KR101253605B1 - 다이캐스팅용 금형 및 이를 이용한 다이캐스팅장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다이캐스팅용 금형 및 이를 이용한 다이캐스팅장치에 관한 것으로, 가압금형과 접하여 성형물을 주조하는 고정금형을 상하부 2개로 분리되는 형태로 구성하고, 고정금형의 하부 내부에 용융금속을 전자기적으로 교반하는 전자기 교반수단을 설치함으로 인해, 금형 공정의 작업 효율성을 높이고, 고정금형에서 전자기 교반수단의 제어범위를 확대하며, 슬리브 등 주변 설비의 수명 안정화를 크게 달성한다.

Description

다이캐스팅용 금형 및 이를 이용한 다이캐스팅장치{MOLD FOR DIE CASTING AND DIE CASTING APPARATUS USING THE SAME}

본 발명은 다이캐스팅용 금형 및 이를 이용한 다이캐스팅장치에 관한 것으로, 특히 다이캐스팅 주조 장치에 적용되는 금형 및 이를 이용한 다이캐스팅장치에 관한 것이다.

일반적으로, 다이캐스팅장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 가동금형(1)과 고정금형(3)으로 이루어진 금형과, 금형에 연결되어 용융금속의 주입로를 형성하는 슬리브(7)로 구성되며, 슬리브(7) 주위에는 반응고 금속의 교반을 위해 전자기장을 인가하는 전자기 교반기(9)가 위치한다.

가동금형(1)과 고정금형(3)이 서로 접해 성형공간(19)이 형성되며, 플렌저(17)가 슬리브(7)의 용융금속을 밀어 성형공간(19)에 압입한다.

전자기장의 교반을 증대하기 위해, 슬리브(7)에 용탕을 공급하기 이전에 용기나 레들(11)에서 부터 전자기장을 인가하는 경우가 있다.

이러한 기술은 한국 등록실용신안공보 제20-0319469호 등에 개시된 바 있다.

그러나, 기존의 다이캐스팅장치는 슬리브(7)에서 부터 용융금속에 고액공존상이 생기도록 온도를 조절하여야 하는데 실질적으로 용융금속의 온도 조절이 어렵다.

왜냐하면, 슬리브(7)가 일정 온도로 유지되어도, 용융금속이 공급됨에 따라 온도 불균일(temperature fluctuation)이 슬리브(7)의 위치에 따라 발생하고, 금형의 고정 플레이트(13)의 위치에 따라 열전달 정도가 달라 온도 조절이 어렵기 때문이다.

따라서, 정확하게 균일한 온도의 고액공존상이 자장의 영향을 받지 못하는 경우가 발생한다. 즉, 불균일한 온도조절에 따른 너무 많거나 너무 적은 고상이 생겨서 자장의 영향을 효과적으로 일으키지 못하는 경우가 발생한다.

이러한 단점은 특히 고액 공존 구역의 온도범위가 작은 합금의 경우 더욱 심하게 발생한다.

용기나 래들(11)에서 부터 전자기장의 교반을 하는 경우에도 용융금속의 고액공존상이 슬리브(7)에 공급되기 때문에, 용융금속의 급격한 온도변화가 발생하여 어렵게 조절된 반용융 상태가 변경된다.

또한, 기존의 다이캐스팅장치는 교반이 슬리브(7)의 길이를 따라 넓은 영역에서 이루어지기 때문에, 교반에 따른 난류가 발생하여 슬러리에 공기가 밀폐되어 함유될 가능성이 있다.

또한, 기존의 다이캐스팅장치는 슬리브(7)에 전자기 교반기(9)의 설치시 슬리브(7)의 공간적인 제약으로 인하여 설치가 어렵다는 문제가 있다.

이와 같은 문제는 한국 등록특허공보 제10-0662034호에 개시된 바와 같이, 전자기 교반기(9)를 고정금형(3)의 내부에 장착함으로써 해소된 바 있다.

그러나, 한국 등록특허공보 제10-0662034호의 기술은 고정금형(3)에 전자기 교반기(9)를 설치하는데 고정금형(3)의 공간적인 제약이 있고, 그 공간적인 제약으로 인해 전자기 교반기(9)의 크기가 크지 않아 전자기장의 세기가 약하다는 문제가 있다.

이 때문에, 용융금속에 대한 전자기 교반이 제대로 이루어지지 않는다.

이를 해소하기 위해, 고정금형(3)을 크게 만들어 전자기 교반기(9)의 크기를 키울 수 있으나, 이는 제조원가에 부담을 주는 문제가 있다.

또한, 전자기 교반기(9)가 고정금형(3)에 삽입되는 작업이 쉽지 않고, 전자기 교반기(9)에 문제가 발생하면 금형 양산에 애로점이 많아 금형공정의 작업성이 떨어지는 문제가 있다.

한국 등록실용신안공보 제20-0319469호 "반응고 성형용 다이캐스팅장치" 한국 등록특허공보 제10-0662034호 "반응고/반용융 저온 챔버 다이캐스팅용 금형 및 이를 이용한 다이캐스팅장치"

본 발명의 목적은 금형 공정의 작업 효율성을 높이기 위한 다이캐스팅용 금형 및 이를 이용한 다이캐스팅장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 고정금형에서 전자기 교반수단의 제어범위를 확대하고, 슬리브 등 주변 설비의 수명 안정화를 달성하기 위한 다이캐스팅용 금형 및 이를 이용한 다이캐스팅장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 금형은, 가동금형과, 용융금속의 주입로를 형성하는 슬리브에 설치되고 상기 슬리브로부터 주입되는 용융금속을 수용하는 성형공간이 마련됨과 아울러 상기 가동금형과 접해 성형물이 주조되게 하는 고정금형;을 가지는 다이캐스팅용 금형에 있어서, 상기 고정금형은, 용융금속을 전자기적으로 교반하는 전가지 교반수단이 설치되는 하금형부; 및 상기 하금형부의 상부에 분리가능하게 설치되고, 상부에는 상기 성형공간이 마련되어 상기 성형물 제조 시 상기 가동금형과 접하는 상금형부;을 포함하며, 상기 하금형부에는 상기 전자기 교반수단을 수납하기 위한 수납홈이 형성되고, 상기 수납홈 및 상기 수납홈에 수납된 상기 전자기 교반수단은 상기 하금형부에 설치되는 상금형부에 의해 폐쇄되거나 개방될 수 있다.
구체적으로 상기 수납홈에 수납된 상기 전자기 교반수단은 상기 슬리브의 원주를 따라 배열될 수 있다.
구체적으로 상기 전자기 교반수단은, 금속심체; 및 상기 금속심체에 감기는 코일;로 이루어질 수 있다.
구체적으로 상기 슬리브의 외주연에는 상기 슬리브에 인접한 상기 금속심체의 단부가 끼움 결합되는 제 1 끼움홈이 형성될 수 있다.
더 구체적으로 상기 고정금형은, 상기 전자기 교반수단 사이에 배치되는 냉각라인을 더 포함하며, 상기 냉각라인은 상기 냉각라인을 감싸는 유도부재에 의해 상기 슬리브에 접할 수 있다.
구체적으로 슬리브의 외주연에는 상기 슬리브에는 상기 전자기 교반수단에 간섭되지 않게 상기 유도부재가 끼움 결합되는 제 2 끼움홈이 형성될 수 있다.

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본 발명에 의해, 주조 조직이 미세화 되어 보다 강도가 높은 제품이 제조된다.

또한, 주조 조직이 치밀화 되어 주조제품의 두께가 균일한 효과를 갖는 제품이 제조되며, 특히 제품의 불량률의 저감과 생산성을 높이는 효과가 기대된다.

또한, 기존의 다이캐스팅장치에 간단히 적용되어 강도가 높은 제품을 제조한다.

또한, 고정금형에서 전자기 교반기의 제어범위가 확대되어 용융금속에 대하여 보다 효과적으로 전자기 교반작용이 일어난다.

또한, 구조가 견고해 열변형으로부터 슬리브 등 주변 설비의 수명 안정화가달성된다.

도 1은 종래의 다이캐스팅장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 다이캐스팅장치의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 예에서 고정금형이 분리된 모습을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 예에서 분리된 고정금형 중 하금형부의 평면 일부를 낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 다이캐스팅장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 예에서 분리된 고정금형 중 하금형부의 평면 일부를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 도면 전체를 통하여 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 표시한다.

도 2는 본 발명의 다이캐스팅장치의 일 예를 나타낸 도면, 도 3은 본 발명의 일 예에서 고정금형이 분리된 모습을 나타낸 도면, 도 4는 본 발명의 일 예에서 분리된 고정금형 중 하금형부의 평면 일부를 낸 도면이다.

도 5는 본 발명의 다이캐스팅장치의 다른 예를 나타낸 도면, 도 6은 본 발명의 다른 예에서 분리된 고정금형 중 하금형부의 평면 일부를 나타낸 도면이다.

도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 다이캐스팅장치는 고정금형(100)이 상금형부(110)와 하금형부(120)로 2개로 분리되고, 전자기 교반수단(220)이 하금형부(120)의 내부에 설치된다.

상금형부(110)는 가동금형(1)과 접해 슬리브(7)로부터 주입되는 용융금속을 수용해 성형물을 주조하기 위한 성형공간(19)을 형성한다.

상금형부(110)와 하금형부(120)는 예컨대, 볼트 결합방식을 통해서 서로 분리되게 결합될 수 있다.

하금형부(120)는 고정 플레이트(13)에 고정 설치되며, 상금형부(110)가 하금형부(120)로부터 분리된다.

상금형부(110)와 접하는 슬리브(7)의 부위는 하금형부(120)로부터 분리되는 상금형부(110)를 따라 슬리브(7)로부터 분리됨으로써, 상금형부(110)의 분리를 용이하게 한다.

하금형부(120)는 수납홈(121)을 형성하여 전자기 교반수단(220)을 수납한다.

도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 수납홈(121)은 슬리브(7)의 원주를 따라 다수개로 배열 형성되어 전자기 교반수단(220)이 슬리브(7)의 둘레를 감싸도록 한다.

이와 달리, 수납홈(121)은 링 모양으로 형성되어도 무방하다.

이 때문에, 전자기 교반수단(220)은 용융금속에 대하여 보다 효과적으로 전자기 교반작용을 일으킬 수 있다.

이와 같은 수납홈(121)은 하금형부(120)에 상금형부(110)가 접하면 밀폐된다.

수납홈(121)은 윗면이 개방된 형태로 형성되어 하금형부(120)에 상금형부(110)가 접하면 밀폐된다.

따라서, 상금형부(110)가 하금형부(120)로부터 분리되면 수납홈(121)이 바로 개방되기 때문에 전자기 교반수단(220)을 고정금형(100)의 내부에 쉽게 삽입할 수 있다.

또한, 전자기 교반수단(220)에 문제가 있어도 수납홈(121)이 쉽게 개방되기 때문에, 전자기 교반수단(220)의 교체가 간편하게 이루어진다.

이 때문에, 금형 공정의 작업 효율성이 크게 향상된다.

또한, 상금형부(110)는 그대로 두고 하금형부(120)의 크기를 최적으로 설계할 수 있기 때문에 전자기 교반수단(220)을 설치하기 위한 공간적 제약이 해소되고, 이로 인해 전자기 교반수단(220)의 크기가 최적으로 설계될 수 있다.

이 때문에, 전자기 교반수단(220)의 제어범위가 확대되어 보다 효과적으로 전자기 교반작용이 일어난다.

또한, 기존의 다이캐스팅장치에서 고정금형(3)을 고정 플레이트(13)로부터 분리하고, 고정 플레이트(13)에 하금형부(120)를 장착한 다음 그 위에 기존의 고정금형(3)을 결합하면, 고정금형(3)이 상금형부(110)가 되기 때문에, 본 발명이 완성된다.

이와 같이 본 발명은 기존의 다이캐스팅장치에 간단히 적용되어 물성이 우수한 제품을 제조할 수 있다.

전자기 교반수단(220)은 전자기장을 발생시키는 유도코일(221)을 구비하여 전자기장을 발생한다.

코일(221)은 전기강판(규소강판)과 같은 금속심체(223)에 감겨 전자기장을 발생한다.

전자기 교반수단(220)은 용융금속의 종류, 주물의 종류 및 주물의 목적에 따라 적절하게 전자기장을 방출하여 용융금속에 대하여 전자기 교반작용을 일으키도록 한다.

이와 달리, 전자기 교반수단(220)은 초음파를 발생시키는 초음파 발생장치일 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 전자기 교반수단(220)의 사이에는 냉각라인(241)이 설치되어 슬리브(7)와 접한다.

냉각라인(241)은 냉각수를 유동시키는 수냉파이프임이 좋고, 슬리브(7)가 용융금속의 높은 온도에 의해 열손상되는 것을 방지하거나 제한하기 위한 기능을 수행한다.

이와 달리, 냉각라인(241)은 찬공기를 유동시키는 공냉파이프일 수 있다.

또한, 전자기 교반수단(220)과 슬리브(7)와의 사이에는 단열부재(451)가 설치됨이 좋다.

단열부재(451)는 용융금속의 높은 온도가 전자기 교반수단(220)에 전달되어 코일(221)이 열손상되는 것을 방지한다.

한편, 슬리브(7)는 외주연에 제1끼움홈(7a)과 제2끼움홈(7b)을 각각 요입 형성하여 전자기 교반수단(220)과 냉각라인(241)을 끼움 결합한다.

제1끼움홈(7a)은 전자기 교반수단(220)의 금속심체(223)을 끼워 결합한다.

제1끼움홈(7a) 사이에 형성되는 제2끼움홈(7b)은 냉각라인(241)을 끼워 결합하는데, 냉각라인(241)의 유도부재(243)를 끼워 결합한다.

금속재질의 유도부재(243)는 제2끼움홈(7b)에 끼워져 냉각라인(241)을 슬리브(7) 측으로 유도한다.

이처럼 슬리브(7)의 외주연에 방사상으로 끼워지는 금속심체(223)와 유도부재(243)는 슬리브(7)를 견고히 지탱해 열변형이 일어나지 않도록 방지한다.

도 2 내지 도 4에서 예시한 일 예는 문제가 없으나, 도 5 및 도 6에서 예시한 다른 예는 슬리브(7)가 열변형되어 못쓰게 되는 일이 자주 발생한다.

도 5 및 6에서 예시한 다른 예는 슬리브(7)가 수평으로 놓여 있기 때문에 용융금속이 꽉 차지 않고 유동한다. 즉, 용융금속은 슬리브(7)의 상부를 비운 상태로 유동한다.

이 때문에, 슬리브(7)는 상부가 열변형되어 못쓰게 되는 일이 발생하는데, 금속심체(223)와 유도부재(243)는 슬리브(7)가 변형되지 않도록 견고히 지탱해 장기간 원형을 유지하도록 한다.

실질적으로 용융금속은 완전한 액상의 상태에서 래들(11)로부터 슬리브(7)에 공급된다.

용융금속은 슬리브(7) 속에서 완전한 액체 상태로 유지된다.

물론, 고정금형(100)이 접하지 않는 슬리브(이하, "기계슬리브"라고 한다)(7) 영역에 추가적으로 전자기 교반수단(220)을 설치하는 경우에는 액체 상태가 아닌 반용융 상태를 유지시킬 수 있다.

액체 상태의 금속은 기계슬리브(7)의 끝단 이후 슬리브(7)와 접해 있는 고정금형(100)의 입구(이하, "금형슬리브(7)"라고 한다)에서부터 반용융 상태로 변화하게 되고 이때에 전자기 교반수단(220)의 영향을 받아 교반되게 된다.

그러나, 액체 상태의 용융금속이 기계슬리브(7)를 지나 금형슬리브(7)를 통과하면서 온도가 떨어짐에 따라, 액체 상태의 용융금속은 고액공존 상태의 반응고/반용융 상태로 점차 변화하게 된다.

이때, 핵 생성이 된 초정 덴드라이트(dendrite)가 형성되어 성장되어가는 것을 방해하기 위해 전자기장이나 초음파 진동을 통해 먼저 형성되어 있는 초정 덴드라이트의 생성을 억제하거나 깨트려, 보다 미세하고 균일한 결정핵을 형성하도록 유도하는 것이다.

결과적으로, 생성된 제품의 결정립들은 보다 미세하여 조직이 강화되는 결과를 얻는다.

지금까지는 본 발명을 특정한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있음이 명백하다(예컨대, 고정금형을 고정시키는 고정조방에 제어장치 즉, 전자기 교반수단이 설치되어 주조 조직을 치밀화 할 수 있다). 따라서, 본 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면은 본 발명의 기술사상을 한정한 것이 아니라 단지 예시한 것으로 해석되어야 한다.

1:가동금형 7:슬리브
7a:제1끼움홈 7b:제2끼움홈
11:레들 13:고정 플레이트
17:플렌저 19:성형공간
100:고정금형 110:상금형부
120:하금형부 121:수납홈
220:전자기 교반수단 221:코일
223:금속심체 241:냉각라인
243:유도부재 451:단열부재

Claims (16)

1. 가동금형과, 용융금속의 주입로를 형성하는 슬리브에 설치되고 상기 슬리브로부터 주입되는 용융금속을 수용하는 성형공간이 마련됨과 아울러 상기 가동금형과 접해 성형물이 주조되게 하는 고정금형;을 가지는 다이캐스팅용 금형에 있어서,
   상기 고정금형은,
   용융금속을 전자기적으로 교반하는 전자기 교반수단이 설치되는 하금형부; 및
   상기 하금형부의 상부에 분리가능하게 설치되고, 상부에는 상기 성형공간이 마련되어 상기 성형물 제조 시 상기 가동금형과 접하는 상금형부;을 포함하며,
   상기 하금형부에는 상기 전자기 교반수단을 수납하기 위한 수납홈이 형성되고, 상기 수납홈 및 상기 수납홈에 수납된 상기 전자기 교반수단은 상기 하금형부에 설치되는 상금형부에 의해 폐쇄되거나 개방되는 다이캐스팅용 금형.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 수납홈에 수납된 상기 전자기 교반수단은 상기 슬리브의 원주를 따라 배열되는 다이캐스팅용 금형.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 전자기 교반수단은,
   금속심체; 및
   상기 금속심체에 감기는 코일;로 이루어지는 다이캐스팅 금형.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 슬리브의 외주연에는 상기 슬리브에 인접한 상기 금속심체의 단부가 끼움 결합되는 제 1 끼움홈이 형성되는 다이캐스팅 금형.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 고정금형은,
   상기 전자기 교반수단 사이에 배치되는 냉각라인을 더 포함하며,
   상기 냉각라인은 상기 냉각라인을 감싸는 유도부재에 의해 상기 슬리브에 접하는 다이캐스팅 금형.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 슬리브의 외주연에는 상기 슬리브에는 상기 전자기 교반수단에 간섭되지 않게 상기 유도부재가 끼움 결합되는 제 2 끼움홈이 형성되는 다이캐스팅 금형.
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