KR101375644B1 - 분리 가능한 런너 단면적 조절기구용 직선이동체를 구비한 다이캐스팅 금형 - Google Patents

Abstract

본 발명의, 분리 가능한 런너 단면적 조절기구용 직선이동체를 구비한 다이캐스팅 금형은, 고정금형에 직선이동만 가능하게 배치되고 일단부가 런너 내의 용탕과 접촉하는 직선이동체와, 고정금형의 나사공에 나사결합되고 스프링에 의해 직선이동체와 항상 접촉하도록 되어 있는 나사부재를 구비하고 있으므로, 간단한 구성에 의해 런너의 단면적이 신속하고 용이하며 정확하게 조절될 수 있으며, 런너의 조절된 단면적 유지가 신속하고 용이하며 확실하게 또한 저렴한 비용으로 행해질 수 있으며, 또한, 런너의 단면적 조절을 위해 런너 내의 용탕과 접촉하도록 된 직선이동체가, 제1부재와 이 제1부재에 대해 분리 가능하게 결합되는 제2부재를 구비하여 구성됨으로써, 그 직선이동체의 형성 및 유지보수비용이 절감될 수 있다.

Description

분리 가능한 런너 단면적 조절기구용 직선이동체를 구비한 다이캐스팅 금형{Die-casting die having devidable linear moving member for runner cross sectional area control device}

본 발명은 다이캐스팅 금형에 관한 것으로, 특히, 금속 용탕이 유동하는 런너의 단면적 조절 및 그 조절된 런너 단면적의 유지를, 간단한 구성에 의해 용이하고 신속하며 확실하게 행할 수 있도록 된, 런너 단면적 조절기구를 가지는 다이캐스팅 금형에 관한 것이다.

금속제품의 대량 제조시에 사용되는 다이캐스팅 금형은 일반적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 고정금형(1)과 가동금형(2)으로 이루어져 있다. 이러한 다이캐스팅 금형(1A)의 고정금형(1)은 다이캐스팅 성형기(4)의 본체(4a)에 고정되고, 가동금형(2)은 다이캐스팅 성형기(4)의 가동판(4b)에 설치된다. 가동판(4b)은, 유압실린더(4c)의 로드(4d)에 연결되어서, 유압실린더(4c)의 작동에 의해 레일(4e)을 따라 왕복이동되고, 그 왕복이동시에, 가동금형(2)이 고정금형(1)에 대해 밀착되거나 이격된다. 괄호 내의 참조번호 10, 20 및 100은 각각, 본 발명의 설명을 위해 부여해 둔 것이다.

상기 고정금형(1)에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 용탕입구(1k)가 형성되어 있으며, 이 용탕입구(1k)에는 외부로부터 용탕을 공급받는 슬리브(9)가 접속된다. 슬리브(9)에는, 그 슬리브(9) 내의 용탕을 가압하기 위한 플런저(9a)가 배치된다. 고정금형(1)과 가동금형(2)이 밀착되면, 그 고정금형(1)과 가동금형(2) 사이에, 캐비티(3a)와 게이트(3b)와 런너(3c)로 이루어지는 공간부(3)가 생긴다. 캐비티(3a)는, 금속제품으로 성형될 용탕이 충전되는 성형공간이며, 게이트(3b)는 캐비티(3a)에 접속되어 있고, 런너(3c)는 용탕입구(1k)와 게이트(3b) 사이를 연결시키는 부분이다. 금형에 따라서는, 캐비티(3a)와 게이트(3b)가 각각 복수개씩 마련되고 그 복수의 게이트가 하나의 런너에 연결되는 구성을 가지기도 한다.

고정금형(1)과 가동금형(2)이 상호 밀착된 상태에서, 용탕입구(1k)(구체적으로는, 용탕입구에 접속된 슬리이브) 내로 공급된 용탕이 플런저(9a)에 의해 압압되면, 그 용탕은, 런너(3c)를 따라 유동하다가 게이트(3b)를 통해 캐비티(3a) 내로 분출되어 그 캐비티(3a) 내에 충전된다. 캐비티(3a) 내의 용탕은 응고되면서 원하는 금속제품(캐비티의 형상에 대응되는 형상의 금속제품)으로 된다.

한편, 게이트를 통해 캐비티 내로 분출되는 용탕의 속도(이하, '분출속도'라 함)가 너무 빠르면 소착불량이 발생되며, 분출속도가 너무 느리면 캐비티 내에 용탕이 완전히 충전되지 않는 불량, 즉 탕회불량(미성형불량)이 발생한다. 일반적으로, 다이캐스팅 금형에 있어서의 분출속도는, 게이트를 통해 캐비티 내로 분출되는 용탕의 유동단면적(이하, '분출단면적'이라 함)과 반비례 관계에 있으므로, 분출단면적을 적절히 설계하면 그에 대응한 분출속도를 얻을 수 있다. 그런데, 각 다이캐스팅 금형에서의 최적 분출속도는, 성형될 제품의 크기, 형상, 두께 등 각종 요인에 따라 달라지며, 그 분출속도의 최적값에 관하여 이론적으로 정립되어 있지도 않다. 따라서, 다이캐스팅 금형의 설계나 제작 단계에서는, 그 금형에서의 최적의 분출속도가 얼마인지를 미리 알기 어려우므로, 일단, 작업자의 경험에 의존하여 그 다이캐스팅 금형 상황에서 최선이라고 판단되는 분출속도를 설정하고, 설정한 분출속도가 얻어질 수 있는 크기의 분출단면적을 계산한 후 다이캐스팅 금형을 제작한다. 그리고, 제작된 다이캐스팅 금형을 다이캐스팅 성형기에 설치하여 금속제품(시제품)을 성형하고, 그 시제품을 통해, 현재의 분출속도가 적절한지를 판단한다. 만일, 시제품에 소착불량이 발생한 경우는 분출속도가 빠른 것이므로 분출단면적을 넓히기 위한 금형수정을 행하고, 시제품에 탕회불량이 발생한 경우는 분출속도가 느린 것이므로 분출단면적을 줄이기 위한 금형수정을 행한다.

상술한 분출단면적의 수정은, 일반적으로, 게이트에 인접한 부위의 런너의 단면적의 수정에 의해 행한다. 즉, 게이트에 인접한 부위의 런너의 단면적을 넓히거나 줄이는 수정을 행하여 상기 분출단면적(캐비티 내로 분출되는 용탕의 유동단면적)을 넓히거나 줄이는 방법이 사용된다.

그런데, 상술한 바와 같은 런너의 단면적 변경을 위한 금형수정 작업은, 해당 부위의 금형의 절삭 공정, 혹은 금형에 용접부를 형성한 후 그 용접부를 절삭하는 공정을 수반하므로, 수정 작업 자체가 번거로울 뿐만 아니라, 그러한 금형수정을 위하여, 다이캐스팅 성형기에 설치된 다이캐스팅 금형을 그 다이캐스팅 성형기로부터 분리하여야 하고, 금형수정이 완료된 후 시제품의 제작을 위해 다시 다이캐스팅 금형을 다이캐스팅 성형기에 설치하여야 하는 번거로움이 수반된다.

더욱이, 상술한 금형수정은 1회만으로 끝나는 경우는 많지 않으며, 일단 금형수정이 이루어진 후에 다시 시제품을 성형하고 그 시제품을 확인하여 적절한 분출속도가 유지되는지를 파악한 후, 그 결과에 따라 다시 금형수정을 행하는 것이 일반적이다. 이러한 금형수정 작업은, 보통의 경우는 수차례, 특수한 경우는 십여차례에 걸쳐 행해지기도 하므로, 최적의 분출속도를 구현하기 위한 런너의 단면적 조절 과정이 상당히 번거롭다는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 다이캐스팅 금형에서의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 런너의 단면적 조절 및 조절된 런너 단면적의 유지가, 간단한 구성에 의해 저렴한 비용으로 신속하고 용이하며 확실하게 행해질 수 있도록 된, 분리 가능한 런너 단면적 조절기구용 직선이동체를 구비한 다이캐스팅 금형을 제공함에 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 런너의 단면적 조절을 위해 런너에 대해 진입 및 후퇴되는 방향으로 이동 가능하며 런너 내의 용탕과 접촉하도록 된 부재를 형성하기 위한 비용이 절감될 수 있도록 된, 분리 가능한 런너 단면적 조절기구용 직선이동체를 구비한 다이캐스팅 금형을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의, 분리 가능한 런너 단면적 조절기구용 직선이동체를 구비한 다이캐스팅 금형은, 다이캐스팅 성형기에 고정되며 용탕입구를 가지는 고정금형과, 고정금형에 밀착 및 이격 가능하게 상기 다이캐스팅 성형기에 결합되는 가동금형을 구비하며, 상기 고정금형과 가동금형의 밀착시에, 고정금형과 가동금형 사이에는 공간부가 형성되고, 상기 공간부는, 금속제품의 성형공간인 캐비티와, 상기 캐비티에 접속된 게이트와, 상기 용탕입구로 공급되는 용탕이 상기 게이트를 통해 상기 캐비티 내로 분출되어 그 캐비티 내에 충전되도록 상기 용탕입구와 게이트를 연결하는 런너를 포함하여 이루어지는 다이캐스팅 금형에 있어서, 상기 고정금형에는, 상기 가동금형과 마주하는 제1면으로부터 그 제1면의 반대쪽 면인 제2면까지 상기 런너의 길이방향에 대해 수직인 제1방향으로 관통하는 관통공이 형성되어 있으며, 상기 고정금형의 관통공은, 비원형 단면을 가지며 상기 런너와 통하도록 상기 제1면으로 개구된 안내공과, 상기 안내공과 통하며 상기 제2면으로 개구되고 내주면에는 암나사부가 형성되어 있는 나사공으로 이루어지며, 상기 제1방향으로의 직선이동은 가능하고 회전은 불가능하게 상기 고정금형의 안내공에 결합되며, 직선이동시에 상기 런너에의 진입 깊이가 조절되면서 상기 런너의 단면적을 변화시킬 수 있도록, 일단부가 상기 런너 내의 용탕과 접촉하게 배치된 직선이동체와, 상기 고정금형의 나사공의 암나사부에 체결되는 수나사부를 구비하며, 일단부가 상기 직선이동체의 타단부에 접촉 가능하게 배치되며, 타단부는 상기 나사공을 통해 상기 고정금형의 제2면 측으로 노출되어 있는 나사부재와, 상기 직선이동체를, 그 직선이동체의 타단부가 상기 나사부재의 일단부에 접촉되는 방향으로, 탄성 바이어스시키는 스프링과, 상기 직선이동체의 일단부가 배치된 위치에서의 런너 내의 용탕의 유속과 유압 중 적어도 하나를 측정하는 센서와, 상기 센서에 의해 측정된 값을 표시하는 디스플레이를 구비하며, 상기 직선이동체는, 상기 런너 내의 용탕과 접촉하는 부분인 제1부재와, 상기 제1부재에 분리 가능하게 결합되며 상기 나사부재의 일단부에 접촉하는 부분인 제2부재를 구비하여 구성되며, 상기 제1부재는 상기 제2부재보다 내열성이 높은 재료에 의해 형성되며, 상기 나사부재에는, 그 나사부재를 관통하는 관통구멍이 형성되어 있으며, 상기 나사는, 상기 나사부재의 관통공을 통과하고 상기 제2부재를 관통하여 상기 제1부재에 체결되는, 분리 가능한 런너 단면적 조절기구용 직선이동체를 가진다.

본 발명의 다이캐스팅 금형은, 고정금형에 직선이동만 가능하게 배치되고 일단부가 런너 내의 용탕과 접촉하는 직선이동체와, 고정금형의 나사공에 나사결합되고 스프링에 의해 직선이동체와 항상 접촉하도록 되어 있는 나사부재를 구비하므로, 나사부재를 회전시키기만 하면, 런너의 단면적이 신속하고 용이하며 정확하게 조절될 수 있다. 또한, 런너의 단면적의 조절이 완료되면, 런너 내에서 매우 압력이 높은 금속 용탕이 유동하는 경우에도, 직선이동체는, 고정금형의 나사공에 체결된 나사부재에 의해 지지되어, 런너 단면적이 변화되는 방향으로의 직선이동이 방지되므로, 나사부재를 회전시키지만 않으면, 런너의 변경된 단면적이 확실하게 유지될 수 있다. 또한, 런너의 단면적 조절을 위해 런너 내의 용탕과 접촉하도록 된 직선이동체가, 제1부재와 이 제1부재에 대해 분리 가능하게 결합되는 제2부재를 구비하여 구성됨으로써, 그 직선이동체의 형성 및 유지보수비용이 절감될 수 있다.

도 1은 일반적인 다이캐스팅 성형기를 설명하기 위한 개략적 도면이다.
도 2는 종래의 다이캐스팅 금형의 일례의 개략적 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 분리 가능한 런너 단면적 조절기구용 직선이동체를 구비한 다이캐스팅 금형의 개략적 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 다이캐스팅 금형의 주요 부위의 확대도이다.
도 5는 도 4에 도시된 직선이동체와 나사부재의 개략적 분리 사시도이다.
도 6은 도 4에서의 Ⅵ-Ⅵ선 개략적 단면도이다.
도 7는 도 4에서의 Ⅶ-Ⅶ선 개략적 단면도이다.
도 8은 도 4에서의 직선이동체를 고정금형으로부터 분리한 상태의 도면이다.
도 9 및 도 10은 각각, 도 4의 직선이동체가 위치이동된 상태의 도면이다.
도 11은 본 발명의 다이캐스팅 금형에 적용 가능한, 다른 형태의 직선이동체 부분의 분리 사시도이다.
도 12는 도 11에 도시된 직선이동체가 적용된 다이캐스팅 금형의 개략적 단면도로서, 도 4에 대응되는 도면이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른, 분리 가능한 런너 단면적 조절기구용 직선이동체를 구비한 다이캐스팅 금형을, 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명의 일 실시예의 다이캐스팅 금형에 관한 도 3 내지 도 7을, 도 1과 함께 참조하면, 본 실시예의 다이캐스팅 금형(100)은, 종래의 다이캐스팅 금형(1A)과 마찬가지로, 다이캐스팅 성형기(4)의 본체(4a)에 고정되는 고정금형(10)과, 이 고정금형(10)에 밀착 및 이격되는 방향으로 이동 가능하도록 다이캐스팅 성형기(4)의 가동판(4b)에 결합되는 가동금형(20)을 구비하고 있으며, 고정금형(10)에 형성된 용탕입구(11)에는 슬리브(9)가 접속된다. 그리고, 고정금형(10)과 가동금형(20)이 밀착되었을 때 고정금형과 가동금형 사이에 형성되는 공간부(30)가, 금속제품의 성형공간인 캐비티(31)와, 캐비티(31)에 접속되는 게이트(32)와, 상기 용탕입구(11)로 공급되는 용탕이 게이트(32)를 통해 캐비티(31) 내로 분출되도록, 용탕입구(11)와 게이트(32)를 연결하는 런너(33)로 이루어진 구성도 종래의 다이캐스팅 금형과 다를 바 없다.

한편, 본 실시예의 다이캐스팅 금형(100)은, 런너(33)의 단면적 조절이 가능하도록 하기 위한 런너 단면적 조절기구로서, 고정금형(10)에 형성된 관통공(16)과, 그 관통공(16)에 결합된 직선이동체(50), 나사부재(60) 및 스프링(70)을 구비하고 있다.

상기 고정금형(10)의 관통공(16)은, 가동금형(20)과 마주하는 제1면(13)으로부터 그 제1면(13)의 반대쪽 면인 제2면(14)까지 관통되어 있다. 관통공(16)의 연장 방향(관통 방향)은 구체적으로, 관통공(16)이 형성되어 있는 부위에서의 런너(33)의 길이방향(F; 용탕의 유동방향)에 대해 수직인 방향(이하, "제1방향"이라 함)이다. 이 관통공(16)은, 상기 제1면(13)쪽에 배치된 안내공(17)과, 상기 제2면(14)쪽에 배치되어 그 제2면(14)쪽으로 개구된 나사공(18)으로 이루어져 있다. 안내공(17)은 런너(33)와 통하도록 제1면(13)으로 개구되어 있으며, 비원형 단면(본 실시예의 경우 사각형상의 단면)을 가진다. 나사공(18)은 안내공(17)과 통해 있으며, 나사공(18)의 내주면에는 암나사부가 형성되어 있다.

상기 직선이동체(50)는 가이드부(51)를 구비하고 있다. 이 가이드부(51)는, 고정금형의 안내공(17)과 대응되는 비원형 단면(본 실시예의 경우, 안내공의 사각형상의 단면에 대응하는 사각형 단면)을 가지며, 외주면 전둘레에 걸쳐서 안내공(17)의 내주면과 미끄럼접촉한다. 직선이동체(50)는, 상기 가이드부(51)와 안내공(17)에 의해 가이드되면서 그 안내공(17)의 연장방향(제1방향)을 따라 직선이동될 수 있으며, 회전(제1방향으로 연장되는 가상선을 회전중심선으로 하는 회전)은 불가능하다. 직선이동체(50)의 일단부는 런너(33) 내에서 유동하는 용탕과 접촉하게 배치되어 있으므로, 직선이동체(50)를 직선이동시키게 되면, 그 이동방향 및 이동량에 따라, 런너(33)에 대한 직선이동체(50)의 진입깊이(진입량)가 조절되며, 그 결과, 런너(33)의 단면적(용탕의 유동단면적)이 조절된다. 그 조절된 런너의 단면적이 결국 상술한 바와 같은 분출단면적(게이트를 통해 캐비티 내로 분출되는 용탕의 유동단면적)이 되며, 그 분출단면적은, 분출속도(게이트를 통해 캐비티 내로 분출되는 용탕의 속도)와 반비례 관계를 가진다. 즉, 상기 분출속도는 런너의 단면적이 감소되면 커지게 되고, 반대로 런너의 단면적이 증가되면 작아지게 된다.

직선이동체(50)의 일단부에는 경사면(52)이 형성되어 있으며, 타단부에는 후술하는 나사부재와의 접촉을 위한 외향플랜지부(53)가 마련되어 있다. 상기 경사면(52)은, 캐비티(31)로 향하는 용탕의 유동방향(F)상 하류측으로 갈수록, 런너(33)에 대한 진입 깊이가 깊어지는 방향(즉, 런너의 바닥면에 가까워지는 방향)으로 경사져 있다. 따라서, 직선이동체(50)의 끝단과 런너의 바닥면 사이(이 직선이동체의 끝단과 런너의 바닥면 사이의 공간이, 단면적 조절된 런너에 해당된다)를 통과하게 될 용탕은, 상기 경사면(52)에 의해 안내되면서 통과하게 되므로, 경사면이 없는 경우에 비하여 용탕의 유동 저항이 감소된다.

나사부재(60)의 일단부는 상기 직선이동체(50)의 외향플랜지부(53)의 끝면과 상대회전이 가능한 상태로 면접촉하고 있다. 나사부재(60)의 타단부는, 고정금형의 제2면(14)측에서 나사공(18)을 통해 드라이버 등의 공구를 넣거나 작업자가 직접 손을 넣어서 그 나사부재(60)를 회전시킬 수 있도록, 나사공(18)을 통해서 고정금형의 제2면(14)측으로 노출되어 있다.

상기 스프링(70)은, 직선이동체(50)의 타단부(외향플랜지부(53))가 나사부재(60)의 일단부에 접촉하는 방향으로, 직선이동체(50)를 탄성 바이어스시키기 위해 마련된 것이다. 본 실시예에서는 상기 스프링(70)으로서, 나사공(18) 내에 배치된 압축코일스프링이 마련되어 있다. 이 압축코일스프링의 일단부는 고정금형(10)에 지지되어 있으며, 타단부는 직선이동체(50)의 외향플랜지부(53)에 지지되어 있다.

나사부재(60)를 나사공(18)에 대한 체결방향으로 회전시키면, 그 나사부재(60)는 회전되면서 런너(33)에 접근하는 방향으로 이동하게 된다. 이 때, 외향플랜지부(53)를 통해 나사부재(60)의 일단부에 접촉하고 있는 직선이동체(50)는, 런너(33)에 접근하는 방향으로 이동하는 나사부재(60)에 의해 밀리면서, 그 나사부재(60)와 같은 방향으로 직선이동하게 된다. 한편, 나사부재(60)를 나사공(18)에 대한 이완방향으로 회전시키면, 그 나사부재(60)는 회전되면서 런너(33)로부터 멀어지는 방향으로 이동하게 된다. 이 때, 외향플랜지부(53)를 통해 나사부재(60)의 일단부에 접촉하고 있던 직선이동체(50)는, 스프링(70)에 의해 나사부재(60)와 접촉하는 방향으로 탄성 바이어스되어 있으므로, 나사부재와의 접촉을 유지하는 방향(나사부재(60)의 이동방향과 동일한 방향)으로 직선이동하게 된다. 즉, 나사부재(60)의 회전방향 및 회전량을 적절히 선택함으로써, 직선이동체(50)가 적정량 직선이동하면서 상술한 바와 같이 런너(33)의 단면적을 조절하게 된다.

한편, 상기 직선이동체(50)의 일단부(경사면(52)이 있는 단부)가 배치된 위치에서의 런너(33) 내의 용탕의 유속과 유압 중 적어도 하나를 측정하는 센서(80; 예컨대, 유속센서나 유압센서)가 구비되어 있다. 그리고, 상기 센서(80)에 의해 측정된 값(용탕의 유속이나 유압)을 표시하는 디스플레이(81)로서 액정표시소자가 마련되어 있다. 상기 센서(80)에 의해 측정된 값이 마이크로프로세서 등의 제어부(85)로 입력되면, 제어부(85)는 그 값을, 상기 디스플레이(81)로 출력하여 그 디스플레이(81)를 통해 작업자가 볼 수 있게 한다.

본 실시예의 경우, 직선이동체(50)의 타단부가 나사부재(60)의 일단부에 접촉하고 있는 상태에서, 직선이동체(50)의 일단부 끝에서부터 나사부재(60)의 상기 제2면측 단부 끝까지의 길이(LT1; 도 8 참조)는, 관통공(16)의 길이(LT2; 도 9 참조)보다 작게 되어 있다. 직선이동체가 런너(33)의 단면적을 변경시키고 있지 않은 상태 예컨대, 도 9에 도시된 바와 같이, 직선이동체(50)의 일단부(경사면이 형성된 단부)가 안내공(17)의 제1면(13)측의 개구면과 일치한 상태에 있을 때나, 직선이동체가 상기 안내공의 개구면을 통해 런너쪽으로 돌출되어 있을 때, 나사부재(60)는, 나사공(18)을 통해 제2면(14)에 대해 돌출되지 않고, 나사공(18) 내부에 몰입되어서 보호되는 상태를 유지할 수 있게 된다. 따라서, 다이캐스팅 금형의 취급과정이나 그 금형을 이용하여 금속제품을 양산하는 중에, 나사부재(60)가 원치않는 외력을 받아서 회전되어 버리는 것이 방지되며, 그에 따라, 직선이동체가 원치않게 이동하여 이미 조절되어 있는 런너의 단면적이 다시 원치않게 변경되어 버리는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한 본 실시예의 경우는, 런너의 깊이방향(D)에서의 경사면(52)의 양단 간의 수직거리(L1; 도 8 참조)가, 런너의 길이방향(즉, 용탕의 유동방향; F)에서의 경사면(52)의 양단 간의 수직거리(L3)보다 짧게 형성되어 있다. 따라서, 경사면(52)은 용탕의 유동방향(F)에 대한 경사도가 비교적 완만하게 유지되어, 용탕의 유동을 원활하게 안내하면서 유동저항을 더욱 줄일 수 있다.

그리고, 런너의 깊이방향(D)에서의 상기 경사면(52)의 양단 간의 수직거리(L1)는, 런너의 깊이(L2)보다는 크게 형성되어 있다. 따라서, 도 9에 도시된 바와 같이 직선이동체(50)가 안내공(17)으로부터 최대로 돌출(즉, 직선이동체의 일단부 끝이 런너의 바닥부에 접촉하는 위치까지 돌출)된 경우에도, 직선이동체(50)에 있어서 런너(33) 내부에서 유동하는 용탕과 접하는 면은 경사면(52)이 된다. 따라서, 직선이동체(50)의 일단부가 런너 내로 적정량 진입된 상태(런너의 단면적이 조절된 상태)에서 용탕이 유동할 경우, 직선이동체(50)와 접촉하게 되는 용탕은 모두, 직선이동체의 경사면에 접촉되면서 안내되게 되므로, 원활하게 유동할 수 있으며 유동 저항도 작게 유지될 수 있다.

이러한 다이캐스팅 금형(100)의 설계 및 제작시에는, 런너(33)의 단면적을, 실제 사용시 예상되는 범위보다 약간 크게 설정하여 둔다. 그리고, 그와 같이 제작된 금형을 이용하여 시제품을 성형할 때, 직선이동체(50)의 일단부를 런너(33) 내로 일정깊이 진입시켜서 런너의 단면적(즉, 상기 직선이동체와 런너의 바닥면 사이에서의 용탕의 유동단면적)을 일정량 감축시켜 둔 상태에서 시제품을 성형한다. 그리고, 그 시제품의 상태를 확인하여, 만일 상기 소착불량이나 탕회불량 등과 같이 게이트 속도에 기인하는 불량이 발생된 경우에는, 직선이동체(50)의 상기 제1방향에서의 위치를 변경시켜서 그 직선이동체의 런너에 대한 진입깊이를 변경시킨다. 예컨대, 시제품에 탕회불량이 발생된 경우에는 분출속도를 증대시킬 필요가 있으며, 이러한 경우에는, 나사부재(60)를 일방향으로 회전시켜서 직선이동체(50)를 런너(33)에 대해 진입하는 방향으로 적정량 이동시킨다. 이와 같이 하면, 그 직선이동체(50)가 위치하는 부분에서의 런너(33)의 단면적이 감소되며, 그 결과, 그 감소된 단면적 부분을 지나서 게이트를 통해 캐비티로 들어가는 용탕의 속도(분출속도)가 빨라지게 된다. 만일, 분출속도를 감소시키고자 하는 경우에는 나사부재를 반대방향으로 적정량 회전시키면 된다. 상술한 바와 같이 분출속도를 조절한 후, 다시 시제품을 제작하여 그 시제품의 상태를 확인하고 필요시, 다시 나사부재(60)를 회전시켜서, 직선이동체(50)를 런너로부터 후퇴시키거나 혹은 런너에 진입되는 방향으로 적정량 직선이동시켜 두고, 시제품을 제작하여 확인한다.

이러한 과정을 여러 차례 행하여, 원하는 분출속도가 구현되면(즉, 시제품이 원하는 상태로 얻어지게 되면), 직선이동체(50)를 그 위치(원하는 분출속도를 구현하고 있는 위치)에 그대로 유지시켜 두고(즉, 나사부재(60)를 더 이상 회전시키지 않고), 양산작업을 행한다.

한편, 상기와 같이 런너의 단면적을 조절하는 과정에서, 현재 조절중인 단면적에 의한 유속이나 유압이 상기 센서(80)에 의해 측정되어 디스플레이(81)에 표시되므로, 작업자는 런너 단면적을 조절할 때마다 용탕의 유속이나 유압을 참조하면서 런너 단면적 조절 작업을 행할 수 있어서, 그 조절 작업이 더욱 세밀하고 신속하게 행해질 수 있다.

이와 같이, 본 실시예의 다이캐스팅 금형의 경우는, 금형을 절삭하거나 혹은 금형에 용접부를 형성하고 그 용접부를 절삭하는 금형수정을 행하지 않고도, 단순히 나사부재(60)를 회전시켜서 직선이동체(50)의 위치만 조정함으로써, 원하는 분출속도를 얻을 수 있으므로, 런너의 단면적 조절 작업(즉, 분출속도의 조절 작업)이 용이하게 행해질 수 있다. 더욱이, 상술한 바와 같은 런너의 단면적 조절 작업은, 고정금형을 다이캐스팅 성형기로부터 분리하지 않고, 고정금형이 다이캐스팅 성형기에 설치되어 있는 상태에서 상기 나사부재를 회전시키는 것만으로도 수행이 가능하므로, 간단한 구성에 의해 분출속도의 조절을 위한 작업을 매우 용이하고 신속하며 확실하게 행할 수 있다.

또한, 런너의 단면적의 조절을 위하여, 매우 높은 압력으로 유동하는 금속 용탕과 접촉하는 직선이동체(50)가, 그 런너의 유동방향과 수직인 방향으로 직선이동만 가능하게 되어 있으며, 그 직선이동체의 직선이동은 고정금형에 나사결합된 나사가 회전할 때에만 행해지도록 되어 있으므로, 높은 압력의 용탕의 유동에 의해 직선이동체의 위치가 변경되는 경우(높은 압력의 용탕의 유동에 의해 런너의 단면적이 변화되어 버리는 경우)는 발생하지 않게 된다. 따라서, 단순한 구성 및 저렴한 비용으로, 런너의 단면적 조절작업 및 조절된 단면적의 유지를, 용이하고 신속하며 정확하게 행할 수 있게 된다.

한편, 상기와 같이 런너의 단면적 조절이 완료된 후에는, 직선이동체나 나사부재를 그 위치에 유지시켜 둔 상태(고정금형으로부터 분리하거나 위치변경 하지 않은 상태)로 금속제품의 실제 대량 제조를 위한 양산작업을 수행하는 중에 금형이 마모되거나 성형조건이 변경되어 분출속도를 다시 조절할 필요가 생긴 경우에는, 나사부재(60)를 다시 회전시켜서 직선이동체(50)를 원하는 방향으로 적정량 이동시킴으로써, 분출속도를 조절할 수 있으므로 편리하다.

한편, 상술한 실시예에서는 직선이동체(50)가 하나의 몸체로 이루어진 것으로 도시되어 있으나, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 직선이동체(50)가, 나사(59)에 의해 서로 분리 가능하게 결합되는 두 개의 부재 즉, 제1부재(510)와 제2부재(520)를 포함하여 이루어지도록 할 수도 있다.

도 11 및 도 12에 도시된 구성요소 중, 도 3 내지 도 10에 도시된 실시예에서의 구성요소와 동일한 구성이나 기능을 가지는 구성요소에 대해서는 서로 동일한 참조번호를 부여함과 아울러 그 각각에 대한 상세한 설명은 생략하기로 하고, 이하, 도 3 내지 도 10에 도시된 실시예와 차이가 있는 부분에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

상기 제1부재(510)는 런너(33) 내의 용탕과 접촉하는 부분이며, 상기 제2부재(520)는 나사부재(60)의 일단부에 접촉하는 부분이다. 제1부재(510)와 제2부재(520)는 동일한 크기의 4각형 단면을 가진다. 제1부재(510)의 상기 제2부재(520)측 단면(端面)에는 사각형상의 홈부(512)가 형성되어 있으며, 제2부재(520)의 상기 제1부재(510)측 단면(端面)에는 제1부재(510)의 홈부(512)에 끼워맞추어지는 사각형상의 돌출부(522)가 형성되어 있다. 상기 제2부재의 돌출부(522)가 상기 제1부재의 홈부(512)에 끼워맞추어짐으로써, 제2부재(520)에 대한 제1부재(510)의 상대회전이 방지된다. 제1부재(510)에는, 그 제1부재(510)와 동일 중심축선상에, 상기 나사(59)의 수나사부(591)와 체결되는 암나사구멍(515)이 형성되어 있다. 그리고, 제2부재(520)에는, 상기 나사(59)의 수나사부(591)는 통과되고 머리부(592)는 통과되지 못하는 크기의 수나사부 통과공(525)과, 그 수나사부 통과공(525)에 이어지며 상기 나사(59)의 머리부(592)가 통과될 수 있는 크기의 나사 통과공(526)이 형성되어 있다. 수나사부 통과공(525)은 상기 제2부재(520)의 상기 제1부재쪽 단면으로 트여 있으며, 상기 나사 통과공(526)은 상기 제2부재(520)의 상기 나사부재(60)쪽 단면으로 트여 있다. 수나사부 통과공(525)과 나사 통과공(526)은 상기 제1부재의 암나사구멍(515)과 동일 중심축선상에 형성되어 있다. 따라서, 상기 나사(59)는 나사부재(60)쪽에서부터 제2부재(520)를 관통하여 제1부재(510)의 암나사구멍(515)에 체결될 수 있으며, 그 나사(59)에 의해 제1부재(510)와 제2부재(520)가 서로 상대고정되게 된다.

제1부재(510)는 제2부재(520)보다 내열성이 높은 재료에 의해 형성된다. 예컨대, 제2부재(520)는 가공이 용이하며 비용이 저렴한 주철에 의해 형성되고, 제1부재(510)는, 고온의 용탕과 접촉하는 부분이므로, 주철보다 높은 내열성을 가지며 고온특성이 우수한 재료, 예컨대 SKD61 등의 열간공구강에 의해 형성된다.

한편, 나사부재(60)에는 그 나사부재(60)를 관통하는 관통구멍(65)이 형성되어 있다. 이 관통구멍(65)은 고정금형(10)의 제2면(14) 측으로부터 제1부재(510)측으로 나사(59)를 통과시키기 위해 마련된 것이다.

이러한 구성의 경우, 상기 사각형상의 홈부(512)에 끼워맞추어지는 사각형상의 돌출부(522)와, 상기 고정금형(10)의 제2면(14)측으로부터 나사부재(60)를 관통하여 제1부재(510)의 암나사구멍(515)에 체결되는 나사(59)에 의해, 제1부재(510)와 제2부재(520)는 상대회전이 방지된 상태로 상호 고정되어서, 하나로 일체화된 직선이동체(50)를 이루며, 도 3 내지 도 10에 도시된 실시예에서의 직선이동체와 마찬가지로, 나사부재(60)의 회전에 의해, 런너(33)에 대해 진입되는 방향 및 그 반대방향으로 일체적으로 직선이동하게 된다.

본 실시예처럼 제1부재(510)와 제2부재(520)를 구비하여 이루어지는 직선이동체(50)를 채용한 다이캐스팅 금형의 경우도, 도 3 내지 도 10에 도시된 실시예 즉, 하나의 몸체로 된 직선이동체를 채용한 실시예의 다이캐스팅 금형과 마찬가지의 작용효과를 가진다. 한편, 본 실시예에서의 직선이동체는 제1부재(510)와 이 제1부재(510)에 대해 분리 가능하게 결합되는 제2부재(520)로 이루어져 있으므로, 고온의 용탕과 접촉하는 부분(즉, 제1부재(510))만 내열성이 우수한 재료를 이용하여 제작하고, 나사부재(60)와 접촉하는 부분(즉, 제2부재(520))은 제1부재(510)보다 내열성이 낮아서 가격이 저렴한 재료를 사용하여 제작하는 것이 가능하다. 따라서, 직선이동체의 형성을 위한 비용을 절감할 수 있다. 또한, 사용 중에 고온의 용탕과의 접촉에 의해 예컨대 기계적 성능이 저하되어 직선이동체의 교체가 필요한 경우에, 상기 나사(59)를 풀어서, 용탕과 접촉하는 부분인 제1부재(510)를 제2부재(520)로부터 분리하고 새로운 제1부재(510)를 다시 제2부재(520)에 끼워맞추고 나사(59)에 의해 고정하면 되므로, 도 3 내지 도 10에 도시된 실시예에서와 같이 하나의 몸체로 되어 있어서 직선이동체 전체를 교체하여야만 하는 경우에 비하여, 교체 비용 혹은 유지보수 비용이 절감될 수 있다.

한편, 제2부재(520)에 상술한 바와 같은 수나사부 통과공(525)과 나사 통과공(526)이 형성되어 있게 되면, 나사(59)는 나사부재(60)쪽에서부터 제2부재(520)를 관통하여 제1부재(510)에 체결될 수 있게 되므로, 제2부재(520)를 고정금형(10)으로부터 빼내지 않은 상태에서도 나사(59)의 체결 및 이완이 가능하다. 따라서, 제1부재(510)와 제2부재(520)의 결합 및 분리 작업이 용이하게 행해질 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 나사부재(60)에 나사(59)를 통과시킬 수 있는 관통구멍(65)이 형성되어 있으면, 그 나사부재(60)를 고정금형(10)으로부터 풀어내지 않고도 상기 제1부재(510)와 제2부재(520)의 나사결합을 위한 나사(59)를 체결하거나 이완시킬 수 있으므로, 제1부재(510)와 제2부재(520)의 결합 및 분리 작업이 더욱더 용이하게 행해질 수 있다.

본 실시예의 경우, 제1부재(510)와 제2부재(520)의 상해회전 방지를 위해 사각형상의 홈부(512) 및 돌출부(522)가 마련되어 있으나, 그 홈부(512) 및 돌출부(522)의 형상을 삼각형 혹은 다른 다각형으로 형성할 수도 있으며, 경우에 따라서는, 상기 홈부(512)나 돌출부(522)가 마련되지 않을 수도 있다. 또한, 본 실시예의 경우, 제1부재(510)와 제2부재(520)를 분리 가능하게 결합시키기 위하여 나사(59)가 사용되었으나, 나사 이외의 다른 공지의 결합기구(예컨대 클램프 기구 등)에 의해 제1부재(510)와 제2부재(520)가 상호 분리 가능하게 결합될 수도 있다.

상세히 도시하지는 않았으나, 상기 나사부재(60)의 단부(상기 제2면쪽 단부)의 끝면에는, 그 나사부재의 회전조작을 용이하게 행하기 위하여, 렌치나 드라이버 등과 같은 공구가 끼워지는 홈부를 형성할 수도 있고, 작업자가 직접 파지하여 회전시킬 수 있도록 손잡이부를 돌출시켜서 형성할 수도 있다. 이 경우에는 작업자에 의한 나사부재의 회전조작이 더욱 쉽게 행해질 수 있다.

10...고정금형 11...용탕입구
16...관통공 17...안내공
18...나사공 20...가동금형
30...공간부 31...캐비티
32...게이트 33...런너
50...직선이동체 52...경사면
510...제1부재 512...홈부
515...암나사구멍 520...제2부재
522...돌출부 525...수나사부 통과공
60...나사부재 61...수나사부
65...관통구멍 70...스프링
80...센서 81...디스플레이

Claims (2)

1. 다이캐스팅 성형기에 고정되며 용탕입구를 가지는 고정금형과, 고정금형에 밀착 및 이격 가능하게 상기 다이캐스팅 성형기에 결합되는 가동금형을 구비하며,
   상기 고정금형과 가동금형의 밀착시에, 고정금형과 가동금형 사이에는 공간부가 형성되고,
   상기 공간부는, 금속제품의 성형공간인 캐비티와, 상기 캐비티에 접속된 게이트와, 상기 용탕입구로 공급되는 용탕이 상기 게이트를 통해 상기 캐비티 내로 분출되어 그 캐비티 내에 충전되도록 상기 용탕입구와 게이트를 연결하는 런너를 포함하여 이루어지는 다이캐스팅 금형에 있어서,
   상기 고정금형에는, 상기 가동금형과 마주하는 제1면으로부터 그 제1면의 반대쪽 면인 제2면까지 상기 런너의 길이방향에 대해 수직인 제1방향으로 관통하는 관통공이 형성되어 있으며,
   상기 고정금형의 관통공은, 비원형 단면을 가지며 상기 런너와 통하도록 상기 제1면으로 개구된 안내공과, 상기 안내공과 통하며 상기 제2면으로 개구되고 내주면에는 암나사부가 형성되어 있는 나사공으로 이루어지며,
   상기 제1방향으로의 직선이동은 가능하고 회전은 불가능하게 상기 고정금형의 안내공에 결합되며, 직선이동시에 상기 런너에의 진입 깊이가 조절되면서 상기 런너의 단면적을 변화시킬 수 있도록, 일단부가 상기 런너 내의 용탕과 접촉하게 배치된 직선이동체와,
   상기 고정금형의 나사공의 암나사부에 체결되는 수나사부를 구비하며, 일단부가 상기 직선이동체의 타단부에 접촉 가능하게 배치되며, 타단부는 상기 나사공을 통해 상기 고정금형의 제2면 측으로 노출되어 있는 나사부재와,
   상기 직선이동체를, 그 직선이동체의 타단부가 상기 나사부재의 일단부에 접촉되는 방향으로, 탄성 바이어스시키는 스프링과,
   상기 직선이동체의 일단부가 배치된 위치에서의 런너 내의 용탕의 유속과 유압 중 적어도 하나를 측정하는 센서와,
   상기 센서에 의해 측정된 값을 표시하는 디스플레이를 구비하며,
   상기 직선이동체는, 상기 런너 내의 용탕과 접촉하는 부분인 제1부재와, 상기 제1부재에 나사에 의해 분리 가능하게 결합되며 상기 나사부재의 일단부에 접촉하는 부분인 제2부재를 구비하여 구성되며,
   상기 제1부재는 상기 제2부재보다 내열성이 높은 재료에 의해 형성되며,
   상기 나사부재에는, 그 나사부재를 관통하는 관통구멍이 형성되어 있으며,
   상기 나사는, 상기 나사부재의 관통공을 통과하고 상기 제2부재를 관통하여 상기 제1부재에 체결되는, 분리 가능한 런너 단면적 조절기구용 직선이동체를 구비한 다이캐스팅 금형.
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