KR101083237B1 - Centrifugal casting apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 진공상태가 아닌 대기 중에서 원심주조법에 의해 복잡하고 정밀한 형상 또는 두께가 얇은 박판의 주조 제품을 만들 수 있고, 원심주조장치의 회전방향과 RPM을 자유롭게 조절할 수 있으며, 회전 중인 장치를 곧바로 정지시킬 수 있어서 주조 제품의 불량율을 현저하게 줄이고 회수율을 향상시킬 수 있는 원심주조장치에 관한 것이다.The present invention can produce a cast product of a thin plate with a complex and precise shape or thickness by centrifugal casting method in the air, not in a vacuum state, and can freely adjust the rotation direction and RPM of the centrifugal casting device, and stop the rotating device immediately The present invention relates to a centrifugal casting apparatus capable of remarkably reducing a defective rate of a cast product and improving a recovery rate.
본 발명에 따른 원심주조장치는, 원판 형상의 받침판; 받침판 위에 설치되며, 감속기가 구비된 브레이크 모터; 브레이크 모터를 감싸고, 받침판 위에 설치되는 프레임; 감속기와 샤프트를 통해 연결되며, 그 상부에 중공(中空)의 돌출부가 구비된 원판 형상의 턴테이블; 하면에 상기 턴테이블의 돌출부에 삽입되는 돌기를 구비하며, 상면에 주형을 고정시키게 되는 주형받침대; 프레임에 체결되어 설치되고, 가장자리에 상향 돌출되는 테두리가 형성되어 있는 링형상의 턴테이블프레임; 턴테이블프레임의 테두리 내측에 위치하는 원통형상의 측벽부재; 턴테이블의 작동을 제어하는 제어판넬을 포함하여 구성되며, 상기 턴테이블에 구비된 돌출부와 상기 주형받침대에 구비된 돌기는 서로 대응되는 위치에 각각 3∼5개씩 형성되고, 상기 각 돌출부에는 충격을 완화해 주도록 스프링을 삽입하여 구성된 것을 특징으로 한다.Centrifugal casting apparatus according to the present invention, the disk-shaped support plate; A brake motor installed on the support plate and provided with a reducer; A frame surrounding the brake motor and installed on the support plate; A disk-shaped turntable connected through a reducer and a shaft and having a hollow protrusion at an upper portion thereof; A mold support having a protrusion inserted into a protrusion of the turntable on a lower surface thereof and fixing the mold to the upper surface; A ring-shaped turntable frame fastened to the frame and having an edge protruding upward from an edge thereof; A cylindrical sidewall member positioned inside the edge of the turntable frame; It includes a control panel for controlling the operation of the turntable, wherein the projections provided on the turntable and the projections provided on the mold support are formed in each of the corresponding positions 3 to 5, each of the projections to reduce the impact It is characterized by consisting of a spring inserted to give.
원심주조, 대기, 브레이크 모터, 주형 Centrifugal Casting, Standby, Brake Motor, Mold
Description
본 발명은 대기(大氣)주조를 위한 원심주조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 진공상태가 아닌 대기 중에서 원심주조법에 의해 복잡하고 정밀한 형상 또는 두께가 얇은 박판의 주조 제품을 만들 수 있고, 원심주조장치의 회전방향과 RPM을 자유롭게 조절할 수 있으며, 회전 중인 장치를 곧바로 정지시킬 수 있어서 주조 제품의 불량율을 현저하게 줄이고 회수율을 향상시킬 수 있는 원심주조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a centrifugal casting apparatus for atmospheric casting, and more particularly, it is possible to produce a cast product of a thin plate with a complex and precise shape or thickness by centrifugal casting in an atmosphere other than a vacuum state. It is possible to freely adjust the rotation direction and RPM of the casting device, and to stop the rotating device immediately, and relates to a centrifugal casting device that can significantly reduce the defective rate of the cast product and improve the recovery rate.
일반적으로 주물을 만들 때는 용융 금속을 중력의 작용에 의해 주형(鑄型)속에 흘려 보내는데, 이 방법으로는 박판(薄板)으로 된 복잡한 형상의의 주물을 제조하는데 한계가 있다. 이를 해소하기 위한 방안으로 주형에 쇳물을 부어 회전시켜 원심력을 이용해서 복잡하고 박판이 수반된 대형 제품의 주물을 얻는 원심주조법이 출현하였으며, 정밀한 소형제품 또는 두께가 매우 얇은 박판의 제품을 주조를 통해 성형하는 경우에는 정밀주조방식을 사용하게 되는데, 이러한 정밀주조방식의 하나 로 사용되고 있는 방식이 진공원심주조법이다.In general, when making a casting, molten metal is flowed into the mold by the action of gravity, and this method has a limitation in producing a casting of a complex shape made of thin plates. In order to solve this problem, the centrifugal casting method of casting large quantities of complex and thin products by using centrifugal force by rotating the molten metal in the mold and rotating them has emerged. In the case of molding, a precision casting method is used, and one of these precision casting methods is a vacuum centrifugal casting method.
진공원심주조법은 일정속도 이상으로 회전하는 도가니에 용융물을 주입시키고 원심력에 의해 도가니로부터 이탈되는 용융물을 주형 내부에 충전시켜 제품을 만드는 방식이다. 여기서, 의도한 정밀한 제품을 얻기 위해서는 주형 내 주입된 용융물이 응고하기 전에 주형 내부공간으로 용융물이 완전히 채워져야 한다. 즉, 원심력에 의해 도가니로부터 이탈된 용융물이 응고되기 전에 주형 내부공간을 모두 채워야 한다.Vacuum centrifugal casting is a method in which a melt is injected into a crucible that rotates at a constant speed or higher and a melt is separated from the crucible by centrifugal force into a mold to make a product. Here, in order to obtain the intended precise product, the melt must be completely filled into the mold inner space before the melt injected into the mold solidifies. In other words, all the internal space of the mold must be filled before the melt which is separated from the crucible by the centrifugal force is solidified.
그런데, 용융물로 사용되는 재료 중 응고속도가 매우 빠른 금속, 예컨대, 티타늄이나 티타늄 합금과 같이 융점이 매우 높은 고융점 금속재료의 경우, 도가니로부터 이탈된 용융물이 응고되는 속도가 매우 빨라 주형의 내부공간에 용융물이 완전히 채워지기 전에 용융물이 응고될 우려가 크다. 이와 같은 현상은 두께가 매우 얇은 정밀한 제품의 주조시에 더 많이 나타나게 되는데, 이는 용융물이 주형 내로 침투하는 통로가 매우 좁아서 유동저항이 매우 크기 때문이다. 따라서, 통상의 원심주조방식에 의해서는 티타늄이나 티타늄 합금과 같은 고융점 금속재료를 이용하여 두께가 얇은 박판의 제품이나 정밀한 제품을 만드는 데 한계가 있다.However, in the case of a metal having a very high solidification rate among materials used as a melt, for example, a high melting point metal material having a very high melting point such as titanium or a titanium alloy, the melt which is released from the crucible is solidified so that the internal space of the mold is very fast. There is a high risk that the melt will solidify before the melt is completely filled. This phenomenon is more likely to be found in the casting of very thin, precise products because of the very narrow flow path through which the melt penetrates into the mold, resulting in very high flow resistance. Therefore, in the conventional centrifugal casting method, there is a limit in making a thin thin product or a precise product using a high melting point metal material such as titanium or a titanium alloy.
이러한 한계를 극복하기 위해 출현한 원심주조방식이 주형을 고속으로 회전시킨 후 고속회전하는 주형의 위쪽으로 형성된 탕구로 용융물을 주입하는 방식이 다. 이와 같은 원심주조방식은 주형의 탕구를 회전중심으로 하여 주형을 회전시키는 구조인데, 도가니의 용융물을 주형의 회전 중심에 오차 없이 정확히 부어야 한다. 그렇지만, 주형의 탕구의 회전중심으로 용융물을 정확히 진입시키지 못할 경우 1000℃ 이상의 용융물이 회전하는 주형의 측면에 부딪혀 주형 외부로 튀어나오게 되어 매우 위험하다.In order to overcome this limitation, the centrifugal casting method that emerges is a method of injecting a melt into a spout formed above the mold rotating at a high speed after the mold is rotated at a high speed. Such a centrifugal casting method is a structure in which the mold is rotated by using the spout of the mold as the center of rotation, and the melt of the crucible must be poured accurately to the center of rotation of the mold without error. However, if the melt is not accurately entered into the center of rotation of the casting spout of the mold, it is very dangerous because the melt of 1000 ° C. or more hits the side of the rotating mold and protrudes out of the mold.
또한, 원심주조법에 있어서 주형에 주입되는 용탕의 온도, 주입용량, 주형의 회전속도, 냉각속도 등은 최종 제작되는 주물의 품질에 지대한 영향을 끼친다. 그중에서도 주물의 냉각속도는 주물 조직의 치밀성 및 결함의 발생빈도에 직접적으로 관여하는 매우 중요한 요소인데, 지금까지는 진공원심주조법으로 주물을 제조하고 난 다음 주형을 대기중에 방치시키는 자연냉각방법이 주로 이용되어 왔다. In addition, in the centrifugal casting method, the temperature of the molten metal injected into the mold, the injection capacity, the rotation speed of the mold, the cooling rate, and the like have a great influence on the quality of the final casting. Among them, the cooling rate of the casting is a very important factor directly related to the density of the casting structure and the occurrence of defects. Until now, the natural cooling method of manufacturing the casting by vacuum centrifugal casting and then leaving the mold in the air is mainly used. come.
따라서 종래 진공원심주조기에 의한 대기 냉각방식은 주물 전체에 걸친 균일한 대기접촉 및 그에 따른 냉각이 유지되지 못하는 관계로, 냉각시 주물 중심을 향한 수축현상이 발생하고, 그에 따라 크랙(Crack)이 발생하는 등 주조 시 불량율이 매우 높고, 진공원심주조기 자체가 구조가 복잡할 뿐만 아니라 진공원심주조기 자체가 매우 고가(高價)라는 단점이 있다.Therefore, the air cooling method by the conventional vacuum centrifugal casting machine does not maintain uniform air contact over the casting and thus cooling, so that shrinkage occurs toward the casting center during cooling, and cracks are generated accordingly. The defect rate is very high during casting, and the vacuum centrifugal casting machine itself is not only complicated in structure, but also the vacuum centrifugal casting machine itself is very expensive.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 진공상태가 아닌 대기 중에서 원심주조법에 의해 복잡하고 정밀한 형상 또는 두께가 얇은 박판의 주조 제품을 만들 수 있고, 원심주조장치의 회전방향과 RPM을 자유롭게 조절할 수 있으며, 회전 중인 장치를 곧바로 정지시킬 수 있어서 주조 제품의 불량율을 현저하게 줄이고 회수율을 향상시킬 수 있는 원심주조장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, the object of the present invention, by the centrifugal casting method in the air, not in a vacuum state, it is possible to make a cast product of a thin and thin shape or thin, precise shape, centrifugal casting It is to provide a centrifugal casting apparatus that can freely adjust the rotation direction and RPM of the device, and can immediately stop the rotating device to significantly reduce the defective rate of the cast product and improve the recovery rate.
상기와 같은 과제 해결을 위하여 본 발명에 따른 원심주조장치는, 원판 형상의 받침판; 상기 받침판 위에 설치되며, 감속기가 구비된 브레이크 모터; 상기 브레이크 모터를 감싸고, 상기 받침판 위에 설치되는 프레임; 상기 감속기와 샤프트를 통해 연결되며, 그 상부에 중공(中空)의 돌출부가 구비된 원판 형상의 턴테이블; 하면(下面)에 상기 턴테이블의 돌출부에 삽입되는 돌기를 구비하며, 상면(上面)에 주형을 고정시키게 되는 주형받침대; 상기 프레임에 체결되어 설치되고, 가장자리에 상향 돌출되는 테두리가 형성되어 있는 링형상의 턴테이블프레임; 상기 턴테이블프레임의 테두리 내측에 위치하는 원통형상의 측벽부재; 상기 턴테이블의 작동을 제어하는 제어판넬을 포함하여 구성되며, 상기 턴테이블에 구비된 돌출부와 상기 주형받침대에 구비된 돌기는 서로 대응되는 위치에 각각 3∼5개씩 형성되고, 상기 각 돌출부에는 충격을 완화해 주도록 스프링을 삽입하여 구성된 것을 특징으로 한다.Centrifugal casting apparatus according to the present invention for solving the above problems, the disk-shaped support plate; A brake motor installed on the support plate and provided with a speed reducer; A frame surrounding the brake motor and installed on the support plate; A disk-shaped turntable connected through the reducer and the shaft and having a hollow protrusion formed thereon; A mold support having a protrusion inserted into a protrusion of the turntable on a lower surface thereof, and configured to fix the mold to an upper surface thereof; A ring-shaped turntable frame fastened to the frame and having an edge protruding upward from an edge thereof; A cylindrical sidewall member positioned inside an edge of the turntable frame; And a control panel for controlling the operation of the turntable, wherein the protrusions provided on the turntable and the protrusions provided on the mold support are formed at three to five positions respectively corresponding to each other, and the impacts are alleviated on each of the protrusions. It is characterized in that the spring is configured to insert.
바람직하게는, 주형받침대는 가장자리에 상향 돌출되는 테두리가 형성되어 있는 원반이고, 상기 테두리의 내측으로는 지그(jig)를 설치하여 주형을 고정시킨다.Preferably, the mold support is a disk having an edge protruding upward from the edge, and a jig is installed inside the edge to fix the mold.
바람직하게는, 턴테이블프레임의 테두리 내측에는, 주형의 탕구에 용융물을 주입하거나, 주형이 회전할 때 용융물이 튀기더라도 작업자에게까지 튀지 않도록 막아 주는 보호부재를 더 삽입하는데, 보호부재는 측면은 원통형상이고, 상부는 중앙이 뚫린 원추대 형상인 것을 특징으로 한다.Preferably, inside the rim of the turntable frame, a molten metal is injected into the molten metal of the mold, or a protection member is inserted to prevent the user from splashing even when the melt is splashed when the mold is rotated. , The upper portion is characterized in that the center of the truncated cone shape.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 원심주조장치는, 진공상태가 아닌 대기 중에서 원심주조법에 의해 복잡하고 정밀한 형상 또는 두께가 얇은 박판의 주조 제품을 만들 수 있고, 원심주조장치의 회전방향과 RPM을 자유롭게 조절할 수 있기 때문에 일정한 방향으로 기울기를 갖는 제품은 주조시 원심주조장치의 회전방향을 달리해 주고, 회전 중인 장치를 원하는 시점에 곧바로 정지시킬 수 있어서 주조 제품의 불량율을 현저하게 줄이고 회수율을 향상시킬 수 있다.The centrifugal casting apparatus according to the present invention having the above characteristics can make a cast product of a thin plate having a complex and precise shape or thickness by centrifugal casting method in an atmosphere other than a vacuum state, and the rotation direction and RPM of the centrifugal casting apparatus. Since the product can be freely adjusted, the product having the inclination in a certain direction can change the direction of rotation of the centrifugal casting device during casting, and can stop the rotating device immediately at a desired time, significantly reducing the defective rate of the cast product and improving the recovery rate. You can.
또한, 보호부재를 설치했기 때문에 주형의 탕구에 용융물을 주입하거나, 주형이 회전할 때 또는 주형이 파손되더라도 용융물이 작업자에게까지 튀지 않아서 작업 중에 발생하는 산업재해를 예방할 수도 있다.In addition, since the protection member is installed, the molten metal is injected into the molten metal of the mold, or when the mold rotates or the mold is broken, the melt does not splash to the worker, thereby preventing industrial accidents occurring during the work.
도 1 내지 3을 참조하여 본 발명에 따른 대기주조를 위한 원심주조장치에 대하여 설명하면, 원심주조장치는, 원판 형상의 받침판(10); 상기 받침판(10) 위에 설치되며, 감속기(21)가 구비된 브레이크 모터(20); 상기 브레이크 모터(20)를 감싸고, 상기 받침판(10) 위에 용접을 하거나 체결수단에 의해 고정 설치되는 프레임(11); 상기 감속기(21)와 샤프트(23)를 통해 연결되며, 그 상부에 중공(中空)의 돌출부(31)가 구비된 원판 형상의 턴테이블(30); 하면(下面)에 상기 턴테이블의 돌출부(31)에 삽입되는 돌기(34)를 구비하며, 상면(上面)에 주형을 고정시키게 되는 주형받침대(33); 상기 프레임(11)에 체결되어 설치되고, 가장자리에 상향 돌출되는 테두리가 형성되어 있는 링형상의 턴테이블프레임(13); 상기 턴테이블프레임(13)의 테두리 내측에 위치하는 원통형상의 측벽부재(14); 상기 턴테이블(30)의 작동을 제어하는 제어판넬(40)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Referring to the centrifugal casting apparatus for atmospheric casting according to the present invention with reference to Figures 1 to 3, the centrifugal casting apparatus, the disk-
턴테이블(30)의 상면(上面)에 구비된 중공(中空)의 돌출부(31)와 주형받침대(33)의 하면(下面)에 구비된 돌기(34)는, 상기 돌출부(31)에 돌기(34)가 삽입됨으로써 턴테이블(30)과 주형받침대(33)가 일체가 되어 회전할 수 있도록 각각 3∼5개씩 형성되는데, 각 돌출부(31)에는 스프링(32)을 더 삽입하여 턴테이블(30)이 회전을 시작할 때와 정지할 때 돌출부(31)와 돌기(34) 사이의 충격 또는 턴테이블(30)과 주형받침대(33) 사이의 충격을 완화해 주는 것이 바람직하다.The
주형받침대(33)는 가장자리를 따라 상향 돌출되는 테두리가 형성되어 있는 원반이고, 상기 테두리의 내측으로는 지그(35)를 설치하여 주형을 고정시키게 되는데, 주형의 형상에 따라 지그(35)의 형상도 달라져야 할 것이다.The
턴테이블프레임(13)은, 프레임(11)에 형성된 체결부(12)를 통해 볼트 등과 같은 체결수단에 의해 프레임(11)에 고정 체결되는데, 가장자리를 따라 상향 돌출되는 테두리가 형성(단면 형상은 』임)되어 있는 링(Ring) 형상으로 구성되어, 수평인 부분에 상기 측벽부재(14)와 보호부재(15)가 얹혀지게 된다.The
본 발명에 따른 원심주조장치는 진공상태에서 작업을 하는 것이 아니라 대기 중에서 작업을 하기 때문에 1,000℃ 이상의 뜨거운 용융물(쇳물)로부터 작업자의 안전을 지키는 것도 중요하다. 따라서 턴테이블프레임(13)의 가장자리를 따라 상향 돌출된 테두리 내측에는, 측벽부재(14)를 위치시켰지만, 턴테이블(30) 상에 위치한 주형의 탕구에 뜨거운 용융물을 주입하거나, 주형이 회전할 때 또는 주형의 파손으로 인하여 용융물이 튀기더라도 작업자에게까지 튀지 않도록 막아 주는 보호부재(15)를 더 삽입시키는 것이 바람직하다. 도면에 도시한 것과 같이 보호부재(15)는 하부는 뚫려 있고, 측면은 원통 형상이며, 상부는 중앙이 뚫린 원추대 형상으로 하는 것이 바람직하다.Since the centrifugal casting apparatus according to the present invention does not work in a vacuum state but works in the air, it is also important to keep the worker's safety from a hot melt of 1,000 ° C. or more. Therefore, although the
받침판(10) 상에는, 지금까지 설명한 것과 같은 원심주조장치를 3∼5개 정도 설치하고, 받침판(10) 자체가 360°회전할 수 있도록 하는 것이 바람직하고, 제어판넬(40)은 각 원심주조장치에 설치되어 있는 브레이크 모터(20)의 작동을 제어하여 턴테이블(30)의 회전방향, RPM, 정지 및 작동시간 등을 각각 제어하도록 구성되어 있으며, 턴테이블(30)과 주형받침대(33) 및 그 위에 고정된 주형만 회전하게 된다.On the supporting
지금까지 설명한 것과 같은 대기주조를 위한 원심주조장치는 제어판넬(40)에서 모터를 작동시키면 브레이크 모터(20)가 작동하게 되는데, 주조 제품이 블레이드와 같이 일정한 방향으로 기울기가 져 있는 경우, 턴테이블(30)을 회전시키는 방향에 따라 블레이드의 끝부분까지 쇳물이 도달하지 않아 미스런(miss run)이 발생하여 불량이 발생하거나, 직경이 큰 샤프트의 경우에는 쇳물의 주입이 끝난 다음에는 원심력에 의해 중심부분에 있는 쇳물이 밖으로 쏠려 중앙부분에 불량이 발생하는 경우가 많기 때문에, 이러한 불량을 줄이기 위하여는 턴테이블의 회전방향과 RPM 및 정지시키는 시간의 선정이 매우 중요하다. 본 발명에 따른 원심주조장치는 이러한 턴테이블의 작동과 정지, 회전방향 및 RPM 등을 자유롭게 제어할 수 있다는 것이 큰 기술적 특징 중의 하나이다.In the centrifugal casting apparatus for atmospheric casting as described above, when the motor is operated from the control panel 40, the
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따 라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 원심주조장치의 사시도이다.1 is a perspective view of a centrifugal casting apparatus according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 원심주조장치의 분해도이다.2 is an exploded view of the centrifugal casting apparatus according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 원심주조장치의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the centrifugal casting apparatus according to the present invention.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Description of symbols for the main parts of the drawing **
10 : 받침판 11 : 프레임10: base plate 11: frame
12 : 체결부 13 : 턴테이블프레임12: fastening portion 13: turntable frame
14 : 측벽부재 15 : 보호부재14
20 : 브레이크 모터 21 : 감속기20: brake motor 21: reducer
23 : 샤프트 30 : 턴테이블23: shaft 30: turntable
31 : 돌출부 32 : 스프링31: protrusion 32: spring
33 : 주형받침대 34 : 돌기33: mold support 34: protrusion
35 : 지그 40 : 제어판넬35: jig 40: control panel
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