KR101021029B1

KR101021029B1 - 저압 주조장치 및 불활성가스의 충만 방법

Info

Publication number: KR101021029B1
Application number: KR1020097019341A
Authority: KR
Inventors: 타카히로 타무라; 유타카 무라타
Original assignee: 신토고교 가부시키가이샤
Priority date: 2007-04-09
Filing date: 2008-04-01
Publication date: 2011-03-09
Also published as: JP4292585B2; US20100108283A1; KR20100014429A; CN101652208B; WO2008126726A1; JP2008044005A; CN101652208A; US8230897B2

Abstract

본 발명은, 그 베이스부가 용탕(molten metal)을 가압하는 가압실의 하부에 연통하여 접속되며, 그 선단부가 주형의 주탕구(pour port)에 연통 접속가능하게 구성되어 용탕을 주형으로 유도하는 유도구멍 내에 잔류하고 있는 용탕이, 산화되지 않는 저압 주조장치를 제공한다. 용탕을 유지하는 용탕 유지실(1)과, 용탕 유지실에 연통가능하게 배치되어 용탕을 가압하는 가압실(2)과, 용탕 유지실과 가압실을 연통시키는 연통구멍(4)을 개폐하는 개폐밸브(5)와, 그 베이스부가 가압실의 하부에 연통하여 접속되며 그 선단부가 주형(6)의 주탕구에 연통 접속가능하게 구성되어 용탕을 주형으로 유도하는 유도구멍(7)과, 가압실의 내부에 승강가능하게 배치된 플로트(float, 9)와, 도관(conduit, 13) 및 개폐밸브를 통하여 가압실의 상부에 접속되어 불활성가스를 저장한 탱크를 구비한 저압 주조장치로서, 플로트를 용탕으로 침지시킴으로써 용탕의 상면 레벨을 상승시켜 용탕을 주형에 충전하고, 충전된 용탕이 응고된 후, 플로트를 상승시켜 용탕의 상면 레벨을 하강시켰을 때, 가압실 내에서의 용탕의 상방에 형성되는 공간과 유도구멍 내부가 연통가능하게 되는 가압실의 높이 위치에, 유도구멍의 베이스부를 접속한 것을 특징으로 한다.

Description

저압 주조장치 및 불활성가스의 충만 방법{LOW-PRESSURE CASTING APPARATUS AND METHOD OF FILLING INERT GAS}

본 발명은 저압 주조장치 및 불활성가스의 충만 방법에 관한 것이다.

본 출원인은, 먼저 가압실 내의 용탕을 치밀하게 하여 정밀도 높게 가압할 수 있으며, 게다가 종래의 금속 저압 주조로와 비교하여 불활성가스의 사용량을 대폭적으로 적게 할 수 있는 금속 저압 주조로를 제안하여, 특허출원하여 있다. 이 금속 저압 주조로는, 용탕 유지실에 이것과 연통가능한 가압실을 인접 배치하고, 상기 용탕 유지실과 상기 가압실이 연통하는 부분에 용탕 차단밸브를 설치하며, 상기 가압실의 하류측에 선단부가 출탕구와 연통하는 연통관을 배치하고, 상기 가압실의 내부에 서보모터의 회전 운동을 나사기구를 통하여 직선 운동으로 변환하는 전동식 실린더에 의해 승강시키는 플로트(float)를 승강가능하게 배치하며, 또한 상기 가압실의 상부에 이 가압실 내의 공기를 배출시키는 불활성가스를 공급하는 도관을 위치시킨 것이다(일본 특개2006-122910호 공보 참조).

그러나, 이와 같이 구성된 종래의 금속 저압 주조로에서는, 플로트를 상승시킨 후 용탕이 응고되어 이루어지는 주물을 주형 내에서 꺼내었을 때, 공기가 주형을 통하여 연통관 내로 유입되기 때문에, 연통관 내의 용탕의 표면이 산화하여 산 화막이 생성된다. 게다가, 주물을 주형내에서 꺼내었을 때, 연통관 내에서의 주형의 주탕구로부터 아래 부분의 용탕이 대기압을 받아 기세좋게 낙하하기 때문에, 연통관 내의 선단부분의 용탕이 교반된다. 그 결과, 그 산화막이 그 후에 주조되는 주물에 침입하여 결함 주물을 발생시키는 등의 문제가 있었다.

본 발명은, 상기의 문제를 해소하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은 그 베이스부가 용탕을 가압하는 가압실의 하부에 연통하여 접속되고, 그 선단부가 주형의 주탕구에 연통 접속가능하게 구성되어, 용탕을 주형으로 유도하는 유도구멍 내에 잔류하고 있는 용탕이 산화되지 않는, 저압 주조장치 및 불활성가스의 충만 방법을 제공하는 것에 있다.

상기의 문제를 해소하기 위하여 본 발명에서의 저압 주조장치는, 용탕을 유지하는 용탕 유지실과, 이 용탕 유지실에 연통가능하게 배치되고 또한 용탕을 가압하는 가압실과, 상기 용탕 유지실과 상기 가압실을 연통시키는 연통구멍을 개폐하는 개폐밸브와, 그 베이스부가 상기 가압실의 하부에 연통하여 접속되며 그 선단부가 주형의 주탕구에 연통 접속가능하게 구성되어 용탕을 상기 주형으로 유도하는 유도구멍과, 상기 가압실의 내부에 전동식 실린더에 의해 승강 가능하게 배치된 플로트와, 상기 가압실의 상부에 불활성가스를 공급하는 불활성가스 공급수단을 구비한 저압 주조장치로서, 상기 플로트를 용탕으로 침지시킴으로써 용탕의 상면 레벨을 상승시켜 용탕을 상기 주형에 충전하고, 충전된 용탕이 응고된 후, 상기 플로트를 상승시켜 용탕의 상면 레벨을 하강시켰을 때, 상기 가압실 내에서의 용탕의 상방에 형성되는 공간과 상기 유도구멍 내부가 연통가능하게 되는, 상기 가압실의 높이 위치에 상기 유도구멍의 베이스부를 접속한 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 불활성가스 공급수단에 의해 가압실 내의 상부에 불활성가스를 공급하는 동시에, 배기가스구멍으로부터 불활성가스를 배출시켜 가압실 내의 용탕의 상방의 공간이 과잉 압력으로 되는 것을 방지한다. 그리고, 용탕 유지실과 가압실을 연통시키는 연통구멍을 개방하여 용탕 유지실 내의 용탕을 가압실 내로 공급한 후, 용탕 유지실과 가압실을 연통시키는 연통구멍을 닫는다. 이어서, 전동식 실린더의 신장 작동에 의해 플로트를 하강시켜 가압실의 용탕에 침지하고, 이 용탕의 상면 레벨을 상승시켜 가압실의 용탕을 유도구멍을 통하여 주형의 제품 캐비티 내에 충전한다. 그리고, 주형의 제품 캐비티 내의 용탕이 응고된 후, 전동식 실린더를 수축 작동하여 플로트를 상승시킨다. 이에 따라, 가압실의 용탕의 상면 레벨이 하강하고, 가압실 내에서의 용탕의 상방에 형성되는 공간과 유도구멍 내부가 연통하여, 가압실 내의 불활성가스가 유도구멍 내로 유입된다. 그 결과, 유도구멍 내의 용탕이 공기에 노출되는 것을 방지하는 것이 가능하게 된다.

상기의 설명으로부터 명확한 바와 같이 본 발명에 따르면, 플로트의 하강에 의해 용탕의 상면 레벨을 상승시켜 용탕을 주형에 충전한 후, 플로트를 상승시켜 용탕의 상면 레벨을 하강시켰을 때, 가압실 내에서의 용탕의 상방에 형성되는 공간과 유도구멍 내부가 연통가능하게 되는, 가압실의 높이 위치에 유도구멍의 베이스부가 접속되어 있다. 따라서, 가압실 내의 불활성가스가 유도구멍 내로 유입되므로, 유도구멍 내의 용탕의 표면이 공기에 노출되지 않기 때문에, 유도구멍 내의 용탕에 산화막이 생성되는 것을 적확하게 방지할 수 있는 등의 뛰어난 실용적 효과를 나타낸다.

도 1은, 본 발명을 적용한 저압 주조장치의 종단면도이다.

도 2는, 도 1에 나타내는 저압 주조장치의 작동 설명도이다.

도 3은, 도 1에 나타내는 저압 주조장치의 주형에 불활성가스를 충만시키기 위한 설명도이다.

본 발명을 적용한 저압 주조장치의 일실시예에 대하여 도 1 내지 도 3에 기초하여 상세하게 설명한다. 본 저압 주조장치는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 용탕 유지실(1)과, 가압실(2)과, 개폐밸브(5)와, 유도구멍(7)과, 플로트(9)와, 불활성가스 공급수단(미도시)으로 구성되어 있다. 용탕 유지실(1)에서는 용탕을 유지한다. 가압실(2)에서는, 이 용탕 유지실(1)에 연통가능하게 배치되어 용탕을 가압한다. 개폐밸브(5)는, 상기 용탕 유지실(1)과 상기 가압실(2)을 보조실(3)을 통하여 연통시키는 연통구멍(4)을 개폐한다. 유도구멍(7)은 그 베이스부가 상기 가압실(2)의 하부에 연통하여 접속되어 있으며, 그 선단부가 수평분할(horizontally split) 주형(6)의 주탕구에 연통 접속가능하게 되도록 구성되어 있어, 용탕을 주형(6)으로 유도한다. 플로트(9)는, 상기 가압실(2)의 내부에 전동식 실린더(8)에 의해 승강가능하게 배치된다. 불활성가스 공급수단에 의해 상기 가압실(2)의 상부에 불활성가스가 공급된다.

그리고, 상기 유도구멍(7)은 다음과 같이 구성된다. 즉, 본 장치에 있어서는, 우선 상기 플로트(9)를 용탕으로 침지시킴으로써 용탕의 상면 레벨을 상승시켜 용탕을 상기 주형(6)에 충전한다. 그리고, 이 주형(6)에 충전된 용탕이 응고된 후, 상기 플로트(9)를 상승시켜 용탕의 상면 레벨을 하강시킨다. 이때, 즉 용탕의 상면 레벨을 하강시켰을 때, 상기 가압실(2) 내에서의 용탕의 상방에 형성되는 공간과 상기 유도구멍(7) 내부가 연통가능하게 되는, 상기 가압실(2)의 높이 위치에 상기 유도구멍(7)의 베이스부가 접속되어 있다. 또한, 상기 전동식 실린더(8)는, 도시하지 않은 콘트롤러의 제어 하에 서보모터(10)의 회전 운동을 나사기구(11)를 통하여 직선 운동으로 변환하는 구조로 되어 있다. 또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 저압 주조장치에는, 상기 용탕 유지실(1) 내의 용탕의 상한 레벨(L1), 하한 레벨(L2) 및 상기 가압실(2) 내의 용탕의 상한 레벨(L3)을 각각 검지하는 레벨 센서가 부착되어 있다. 게다가, 상기 불활성가스 공급수단에 있어서는, 불활성가스를 저장한 탱크가 개폐밸브 및 도관(13)을 통하여 상기 불활성가스 공급구멍에 접속되어 있다. 또, 상기 가압실(2)의 상부에는 용탕의 상방의 공간이 과잉 압력으로 되는 것을 방지하도록 불활성가스를 배출하는 배기가스구멍(12)이 설치되어 있다. 그리고, 이 배기가스구멍(12)에는 유량조정 밸브(미도시)가 부착되어 있다.

이와 같이 구성함으로써, 불활성가스 공급수단에 의해 가압실(2) 내의 상부에 불활성가스를 공급하는 동시에, 배기가스구멍(12)으로부터 불활성가스를 배출시켜 가압실(2) 내의 용탕의 상방의 공간이 과잉 압력으로 되는 것을 방지한다. 그리고, 개폐밸브(5)가 작동하여 연통구멍(4)을 개방하고, 용탕 유지실(1) 내의 용탕을 가압실(2) 내로 상한 레벨(L3)의 높이까지 공급한다. 이어서, 재차 개폐밸브(5)가 작동하여 연통구멍(4)을 폐쇄한다(도 2-A 참조). 이어서, 전동식 실린더(8)가 신장작동하여 플로트(9)를 하강시키고, 플로트(9)를 가압실(2)의 용탕에 침지시켜 이 용탕의 상면 레벨을 상승시킨다. 이에 따라, 용탕에 수두(水頭)가 부여되어 가압실(2)의 용탕이 유도구멍(7)을 통하여 주형(6)의 제품 캐비티 내에 충전된다(도 2-B 참조).

주형(6)의 제품 캐비티 내의 용탕이 응고된 후, 콘트롤러의 제어 하에 전동식 실린더(8)가 소정 길이 수축작동하여 플로트(9)를 소정 길이 상승시키면, 가압실(2)의 용탕의 상면 레벨이 하강한다. 한편, 유도구멍(7)의 선단이 주형(6)의 제품 캐비티 내에서의 용탕이 응고되어 이루어지는 주물에 의해 폐쇄되어 있기 때문에, 유도구멍 내(7)의 용탕은 그대로 머물러 있다. 그 후, 콘트롤러의 제어 하에 전동식 실린더(8)가 낮은 속도로 더욱 수축작동하여 플로트(9)를 상승시키면, 가압실(2)의 용탕의 상면 레벨이 더 하강한다. 이에 따라서, 가압실(2) 내에서의 용탕의 상방에 형성되는 공간과 유도구멍(7) 내부가 연통하여 가압실(2) 내의 불활성가스가 유도구멍(7)으로 유입된다. 그와 동시에, 용탕의 교반이나 불활성가스가 용탕으로 혼입되는 것을 방지하면서, 보조실(3)의 용탕이 가압실(2)로 유입된다(도 2-C 참조).

또한, 본 저압 주조장치에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 주형(6)의 상부 주형을 하부 주형으로부터 분리한 후, 제품 캐비티 내에서 용탕이 응고되어 이루어지는 주물을 꺼내고, 이어서 주형(6)의 상부 주형을 하부 주형에 겹쳐 제품 캐비티 를 구획함으로써, 이 제품 캐비티 내에 가압실(2) 내의 불활성가스를 유도구멍(7)을 통하여 유입시켜 충만하게 할 수도 있다.

Claims

용탕을 유지하는 용탕 유지실과, 이 용탕 유지실에 연통가능하게 하여 배치되며 또한 그 상부에 용탕의 상방의 공간이 과잉압력이 되는 것을 방지하기 위하여 불활성 가스를 배출하는 배기가스구멍을 설치하여 용탕을 가압하는 가압실과, 상기 용탕 유지실과 상기 가압실을 연통시키는 연통구멍을 개폐하는 개폐밸브와, 그 베이스부가 상기 가압실의 하부에 연통하여 접속되며 그 선단부가 주형의 주탕구에 연통 접속가능하게 구성되어 용탕을 상기 주형으로 유도하는 유도구멍과, 상기 가압실의 내부에 전동식 실린더에 의해 승강가능하게 하여 배치된 플로트와, 상기 가압실의 상부에 불활성가스를 공급하는 불활성가스 공급수단을 구비한 저압 주조장치로서,

상기 불활성가스 공급수단에 의해 상기 가압실 내의 상부에 불활성가스를 공급하는 동시에, 상기 배기가스구멍으로부터 불활성가스를 배출하여 상기 가압실 내의 용탕의 상방의 공간이 과잉 압력이 되는 것을 방지하면서, 상기 개폐밸브를 작동하여 연통구멍을 개방하며, 상기 용탕유지실 내의 용탕을 가압실 내로 상한 레벨(L3) 높이까지 공급한 후, 다시 상기 개폐밸브를 작동하여 연통구멍을 폐쇄하며, 이어서, 상기 플로트를 용탕으로 침지시킴으로써 용탕의 상면 레벨을 상승시켜 용탕을 상기 주형에 충전하고, 충전된 용탕이 응고된 후, 상기 플로트를 상승시켜 용탕의 상면 레벨을 하강시켰을 때, 상기 가압실 내에서의 용탕의 상방에 형성되는 공간과 상기 유도구멍 내부가 연통가능하게 되는, 상기 가압실의 높이 위치에 상기 유도구멍의 베이스부를 접속한 것을 특징으로 하는 저압 주조장치.
제1항에 기재된 저압 주조장치에서의 상기 유도구멍 내에 불활성가스를 충만하게 하는 방법으로서,

상기 플로트를 용탕으로 침지시킴으로써 용탕을 상기 주형에 충전하고, 충전된 용탕이 응고된 후 상기 플로트를 상승시켜 용탕의 상면 레벨을 하강시키며, 이에 따라서 상기 가압실 내에서의 용탕의 상방에 형성되는 공간과 상기 유도구멍 내 부를 연통시켜, 상기 가압실의 불활성가스를 상기 유도구멍 내로 유입시키는 것을 특징으로 하는 저압 주조장치에서의 불활성가스의 충만 방법.
제1항에 기재된 저압 주조장치에서의 상기 주형의 제품 캐비티 내에 불활성가스를 충만하게 하는 방법으로서,

주형에 충전된 용탕이 응고된 후 이 주형의 상부 주형을 하부 주형으로부터 분리하여 제품 캐비티 내로부터 용탕이 응고하여 이루어진 주물을 꺼내고, 이어서 상기 플로트를 상승시켜 용탕의 상면 레벨을 하강시키며 상기 가압실 내에서의 용탕의 상방에 형성되는 공간과 상기 유도구멍 내부를 연통시키고, 또한 상기 주형의 제품 캐비티를 구획한 후, 상기 가압실에 불활성가스를 공급하여 상기 주형의 제품 캐비티 내에 불활성가스를 충만하게 하는 것을 특징으로 하는 저압 주조장치에서의 불활성가스의 충만 방법.