KR101387571B1 - 밀폐공간이 캐비티보다 먼저 진공화되는 고진공 다이캐스팅 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고진공 다이캐스팅 방법에 관한 것으로서 특히, 금속제품이 성형될 공간인 캐비티 내로 용탕이 주입되는 중에, 캐비티의 내부의 가스를 효율적으로 배출할 수 있는 고진공 다이캐스팅 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 고진공 다이캐스팅 방법에 의하면, 캐비티 내의 가스의 진공흡입을 시작하기 전에, 이젝트 플레이트와 상기 이젝트핀들의 일단부들이 배치된 공간을 밀폐하여 이루어진 밀폐공간 내의 가스의 진공흡입을 먼저 시작하여 그 밀폐공간 내의 가스의 많은 양을 미리 외부로 배출하여 두게 되므로, 밀폐공간 내의 가스가 캐비티 내로 유입될 가능성이 현격히 감소되어, 캐비티 내의 가스의 진공흡입을 위한 캐비티용 진공탱크의 부담이 줄게 되며, 그 결과, 상대적으로 작은 용량의 진공탱크를 캐비티용 진공탱크로서 사용하더라도, 캐비티 내의 가스를 효율적으로 배출할 수 있다.

Description

밀폐공간이 캐비티보다 먼저 진공화되는 고진공 다이캐스팅 방법{High vacuum die-casting method in which sealed space is vacuumized before cavity is vacuumizd}

본 발명은 고진공 다이캐스팅 방법에 관한 것으로서 특히, 금속제품이 성형될 공간인 캐비티 내로 용탕이 주입되는 중에, 캐비티 내부의 가스를 효율적으로 배출할 수 있는 고진공 다이캐스팅 방법에 관한 것이다.

금속제품의 대량 생산을 위해 사용되는 다이캐스팅 방법은 일반적으로, 가동금형을 고정금형에 밀착시켜서 금속제품의 성형 공간이 되는 캐비티를 형성하고, 그 캐비티 내로 용탕을 주입하여 충전시킨 후, 캐비티 내의 용탕이 굳어져서 금속제품으로 되면, 가동금형을 고정금형으로부터 이격시키고, 가동금형의 배면(고정금형과 마주하는 면의 반대쪽 면)측에 배치된 이젝트 플레이트를 가동금형 측으로 접근시킴으로써, 이젝트 플레이트에 고정된 이젝트핀들에 의해 상기 금속제품을 가동금형으로부터 밀어내는 일련의 과정을 포함한다. 그런데, 캐비티 내로 용탕을 주입하는 동안에, 캐비티 내에 존재하고 있던 가스(공기 혹은 이형제 등이 열분해되어 형성된 가스)나, 용탕과 함께 캐비티 내로 주입된 가스가 외부로 배출되지 않고 용탕에 혼입되게 되면, 금속제품에 소위 공동(porosity)이나 핀 홀 등과 같은 미충전 결함이 발생됨으로써, 금속제품의 강도가 저하되고 또한 다른 제품과 용접되는 경우의 용접품질이 저하되기도 한다.

따라서, 가스 혼입량이 극히 적어야만 하는 금속제품, 예컨대 자동차에 사용되는 알미늄제 프런트필러(front pillar; "A필러"라고도 함)나, 쇼크업소버 케이스(shock-absorber case) 등과 같이 높은 인장 및 항복 강도와 연신률이 요구되고 또한 다른 부품과 용접되어야 하는 알루미늄 제품의 다이캐스팅시에는, 캐비티 내에 존재하고 있던 가스 및 캐비티 내로 용탕과 함께 유입되는 가스를 진공흡입하여 외부로 배출함으로써, 캐비티 내부를 진공상태로 유지하면서 용탕을 주입하는 방법이 사용된다. 그런데, 이처럼 캐비티 내의 가스(캐비티 내에 있던 가스 및 캐비티 내로 용탕과 함께 유입되는 가스)만을 진공흡입하여 외부로 배출하는 경우, 이젝트 플레이트측에 있는 가스가 캐비티 내에 형성된 진공압에 의해 이젝트핀들과 가동금형 사이의 틈새를 통해 캐비티 내로 유입되는 것을 방지하기 곤란하여, 상술한 바와 같은 캐비티 내의 가스배출 효과가 저하되어 버리게 된다.

이러한 문제점을 개선하기 위한 기술이 대한민국 공개특허공보 2011-0103743호에 개시되어 있다. 구체적으로 상기 공보에는, 가동금형의 배면에 설치한 밀폐체에 의해, 이젝트 플레이트 및 이젝트핀들의 일단부들(이젝트 플레이트에 결합된 단부들)이 배치된 공간을 밀폐시킨 다이캐스팅 고진공 금형장치가 개시되어 있다. 그리고, 캐비티 내의 가스를 진공흡입할 때, 상기 밀폐체에 의해 밀폐된 공간 내의 가스도 동시에 진공흡입하여 캐비티 내의 가스의 배출경로와는 다른 경로를 통해 외부로 배출시킴으로써, 캐비티 외부의 가스가 이젝트핀들과 가동금형 사이의 틈새를 통해 캐비티 내로 유입되는 것을 억제하는 방법도 개시되어 있다.

그런데, 상술한 바와 같이 캐비티 내의 가스와 상기 밀폐된 공간 내의 가스를 동시에 배출시키는 방법은, 캐비티 내의 가스만 진공흡입하고 상기 밀폐된 공간 내의 가스를 별도로 진공흡입하지 않는 방법에 비해서는 캐비티 내의 가스의 배출이 원활하게 이루어지게 할 수 있으나, 캐비티 내의 가스 배출의 효율성 측면에서는 개선이 필요하다.

특허문헌 1: 대한민국 공개특허 제2011-0103743호 공보

본 발명은 상술한 사항을 고려하여 안출된 것으로, 용탕이 캐비티에 주입되는 과정에서, 밀폐체에 의해 밀폐된 공간 내의 가스와 캐비티 내의 가스를 각각 다른 경로를 통해 진공흡입하여 외부로 배출시킬 수 있도록 된 다이캐스팅 고진공 금형을 이용하여 다이캐스팅할 때, 캐비티 내의 가스의 배출을 더욱 효율적으로 행할 수 있는 고진공 다이캐스팅 방법을 제공함에 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 고진공 다이캐스팅 방법은, 상호 밀착되어 캐비티를 형성하는 고정금형 및 가동금형과, 상기 고정금형에 결합되며 용탕투입구가 형성된 파이프형의 슬리브와, 가압면을 가지며 상기 슬리브 내에 그 슬리브의 길이방향을 따라 이동 가능하게 설치된 플런저와, 상기 가동금형에 대해 전진 및 후퇴 가능하게 배치된 이젝트 플레이트와, 상기 가동금형에 슬라이딩 가능하게 삽입되고 일단부가 상기 이젝트 플레이트에 고정된 다수의 이젝트핀과, 상기 이젝트 플레이트와 상기 이젝트핀들의 일단부들이 배치된 공간을 포위하여 밀폐공간을 형성하도록 상기 가동금형에 설치된 밀폐체를 구비한 다이캐스팅 고진공 금형을 이용한 고진공 다이캐스팅 방법으로서, 상기 가동금형을 상기 고정금형에 밀착시켜 상기 캐비티를 형성하고, 상기 용탕투입구를 통해 상기 슬리브 내로 용탕을 투입하는 단계; 상기 슬리브 내로 투입된 용탕이 상기 플런저의 가압면에 의해 밀려서 상기 캐비티 내로 주입되도록, 상기 슬리브 내의 플런저를 이동시키는 주입단계; 상기 주입단계가 수행되는 중에, 상기 캐비티 내의 가스를 진공흡입하여 제1경로를 통해 외부로 배출하는 캐비티 진공화단계; 상기 주입단계가 수행되는 중에, 상기 밀폐공간 내의 가스를 진공흡입하여 상기 제1경로와는 다른 제2경로를 통해 외부로 배출하는 밀폐공간 진공화단계; 상기 캐비티 내로 주입된 용탕이 굳어져서 금속제품으로 된 후 상기 가동금형을 상기 고정금형으로부터 이격시키고 상기 이젝트 플레이트를 상기 가동금형측으로 전진시켜서 상기 이젝트핀들에 의해 상기 금속제품을 상기 가동금형으로부터 밀어내는 단계;를 포함하며, 상기 주입단계는, 상기 플런저를 낮은 속도로 이동시키는 저속 주입단계와, 상기 저속 주입단계를 행한 후 상기 플런저를 상기 저속 주입단계에서의 이동 속도보다 높은 속도로 이동시키는 고속 주입단계를 구비하며, 상기 밀폐공간 진공화단계는, 상기 용탕의 주입을 위한 상기 플런저의 이동이 시작되기 전에 시작되며, 상기 캐비티 진공화단계는, 상기 플런저의 가압면이 상기 캐비티로의 용탕의 주입방향상 상기 용탕투입구보다 하류측에 있을 때 시작되며, 상기 밀폐공간 진공화단계 수행중의 상기 밀폐공간 내의 진공도를, 상기 캐비티 진공화단계 수행중의 상기 캐비티 내의 진공도보다, 저진공으로 유지시키는 고진공 다이캐스팅 방법을 제공함에 목적이 있다.

본 발명에 따른 고진공 다이캐스팅 방법에 의하면, 캐비티 내의 가스의 진공흡입을 시작하기 전에, 상기 밀폐공간 내의 가스의 진공흡입을 먼저 시작하여 상기 밀폐공간 내의 가스의 많은 양을 미리 외부로 배출하여 두게 되므로, 밀폐공간 내의 가스가 캐비티 내로 유입될 가능성이 현격히 감소되어, 캐비티 내의 가스의 진공흡입을 위한 캐비티용 진공탱크의 부담이 줄게 되며, 그 결과, 상대적으로 작은 용량의 진공탱크를 캐비티용 진공탱크로서 사용하더라도, 캐비티 내의 가스를 효율적으로 배출할 수 있다. 본 발명에 따른 고진공 다이캐스팅 방법에 의해 얻어질 수 있는 다른 효과들은 이하의 설명으로부터 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고진공 다이캐스팅 방법에 사용되는 다이캐스팅 고진공 금형의 일례의 개략적 단면도이다.
도 2 내지 도 5는 도 1에 도시된 슬리브 내의 용탕을 캐비티로 주입시키기 위해 플런저가 이동되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 도 1에 도시된 캐비티 내에서 성형된 금속제품을 취출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 고진공 다이캐스팅 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고진공 다이캐스팅 방법에 사용되는 다이캐스팅 고진공 금형의 일례의 개략적 단면도이다.

도 1에 도시된 다이캐스팅 고진공 금형은, 고정금형(10)과, 가동금형(20)과, 파이프형의 슬리브(30)와, 이 슬리브(30) 내에 설치된 플런저(35)와, 이젝트 플레이트(40)와, 다수의 이젝트핀(50)과, 밀폐체(60)를 구비하고 있다.

상기 고정금형(10)은 다이캐스팅 성형기(미도시)에 고정된다. 가동금형(20)은, 다이캐스팅 성형기에 고정금형(10)과 마주하도록 배치되어, 램 등의 구동원(미도시)에 의해, 고정금형(10)에 대해 밀착 및 이격되는 방향(A)으로 이동될 수 있다. 가동금형(20)이 고정금형(10)에 밀착되면, 금속제품(M; 도 5 참조)이 성형될 공간인 캐비티(C)가 형성된다. 슬리브(30)의 일단부는, 캐비티(C)와 통하도록, 고정금형(10)에 끼워져 결합되어 있다. 슬리브(30)의 타단부에는, 캐비티(C)로 주입될 용탕(M1)을 투입받기 위해, 상방으로 트인 용탕투입구(31)가 형성되어 있다. 상기 플런저(35)는, 예컨대 유압에 의해, 슬리브(30)의 길이방향을 따라 왕복 이동될 수 있다. 플런저(35)의 앞면은, 용탕(M1)을 밀어서 캐비티(C)로 주입시키는 가압면(351)이다. 상기 이젝트 플레이트(40)는, 가동금형(20)의 배면(고정금형(10)과 마주하는 면의 반대쪽 면) 쪽에 배치되어 있으며, 유압에 의해 왕복이동되는 로드(9)에 결합되어서, 그 로드(9)와 함께, 가동금형(20)에 대해 전진 혹은 후퇴 이동될 수 있다. 상기 각 이젝트핀(50)은 가동금형(20)의 관통공(25)들에 슬라이딩 가능하게 삽입되어 있으며, 각 이젝트핀(50)의 일단부는 이젝트 플레이트(40)에 고정되어 있다. 상기 밀폐체(60)는 나사 등과 같은 고정수단에 의해 가동금형(20)의 배면에 결합된다. 이 밀폐체(60)는 이젝트 플레이트(40)와 이젝트핀(50)들의 일단부(이젝트 플레이트(40)에 고정된 단부)들을 포위하여, 그 이젝트 플레이트(40)와 이젝트핀(50)들의 일단부들이 배치된 공간을 밀폐함으로써 밀폐공간(S)을 형성하게 된다. 참조부호 R1은 금형들(10, 20) 사이를 폐쇄하기 위한 시일 링(seal ring)이며, R2는 고정금형(10)과 슬리브(30) 사이의 틈새를 폐쇄하기 위한 시일 링이고, R3는 밀폐체(60)와 로드(9) 사이의 틈새를 폐쇄하기 위한 시일 링이다.

이러한 다이캐스팅 고진공 금형에 대하여, 제1진공탱크(71)가 제1경로(81)를 통해 캐비티(C)에 연결되고, 제2진공탱크(72)가, 상기 제1경로(81)와는 다른 제2경로(82)를 통해, 상기 밀폐공간(S)에 연결된다. 제1경로(81)에는 그 제1경로(81)를 선택적으로 개폐하기 위한 제1진공밸브(91)가 접속되고, 제2경로(82)에는 그 제2경로(82)를 선택적으로 개폐하기 위한 제2진공밸브(92)가 접속된다. 이 진공밸브들(91, 92)로서 솔레노이드 밸브가 적절히 사용될 수 있을 것이다. 제1, 2진공탱크(71, 72)는 각각, 진공펌프(미도시)에 의해 진공상태가 유지된다. 제1진공밸브(91)가 개방될 때 제1진공탱크(71)의 진공압에 의해 캐비티(C) 내의 가스가 진공흡입되어 제1경로(81)를 통해 외부로 배출되고, 제2진공밸브(92)가 개방될 때, 제2진공탱크(72)의 진공압에 의해 밀폐공간(S) 내의 가스가 진공흡입되어 제2경로(82)를 통해 외부로 배출된다.

이하, 상술한 다이캐스팅 고진공 금형을 이용한, 본 발명의 일 실시예에 따른 고진공 다이캐스팅 방법에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 도 1에 가상선으로 도시한 바와 같이 고정금형(10)으로부터 이격되어 있던 가동금형(20)을 도 1에 실선으로 도시한 바와 같이 고정금형(10)에 밀착시켜서 캐비티(C)를 형성한다. 그리고, 도 1에 도시된 바와 같이, 플런저(35)의 가압면(351)이 캐비티(C)로의 용탕의 주입방향(P)상 용탕투입구(31)보다 상류측에 위치한 상태에서, 용탕투입구(31)를 통해 캐비티(C) 내로 용탕(M1)을 투입해 둔다.

본 명세서의 기재(특허청구범위의 기재 포함) 중, 「용탕의 주입방향(P)상 용탕투입구(31)보다 상류측」은, 「용탕의 주입방향(P)상, 용탕투입구(31)의 최상류측 테두리부(311)보다 상류측」을 의미하며, 「용탕의 주입방향(P)상 용탕투입구(31)보다 하류측」은, 「용탕의 주입방향(P)상, 용탕투입구(31)의 최하류측 테두리부(312)보다 하류측」을 의미한다.

상기와 같이 캐비티(C) 내로 용탕(M1)을 투입해 둔 후, 플런저(35)를 용탕의 주입방향(P)으로 이동시켜서, 슬리브(30) 내로 투입되어 있는 용탕(M1)을 가압면(351)에 의해 밀어서 캐비티(C) 내로 주입시키는 주입단계를 행한다. 이 주입단계의 시작 시점은 플런저(35)가 용탕의 주입방향(P)으로 이동하기 시작한 시점이며, 종료 시점은 도 5에 도시된 바와 같이, 캐비티(C) 내로의 용탕(M1)의 주입이 완료(충전 완료)되어 플런저(35)가 정지하는 시점이다. 플런저(35)가 도 1에 도시된 바와 같은 위치로부터 용탕의 주입방향(P)으로의 이동하는 과정에서, 플런저(35)의 가압면(351)은, 도 2에 도시된 바와 같이 용탕투입구(31)의 최상류측 테두리부(311)와 최하류측 테두리부(312) 사이의 구간을 거쳐 도 3에 도시된 바와 같이 용탕의 주입방향(P)상 용탕투입구(31)보다 하류측으로 이동되고, 계속해서 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 계속 용탕의 주입방향(P)을 따라 이동한 후 캐비티(C) 내로의 용탕의 충전 완료되는 시점에서 정지하게 된다.

상기 주입단계가 종료된 후 소정시간 경과하면, 그 캐비티(C) 내에 충전된 용탕이 굳어져서, 캐비티(C)와 대응되는 형상의 금속제품(M)이 된다. 그 후, 도 6에 도시된 바와 같이 가동금형(20)을 고정금형(10)으로부터 이격시키고, 로드(9) 및 이젝트 플레이트(40)를 도 7에 도시된 바와 같이 가동금형(20)에 대해 전진시키면 그 이젝트 플레이트(40)에 고정된 이젝트핀(50)들이 함께 이동되면서 금속제품(M)을 가동금형(20)으로부터 밀어내어 분리시키게 된다. 금속제품이 분리되면, 각 금형(10, 20)의 캐비티면(상호 마주하는 면)에 적절히 이형제를 분무하고, 이젝트 플레이트(40) 및 플런저(35)를 도 1에 도시된 바와 같이 초기위치로 복귀시키고 가동금형(20)을 고정금형(10)에 밀착시킨다. 그리고, 다시 상기 주입단계부터 금속제품 성형과정을 되풀이한다.

한편, 상기 주입단계가 수행되는 중에, 용탕(M1)에 가스가 혼입되는 것을 방지하기 위하여, 제1진공밸브(91)를 개방하여 제1진공탱크(71)의 진공압에 의해 캐비티(C) 내의 가스를 진공흡입하여 제1경로(81)를 통해 외부로 배출함으로써 캐비티(C) 내를 진공화하는 캐비티 진공화단계와, 제2진공밸브(92)를 개방하여 제2진공탱크(72)의 진공압에 의해 상기 밀폐공간(S) 내의 가스를 진공흡입하여 상기 제2경로(82)를 통해 외부로 배출함으로써 밀폐공간(S) 내를 진공화하는 밀폐공간 진공화단계가 수행되는데, 이에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

먼저, 본 실시예에서는 상기 주입단계가, 플런저(35)를 낮은 속도로 이동시키는 저속 주입단계와, 상기 저속 주입단계 후에 플런저(35)를 상기 저속 주입단계에서의 이동 속도보다 높은 속도로 이동시키는 고속 주입단계로 이루어져 있다.

그리고, 상기 밀폐공간 진공화단계는 캐비티 진공화단계보다 먼저 시작된다. 즉, 상기 제2진공밸브(92)가 상기 제1진공밸브(91)보다 먼저 개방된다. 구체적으로, 제2진공밸브(92)는, 상기 용탕의 주입을 위한 상기 플런저(35)의 이동(상기 주입방향(P)으로의 이동)이 시작되기 전에(즉, 도 1에 도시된 바와 같이 플런저(35)의 가압면(351)이 용탕투입구(31)보다 상류측에 있는 상태에서), 개방된다. 그리고, 제2진공밸브(92)가 개방된 이후에, 상기 플런저(35)가 상기 용탕의 주입방향(P)을 따라 이동하기 시작하고, 그 플런저(35)의 가압면(351)이, 도 3에 도시된 바와 같이, 플런저(35)의 가압면(351)이 용탕의 주입방향(P)상 용탕투입구(31)보다 하류측에 있고 상기 저속 주입단계가 종료되기 전에 제1진공밸브(91)가 개방됨으로써 캐비티 진공화단계가 시작된다. 이와 같이 플런저(35)의 가압면(351)이 용탕의 주입방향(P)상 용탕투입구(31)보다 하류측에 있을 때 캐비티 진공화단계가 시작됨으로써, 제1진공탱크(71)나 진공펌프의 부하가 줄어들게 된다. 즉, 만일 플런저(35)의 가압면(351)이 용탕의 주입방향(P)상 용탕투입구(31)보다 하류측에 위치하기 전에 캐비티 진공화단계가 시작될 경우에는, 제1진공탱크(71)의 진공흡입력에 의해 캐비티(C) 및 슬리브(30) 내의 가스가 진공흡입되는 동안에, 외부의 가스(공기)가 용탕투입구(31)를 통해 슬리브(30) 내의 용탕(M1)이 있는 공간으로 흡입되게 되고 결국 그 새로 흡입된 가스도 제1진공탱크(71)에 의해 진공흡입되어야 하므로, 그만큼 제1진공탱크(71)의 부하가 늘어나게 되나, 플런저(35)의 가압면(351)이 용탕의 주입방향(P)상 용탕투입구(31)보다도 하류측에 있을 때 캐비티 진공화단계가 시작되면, 용탕투입구(31)가 플런저(35)에 의해 슬리브(30) 내의 용탕(M1)이 있는 공간으로부터 격리된 상태에서 진공흡입이 행해지므로 캐비티(C) 및 슬리브(30) 내의 가스의 진공흡입시에 용탕투입구(31)를 통해 외부의 공기가 흡입되는 것이 방지되어 그만큼 제1진공탱크(71)의 부하가 감소되며, 그 결과, 플런저(35)의 가압면(351)이 용탕의 주입방향(P)상 용탕투입구(31)보다 하류측에 위치하기 전에 캐비티 진공화단계를 시작하는 경우에 필요한 진공탱크의 용량에 비해, 상대적으로 작은 용량의 진공탱크를 제1진공탱크(71)로서 사용하더라도 캐비티(C) 내의 가스의 배출을 효율적으로 원하는 수준까지 행할 수 있다.

한편, 제2진공밸브(92)가 제1진공밸브(91)보다 먼저 개방되므로, 캐비티(C) 내의 가스가 제1경로(81)로 진공흡입되기 전에, 밀폐공간(S) 내의 가스의 많은 양이 제2경로(82)를 통해 미리 외부로 배출되게 된다. 그리고, 제1진공밸브(91)가 개방된 후에도 제2진공밸브(92)는 개방되어서 밀폐공간(S) 내에서 진공 상태가 유지되므로, 캐비티 진공화단계가 수행되는 중에 밀폐공간(S) 내의 가스가 이젝트핀(50)들과 가동금형(20) 사이의 틈새를 통해 캐비티(C) 내로 유입되는 것이 효과적으로 방지된다. 참고로, 상기와 같이 밀폐공간(S) 내의 가스가 제2경로를 통해 외부로 배출되는 과정에서, 상기 캐비티(C) 내의 가스가 이젝트핀(50)들과 가동금형(20) 사이의 틈새를 통해 밀폐공간(S)으로 유입되기는 하나, 상기 이젝트핀(50)들과 가동금형(20) 사이의 틈새가 좁은 경우에는 그 틈새를 통해 유입되는 상기 캐비티(C) 내의 가스의 양은 많지 않아서, 플런저(35)의 가압면(351)이 용탕의 주입방향(P)상 용탕투입구(31)보다 하류측에 위치하기 전에 밀폐공간 진공화단계를 시작하더라도, 상기 캐비티(C)로부터 밀폐공간(S)으로 유입되는 가스로 인한 제2진공탱크(72)에의 부하는 그다지 크지 않다.

또한, 상기와 같이 캐비티 진공화단계가 시작되기 전에 제2진공밸브(92)를 개방하여 밀폐공간 진공화단계를 시작하므로, 주입단계의 수행 중에, 밀폐공간 진공화단계에 의한 밀폐공간(S) 내의 진공도를 캐비티 진공화단계에 의한 캐비티(C) 내의 진공도보다 저진공으로 유지해도 좋다. 이처럼, 주입단계의 수행 중에 밀폐공간 진공화단계에 의한 밀폐공간(S) 내의 진공도를 캐비티 진공화단계에 의한 캐비티(C) 내의 진공도보다 저진공으로 유지하더라도, 캐비티 진공화단계의 시작전에 밀폐공간(S) 내의 가스의 많은 양이 이미 제2경로(82)를 통해 외부로 배출되어 버리므로, 밀폐공간(S) 내에 있던 가스가 이젝트핀(50)들과 가동금형(20) 사이의 틈새를 통해 캐비티(C) 내로 유입되는 것이 효율적으로 억제된다.

따라서, 밀폐공간 진공화단계를 캐비티 진공화단계와 동시에 시작할 경우에 필요한 제2진공탱크의 용량에 비해, 작은 용량의 진공탱크를 상기 제2진공탱크(72)로서 사용하는 것이 가능해진다.

한편, 캐비티(C) 내의 진공도 및 밀폐공간(S) 내의 진공도와 관련하여, 자동차에 사용되는 알미늄제 프런트필러나, 자동차에 사용되는 쇼크업소버 케이스를 다이캐스팅하는 경우에는, 캐비티(C) 내의 진공도는 40Torr보다 고진공으로 유지하고, 밀폐공간(S) 내의 진공도는 400~200Torr로 유지하는 것이 바람직하다. 만일 캐비티(C) 내의 진공도가 40Torr보다 저진공이 되면, 상술한 가스의 혼입방지 효과가 현저하게 감소될 가능성이 있다. 그리고, 밀폐공간(S) 내의 진공도가 400Torr보다 저진공이 되면, 밀폐공간(S) 내의 가스가 캐비티(C) 내의 진공도에 의해 이젝트핀(50)들과 가동금형(20) 사이의 틈새를 통해 캐비티(C) 내로 유입되는 것을 효과적으로 방지하기 어려울 수 있고, 밀폐공간(S) 내의 진공도가 200Torr보다 고진공이 될 경우 제2진공탱크(72)의 용량이 불필요하게 증대되어야 할 가능성이 높아지기 때문이다. 참고로, 진공탱크는 용량이 커질수록 가격도 비싸지는데, 용량이 약간만 커지더라도 비용은 대폭 상승하게 된다. 따라서, 진공탱크의 용량을 조금만 줄일 수 있어도 진공탱크의 구입비용을 대폭 절감할 수 있다.

그리고, 상기와 같이 주입단계를 저속 주입단계와 고속 주입단계로 나누어 행하고, 플런저(35)가 낮은 속도로 이동되는 저속주입단계가 종료되기 전에 상기 캐비티 진공화단계를 시작하게 되면, 캐비티(C) 내에 있던 가스와, 슬리브(30) 내에 용탕(M1)과 함께 존재하던 가스를 진공흡입하여 배출할 시간이 충분히 확보될 수 있어서, 캐비티(C) 내의 가스의 배출을 원하는 수준까지 행하는데 유리하다.

한편, 상기 저속 주입단계 및 고속 주입단계와 관련하여, 자동차에 사용되는 알미늄제 프런트필러나, 자동차에 사용되는 쇼크업소버 케이스를 다이캐스팅하는 경우에는, 상기 저속 주입단계에서의 플런저(35)의 이동 속도는 0.2~0.6m/sec인 것이 바람직하고, 상기 고속 주입단계에서의 플런저(35)의 이동속도는, 전체적인 사이클타임을 단축시키기 위해 2~4m/sec 정도가 바람직하며, 저속 주입단계로부터 고속 주입단계로 전환되는 시점은, 도 4에 도시된 바와 같이 캐비티(C) 내로 용탕이 일부 주입된 시점, 바람직하게는, 캐비티(C)의 전체 용적의 대략 15~35% 정도의 체적의 용탕이 캐비티(C) 내로 주입된 시점으로 설정된다.

만일, 저속 주입단계에서의 플런저(35)의 이동속도가 0.2m/sec보다 낮으면 전체적인 사이클타임이 너무 길어지는 결과를 초래할 수 있으며, 0.6m/sec보다 빨라지게 되면, 상기 캐비티 내의 가스의 진공흡입을 위한 시간 확보 효과가 감소될 수 있다. 그리고, 상기 고속 주입단계에서의 플런저(35)의 이동속도가 2m/sec보다 낮으면 상기 사이클타임 단축효과 측면에서 불리하며, 4m/sec보다 높아지게 되면 용탕(M1)의 흐름이 난류화되고 또한 캐비티 내의 잔여 가스의 배출이 원활하게 이루어지지 않아서, 오히려 미충전 결함 발생의 가능성이 더 높아질 수 있다. 또한, 상기 캐비티(C) 내로 유입된 용탕의 체적이 캐비티(C)의 전체 체적의 15% 이하인 상태에서 고속 주입단계가 시작되면, 캐비티(C) 내의 가스의 진공흡입을 위한 시간확보 효과가 현저하게 감소될 수 있으며, 상기 캐비티(C) 내로 유입된 용탕의 체적이 캐비티(C)의 전체 체적의 35% 이상인 상태에서 고속 주입단계가 시작되면, 저속 주입단계 중에 캐비티(C) 내로 주입되어 있던 용탕이 굳어지기 시작하여 캐비티(C) 내의 용탕의 원활한 흐름이 이루어지지 않을 가능성이 높다.

한편, 상기 주입단계의 종료와 동시에, 상기 캐비티 진공화단계 및 밀폐공간 진공화단계도 함께 종료시킴으로써, 상기 캐비티(C) 내의 가스의 진공흡입 및 상기 밀폐공간(S) 내의 가스의 진공흡입도 함께 종료시키는 것이 바람직하다. 만일, 주입단계가 종료된 이후에도 캐비티 진공화단계 및 밀폐공간 진공화단계가 계속 행해지면, 제1진공탱크(71) 및 제2진공탱크(72)의 진공흡인력에 의해 캐비티(C) 내의 용탕의 일부가 상기 제1경로(81) 및 제2경로(82)로 빨려들어가게 되고, 그에 따라 향후 성형되는 제품에 소위 버어(burr)가 발생하게 될 가능성이 높아질 수 있다.

상술한 바와 같이, 주입단계의 종료시에 상기 캐비티 진공화단계 및 밀폐공간 진공화단계도 함께 종료시키기 위하여, 예컨대, 캐비티(C) 내(구체적으로는, 캐비티 내로 주입된 용탕의 흐름상 최하류측의 위치)에 예컨대 소위 터치 센서 등과 같은 센서(미도시)를 배치하여, 그 최하류측까지 용탕이 충전되었을 때(즉, 캐비티 내의 용탕의 충전이 완료되어 상기 주입단계가 종료될 때), 상기 센서에 의해 그 충전완료 상태가 감지되도록 하고, 그 감지 신호에 기초하여 제1진공밸브(91) 및 제2진공밸브(92)를 폐쇄시키도록 구성할 수도 있다.

한편, 상기 저속 주입단계, 고속 주입단계, 캐비티 진공화단계, 밀폐공간 진공화단계 각각의 시작 시점과 관련하여, 상기 각 시작 시점을 제어부(미도시)에 미리 시간 데이터로서 입력해 두고 해당 시점이 되면 그 시간 데이터에 기초하여 플런저(35)의 속도 제어나 각 진공밸브(91, 92)의 개방이 행해지도록 하거나, 혹은 플런저의 위치를 감지하기 위한 위치감지센서(미도시)를 적절한 위치들에 설치하고 그 위치감지센서들에 의한 플런저 위치 감지 신호에 따라 플런저의 속도제어나 각 진공밸브의 개방이 행해지도록 할 수 있으며, 기타 다른 적절한 방식에 의해 주입단계들 및 진공화단계들 각각의 시작 타이밍을 제어할 수도 있다.

이상 본 발명에 대하여 일 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이러한 예들로 한정되는 것은 아니며, 청구범위에 기재된 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태로 구체화될 수 있다.

10...고정금형 20...가동금형
30...슬리브 31...용탕투입구
35...플런저 351...가압면
40...이젝트 플레이트 50...이젝트핀
60...밀폐체 71...제1진공탱크
72...제2진공탱크 81...제1경로
82...제2경로 91...제1진공밸브
92...제2진공밸브 C...캐비티
M1...용탕 M...금속제품
S...밀폐공간

Claims (2)

1. 상호 밀착되어 캐비티를 형성하는 고정금형 및 가동금형과, 상기 고정금형에 결합되며 용탕투입구가 형성된 파이프형의 슬리브와, 가압면을 가지며 상기 슬리브 내에 그 슬리브의 길이방향을 따라 이동 가능하게 설치된 플런저와, 상기 가동금형에 대해 전진 및 후퇴 가능하게 배치된 이젝트 플레이트와, 상기 가동금형에 슬라이딩 가능하게 삽입되고 일단부가 상기 이젝트 플레이트에 고정된 다수의 이젝트핀과, 상기 이젝트 플레이트와 상기 이젝트핀들의 일단부들이 배치된 공간을 포위하여 밀폐공간을 형성하도록 상기 가동금형에 설치된 밀폐체를 구비한 다이캐스팅 고진공 금형을 이용한 고진공 다이캐스팅 방법으로서,
   상기 가동금형을 상기 고정금형에 밀착시켜 상기 캐비티를 형성하고, 상기 용탕투입구를 통해 상기 슬리브 내로 용탕을 투입하는 단계;
   상기 슬리브 내로 투입된 용탕이 상기 플런저의 가압면에 의해 밀려서 상기 캐비티 내로 주입되도록, 상기 슬리브 내의 플런저를 이동시키는 주입단계;
   상기 주입단계가 수행되는 중에, 상기 캐비티 내의 가스를 진공흡입하여 제1경로를 통해 외부로 배출하는 캐비티 진공화단계;
   상기 캐비티 진공화단계보다 먼저 시작되며, 상기 주입단계가 수행되는 중에, 상기 밀폐공간 내의 가스를 진공흡입하여 상기 제1경로와는 다른 제2경로를 통해 외부로 배출하는 밀폐공간 진공화단계;
   상기 캐비티 내로 주입된 용탕이 굳어져서 금속제품으로 된 후 상기 가동금형을 상기 고정금형으로부터 이격시키고 상기 이젝트 플레이트를 상기 가동금형측으로 전진시켜서 상기 이젝트핀들에 의해 상기 금속제품을 상기 가동금형으로부터 밀어내는 단계;를 포함하며,
   상기 주입단계는, 상기 플런저를 낮은 속도로 이동시키는 저속 주입단계와, 상기 저속 주입단계를 행한 후 상기 플런저를 상기 저속 주입단계에서의 이동 속도보다 높은 속도로 이동시키는 고속 주입단계를 구비하며,
   상기 밀폐공간 진공화단계는, 상기 용탕의 주입을 위한 상기 플런저의 이동이 시작되기 전에 시작되며,
   상기 캐비티 진공화단계는, 상기 플런저의 가압면이 상기 캐비티로의 용탕의 주입방향상 상기 용탕투입구보다 하류측에 있고 상기 저속 주입단계가 종료되기 전에 시작되며,
   상기 밀폐공간 진공화단계 수행중의 상기 밀폐공간 내의 진공도를, 상기 캐비티 진공화단계 수행중의 상기 캐비티 내의 진공도보다, 저진공으로 유지시키며,
   상기 캐비티 진공화단계 수행 중의 캐비티 내의 진공도는 40Torr보다 고진공으로 유지하고, 상기 밀폐공간 진공화단계 수행중의 밀폐공간 내의 진공도는 400~200Torr로 유지하며,
   상기 금속제품은 자동차의 프런트필러이며,
   상기 저속 주입단계에서의 플런저의 이동 속도는 0.2~0.6m/sec이며,
   상기 고속 주입단계에서의 플런저의 이동속도는 2~4m/sec이고,
   상기 저속 주입단계로부터 상기 고속 주입단계로 전환되는 시점은, 상기 캐비티의 전체 용적의 15~35%에 해당하는 체적의 용탕이 상기 캐비티 내로 주입된 시점이며,
   상기 캐비티 내로의 용탕의 주입을 위한 플런저의 이동이 종료될 때, 상기 캐비티 진공화단계 및 상기 밀폐공간 진공화단계도 함께 종료되는 것을 특징으로 하는, 밀폐공간이 캐비티보다 먼저 진공화되는 고진공 다이캐스팅 방법.
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