KR101143361B1 - 압탕 가열식 주형 어셈블리 및 이를 이용한 주조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압탕 가열식 주형 어셈블리 및 이를 이용한 주조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주형 본체의 상부에 압탕 공간부의 가열을 위한 가스 화염 토출유닛을 구비함으로써 압탕부의 급랭(急冷)으로 인해 발생하는 주물(鑄物)의 결함을 최소화할 수 있으며, 또한 이에 의해 압탕부의 부피를 줄여 제작비를 절감할 수 있는 압탕 가열식 주형 어셈블리 및 이를 이용한 주조방법에 관한 것이다.
그 구성은, 캐비티 및 이의 상부에 배열된 압탕 공간부를 갖는 주형 본체; 및 상기 주형 본체 상부에 얹히어 상기 압탕 공간부를 위한 가스 화염 토출 유닛; 을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하며,
그 주조방법은, 상기 주형 본체 캐비티 및 압탕 공간부에 용탕을 부어 넣는 주입단계; 상기 가스 화염 토출 유닛을 이용해 상기 압탕 공간부로 화염을 토출하는 가열단계; 상기 가열단계를 거친 후 강제 또는 자연 냉각에 의해 응고된 중간 주물을 상기 주형 본체의 캐비티 및 압탕 공간부로부터 분리하는 탈형단계; 및 상기 탈형된 중간 주물에 있어 상기 압탕 공간부에 의해 주조된 압탕부를 제거하는 후처리단계; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

압탕 가열식 주형 어셈블리 및 이를 이용한 주조방법{Mold Assembly and Method for Casting the Same}

본 발명은 압탕 가열식 주형 어셈블리 및 이를 이용한 주조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주형 본체의 상부에 압탕 공간부의 가열을 위한 가스 화염 토출유닛을 구비함으로써 압탕부의 급랭(急冷)으로 인해 발생하는 주물(鑄物)의 결함을 최소화할 수 있으며, 또한 이에 의해 압탕부의 부피를 줄여 제작비를 절감할 수 있는 압탕 가열식 주형 어셈블리 및 이를 이용한 주조방법에 관한 것이다.

주조(鑄造) 시 압탕 공간부를 가열하여 압탕부의 급랭을 방지하고자 하는 기술로는,

대한민국공개특허 특2003-0087109호(2003.11.13.등록, 이하 '선행기술'이라고 함) 『압탕부 가열장치 및 이를 이용한 중력주조방법』이 제시되어 있는바,

상기 선행기술은 제어신호에 따라 온(on)/오프(off) 되는 전원공급장치와, 압탕 몰드 상측에 설치되어 상기 전원공급장치로부터 공급되는 전원으로 압탕부 상면을 가열하는 열원과, 압탕부 상면의 온도신호를 출력하는 온도측정수단과, 상기 온도신호에 따라 상기 전원공급장치를 제어하는 제어수단을 포함하여 이루어진 것으로서,

압탕부의 급격한 응고를 방지하여 주물의 결함을 최소화하고, 가열량의 조절을 통해 압탕의 효과를 상승시켜 압탕부의 양을 줄이면서도 고품질의 주물을 제조할 수 있도록 한 기술이다.

상기 선행기술은 압탕부의 가열 및 가열량의 조절이 가능함에 따라 압탕의 효과를 상승시킬 수 있는 효과가 있으나,

가열량의 조절을 위하여 전원공급장치, 온도측정수단 및 제어수단이 구비되어야 함으로써 이를 위한 전원(電源)이 별도로 마련되어야할 뿐만 아니라, 장치의 구성이 복잡해지고 대형화되어 시설비가 상승하게 되는 문제가 있다.

또한, 열원에 대한 기술이 구체적으로 마련되어 있지않아 압탕부의 가열을 위한 적합한 기술이 요구되는 바이다.

상기와 같은 해결 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 압탕 가열식 주형 어셈블리는,

캐비티 및 이의 상부에 배열된 압탕 공간부를 갖는 주형 본체; 및

상기 주형 본체 상부에 얹히어 상기 압탕 공간부를 위한 가스 화염 토출 유닛;

을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 가스 화염 토출 유닛은,

유로를 갖는 격자형 베이스 프레임,

상기 베이스 프레임에 배열된 하방 토출형 복수의 노즐, 그리고

상기 베이스 프레임의 유로와 연결되는 가스 및 산소 공급부

로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 베이스 프레임에는 상기 주형 본체 상단부에 얹히는 제1 및 제2 서포트가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기와 같은 해결 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 압탕 가열식 주형 어셈블리를 이용한 주조방법은,

상기 주형 본체 캐비티 및 압탕 공간부에 용탕을 부어 넣는 주입단계;

상기 가스 화염 토출 유닛을 이용해 상기 압탕 공간부로 화염을 토출하는 가열단계;

상기 가열단계를 거친 후 강제 또는 자연 냉각에 의해 응고된 중간 주물을 상기 주형 본체의 캐비티 및 압탕 공간부로부터 분리하는 탈형단계; 및

상기 탈형된 중간 주물에 있어 상기 압탕 공간부에 의해 주조된 압탕부를 제거하는 후처리단계;

를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 압탕 가열식 주형 어셈블리 및 이를 이용한 주조방법은,

압탕부를 가열함으로써 압탕부의 급랭(急冷)으로 인한 주물(鑄物)의 결함을 최소화할 수 있으며, 또한 이에 의해 압탕부의 부피를 줄여 제작비를 절감할 수 있는 가장 큰 효과가 있다.

또한, 압탕부의 가열을 위한 장치로 주형 본체 상부에 얹힐 수 있을 정도의 크기를 갖는 가스 화염 토출유닛이 구비됨으로써, 장치가 작고 간단한 구성을 가질 뿐만 아니라 별도의 전원(電源)을 요하지 않아 시설비가 저렴하며 조작이 쉬운 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 주형 어셈블리의 분해 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 주형 어셈블리의 단면 구성도.
도 3은 도 2에서 용탕이 주입된 상태를 나타낸 단면 구성도.
도 4는 탈형단계를 거친 중간 주물을 나타낸 정면 구성도.
도 5는 후처리단계를 거친 최종 주물을 나타낸 정면 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 주형 어셈블리를 이용한 주조방법에 대한 공정 순서도.

이하, 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 내용을 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 압탕 가열식 주형 어셈블리(이하, '주형 어셈블리'라고 한다)는 크게 주형 본체(100) 및 가스 화염 토출유닛(200)으로 이루어진다.

각 구성에 대해 살펴보면,

상기 주형 본체(100)는 내부 공간을 갖도록 일체로 이루어지거나, 또는 네 분체(111)와 상기 네 분체(111) 하부를 밀폐하기 위한 바닥플레이트(111A)를 갖는 사각틀(110)의 형상을 갖는다. 또한, 상기 주형 본체(100)는 네 분체(111)로 이루어질 경우 별도의 구동수단에 의해서 벌어졌다가 다시 모여 합쳐지는 구조로 형성될 수 있다.

또한, 상기 주형 본체(100)에는 상기 사각틀(110)의 네 분체(111)가 이루는 내부 공간을 상하로 구획하도록 상기 내부 공간에 내장되고 상하 관통형 유통홀(121)을 갖는 코어(120)와, 상기 사각틀(110)의 네 분체(111)가 이루는 내부 공간에서 상기 코어(120) 하부와 상부 각각에 배열되는 캐비티(cavity, 130) 및 압탕 공간부(140)를 포함한다.
이때 상기 코어(120)의 유통홀(121)은 둘 이상 형성되는 것이 바람직하고, 상기 압탕 공간부(140)로 공급된 용탕(300)이 상기 유통홀(121)을 통해 상기 캐비티(130) 내로 유입된다.

도 1을 참조하면, 상기 사각틀(110)과 코어(120) 사이에는 주입구(160)가 형성되며, 이의 상부에는 레이들(ladle, 150)이 배치된다. 상기 레이들(150)은 회전축(151)에 의해 선회가능하게 설치된다.

상기 가스 화염 토출유닛(200)은 상기 주형 본체(100) 상부에 얹히어 상기 압탕 공간부(140)에 화염(F)을 토출(吐出)하기 위한 것으로서,

내부에 유로(流路, 211)를 갖는 베이스 프레임(210),

상기 유로(211)와 연결되도록 상기 베이스 프레임(210) 하부에 설치되는 복수의 하방 토출형 노즐(220), 그리고

상기 유로(211)와 연결되도록 상기 베이스 프레임(210) 후단부에 설치되는 공급부(230)

를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 베이스 프레임(210)은 격자 형상을 가지며,
상기 가스 화염 토출유닛(200)은 상기 사각틀(110)의 네 분체(111) 중 마주보는 두 분체(111) 상단부에 얹히도록 상기 베이스 프레임(210) 양단부에 각각 설치되는 두 제1서포트(212a)와, 상기 사각틀(110)의 네 분체(111) 중 상기 두 제1서포트(212a)가 얹힌 두 분체(111)와 인접한 하나의 분체(111) 상단부에 얹히도록 상기 베이스 프레임(210) 후단부에 설치되는 제2서포트(212b)를 포함한다.

상기 공급부(230)는 상기 유로(211)와 소통되는 대응 유로(231)를 갖고 상기 베이스 프레임(210)에 연결된다. 도시된 바에 의하면, 상기 공급부(230)는 가스 공급부(230a) 및 산소 공급부(230b)로 분기(分岐)되며, 이의 단부(端部)에는 커플러(232)와 밸브(233)가 설치되어 각각 연결호스(234)에 의해 가스 및 산소 봄베와 연결된다. 한편, 이때에 사용되는 가스는 LPG나 아세틸렌 등의 가연성 기체가 사용된다.

상기 노즐(220)은 상기 공급부(230)로부터 상기 베이스 프레임(210)에 공급되는 가스와 산소의 혼합가스를 분사하기 위한 것으로서, 상기 베이스 프레임(210)의 하부에 설치되되, 상기 압탕 공간부(140)를 향해 배열되는 하방 토출형 구조를 갖는다.

한편, 상기 혼합가스는 상기 가스 및 산소 공급부(230a, 230b)에 설치된 밸브(233)의 조작에 의해 손쉽게 분사될 수 있으며, 이에 의해 분사된 혼합가스는 상기 캐비티(130) 및 압탕 공간부(140)에 주입된 용탕(熔湯, 300)의 열기로 인하여 자체발화될 수 있다. 하지만, 필요에 따라서는 혼합가스의 발화를 위한 별도의 점화장치가 구비될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 주형 어셈블리에 의하면,

상기 주형 본체(100)에 용탕(300)을 주입한 후 상기 가스 화염 토출유닛(200)이 상기 주형 본체(100)의 압탕 공간부(140)에 화염(F)을 토출함으로써 주입된 용탕(300)의 압탕부(310)를 가열하게 된다.

상기 압탕부(310)는 용탕(300)의 응고 시 수축에 의한 소재의 부족분을 보충하고 불균일 응고를 방지하는 열원(熱源)의 역할을 하는 것으로서, 통상 최종 주물(C, 도 5 참조)의 무게와 동등한 수준의 양이 요구되나, 본 발명의 주형 어셈블리에 의하면 상기 가스 화염 토출유닛(200)이 상기 압탕부(310)를 가열함으로써 압탕부(310)의 요구량을 대폭 감소시킬 수 있는 것이다.

이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 압탕 가열식 주형 어셈블리를 이용한 주조방법을 살펴보기로 한다.

우선, 상기 주형 본체(100)의 캐비티(130) 및 압탕 공간부(140)에 용탕(300)을 부어 넣는 주입단계(S1)가 실시된다(도 2 참조). 상기 용탕(300)은 상기 주형 본체(100)의 상부에 배치된 레이들(150)에 먼저 담긴 후 상기 레이들(150)을 기울임으로써 주입된다. 한편, 이때에는 용탕(300)의 표면에 발생하는 산화물을 제거하는 공정이 포함될 수 있다.

이후, 상기 가스 화염 토출유닛(200)을 이용하여 상기 압탕 공간부(140)로 화염(F)을 토출하는 가열단계(S2)가 후속된다(도 3 참조). 이때 상기 가스 화염 토출유닛(200)이 상기 주형 본체(100)에서 분리되어 구비될 경우, 이를 상기 주형 본체(100)의 상부에 배치하는 공정이 선행되어야 할 것이다.

상기 가스 화염 토출유닛(200)에 의한 가열시간은 주물의 크기나 형태에 따라 조절되어야 할 것이며, 또한 상기 가스 화염 토출유닛(200)의 화력에 따라서도 조절되어야함은 물론이다.

이후, 상기 가열단계(S2)를 거친 후 강제 또는 자연 냉각에 의해 응고된 중간 주물(C')을 상기 주형 본체(100)의 캐비티(130) 및 압탕 공간부(140)로부터 분리하는 탈형단계(S3)가 후속된다. 여기서 중간 주물(C')이란 도 4에 도시된 바와 같이 최종 주물(C)이 완성되기 전, 압탕부(310)가 포함된 상태의 주물을 의미한다. 또한, 이때에는 상기 중간 주물(C')과 상기 코어(120)를 분리하는 공정이 포함된다.

이후, 상기 탈형된 중간 주물(C')에 있어 상기 압탕 공간부(140)에 의해 주조된 압탕부(310)를 제거하는 후처리단계(S4)가 후속된다. 이렇게 압탕부(310)를 제거한 후 필요에 따라 제거부위에 대한 다듬질 공정이 실시되고 나면 최종 주물(C)이 완성된다(도 5 참조).

한편, 상기 압탕부(310)의 제거는 주물의 형상 및 재질에 따라 해머를 이용하거나, 또는 가스절단 및 절삭기계를 이용하여 실시하게 되는데, 본 발명에 의하면 상기 압탕부(310)의 크기가 대폭 줄어들게 이의 제거공정 또한 더욱 용이하게 되는 것이다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 "압탕 가열식 주형 어셈블리 및 이를 이용한 주조방법"을 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

100 ; 주형 본체
110 ; 사각틀
111 ; 분체
120 ; 코어
130 ; 캐비티
140 ; 압탕 공간부
150 ; 레이들
151 ; 회전축
160 ; 주입구
200 ; 가스 화염 토출유닛
210 ; 베이스 프레임
211 ; 유로 212a, 212b ; 제1 및 제2 서포트
220 ; 노즐
230 ; 공급부
231 ; 대응 유로 232 ; 커플러
233 ; 밸브 234 ; 연결 호스
300 ; 용탕
310 ; 압탕부
C ; 최종 주물
C' ; 중간 주물
F ; 화염

Claims (4)

1. 주형 본체(100); 및
   상기 주형 본체(100) 상부에 얹히는 가스 화염 토출유닛(200);
   을 포함하되,
   상기 주형 본체(100)는 내부 공간을 갖도록 전후좌우 각각에 배치되는 네 분체(111)와 상기 네 분체(111) 하부를 밀폐하기 위한 바닥플레이트(111A)를 갖는 사각틀(110)과, 상기 사각틀(110)의 네 분체(111)가 이루는 내부 공간을 상하로 구획하도록 상기 내부 공간에 내장되고 상하 관통형 유통홀(121)을 갖는 코어(120)와, 상기 사각틀(110)의 네 분체(111)가 이루는 내부 공간에서 상기 코어(120) 하부와 상부 각각에 배열되는 캐비티(130) 및 압탕 공간부(140)와, 내부에 수용된 용탕(300)을 상기 캐비티(130) 및 상기 압탕 공간부(140) 내로 공급하게 되는 레이들(150)로 이루어지고,
   상기 가스 화염 토출유닛(200)은 내부에 유로(211)를 갖는 격자 형상의 베이스 프레임(210)과, 상기 유로(211)와 연결되도록 상기 베이스 프레임(210) 하부에 설치되는 복수의 하방 토출형 노즐(220)과, 상기 유로(211)와 연결되도록 상기 베이스 프레임(210) 후단부에 설치되는 가스 및 산소 공급부(230a, 230b)와, 상기 사각틀(110)의 네 분체(111) 중 마주보는 두 분체(111) 상단부에 얹히도록 상기 베이스 프레임(210) 양단부에 각각 설치되는 두 제1서포트(212a)와, 상기 사각틀(110)의 네 분체(111) 중 상기 두 제1서포트(212a)가 얹힌 두 분체(111)와 인접한 하나의 분체(111) 상단부에 얹히도록 상기 베이스 프레임(210) 후단부에 설치되는 제2서포트(212b)로 이루어지며,
   상기 노즐(220)을 통해 하방 토출되는 화염(F)이 상기 압탕 공간부(140)에 수용된 용탕(300)을 가열시키게 되는 것을 특징으로 하는 압탕 가열식 주형 어셈블리.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항의 주형 본체(100) 캐비티(130) 및 압탕 공간부(140)에 용탕(300)을 부어 넣는 주입단계(S1);
   제1항의 가스 화염 토출 유닛(200)을 이용해 상기 압탕 공간부(140)로 화염(F)을 토출하는 가열단계(S2);
   상기 가열단계(S2)를 거친 후 강제 또는 자연 냉각에 의해 응고된 중간 주물(C')을 상기 주형 본체(100)의 캐비티(130) 및 압탕 공간부(140)로부터 분리하는 탈형단계(S3); 및
   상기 탈형된 중간 주물(C')에 있어 상기 압탕 공간부(140)에 의해 주조된 압탕부(310)를 제거하는 후처리단계(S4);
   를 포함하여 이루어진 압탕 가열식 주형 어셈블리를 이용한 주조방법.
   

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