KR101100298B1 - 초경량 알루미늄 커넥팅 로드 제작용 정밀 다이케스팅 금형 - Google Patents

초경량 알루미늄 커넥팅 로드 제작용 정밀 다이케스팅 금형 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초경량 알루미늄 커넥팅 로드 제작용 정밀 다이케스팅 금형에 관한 것으로 특히, 수개의 커넥팅 로드 본체 성형 홈 또는 베어링 캡 성형 홈이 전면부에서 가로방향으로 형성되되, 상기 커넥팅 로드 본체 성형 홈은 커넥팅 로드의 대단부가 상방부에 위치되게 형성되고, 상기 커넥팅 로드 본체 성형 홈 또는 베어링 캡 성형 홈들 중 서로 인접된 커넥팅 로드 본체 성형 홈 또는 베어링 캡 성형 홈의 중간부에는 용탕 분기로가 각각 형성되어 상호 연결되되, 상기 용탕 분기로는 각각 용탕 주입로를 통해 하부 중앙에 형성된 용탕 분기홈에 연결되며, 네 모서리부에는 각각 가이드 봉 결합공이 형성된 형태를 갖는 고정금형과; 수개의 커넥팅 로드 본체 성형 홈 또는 베어링 캡 성형 홈이 배면부에서 가로방향으로 형성되되, 상기 커넥팅 로드 본체 성형 홈은 커넥팅 로드의 대단부가 상방부에 위치되게 형성되고, 상기 커넥팅 로드 본체 성형 홈 또는 베어링 캡 성형 홈들 중 서로 인접된 커넥팅 로드 본체 성형 홈 또는 베어링 캡 성형 홈의 중간부에는 용탕 분기로가 각각 형성되어 상호 연결되되, 상기 용탕 분기로는 각각 용탕 주입로를 통해 용해된 알루미늄 용탕이 고압으로 주입되도록 하부 중앙에 천공된 인게이트에 연결되며, 네 모서리부에는 각각 상기 고정금형의 가이드 봉 결합공에 끼워져 결합되는 가이드 봉들이 배면부를 향해 돌출 형성된 구성을 갖고 금형 작동용 유압 실린더의 작동에 부응하여 상기 고정금형에 결합 또는 그로부터 분리되는 가동금형과; 연결판의 전면부에 돌출되게 설치된 상태에서 상기 고정금형의 커넥팅 로드 본체 성형 홈 또는 베어링 캡 성형 홈에 연통되도록 천공된 코어 결합공에 끼워진 형태로 결합되어 코어 작동용 유압 실린더에 의해 커넥팅 로드의 소단부에 형성되는 피스톤 결합용 핀공 또는 베어링 캡에 형성되는 볼트 체결공이 형성되게 하는 수개의 수평 코어와; 고정금형과 가동금형이 상호 결합된 상태에서 용탕 주입을 통한 제품의 다이케스팅 성형 완료 후 금형 작동용 유압 실린더의 구동에 의해 상기 가동금형이 고정금형으로부터 형개되면 고정금형의 커넥팅 로드 본체 성형 홈 또는 베어링 캡 성형 홈으로부터 커넥팅 로드 또는 베어링 캡을 각각 취출시켜 주는 제품 취출수단;으로 구성한 것을 특징으로 한다.
따라서, 커넥팅 로드 자체의 재료비 및 생산원가를 대폭 저감시킬 수 있고, 경량화가 가능하며, 또한 제품 취출수단을 이용한 제품의 무변형 취출이 가능하고, 다이케스팅을 통한 제품의 제작시 알루미늄 용탕이 응고되며 방출되는 가스 및 불순물에 의한 제품의 결함을 방지할 수 있으며, 최종 생산제품의 품질관리가 용이하고, 단순 생산공정으로 생산성이 우수한 초경량 알루미늄 커넥팅 로드를 생산해 낼 수 있는 것이다.
Figure R1020090130405
초경량, 알루미늄 커넥팅 로드, 정밀 다이케스팅 금형, 제품 취출수단

Description

초경량 알루미늄 커넥팅 로드 제작용 정밀 다이케스팅 금형{Precise die-casting moulding for manufacturing hyper-light weighting aluminum connecting rod}
본 발명은 초경량 알루미늄 커넥팅 로드 제작용 정밀 다이케스팅 금형에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 증기기관이나 내연기관 등에서 피스톤과 크랭크축을 연결하고, 피스톤의 움직임(동력)을 크랭크에 전달하는 커넥팅 로드를 재료비 자체가 저가이면서 경량인 알루미늄 소재를 이용하여 제작할 수 있도록 하며, 또한 제품 취출수단을 이용한 제품의 무변형 취출이 가능하고, 다이케스팅을 통한 제품의 제작시 알루미늄 용탕이 응고되며 방출되는 가스 및 불순물에 의한 제품의 결함을 방지할 수 있으며, 최종 생산제품의 품질관리가 용이하고, 단순 생산공정으로 생산성이 우수한 초경량 알루미늄 커넥팅 로드를 생산해 낼 수 있도록 발명한 초경량 알루미늄 커넥팅 로드 제작용 정밀 다이케스팅 금형에 관한 것이다.
일반적으로 커넥팅 로드(連結棒, connecting rod)는 증기기관이나 내연기관 등에서 피스톤과 크랭크축을 연결하고, 피스톤의 움직임(동력)을 크랭크에 전달 하 는 봉으로, 이와 같은 커넥팅 로드는 압축하중을 받으므로 이에 견딜 수 있는 충분한 굵기여야 하고, 또 운동을 원활하게 전달하기 위해서는 충분한 길이가 되어야 하는데, 그 길이는 보통 크랭크 반지름의 3~4배로 하고, 양끝에 있는 베어링도 큰 압축하중에 견딜 수 있도록 해야 한다.
이와 같은 커넥팅 로드는 엔진 작동중 폭발에 의한 압출 하중과 크랭크 운동에 따르는 복잡한 인장하중, 굽힘 하중을 받게 되므로 통상 강도가 높은 탄소강 소재를 열간 단조 성형하여 제조하는 열간 단조공법과 소결공법이 있으며, 이중 열간 단조공법은 크롬, 니켈, 몰리브덴 등이 함유된 단조 강을 재결정 온도 이상의 온도 영역까지 가열한 후 단조하여 제조하는 방법으로, 강재의 경우 재결정 온도가 600℃이기 때문에 가공 중의 온도 저하를 감안해서 소재는 900 ~ 1200℃로 가열해 단조한다.
소결공법은 금속분말을 압축 성형한 후 가열 소결하여 제조하는 방법으로, 금속분말이 기계적으로 결합된 압분체(壓粉體)를 가열하면 보다 강한 금속적인 결합을 이루는바, 소결시에는 보호 분위기 가스를 사용하여 분말체의 윤활제를 예열부로 분해 증발시킨 후 1000 ~ 1150℃로 가열하고 있으며, 이를 위하여 가열속도, 소결온도, 시간, 냉각속도 등을 분위기와 함께 조정할 수 있는 로(爐)를 사용한다.
그러나, 종래의 제조방법, 즉 위와 같은 열간 단조공법이나 소결공법을 적용하여 커넥팅 로드를 제조하는 경우 제조원가가 높아지는 문제점이 있음은 물론, 주조법을 통해 커넥팅 로드를 제조할 수는 있으나, 열간 단조공법 및 소결공법을 통해 제조된 커넥팅 로드와 비교할 때 기계적 물성이 크게 떨어지기 때문에 실제 적 용되지는 못하고 있으며, 특히 열간 단조에 의하여 제조되는 철강 커넥팅 로드는 강도나 강성은 우수하지만, 중량이 무거워서 엔진 내에서 고속왕복 운동하는 커넥팅 로드 부품의 특성상 엔진의 출력이나 연비 등에서 매우 불리한 문제를 가지고 있다.
이에 열간 단조나 소결 적용시와 동등 이상의 기계적 물성치를 가지는 커넥팅 로드를 제조할 수 있으면서도 제조원가를 보다 낮출 수 있는 방안이 절실히 요구되는 실정이다.
엔진의 효율을 높이는 방법으로는 엔진구조나 연소개량에 의한 예는 많이 알려져 있는데, 이외에도 엔진 내의 왕복운동과 고속회전운동을 하는 부품의 경량화도 엔진의 효율을 높일 수 있으며, 특히 피스톤과 크랭크 샤프트를 연결하는 커넥팅 로드를 경량화하는 것을 엔진 출력의 특성을 개선할 수 있다.
한편, 일부에서는 커넥팅 로드를 포금 주조를 사용하여 생산하고 있는데, 이 경우 다공정수로 인한 치수 정밀도가 감소되고, 대량생산의 난이하며, 제품의 획일성이 감소되고, 생산성 감소와 함께 미세공, 수축공, 잔류가스 등으로 인한 불량률 증가 등 생산공정상 심각한 문제점이 발생되고 있는 실정이다.
또한 커넥팅 로드는 고가, 고중량의 동합금 소재가 사용되고 있으며 이에 따른 원소재 비용의 증가와 사용 중 고중량 부품 적용부위의 중량 증가에 따른 사용 에너지의 증가뿐 아니라 사용 시 고중량으로 인한 불편한 점 등 제품 및 사용상의 문제점들도 대량으로 발생하고 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 증기기관이나 내연기관 등에서 피스톤과 크랭크축을 연결하고, 피스톤의 움직임(동력)을 크랭크에 전달하는 커넥팅 로드를 정밀 다이케스팅 금형을 이용하여 알루미늄으로 제작할 수 있도록 함으로써 커넥팅 로드 자체의 재료비 및 생산원가를 대폭 저감시킬 수 있음은 물론 경량화가 가능하고, 최종 생산제품의 품질관리가 용이하며, 무변형 취출이 가능하고, 다이케스팅을 통한 제품의 제작시 알루미늄 용탕이 응고되며 방출되는 가스 및 불순물에 의한 제품의 결함을 방지할 수 있으며, 단순 생산공정으로 생산성이 우수한 초경량 알루미늄 커넥팅 로드를 제조할 수 있는 초경량 알루미늄 커넥팅 로드 제작용 정밀 다이케스팅 금형을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 수개의 커넥팅 로드 본체 성형 홈 또는 베어링 캡 성형 홈이 전면부에서 가로방향으로 형성되되, 상기 커넥팅 로드 본체 성형 홈은 커넥팅 로드의 대단부가 상방부에 위치되게 형성되고, 상기 커넥팅 로드 본체 성형 홈 또는 베어링 캡 성형 홈들 중 서로 인접된 커넥팅 로드 본체 성형 홈 또는 베어링 캡 성형 홈의 중간부에는 용탕 분기로가 각각 형성되어 상호 연결되되, 상기 용탕 분기로는 각각 용탕 주입로를 통해 하부 중앙에 형성된 용탕 분 기홈에 연결되며, 네 모서리부에는 각각 가이드 봉 결합공이 형성된 형태를 갖는 고정금형과; 수개의 커넥팅 로드 본체 성형 홈 또는 베어링 캡 성형 홈이 배면부에서 가로방향으로 형성되되, 상기 커넥팅 로드 본체 성형 홈은 커넥팅 로드의 대단부가 상방부에 위치되게 형성되고, 상기 커넥팅 로드 본체 성형 홈 또는 베어링 캡 성형 홈들 중 서로 인접된 커넥팅 로드 본체 성형 홈 또는 베어링 캡 성형 홈의 중간부에는 용탕 분기로가 각각 형성되어 상호 연결되되, 상기 용탕 분기로는 각각 용탕 주입로를 통해 용해된 알루미늄 용탕이 고압으로 주입되도록 하부 중앙에 천공된 인게이트에 연결되며, 네 모서리부에는 각각 상기 고정금형의 가이드 봉 결합공에 끼워져 결합되는 가이드 봉들이 배면부를 향해 돌출 형성된 구성을 갖고 금형 작동용 유압 실린더의 작동에 부응하여 상기 고정금형에 결합 또는 그로부터 분리되는 가동금형과; 연결판의 전면부에 돌출되게 설치된 상태에서 상기 고정금형의 커넥팅 로드 본체 성형 홈 또는 베어링 캡 성형 홈에 연통되도록 천공된 코어 결합공에 끼워진 형태로 결합되어 코어 작동용 유압 실린더에 의해 커넥팅 로드의 소단부에 형성되는 피스톤 결합용 핀공 또는 베어링 캡에 형성되는 볼트 체결공이 형성되게 하는 수개의 수평 코어와; 고정금형과 가동금형이 상호 결합된 상태에서 용탕 주입을 통한 제품의 다이케스팅 성형 완료 후 금형 작동용 유압 실린더의 구동에 의해 상기 가동금형이 고정금형으로부터 형개되면 고정금형의 커넥팅 로드 본체 성형 홈 또는 베어링 캡 성형 홈으로부터 커넥팅 로드 또는 베어링 캡을 각각 취출시켜 주는 제품 취출수단;으로 구성한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정금형의 커넥팅 로드 본체 성형 홈 상방부에는 양면에 가이드 홈이 구비된 수개의 코어 안내홈을 수직방향으로 더 형성하고, 상기 코어 안내홈에는 저면에 커넥팅 로드의 대단부 홈에 대향되는 홈 형성 돌기와 볼트 체결공을 형성시켜 주는 볼트 체결공 형성 코어가 구비되고 중간부에는 전면에서 후방부로 갈수록 상방향으로 경사진 핀 안내공이 천공되며 양측면에는 상기 코어 안내홈의 가이드 홈에 끼워져 슬라이딩 이동되는 가이드 돌기가 돌출 형성된 구성을 갖는 수직 코어를 상,하방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 설치하며, 상기 고정금형의 상면에는 가이드 결합편을 설치하고, 상기 가이드 결합편과 수직 코어의 상면 사이에는 수직 가이드 봉을 설치하되, 상기 수직 가이드 봉의 상단부와 가이드 결합편의 상면 사이에는 수직 코어가 상방향으로 리턴되도록 하는 리턴 스프링을 설치하고, 상기 가동금형의 커넥팅 로드 본체 성형 홈 상방부에는 수직 코어의 핀 안내공에 대응되는 경사각을 갖도록 경사 핀을 설치하여 가동금형이 고정금형에 밀착된 상태에서는 수직 코어가 코어 안내홈의 저면부로 하강하여 홈 형성 돌기와 볼트 체결공 형성 코어의 저단부가 커넥팅 로드 본체 성형 홈 중 대단부의 홈과 볼트 체결공에 위치되게 하고 가동금형이 고정금형으로부터 형개되면 수직 코어가 승강하며 홈 형성 돌기와 볼트 체결공 형성 코어가 커넥팅 로드 본체 성형 홈 중 대단부의 홈과 볼트 체결공으로부터 이격되게 한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 고정금형의 베어링 캡 성형 홈과 수직 코어의 홈 형성 돌기 저면에는 각각 베어링 캡과, 커넥팅 로드의 대단부에 형성된 "U"자형 홈에 오일 공급 홈을 형성시켜 주기 위한 오일 공급 홈 형성 돌기를 더 돌출 형성시킨 된 것을 특징으로 한다.
또, 상기 수평 코어와 수직 코어의 홈 형성 돌기 및 볼트 체결공 형성 코어의 단부에는 각각 표면 소착 방지용 코팅층을 더 형성시켜 준 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 코팅층은 TiN이나 AlN 또는 CrN 중 어느 한 재료로 코팅한 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 제품 취출수단은 소정 면적을 갖고 고정금형의 배면부에 설치되어 제품 취출용 유압 실린더의 구동방향에 부응하여 전,후방향으로 이동하는 판체와; 상기 판체의 전면에 돌출되게 설치된 상태에서 상기 고정금형의 커넥팅 로드 본체 성형 홈 또는 베어링 캡 성형 홈에 연통되도록 천공된 핀 결합공에 끼워진 형태로 결합되어 제품 취출용 유압 실린더에 의해 판체가 전진할 때 그에 부응하여 전진하며 고정금형의 커넥팅 로드 본체 성형 홈 또는 베어링 캡 성형 홈으로부터 커넥팅 로드 또는 베어링 캡을 각각 취출시켜 주는 수개의 제품 이젝팅 핀과; 상기 판체의 배면부에 결합되어 상기 고정금형의 커넥팅 로드 본체 성형 홈 또는 베어링 캡 성형 홈 내에서 다이케스팅 성형 완료된 커넥팅 로드 또는 베어링 캡의 취출에 필요한 동력을 발생시켜 주는 제품 취출용 유압 실린더;로 구성한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 고정금형 및 가동금형에 형성된 커넥팅 로드 본체 성형 홈 또는 베어링 캡 성형 홈의 최상단부에 형성되는 최종충전부위에는 커넥팅 로드 본체 성형 홈 또는 베어링 캡 성형 홈으로 충전된 알루미늄 용탕이 응고되며 방출되는 가스 및 불순물이 포집 고립되어 기포 및 수축에 의한 제품의 결함을 방지할 수 있도록 하는 기포고립 홈을 연장 형성한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 알루미늄 용탕이 고정금형 및 가동금형 내부로 충진되기 전의 온도는 205-215℃를 유지하도록 한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 알루미늄 용탕을 가동금형의 인게이트를 통해 고정금형 및 가동금형 내부로 고압 주입시킬 때의 주입온도는 605-615℃를 갖도록 한 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 증기기관이나 내연기관 등에서 피스톤과 크랭크축을 연결하고, 피스톤의 움직임(동력)을 크랭크에 전달하는 커넥팅 로드를 정밀 다이케스팅 금형을 통해 알루미늄으로 제작할 수 있도록 하되, 고정금형에 유압 실린더에 의해 작동되는 제품 취출수단을 설치하여 줌으로써 커넥팅 로드 자체의 재료비 및 생산원가를 대폭 저감시킬 수 있고, 경량화가 가능하며, 또한 제품 취출수단을 이용한 제품의 무변형 취출이 가능하고, 다이케스팅을 통한 제품의 제작시 알루미늄 용탕이 응고되며 방출되는 가스 및 불순물에 의한 제품의 결함을 방지할 수 있으며, 최종 생산제품의 품질관리가 용이하고, 단순 생산공정으로 생산성이 우수한 초경량 알루미늄 커넥팅 로드를 생산해 낼 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예 중 고정금형과 가동금형이 상호 결합되었을 때의 고정금형 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예 중 가동금형이 고정금형으로부터 형개되었 때의 고정금형 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예 중 가동금형이 고정금형으로부터 형개된 후 수평 코어가 빠졌을 때의 고정금형 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예 중 가동금형이 고정금형으로부터 형개된 후 제품 취출수단이 작동되어 제품을 취출한 상태의 고정금형 사시도이다.
또, 도 6은 본 발명의 일 실시 예 중 고정금형과 가동금형이 상호 결합되었을 때의 요부 확대 측 단면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예 중 고정금형에서 수평 코어가 빠져나오는 상태의 요부 확대 측 단면도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시 예 중 가동금형이 고정금형으로부터 형개된 후 제품 취출수단이 작동되어 제품을 취출하는 상태의 요부 확대 측 단면도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시 예 중 수직 코어의 요부 확대 정면도이다.
또한, 도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 분해 사시도이고, 도 11은 본 발명의 다른 실시 예 중 고정금형과 가동금형이 상호 결합되었을 때 및 금형들이 형개되었을 때의 고정금형 사시도이며, 도 12는 본 발명의 다른 실시 예 중 가동금형이 고정금형으로부터 형개된 후 수평 코어가 빠졌을 때의 고정금형 사시도이고, 도 13은 본 발명의 다른 실시 예 중 가동금형이 고정금형으로부터 형개된 후 제품 취출수단이 작동되어 제품을 취출한 상태의 고정금형 사시도이다.
그리고 도 14는 고정금형과 가동금형에 각각 형성된 커넥팅 로드 본체 성형 홈 내로 용탕을 충전시킬 때 전체적인 충전 양상도이고, 도 15는 고정금형과 가동금형 방향에서의 응고에 따른 기포고립 지역을 시뮬레이션한 결과도이며, 도 16은 고정금형과 가동금형 방향에서의 충전패턴 및 온도분포를 나타낸 결과도이고, 도 17은 액체 금속 용탕의 응고해석으로 응고시간이 예를 들어 3.87sec와 5.25sec시의 잔류액상 고립 지역도이며, 도 18은 본 발명의 타이케스팅 금형을 이용한 제품을 제조하며 충전해석을 해 본 결과 기포고립지역과 충전온도분포도이다.
이에 따르면 본 발명은, 수개의 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a) 또는 베어링 캡 성형 홈(11b)이 전면부에서 가로방향으로 형성되되, 상기 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a)은 커넥팅 로드의 대단부(51)가 상방부에 위치되게 형성되고, 상기 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a) 또는 베어링 캡 성형 홈(11b)들 중 서로 인접된 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a) 또는 베어링 캡 성형 홈(11b)의 중간부에는 용탕 분기로(12)가 각각 형성되어 상호 연결되되, 상기 용탕 분기로(12)는 각각 용탕 주입로(13)를 통해 하부 중앙에 형성된 용탕 분기홈(14)에 연결되며, 네 모서리부에는 각각 가이드 봉 결합공(15)이 형성된 형태를 갖는 고정금형(1)과;
수개의 커넥팅 로드 본체(21a) 성형 홈 또는 베어링 캡 성형 홈(21b)이 배면부에서 가로방향으로 형성되되, 상기 커넥팅 로드 본체 성형 홈(21a)은 커넥팅 로드의 대단부(51)가 상방부에 위치되게 형성되고, 상기 커넥팅 로드 본체 성형 홈(21a) 또는 베어링 캡 성형 홈(21b)들 중 서로 인접된 커넥팅 로드 본체 성형 홈(21a) 또는 베어링 캡 성형 홈(21b)의 중간부에는 용탕 분기로(22)가 각각 형성 되어 상호 연결되되, 상기 용탕 분기로(22)는 각각 용탕 주입로(23)를 통해 용해된 알루미늄 용탕이 고압으로 주입되도록 하부 중앙에 천공된 인게이트(24)에 연결되며, 네 모서리부에는 각각 상기 고정금형(1)의 가이드 봉 결합공(15)에 끼워져 결합되는 가이드 봉(25)들이 배면부를 향해 돌출 형성된 구성을 갖고 금형 작동용 유압 실린더(3)의 작동에 부응하여 상기 고정금형(1)에 결합 또는 그로부터 분리되는 가동금형(2)과;
연결판(71)의 전면부에 돌출되게 설치된 상태에서 상기 고정금형(1)의 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a) 또는 베어링 캡 성형 홈(11b)에 연통되도록 천공된 코어 결합공(16)에 끼워진 형태로 결합되어 코어 작동용 유압 실린더(72)에 의해 커넥팅 로드(5)의 소단부(53)에 형성되는 피스톤 결합용 핀공(53a) 또는 베어링 캡(6)에 형성되는 볼트 체결공(61)이 형성되게 하는 수개의 수평 코어(7)와;
고정금형(1)과 가동금형(2)이 상호 결합된 상태에서 용탕 주입을 통한 제품의 다이케스팅 성형 완료 후 금형 작동용 유압 실린더(3)의 구동에 의해 상기 가동금형(2)이 고정금형(1)으로부터 형개되면 고정금형(1)의 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a) 또는 베어링 캡 성형 홈(11b)으로부터 커넥팅 로드(5) 또는 베어링 캡(6)을 각각 취출시켜 주는 제품 취출수단(4);으로 구성한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정금형(1)의 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a) 상방부에는 양면에 가이드 홈(17a)이 구비된 수개의 코어 안내홈(17)을 수직방향으로 더 형성하고,
상기 코어 안내홈(17)에는 저면에 커넥팅 로드(5)의 대단부 홈(51a)에 대향되는 홈 형성 돌기(81)와 볼트 체결공(51b)을 형성시켜 주는 볼트 체결공 형성 코 어(82)가 구비되고 중간부에는 전면에서 후방부로 갈수록 상방향으로 경사진 핀 안내공(83)이 천공되며 양측면에는 상기 코어 안내홈(17)의 가이드 홈(17a)에 끼워져 슬라이딩 이동되는 가이드 돌기(84)가 돌출 형성된 구성을 갖는 수직 코어(8)를 상,하방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 설치하며,
상기 고정금형(1)의 상면에는 가이드 결합편(18)을 설치하고, 상기 가이드 결합편(18)과 수직 코어(8)의 상면 사이에는 수직 가이드 봉(85)을 설치하되, 상기 수직 가이드 봉(85)의 상단부와 가이드 결합편(18)의 상면 사이에는 수직 코어(8)가 상방향으로 리턴되도록 하는 리턴 스프링(86)을 설치하고,
상기 가동금형(2)의 커넥팅 로드 본체 성형 홈(21a) 상방부에는 수직 코어(8)의 핀 안내공(83)에 대응되는 경사각을 갖도록 경사 핀(26)을 설치하여 가동금형(2)이 고정금형(1)에 밀착된 상태에서는 수직 코어(8)가 코어 안내홈(17)의 저면부로 하강하여 홈 형성 돌기(81)와 볼트 체결공 형성 코어(82)의 저단부가 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a) 중 대단부(51)의 홈(51a)와 볼트 체결공(51b)에 위치되게 하고 가동금형(2)이 고정금형(1)으로부터 형개되면 수직 코어(8)가 승강하며 홈 형성 돌기(81)와 볼트 체결공 형성 코어(82)가 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a) 중 대단부(51)의 홈(51a)과 볼트 체결공(51b)으로부터 이격되게 한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 고정금형(1)의 베어링 캡 성형 홈(11b)과 수직 코어(8)의 홈 형성 돌기(81) 저면에는 각각 베어링 캡(6)과, 커넥팅 로드(5)의 대단부(51)에 형성된 "U"자형 홈(62)(51a)에 오일 공급 홈(62a)(51a-1)을 형성시켜 주기 위한 오일 공급 홈 형성 돌기(11b-1)(81a)를 더 돌출 형성시킨 된 것을 특징으로 한다.
또, 상기 수평 코어(7)와 수직 코어(8)의 홈 형성 돌기(81) 및 볼트 체결공 형성 코어(82)의 단부에는 각각 표면 소착 방지용 코팅층(7a)(81b)(82a)을 더 형성시켜 준 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 표면 소착 방지용 코팅층(7a)(81b)(82a)은 TiN이나 AlN 또는 CrN 중 어느 한 재료로 코팅한 것을 특징으로 한다.
한편, 이때, 상기 제품 취출수단(4)은
소정 면적을 갖고 고정금형(1)의 배면부에 설치되어 제품 취출용 유압 실린더(43)의 구동방향에 부응하여 전,후방향으로 이동하는 판체(41)와;
상기 판체(41)의 전면에 돌출되게 설치된 상태에서 상기 고정금형(1)의 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a) 또는 베어링 캡 성형 홈(11b)에 연통되도록 천공된 핀 결합공(19)에 끼워진 형태로 결합되어 제품 취출용 유압 실린더(43)에 의해 판체(41)가 전진할 때 그에 부응하여 전진하며 고정금형(1)의 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a) 또는 베어링 캡 성형 홈(11b)으로부터 커넥팅 로드(5) 또는 베어링 캡(6)을 각각 취출시켜 주는 수개의 제품 이젝팅 핀(42)과;
상기 판체(41)의 배면부에 결합되어 상기 고정금형(1)의 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a) 또는 베어링 캡 성형 홈(11b) 내에서 다이케스팅 성형 완료된 커넥팅 로드(5) 또는 베어링 캡(6)의 취출에 필요한 동력을 발생시켜 주는 제품 취출용 유압 실린더(43);로 구성한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 고정금형(1) 및 가동금형(2)에 형성된 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a,21a) 또는 베어링 캡 성형 홈(11b,21b)의 최상단부에 형성되는 최종충전부위에는 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a,21a) 또는 베어링 캡 성형 홈(11b,21b)으로 충전된 알루미늄 용탕이 응고되며 방출되는 가스 및 불순물이 포집 고립되어 기포 및 수축에 의한 제품의 결함을 방지할 수 있도록 하는 기포고립 홈(11c)(21c)을 연장 형성한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 알루미늄 용탕이 고정금형(1) 및 가동금형(2) 내부로 충진되기 전의 온도는 205-215℃를 유지하도록 한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 알루미늄 용탕을 가동금형(2)의 인게이트(24)를 통해 고정금형(1) 및 가동금형(2) 내부로 고압 주입시킬 때의 주입온도는 605-615℃를 갖도록 한 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명 초경량 알루미늄 커넥팅 로드 제작용 정밀 다이케스팅 금형에 대한 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 초경량 알루미늄 커넥팅 로드 제작용 정밀 다이케스팅 금형은, 도 1 및 도 10과 같이 기본적으로 고정금형(1)과 가동금형(2), 금형 작동용 유압 실린더(3), 코어 작동용 유압 실린더(72), 수평 코어(7) 및 제품 취출수단(4)을 포함하여 구성된 것을 주요기술 구성요소로 한다.
이때, 상기 고정금형(1)은 금형 자체가 도시 생략된 고정구에 고정 설치된 것으로, 그의 전면부에는 소단부(53)와 대단부(51) 및 몸체(52)로 구성되는 로드 본체(5)와, 상기 본체의 대단부(51)에 결합돠는 베어링 캡(6)으로 분리 형성되는 커넥팅 로드에 대응하여 수개의 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a) 또는 베어링 캡 성형 홈(11b)이 가로방향으로 형성되되, 상기 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a)은 커넥팅 로드의 대단부(51)가 상방부에 위치되게 형성되고, 또한 상기 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a) 또는 베어링 캡 성형 홈(11b)들 중 서로 인접된 한 쌍의 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a) 또는 베어링 캡 성형 홈(11b)의 중간부에는 용탕 분기로(12)가 각각 형성되어 상호 연결되게 형성함은 물론 상기 용탕 분기로(12)는 각각 용탕 주입로(13)를 통해 하부 중앙에 형성된 용탕 분기홈(14)에 연결하고, 네 모서리부에는 각각 가이드 봉 결합공(15)을 형성한 구성을 갖게 된다.
또한, 가동금형(2)은 상기 고정금형(1)과 달리 금형 작동용 유압 실린더(3)에 의해 상기 고정금형(1)에 결합 또는 그로부터 분리되는 형태로 설치되는 것으로, 그의 배면부에는 고정금형(1)에서와 마찬가지로 수개의 커넥팅 로드 본체 성형 홈(21a) 또는 베어링 캡 성형 홈(21b)이 가로방향으로 형성되되, 상기 커넥팅 로드 본체 성형 홈(21a)은 커넥팅 로드의 대단부(51)가 상방부에 위치되게 형성되고, 또 상기 커넥팅 로드 본체 성형 홈(21a) 또는 베어링 캡 성형 홈(21b)들 중 서로 인접된 커넥팅 로드 본체 성형 홈(21a) 또는 베어링 캡 성형 홈(21b)의 중간부에는 용탕 분기로(22)가 각각 형성되어 상호 연결되게 함은 물론 상기 용탕 분기로(22)는 각각 용탕 주입로(23)를 통해 용해된 알루미늄 용탕이 고압으로 주입되도록 하부 중앙에 천공된 인게이트(24)에 연결되하며, 네 모서리부에는 각각 상기 고정금형(1)의 가이드 봉 결합공(15)에 끼워져 결합되는 가이드 봉(25)들이 배면부를 향해 돌출 형성된 구성을 갖게 된다.
또, 상기 수평 코어(7)는 커넥팅 로드(5)의 소단부(53)에 형성되는 피스톤 결합용 핀공(53a) 또는 베어링 캡(6)에 형성되는 볼트 체결공(61)이 형성되게 하는 것으로, 연결판(71)의 전면부에 돌출되게 설치된 상태에서 상기 고정금형(1)의 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a) 또는 베어링 캡 성형 홈(11b)에 연통되도록 천공된 코어 결합공(16)에 끼워진 형태로 결합되어 커넥팅 로드(5) 및 베어링 캡(6)이 다이케스팅을 통해 성형될 때에는 상기 수직 코어(8)의 단부가 도 1 내지 도 3과 같이 가동금형(2)의 커넥팅 로드 본체 성형 홈(21a) 또는 베어링 캡 성형 홈(21b) 까지 밀려 들어간 형태를 유지하다가 가동금형(2)이 고정금형(1)으로부터 형개된 후 작동되는 코어 작동용 유압 실린더(72)에 의해 도 4와 도 7 및 도 12와 같이 후진하게 되므로 상기 커넥팅 로드(5)의 소단부(53) 또는 베어링 캡(6)에 각각 피스톤 결합용 핀공(53a) 또는 볼트 체결공(61)이 자동으로 형성되어 지게 된다.
한편, 상기 커넥팅 로드(5)의 대단부(51)에는 크랭크 축에 결합하기 위한 "U"자형 홈(51a)과, 상기 베어링 캡(6)이 볼트 체결되기 위한 볼트 체결공(51b)이 구비되어야 하므로, 상기 고정금형(1)에는 상기한 수직 코어(8) 이외에도 이들을 성형시켜 주기 위한 부재의 설치를 필요로 하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 상기 고정금형(1)의 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a) 상방부에는 도 1 내지 도 5와 같이 양면에 가이드 홈(17a)이 구비된 수개의 코어 안내홈(17)을 수직방향으로 더 형성하고, 상기 코어 안내홈(17)에는 저면에 커넥팅 로드(5)의 대단부 홈(51a)에 대향되는 홈 형성 돌기(81)와 볼트 체결공(51b)을 형성시켜 주는 볼트 체결공 형성 코어(82)가 구비되고 중간부에는 전면에서 후방부로 갈수록 상방향으로 경사진 핀 안내공(83)이 천공되며 양측면에는 상기 코어 안내홈(17)의 가이드 홈(17a)에 끼워져 슬라이딩 이동되는 가이드 돌기(84)가 돌출 형성된 구성을 갖는 수직 코어(8)를 상,하방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 설치하였다.
뿐만 아니라, 상기 고정금형(1)의 상면에는 가이드 결합편(18)을 설치하고, 상기 가이드 결합편(18)과 수직 코어(8)의 상면 사이에는 수직 가이드 봉(85)을 설치하되, 상기 수직 가이드 봉(85)의 상단부와 가이드 결합편(18)의 상면 사이에는 수직 코어(8)가 상방향으로 리턴되도록 하는 리턴 스프링(86)을 설치함은 물론 상기 가동금형(2)의 커넥팅 로드 본체 성형 홈(21a) 상방부에는 상기 수직 코어(8)의 핀 안내공(83)에 대응되는 경사각을 갖도록 경사 핀(26)을 설치하여 주었다.
따라서, 상기 가동금형(2)이 고정금형(1)에 밀착된 상태에서는 경사 핀(26)의 밀림 작동에 부응하여 도 2와 같이 상기 수직 코어(8)가 코어 안내홈(17)의 저면부로 하강하여 홈 형성 돌기(81)와 볼트 체결공 형성 코어(82)의 저단부가 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a) 중 대단부(51)의 홈(51a)에 위치하게 되고, 상기 가동금형(2)이 금형 작동용 유압 실린더(3)의 작동에 부응하여 고정금형(1)으로부터 형개될 때 상기 수직 코어(8)의 경사진 핀 안내공(83)에 끼워진 상태를 갖는 가동금형(2)의 경사 핀(26)이 도 3 및 도 4와 같이 수직 코어(8)를 코어 안내홈(17)의 상방향으로 이동시켜 주게 되므로 상기 수직 코어(8)가 승강하며 홈 형성 돌기(81)와 볼트 체결공 형성 코어(82)가 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a) 중 대단부(51)의 홈(51a)과 볼트 체결공(51b)으로부터 이격되므로 상기 커넥팅 로드(5)의 대단부에 "U"자형 홈(51a)과 볼트 체결공(51b)이 자동으로 형성됨은 물론 추후 제품 취출수단(4)이 작동되어 제품들이 고정금형(1)으로부터 취출될 때 수직 코어(8)가 제품의 취출 과정에서 아무런 지장을 주지 않게 된다.
한편, 종래의 커넥팅 로드의 재질인 포금주물(BrC3)의 경우 대,소단부 내경부의 내마모성을 증가시키기 위하여 내경부 표면을 Sn층으로 도금처리를 실시하고 있으나, 본 발명에서는 제품의 소재를 동합금에서 경량합금인 Al 다이캐스팅 합금으로 변화시킴에 따라 내경부의 내마모성 향상을 위해 Sn층 도금은 적용하기가 불가능하다.
따라서, 본 발명에서는 상기 고정금형(1)의 베어링 캡 성형 홈(11b)과 상기 수직 코어(8)의 홈 형성 돌기(81) 저면에는 각각 베어링 캡(6)과, 커넥팅 로드(5)의 대단부(51)에 형성된 "U"자형 홈(62)(51a)에 도 9 및 도 11과 같이 오일 공급 홈(62a)(51a-1)을 형성시켜 주기 위한 오일 공급 홈 형성 돌기(11b-1)(81a)를 더 돌출 형성시켜 주어 내마모성을 향상시켜 줄 수 있도록 하였다.
또한, 다이캐스팅 금형의 게이트 주변 코어부에서 용손으로 인한 소착 현상이 발생하여 금형의 내구성 및 제품 품질에 악영향을 미치게 됨에 따라, 본 발명에서는 상기 수평 코어(7)와 수직 코어(8)의 홈 형성 돌기(81) 및 볼트 체결공 형성 코어(82)의 단부에는 TiN이나 AlN 또는 CrN 중 어느 한 재료를 이용하여 도 6 내지 도 9와 같이 각각 표면 소착 방지용 코팅층(7a)(81b)(82a)을 더 형성시켜 줌으로써 금형 코어 핀류의 소착 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 금형 자체의 수명을 대폭 연장할 수 있다.
그리고, 상기 제품 취출수단(4)은 판체(41)와 수개의 제품 이젝팅 핀(42) 및 제품 취출용 유압 실린더(43)로 구성된 상태에서 상기 고정금형(1)의 배면부에 설치되어 고정금형(1)과 가동금형(2)이 상호 결합된 상태에서 용탕 주입을 통한 제품의 다이케스팅 성형 완료 후 금형 작동용 유압 실린더(3)의 구동에 의해 상기 가동금형(2)이 고정금형(1)으로부터 형개되면 고정금형(1)의 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a) 또는 베어링 캡 성형 홈(11b)으로부터 도 5와 도 8 및 3ㅗ 13과 같이 커넥팅 로드(5) 또는 베어링 캡(6)을 각각 취출시켜 주는 기능을 수행하게 된다.
이때, 상기 제품 취출수단(4)의 구성품 중 판체(41)는 소정 두께와 면적을 갖는 사각 철판으로 성형하여 고정금형(1)의 배면부에 설치한 것으로, 제품 취출용 유압 실린더(43)의 구동방향에 부응하여 전,후방향으로 이동하며 수개의 제품 이젝팅 핀(42)을 전진 또는 후진시켜 주게 된다.
또, 상기한 수개의 제품 이젝팅 핀(42)은 상기 판체(41)의 전면에 돌출되게 설치된 상태에서 상기 고정금형(1)의 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a) 또는 베어링 캡 성형 홈(11b)에 연통되도록 천공된 핀 결합공(19)에 끼워진 형태로 결합된 구성을 갖고, 제품 취출용 유압 실린더(43)에 의해 판체(41)가 전진할 때 그에 부응하여 전진하며 고정금형(1)의 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a) 또는 베어링 캡 성형 홈(11b)으로부터 커넥팅 로드(5) 또는 베어링 캡(6)을 각각 취출시켜 주게 된다.
또한, 상기 제품 취출용 유압 실린더(43)는 판체(41)의 배면부에 결합되어 상기 고정금형(1)의 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a) 또는 베어링 캡 성형 홈(11b) 내에서 다이케스팅 성형 완료된 커넥팅 로드(5) 또는 베어링 캡(6)의 취출에 필요 한 동력을 발생시켜 주게 된다.
한편, 상기 금형 작동용 유압 실린더(3)를 작동시켜 가동금형(2)을 고정금형(1)과 상호 밀착시킨 상태에서 도시 생략된 용탕 주입기를 작동시켜 알루미늄 용탕을 가동금형(2)의 인게이트(24)를 통해 고정금형(1)과 가동금형(2)에 각각 형성된 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a,21a) 또는 베어링 캡 성형 홈(11b,21b) 내로 충전시킬 때 전체적인 충전 양상은 도 14와 같이 나타나게 된다.
그런데 상기와 같이 다이케스팅 금형의 내부로 알루미늄 용탕을 충진시킬 때 용탕이 응고되며 기포 형태로 발생되는 가스나 불순물에 의해 제품 자체에 결함이 발생될 우려가 있다.
따라서, 본 출원인은 상기 고정금형(1)과 가동금형(2) 방향에서의 응고에 따른 기포고립 지역을 시뮬레이션한 결과, 도 15와 같이 기포고립지역이 주로 최종 충전부위와 인게이트(24) 주위에 집중되어 있음을 알 수 있었으며, 이 결과는 도 14의 전체적인 충전양상에서 최종충전구역이 기포고립지역이 될 것이라고 예측한 결과와 동일한 결론을 얻을 수 있었다.
한편, 도 16은 고정금형(1)과 가동금형(2) 방향에서의 충전패턴 및 온도분포를 나타낸 결과로서 온도가 떨어지지 않고 원활하게 충전되고 있는 양상을 볼 수 있으며, 충전 시 온도가 급격하게 떨어지게 되면 용탕의 공급이 원활하게 진행되지 않아 제품의 형상에서 불량이 발생하게 됨에 따라 본 발명에서 설계된 금형으로 액체 금속 용탕이 캐비티에 충전될 경우 금형 온도제어에는 별 문제점이 없는 것으로 나타나고 있음을 알 수 있었다.
이와 같이 알루미늄 용탕을 다이케스팅 금형의 내부로 충진 중 발생되는 가스 및 불순물은 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a,21a) 또는 베어링 캡 성형 홈(11b,21b)의 최 상단 위치인 최종충전부위(즉, 액체 금속이 러너를 따라 제품 캐비티(cavity)에 충전됨에 따라 최종으로 액체금속이 충전되는 부위이며 최후에 응고가 완료되는 지점)에 가장 많이 편석되어 집중되는 부위가 될 가능성이 가장 높음에 제품에 하중이 가해지게 되면 이 부분에서 응력이 집중되어 파괴가 발생됨으로서 제품 불량이 발생할 수 있는 가능성이 가장 높게 된다.
또한, 도 17은 액체 금속 용탕(즉, 알루미늄 용탕)의 응고해석으로 응고시간이 예를 들어 3.87sec와 5.25sec시의 잔류액상 고립지역을 나타낸 것이며, 잔류액상 고립지역이란 액체금속이 최종 주입된 후 응고됨에 따라 액체 용탕이 최종으로 응고되는 지점으로 이 지역에서 수축공 발생 등 주조결함이 발생되는 영역임에 따라 제품응고과정을 사전 응고 해석함으로써 이러한 주조결함이 발생될 수 있는 영역을 방지할 수 있음을 알 수 있었다.
따라서, 본 발명에서는 이러한 응고해석 결과를 활용하여 시뮬레이션 상에서 발생되었던 주조결함이 발생되지 않는 게이트 위치와 크기 및 응고속도를 조절할 수 있는 최적의 금형 설계 기술을 확보할 수 있었다.
이에 따라 본 발명에서는 상기 고정금형(1) 및 가동금형(2)에 형성된 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a,21a) 또는 베어링 캡 성형 홈(11b,21b)의 최상단부에 형성되는 최종충전부위에 기포고립 홈(11c)(21c)을 더 연장 형성하여 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a,21a) 또는 베어링 캡 성형 홈(11b,21b)으로 충전된 알루미늄 용탕이 응고되며 방출되는 가스 및 불순물이 상기 기포고립 홈(11c)(21c)에 포집 및 고립되어 기포 및 수축에 의한 제품의 결함이 방지될 수 있도록 하였다.
이와 같이 상기 고정금형(1) 및 가동금형(2)에 형성된 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a,21a) 또는 베어링 캡 성형 홈(11b,21b)의 최상단부에 형성되는 최종충전부위에 기포고립 홈(11c)(21c)을 더 연장 형성하여 주고 타이케스팅 금형을 이용한 제품을 제조하며 충전해석을 해 본 결과, 도 18과 같이 기포고립지역과 충전온도분포를 확인할 수 있었고, 응고해서 결과로서는 수축결함 예상지역을 확인할 수 있었으며, 이러한 결과를 활용하여 기포 및 수축결함 등의 불량이 발생하지 않는 최적의 금형설계 기술을 확보할 수 있었다.
또한, 본 발명의 다이케스팅 금형을 이용하여 케넥팅 로드를 제조함에 있어서, 알루미늄 용탕이 고정금형(1) 및 가동금형(2) 내부로 충진되기 전의 고정금형(1) 및 가동금형(2)에 대한 온도를 시험해 본 결과 205-215℃를 유지시켜 주는 것이 바람직함을 알 수 있었고, 또한 상기 알루미늄 용탕을 가동금형(2)의 인게이트(24)를 통해 고정금형(1) 및 가동금형(2) 내부로 고압 주입시킬 때의 주입온도는 605-615℃를 갖도록 제어함으로써 최적의 알루미늄 커넥팅 로드를 제조해 낼 수 있음을 알 수 있었다.
한편, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 정밀 다이케스팅 금형을 이용하여 제작된 커넥팅 로드(5) 및 베어링 캡(6)을 금형으로부터 취출한 후 완제품을 만들기 위해 불필요한 부위를 절단하고 절삭 가동 등을 실시할 때 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a,21a) 또는 베어링 캡 성형 홈(11b,21b)의 최상단부에 형성된 기포고립 홈(11c)(21c)에 의해 연장 형성된 부위를 절단하여 줌으로써 알루미늄 커넥팅 로드 자체에는 가스에 의한 기포나 불순물 등이 전혀 포함되어 있지 않는 완벽한 초경량 알루미늄 커넥팅 로드로 제조가 완료되게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 커넥팅 로드를 정밀 다이케스팅 금형을 통해 알루미늄으로 제작할 수 있도록 함으로써 커넥팅 로드 자체의 재료비 및 생산원가를 대폭 저감시킬 수 있었음은 물론 경량화가 가능하였고, 또 제품을 금형으로부터 취출 시킬 때 제품 취출수단을 이용함으로써 제품의 무변형 취출이 가능하였으며, 또한 커넥팅 로드 본체 성형 홈(11a,21a) 또는 베어링 캡 성형 홈(11b,21b)의 최상단부에 형성되는 최종충전부위에 기포고립 홈(11c)(21c)을 형성하여 줌으로써 다이케스팅을 통한 제품의 제작시 알루미늄 용탕이 응고되며 방출되는 가스 및 불순물에 의한 제품의 결함을 방지할 수 있었고, 그 결과 최종 생산제품의 품질관리가 용이하고, 단순 생산공정으로 생산성이 우수한 초경량 알루미늄 커넥팅 로드를 생산해 낼 수 있었다.
상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예 중 고정금형과 가동금형이 상호 결합되었을 때의 고정금형 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예 중 가동금형이 고정금형으로부터 형개되었 때의 고정금형 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예 중 가동금형이 고정금형으로부터 형개된 후 수평 코어가 빠졌을 때의 고정금형 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예 중 가동금형이 고정금형으로부터 형개된 후 제품 취출수단이 작동되어 제품을 취출한 상태의 고정금형 사시도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예 중 고정금형과 가동금형이 상호 결합되었을 때의 요부 확대 측 단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시 예 중 고정금형에서 수평 코어가 빠져나오는 상태의 요부 확대 측 단면도.
도 8은 본 발명의 일 실시 예 중 가동금형이 고정금형으로부터 형개된 후 제품 취출수단이 작동되어 제품을 취출하는 상태의 요부 확대 측 단면도.
도 9는 본 발명의 일 실시 예 중 수직 코어의 요부 확대 정면도.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 분해 사시도.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예 중 고정금형과 가동금형이 상호 결합되었을 때 및 금형들이 형개되었을 때의 고정금형 사시도.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예 중 가동금형이 고정금형으로부터 형개된 후 수평 코어가 빠졌을 때의 고정금형 사시도.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예 중 가동금형이 고정금형으로부터 형개된 후 제품 취출수단이 작동되어 제품을 취출한 상태의 고정금형 사시도.
도 14는 고정금형과 가동금형에 각각 형성된 커넥팅 로드 본체 성형 홈 내로 용탕을 충전시킬 때 전체적인 충전 양상도.
도 15는 고정금형과 가동금형 방향에서의 응고에 따른 기포고립 지역을 시뮬레이션한 결과도.
도 16은 고정금형과 가동금형 방향에서의 충전패턴 및 온도분포를 나타낸 결과도.
도 17은 액체 금속 용탕의 응고해석으로 응고시간이 예를 들어 3.87sec와 5.25sec시의 잔류액상 고립 지역도.
도 18은 본 발명의 타이케스팅 금형을 이용한 제품을 제조하며 충전해석을 해 본 결과 기포고립지역과 충전온도분포도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 고정금형 2 : 가동금형
3 : 금형 작동용 유압 실린더 4 : 제품 취출수단
5 : 커넥팅 로드 6 : 베어링 캡
7 : 수평 코어
7a,81b,82a : 표면 소착 방지용 코팅층
8 : 수직 코어 11a,21a : 커넥팅 로드 본체 성형 홈
11b,21b : 베어링 캡 성형 홈 11b-1,81a : 오일 공급 홈 형성 돌기
11c,21c : 기포고립 홈 12,22 : 용탕 분기로
13,23 : 용탕 주입로 14: 용탕 분기홈
15 : 가이드 봉 결합공 16 : 코어 결합공
17 : 코어 안내홈 17a : 가이드 홈
18 : 가이드 결합편 19 : 핀 결합공
24 : 인게이트 25 : 가이드 봉
26 : 경사 핀 41 : 판체
42 : 제품 이젝팅 핀 43 : 제품 취출용 유압 실린더
51 : 대단부 51a,62 : "U"자형 홈
51a-1,62 : 오일 공급 홈 51b,61 : 볼트 체결공
52 : 몸체 53 : 소단부
53a : 피스톤 결합용 핀공 71 : 연결판
72 : 코어 작동용 유압 실린더 81 : 홈 형성 돌기
82 : 볼트 체결공 형성 돌기 83 : 핀 안내공
84 : 가이드 돌기 85 : 수직 가이드 봉
86 : 리턴 스프링

Claims (7)

  1. 수개의 커넥팅 로드 본체 성형 홈 또는 베어링 캡 성형 홈이 전면부에서 가로방향으로 형성되되, 상기 커넥팅 로드 본체 성형 홈은 커넥팅 로드의 대단부가 상방부에 위치되게 형성되고, 상기 커넥팅 로드 본체 성형 홈 또는 베어링 캡 성형 홈들 중 서로 인접된 커넥팅 로드 본체 성형 홈 또는 베어링 캡 성형 홈의 중간부에는 용탕 분기로가 각각 형성되어 상호 연결되되, 상기 용탕 분기로는 각각 용탕 주입로를 통해 하부 중앙에 형성된 용탕 분기홈에 연결되며, 네 모서리부에는 각각 가이드 봉 결합공이 형성된 형태를 갖는 고정금형과;
    수개의 커넥팅 로드 본체 성형 홈 또는 베어링 캡 성형 홈이 배면부에서 가로방향으로 형성되되, 상기 커넥팅 로드 본체 성형 홈은 커넥팅 로드의 대단부가 상방부에 위치되게 형성되고, 상기 커넥팅 로드 본체 성형 홈 또는 베어링 캡 성형 홈들 중 서로 인접된 커넥팅 로드 본체 성형 홈 또는 베어링 캡 성형 홈의 중간부에는 용탕 분기로가 각각 형성되어 상호 연결되되, 상기 용탕 분기로는 각각 용탕 주입로를 통해 용해된 알루미늄 용탕이 고압으로 주입되도록 하부 중앙에 천공된 인게이트에 연결되며, 네 모서리부에는 각각 상기 고정금형의 가이드 봉 결합공에 끼워져 결합되는 가이드 봉들이 배면부를 향해 돌출 형성된 구성을 갖고 금형 작동용 유압 실린더의 작동에 부응하여 상기 고정금형에 결합 또는 그로부터 분리되는 가동금형과;
    연결판의 전면부에 돌출되게 설치된 상태에서 상기 고정금형의 커넥팅 로드 본체 성형 홈 또는 베어링 캡 성형 홈에 연통되도록 천공된 코어 결합공에 끼워진 형태로 결합되어 코어 작동용 유압 실린더에 의해 커넥팅 로드의 소단부에 형성되는 피스톤 결합용 핀공 또는 베어링 캡에 형성되는 볼트 체결공이 형성되게 하는 수개의 수평 코어와;
    고정금형과 가동금형이 상호 결합된 상태에서 용탕 주입을 통한 제품의 다이케스팅 성형 완료 후 금형 작동용 유압 실린더의 구동에 의해 상기 가동금형이 고정금형으로부터 형개되면 고정금형의 커넥팅 로드 본체 성형 홈 또는 베어링 캡 성형 홈으로부터 커넥팅 로드 또는 베어링 캡을 각각 취출시켜 주는 제품 취출수단;으로 구성하되,
    상기 고정금형의 커넥팅 로드 본체 성형 홈 상방부에는 양면에 가이드 홈이 구비된 수개의 코어 안내홈을 수직방향으로 형성하고,
    상기 코어 안내홈에는 저면에 커넥팅 로드의 대단부 홈에 대향되는 홈 형성 돌기와 볼트 체결공을 형성시켜 주는 볼트 체결공 형성 코어가 구비되고 중간부에는 전면에서 후방부로 갈수록 상방향으로 경사진 핀 안내공이 천공되며 양측면에는 상기 코어 안내홈의 가이드 홈에 끼워져 슬라이딩 이동되는 가이드 돌기가 돌출 형성된 구성을 갖는 수직 코어를 상,하방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 설치하며,
    상기 고정금형의 상면에는 가이드 결합편을 설치하고, 상기 가이드 결합편과 수직 코어의 상면 사이에는 수직 가이드 봉을 설치하되, 상기 수직 가이드 봉의 상단부와 가이드 결합편의 상면 사이에는 수직 코어가 상방향으로 리턴되도록 하는 리턴 스프링을 설치하고,
    상기 가동금형의 커넥팅 로드 본체 성형 홈 상방부에는 상기 수직 코어의 핀 안내공에 대응되는 경사각을 갖도록 경사 핀을 설치하여 가동금형이 고정금형에 밀착된 상태에서는 수직 코어가 코어 안내홈의 저면부로 하강하여 홈 형성 돌기와 볼트 체결공 형성 코어의 저단부가 커넥팅 로드 본체 성형 홈 중 대단부의 홈과 볼트 체결공에 위치되게 하고 가동금형이 고정금형으로부터 형개되면 수직 코어가 승강하며 홈 형성 돌기와 볼트 체결공 형성 코어가 커넥팅 로드 본체 성형 홈 중 대단부의 홈과 볼트 체결공으로부터 이격되게 한 것을 특징으로 하는 초경량 알루미늄 커넥팅 로드 제작용 정밀 다이케스팅 금형.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정금형의 베어링 캡 성형 홈과 수직 코어의 홈 형성 돌기 저면에는 각각 베어링 캡과, 커넥팅 로드의 대단부에 형성된 "U"자형 홈에 오일 공급 홈을 형성시켜 주기 위한 오일 공급 홈 형성 돌기를 더 돌출 형성시킨 된 것을 특징으로 하는 초경량 알루미늄 커넥팅 로드 제작용 정밀 다이케스팅 금형.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 수평 코어와 수직 코어의 홈 형성 돌기 및 볼트 체결공 형성 코어의 단부에는 각각 TiN이나 AlN 또는 CrN 중 어느 한 재료로 표면 소착 방지용 코팅층을 더 형성시켜 준 것을 특징으로 하는 초경량 알루미늄 커넥팅 로드 제작용 정밀 다이케스팅 금형.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
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