KR101203081B1 - 가열로가 일체화된 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 장치 및 방법 - Google Patents

가열로가 일체화된 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101203081B1
KR101203081B1 KR1020090135422A KR20090135422A KR101203081B1 KR 101203081 B1 KR101203081 B1 KR 101203081B1 KR 1020090135422 A KR1020090135422 A KR 1020090135422A KR 20090135422 A KR20090135422 A KR 20090135422A KR 101203081 B1 KR101203081 B1 KR 101203081B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
mold
press
vacuum
pressure
heating furnace
Prior art date
Application number
KR1020090135422A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110078574A (ko
Inventor
박익민
박용호
박용하
이욱진
양준성
조남주
Original Assignee
부산대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 부산대학교 산학협력단 filed Critical 부산대학교 산학협력단
Priority to KR1020090135422A priority Critical patent/KR101203081B1/ko
Publication of KR20110078574A publication Critical patent/KR20110078574A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101203081B1 publication Critical patent/KR101203081B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/16—Casting in, on, or around objects which form part of the product for making compound objects cast of two or more different metals, e.g. for making rolls for rolling mills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
    • B22D18/02—Pressure casting making use of mechanical pressure devices, e.g. cast-forging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/02—Casting exceedingly oxidisable non-ferrous metals, e.g. in inert atmosphere
    • B22D21/04—Casting aluminium or magnesium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D23/00—Casting processes not provided for in groups B22D1/00 - B22D21/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C23/00—Alloys based on magnesium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B35/00—Screw-bolts; Stay-bolts; Screw-threaded studs; Screws; Set screws

Abstract

본 발명은 가열로가 일체화된 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 장치 및 방법에 관한 것으로서, 그 구성은 복합재료가 제조되고, 볼트로 체결되는 좌측 금형과 우측 금형, 중심에 형성되는 제1 개구, 및 하부면에 형성되는 복수 개의 제1 관통구를 포함하는 금형 몰드와; 하부 몸체 상에 부착되고, 금형 몰드를 가열하며, 금형 몰드가 삽입되는 제2 개구, 내부에 구비되는 진공 흡입구, 및 진공 흡입구와 연결되어 제2 개구를 형성하는 상부면에서 제1 관통구와 대응되는 복수 개의 제2 관통구를 포함하는 카트리지 히터와; 하부 몸체 상에서 지지대를 통해 설치되고, 예비성형체가 삽입된 금형 몰드에 용탕이 주입되면 금형 몰드의 제1 개구 내에 삽입되어 가압함으로써 젖음성을 주는 가압 프레스와; 가압 프레스 상에 설치되어 가압 프레스의 상하 이동 및 압력을 주는 유압 실린더와; 하부 몸체 상에서 가압 프레스 옆에 일체형으로 구비되고, 전기히터 방식으로서 내화벽돌로 단열되며, 알루미늄 또는 마그네슘 합금을 용탕시키고, 완료된 용탕을 하부로 출탕하는 가열로와; 하부 몸체 상에 구비되고, 가압 프레스 하부에서 가열로 하부까지 연결되는 레일, 레일 구동을 위한 손잡이, 및 레일을 통해 이송되도록 금형 몰드가 삽입된 카트리지 히터를 고정하는 고정부를 포함하는 이송부; 및 하부 몸체에 구비되고, 카트리지 히터의 예열 온도, 가열로의 가열 온도, 및 가압 프레스의 압력을 조절하며, 저진공을 위한 진공 밸브가 설치되는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면 가압 프레스로 가압 시, 저진공으로 만들어 젖음성이 향상될 수 있고, 가열 로를 일체형으로 구비하고 레일을 구비함으로써 용탕이 빨리 주입될 수 있어 산화층 방지 및 용탕 온도 저하 방지가 가능하며, 예비성형체 및 기지재료의 성질에 따라 압력의 조절이 가능한 효과가 있다.
저진공, 용탕, 가압, 침투, 일체

Description

가열로가 일체화된 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SQUEEZE INFILTRATION USING LOW VACUUM WITH INTEGRATED HEATING UNIT}
본 발명은 용탕 가압 침투 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가열로가 일체화된 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 장치 및 방법에 관한 것이다.
금속기 복합재료(MMC; Metal Matrix Composites)는 기존의 금속 재료에 비해 비강도, 비강성, 내열성, 내마멸성 등이 우수하여 자동차 부품, 항공기 구조재료, 전기접점 재료에 이르기까지 그 응용 범위가 점점 확대되고 있다.
이러한 복합재료의 제조 방법으로는, 고상법인 분말야금법(powder metallurgy), 액상법인 교반주조방법(stir-casting), 가압침투방법(squeeze infiltration), 분무적층성형방법(spray codeposition) 등 여러 가지 방법이 제안 및 개발되고 있다.
액상법 중, 특히 가압침투방법은 가압력에 의해 기지재료가 강화재료 자이로의 함침이 용이하고, 강화시키고 싶은 부분만 국부적으로 보강할 수 있으며, 제조시간이 짧아 강화재료와 기지재료 간의 화학적 반응이 적고, 니어 네트 세이프(near-net-shape)로 대량 생산할 수 있는 장점으로 피스톤(piston), 컨넥팅로드(connecting rod) 등의 자동차용 부품을 비롯한 기계용 부품 제조에 적용되고 있다.
이러한 가압침투방법은 예비성형체(preform)를 금형 몰드에 삽입하고, 프레스(press)로 빠르게 가압함으로써, 젖음성(wettablility)에 의해 알루미늄 또는 마그네슘 용탕이 예비성형체 안에 침투되어 복합재료가 되도록 하는 것이다. 이 때, 복합재료가 되기 위한 가압 침투 조건으로는, 용탕의 온도, 예비성형체의 형태, 금형 몰드의 온도, 가압력의 크기, 용탕이 되는 기지재료와 예비성형체와의 젖음성, 금 몰드의 가압 시간 등 여러 가지가 있다.
그런데, 종래의 가압침투방법의 경우, 전기로에서 알루미늄 또는 마그네슘 용탕을 완료 후, 완료된 용탕을 가열로로부터 가압침투장치로 이동하는 동안 알루미늄 또는 마그네슘이 공기 중의 산소와 결합하면서 산화층이 형성되는 문제점이 있다. 그리고 이송에 따라 용탕 온도가 급격히 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 가열로가 일체화되어 용탕의 이송이 빠르고 용이한 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 예비성형체와 기지재료 사이의 젖음성이 향상될 수 있는 가열로가 일체화된 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가열로가 일체화된 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 장치는, 복합재료가 제조되고, 볼트로 체결되는 좌측 금형과 우측 금형, 중심에 형성되는 제1 개구, 및 하부면에 형성되는 복수 개의 제1 관통구를 포함하는 금형 몰드와; 하부 몸체 상에 부착되고, 상기 금형 몰드를 가열하며, 상기 금형 몰드가 삽입되는 제2 개구, 내부에 구비되는 진공 흡입구, 및 상기 진공 흡입구와 연결되어 상기 제2 개구를 형성하는 상부면에서 상기 제1 관통구와 대응되는 복수 개의 제2 관통구를 포함하는 카트리지 히터(cartridge heater)와; 상기 하부 몸체 상에서 지지대를 통해 설치되고, 예비성형체가 삽입된 상기 금형 몰드에 용탕이 주입되면 상기 금형 몰드의 제1 개구 내에 삽입되어 가압함으로써 젖음성(wettability)을 주는 가압 프레스와; 상기 가압 프레스 상에 설치되어 상기 가압 프레스의 상하 이동 및 압력을 주는 유압 실린더와; 상기 하부 몸체 상에서 상기 가압 프레스 옆에 일체형으로 구비되고, 전기히터 방식으로서 내화벽돌로 단열되며, 알루미늄 또는 마그네슘 합금을 용탕시키고, 완료된 용탕을 하부로 출탕하는 가열로와; 상기 하부 몸체 상에 구비되고, 상기 가압 프레스 하부에서 상기 가열로 하부까지 연결되는 레일, 상기 레일 구동을 위한 손잡이, 및 상기 레일을 통해 이송되도록 상기 금형 몰드가 삽입된 카트리지 히터를 고정하는 고정부를 포함하는 이송부; 및 상기 하부 몸체에 구비되고, 상기 카트리지 히터의 예열 온도, 상기 가열로의 가열 온도, 및 상기 가압 프레스의 압력을 조절하며, 저진공을 위한 진공 밸브가 설치되는 제어부;를 포함하는 것에 특징이 있다.
그리고 본 발명에 따른 가열로가 일체화된 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 장치는, 상기 하부 몸체 내에 구비되어 상기 유압 실린더의 압력을 조절하는 유압펌프와, 상기 하부 몸체 내에 구비되어 상기 진공 흡입구와 연결되고, 상기 가압 프레스에 의한 가압 시, 상기 진공 흡입구와 제2 관통구 및 제1 관통구를 통해 상기 금형 몰드를 저진공 상태로 만드는 진공모터를 더 포함하는 것에 특징이 있다.
또한, 본 발명에 따른 가열로가 일체화된 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 장치의 상기 제어부는 상기 유압 펌프의 압력을 조절하고, 상기 진공밸브는 상기 진공모터의 구동을 위해 구비되는 것에 특징이 있다.
그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가열로가 일체화된 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 방법은, 강화재료가 되는 예비성형체를 제조하는 제1 과정과; 상기 제조된 예비성형체를 상기 카트리지 히터 내에 삽입되어 있는 금형 몰드 안에 삽입하는 제2 과정과; 상기 카트리지 히터를 통해 상기 금형 몰드 를 예열하는 제3 과정과; 상기 제1 내지 제3 과정을 수행 중에, 기지재료가 되는 알루미늄 또는 마그네슘 합금을 준비하는 제4 과정과; 상기 가열로에서 상기 준비된 합금을 용탕하는 제5 과정과; 상기 용탕 완료 시, 상기 예비성형체가 삽입된 금형 몰드를 상기 가열로 하부로 이송한 뒤, 상기 금형 몰드 내에 상기 용탕을 주입하는 제6 과정과; 상기 저진공을 위한 진공모터 구동 및 진공밸브를 여는 제7 과정과; 상기 금형 몰드를 상기 가압 프레스 하부로 이송한 뒤, 상기 가압 프레스로 가압하는 제8 과정; 및 상기 가압 후, 상기 금형 몰드로부터 형성된 복합재료를 탈형하는 제9 과정;을 포함하는 것에 특징이 있다.
또한, 본 발명에 따른 가열로가 일체화된 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 방법의 상기 제3 과정은, 350~450도로 예열하는 것에 특징이 있다.
그리고 본 발명에 따른 가열로가 일체화된 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 방법의 상기 제5 과정은, 700도 정도로 가열하는 것에 특징이 있다.
또한, 본 발명에 따른 가열로가 일체화된 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 방법의 80MPa 정도로 1 분 정도 가압하는 것에 특징이 있다.
본 발명에 따르면 가압 프레스로 가압 시, 저진공으로 만들어 젖음성(wettability)이 향상될 수 있다. 즉, 금형 몰드 하부면에서 저진공으로 밑에서 용탕을 강제적으로 흡입시킴으로써, 빠른 시간에 침투가 가능하게 되어, 복합재료가 되기위한 기지재료와 강화재료(예비성형체) 사이의 젖음성이 향상될 수 있다.
그리고 가열로를 일체형으로 구비하고 레일을 구비함으로써 용탕이 빨리 주 입될 수 있어 산화층 방지 및 용탕 온도 저하 방지가 가능하다. 즉, 종래에 가열로가 용탕 가압 침투 장치 외부에 설치되어 있어, 용탕을 용탕 가압 침투 장치로 이송하는 도중, 알루미늄 또는 마그네슘이 공기 중의 산소와 결합하면서 산화층이 형성되는 문제가 해결될 수 있다. 용탕 완료 시, 용탕을 출탕하여 바로 금형 몰드에 주입함으로써 산화층을 방지할 수 있고, 용탕의 급격한 온도 저하를 막을 수 있다. 그리고 레일을 통한 가압 프레스로의 빠른 이송으로 인해, 용탕 온도를 최대한 유지시켜줄 수 있다.
또한, 예비성형체 및 기지재료의 성질에 따라 압력의 조절이 가능한 효과가 있다. 즉, 재료에 따라 압력을 변화시킴으로써, 예비성형체의 변형을 방지할 수 있고, 원활한 침투가 가능한 효과가 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되나, 이는 예시적인 것이며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가열로가 일체화된 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 장치 및 방법을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 장치의 금형 몰드와 카트리지 히터를 나타낸 도면이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 가열로가 일체화된 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 장치(100)는 금형 몰드(10), 카트리지 히터(cartridge heater; 20), 가압 프레스(30), 유압 실린더(40), 가열로(50), 이송부(60), 제어부(70), 유압펌프(80), 및 진공 모터(90)로 구성된다.
금형 몰드(10)는 복합재료가 제조되는 곳이다. 즉, 금형 몰드(10)에 예비성형체가 삽입된 뒤, 알루미늄 또는 마그네슘 용탕이 주입된 뒤, 하기되는 가압 프레스(30)에 의해 복합재료가 제조된다. 금형 몰드(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 좌측 금형(11)과 우측 금형(12), 제1 개구(13), 및 복수 개의 제1 관통구(14)를 포함한다.
좌, 우측 금형(11, 12)은 볼트로 체결된다. 좌, 우측 금형(11, 12)은 가압 프레스(30)로 가압 시, 용탕이 흘러 넘쳐 굳는 경우 못쓰게 되는 문제를 해결하기 위한 것으로서, 용탕이 흘러 넘쳐 굳게 되더라도, 볼트를 풀어서 좌, 우측 금형(11, 12)을 분리함으로써 용이하게 탈형이 가능한 효과가 있다.
제1 개구(13)는 금형 몰드(10)의 중심에 형성된다. 제1 개구(13)에는 하기되는 가압 프레스(30)가 삽입된다. 제1 관통구(14)는 하부면에 복수 개가 형성된다. 제1 관통구(14)는 젖음성 향상을 위한 저진공 상태를 만들기 위한 것으로서, 하기되는 바와 같이, 진공 모터(90)의 구동 및 진공밸브(미도시)의 오픈에 의한 진공압으로 진공 흡입구(21)와 제2 관통구(24)를 통해 흡입된다.
카트리지 히터(20)는 하부 몸체(150) 상에 부착되어, 금형 몰드(10)를 가열시킨다. 카트리지 히터(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 개구(23), 진공 흡입 구(21), 복수 개의 제2 관통구(24)를 포함한다. 제2 개구(23)에는 금형 몰드(10)가 삽입된다. 제2 개구(23)에 삽입된 금형 몰드(10)는 카트리지 히터(20)에 의해 가열된다. 예컨대, 350~450도의 온도로 가열한다.
진공 흡입구(21)는 카트리지 히터(20)의 내부에 구비된다. 제2 관통구(24)는 진공 흡입구(21)와 연결되어, 제2 개구(23)를 형성하는 상부면에서 금형 몰드(10)의 제1 관통구(14)와 대응되도록 복수 개가 형성된다. 이로 인해, 진공 모터(90)의 구동 및 진공밸브의 오픈에 의한 진공압으로 진공 흡입구(21)와 제2 관통구(24), 및 제1 관통구(14)를 통해 흡입함으로써, 젖음성 향상을 위한 저진공 상태가 만들어진다.
가압 프레스(30)는 하부 몸체(150) 상에서 지지대(130)를 통해 설치된다. 가압 프레스(30)는 예비성형체가 삽입된 금형 몰드(10)에 용탕이 주입되면 금형 몰드(10)의 제1 개구(13) 내에 삽입되어 가압함으로써 젖음성(wettability)을 준다. 예컨대, 가압 프레스(30)는 약 80MPa로 가압시킨다. 가압 프레스(30)의 가압 동작 시, 전술한 저진공 상태를 위한 장치, 즉 진공 모터(90)가 구동되고, 진공밸브를 오픈한다.
유압 실린더(40)는 가압 프레스(30) 상에 설치되어, 가압 프레스(30)의 상하 이동 및 압력을 준다. 유압 실린더(40)는 하기되는 유압펌프(80)에 의해 동작된다. 유압 실린더(40)는 이송거리를 상하 200mm로 조절하여 충분한 침투와 가압이 될 수 있도록 한다. 유압 실린더(40)는 가압력을 충분히 주기 위하여, 41ton의 용량에 분당 0.6m(초당 10mm)로 조절할 수 있는 용량일 수 있다.
가열로(50)는 하부 몸체(150) 상에서 가압 프레스(30) 옆에 일체형으로 구비된다. 가열로(50)는 전기히터 방식으로서 내화벽돌로 단열되고, 최대 1000도까지 가열할 수 있다. 가열로(50)는 알루미늄 또는 마그네슘 합금을 용탕시킨다. 가열로(50)는 완료된 용탕을 하부로 출탕시킨다. 출탕 시, 가열로(50)는 상부의 스토퍼(51)를 돌림으로써, 하부로 출탕될 수 있고, 출탕된 용탕은 가열로(50) 하부로 이송된 금형 몰드(10) 내부로 빠르게 주입될 수 있다.
이송부(60)는 하부 몸체(150) 상에 구비된다. 이송부(60)는 레일(61), 손잡이(62), 및 고정부(63)로 구성된다. 레일(61)은 가압 프레스(30) 하부에서 가열로(50) 하부까지 연결된다. 손잡이(62)는 레일(61)의 구동을 위해 구비되고, 예컨대 가열로(50) 옆에 구비된다. 고정부(63)는 레일(61)을 통해 이송되도록 금형 몰드(10)가 삽입된 카트리지 히터(20)를 고정한다.
이러한 이송부(60)를 통해, 예비성형체가 삽입된 금형 몰드(10)가 가열로(50) 하부로 빠르게 이송 가능하고, 용탕이 주입된 금형 몰드(10)가 가압 프레스(30) 하부로 빠르게 이송 가능하다. 이로 인해, 용탕의 급격한 온도 저하가 방지되고, 기지 재료의 산화층 발생이 방지될 수 있다.
제어부(70)는 하부 몸체(150)에 구비된다. 제어부(70)는 카트리지 히터(20)의 예열 온도, 가열로(50)의 가열 온도, 가압 프레스(30)의 압력, 및 유압 펌프(80)의 압력을 조절한다. 제어부(70)에는 저진공을 위한 진공 밸브가 설치된다. 진공 밸브는 진공 모터(90)의 구동을 위해 구비된다.
유압펌프(80)는 하부 몸체(150) 내에 구비된다. 유압펌프(80)는 유압 실린 더(40)의 압력을 조절한다. 유압펌프(80)는 최대 모터 5HP, 압력 210kg으로 압력을 조절할 수 있도록 하여, 예비성형체의 번형을 최소한으로 방지할 수 있다.
진공 모터(90)는 하부 몸체 내(150)에 구비된다. 진공 모터(90)는 진공 흡입구(21)와 연결된다. 진공 모터(90)는 가압 프레스(30)에 의한 가압 시, 진공 흡입구(21)와 제2 관통구(24) 및 제1 관통구(14)를 통해 금형 몰드(10)를 저진공 상태로 만든다. 즉, 진공 모터(90)는 가압 프레스(30)에 의한 가압 시, 용탕의 젖음성 향상을 위한 저진공 상태를 만들어, 최적의 복합재료가 제조될 수 있도록 한다. 진공 모터(90)는 용탕의 역류를 방지하고, 용탕에서 발생되는 가스에 의한 진공압을 올리기 위하여 에어 이젝트(air ejector) 방식을 사용하여 진공압을 유지할 수 있다.
이하에서는, 본 실시예에 따른 가열로가 일체화된 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 장치를 이용한 용탕 가압 침투 방법에 대하여 설명한다. 도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 장치의 구동 상태를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 방법을 나타낸 블록도이다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 예비성형체를 제조한다(S401). 그 뒤, 제조된 예비성형체를 금형 몰드(10) 안에 삽입한다(S403). 그리고 금형 몰드(10)를 카트리지 히터(20)로 예열한다(S405). 이 때, 예열 온도는 350~450도 일 수 있다.
한편, 전술한 S401~S405 과정을 수행 중에, 알루미늄 또는 마그네슘 합금을 준비하고(S407), 가열로(50)에서 용탕을 준비한다(S409). 이 때, 가열로(50)는 약 700도로 가열한다.
이어서, 예비성형체가 삽입된 금형 몰드(10)를 가열로(50) 하부로 이송한 뒤, 금형 몰드(10) 내에 용탕을 주입한다(S411). 즉, 도 1에 도시된 바와 같은 상태로 예비성형체가 금형 몰드(10)에 삽입되어 있고, 도 3a에 도시된 바와 같이, 손잡이(62)를 돌려 레일(61)을 구동시킴으로 금형 몰드(10)를 신속하게 이송시킨다. 그리고 도 3b에 도시된 바와 같이, 금형 몰드(10)가 가열로(50) 하부로 이송되면, 가열로(50)의 스토퍼(51)를 열어, 금형 몰드(10) 내부로 용탕을 출탕한다.
다음으로, 저진공을 위한 장치를 작동시킨다(S413). 저진공을 위한 진공밸브를 오픈할 준비를 하고, 진공모터(90)를 구동시킨다.
이어서, 금형 몰드(10)를 가압 프레스(30) 하부로 이송한 뒤, 가압 프레스(30)로 가압함과 동시에 진공밸브를 열어서 상기 금형 몰드(10) 내부가 저진공 상태로 되게 하여 젖음성을 향상시킨다(S415).
즉, 손잡이(62)를 돌려 레일(61)을 구동시킴으로, 금형 몰드(10)를 가압 프레스(30) 하부로 신속하게 이송시킨다. 그리고 상기 진공밸브를 열어서 상기 금형 몰드(10) 내부가 저진공이 된 상태에서 가압 프레스(30)로 가압한다. 이 때, 가압 프레스(30)는 약 80MPa로 가압한다. 여기서, 가압 상태를 약 1분 정도 유지시킨다. 저진공에 의한 가압으로 복합재료의 젖음성이 향상될 수 있다.
다음으로, 금형 몰드(10)로부터 복합재료를 탈형한다(S417). 즉, 가압 후에, 진공밸브를 닫고, 가압 프레스(30)를 상부로 이동시킨 뒤, 최종적으로 제조된 복합 재료를 탈형한다.
한편, 본 실시예에 따른 가열로가 일체화된 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 장치 및 방법은 전술한 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 중심 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 이는 본원발명이 속하는 기 술 분야에 종사하는 자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 장치의 금형 몰드와 카트리지 히터를 나타낸 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 장치의 구동 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 방법을 나타낸 블록도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100; 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 장치
10; 금형 몰드 11, 12; 좌, 우측 금형
13; 제1 개구 14; 제1 관통구
20; 카트리지 히터 21; 진공 흡입구
23; 제2 개구 24; 제2 관통구
30; 가압 프레스 40; 유압 실린더
50; 가열로 51; 스토퍼
60; 이송부 61; 레일
62; 손잡이 63; 고정부
70; 제어부 80; 유압펌프
90; 진공 모터

Claims (7)

  1. 복합재료가 제조되고, 볼트로 체결되는 좌측 금형과 우측 금형, 중심에 형성되는 제1 개구, 및 하부면에 형성되는 복수 개의 제1 관통구를 포함하는 금형 몰드와;
    하부 몸체 상에 부착되고, 상기 금형 몰드를 가열하며, 상기 금형 몰드가 삽입되는 제2 개구, 내부에 구비되는 진공 흡입구, 및 상기 진공 흡입구와 연결되어 상기 제2 개구를 형성하는 상부면에서 상기 제1 관통구와 대응되는 복수 개의 제2 관통구를 포함하는 카트리지 히터(cartridge heater)와;
    상기 하부 몸체 상에서 지지대를 통해 설치되고, 예비성형체가 삽입된 상기 금형 몰드에 용탕이 주입되면 상기 금형 몰드의 제1 개구 내에 삽입되어 가압함으로써 젖음성(wettability)을 주는 가압 프레스와;
    상기 가압 프레스 상에 설치되어 상기 가압 프레스의 상하 이동 및 압력을 주는 유압 실린더와;
    상기 하부 몸체 상에서 상기 가압 프레스 옆에 일체형으로 구비되고, 전기히터 방식으로서 내화벽돌로 단열되며, 알루미늄 또는 마그네슘 합금을 용탕시키고, 완료된 용탕을 하부로 출탕하는 가열로와;
    상기 하부 몸체 상에 구비되고, 상기 가압 프레스 하부에서 상기 가열로 하부까지 연결되는 레일, 상기 레일 구동을 위한 손잡이, 및 상기 레일을 통해 이송되도록 상기 금형 몰드가 삽입된 카트리지 히터를 고정하는 고정부를 포함하는 이송부; 및
    상기 하부 몸체에 구비되고, 상기 카트리지 히터의 예열 온도, 상기 가열로의 가열 온도, 및 상기 가압 프레스의 압력을 조절하며, 저진공을 위한 진공 밸브가 설치되는 제어부;를 포함하며,
    상기 하부 몸체 내에 구비되어 상기 유압 실린더의 압력을 조절하며, 상기 제어부에 의해 제어되는 유압펌프와,
    상기 하부 몸체 내에 구비되어 상기 진공 흡입구와 연결되고, 상기 가압 프레스에 의한 가압 시, 상기 진공 흡입구와 제2 관통구 및 제1 관통구를 통해 상기 금형 몰드를 저진공 상태로 만들며, 상기 진공 밸브와 연결되는 진공 모터를 더 포함하는 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 장치를 이용한 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 방법에 있어서,
    강화재료가 되는 예비성형체를 제조하는 제1 과정과;
    상기 제조된 예비성형체를 상기 카트리지 히터 내에 삽입되어 있는 금형 몰드 안에 삽입하는 제2 과정과;
    상기 카트리지 히터를 통해 상기 금형 몰드를 예열하는 제3 과정과;
    상기 제1 내지 제3 과정을 수행 중에, 기지재료가 되는 알루미늄 또는 마그네슘 합금을 준비하는 제4 과정과;
    상기 가열로에서 상기 준비된 합금을 용탕하는 제5 과정과;
    상기 용탕 완료 시, 상기 예비성형체가 삽입된 금형 몰드를 상기 가열로 하부로 이송한 뒤, 상기 금형 몰드 내에 상기 용탕을 주입하는 제6 과정과;
    상기 저진공을 위한 진공 모터를 구동하는 제7 과정과;
    상기 금형 몰드를 상기 가압 프레스 하부로 이송한 뒤, 상기 진공밸브를 열어서 상기 금형 몰드 내부를 저진공 상태로 형성시킴과 동시에 상기 가압 프레스로 가압하는 제8 과정; 및
    상기 가압 후, 상기 금형 몰드로부터 형성된 복합재료를 탈형하는 제9 과정;을 포함하며,
    상기 제3 과정은,
    350~450도로 예열하는 것을 특징으로 하며,
    상기 제5 과정은,
    700도로 가열하며,
    상기 제8 과정은,
    80MPa 로 1 분 가압하는 것을 특징으로 하는 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
KR1020090135422A 2009-12-31 2009-12-31 가열로가 일체화된 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 장치 및 방법 KR101203081B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090135422A KR101203081B1 (ko) 2009-12-31 2009-12-31 가열로가 일체화된 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090135422A KR101203081B1 (ko) 2009-12-31 2009-12-31 가열로가 일체화된 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110078574A KR20110078574A (ko) 2011-07-07
KR101203081B1 true KR101203081B1 (ko) 2012-11-20

Family

ID=44918029

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090135422A KR101203081B1 (ko) 2009-12-31 2009-12-31 가열로가 일체화된 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101203081B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106282909B (zh) * 2015-05-29 2018-12-21 比亚迪股份有限公司 基板渗金属设备
CN112658232A (zh) * 2020-12-11 2021-04-16 宁川钧 一种压铸模具生产用加工装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11277218A (ja) 1998-03-27 1999-10-12 Suzuki Motor Corp アルミニウム合金製部材及びその製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11277218A (ja) 1998-03-27 1999-10-12 Suzuki Motor Corp アルミニウム合金製部材及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110078574A (ko) 2011-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102691021B (zh) 真空浸渗－固液直接挤压制备铝基复合材料的装置及方法
CN101342584A (zh) 一种镁、铝等合金的液态加工工艺及专用设备
KR101203081B1 (ko) 가열로가 일체화된 저진공을 이용한 용탕 가압 침투 장치 및 방법
CN111331139B (zh) 一种高通量制备不同复合压力下金属基复合材料的方法
US6662852B2 (en) Mold assembly and method for pressure casting elevated melting temperature materials
CN101018630B (zh) 生产功能梯度元件的方法
CN113290245B (zh) 一种二次施压制备金属基陶瓷复合材料的工艺
CN111230072B (zh) 一种不锈钢/碳钢复合管浇注系统及其浇注工艺
JP2015512788A (ja) 物品を鋳造するための断熱
US5348071A (en) Top fill casting
CN113275535B (zh) 一种提高金属基复合材料性能的成型压铸工艺
US8312913B2 (en) Casting process
CN111349806B (zh) 快速分析三元液态合金基体与增强体润湿-反应行为的高通量装置和制备分析方法
KR100713233B1 (ko) 비정질 금속기지 복합재 및 이의 제조방법
KR101556980B1 (ko) 고압주조 및 단조부재의 제조방법
JP4086506B2 (ja) プリフォームの加圧鋳造方法、プリフォームの加圧鋳造装置
JP2000042718A (ja) 複合用材料が鋳込まれた鋳造品の鋳造方法
CN206588321U (zh) 一种物料均匀填充的压铸机
CN1312755A (zh) 带有陶瓷闭锁针的热管道喷嘴
CN112296314B (zh) 复合制备表面覆有铝箔的Cf/Mg复合材料构件的装置及方法
CN109926564A (zh) 一种ZCuSn10P1合金半固态浆料的制浆成型一体化装置和方法
WO2014038973A1 (ru) Шаровой затвор из кермета и способ его изготовления
CN111872358A (zh) 热等静压设备用熔铸釜及其铸造制备金属基复合材料的工艺
JP2001287017A (ja) 金属複合品の製造方法
CN216966235U (zh) 真空压铸成型装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151103

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161103

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee