(280)를 위로 밀고 이에 연결된 상기 하부 금형(275) 역시 위로 밀리게 된다.

또한, 상기 하부 금형(275)에는 워터 쟈켓(285)이 형성되어 상기 워터 쟈켓(285)을 흐르는 냉각수에 의하여 상기 하부 금형(275)은 냉각된다.

측면 금형(250)은 상기 상부 금형(210)과 하부 금형(275)의 측면을 감싸서 상기 상, 하부 금형(210, 275)과 함께 공동(cavity)(C)을 형성한다. 상기 공동(C)에는 용탕이 공급되고 그 용탕이 가압 냉각되어 제품(P)이 형성된다.

상기 측면 금형(250)의 외경면에는 경사면이 형성되어 있으며 그 내경면 중앙부는 볼록하게 형성되어 상기 하부 금형(275)의 양 끝단에 걸리도록 되어 있다. 따라서, 상기 하부 금형(275)이 위로 올라가는 경우 상기 측면 금형(250)의 내경면을 밀어 측면 금형(250)도 함께 위로 올라가도록 되어 있다.

지지대(245)는 상기 하부 플레이트(240) 위에 고정 장착되며 상기 측면 금형(250)의 외경면을 지지한다. 상기 지지대(245)의 내경면에는 상기 측면 금형(250)의 경사면에 대응하는 경사면이 형성되어 있어 상기 측면 금형(250)은 상기 경사면을 따라 움직이도록 되어 있다.

연결 유닛은 상기 측면 금형(250)과 상기 지지대(245)를 연결하는 것으로, 제1링크(255)와 제2링크(260)를 포함한다.

상기 제1링크(255)는 그 일단이 상기 지지대(245)에 회전 가능하게 힌지 결합되어 있으며 그 타단에는 슬라이더(270)가 형성되어 있다.

상기 제2링크(260)는 그 일단이 상기 측면 금형(250)에 회전 가능하게 힌지 결합되어 있으며 그 반대편에는 가이드 홈(265)이 형성되어 있다. 상기 제1링크(255)의 슬라이더(270)는 상기 가이드홈(265)에 삽입되어 그 움직임이 안내된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 메인 실린더(110)는 상기 메인 슬라이더(120)에 연결되어 있으며 상기 메인 실린더(110)에 유압이 가해지는 경우 상기 메인 실린더(110)는 상기 메인 슬라이더(120)를 하방향으로 밀게 된다.

풀백 실린더(115)는 상기 메인 슬라이더(120)에 연결되어 있으며 상기 풀백 실린더(115)에 유압이 가해지는 경우 상기 풀백 실린더(115)는 상기 메인 슬라이더(120)를 상방향으로 끌어 당기게 된다.

취출 실린더(125)는 상기 메인 슬라이더(120) 내에 장착되어 있으며 상기 상부 금형(210)의 취출 통로(235)에 설치된 취출 로드(225)에 연결되어 있다. 따라서, 상기 취출 실린더(125)에 유압이 가해지는 경우 상기 취출 실린더(125)는 상기 취출 로드(225)를 하방향으로 밀어 제품(P)을 취출하도록 한다.

녹 아웃 실린더(145)는 상기 베이스(135), 하부 볼스터(140), 그리고 하부 플레이트(240)를 관통하여 상기 하부 금형(275)에 연결되어 있다. 따라서, 상기 녹 아웃 실린더(145)에 유압이 가해지는 경우 상기 녹 아웃 실린더(145)는 하부 금형(275)을 상방향으로 밀게 되고 상기 하부 금형(275)의 양 끝단은 상기 측면 금형(250)의 내경면을 밀게 되어 공동(C)이 벌어지게 된다. 그 후, 상기 상부 금형(120)을 풀백 실린더(115)를 이용하여 상방향으로 당기고 취출 실린더(125)를 이용하여 제품(P)을 취출한다.

유압 펌프(320)는 상기 각 실린더(110, 115, 125, 145)에 공급되는 유압을 형성한다. 상기 유압 펌프(320)는 제어부(300)에 연결되어 그 작동을 제어 받는다.

어큐뮬레이터(310)는 상기 유압 펌프(320)에 연결되어 있으며, 유압 펌프(320)에서 형성된 유압을 축적하여 상기 각 실린더(110, 115, 125, 145)에 공급한다. 상기 어큐뮬레이터(310) 역시 제어부(300)에 연결되어 그 작동을 제어 받는다.

제어부(300)는 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 용탕 단조 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그래밍된 것일 수 있다.

상기 제어부(300)는 유압 펌프(320), 어큐뮬레이터(310), 냉각수 펌프(도시하지 않음), 그리고 히터(220)에 연결되어 그 작동을 제어한다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 용탕 단조 장치를 이용하여 용탕 단조 방법을 수행하는 과정을 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 용탕 단조 장치를 이용하여 용탕 단조를 수행하는 방법의 흐름도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 금속을 용광로(400)에서 가열하여 용탕으로 용해하고(S10), 제품의 품질을 위해 용탕 내에 가스를 배출하는 용탕 탈가스 처리를 수행한다(S20).

그 후, 도 2에 도시된 바와 같이, 용광로(400)의 용탕을 용탕 공급 통로(410)를 통하여 공동(C)에 공급한다(S30). 이 때, 용탕 내의 불순물은 라이저튜브(500)에서 여과된다.

용탕이 공동(C)에 공급되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 메인 실린더(110)가 상부 금형(210)을 밀어 용탕을 가압한다. 본 발명의 실시예에 따르면 용탕은 여러 단계로 가압되며 이러한 여러 단계의 가압은 제어부(300)에서 제어된다.

먼저, 상기 용탕을 신속히 가압하는 제1가압 단계를 수행한다(S40). 상기 제1가압 단계에서는 제품의 기본 형태를 형성시키기 위하여 용탕이 굳기 전에 신속히 가압한다. 상기 제1가압 단계는 제1설정 속도로 진행되며, 상기 제1설정 속도는 150mm/s일 수 있다.

제1가압 단계에서 형성된 제품의 기본 형태에 따라 용탕이 1차적으로 굳을 시간을 제공하기 위하여 제1지연 시간만큼 가압을 멈추는 제1지연 단계를 수행한다(S50). 상기 제1지연 시간은 3~7s일 수 있다.

그 후, 제1지연 시간 동안 굳은 용탕을 천천히 가압하여 제품의 연신율을 증가시키고 편석 형성을 방지하는 제2가압 단계를 수행한다(S60). 제2가압 단계는 상기 제1설정 속도보다 늦은 제2설정 속도로 진행되며, 상기 제2설정 속도는 20mm/s일 수 있다.

제2가압 단계에서 기계적 성질 및 편석이 제거된 용탕은 다시 제2지연 시간만큼 가압을 멈추는 제2지연 단계 동안 굳어지게 된다(S70). 상기 제2지연 시간 역시 3~7s일 수 있다.

또한, 상기 제2지연 단계에서는 냉각수를 공급하여 금형을 급격하게 냉각시키게 된다. 상기와 같이 금형을 급격하게 냉각시킴으로써 용탕의 응고를 가속하고 제품(P)을 형성하는 금속의 결정 크기가 커지는 것을 방지한다. 이에 따라 제품의 기계적 성질이 향상된다.

그 후, 제2지연 단계를 거친 용탕이 적당한 압력이 가해진 상태에서 굳을 수 있도록 어큐뮬레이터(310)의 압력만을 가하는 가압 대기 단계가 수행된다(S80).

가압 대기 단계에서 굳은 용탕은 마지막으로 천천히 가압되어 제품(P)으로 완성되게 되는 제3가압 단계를 거치게 된다(S90). 제3가압 단계는 상기 제2설정 속도보다 늦은 제3설정 속도로 진행되며, 상기 제3설정 속도는 1mm/s일 수 있다.

상기와 같은 단계를 거쳐 제품(P)이 완성되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 금형 유닛(200)을 분리하여 제품(P) 취출을 위한 예비 단계를 수행한다. 즉, 녹 아웃 실린더(145)에 유압이 가해져 작동 로드(280)와 이에 연결된 하부 금형(275)을 상부로 밀어 올리면, 하부 금형(275)의 양 끝단에 의하여 상기 측면 금형(250)이 상기 지지대(245)와 측면 금형(250)의 경사면을 따라 상부로 움직이며 벌어지게 된다.

이와 동시에, 상기 풀백 실린더(115)에 유압이 가해져 풀백 실린더(115)는 상기 상부 금형(210)을 상부로 끌어당기게 되고, 제품(P)은 상기 상부 금형(210)에 부착된 채로 위로 끌어올려지게 된다.

이 때, 제품(P)을 이송할 이송부(700)가 제품의 하부에 위치하게 된다.

그 후, 도 5에 도시된 바와 같이, 취출 실린더(125)에 유압이 가해져 취출 실린더(125)는 취출 로드(225)를 하방향으로 밀게 되고, 제품(P)은 상기 취출 로드(225)에 의하여 상부 금형(210)과 분리되어 이송부(700) 위에 떨어지게 된다.

이와 같이 제조된 제품(P)은 이송부(700)로 이송된다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용탕 단조 장치에서 용탕이 공급되는 단계에서의 금형 유닛을 보인 확대도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 용탕 단조 장치에서 용탕 단조 공정이 수행되는 단계에서의 금형 유닛을 보인 확대도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 용탕 단조 장치에서 제품을 취출하기 위하여 금형 유닛을 분리한 단계에서의 금형 유닛을 보인 확대도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 용탕 단조 장치에서 제품을 취출하는 단계에서의 금형 유닛을 보인 확대도이다.

Claims

상단에 하부 볼스터가 설치된 베이스;

상기 베이스와 설정된 거리만큼 이격된 상부에 설치되는 크라운;

상기 베이스와 상기 크라운 사이에 설치된 메인 가이더;

상기 메인 가이더 상에서 안내되며 그 하단에 상부 볼스터가 설치된 메인 슬라이더;

상기 상부 볼스터와 상기 하부 볼스터 사이에 설치되어 있으며 용탕이 공급되어 제품으로 성형되는 캐비티가 형성된 금형 유닛;

상기 메인 슬라이더에 연결되어 메인 슬라이더를 미는 메인 실린더;

상기 메인 슬라이더에 연결되어 메인 슬라이더를 당기는 풀백(pull back) 실린더;

상기 메인 슬라이더 내에 장착되어 있으며, 완성된 제품을 취출하기 위한 취출 실린더;

상기 베이스와 상기 하부 볼스터를 관통하여 상기 금형 유닛에 연결되어 있으며, 상기 금형 유닛을 분리하여 제품의 취출을 용이하게 하는 녹 아웃(knock out) 실린더;

상기 각 실린더에 공급하기 위한 유압을 형성하는 유압 펌프;

상기 유압 펌프에서 형성된 유압을 축적하여 상기 각 실린더에 공급하는 어큐뮬레이터; 그리고

제1,2,3가압 단계로 구분하여 상기 용탕을 가압하도록 상기 유압 펌프와 어큐뮬레이터의 작동을 제어하는 제어부;

를 포함하며,

상기 제1,2,3가압 단계는 각각 제1,2,3설정 속도로 진행되되, 제품의 기본 형태를 형성시키도록 제1설정 속도가 가장 빠르고, 제품의 연신율을 증가시키고 편석 형성을 방지하도록 제2설정 속도가 제1설정 속도보다 늦으며, 제품의 형태가 완성되도록 제3설정 속도가 가장 늦고,

상기 제어부는 상기 제1,2,3가압 단계 사이에 용탕이 굳을 수 있도록 각각 제1,2지연 시간만큼 가압을 멈추도록 하는 제1,2지연 단계를 수행하고,

상기 제2지연 단계와 상기 제3가압 단계 사이에는 압력이 가해진 상태에서 용탕이 굳을 수 있도록 상기 어큐뮬레이터의 압력만을 가하는 가압 대기 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 용탕 단조 장치.
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제 1항에 있어서,

상기 메인 가이더의 하부에는 상기 메인 슬라이더의 하방향 움직임을 제한하는 스토퍼(stopper)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 용탕 단조 장치.
제 1항에 있어서,

상기 금형 유닛은,

상기 메인 실린더와 상기 풀백 실린더에 연결되어 있으며, 상기 취출 실린더가 관통하여 움직이도록 상하로 취출 통로가 형성되어 있는 상부 금형;

상기 상부 금형의 하부에 배치되어 있으며, 상기 녹 아웃 실린더에 연결되어 상하로 움직이는 하부 금형;

상기 상부 금형, 하부 금형과 함께 공동을 형성하며, 상기 하부 금형의 상승 운동시 측면으로 벌어져 제품의 취출을 용이하게 하는 측면 금형;

상기 측면 금형에 연결되어 있으며 측면 금형을 지지함과 동시에 측면 금형 의 움직임을 가이드 하는 지지대; 그리고

상기 측면 금형과 상기 지지대를 연결하여 상기 측면 금형의 움직임을 원활하게 하는 연결 유닛;

을 포함하는 용탕 단조 장치.
제 4항에 있어서,

상기 연결 유닛은,

일단이 상기 지지대에 힌지 결합되어 있으며, 타단에는 슬라이더가 형성되어 있는 제1링크; 그리고

일단이 상기 측면 금형에 힌지 결합되어 있으며, 상기 슬라이더가 삽입되어 가이드되는 가이드 홈이 길이방향으로 형성된 제2링크;

를 포함하는 용탕 단조 장치.
제 4항에 있어서,

상기 상부 금형에는 상기 상부 금형을 식히기 위한 냉각수 파이프가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 용탕 단조 장치.
금형 사이에 형성된 공동에 용탕을 공급하는 단계;

상기 용탕을 제1설정 속도로 가압하여 제품의 기본 형태를 형성시키는 제1가압 단계;

상기 제1가압 단계에서 형성된 제품의 기본 형태에 따라 용탕이 굳을 시간을 제공하기 위하여 제1지연 시간만큼 가압을 멈추는 제1지연 단계;

상기 제1지연 시간동안 굳은 용탕을 상기 제1설정 속도보다 늦은 제2설정 속도로 가압하여 제품의 연신율을 증가시키고 편석 형성을 방지하는 제2가압 단계;

상기 제2가압 단계를 거친 용탕이 굳을 시간을 제공하기 위하여 제2지연 시간만큼 가압을 멈추는 제2지연 단계;

상기 제2지연 단계를 거친 용탕이 압력이 가해진 상태에서 굳을 수 있도록 어큐뮬레이터의 압력만을 가하는 가압 대기 단계; 그리고

상기 가압 대기 단계를 거친 용탕을 상기 제2설정 속도보다 늦은 제3설정 속도로 가압하여 제품을 완성시키는 제3가압 단계;

를 포함하는 용탕 단조 방법.
제 7항에 있어서,

상기 제1설정 속도는 150mm/s이고, 상기 제2설정 속도는 20mm/s이며, 상기 제3설정 속도는 1mm/s인 것을 특징으로 하는 용탕 단조 방법.
제 7항에 있어서,

상기 제1,2지연 시간은 3~7s인 것을 특징으로 하는 용탕 단조 방법.
제 7항에 있어서,

냉각수 공급에 의한 상기 금형의 냉각은 상기 제2지연 단계에서만 수행되는 것을 특징으로 하는 용탕 단조 방법.