KR101231635B1 - 중공 주조품용 중자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중공 주조품용 중자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중공 주조품의 중공부를 형성하는 중공 주조품용 중자에 관한 것이다.
본 발명에 의한 중공 주조품용 중자는 상기 중자는 주물사로 구성되고, 상기 중자의 중심부에는 공기빼기 파이프가 설치되며, 상기 공기빼기 파이프는 상기 중자의 높이방향을 따라 그 외경이 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

중공 주조품용 중자{CORE FOR CASTING WITH HOLLOW}

본 발명은 중공 주조품용 중자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중공 주조품의 중공부를 형성하는 중공 주조품용 중자에 관한 것이다.

널리 주지된 바와 같이, 주조라 함은 융해된 금속 즉, 용탕을 주형(鑄型) 속에 넣고 응고시켜서 원하는 모양의 금속제품으로 만드는 일 또는 그 제품을 가리킨다. 주형의 재료는 모래, 금속 등으로 이루지고, 이러한 주형에 중력 또는 압력, 원심력 등을 가하는 방식으로 용탕을 주입시켜 만든다.

용탕이 주형 내에 주입되어 냉각, 응고하면서 수축이 발생하게 되는데 수축에 의한 결함을 방지하기 위해 제품부 상단에는 압탕이 설치된다. 즉, 압탕은 수축으로 인한 부족한 용탕을 보충하여 기공 또는 기포 등의 발생을 방지하고, 또한 수축으로 인한 국부적인 변형을 방지하고 주형 내의 용탕을 가압하여 주조품의 조직을 치밀하게 함과 더불어 주형 및 주조품 내에 함유된 가스를 배출하는 역할을 한다.

그리고 프로펠러 등과 같이 중공부를 가진 주조품의 주조 시에는 주조품의 중공부를 성형하기 위한 중자(코어)가 이용되고 있으며, 이러한 중자(코어)는 주로 주물사로 구성된다.

한편, 중자는 그 중심부에 주물사 내의 공기 및 잔류수분을 배출하는 공기빼기 파이프가 설치되어 있다. 하지만, 대부분의 중자에는 방향성응고를 유도하는 기술구성이 적용되지 않고 있어 중자 측에서의 방향성응고가 취약한 단점이 있었다.

이에 최근에는 중자측에서의 방향성응고를 유도하기 위하여 중자의 하측에 냉금을 설치하고, 이러한 냉금을 통해 그 응고과정에서 열손실차이를 유동하여 방향성응고효과를 얻을 수 있다.

하지만, 냉금을 적용한 중자의 경우 정확한 예측 설계가 어렵고, 주조품의 응고 이후에 잔류응력 및 결함 등이 쉽게 발생하여 그 품질이 저하되는 단점이 있었다.

또한, 종래의 중자는 공기빼기 파이프와 중자의 주물사 사이의 부착력이 취약하므로, 주물사와 공기빼기 파이프의 부착력을 향상시키기 위한 별도의 추가적인 조치가 필요하여 그 작업성이 저하되는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 방향성응고를 효과적으로 유도하는 구조를 적용함으로써 주조품의 응고 이후에 잔류응력, 결함 등의 발생을 방지하는 중공 주조품용 중자를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 중공 주조품의 중공부에 대응하는 형상으로 형성된 중공 주조품용 중자로서, 상기 중자는 주물사로 구성되고, 상기 중자의 중심부에는 공기빼기 파이프가 설치되며, 상기 공기빼기 파이프는 상기 중자의 높이방향을 따라 그 외경이 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 중공 주조품용 중자를 제공한다.

상기 공기빼기 파이프는 상기 중자의 하측에서 상측으로 갈수록 그 외경이 작아지는 것을 특징으로 한다.

상기 공기빼기 파이프는 복수의 파이프가 상기 중자의 높이방향을 따라 연결되고, 상기 복수의 파이프들은 복수의 플랜지를 통해 연결되며, 상기 복수의 파이프는 하측의 파이프가 상측 파이프보다 큰 외경을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 중자의 높이방향으로 인접하는 파이프들 사이에 플랜지가 개재되어 연결되고, 상기 플랜지의 외경은 각 플랜지에 인접한 파이프들 보다 큰 외경을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 공기빼기 파이프는 복수의 파이프가 상기 중자의 높이방향을 따라 연결되고, 상기 복수의 파이프들 사이에는 테이퍼부가 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 공기빼기 파이프는 상기 중자의 하측에서 상측으로 갈수록 일정 구배로 경사진 테이퍼형 파이프인 것을 특징으로 한다.

상기 공기빼기 파이프에는 직경 5 ~ 20 mm 크기의 복수개의 구멍이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 중공 주조품의 중공부에 대응하는 형상으로 형성된 중공 주조품용 중자로서, 상기 중자의 중심부에는 중공부가 형성되고, 상기 중자는 하측에서 상측으로 갈수록 그 두께가 두꺼워지는 것을 특징으로 하는 중공 주조품용 중자를 제공한다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 공기빼기 파이프의 외경을 중자의 높이방향을 따라 차등으로 적용함으로써 중자에서의 방향성응고를 효과적으로 유도할 수 있고, 이를 통해 주조품의 응고 이후에도 잔류응력 및 결함 등이 방지되어 주조품의 품질이 대폭 향상되는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 공기빼기 파이프가 복수의 파이프로 구성되고, 각 파이프들을 플랜지를 통해 연결하며, 각 플랜지의 외경을 파이프의 외경 보다 크게 형성함으로써 공기빼기 파이프와 중자의 주물사 사이의 부착력을 대폭 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 중공 주조품용 중자를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 중공 주조품용 중자를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 중공 주조품용 중자를 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 중공 주조품용 중자를 도시한다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 중자(10)는 중공 주조품의 중공부에 대응하는 형상으로 형성되고, 중자(10)는 주물사로 구성된다.

중자(10)의 중심부에는 공기빼기 파이프(20)가 설치되고, 이 공기빼기 파이프(20)에 의해 중자(10)의 내측 중심부에는 중공부가 형성된다. 공기빼기 파이프(20)는 중자(10)의 주물사 내의 공기 및 잔류수분 등을 배출시키고, 중자(10)의 높이방향 구간에 따라 서로 다른 외경을 가지도록 구성된다.

본 발명에 의한 공기빼기 파이프(20)는 중자(10)의 높이방향 구간에 따라 그 외경을 차등 적용함으로써 중자(10)의 두께를 그 높이방향으로 따라 다르게 설정할 수 있고, 특히 중자(10)의 두께를 하측에서 상측으로 갈수록 두껍게 형성함으로써 방향성응고를 보다 효과적으로 유도할 수 있다.

또한, 공기빼기 파이프(20)의 외경을 차등 적용하는 경우 주조품의 형상에 따라 공기빼기 파이프(20)의 외경을 조절할 수 있어 중자(10)의 두께가 일정한 방향으로 순차적으로 변하도록 하는 게 가능해지고, 이로써 외부로의 열손실량의 차이도 일정한 방향으로 형성되어 방향성응고를 효과적으로 유도할 수 있게 된다.

통상적으로 중자(10)가 금형 내에 배치되고, 금형의 상측에 압탕이 배치되므로, 압탕에서 먼거리 또는 두께가 얇은 부분에서 응고가 진행되도록 본 발명의 중자(10)의 하측 두께가 상측 두께 보다 얇게 형성됨이 바람직하다.

본 제1실시예에 의한 공기빼기 파이프(20)는 복수의 파이프(21, 22, 23)로 구성되고, 복수의 파이프(21, 22, 23)는 복수의 플랜지(31, 32)를 통해 상하방향 즉, 중자(10)의 높이방향으로 연결된다. 즉, 상하방향으로 인접하는 파이프(21, 22, 23)들 사이에는 플랜지(31, 32)가 개별적으로 개재되어 연결된다.

설명의 편의를 위해, 도 1에 도시된 복수의 파이프(21, 22, 23)를 제1파이프(21), 제2파이프(22), 제3파이프(23)로 지칭하고, 복수의 플랜지(31, 32)를 제1플랜지(31), 제2플랜지(32)로 지칭한다.

제1파이프(21)가 중자(10)의 최하측에 배치되고, 제1파이프(21)의 상측에 제1플랜지(31)를 매개로 제2파이프(22)가 연결된다. 그리고, 제2파이프(22)의 상측에 제2플랜지(32)를 매개로 제3파이프(23)가 연결된다.

특히, 제1파이프(21)의 외경이 제2파이프(22)의 외경 보다 크게 형성되고, 제2파이프(22)의 외경이 제3파이프(23)의 외경 보다 크게 형성된다. 이에, 중자(10)의 두께는 하측에서 상측으로 갈수록 그 두께 얇아지게 형성되고, 이러한 중자(10)의 서로 다른 두께에 따라 그 열손실량의 차이를 유도할 수 있다. 특히 용탕부와 주물사의 경계면에서는 주물사 방향으로 수mm의 두께차이에도 계측되는 온도차이는 수백℃에 달하므로, 중자(10)의 하측에서 상측으로 방향성응고가 매우 효과적으로 진행될 수 있다.

그리고, 플랜지(31, 32)는 각 플랜지(31, 32)에 인접한 파이프(21, 22, 23)들의 외경 보다 큰 외경을 가진다. 즉, 제1플랜지(31)는 제1 및 제2 파이프(21, 22) 보다 큰 외경을 가지고, 제2플랜지(32)는 제2 및 제3 파이프(22, 23) 보다 큰 외경을 가진다.

이와 같이, 플랜지(31, 32)의 외경이 그에 인접한 파이프(21, 22, 23) 들 보다 큰 외경을 가짐에 따라 플랜지(31, 32)들의 외측 가장자리가 인접한 파이프(21, 22, 23)들의 외주면에서 외경방향으로 돌출되고, 이에 플랜지(31, 32)들의 외측 가장자리가 중자(10)의 주물사 내로 삽입됨으로써 공기빼기 파이프(20)와 중자(10)의 주물사 사이의 부착력이 대폭 향상되고, 이를 통해 공기빼기 파이프(20)와 주물사 사이의 부착력을 높이기 위한 추가적인 조치가 필요하지 않아 그 작업성이 대폭 향상되는 장점이 있다.

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 중공 주조품용 중자를 도시한다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 공기빼기 파이프(40)는 복수의 파이프부(41, 42, 43)로 구성되고, 복수의 파이프부(41, 42, 43)들 사이에는 복수의 테이퍼부(51, 52)가 개재되어 연결된다.

설명의 편의를 위해, 도 2에 도시된 복수의 파이프부(41, 42, 43)를 제1파이프부(41), 제2파이프부(42), 제3파이프부(43)로 지칭하고, 복수의 테이퍼부(51, 52)를 제1테이퍼부(51), 제2테이퍼부(52)로 지칭한다.

제1파이프부(41)가 중자(10)의 최하측에 배치되고, 제1파이프부(41)의 상측에 제1테이퍼부(51)를 매개로 제2파이프부(42)가 연결된다. 그리고, 제2파이프부(42)의 상측에 제2테이퍼부(52)를 매개로 제3파이프부(43)가 연결된다.

특히, 제1파이프부(41)의 외경이 제2파이프부(42)의 외경 보다 크게 형성되고, 제2파이프부(42)의 외경이 제3파이프부(43)의 외경 보다 크게 형성된다. 이에, 중자(10)의 두께는 하측에서 상측으로 갈수록 그 두께 얇아지게 형성되고, 이러한 중자(10)의 서로 다른 두께에 따라 그 열손실량의 차이를 유도할 수 있다. 특히 용탕부와 주물사의 경계면에서는 주물사 방향으로 수mm의 두께차이에도 계측되는 온도차이는 수백℃에 달하므로, 중자(10)의 하측에서 상측으로 방향성응고가 매우 효과적으로 진행될 수 있다.

그외 나머지 구성 및 작용은 선행하는 실시예와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 중공 주조품용 중자를 도시한다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 공기빼기 파이프(60)는 중자(10)의 하측에서 상측으로 갈수록 일정 구배로 경사진 테이퍼형 파이프로 구성된다.

그외 나머지 구성 및 작용은 선행하는 실시예와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.

본 명세서에 도시된 중자는 프로펠러를 주조하기 위한 중자이므로, 외부(도면에서는 상부)의 단부가 상기 단부의 하부보다 두께가 약간 작게 도시되어 있다. 이런 경우 방향성 응고가 충분히 이루어 지지 않을 수 있는바, 중자의 상부에 압탕가열기를 설치하거나, 추가덧물을 주입하여 중자의 상부가 하부보다 온도가 항상 높도록 유지시키는 것이 바람직하다.

또한, 도면에서는 도시되지 않았지만 공기빼기 파이프에는 직경 5 ~ 20mm 범위의 작은 구멍을 복수개 시공하여 중자의 주물사에 포함된 수분과 열의 외부 배출이 용이한 구조를 갖게 하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

10: 중자 20, 40, 60: 공기빼기 파이프
21, 22, 23: 파이프 31, 32: 플랜지
41, 42, 43: 파이프부 51, 52: 테이퍼부

Claims (8)

1. 중공 주조품의 중공부에 대응하는 형상으로 형성된 중공 주조품용 중자로서,
   상기 중자는 주물사로 구성되고, 상기 중자의 중심부에는 공기빼기 파이프가 설치되되, 상기 공기빼기 파이프는 상기 중자의 높이방향을 따라, 압탕에서 거리가 먼 상기 중자의 하측에서 상측으로 갈수록 그 외경이 작아지도록 형성됨으로써 상기 중자에서의 방향성 응고를 유도하는 것을 특징으로 하는 중공 주조품용 중자.
2. 삭제
3. 청구항 1항에 있어서,
   상기 공기빼기 파이프는 복수의 파이프가 상기 중자의 높이방향을 따라 연결되고, 상기 복수의 파이프들은 복수의 플랜지를 통해 연결되며, 상기 복수의 파이프는 하측의 파이프가 상측 파이프보다 큰 외경을 가지는 것을 특징으로 하는 중공 주조품용 중자.
4. 청구항 3항에 있어서,
   상기 중자의 높이방향으로 인접하는 파이프들 사이에 플랜지가 개재되어 연결되고, 상기 플랜지의 외경은 각 플랜지에 인접한 파이프들 보다 큰 외경을 가지는 것을 특징으로 하는 중공 주조품용 중자.
5. 청구항 1항에 있어서,
   상기 공기빼기 파이프는 복수의 파이프가 상기 중자의 높이방향을 따라 연결되고, 상기 복수의 파이프들 사이에는 테이퍼부가 연결되는 것을 특징으로 하는 중공 주조품용 중자.
6. 청구항 1항에 있어서,
   상기 공기빼기 파이프는 상기 중자의 하측에서 상측으로 갈수록 일정 구배로 경사진 테이퍼형 파이프인 것을 특징으로 하는 중공 주조품용 중자.
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 공기빼기 파이프에는 직경 5 ~ 20 mm 크기의 복수개의 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 중공 주조품용 중자.
8. 삭제

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