KR101382643B1

KR101382643B1 - 메인 콘트롤 유압밸브용 블록의 금형장치

Info

Publication number: KR101382643B1
Application number: KR1020130028151A
Authority: KR
Inventors: 강성태
Original assignee: 강성태
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2014-04-07

Abstract

본 발명은 메인 콘트롤 유압밸브용 블록(1)을 주조하는 금형장치와 관련되며 그 구성의 특징으로서, 상기 블록(1)을 형성하는 용탕을 수용하는 호퍼(11)를 구비하고, 상기 호퍼(11)로부터 용탕을 충진하는 하나 이상의 필터(12)를 지니는 주입구(15)를 구비하는 주입부(10); 상기 주입부(10)의 주입구(15)와 연통하는 성형공간(C)을 지닌 상부틀(21)과 하부틀(22)을 구비하고, 상기 상ㆍ하부틀(21)(22)의 내주면에 블록(1)의 외형을 성형하도록 성형면(25)을 구비하는 박스형의 주형틀(20); 상기 주형틀(20)의 성형공간(C)에 내장되고, 블록(1)상에 내ㆍ외부로 연통하는 유로를 성형하도록 하나 이상의 메인중자(31)와 보조중자(35)를 구비하는 중자부(30); 및 상기 중자부(30)의 메인중자(31)와 보조중자(35)가 상호 맞물리는 위치에 각각 구비하고, 상기 메인중자(31)와 보조중자(35)를 일체로 결합되도록 유도하는 연결수단을 구비하는 결합부(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라 본 발명은, 용탕을 자중에 의해 지속적으로 충진 함에 따라 수축에 따른 부족량을 자동으로 채워줌과 함께 필터에 의해 충진하는 용탕의 불순물을 최소화 함은 물론, 충진된 용탕의 산화물을 특정 위치로 이동시켜 절삭만으로도 완전히 제거할 수 있도록 마련해주며 특히, 블록의 유로를 성형하는 중자를 형성하면서 불량이 예측되는 복잡한 형상만을 개별적으로 분리 형성함에 따라 불량률을 현저히 낮출 수 있으며, 무엇보다 개별 형성된 중자들을 보다 간편하면서도 견고하게 연결할 수 있도록 개선시킴에 따라 전반적인 정밀성의 극대화로 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.

Description

메인 콘트롤 유압밸브용 블록의 금형장치{Mold device of the main controls for hydraulic valve block}

본 발명은 메인 콘트롤 유압밸브용 블록을 주조하는 금형장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 용탕을 자중에 의해 지속적으로 충진 함에 따라 수축에 따른 부족량을 자동으로 채워줌과 함께 필터에 의해 충진하는 용탕의 불순물을 최소화 함은 물론, 충진된 용탕의 산화물을 특정 위치로 이동시켜 절삭만으로도 완전히 제거할 수 있도록 마련해주며 특히, 블록의 유로를 성형하는 중자를 형성하면서 불량이 예측되는 복잡한 형상만을 개별적으로 분리 형성함에 따라 불량률을 현저히 낮출 수 있으며, 무엇보다 개별 형성된 중자들을 보다 간편하면서도 견고하게 연결할 수 있도록 개선시킴에 따라 전반적인 정밀성의 극대화로 수명을 연장할 수 있는 메인 콘트롤 유압밸브용 블록의 금형장치에 관한 것이다.

통상, 중장비(Heavy equipment)는 건설공사 또는 산업현장에 사용되는 기계로서 운동관절에 강한 작동력을 지니도록 유압을 이용하고 있으며 대표적으로 크레인, 페이로더, 불도저, 굴삭기 등이 있다. 이러한 중장비는 다수의 운동관절을 지니므로 유압펌프로부터 토출되는 유압을 조작하는 방향과 유량으로 제어를 수행하는 메인 콘트롤 밸브(MAIN CONTROL VALVE)가 필수적으로 구비한다.

주지된 바와 같이, 메인 콘트롤 밸브는 조작할 수 있는 운동관절에 따라 2구에서 8구까지 다양하게 형성되어 전체의 작동을 조작할 수 있도록 형성되므로 내부 구조가 매우 복잡하게 이루어짐과 함께 우수한 내구성과 정밀성이 요구된다. 이러한 메인 콘트롤 밸브는 구조의 특성상 주조 공법에 의한 사형주물로 제조하고 있다. 즉, 메인 콘트롤 밸브는 주형의 주물사 함께 용탕 및 주입방법에 따라 품질을 결정하는 매우 중요한 요인으로 작용하는데 특히, 주형의 중자(core)에 경우에는 아직까지도 전량 수입에 의존하고 있는 실정이다. 무엇보다 수입한 중자라도 불량률이 20~30%를 발생하고 있으므로 이를 개선하기 위한 시급한 방안이 필요한 실정에 이르렀다.

일예로, 한국 공개특허공보 제10-2008-0005157호 "굴삭기엔진메인펌프용 신공법주조밸브불럭과 이의 주조방법"에 의하면, 금형하체의 하체내부개구부중자자리에 개구부중자를 끼우고 다른 중자들을 안치시키면서 금형상체의 상체내부개구부중자자리를 개구부중자에 맞춰 합체시킨 후 금형상체윗면의 상체윗면용탕주입구에는 탕구를 연결하고 상체윗면압력탕부개구에는 압력탕부톱 라이서를 연결하여 용탕을 탕구에 붓고 압력탕부 톱 라이서까지 채우는 것을 특징으로 하는 굴삭기엔진메인펌프용 밸브불럭을 제안하고 있다.

다른 일예로, 한국 등록특허공보 제10-1062159호 "유압조작밸브의 하우징 및 그 제조방법"에 의하면, 상기 파일롯통로와 상기 드레인통로 및 상기 배출통로를 비롯한 중공을 형성하기 위한 중자를 성형하는 중자성형단계; 상기 하우징의 외형과 대응하는 형상으로 형성되는 주형틀을 가공하는 주형틀 가공단계; 상기 주형틀의 내부에 중자를 고정하고, 용탕을 부어 하우징을 주물 성형하는 주물성형단계; 상기 주물 성형된 하우징을 주형틀로부터 분리한 후, 상기 배출통로를 통해 중자를 제거하는 중자제거단계;를 포함하여 이루어지는 유압조작밸브의 하우징 제조방법을 제안하고 있다.

전자와 후자는 각각 밸브의 유로를 성형하는 중자를 분리 형성한 다음, 재 조립하는 구조와 방법을 제안하고 있다. 하지만, 분리 형성된 중자를 일체로 결합하는 연결수단이 없으므로 조립시간에 따른 인력과 시간을 낭비하는 문제가 있다. 또한, 산화물이 필수적으로 형성되는 용탕을 고스란히 충진함은 물론, 충진된 용탕의 산화물에 관련한 구조적인 조치가 없으므로 결국, 불량률을 증가시키는 문제점이 있다. 이처럼 메인 콘트롤 밸브를 제조함에 있어 아직까지도 개선해야 될 여지가 상당히 존재하고 있다.

한국 공개특허공보 제10-2008-0005157호 "굴삭기엔진메인펌프용 신공법주조밸브불럭과 이의 주조방법" 한국 등록특허공보 제10-1062159호 "유압조작밸브의 하우징 및 그 제조방법"

이에 따라 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 근본적으로 해결하기 위한 것으로서, 용탕을 자중에 의해 지속적으로 충진 함에 따라 수축에 따른 부족량을 자동으로 채워줌과 함께 필터에 의해 충진하는 용탕의 불순물을 최소화 함은 물론, 충진된 용탕의 산화물을 특정 위치로 이동시켜 절삭만으로도 완전히 제거할 수 있도록 마련해주며 특히, 블록의 유로를 성형하는 중자를 형성하면서 불량이 예측되는 복잡한 형상만을 개별적으로 분리 형성함에 따라 불량률을 현저히 낮출 수 있으며, 무엇보다 개별 형성된 중자들을 보다 간편하면서도 견고하게 연결할 수 있도록 개선시킴에 따라 전반적인 정밀성의 극대화로 수명을 연장할 수 있는 메인 콘트롤 유압밸브용 블록의 금형장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 상기 블록을 형성하는 용탕을 수용하는 호퍼를 구비하고, 상기 호퍼로부터 용탕을 충진하는 하나 이상의 필터를 지니는 주입구를 구비하는 주입부; 상기 주입부의 주입구와 연통하는 성형공간을 지닌 상부틀과 하부틀을 구비하고, 상기 상ㆍ하부틀의 내주면에 블록의 외형을 성형하도록 성형면을 구비하는 박스형의 주형틀; 상기 주형틀의 성형공간에 내장되고, 블록 상에 내ㆍ외부로 연통하는 유로를 성형하도록 하나 이상의 메인중자와 보조중자를 구비하는 중자부; 및 상기 중자부의 메인중자와 보조중자가 상호 맞물리는 위치에 각각 구비하고, 상기 메인중자와 보조중자를 일체로 결합되도록 유도하는 연결수단을 구비하는 결합부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명에 의한 상기 주형틀의 상부틀은 용탕에 포함되는 산화물이 상부에만 위치할 수 있도록 성형면의 일부를 설정된 블록의 치수로부터 10mm이상의 절삭 여유값을 지니도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 중자부의 메인중자와 보조중자는 특수사를 이용하여 블록의 유로 형상으로 조형한 다음, 외주면에 침지법 또는 분사법으로 도형제를 도포한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 중자부의 메인중자는 불량이 예측되는 복잡한 형상을 지닌 부위를 생략하여 형성하고, 보조중자는 메인중자로부터 생략된 부위를 개별적으로 형성한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 결합부의 연결수단은 메인중자와 보조중자가 상호 맞물리는 위치에 긴밀한 결합이 가능하도록 연결홈 또는 연결돌부 중 어느 하나를 선택적으로 구비하되, 상기 연결홈과 연결돌부는 메인중자와 보조중자의 형상에 대응하도록 원형, 반원형, 타원형, 각형으로 형성하는 것을 특징으로 한다.

한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이상의 구성 및 작용에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 용탕을 자중에 의해 지속적으로 충진 함에 따라 수축에 따른 부족량을 자동으로 채워줌과 함께 필터에 의해 충진하는 용탕의 불순물을 최소화 함은 물론, 충진된 용탕의 산화물을 특정 위치로 이동시켜 절삭만으로도 완전히 제거할 수 있도록 마련해주며 특히, 블록의 유로를 성형하는 중자를 형성하면서 불량이 예측되는 복잡한 형상만을 개별적으로 분리 형성함에 따라 불량률을 현저히 낮출 수 있으며, 무엇보다 개별 형성된 중자들을 보다 간편하면서도 견고하게 연결할 수 있도록 개선시킴에 따라 전반적인 정밀성의 극대화로 수명을 연장할 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 금형장치에 의해 제조된 밸브용 블록을 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 금형장치를 전체적으로 나타내는 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 금형장치의 요부를 투영하여 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 금형장치의 요부를 분리하여 나타내는 분해도.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 중자부와 연결부를 나타내는 구성도.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 금형장치의 조립과정을 나타내는 구성도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명은 메인 콘트롤 유압밸브용 블록(1)을 주조하는 금형장치와 관련되며, 주입부(10), 주형틀(20), 중자부(30), 결합부(40)를 주요 구성으로 하는 메인 콘트롤 유압밸브용 블록의 금형장치에 관 한다. 본 발명의 금형장치에 의해 주조된 블록(1)은 도 1처럼 다수의 입ㆍ출력 유로를 지니고 내부에는 유로의 방향과 유량을 스풀할 수 있는 형상이 긴밀하게 연통된 상태이다. 이러한 블록(1)은 반제품으로서, 임가공으로 후처리 되어 파일롯트와 함께 각종 밸브가 연결되어 메인 콘트롤 밸브를 완성하게 된다. 이처럼 본 발명은 블록(1)을 주조함에 있어 수입에 의존하던 중자부(30)를 독자적으로 생산함과 동시에 전반적인 정밀성을 극대화시켜 품질을 향상하고 원가를 절감할 수 있는 것을 주요 요지로 한다.

본 발명에 따른 주입부(10)는 상기 블록(1)을 형성하는 용탕을 수용하는 호퍼(11)를 구비하고, 상기 호퍼(11)로부터 용탕을 충진하는 하나 이상의 필터(12)를 지니는 주입구(15)를 구비한다. 주입부(10)는 도 2처럼 후술하는 주형틀(20)상으로 블록(1)을 형성하는 용탕을 충진하는 것으로, 호퍼(11)와 필터(12) 및 주입구(15)를 구비한다.

호퍼(11)는 용탕을 수용하는 상광하협으로 형성되는 원통으로, 주형틀(20)보다 높은 위치에 구비한다. 즉, 호퍼(11)는 용탕을 안전하게 수용함과 동시에 위치차에 따른 자중에 의해 주형틀(20)의 내부에 충진할 수가 있다. 이러한 호퍼(11)는 별도의 공급원이 없이도 충진이 가능한 것은 물론, 주형틀(20) 내에 용탕이 수축하는 과정에서 필요한 부족량을 자동으로 채워줄 수가 있다.

주입구(15)는 호퍼(11)의 하부와 연결되어 주형틀(20) 용탕을 충진하는 통로로서, 용탕의 신속한 충진을 위해 양 갈래로 분기되도록 구비한다. 또, 필터(12)는 주입구(15)로 이송하는 용탕의 불순물을 제거하는 것으로, 분기된 주입구(15) 마다 각각 구비한다. 이러한 주입구(15)는 호퍼(11)로부터 양 갈래로 분기된 것으로 도시하였지만, 경우에 따라 단독으로 구비할 수 있으며 그 이상으로도 구비할 수 있다. 어느 경우에나 당업자는 주형틀(20)의 크기와 용탕의 재질과 온도를 고려하여 가장 효율적으로 충진이 가능한 범위 내에서 다양하게 구비할 수 있다.

그리고 필터(12)는 세라믹이나 듀플렉스 이용할 수 있는데, 세라믹 필터(12)는 용탕이 통과하면서 용탕의 흐름을 진정시켜 안정적이고 균일한 충진이 가능하며 이로 인해 주형틀(20)과 중자부(30)의 침식을 억제시켜 산화물을 방지할 수 있으며 비용이 저렴하다. 반면, 듀플렉스 필터(12)는 두 종류의 미세한 다공질을 갖는 매우 얇은 층으로 용탕의 흐름에 영향을 주지 않으면서도 매우 작은 불순물까지 제거할 수 있으나 비용이 고가이다. 어느 경우에나 당업자는 비용과 기능을 고려하여 가장 효율적으로 처리 할 수 있는 범위 내에서 선택적으로 구비할 수 있다.

또, 본 발명에 따른 박스형의 주형틀(20)은 상기 주입부(10)의 주입구(15)와 연통하는 성형공간(C)을 지닌 상부틀(21)과 하부틀(22)을 구비하고, 상기 상ㆍ하부틀(21)(22)의 내주면에 블록(1)의 외형을 성형하도록 성형면(25)을 구비한다. 주형틀(20)은 도 3 및 도 4처럼 블록(1)을 성형하도록 형성되는 박스형의 주물사로, 주입부(10)의 주입구(15)와 연통하는 상부틀(21)과 하부틀(22)을 구비한다.

상부틀(21)과 하부틀(22)은 주조할 블록(1)의 부피와 동일한 성형공간(Cavity)을 구비하고, 성형공간(C)의 내주면에는 블록(1)의 외형을 성형하는 성형면(25)을 구비한다. 이러한 상부틀(21)과 하부틀(22)은 후술하는 중자부(30)를 맞물리게 수용할 수 있도록 하나 이상의 수용홈을 더 구비한다.

이때, 본 발명에 의한 상기 주형틀(20)의 상부틀(21)은 용탕에 포함되는 산화물이 상부에만 위치할 수 있도록 성형면(25)의 일부를 설정된 블록(1)의 치수로부터 10mm이상의 절삭 여유값을 지니도록 형성된다. 주형틀(20)은 상하단으로 분리되는 상부틀(21)과 하부틀(22)로 이루어지는데, 상부틀(21)은 주조할 블록(1)의 치수보다 크게 형성한다.

즉, 산화물은 비중 차이로 인해 상부로 떠있으려는 성질을 지니므로 상부틀(21)의 일부분을 블록(1)의 치수보다 10mm이상의 여유공차를 두게 되면, 산화물은 여유공차에 의한 공간으로만 응집하게 된다. 이러한 용탕이 응고되어 블록(1)의 주조가 완료되면, 여유공차에 의한 공간으로 연장된 블록(1)의 부위를 절삭 가공으로 제거하면 된다. 따라서 실제 블록(1)을 형성하는 용탕에는 산화물이 존재하지 않게 되므로 결국, 불량을 억제하고 품질을 높일 수가 있다.

또, 본 발명에 따른 중자부(30)는 상기 주형틀(20)의 성형공간(C)에 내장되고, 블록(1)상에 내ㆍ외부로 연통하는 유로를 성형하도록 하나 이상의 메인중자(31)와 보조중자(35)를 구비한다. 중자부(30)는 도 3 내지 도 6처럼 블록(1)상에 유로를 성형하도록 형성하는 주물사로서, 주형틀(20)의 성형공간(C)에 내장되는 메인중자(31)와 보조중자(35)를 구비한다.

메인중자(31)와 보조중자(35)는 도 5 및 도 6처럼 블록(1)의 유로를 성형하도록 형성하는 것으로, 블록(1)을 주조함에 있어 가장 중요한 역할을 수행한다. 여기서 메인중자(31)는 블록(1)의 전반적인 유로를 포함하므로 매우 복잡한 구조를 지닐 수 밖에 없어 조형 시 상당한 기술이 요구된다. 즉, 메인중자(31)는 조형장치에 의해 조형하게 되는데, 조형틀에 주물사를 충진하는 과정에서 충진과 치수 및 틀어짐을 방지해야 된다. 따라서 조형틀 상에 적절한 에어홀과 에어밴트를 처리하고, 주물사를 에어브로우 5~6kg의 압력으로 조형하는 것이 좋다. 물론, 보조중자(35) 또한 메인중자(31)와 연통하는 것으로, 조형에 상당한 기술이 요구되며 메인중자(31)와 같은 조건으로 동일하게 처리하되, 주물사를 에어브로우 3~5kg의 압력으로 조형하는 것이 바람직하다.

이때, 본 발명에 의한 상기 중자부(30)의 메인중자(31)와 보조중자(35)는 특수사를 이용하여 블록(1)의 유로 형상으로 조형한 다음, 외주면에 침지법 또는 분사법으로 도형제를 도포한다. 메인중자(31)와 보조중자(35)는 블록(1)상에 유로를 성형하도록 형성되는 것으로, 블록(1)을 주조함에 있어 가장 중요한 역할을 수행함에 따라 조형 시 상당한 기술이 요구된다. 즉, 메인중자(31)와 보조중자(35)는 앞에서 전술한 동일한 조건으로 특수사를 이용하여 조형하고, 조형이 완료된 메인중자(31)와 보조중자(35)의 외주면에 도형제를 도포한다.

특수사는 지르콘, 오리빈, 샤못트, 카본 등이 있는데, 기존에 사용되던 일반사에 비해 내화도와 강도가 크고, 파괴되거나 소결되지 않으며 열팽창과 수축이 비교적 적기 때문에 변형이 적고 반복 사용이 가능한 이점이 있다. 따라서 메인중자(31)와 보조중자(35)의 효과적인 조형으로 불량을 방지할 수가 있다.

도형제는 메인중자(31) 및 보조중자(35)와 용탕 간에 효과적인 내화벽을 이루어 소착을 방지하며 모양을 바로잡아 우수한 주물을 얻도록 유도한다. 즉, 조형이 완료된 메인중자(31)와 보조중자(35)의 외주면에 도형제를 수용하는 용기 상에 담구는 침지법 또는 도형제를 스프레이로 분사하는 분사법으로 도포한다. 물론, 도형제를 작업자가 수작업으로 도포할 수도 있다. 도형제의 도포가 완료된 메인중자(31)와 보조중자(35)는 100℃에서 1시간 동안 건조시켜 완료한다.

이때, 도형제는 골재, 점결제, 첨가제, 용제의 성분을 포함로, 골재는 도형제 성분 중에서 가장 중요한 요소로서, 도형제의 기본적 성능을 좌우한다. 즉, 골재는 크게 탄소질과 내화물로 나뉘는데, 탄소질은 천연흑연과 인조흑연 또는 목탄분, 코오크스분, 카본분이 있고, 내화물은 크로마이트, 오리빈, 마그네시아, 알르미나, 마이카, 지리콘, 시리카, 산화철이 있다. 이러한 골재는 내화도, 용탕의 흐름, 열팽창의 특성을 고려하여 선택적으로 조성할 수 있는데, 탄소질의 흑연을 이용하는 것이 바람직하다.

그리고 점결제는 골재를 접착 유지하는 역할을 수행한다. 즉, 점결제는 크게 무기질과 유기질로 나뉘는데, 무기질은 내화점토와 시리카솔이 있고, 유기질은 아마유, 대두유, 텍스트린, 소맥분, 레진, 당밀이 있다. 또, 첨가제는 도형제의 성질과 형태를 개량하는 것으로, 계면활성제나 표면안정제 및 소포제가 있다. 한편, 용제는 골재와 점결제 및 첨가제를 메인중자(31) 및 보조중자(35)의 표면으로 도포하는 역할을 수행하는 것으로, 메탄올과 에탄올 및 이소프로필알콜과 물을 주로 이용한다. 이러한 점결제와 첨가제 및 용제는 골재의 성분과 용도에 따라 가장 적합한 것을 이용하는데, 바람직하게는 실리카 15중량%, 알루미나 10중량%, 산화철 4중량%, 지르곤 10중량%, 흑연 16중량%, 운모 30중량%, 델륨 15중량%로 유효성분으로 하는 조성물을 알콜에 용해시켜 용액의 비중이 0.5 내지 0.6으로 이루어진 도형제를 이용한다.

이처럼 메인중자(31)와 보조중자(35)를 특수사로 조형함과 함께 외주면에 도형제를 도포함에 따라 메인중자(31)와 보조중자(35)를 정밀하게 조형할 수 있어 결과적으로 블록(1)의 불량을 방지하고 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 상기 중자부(30)의 메인중자(31)는 불량이 예측되는 복잡한 형상을 지닌 부위를 생략하여 형성하고, 보조중자(35)는 메인중자(31)로부터 생략된 부위를 개별적으로 형성한다. 메인중자(31)와 보조중자(35)는 블록(1)상에 유로를 성형하도록 형성되는 것으로, 블록(1)을 주조함에 있어 가장 중요한 역할을 수행한다.

중자부(30)는 실질적으로 일체로 형성하는 것이 가장 바람직하지만, 중자부(30)의 형상에 따라 공법 상 불가능한 경우가 있다. 즉, 기존에는 중자부(30)의 형상에 따라 불가능한 부위는 개별적으로 분리시켜 형성한 다음, 조립하는 공법으로 형성하였다. 하지만, 기존에는 단순히 공법 상 불가능한 부위만을 개별적으로 형성하는 것에 그치기 때문에 실제 조립된 중자부(30)로 블록(1)을 주조하게 되면 상당한 불량이 발생하였다. 이처럼 공법 상 불가능한 부위 외에도 메인중자(31)를 도 5 및 도 6처럼 응고 해석 시뮬레이션을 토대로 불량이 예측되는 부위를 생략하고, 생략된 부위는 보조중자(35)로 각각 형성하게 되면, 중자부(30)를 보다 정밀하게 조형할 수 있어 결과적으로 블록(1)의 불량을 방지하고 품질을 극대화시킬 수 있다.

또, 본 발명에 따른 결합부(40)는 상기 중자부(30)의 메인중자(31)와 보조중자(35)가 상호 맞물리는 위치에 각각 구비하고, 상기 메인중자(31)와 보조중자(35)를 일체로 결합되도록 유도하는 연결수단을 구비한다. 결합부(40)는 도 5 및 도 6처럼 공법과 함께 불량이 예측되는 부위가 생략된 메인중자(31)와, 생략된 부위가 형성되는 보조중자(35)를 일체로 결합되도록 유도하는 것으로, 상호 맞물리는 위치에 연결수단을 구비한다.

앞서 전술한 것처럼, 기존에도 중자부(30)의 형상에 따라 불가능한 부위를 개별적으로 분리시켜 형성한 다음 조립하는 공법으로 형성하였는데, 단순히 생략과 함께 개별적으로만 형성함에 따라 조립하는 과정에서 크랙이나 파손이 발생되고, 조립면이 매끄럽지 못하여 단차가 발생하는 불량이 있었다. 즉, 중자부(30)를 공법 상 불가능한 부위와 함께 불량이 예측되는 부위가 결정되면, 메인중자(31)와 보조중자(35)가 상호 맞물리는 위치에 연결수단을 지니도록 형성한다. 따라서 조립 과정이 용이할 뿐만 아니라 크랙이나 파손을 방지할 수 있으며 견고한 결합력을 지닐 수 있다.

이때, 본 발명에 의한 상기 결합부(40)의 연결수단은 메인중자(31)와 보조중자(35)가 상호 맞물리는 위치에 긴밀한 결합이 가능하도록 연결홈(41) 또는 연결돌부(45) 중 어느 하나를 선택적으로 구비하되, 상기 연결홈(41)과 연결돌부(45)는 메인중자(31)와 보조중자(35)의 형상에 대응하도록 원형, 반원형, 타원형, 각형으로 형성한다. 연결수단은 도 5 및 도 6처럼 메인중자(31)와 보조중자(35)를 일체로 결합할 수 있도록 형성되는 매개체로서, 상호 맞물리는 위치에 연결홈(41) 또는 연결돌부(45)를 구비한다. 여기서 연결홈(41) 또는 연결돌부(45)는 메인중자(31)와 보조중자(35)의 형상으로부터 임의의 모양으로 변경되는 것을 최소화 하는 모양으로 형성하는 것이 좋다.

가령, 보조중자(35)가 메인중자(31)상에 원형으로 형성된 형상으로부터 생략된 부위로 형성된 것이라면, 도 6a처럼 보조중자(35)의 일단에 반원형의 연결홈(41)을 구비하고, 보조중자(35)가 메인중자(31)상에 평면으로 형성된 형상의 부위로 형성된 것이라면, 도 5처럼 메인중자(31)의 표면에 원형의 연결홈(41)을 구비하고, 도 6d 및 도 6e처럼 보조중자(35)의 일단에 원형의 연결돌부(45)를 구비한다. 물론, 도 5 및 도 6c처럼 메인중자(31)와 보조중자(35)에 원형 및 타원형의 연결홈(41)과 연결돌부(45)를 동시에 구비할 수도 있다. 어느 경우에나 당업자는 메인중자(31)와 보조중자(35)를 결합하는데 있어 임의의 모양으로 변경되는 것을 최소화 하고 견고한 결합력을 지닐 수 있는 범위 내에서 언급한 모양 외에도 다양하게 구비할 수 있다.

본 발명의 금형장치를 제조하는 방법에 있어서, 먼저 설계된 블록(1)을 토대로 주형틀(20)과 중자부(30)를 설계한다. 그리고 설계된 주형틀(20)과 중자부(30)를 대상으로 응고 해석 시뮬레이션으로 불량을 예측한다. 여기서 중자부(30)의 불량이 예측되는 부위를 메인중자(31)와 보조중자(35)로 상호 분할화 한다. 그리고 분할된 메인중자(31)와 보조중자(35)가 맞물리는 위치에 따른 형상과 대응하는 연결부(40)를 형성한다. 그리고 주형틀(20)의 상부틀(21)은 블록(1)의 치수로부터 10mm이상의 절삭 여유값을 지니도록 형성한다.

이어서 설계가 완료된 주형틀(20)과 중자부(30)에 대한 조형틀을 설계하고 제작한다. 그리고 주형틀(20)에 대한 조형틀에는 고강도 일반사를 충진시키고, 중자부(30)에 대한 조형틀에는 고강도 특수사를 충진시켜 조형을 완성한다. 여기서 중자부(30)를 충진하는 과정에서 에어 브로우 3~5 또는 5~6kg의 압력으로 충진하며, 조형틀에는 충진 시 불량을 방지하기 위해 에어홀과 에어밴트로 처리한다.

이어서 완성된 중자부(30)의 외주면에 도형제를 침지법 또는 분사법으로 도포한 다음, 100℃로 1시간 동안 건조한다. 이때, 중자부(30)의 표면에 불량이 발생되었을 경우, 도형제로 불량을 수작업으로 처리한다. 그리고 중자부(30)를 강도 및 가스 홀 등을 검사하고, 3차원 스캐너로 치수를 측정한다. 여기서 측정된 데이터를 중자부(30)를 조형하는 조건과 함께 저장시켜 향후 피드백하여 적용할 수 있도록 라이브러리화 한다.

본 발명의 금형장치를 조립하는 방법에 있어서, 도 7 및 도 8처럼 조형된 메인중자(31)상에 제1보조중자를 연결수단으로 긴밀하게 결합한다. 그리고 메인중자(31)를 하부틀(22)의 성형공간(C)으로 안전하게 내장한다. 이어서 메인중자(31)상에 제2보조중자, 제3보조중자, 제4보조중자, 제5보조중자를 연결수단으로 순차 결합한다. 그리고 도 3처럼 하부틀(22)의 상부에 상부틀(21)을 상호 맞물리도록 결합한 다음, 도 2처럼 주입부(10)와 연결하여 블록(1)을 주조하기 위한 준비를 완료한다.

이와 같이, 본 발명은 용탕을 자중에 의해 지속적으로 충진 함에 따라 수축에 따른 부족량을 자동으로 채워줌과 함께 필터에 의해 충진하는 용탕의 불순물을 최소화 함은 물론, 충진된 용탕의 산화물을 특정 위치로 이동시켜 절삭만으로도 완전히 제거할 수 있도록 마련해주며 특히, 블록의 유로를 성형하는 중자를 형성하면서 불량이 예측되는 복잡한 형상만을 개별적으로 분리 형성함에 따라 불량률을 현저히 낮출 수 있으며, 무엇보다 개별 형성된 중자들을 보다 간편하면서도 견고하게 연결할 수 있도록 개선시킴에 따라 전반적인 정밀성의 극대화로 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

C: 성형공간 1: 블록
10: 주입부 11: 호퍼
15: 주입구 20: 주형틀
21: 상부틀 22: 하부틀
25: 성형면 30: 중자부
31: 메인중자 35: 보조중자
40: 결합부 41: 연결홈
45: 연결돌부

Claims

삭제
블록(1)을 형성하기 위한 용탕을 수용하는 호퍼(11) 및 호퍼로부터 용탕을 충진하는 하나 이상의 필터(12)가 채용된 주입구(15)를 구비한 주입부(10); 주입부의 주입구와 연통하는 성형공간(C)을 지닌 상부틀(21)과 하부틀(22) 및 상ㆍ하부틀의 내주면에 블록의 외형을 성형하도록 성형면(25)을 구비한 박스형의 주형틀(20); 주형틀의 성형공간(C)에 내장되고 블록 상에 내ㆍ외부로 연통하는 유로를 성형하도록 하나 이상의 메인중자(31)와 보조중자(35)를 구비하는 중자부(30); 메인중자와 보조중자가 상호 맞물리는 위치에 각각 구비하고 메인중자와 보조중자를 일체로 결합되도록 유도하는 연결수단을 구비하는 결합부(40);를 포함하고, 상기 주형틀(20)의 상부틀(21)은 주조할 블록의 치수보다 크게 형성하되 용탕에 포함되는 산화물이 상부에만 위치할 수 있도록 성형면(25)의 일부를 설정된 블록의 치수로부터 10mm 이상의 절삭 여유값을 지니도록 형성함에 따라 용탕이 응고되어 블록의 주조 완료시 여유공차에 의한 공간으로 연장된 블록의 부위를 절삭 가공하고, 상기 결합부(40)의 연결수단은 메인중자(31)와 보조중자(35)가 상호 맞물리는 위치에서 상호 결합이 가능하도록 연결홈(41) 또는 연결돌부(45) 중 어느 하나를 선택적으로 구비하되, 상기 연결홈과 연결돌부는 메인중자와 보조중자의 형상에 대응하도록 원형, 반원형, 타원형, 각형으로 형성하는 주조용 금형장치에 있어서,
상기 메인중자(31)는 조형틀에 주물사를 충진하는 과정에서 충진과 치수 및 틀어짐을 방지하기 위해 해당 조형틀 상에 에어홀과 에어밴트를 처리한 후 주물사를 에어브로우 5~6kg의 압력으로 조형하고, 상기 보조중자(35)는 해당 조형틀 상에 에어홀과 에어밴트를 처리하고 주물사를 에어브로우 3~5kg의 압력으로 조형하는 것을 포함하되, 상기 메인중자와 보조중자의 외주면에는 실리카 15중량%, 알루미나 10중량%, 산화철 4중량%, 지르곤 10중량%, 흑연 16중량%, 운모 30중량%, 델륨 15중량%를 유효성분으로 하는 조성물에 알코올을 용해시켜 용액의 비중이 0.5 내지 0.6으로 이루어지게 한 도형제를 도포하여 100℃에서 1시간 동안 건조시켜서 완료됨을 특징으로 하는 메인 콘트롤 유압밸브용 블록의 금형장치.
삭제
삭제
삭제