KR101503593B1 - 마그네슘 주조용 저압 주조기 - Google Patents

마그네슘 주조용 저압 주조기 Download PDF

Info

Publication number
KR101503593B1
KR101503593B1 KR1020130072571A KR20130072571A KR101503593B1 KR 101503593 B1 KR101503593 B1 KR 101503593B1 KR 1020130072571 A KR1020130072571 A KR 1020130072571A KR 20130072571 A KR20130072571 A KR 20130072571A KR 101503593 B1 KR101503593 B1 KR 101503593B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
protective gas
crucible
magnesium
molten metal
storage tank
Prior art date
Application number
KR1020130072571A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150000298A (ko
Inventor
윤형석
김정호
이종주
Original Assignee
현대성우오토모티브코리아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대성우오토모티브코리아 주식회사 filed Critical 현대성우오토모티브코리아 주식회사
Priority to KR1020130072571A priority Critical patent/KR101503593B1/ko
Publication of KR20150000298A publication Critical patent/KR20150000298A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101503593B1 publication Critical patent/KR101503593B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
    • B22D18/04—Low pressure casting, i.e. making use of pressures up to a few bars to fill the mould
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/02—Casting exceedingly oxidisable non-ferrous metals, e.g. in inert atmosphere
    • B22D21/04—Casting aluminium or magnesium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50—Pouring-nozzles
    • B22D41/58—Pouring-nozzles with gas injecting means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C23/00—Alloys based on magnesium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08—Details peculiar to crucible or pot furnaces
    • F27B14/10—Crucibles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)

Abstract

본 발명은 마그네슘 주조용 저압 주조기에 관한 것이다. 본 발명은 마그네슘 주조품이 주조되는 금형; 마그네슘 용탕이 수용되는 도가니; 상기 도가니의 상부에 결합된 도가니 덮개; 상기 도가니의 내부에 수용된 마그네슘 용탕을 가압하여 금형으로 공급되게 하는 가압장치; 상기 도가니의 내부에 보호가스를 주입하는 제1보호가스 주입장치; 상기 도가니 내의 마그네슘 용탕을 금형으로 공급하는 복수의 메인 스토크 및 서브 스토크; 상기 복수의 스토크로부터 공급된 마그네슘 용탕을 금형에 주입하는 복수의 용탕 주입구; 및 상기 복수의 서브 스토크 내부에 보호가스를 주입하는 제2보호가스 주입장치를 포함하는 마그네슘 주조용 저압 주조기를 제공한다. 본 발명에 따르면, 마그네슘의 주조 시, 마그네슘 용탕의 주입 속도가 빠르고, 마그네슘 용탕의 산화 및 발화 현상이 방지되어, 양질의 마그네슘 주조품을 높은 생산성으로 주조할 수 있다.

Description

마그네슘 주조용 저압 주조기 {LOW PRESSURE DIE CASTING MACHINE FOR CASTING MAGNESIUM}
본 발명은 마그네슘 주조용 저압 주조기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마그네슘의 주조 시, 마그네슘 용탕의 주입 속도가 빠르고, 마그네슘 용탕의 산화 및 발화 현상이 방지되어 양질의 마그네슘 주조품을 높은 생산성으로 주조할 수 있는 마그네슘 주조용 저압 주조기에 관한 것이다.
저압 주조법은 금형(mold)의 하부에 설치된 도가니 내에 공기(dry air)나 질소가스 등의 불활성 가스류를 주입, 가압하여 도가니 내의 용탕(용융 금속)이 상부의 금형 내로 주입되게 한 다음, 냉각시켜 주조하는 주조법이다. 이때, 도가니 내의 용탕은 금형의 주입구(gate)와 연결된 스토크(stalk, 용탕 공급관)를 통하여 금형 내로 주입된다. 이러한 저압 주조법은, 다른 주조법에 비해 주조가 용이하고 비용이 저렴한 장점이 있다. 이에 따라, 저압 주조법은 자동차용 알루미늄 로드 휠 등의 알루미늄 제품의 주조에 널리 적용되고 있다.
예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-1030168호, 대한민국 등록특허 제10-1216076호 및 대한민국 공개특허 제10-2012-0138064호 등에는 위와 관련한 기술이 제시되어 있다.
최근, 국내외에서는 자동차 경량화를 통한 연비향상 및 환경규제 등에 대응하기 위하여 자동차용 알루미늄 휠, 너클, 로워암 등의 부품을 마그네슘(또는 마그네슘 합금)으로 대체하여 제조하고자 하는 연구가 많이 진행되고 있으며, 일부에서는 마그네슘 휠이 생산되고 있다.
그러나 마그네슘은 저압 주조법을 통한 주조가 어렵다. 마그네슘을 저압 주조법을 통해 주조함에 있어, 가장 어려움을 겪고 있는 것은 마그네슘의 빠른 응고 속도와, 산화 및 발화 현상 등을 들 수 있다.
마그네슘 용탕은 알루미늄 용탕에 비하여 응고 속도가 빠르다. 이에 따라, 기존의 1-스토크(One-stalk)와 1-주입구(One-gate)를 가지는 저압 주조기를 이용하여 마그네슘을 주조하는 경우, 금형 내에 주입된 마그네슘 용탕이 빠른 속도로 응고되기 때문에 냉각제어에 의한 양질의 주조품을 얻기 어렵고, 금형 내에 마그네슘 용탕의 효율적인 주입도 어렵다.
또한, 마그네슘 용탕은 산화성이 극히 심하여 공기와 접촉할 경우, 산화에 의한 발화 및 화재 등의 위험성이 항상 존재하고 있다. 아울러, 저압 주조 과정에서는 스토크 내에 용탕이 충진되는데, 이때 스토크 내에 충진된 용탕의 경우에는 용탕 표면의 산화를 방지하기 어려워 표면 산화에 따른 스토크 내부에 발화 및 산화물이 생성되고, 생성된 산화물은 주조품에 혼입되는 문제점이 있다.
구체적인 예를 들어, 마그네슘 휠의 저압 주조에서, 금형의 하부 중앙으로 하나의 주입구(Gate)를 통해 마그네슘 용탕을 주입할 경우, 금형의 상부 및 후육부에 마그네슘 용탕이 완전히 주입되기 전에 응고가 일어나 미성형 불량 제품이 발생된다. 또한, 스토크 내부에 충진된 마그네슘 용탕은 발화 및 산화물을 생성시켜 연속 작업이 불가능하고, 생성된 산화물은 마그네슘 휠에 혼입되어 제품의 품질을 저하시킨다. 특히, 스토크(60) 내부에서 마그네슘 용탕(M)의 산화 및 발화 현상 등이 발생할 수 있다.
대한민국 등록특허 제10-1030168호 대한민국 등록특허 제10-1216076호 대한민국 공개특허 제10-2012-0138064호
이에, 마그네슘을 저압 주조법으로 주조하기 위해서는, 마그네슘 용탕을 금형 내에 빠르게 주입시켜 응고가 일어나기 전에 금형의 전체 영역에 고르게 주입시킬 수 있어야 한다. 또한, 스토크 내부에 충진된 마그네슘 용탕의 표면 산화 및 발화 현상 등을 방지할 수 있어야 한다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 저압 주조기의 구조적인 개선을 통하여, 마그네슘의 주조 시 마그네슘 용탕의 주입 속도가 빠르고, 스토크 내부에 충진된 마그네슘 용탕의 산화 및 발화 현상 등을 방지함으로써, 저압 주조법을 통해 양질의 마그네슘 주조품을 높은 생산성으로 주조할 수 있는 마그네슘 주조용 저압 주조기를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
마그네슘 주조품이 주조되는 금형;
마그네슘 용탕이 수용되는 도가니;
상기 도가니의 상부에 결합된 도가니 덮개;
상기 도가니의 내부에 수용된 마그네슘 용탕을 가압하여 금형으로 공급되게 하는 가압장치;
상기 도가니의 내부에 보호가스를 주입하는 제1보호가스 주입장치;
상기 도가니 내의 마그네슘 용탕을 금형으로 공급하는 복수의 스토크;
상기 복수의 스토크로부터 공급된 마그네슘 용탕을 금형에 주입하는 복수의 용탕 주입구; 및
상기 복수의 스토크 내부에 보호가스를 주입하는 제2보호가스 주입장치를 포함하는 마그네슘 주조용 저압 주조기를 제공한다.
이때, 상기 스토크와 용탕 주입구는, 각각 예를 들어 2개 내지 5개일 수 있다.
또한, 상기 가압장치는 가압가스 저장탱크와, 상기 가압가스 저장탱크에 저장된 가압가스를 도가니의 내부로 주입하는 가압가스 주입관을 포함할 수 있다.
아울러, 상기 제1보호가스 주입장치는 보호가스 저장탱크와, 상기 보호가스 저장탱크에 저장된 보호가스를 도가니의 내부로 주입하는 제1보호가스 주입관을 포함하고, 상기 제2보호가스 주입장치는 보호가스 저장탱크와, 상기 보호가스 저장탱크에 저장된 보호가스를 스토크의 내부로 주입하는 제2보호가스 주입관을 포함할 수 있다.
또한, 상기 스토크는, 상기 도가니 내부에 장입된 메인 스토크; 및 상기 메인 스토크와 용탕 주입구를 연결하는 서브 스토크를 포함할 수 있다. 그리고 상기 제2보호가스 주입장치는 서브 스토크에 보호가스를 주입할 수 있다.
아울러, 상기 서브 스토크는, 관(pipe) 형상의 스토크 몸체; 상기 스토크 몸체의 내부에 삽입된 단열재; 및 상기 스토크 몸체의 내부면과 외부면 중에서 선택된 하나 이상에 형성된 열 공급수단(열선 히터 등)을 포함할 수 있으며, 상기 스토크 몸체와 단열재의 접촉 계면은 경사면인 것이 좋다.
또한, 상기 도가니 덮개는, 원재료 투입구; 및 복수의 스토크가 관통하여 체결되는 복수의 체결구를 포함할 수 있다. 아울러, 상기 도가니 덮개는, 상기 가압장치 및 제1보호가스 주입장치 중에서 선택된 하나 이상이 연결되는 가스 공급구를 더 포함할 수 있다.
바람직한 구현예에 따라서, 상기 금형은 도가니의 상부에 설치되어 있되, 상기 메인 스토크, 서브 스토크 및 용탕 주입구는 수직으로 연결된 구조를 가질 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수의 스토크(stalk)와 복수의 용탕 주입구(gate)를 포함하여, 마그네슘 용탕이 금형의 내부로 빠르게 주입되고, 금형 내부의 전체 영역에 고르게 효율적으로 주입되는 효과를 갖는다. 또한, 도가니 내부에는 물론, 스토크 내부에 보호가스가 주입되어, 상기 보호가스에 의해 마그네슘 용탕의 산화 및 발화 현상 등이 방지되는 효과를 갖는다. 이에 따라, 본 발명은 양질의 마그네슘 주조품을 공정이 용이한 저압 주조법을 통해, 높은 생산성 및 저렴한 비용으로 주조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 마그네슘 주조용 저압 주조기의 단면 구성도를 보인 것이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 마그네슘 주조용 저압 주조기를 구성하는 도가니 덮개의 일례를 보인 평면 구성도이다.
도 3은 상기 도 2에 보인 도가니 덮개의 측면 구성도를 보인 것이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 마그네슘 주조용 저압 주조기를 구성하는 서브 스토크(sub-stalk)의 일례를 보인 단면 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.　
첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 실시예를 도시한 것으로, 이는 본 발명의 이해를 돕도록 하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.　
도 1에는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 마그네슘 주조용 저압 주조기의 단면 구성도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 마그네슘 주조용 저압 주조기(이하, '저압 주조기'로 약칭한다.)는, 마그네슘 주조품이 주조되는 금형(10); 마그네슘 용탕(M)이 수용되는 도가니(20); 상기 도가니(20)의 상부에 결합된 도가니 덮개(30); 상기 도가니(20)의 내부에 수용된 마그네슘 용탕(M)을 가압하여 금형(10)으로 공급되게 하는 가압장치(40); 상기 도가니(20)의 내부에 보호가스를 주입하는 제1보호가스 주입장치(50); 상기 도가니(20) 내의 마그네슘 용탕(M)을 금형(10)으로 공급하는 복수의 스토크(stalk, 60); 상기 복수의 스토크(60)로부터 공급된 마그네슘 용탕(M)을 금형(10)에 주입하는 복수의 용탕 주입구(70); 및 상기 복수의 스토크(60) 내부에 보호가스를 주입하는 제2보호가스 주입장치(80)를 포함한다.
본 발명에 따르면, 복수의 스토크(60)와 복수의 용탕 주입구(70) 등을 포함하여, 마그네슘 용탕(M)이 금형(10)의 내부로 빠르게 주입되고, 금형(10) 내부의 전체 영역에 효율적으로 주입된다. 또한, 제1보호가스 주입장치(50) 및 제2보호가스 주입장치(80)에 의해, 도가니(20) 내부에는 물론, 스토크(50) 내부에 보호가스가 주입되어, 마그네슘 용탕(M)의 산화 및 발화 현상 등이 방지된다.
본 발명에서, "마그네슘"은 마그네슘(Magnesium)과 마그네슘 합금(Magnesium Alloy)을 통칭한다. 즉, 본 발명에서, "마그네슘 용탕"은 마그네슘(Mg)의 용융물 및 마그네슘 합금(Mg Alloy)의 용융물을 포함한다. 보다 구체적으로, 본 발명에서, 상기 도가니(20)에 수용된 마그네슘 용탕(M)은 마그네슘(Mg) 단독의 용융물 또는 마그네슘 합금(Mg Alloy)의 용융물로부터 선택될 수 있으며, 선택적으로는 이들 용융물에 다른 금속의 용융물을 더 포함할 수 있다. 그리고 본 발명에서, 마그네슘 합금은 적어도 마그네슘(Mg)을 포함하는 합금이면 특별히 제한되지 않는다. 마그네슘 합금은, 예를 들어 마그네슘-알루미늄(Mg-Al), 마그네슘-니켈(Mg-Ni), 마그네슘-주석(Mg-Sn), 마그네슘-철(Mg-Fe), 마그네슘-알루미늄-니켈(Mg-Al-Ni), 마그네슘-알루미늄-아연(Mg-Al-Zn), 마그네슘-니켈-주석(Mg-Ni-Sn) 및 마그네슘-알루미늄-아연-주석(Mg-Al-Zn-Sn) 등의 2원 및 3원 이상의 합금 등을 포함한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 용어, "제1", "제2", "일측" 및 "타측" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위해 사용되는 것으로서, 각 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어, '연결', '설치', '결합' 및 '체결' 등은, 두 개의 부재가 착탈(결합과 분리)이 가능한 것은 물론 일체 구조를 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명에서 사용되는 용어, '연결', '설치', '결합' 및 '체결' 등은, 예를 들어 강제 끼움 방식; 홈과 돌기를 이용한 끼움 방식; 나사산을 통한 회전 결합 방식; 및 나사, 볼트, 피스, 리벳 등의 체결구를 이용한 체결 방식 등을 통하여, 두 개의 부재를 결합과 분리되도록 도모한 것; 그리고 용접이나 일체적 성형 등을 통하여, 두 개의 부재가 결합된 후, 분리가 불가능한 일체적인 것을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 예시적인 형태를 설명한다.
상기 금형(10)은, 마그네슘 용탕(M)이 유입되어 마그네슘 주조품이 주조(성형)되는 것으로서, 이는 특별히 제한되지 않는다. 금형(10)은, 예를 들어 상부 금형(11), 하부 금형(12), 및 좌우측 횡금형(13)(14)을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그리고 금형(10)의 내부에는 캐비티(C, Cavity)가 형성되어 있다. 캐비티(C)는 목적하는 주조품(제품)에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다. 도면에서는, 자동차용 휠에 대응되는 캐비티(C)의 형상을 예시한 것이다.
이때, 상기 상부 금형(11), 하부 금형(12) 및 좌우측 횡금형(13)(14) 중에서 선택된 하나 이상은 수직 방향이나 수평 방향으로 이동이 가능할 수 있다. 도 1을 참조하면, 예를 들어 상부 금형(11)은 수직 이동수단(16)에 의해 수직 방향으로 이동될 수 있다. 또한, 상기 좌우측 횡금형(13)(14)은 각각 수평 이동수단(17)(18)에 의해 수평 방향으로 이동될 수 있다.
상기 수직 이동수단(16)과 수평 이동수단(17)(18)은 각각의 금형(11)(13)(14)을 수직 방향이나 수평 방향으로 이동시킬 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 수직 이동수단(16)과 수평 이동수단(17)(18)은, 예를 들어 전기, 유압 또는 공압 등으로 작동하는 액추에이터(actuator)를 포함할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 수직 이동수단(16)과 수평 이동수단(17)(18)은 전기 모터와 캠(cam)을 포함하거나, 유압 또는 공압에 의해 작동되는 유압/공압 실린더(hydraulic/pneumatic cylinder)와, 상기 유/공압 실린더의 구동에 의해 상하 또는 좌우로 움직이는 피스톤 로드(piston rod)를 포함할 수 있다. 도 1은 상기 수직 이동수단(16)과 수평 이동수단(17)(18)으로서, 유압이나 공압에 의해 작동되는 실린더 구조를 예시한 것이다.
아울러, 상기 금형(10)은 도가니(20)의 상부나 측면(좌측 또는 우측)에 설치될 수 있다. 금형(10)은, 바람직하게는 도 1에 도시한 바와 같이 도가니(20)의 상부에 설치될 수 있다. 이때, 금형(10)은 수직 지지부재(F1) 및 수평 지지부재(F2)에 의해 지지될 수 있다.
또한, 상기 금형(10)에는 마그네슘 용탕(M)이 주입되는 용탕 주입구(70)가 형성되어 있다. 상기 용탕 주입구(70)는, 마그네슘 용탕(M)이 금형(10)의 캐비티(C) 내부로 주입될 수 있는 유로를 제공하며, 이는 복수 개이다. 즉, 금형(10)에는 복수의 용탕 주입구(70)가 형성되어 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 용탕 주입구(70)에는 스토크(60)가 연결되는데, 이때 상기 스토크(60)의 개수도 복수 개이다. 즉, 상기 용탕 주입구(70)와 스토크(60)는 복수 개로서, 이들의 개수는 대응된다.
본 발명에서, '복수'는 적어도 2개 이상이며, 그의 최대값은 제한되지 않는다. 본 발명에서 '복수'는, 예를 들어 2 내지 5개일 수 있다. 구체적으로, 상기 용탕 주입구(70)와 스토크(60)는 각각 2개 내지 5개일 수 있다. 용탕 주입구(70)와 스토크(60)의 개수는, 예를 들어 마그네슘 주조품(제품)이나 금형(10)의 크기나 형상 등에 따라 정해질 수 있다. 보다 구체적인 예를 들어, 마그네슘 주조품이 자동차용 휠인 경우, 상기 용탕 주입구(70)와 스토크(60)는 각각 2개 내지 3개일 수 있다.
도 1에는 용탕 주입구(70)와 스토크(60)가 각각 2개인 모습이 예시되어 있다. 이때, 도 1을 참조하면, 상기 용탕 주입구(70)가 2개인 경우, 이들은 하부 금형(12)과 좌우측 금형(13)(14)을 관통하여 각각 캐비티(C)와 연통될 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 용탕 주입구(70)는 금형(10)의 중앙을 관통하여 형성된 1개를 더 포함하여, 총 3개가 설치될 수 있다. 그러나 용탕 주입구(70)의 개수가 상기 2개 또는 3개로 한정되는 것은 아니며, 스토크(60)의 개수도 그러하다.
상기 도가니(20)에는 마그네슘 용탕(M)이 수용된다. 이때, 마그네슘 용탕(M)은 도가니(20)의 내부에서 직접 용해되거나, 별도의 용해로에서 용해된 다음 도가니(20)의 내부로 투입될 수 있다. 도가니(20)는, 마그네슘 용탕(M)이 응고되지 않도록 보온성을 갖는다. 이를 위해, 도가니(20)는 예를 들어 단열성이 우수한 탄소강 등의 특수강 재질로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도가니(20)의 형상은 제한되지 않는다. 도가니(20)는, 예를 들어 원형, 타원형, 계란형 또는 다각형(예를 들어, 사각형, 육각형, 팔각형 등) 등의 다양한 단면 형상을 가질 수 있다.
또한, 도 1을 참조하면, 상기 도가니(20)의 외측에는 하우징(housing, 25)이 설치될 수 있다. 상기 하우징(25)은 도가니(20)를 보호하거나 보온성을 부여할 수 있다. 하우징(25)은, 예를 들어 도가니(20)에 수용된 마그네슘 용탕(M)이 응고되지 않도록 하는 보온로의 기능을 가질 수 있다. 하우징(25)은, 다른 예를 들어 도가니(20)에 열을 가하여 마그네슘 용탕(M)이 생성되게 하는 용해로의 기능을 가질 수 있으며, 이때 하우징(25)에는 도가니(20)에 고온의 열을 가하는 열선 히터 등의 열 공급수단(도시하지 않음)이 설치될 수 있다.
아울러, 도 1에 예시한 바와 같이, 상기 하우징(25)은 내벽(25a)과 외벽(25b)의 2중 벽체를 가질 수 있다. 이때, 상기한 바와 같이, 하우징(25)에 열선 히터 등의 열 공급수단(도시하지 않음)이 설치되는 경우, 상기 열 공급수단은 내벽(25a)과 외벽(25b)의 사이, 및/또는 외벽(25b)의 외주연(외부 둘레)에 설치될 수 있다.
상기 도가니(20)의 상부에는 도가니 덮개(30)가 결합된다. 이러한 도가니 덮개(30)의 경우에도 단열성을 가지는 것이 좋으며, 이 또한 예를 들어 단열성이 우수한 탄소강 등의 특수강 재질로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 아울러, 도가니 덮개(30)는, 예를 들어 적어도 상층과 하층을 포함하는 다층 구조를 가지되, 상층과 하층은 특수강 재질로 구성되고, 상층과 하층의 사이에 보온성을 위한 세라믹 재질의 중간층을 더 포함하는 구조를 가질 수 있다.
상기 도가니 덮개(30)는 도가니(20)의 상부를 밀폐시킬 수 있는 구조로 결합될 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 이는 도가니(20)와 대응되는 형상을 가질 수 있다. 도가니 덮개(30)는 도가니(20)의 형상에 따라 다양한 형상을 가질 수 있으며, 이는 예를 들어 원형, 타원형, 계란형 또는 다각형(예를 들어, 사각형, 육각형, 팔각형 등) 등의 평면 형상을 가질 수 있다. 도가니 덮개(30)는 도가니(20)의 상부에 밀폐 결합되어, 도가니(20) 내의 가압가스와 보호가스의 누수를 방지한다. 또한, 도가니 덮개(30)는 스토크(60)의 관통, 체결을 위한 매개체, 보다 구체적인 예를 들어 메인 스토크(62)의 관통, 체결을 위한 체결 구조를 제공할 수 있다. 이러한 도가니 덮개(30)의 구체적인 구성에 대해서는 후술한다.
상기 가압장치(40)는 도가니(20)의 내부에 수용된 마그네슘 용탕(M)을 가압하여 금형(10)으로 공급되게 한다. 본 발명에서, 가압장치(40)는 도가니(20) 내의 마그네슘 용탕(M)을 금형(10)으로 공급되게 하는 압력을 제공할 수 있는 것이면 좋다.
상기 가압장치(40)는, 예를 들어 가압가스 저장탱크(41)와, 상기 가압가스 저장탱크(41)에 저장된 가압가스를 도가니(20)의 내부로 주입하는 가압가스 주입관(42)을 포함할 수 있다. 또한, 가압장치(40)는 선택적인 구성요로서, 상기 도가니(20) 내부로 주입되는 가스의 압력을 조절하는 압력 조절기(43), 및 상기 압력 조절기 등을 제어하는 제어부(44)를 더 포함할 수 있다. 이때, 제어부(44)는 일반 기계분야에서 사용되는 PLC(Programmable Logic Controller) 등의 제어기를 포함할 수 있다. 도 1에서, 도면 부호 Pg는 압력 게이지(Pressure gauge)이다. 이러한 가압장치(40)를 구성하는 각 구성요소들은 통상적인 것으로부터 선택될 수 있으므로, 이들에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 가압가스 저장탱크(41)에 저장되는 가압가스는 도가니(20)의 내부에 압력을 제공할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 가압가스는, 예를 들어 압축 공기, 질소가스(N2), 아르곤(Ar) 및 헬륨(He) 등의 불활성 가스로부터 선택될 수 있으며, 이는 도가니(20) 내의 압력을 상승시킬 수 있는 것이면 좋다.
아울러, 상기 가압가스 주입관(42)은 하나 또는 2이상 복수 개일 수 있다. 가압장치(40)는, 예를 들어 1개의 가압가스 저장탱크(41)와, 상기 가압가스 저장탱크(41)에 연결된 복수의 가압가스 주입관(42)을 포함할 수 있다. 이때, 도 1에 도시한 바와 같이, 가압가스 주입관(42)은 예를 들어 하우징(25)과 도가니(20)를 관통하여, 도가니(20) 내부에 장입될 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 가압가스 주입관(42)은 도가니 덮개(30)를 관통하여, 도가니(20) 내부에 장입될 수 있다.
상기 제1보호가스 주입장치(50)는 도가니(20)의 내부에 보호가스를 주입한다. 본 발명에서, 보호가스는 마그네슘 용탕(M)의 산화를 방지할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 예시적인 실시예에 따라서, 상기 보호가스는 마그네슘 용탕(M)의 표면에 차단막을 형성하여, 마그네슘 용탕(M)과 공기(산소)의 접촉을 방지할 수 있는 것으로부터 선택될 수 있으며, 이는 예를 들어 공기보다 무거운 것, 즉 공기보다 비중(분자량)이 큰 가스 등으로부터 선택될 수 있다. 보호가스는, 보다 구체적인 예를 들어 육불화황(SF6), 아르곤(Ar) 및 불화탄소(C-F) 화합물 가스 등으로부터 선택될 수 있다. 이때, 상기 불화탄소(C-F) 화합물 가스는 프레온 가스 등을 예로 들 수 있으며, 보다 구체적인 예를 들어 시판되는 제품으로서 novec 612[C3F7C(O)C2F5] 등의 노벡(novec) 그룹으로부터 선택될 수 있다.
상기 제1보호가스 주입장치(50)는 도가니(20)의 내부에 보호가스를 주입할 수 있는 구조를 가지는 것이면 좋다. 제1보호가스 주입장치(50)는, 예를 들어 도 1에 도시한 바와 같이 보호가스 저장탱크(52)와, 상기 보호가스 저장탱크(52)에 저장된 보호가스를 도가니(20)의 내부로 주입하는 제1보호가스 주입관(54)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 보호가스 저장탱크(52)에는 일례로 상기한 바와 같은 육불화황(SF6) 가스 등의 보호가스가 저장되어 있다. 그리고 상기 제1보호가스 주입관(54)은 하나 또는 2이상 복수 개일 수 있으며, 이는 도 1에 예시한 바와 같이, 하우징(25)과 도가니(20)를 관통하여, 도가니(20) 내부에 장입될 수 있다. 또한, 다른 예를 들어, 상기 제1보호가스 주입관(54)은 도가니 덮개(30)를 관통하여, 도가니(20) 내부에 장입될 수 있다. 아울러, 제1보호가스 주입관(54)에는 압력 게이지(Pg)가 설치될 수 있다.
본 발명의 예시적인 형태에 따라서, 본 발명에 따른 저압 주조기는 가스 혼합부(A)를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 가압가스 주입관(42)과 제1보호가스 주입관(54)은 가스 혼합부(A)에서 연결될 수 있다. 즉, 상기 가압가스 주입관(42)을 통과하는 가압가스와, 상기 제1보호가스 주입관(54)을 통과하는 보호가스는 가스 혼합부(A)에서 혼합된 다음, 도가니(20) 내부로 주입될 수 있다. 이때, 가스 혼합부(A)에서 혼합된 혼합 가스는 두 개의 주입 포트(injection port)(42a)(54a)를 통해 도가니(20) 내부로 주입되거나, 하나의 주입 포트를 통해 도가니(20) 내부로 주입될 수 있다. 이와 같이, 가압가스와 보호가스를 가스 혼합부(A)에서 혼합하여 주입하는 경우, 고가인 보호가스의 사용량을 감소시킬 수 있어 비용을 절감할 수 있다.
한편, 상기 도가니(20) 내에 수용된 마그네슘 용탕(M)은 스토크(60, 용탕 공급관)를 통하여 금형(10)으로 공급된다. 보다 구체적으로, 도가니(20) 내에 수용된 마그네슘 용탕(M)은 가압장치(40)의 가압력에 의해 스토크(60)의 내부로 유입된 후, 스토크(60)를 따라 상승하여 용탕 주입구(70)를 통해 금형(10)의 캐비티(C)로 주입된다. 이때, 도 1에 도시된 바와 같이, 금형(10)이 도가니(20)의 상부에 설치된 경우, 상기 스토크(60)는 도가니 덮개(30)를 관통하여 설치될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 1에 도시한 바와 같이 스토크(60)는 도가니 덮개(30)를 관통하여, 그의 일측은 도가니(20) 내부에 장입되고, 그의 타측은 용탕 주입구(70)와 연결될 수 있다.
상기 스토크(60)는 복수 개다. 그리고 전술한 바와 같이, 용탕 주입구(70)도 복수 개로서, 스토크(60)의 개수와 동일하다. 따라서 도가니(20) 내에 수용된 마그네슘 용탕(M)은 복수의 스토크(60)와 복수의 용탕 주입구(70)를 통해 금형(10)으로 주입되어, 마그네슘 용탕(M)의 주입 속도가 개선된다. 즉, 가압장치(40)에서 압력이 가해지면, 마그네슘 용탕(M)은 복수의 스토크(60)와 복수의 용탕 주입구(70)를 따라 빠른 속도로 금형(10)으로 주입된다. 이에 따라, 마그네슘 용탕(M)이 응고되기 전에, 금형(10) 내부의 전체 영역에 마그네슘 용탕(M)이 빠르게 주입 충진되어, 금형(10)의 상부나 후육부에서 미성형 부분의 존재 없이 양질의 마그네슘 주조품이 주조(성형)된다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따라서, 상기 스토크(60)는 도가니(20) 내부에 장입된 메인 스토크(main-stalk, 62)와, 상기 메인 스토크(62)와 용탕 주입구(70)를 연결하는 서브 스토크(sub-stalk, 64)를 포함하는 것이 좋다. 이때, 메인 스토크(62)와 서브 스토크(64)는 도가니 덮개(30)에서 체결될 수 있다. 그리고 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 서브 스토크(64)는 외부로 노출될 수 있다.
도 2는 도가니 덮개(30)의 예시적인 실시예를 보인 평면 구성도로서, 여기에는 대략 계란형의 평면 형상을 가지는 도가니 덮개(30)가 예시되어 있다. 그리고 도 3에는 상기 도 2에 보인 도가니 덮개(30)의 측면 구성도가 도시되어 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 도가니 덮개(30)는 예시적인 실시예에 따라서, 평판 형상의 본체를 가지되, 상기 본체에 적어도 하나 이상의 원재료 투입구(31)와, 복수의 체결구(32)를 포함할 수 있다. 이때, 복수의 체결구(32)에는 상기한 바와 같은 복수의 스토크(60)가 관통하여 체결된다.
상기 원재료 투입구(31)에는 원재료가 투입된다. 상기 원재료는 마그네슘 잉곳(ingot) 또는 마그네슘 용탕(M)으로부터 선택될 수 있다. 즉, 도가니(20)에는 도가니 덮개(30)의 원재료 투입구(31)를 통해 마그네슘 잉곳(ingot)이나 마그네슘 용탕(M)이 투입될 수 있다. 또한, 상기 체결구(32)는 스토크(60)의 개수와 동일하다. 도 2는 도가니 덮개(30)에 3개의 체결구(32)가 형성된 모습을 예시한 것이며, 이 경우에는 3개의 스토크(60)가 각 체결구(32)를 관통하여 체결된다. 이와 같이, 도가니 덮개(30)에 형성된 3개의 체결구(32)를 통해 3개의 스토크(60)가 체결된 경우, 저압 주조에 있어 중앙 주입식 방법(center gate)과 다중 주입식(multi-gate) 방법을 모두 적용할 수 있다.
또한, 도 1을 참조하면, 상기 메인 스토크(62)는 도가니(20) 내에 장입되어, 그의 하단은 마그네슘 용탕(M)에 함침되고, 그의 상단은 도가니 덮개(30)의 체결구(32)에 체결될 수 있다. 그리고 서브 스토크(64)는 도가니 덮개(30)의 상부에 설치되어 외부로 노출되어 있되, 그의 하단은 체결구(32)에서 메인 스토크(62)와 체결되고, 그의 상단은 용탕 주입구(70)에 연결될 수 있다. 이때, 도 1에 도시된 바와 같이, 메인 스토크(62), 서브 스토크(64) 및 용탕 주입구(70)는 수직으로 연결된 구조를 갖는다. 이와 같이, 도가니 덮개(30)를 매개로 하여 복수의 메인 스토크(62), 서브 스토크(64) 및 용탕 주입구(70)가 수직으로 연결된 경우, 마그네슘 용탕(M)의 주입 시 난류 발생이 최소화되고, 스토크(60)의 내부 벽면에 마그네슘 용탕(M)의 소착 및 막힘 현상이 억제될 수 있다.
아울러, 도 2를 참조하면, 상기 도가니 덮개(30)는 하나 또는 2이상 복수 개의 가스 공급구(33)를 더 포함할 수 있다. 이러한 가스 공급구(33)에는 가압장치(40) 및 제1보호가스 주입장치(50) 중에서 선택된 하나 이상이 연결된다. 즉, 가스 공급구(33)에는 상기한 바와 같은 가압가스 공급관(42) 및 제1보호가스 공급관(54) 중에서 선택된 하나 이상이 삽입, 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 가압가스 공급관(42)과 제1보호가스 주입관(54)은 도가니 덮개(30)를 관통하여, 도가니(20) 내부에 장입될 수 있는데, 이 경우 상기 가압가스 공급관(42)과 보호가스 주입관(54)은 상기 가스 공급구(33)를 삽입 관통하여 도가니(20) 내부에 장입될 수 있다.
도 2에는 도가니 덮개(30)에 2개의 가스 공급구(33)가 형성된 모습을 예시하였다. 이때, 2개의 가스 공급구(33)에는 보호가스 주입관(54)이 각각 삽입되거나, 또는 어느 하나에는 가압가스 주입관(42)이 삽입되고, 다른 하나에는 보호가스 주입관(54)이 삽입될 수 있다. 가스 공급구(33)의 개수는 가압가스 주입관(42)과 보호가스 주입관(54)의 개수에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
아울러, 상기 도가니 덮개(30)에는 마그네슘 용탕(M)의 온도를 측정하는 하나 이상의 온도계(34-1)(34-2)가 설치될 수 있다. 도 2에서는 2개의 온도계(34-1)(34-2)가 설치된 모습을 예시하였다. 이때, 제1온도계(34-1)는, 예를 들어 마그네슘 용탕(M)의 온도를 측정하여 제어하기 위한 용도(제어용)로 사용될 수 있다. 그리고 제2온도계(34-2)는, 예를 들어 마그네슘 용탕(M)의 온도 상승을 알리기 위한 용도(알람용)으로 사용될 수 있다.
또한, 상기 도가니 덮개(30)에는 하나 이상의 센서 체결구(35)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 센서 체결구(35)는 도가니(20) 내의 압력을 측정하는 압력센서가 삽입 체결된다. 아울러, 상기 도가니 덮개(30)에는 하나 이상의 배기구(36)가 형성될 수 있다. 도가니(20) 내에 가압가스나 보호가스를 주입 시, 배기구(36)를 통해 공기 등이 외부로 배기될 수 있다. 부가적으로, 상기 도가니 덮개(30)에는 복수의 체결공(37)이 형성될 수 있다. 그리고 상기 체결공(37)은 도 2에 도시한 바와 같이, 도가니 덮개(30)의 가장자리를 따라 일정 간격으로 복수 개 형성될 수 있다. 이러한 체결공(37)에 나사나 볼트 등의 체결구가 체결되어 도가니(20)의 상단과 결합력이 도모될 수 있다.
한편, 상기 제2보호가스 주입장치(80)는 복수의 스토크(60) 내부에 보호가스를 주입한다. 이때, 보호가스는 전술한 바와 같다. 보호가스는, 전술한 바와 같이 마그네슘 용탕(M)의 산화를 방지할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 공기보다 비중(분자량)이 큰 가스, 보다 구체적인 예를 들어 육불화황(SF6), 아르곤(Ar) 및 불화탄소(C-F) 화합물 가스 등으로부터 선택될 수 있다.
상기 제2보호가스 주입장치(80)는 스토크(60) 내에 충진된 마그네슘 용탕(M)의 산화를 방지할 수 있도록, 상기 복수의 스토크(60) 내부에 보호가스를 주입할 수 있는 구조를 가지는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 제2보호가스 주입장치(80)는, 예를 들어 도 1에 도시한 바와 같이 보호가스 저장탱크(82)와, 상기 보호가스 저장탱크(82)에 저장된 보호가스를 스토크(60) 내부로 주입하는 제2보호가스 주입관(84)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 보호가스 저장탱크(82)에는 일례로 상기한 바와 같은 육불화황(SF6) 가스 등의 보호가스가 저장되어 있다. 그리고 상기 보호가스 저장탱크(82)와 제2보호가스 주입관(84) 중에서, 적어도 2보호가스 주입관(84)은 복수 개일 수 있다. 즉, 제2보호가스 주입장치(80)는 하나의 보호가스 저장탱크(82)와, 복수의 제2보호가스 주입관(84)을 포함하여, 상기 하나의 보호가스 저장탱크(82)에 복수의 제2보호가스 주입관(84)이 연결되어, 상기 복수의 스토크(60) 내부에 보호가스를 각각 주입할 수 있다. 아울러, 상기 보호가스 저장탱크(82)의 경우에도 복수 개로서, 스토크(60)의 개수와 대응될 수 있다.
또한, 도 1에는 도가니(20)의 내부에 보호가스를 주입하기 위한 보호가스 저장탱크(52)와, 스토크(60)의 내부에 보호가스를 주입하기 위한 보호가스 저장탱크(82)가 별도로 설치된 모습을 예시하였지만, 본 발명의 다른 예시적인 형태에 따라서는 하나의 보호가스 저장탱크(52 또는 82)에 상기 제1보호가스 주입관(54)과 제2보호가스 주입관(84)이 모두 연결되어, 하나의 보호가스 저장탱크(52 또는 82)에서 상기 각 주입관(54)(84)을 통하여 도가니(20)와 스토크(60)의 내부에 보호가스가 주입될 수 있다.
아울러, 상기 제2보호가스 주입관(84)은 스토크(60)의 벽을 관통하여 설치되되, 메인 스토크(62)와 서브 스토크(64) 중에서 선택된 하나 이상의 벽을 관통하여 설치될 수 있다. 바람직하게는, 서브 스토크(64)에 보호가스를 주입할 수 있도록, 서브 스토크(64)의 벽을 관통하여 설치되는 것이 좋다. 이와 같이, 제2보호가스 주입관(84)을 서브 스토크(64)에 설치하는 경우, 서브 스토크(64)는 외부에 노출되어 있으므로 제2보호가스 주입관(84)의 설치 작업이 용이할 수 있다. 이때, 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 제2보호가스 주입관(84)의 가스 주입 포트(84a, gas injection port)는 서브 스토크(64)의 벽을 관통하여 서브 스토크(64)의 내부에 위치될 수 있다. 상기 가스 주입 포트(84a)를 통해 주입된 보호가스는 서브 스토크(64)를 통과하여 메인 스토크(62) 내에 충진된 마그네슘 용탕(M)의 산화를 방지한다.
또한, 상기한 바와 같은 보호가스 주입장치(50)(80), 즉 상기 제1보호가스 주입장치(50)와 제2보호가스 주입장치(80)는 보호가스의 주입을 제어하는 제어밸브(V)를 더 포함할 수 있다. 이러한 제어밸브(V)는 각 주입관(54)(84), 즉 상기 제1보호가스 주입관(54)과 제2보호가스 주입관(84)에 설치될 수 있다. 이때, 상기 제어밸브(V)는 각 주입관(54)(84)의 적어도 열림/닫힘(on/off)을 제어할 수 있는 것이면 좋으며, 이는 또한 주입 가스의 유량을 제어할 수 있어도 좋다. 이러한 제어밸브(V)는, 예를 들어 볼 밸브(Ball valve) 스위치 등으로부터 선택될 수 있다. 그리고 상기 제1보호가스 주입장치(50)와 제2보호가스 주입장치(80)는 상기 제어밸브(V)를 제어하는 보호가스 주입 제어부(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.
아울러, 상기 제2보호가스 주입장치(80)의 제어밸브(V)를 제어하는 보호가스 주입 제어부는 상기 도가니(20) 내의 가압가스에 의한 가압 초기에 상기 마그네슘 용탕(M)이 상승하기 시작할 때 자동적으로 보호가스의 주입을 정지(닫힘)시키며, 상기 마그네슘 용탕(M)이 금형 내에 완전히 충진되고 상기 서브 스토크(64) 내의 잔류 용탕(M)이 가압해제에 따라 메인 스토크(62) 하부로 하강하였을 경우, 보호가스를 주입(열림)하도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명에서, 상기 스토크(60), 즉 메인 스토크(62)와 서브 스토크(64)의 형상 및 재질 등은 제한되지 않는다. 상기 스토크(60)는 마그네슘 용탕(M)을 금형(10)에 공급할 수 있는 통로를 가지면 좋으며, 이는 예를 들어 원통형 또는 다각통형(예를 들어, 사각통형) 등의 관 형상을 가질 수 있다. 또한, 스토크(60)는 금속재 또는 세라믹재 등으로 구성될 수 있다.
상기 스토크(60)는 예시적인 형태에 따라서, 원통형의 스토크 몸체를 포함할 수 있다. 이때, 상기 스토크 몸체는 일례를 들어 스테인레스 재질로 구성될 수 있다. 그리고 상기 스토크 몸체의 내부면 및 외부면 중에서 선택된 하나 이상에는 단열재가 삽입, 설치될 수 있다. 단열재는 마그네슘 용탕(M)의 보온을 위한 것으로서, 이는 예를 들어 세라믹 재질로 구성될 수 있다. 아울러, 단열재는 상기 스토크 몸체의 형상과 대응되는 형상으로서, 원통형의 형상으로부터 선택될 수 있다.
도 4에는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 서브 스토크(64)의 단면 구성도가 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 상기 메인 스토크(62)와 서브 스토크(64) 중에서, 적어도 서브 스토크(64)는 스토크 몸체(64a); 상기 스토크 몸체(64a)의 내부에 삽입된 단열재(64b); 및 상기 스토크 몸체(64a)의 내부면과 외부면 중에서 선택된 하나 이상에 형성된 열 공급수단(64c)을 포함하는 것이 좋다.
이때, 상기 스토크 몸체(64a)와 단열재(64b)는 상기한 바와 같다. 구체적으로, 상기 스토크 몸체(64a)는 관 형상(예를 들어, 원통형)으로서, 이는 스테인레스 재질로 구성될 수 있다. 그리고 상기 단열재(64b)는 스토크 몸체(64a)와 대응되는 관 형상(예를 들어, 원통형)으로서, 이는 세라믹 재질로 구성될 수 있다. 그리고 상기 열 공급수단(64c)은 서브 스토크(64)를 통과하는 과정에서 마그네슘 용탕(M)의 온도 하락을 방지하기 위한 것으로서, 이는 열선 히터 등으로부터 선택될 수 있다. 이때, 열 공급수단(64c), 예를 들어 열선 히터는 도 4에 예시한 바와 같이 스토크 몸체(64a)의 외부면에 형성될 수 있다. 또한, 열 공급수단(64c)은 스토크 몸체(64a)의 내부면, 즉 단열재(64b)와 스토크 몸체(64a)의 사이에 형성될 수 있다. 열 공급수단(64c)이 열선 히터로부터 선택되는 경우, 이는 예를 들어 코일 형상으로 감겨질 수 있다.
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 스토크 몸체(64a)와 단열재(64b)의 접촉 계면은 경사면(S)인 것이 좋다. 즉, 스토크 몸체(64a)와 단열재(64b)가 맞닿는 접촉 계면은 어느 한 방향으로 테이퍼(taper)지게 형성된 경사면(S)인 것이 좋다. 도 4에서는, 단열재(64b)의 외경이 아래로 갈수록 외경이 테이퍼지게 형성된 경사면(S)을 예시하였다. 이와 같은 경사면(S)을 가지는 경우, 스토크 몸체(64a)에 단열재(64b)의 끼움 결합이 용이하다. 그리고 이러한 경사면(S)에는, 부가적으로 견고한 결합력이 도모하기 위해 결합제가 도포될 수 있으며, 상기 결합제는 내열성의 세라믹재 바인더(binder)로부터 선택될 수 있다.
또한, 상기 서브 스토크(64)는, 그의 하단에 메인 스토크(62)와 결합될 수 있는 결합부(64d)가 형성될 수 있다. 아울러, 서브 스토크(64)는 용탕 주입구(70)와 결합되는 상부 결합면(64e)을 가지되, 용탕 주입구(70)와의 결합을 위해 나사나 볼트 등의 체결구가 체결되는 체결홈(64f)이 형성될 수 있다. 이러한 체결홈(64f)은 서브 스토크(64)의 상측, 보다 구체적으로는 스토크 몸체(64a)의 상측에 형성될 수 있다.
아울러, 전술한 바와 같이, 상기 제2보호가스 주입관(84)은 서브 스토크(64)의 벽을 관통하여 설치될 수 있는데, 이를 위해 서브 스토크(64)에는 관 삽입홀(64g)이 형성될 수 있다. 도 4에 예시한 바와 같이, 상기 관 삽입홀(64g)은 서브 스토크(64)의 벽체, 즉 스토크 몸체(64a)와 단열재(64b)를 관통하여 형성된다.
이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 전술한 바와 같이 마그네슘 용탕(M)이 금형(10)의 내부로 빠르게 주입되고, 금형(10) 내부의 전체 영역에 효율적으로 주입되어 양질의 마그네슘 주조품을 공정이 용이한 저압 주조법을 통해 저렴한 비용으로 주조할 수 있다. 즉, 복수의 스토크(60)와 복수의 용탕 주입구(70)에 의해, 금형(10)에 마그네슘 용탕(M)이 골고루 빠르게 주입되어, 미성형 불량이 발생하지 않고, 양질의 마그네슘 주조품을 높은 생산성으로 주조(성형)할 수 있다.
또한, 도가니(20)의 상부에 금형(10)을 설치하되, 도가니 덮개(30)를 매개로 하여 복수의 스토크(60)와 복수의 용탕 주입구(70)가 수직으로 연결한 경우, 마그네슘 용탕(M)의 주입 시 난류 발생이 최소화되고, 스토크(60)의 내부 벽면에 마그네슘 용탕(M)의 소착 및 막힘 현상이 억제되어, 저압 주조에 의한 마그네슘 주조품의 생산량이 향상된다.
아울러, 상기 제1보호가스 주입장치(50) 및 제2보호가스 주입장치(80)를 통해, 도가니(20)의 내부에는 물론, 스토크(60)의 내부에 보호가스가 주입되어 마그네슘 용탕(M)의 산화가 방지된다. 특히, 스토크(60) 내부에서 마그네슘 용탕(M)의 산화 및 발화 현상 등이 방지된다. 이에 따라, 수시로 용탕(M) 상부의 산화물을 수작업에 의해 물리적으로 제거할 필요가 없게 되어 작업 효율이 개선되며, 산화물의 혼입이 방지되어 용탕(M)의 청정도 확보에 따른 양질의 마그네슘 주조품을 얻을 수 있고, 작업 안전성을 확보할 수 있다.
10 : 금형 20 : 도가니
30 : 도가니 덮개 31 : 원재료 투입구
32 : 체결구 33 : 가스 공급구
40 : 가압장치 41 : 가압가스 저장탱크
42 : 가압가스 주입관 50 : 제1보호가스 주입장치
52, 82 : 보호가스 저장탱크 54 : 제1보호가스 주입관
60 : 스토크 62 : 메인 스토크
64 ; 서브 스토크 70 : 용탕 주입구
80 : 제2보호가스 주입장치 84 : 제2보호가스 주입관

Claims (15)

  1. 마그네슘 주조품이 주조되는 금형;
    마그네슘 용탕이 수용되는 도가니;
    상기 도가니의 상부에 결합된 도가니 덮개;
    상기 도가니의 내부에 수용된 마그네슘 용탕을 가압하여 금형으로 공급되게 하는 가압장치;
    상기 도가니의 내부에 보호가스를 주입하는 제1보호가스 주입장치;
    상기 도가니 내의 마그네슘 용탕을 금형으로 공급하는 복수의 스토크;
    상기 복수의 스토크로부터 공급된 마그네슘 용탕을 금형에 주입하는 복수의 용탕 주입구; 및
    상기 복수의 스토크 내부에 보호가스를 주입하는 제2보호가스 주입장치를 포함하고,
    상기 스토크와 용탕 주입구는 각각 2개 내지 5개이며,
    상기 스토크는 상기 도가니 내부에 장입된 메인 스토크; 및 상기 메인 스토크와 용탕 주입구를 연결하는 서브 스토크를 포함하고, 상기 제2보호가스 주입장치는 서브 스토크에 연결되어 서브 스토크에 보호가스를 주입하며,
    상기 서브 스토크는 관 형상의 스토크 몸체; 상기 스토크 몸체의 내부에 삽입된 단열재; 및 상기 스토크 몸체의 내부면과 외부면 중에서 선택된 하나 이상에 형성된 열 공급수단을 포함하고, 상기 스토크 몸체와 단열재의 접촉 계면은 경사면인 것을 특징으로 하는 마그네슘 주조용 저압 주조기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가압장치는 가압가스 저장탱크와, 상기 가압가스 저장탱크에 저장된 가압가스를 도가니의 내부로 주입하는 가압가스 주입관을 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 주조용 저압 주조기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1보호가스 주입장치는 보호가스 저장탱크와, 상기 보호가스 저장탱크에 저장된 보호가스를 도가니의 내부로 주입하는 제1보호가스 주입관을 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 주조용 저압 주조기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가압장치는 가압가스 저장탱크와, 상기 가압가스 저장탱크에 저장된 가압가스를 도가니의 내부로 주입하는 가압가스 주입관을 포함하고,
    상기 제1보호가스 주입장치는 보호가스 저장탱크와, 상기 보호가스 저장탱크에 저장된 보호가스를 도가니의 내부로 주입하는 제1보호가스 주입관을 포함하며,
    상기 가압가스 주입관과 제1보호가스 주입관은 가스 혼합부에서 연결된 것을 특징으로 하는 마그네슘 주조용 저압 주조기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보호가스는 공기보다 비중이 큰 가스인 것을 특징으로 하는 마그네슘 주조용 저압 주조기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2보호가스 주입장치는 보호가스 저장탱크와, 상기 보호가스 저장탱크에 저장된 보호가스를 스토크 내부로 주입하는 제2보호가스 주입관을 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 주조용 저압 주조기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 보호가스 저장탱크와 제2보호가스 주입관 중에서, 적어도 제2보호가스 주입관은 복수 개인 것을 특징으로 하는 마그네슘 주조용 저압 주조기.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 도가니 덮개는,
    원재료 투입구; 및
    복수의 스토크가 관통하여 체결되는 복수의 체결구를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 주조용 저압 주조기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 도가니 덮개는 가압장치 및 제1보호가스 주입장치 중에서 선택된 하나 이상이 연결되는 가스 공급구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 주조용 저압 주조기.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 금형은 도가니의 상부에 설치되고,
    상기 스토크는,
    상기 도가니 내부에 장입된 메인 스토크; 및
    상기 메인 스토크와 용탕 주입구를 연결하는 서브 스토크를 포함하되,
    상기 메인 스토크, 서브 스토크 및 용탕 주입구는 수직으로 연결된 것을 특징으로 하는 마그네슘 주조용 저압 주조기.
KR1020130072571A 2013-06-24 2013-06-24 마그네슘 주조용 저압 주조기 KR101503593B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130072571A KR101503593B1 (ko) 2013-06-24 2013-06-24 마그네슘 주조용 저압 주조기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130072571A KR101503593B1 (ko) 2013-06-24 2013-06-24 마그네슘 주조용 저압 주조기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150000298A KR20150000298A (ko) 2015-01-02
KR101503593B1 true KR101503593B1 (ko) 2015-03-17

Family

ID=52474458

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130072571A KR101503593B1 (ko) 2013-06-24 2013-06-24 마그네슘 주조용 저압 주조기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101503593B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106475546B (zh) * 2015-09-01 2020-08-04 边仁杰 双壳压铸炉
CN107127320A (zh) * 2017-06-13 2017-09-05 江苏天宏机械工业有限公司 一种采用坩埚式保温炉可交替使用的低压铸造单元

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0484657A (ja) * 1990-07-25 1992-03-17 Toyota Motor Corp マグネシウム砂型低圧鋳造法
JPH04327356A (ja) * 1991-04-25 1992-11-16 Kobe Steel Ltd Ｍｇ合金製二輪ホイールの低圧鋳造方法
JPH0518747U (ja) * 1991-08-14 1993-03-09 株式会社神戸製鋼所 Ｍｇ合金の低圧鋳造装置
KR20130053143A (ko) * 2011-11-15 2013-05-23 핸즈코퍼레이션주식회사 마그네슘합금을 이용한 주조제품 제조장치 및 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0484657A (ja) * 1990-07-25 1992-03-17 Toyota Motor Corp マグネシウム砂型低圧鋳造法
JPH04327356A (ja) * 1991-04-25 1992-11-16 Kobe Steel Ltd Ｍｇ合金製二輪ホイールの低圧鋳造方法
JPH0518747U (ja) * 1991-08-14 1993-03-09 株式会社神戸製鋼所 Ｍｇ合金の低圧鋳造装置
KR20130053143A (ko) * 2011-11-15 2013-05-23 핸즈코퍼레이션주식회사 마그네슘합금을 이용한 주조제품 제조장치 및 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150000298A (ko) 2015-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101310779B1 (ko) 마그네슘합금을 이용한 주조제품 제조장치 및 제조방법
KR102139349B1 (ko) 철 금속 주물의 제조 방법
CN106424655B (zh) 安全性高的镁合金低压铸造机
JP2008511442A5 (ko)
JP2021505393A (ja) 横型給湯縦射出のコールドチャンバーダイカストマシン及びスクイズキャスティング法
CN104785757A (zh) 一种多芯还原多包共浇复合浇铸大型钢锭的方法及装置
KR101503593B1 (ko) 마그네슘 주조용 저압 주조기
JP2009274098A (ja) 低圧鋳造用砂型及びそれを利用した低圧鋳造装置
US20140014288A1 (en) Device for casting
DE602004007162T2 (de) Giessen von metallartefakten
DE60133639T2 (de) Unterdruckgiessverfahren und vorrichtung
KR20090126219A (ko) 경금속을 진공환경에서 금형주조성형하는 방법 및 그 장치
JP2008149372A (ja) 材料成形用の型および材料成形法、材料成型装置
KR100550445B1 (ko) 주단조용 용탕주입장치
KR20160142641A (ko) 마그네슘 합금의 저압 연속주조방법
JP5936543B2 (ja) 溶融金属供給スパウト構造物を加熱するコントロールピン及びスパウトシステム
KR101692614B1 (ko) 보호가스 퍼징장치를 가진 마그네슘 합금용 저압주조기 및 이를 이용한 차량용 휠 제조방법
JP4966354B2 (ja) 鋳造装置
ES2291961T3 (es) Forja de artefactos metalicos.
DE3873994T2 (de) Verfahren und vorrichtung zum metallgiessen.
CN109420752A (zh) 低压铸造设备
JP2001138025A (ja) ホットランナユニット内の金属原料の排出方法
CN105081276A (zh) 低压铸造装置和用于运行低压铸造装置的方法
KR20160109329A (ko) 스토크 내부 용탕 수위 유지를 통한 마그네슘 합금 소재의 차량용 로드 휠 저압 주조방법
KR20110046668A (ko) 단조용 강괴 제조 방법 및 단조용 강괴 제조 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180104

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190312

Year of fee payment: 5