KR101367200B1 - Process for duplex casting and process for duplex casting apparatus thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이중 주조 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 주형에 감압주조 및 중력주조를 함께 적용하여, 제품 내 기공 및 기포를 제거하여 주조결함을 방지할 수 있고 미성형 문제를 해결하여 고내열주강 제품을 용이하게 생산할 수 있는 이중 주조 방법 및 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a double casting method and apparatus. More specifically, the present invention may be applied to the mold with reduced pressure casting and gravity casting, to remove the pores and bubbles in the product to prevent casting defects and to solve the unformed problem can easily produce high heat-resistant cast steel products A casting method and apparatus.
일반적으로 이용되는 금속 주조(metal mold casting)법은 금속 조형의 가장 근본적인 기법중 하나로 같은 형태의 제품을 대량으로 제조하기 위해 사용된다. 주조 방식은 로(furnace) 안에 스크랩, 선철, 합금철 또는 비철금속 원료를 넣고 가열 및 용해한 다음, 모래나 금속재의 거푸집(mold) 속에 부어 넣고 냉각 및 응고시켜 제조한다. 원하는 형태의 모형으로 제조된 거푸집에 용융 금속을 주입해 성형시킨 뒤 용융금속이 굳으면 모형과 동일한 금속물체가 되는 원리이다. 주조는 주형 설계가 완료되면 대량으로 제품을 생산할 수 있으나, 주물의 응고 과정에서 제품 원료로서 원치 않는, 금속물질이 아닌 비금속 성분(개재물, inclusion)이 최종 제품에 개재되는 주조결함이 빈번하게 발생한다. 또한 대기 중에서 용해되어 주입된 용탕은 상당량의 수소, 산소 및 질소 등의 가스를 용해 및 흡수하고 있어, 응고시 용해도가 감소하면서 기포가 발생하게 되며, 미처 방출되지 못한 일부 가스는 잔존하여 표면 결함을 발생시키기도 한다.The commonly used metal mold casting method is one of the most fundamental techniques of metal forming, and is used to manufacture large quantities of the same type of product. The casting method is prepared by putting scrap, pig iron, ferroalloy, or nonferrous metal raw material into a furnace, heating and melting, pouring into a mold of sand or metal, cooling and solidifying. It is a principle that the molten metal is molded into a mold made of a desired model and then molded, and then the molten metal hardens to be the same metal object as the model. Casting can produce products in large quantities once the mold design is complete, but casting defects frequently involve undesired non-metallic components (inclusions) as part of the product in the final product. . In addition, molten metal injected and dissolved in the atmosphere dissolves and absorbs a large amount of gases such as hydrogen, oxygen, and nitrogen. As the solubility decreases during coagulation, bubbles are generated, and some unresolved gases remain to prevent surface defects. It is also generated.
이러한 결함을 방지하기 위하여 진공기술을 이용하여 주조하는 방법을 진공(감압) 주조법이라 한다. 이러한 진공 주조는 용해를 대기중에서 실시한 다음 진공조건 하에서 주조하거나, 대기 중에서 용해된 용탕을 래들에 받을 때 진공상태로 처리한 다음 진공 또는 대기 중에서 주조하는 방식 등으로 이용될 수 있다.In order to prevent such defects, a method of casting using a vacuum technique is called a vacuum (decompression) casting method. Such vacuum casting may be used in a manner in which melting is carried out in the air and then cast under vacuum conditions, or when the molten melt is received in a ladle in a ladle, and then vacuumed or cast in air.
이러한 진공 주조법을 사용시 유해가스 성분을 용이하게 제거할 수 있으며, 제품의 기계적 성질이 우수하게 되어 스테인레스강, 내열강, 공구강, 베어링강 및 자성재료 등의 제품제조에 사용되는 주조법이다.When the vacuum casting method is used, harmful gas components can be easily removed, and the mechanical properties of the product are excellent, and thus the casting method is used to manufacture products such as stainless steel, heat resistant steel, tool steel, bearing steel, and magnetic materials.
이러한 진공 주조법의 한 종류인 반중력 진공주조(countergravity vacuum assisted casting)법은, 미국 Hitchiner사 등에서 1970~1980년대에 개발된 것으로, 이는 세라믹(ceramic)관을 용탕(molten metal) 속에 잠입하여 진공장치(Vacuum System)를 통해 용탕을 주형내로 빠르게 흡입하는 방식이다. 대표적인 반중력 진공주조 및 진공주조 장치와 관련한 특허로는 등록번호 제0947948호 및 제0801815호가 있다. 그러나 상기 등록특허에 기재된 Hitchiner사의 주조 방식은 세라믹 몰드에 의한 정밀주조 제품 생산에 국한되어 있어 특히, 사형(沙型, Sand Mold)주조 방식의 제품 생산에는 용탕의 빠른 흡입 시 사형이 견디어 내지 못하여 개재물 혼입 등의 주조결함이 다량 발생하는 등 심각한 문제점을 가지고 있다. 또한, 이 기술은 진공압력(vacuum pressure)만을 이용하여 주형 내로 용탕(molten metal)을 흡입하여 제품을 만드는 방식으로서 급격한 용탕의 흐름으로 인해 제품 내부에 작은 기포(porosity)뿐만 아니라 경우에 따라서는 벌레구멍과 같은 큰 홀(worm hole)이 생기고 일부 제품 표면에는 미성형(未成型, non fill) 주조 결함을 다량 갖고 있다.Countergravity vacuum assisted casting, one of the vacuum casting methods, was developed in the 1970s and 1980s by Hitchiner, Inc. in the United States, which infiltrates a ceramic tube into a molten metal and vacuums it. (Vacuum System) quickly inhales the molten metal into the mold. Patents relating to representative anti-gravity vacuum castings and vacuum casting apparatuses are US Pat. Nos. 0477948 and 0080518. However, Hitchiner's casting method described in the registered patent is limited to the production of precision casting products by ceramic mold, and in particular, the production of sand mold casting methods does not withstand the death of molds due to rapid suction of molten metal. It has serious problems such as a large amount of casting defects such as mixing. In addition, this technique uses a vacuum pressure to inject molten metal into the mold to make the product. In addition to the small porosity inside the product due to the rapid flow of the melt, in some cases, insects Worm holes such as holes are created and some product surfaces have large amounts of non-fill casting defects.
이러한 문제점으로 인해 Hitchiner사의 반중력 진공주조 기술은 사형주조의 제품에는 상용화가 이루어지지 않고 있을 뿐만 아니라 전세계 여느 업체에서도 아직까지 사형주조의 제품에 적용되는 흡입관을 이용한 반중력 진공주조 기술 개발이 성공하여 양산화된 예가 전무한 실정이다.Due to these problems, Hitchiner's anti-gravity vacuum casting technology has not been commercialized in the sand casting products, and other companies around the world have succeeded in the development of anti-gravity vacuum casting technology using suction pipes applied to the sand casting products. There is no mass production example.
이에 본 발명자는 상기한 문제점을 극복하기 위한 주조방안 연구를 거듭하여 세라믹 정밀주조 주형이 아닌 사형주형과 진공압을 제거함으로써 흡입되어 아직 응고되지 않은 용탕을 중력에 의해 재충전하는 이중주조(Duplex Casting)기술을 적용하여 고온 내열강 Stainless Steel 제품을 생산하여 본 발명을 완성하였다.
Accordingly, the present inventors have repeatedly studied casting methods to overcome the above-mentioned problems and remove the sand molds and vacuum pressures instead of the ceramic precision casting molds, and double casting for recharging molten metal which has not been solidified by gravity by gravity. The present invention was completed by producing high temperature heat resistant stainless steel products by applying technology.
본 발명의 목적은 제품 주조시 수축결함, 기포결함 및 기타 주조결함을 방지할 수 있는 이중 주조방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a duplex casting method which can prevent shrinkage defects, bubble defects and other casting defects during product casting.
본 발명의 다른 목적은 용탕 내 포함되는 개재물을 용이하게 제거할 수 있는 이중 주조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention to provide a duplex casting method that can easily remove the inclusions contained in the molten metal.
본 발명의 또 다른 목적은 정밀도가 우수하고, 복잡한 형상의 제품제조가 가능한 이중 주조방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a duplex casting method capable of producing a product having a high precision and a complicated shape.
본 발명의 또 다른 목적은 원가절감 및 생산성 증대 효과를 가질 수 있는 이중 주조방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a duplex casting method which can have cost reduction and productivity increase effects.
본 발명의 또 다른 목적은 이중 주조장치를 제공하는 것이다.
Yet another object of the present invention is to provide a duplex casting apparatus.
본 발명의 하나의 관점은 이중 주조 장치에 관한 것이다. 상기 이중 주조 장치는 내부에 공간부가 형성된 주조챔버; 상기 주조챔버 하부에 장착되며, 용탕이 주입되는 주입관; 상기 주입관과 탈부착 가능하도록 연결되며, 캐비티(cavity)를 가지는 주형; 상기 주조챔버 내부 및 상기 주형 사이에 충진되는 충진매체; 상기 주조챔버 상부에 위치하며 상기 주조챔버 내부를 감압하는 압력조절수단; 및 상기 주형 내부의 캐비티 상부와 통하여 용탕을 수용하고 중력에 의해 캐비티로 배출하는 라이저;를 포함하는 것을 특징으로 한다.One aspect of the invention relates to a duplex casting apparatus. The duplex casting device includes a casting chamber having a space portion therein; An injection tube mounted below the casting chamber and into which molten metal is injected; A mold that is detachably connected to the injection tube and has a cavity; A filling medium filled in the casting chamber and between the mold; Pressure adjusting means positioned above the casting chamber to reduce the pressure inside the casting chamber; And a riser configured to receive the molten metal through the upper portion of the cavity inside the mold and to discharge it into the cavity by gravity.
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한 구체예에서 원료를 용해하여 용탕을 형성시키는 용해로;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the melting furnace to form a melt by melting the raw material; characterized in that it further comprises.
한 구체예에서 상기 주입관의 내경은 캐비티의 입구 내경보다 큰 것을 특징으로 한다.In one embodiment the inner diameter of the injection tube is characterized in that larger than the inner diameter of the inlet of the cavity.
한 구체예에서 상기 압력조절수단은 흡입 스크린, 진공펌프 및 흡입관을 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment the pressure regulating means is characterized in that it comprises a suction screen, a vacuum pump and a suction pipe.
본 발명의 다른 관점은 상기 이중 주조 장치를 이용한 이중 주조 방법에 관한 것이다. 상기 이중 주조 방법은 충진매체가 충진된 주조챔버를 압력조절수단에 의해 감압하여 외부와의 압력차에 의해 용탕을 주입관을 따라 주형 내부의 캐비티에 1차 주입하고; 그리고 상기 캐비티에 1차 주입된 용탕이 응고되기 전에 상기 주조챔버의 감압을 해제하여, 중력에 의해 2차 주입되는 단계;를 포함하며, 상기 1차 주입시, 주형 내부의 캐비티 상부와 통하여 형성된 라이저에도 주입되고, 주조챔버의 감압 해제시 상기 라이저에 주입된 용탕이 중력에 의해 배출되어 캐비티에 2차 주입되는 것을 특징으로 한다.Another aspect of the invention relates to a duplex casting method using the duplex casting apparatus. The double casting method includes depressurizing a casting chamber filled with a filling medium by pressure adjusting means to inject molten metal into a cavity inside a mold along an injection tube by a pressure difference from the outside; And releasing the depressurization of the casting chamber before the first molten molten metal is solidified in the cavity, and secondly injected by gravity, wherein the riser is formed through the upper portion of the cavity inside the mold during the first injection. Also, the molten metal injected into the riser is discharged by gravity when the decompression of the casting chamber is released, and the second injection into the cavity is performed.
한 구체예에서 상기 방법은 주입관이 장착된 주조챔버 내부에 주형을 넣어 주입관과 결합시키고, 상기 주조챔버 내부를 충진매체로 채운 후 감압에 의해 1차 주입하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the method is characterized in that the mold is put into the injection chamber inside the injection tube is mounted and coupled to the injection tube, the injection chamber is filled with a filling medium, and the primary injection by decompression.
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한 구체예에서 상기 주조챔버를 감압하는 속도를 조절하여 상기 주형에 주입되는 용탕의 주입속도를 조절하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the injection speed of the molten metal injected into the mold is controlled by adjusting the speed of depressurizing the casting chamber.
한 구체예에서 상기 주입관, 압력조절수단 및 상기 충진매체는 재사용되는 것을 특징으로 한다.
In one embodiment, the injection tube, the pressure regulating means and the filling medium is characterized in that it is reused.
본 발명의 이중 주조 방법 및 장치를 적용시 제품의 수축결함 및 기포결함을 방지할 수 있고, 용탕 내 포함되는 개재물을 용이하게 제거하여 주조결함을 방지할 수 있고, 정밀도가 우수하고, 복잡한 형상의 제품제조가 가능하며, 주입구, 압력조절장치 및 충진매체 등의 재사용이 가능하여 원가절감 및 생산성 증대 효과를 가질 수 있다.
When applying the dual casting method and apparatus of the present invention, it is possible to prevent shrinkage defects and bubble defects of the product, to easily remove the inclusions in the molten metal to prevent casting defects, excellent precision, complex shape It is possible to manufacture the product, and it is possible to reuse the inlet, the pressure regulating device and the filling medium, thereby reducing the cost and increasing the productivity.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 이중 주조 장치의 단면을 나타낸다.
도 2 (a)는 본 발명의 한 구체예에 따른 주입관의 단면이며, 도 2 (b)는 본 발명의 다른 구체예에 따른 주입관의 단면을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 다른 구체예에 따른 이중 주조 장치를 나타낸다.1 shows a cross section of a duplex casting apparatus according to one embodiment of the invention.
Figure 2 (a) is a cross section of the injection tube according to an embodiment of the present invention, Figure 2 (b) shows a cross section of the injection tube according to another embodiment of the present invention.
3 shows a duplex casting apparatus according to another embodiment of the invention.
본 발명의 하나의 관점은 이중 주조 장치에 관한 것이다.One aspect of the invention relates to a duplex casting apparatus.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 이중 주조 장치의 단면을 나타낸다. 도 1을 참조하면, 상기 이중 주조 장치(100)는 내부에 공간부가 형성된 주조챔버(10); 상기 주조챔버(10) 하부에 고정되며, 용탕이 주입되는 주입관(20); 상기 주입관(20)과 탈부착 가능하도록 연결되며, 캐비티(cavity)(35)를 가지는 주형(30); 상기 주조챔버(10) 내부 및 상기 주형(30) 사이에 충진되는 충진매체(40); 및 상기 주조챔버(10) 상부에 위치하며 상기 주조챔버(10) 내부를 감압하는 압력조절수단(60);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.1 shows a cross section of a duplex casting apparatus according to one embodiment of the invention. Referring to FIG. 1, the
상기 주조챔버(10) 내부에는 상기 충진매체(40)가 충진되어 상기 주형(30)을 고정시킬 수 있도록 공간부가 형성되어 있고, 상기 압력조절수단(60)에 의해 대기압이하로 감압하여 상기 주형(30)에 감압된 분위기를 제공할 수 있다.The
상기 주입관(20)은 상기 주조챔버(10) 내부에 삽입되어 하부에 장착되어 고정되며, 일부는 돌출되어 용탕 내부에 침지되어 상기 용탕을 상기 주형(30)에 주입시킬 수 있다. 도면에는 주입관(20)이 하나인 것만 도시하였으나, 다른 구체예에서는 주조챔버(10)에 복수 개로도 설치될 수 있다.The
상기 주입관(20)은 통상적인 재질로 이루어진 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 용탕과 접촉시 반응을 방지할 수 있는 세라믹(ceramic)과 같은 내화성 재질을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The
상기 도 1을 참조하면, 본 발명에서 상기 주입관(20)의 내경(d1)은 상기 캐비티(35)의 내경(d2)보다 클 수 있다. 이 경우 감압 해제시에도 용탕의 체류 시간을 증가시킬 수 있다. 한 구체예에서는 상기 캐비티(35)의 내경(d2) 및 상기 주입관(20)의 내경(d1) 비(d2:d1)는 1:1.1~1:3 일 수 있다. 바람직하게는 1:1.5~1:2.5 일 수 있다. 더욱 바람직하게는 1:2 일 수 있다. 상기 범위에서 상기 주조챔버(10)의 가압을 해제할 시에도 상기 용탕의 체류시간을 증가시킬 수 있다.Referring to FIG. 1, an inner diameter d1 of the
상기 주입관(20)의 입구 형태는 주형에 끼워질 수 있도록 설계할 수 있다. 도 2 (a)는 본 발명의 한 구체예에 따른 주입관(20)의 단면이며, 도 2 (b)는 본 발명의 다른 구체예에 따른 주입관(21)의 단면을 나타낸다. 도 2 (a) 및 도 2 (b)에 도시된 바와 같이, 주조챔버 바닥면에 접하는 부분은 넓게하고 상부로 갈수록 좁아지는 형태를 가질 수 있다. The inlet shape of the
상기 주형(mold)(30)은 상기 주입관(20)과 탈부착 가능하게 연결되며, 원하는 제품 형태의 캐비티(cavity)(35)를 가질 수 있다.The
상기 주형(30)은 통상적인 재질로 이루어진 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 혼련사(mixed sand) 또는 모래 등의 내화성 입자, 수용성 페놀 수지 및 에스테르계 경화제 등을 포함하여 제조하여 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The
상기 충진매체(40)는 상기 주조챔버(10) 내부와 상기 주형(30) 주위에 충진되어 상기 주형을(30) 지지할 수 있다. 상기 충진매체(40)는 통상적인 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 혼련사(mixed sand) 또는 모래 등의 내화성 입자를 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The filling
한 구체예에서는 일정시간 동안 상기 주조챔버(10)에 진동을 가하면서 상기 충진매체(40)를 충진하여 충진 밀도를 증가시키면서 균일하게 충진할 수 있다.In one embodiment, while filling the filling
한 구체예에서 상기 이중 주조 장치(100)는 상기 주형(30) 내부의 캐비티(35) 상부와 통하여 용탕을 수용하고 캐비티로 배출하는 라이저(50)를 더 포함할 수 있다. 상기 라이저(50)는 상기 주형(30)의 응고시 개재물이 제품에 포함되거나 기포 등의 주조결함을 방지하는 목적으로 포함될 수 있다.In one embodiment, the
한 구체예에서 상기 라이저(50)는 상기 주형(30)의 50~80 부피%의 크기로 형성될 수 있다. 상기 범위에서 상기 용탕에 포함된 개재물(inclusion)들을 용이하게 제거할 수 있으며, 상기 주형(30)에 잔존하는 기포 및 공기를 용이하게 제거할 수 있다.In one embodiment, the
상기 압력조절수단(60)은 상기 주조챔버(10) 상부에 위치하며 상기 주조챔버(10) 내부의 압력을 조절하여 감압할 수 있다. 한 구체예에서 상기 압력조절수단(60)은 흡입 스크린(64), 진공펌프(미도시) 및 흡입관(62)을 포함할 수 있다.The pressure adjusting means 60 may be positioned above the casting
상기 흡입 스크린(64)은 상기 압력조절수단(60)에 포함된 진공펌프를 가동시 상기 흡입관(62)에 기체만 통과시키고 상기 충진매체(40)의 흡입을 방지시키는 역할을 할 수 있다.The
상기 진공펌프(미도시)는 상기 주조챔버(10)의 압력을 조절하여 주형(30) 내부의 가스 제거 및 용탕 주입 속도를 조절할 수 있다. 상기 진공 펌프로는 통상적인 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 이온 펌프(Ion Pump) 및 디퓨전 펌프(Diffusion Pump) 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The vacuum pump (not shown) may adjust the pressure of the casting
상기 흡입관(62)은 상기 진공펌프의 작동시 상기 주조챔버(10) 내부의 기체를 외부로 배출하여 상기 주조챔버(10) 내의 압력을 감압시킬 수 있다. 이때 상기 주조챔버(10) 내부압력을 감압시키는 속도를 조절하여 상기 용탕의 주입속도를 조절할 수 있다.The
도 3은 본 발명의 다른 구체예에 따른 이중 주조 장치(100)를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 상기 이중 주조 장치는(100)는 원료를 용해하여 용탕을 형성시키는 용해로(70)를 더 포함할 수 있다.3 shows a
한 구체예에서 상기 용해로(70)는 통상적인 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 텅스텐(Tungsten)및 칸탈(Kanthal) 등의 코일(Coil) 타입 발열체가 포함된 전기로를 사용하여 수용된 원료를 가열하여 용탕을 형성할 수 있다.
In one embodiment, the melting
본 발명의 다른 관점은 상기 이중 주조 장치(100)를 이용한 이중 주조 방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 이중 주조 방법은 주조챔버를 감압하여 캐비티에 1차 주입하고, 상기 감압을 해제하여 2차 주입하는 단계;를 포함할 수 있다.Another aspect of the present invention relates to a duplex casting method using the
더욱 상세하게는, 충진매체(40)가 충진된 주조챔버(10)를 압력조절수단(60)에 의해 감압하여 외부와의 압력차에 의해 용탕을 주입관(20)을 따라 주형(30) 내부의 캐비티(35)에 1차 주입하고; 상기 캐비티(35)에 1차 주입된 용탕이 응고되기 전에 상기 주조챔버(10)의 감압을 해제하여, 중력에 의해 2차 주입하고,조챔버를 해체하여 주형을 분리하는 단계를 포함할 수 있다.More specifically, the casting
한 구체예에서 상기 이중 주조 방법은 주입관(20)이 장착된 주조챔버(10) 내부에 주형(30)을 넣어 주입관(20)과 결합시키고, 상기 주조챔버(10) 내부를 충진매체(40)로 채운 후 상기 압력조절수단을 통한 감압에 의해 1차 주입할 수 있다.In one embodiment, the double casting method is to put the
이하, 상기 이중 주조 방법을 단계별로 상세히 설명한다.
Hereinafter, the duplex casting method will be described in detail step by step.
(a) 용탕 형성단계(a) molten metal forming step
상기 단계는 상기 용해로(70)에 수용된 원료를 용해하여 용탕을 형성하는 단계이다. 상기 용해로(70)로는 전기로(electric furnace)를 사용할 수 있으며, 상기 전기로에 포함된 발열체 코일을 사용하여 가열하여 상기 원료를 용해시킬 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
The step is to dissolve the raw material contained in the
(b) 1차 주입단계(b) first injection step
상기 단계는 상기 주조챔버(10) 및 상기 주형(30) 사이에 충진매체(40)를 충진한 다음, 상기 압력조절수단(60)을 통하여 상기 주조챔버(10)의 내부 압력을 감압시키는 단계이다.The step is filling the filling
상기 감압된 주조챔버(10)의 주입관(20)을 상기 제조된 용탕에 잠입시킨 다음, 상기 주조챔버(10)와 외부와의 압력차에 의해 용탕이 주입관(20)을 따라 주형(30) 내부의 캐비티(35)에 1차 주입된다. The
한 구체예에서, 상기 주입관(20)은 상기 용해로(70) 내부에 형성된 용탕에 3~10cm 깊이로 잠입되어 용탕이 주입될 수 있다. 상기 조건에서 외부 공기가 상기 용탕에 유입되는 것을 최대한 방지하여 주조결함을 방지하면서 상기 용탕의 주입 속도를 용이하게 조절할 수 있다.In one embodiment, the
한 구체예에서는, 상기 감압시 상기 주조챔버(10)의 감압속도를 조절하여 상기 주형(30)에 주입되는 용탕의 주입속도를 조절할 수 있다. 구체적으로, 반복된 제품의 제조를 통하여 획득한 데이터를 통해 원하는 제품의 형상에 따라 난류(turbulence)를 최소화 할 수 있도록 상기 압력조절수단(60)을 통해 인가되는 감압속도를 조절하여 상기 용탕의 주입 속도를 조절할 수 있다. 상기와 같이 주입속도를 조절시 상기 용탕의 난류(turbulence)현상에 의해 기포가 발생되어 주형(30)의 미세 부위에 상기 용탕의 충진을 방해하여 미성형 되는 등의 주조결함을 방지할 수 있다.In one embodiment, the injection speed of the molten metal injected into the
다른 구체예에서는, 상기 감압시 상기 주조챔버(10)의 감압속도를 조절하여 상기 1차 주입시 상기 캐비티(35) 상부와 통하여 형성된 라이저(50)에 주입되는 용탕의 주입속도 또한 조절할 수 있다.
In another embodiment, the injection speed of the molten metal injected into the
(c) 2차 주입단계(c) second injection step
상기 단계는 상기 캐비티(35)에 1차 주입된 용탕이 응고되기 전에 상기 주조챔버(10)의 감압을 해제하여, 중력에 의해 2차로 주입되는 단계이다. 상기 1차 주입은 용탕이 하부에서 상부로 이동인 반면, 2차 주입은 상부에서 하부로 이동하는 것이다.In this step, before the molten metal first injected into the
한 구체예에서 상기 캐비티(35)에 1차 주입된 용탕은 상기 캐비티(35)의 바깥쪽에서 부터 방향성 응고를 시작하게 된다. 따라서 상대적으로 밀도가 낮은 개재물(또는 불순물)은 상기 캐비티(35)의 표면에 응고되어 용이하게 제거될 수 있다. 또한, 상기 2차 주입되면서 상기 캐비티(35)에 형성된 기공 및 기포가 용이하게 제거될 수 있다.In one embodiment, the molten metal first injected into the
다른 구체예에서 상기 주형(30)의 캐비티(35) 상부와 통하는 라이저(50)가 형성된 경우, 상기 주조챔버(10)의 감압 해제시 상기 라이저(50)에 주입된 용탕이 중력에 의해 배출되어 캐비티(35)에 2차 주입될 수 있다. 상기 라이저(50)까지 주입된 용탕이 중력에 의해 상기 주형(30)에 2차 주입되면서 상기 캐비티(35)에 형성된 기공 및 기포가 용이하게 제거될 수 있다.
In another embodiment, when the
(d) 해체단계(d) dismantling stage
상기 단계는 2차 주입된 상기 주조챔버(10)를 해체하여 상기 주형(30) 내부에 형성된 제품을 수득하는 단계이다.The step is to disassemble the
도 3은 본 발명의 다른 구체예에 따른 이중 주조 장치(100)를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 상기 이중 주조 방법을 이용하여 원하는 제품의 제조가 완료된 다음, 상기 주조챔버(10a)를 분리되어 해체하고, 상기 주입관(20), 압력조절장치(60) 및 상기 충진매체(40)는 다른 주조챔버(10b)에 장착되어 재사용이 가능할 수 있어 원가절감 효과를 가질 수 있다.
3 shows a
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention through the preferred embodiment of the present invention will be described in more detail. It is to be understood, however, that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed in a limiting sense.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
Details that are not described herein will be omitted since those skilled in the art can sufficiently infer technically.
실시예Example 1 One
지름 600㎜이고 높이 800㎜인 원기둥 형태의 주입챔버(10)의 하단부에 도 2 (a)와 같은 형태를 갖고, 200㎜ 길이의 세라믹 재질의 주입관(20)을 설치하였다.At the lower end of the
그 다음에 혼련사, 수용성 페놀 수지 및 에스테르계 경화제를 포함하여 제조된 캐비티(35)를 갖는 주형(30)을 상기 주입관(20) 입구에 덧씌워서 상기 주입챔버(10) 내부에 위치시켰다. 이때 상기 주입관 내경(d1)은 Φ50mm이고, 상기 캐비티 입구 내경(d2)은 Φ25mm의 크기로 형성된 것을 사용하였다. 상기 주형(30)에는 상기 캐비티(35) 상부와 통하는 라이저(50)를 장착하였다.Thereafter, a
이때 도 1과 같은 형성된 주형(30)을 상기 주입관(20) 상에 덧씌워 틈새가 발생되지 않도록 하였다. 주입챔버(10)와 주형(30) 사이를 충진매체(40)로 진동을 가하면서 충전하였다.In this case, the formed
텅스텐 코일 타입의 발열체를 포함하는 용해로(전기로)(70)를 준비하여 원료를 투입하고 가열하여 용탕을 제조한 다음, 상기 주입챔버(10) 상부에 흡입 스크린(60), 흡입관(62) 및 진공펌프(미도시)를 포함하는 압력조절수단(60)을 장착시킨 후 진공 펌프(미도시)를 작동하여 상기 주입챔버(10) 내부를 10-3 torr의 진공상태로 유지시켰다. 그 다음에 상기 세라믹 주입관(20)을 상기 전기로 내에 제조된 용탕에 50㎜ 깊이로 잠입토록 하여 상기 주입관(20) 내로 상기 용탕을 1차 주입하여 상기 주형(30) 및 라이저(50)까지 상기 용탕을 주입하였다. 90초 후 진공펌프를 오프(off)하여 1차 상기 주입된 용탕이 응고되기 전에 중력에 의해 상기 라이저(50)까지 주입된 용탕이 중력에 의해 상기 캐비티(35)에 2차 주입되도록 하였다. 120초 후 상기 주입챔버(10)를 이동하여 해체 컨베이어에 위치하여 상기 주형(30) 내 캐비티(35)에 형성된 제품을 수득하였다. 이때, 수득된 제품은 기포, 웜홀 및 미성형 등의 주조결함이 발생하지 않았다.
After preparing a melting furnace (electric furnace) 70 including a tungsten coil-type heating element, a raw material is added and heated to prepare a molten metal, and then a
10a, 10b: 주조챔버 20, 21: 주입관
30: 주형 35: 캐비티
40: 충진매체 50: 라이저
60: 압력조절수단 62: 흡입관
64: 흡입 스크린 70: 용해로
100: 이중 주조 장치10a, 10b: casting
30: mold 35: cavity
40: Filling medium 50: Riser
60: pressure control means 62: suction pipe
64: suction screen 70: melting furnace
100: duplex casting device
Claims (10)
상기 주조챔버 하부에 장착되며, 용탕이 주입되는 주입관;
상기 주입관과 탈부착 가능하도록 연결되며, 캐비티(cavity)를 가지는 주형;
상기 주조챔버 내부 및 상기 주형 사이에 충진되는 충진매체;
상기 주조챔버 상부에 위치하며 상기 주조챔버 내부를 감압하는 압력조절수단; 및
상기 주형 내부의 캐비티 상부와 통하여 용탕을 수용하고 중력에 의해 캐비티로 배출하는 라이저;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 주조 장치.
A casting chamber having a space formed therein;
An injection tube mounted below the casting chamber and into which molten metal is injected;
A mold that is detachably connected to the injection tube and has a cavity;
A filling medium filled in the casting chamber and between the mold;
Pressure adjusting means positioned above the casting chamber to reduce the pressure inside the casting chamber; And
And a riser configured to receive the molten metal through the upper portion of the cavity inside the mold and discharge it to the cavity by gravity.
The duplex casting apparatus according to claim 1, further comprising a melting furnace for dissolving raw materials to form a molten metal.
The duplex casting apparatus according to claim 1, wherein an inner diameter of the injection tube is larger than an inner diameter of the inlet of the cavity.
The duplex casting apparatus according to claim 1, wherein the pressure adjusting means includes a suction screen, a vacuum pump and a suction pipe.
상기 캐비티에 1차 주입된 용탕이 응고되기 전에 상기 주조챔버의 감압을 해제하여, 중력에 의해 2차 주입되는 단계;를 포함하며,
상기 1차 주입시, 주형 내부의 캐비티 상부와 통하여 형성된 라이저에도 주입되고,
주조챔버의 감압 해제시 상기 라이저에 주입된 용탕이 중력에 의해 배출되어 캐비티에 2차 주입되는 것을 특징으로 하는 이중 주조 방법.
Depressurizing the casting chamber filled with the filling medium by the pressure adjusting means to inject molten metal into the cavity inside the mold along the injection tube by the pressure difference with the outside; And
And depressurizing the casting chamber before the molten metal first injected into the cavity is solidified, and secondly injected by gravity.
During the first injection, it is also injected into the riser formed through the upper cavity inside the mold,
When the decompression of the casting chamber is released, the molten metal injected into the riser is discharged by gravity and injected into the cavity secondly.
The method of claim 6, wherein the method comprises inserting a mold into a casting chamber in which an injection tube is mounted, integrating with the injection tube, and filling the casting chamber with a filling medium, followed by primary injection by decompression.
The duplex casting method according to claim 6, wherein an injection speed of the molten metal injected into the mold is controlled by adjusting a speed of depressurizing the casting chamber.
The duplex casting method according to claim 6, wherein the injection tube, the pressure regulating means and the filling medium are reused.
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