KR101510961B1 - 다이캐스팅용 재생 사출슬리브 및 다이캐스팅용 사출슬리브의 재생방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고온을 용탕을 금형에 고속 및 고압으로 충전하는 다이캐스팅용 재생 사출슬리브에 관한 것으로, 탕구가 형성된 중공형상의 슬리브본체; 외주에 복수 개의 언더컷을 형성하여 슬리브본체의 내주에 끼워지며, 탕구에 대응되는 연결탕구를 형성한 중공형상의 교체보호재;로 이루어져, 상기 슬리브본체와 교체보호재가 열팽창에 의해 서로 가열가압 될 시, 상기 슬리브본체의 내주 일부가 교체보호재의 언더컷에 삽입되어, 슬리브본체와 교체보호재의 결합고정이 이루어지는 것에 특징이 있는 다이캐스팅용 재생 사출슬리브를 제공한다.

Description

다이캐스팅용 재생 사출슬리브 및 다이캐스팅용 사출슬리브의 재생방법{An injection sleeve regenerating for die casting and An regenerating method of injection sleeve for die casting}

본 발명은 다이캐스팅용 재생 사출슬리브 및 다이캐스팅용 사출슬리브의 재생방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 슬리브본체의 열팽창을 통해 슬리브본체의 내주에 교체보호재를 견고하게 열박음 할 수 있을 뿐만 아니라, 열박음된 슬리브본체와 교체보호재를 각각 열팽창시키는 것을 통해, 상기 교체보호재의 언더컷에 대응되는 부분에 형성된 슬리브본체의 내주 일부가 언더컷 방향으로 돌출되도록 하여 견고하게 가압고정할 수 있으므로, 재생하여 사용시에도 교체보호재가 슬리브본체에서 이탈되는 것을 방지할 수 있으며, 열팽창을 통해 사출슬리브를 결합고정한 후, 가공을 통해 교체보호재의 내경 치수를 보정함으로써 재생 사용시에도 원하는 크기로 용이하게 설정할 수 있는 다이캐스팅용 재생 사출슬리브 및 다이캐스팅용 사출슬리브의 재생방법에 관한 것이다.

일반적으로 금속 주조법들 중 하나인 다이캐스팅은 용융된 금속(이하, 용탕이라 함)을 금형에 고속·고압으로 사출하여 주조하는 방식으로, 치수정밀도 및 표면평활도가 우수하고, 후가공(절삭가공)을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 고속으로 대량생산이 가능하여 널리 사용되고 있다.

이러한 다이캐스팅장치는 도 1에 도시된 바와 같이 준비된 주탕컵(4)에 의해 슬리브(3)의 탕구(3a)로 주입된 용탕을 사출플런저(1)가 고압으로 가압하여 고정금형(2b) 및 가동금형(2c)으로 이루어진 금형(2)의 캐비티(2a)로 용탕을 충전함에 따라 성형물을 성형하도록 되어 있으며, 이때, 용탕은 도 2에 도시된 바와 같이 슬리브(3)의 상부측 정중앙에 형성된 탕구(3a)를 통해 수직으로 낙하되어 주입되어 슬리브(3)의 탕구 맞은편인 내측 하부에 충전된다.

그러나, 이러한 일반적인 다이캐스팅장치는 탕구(3a)가 슬리브(3)의 정중앙에 형성되어 슬리브(3)에 내경(D1)에 대응하는 용탕의 낙차가 발생하므로, 장기간 사용시 슬리브(3)의 하부면이 용탕의 낙차로 인한 피로도 및 침식으로 인해 손상되는 문제가 있을 뿐만 아니라, 상기 슬리브(3)에 급탕이 된 후 사출플런저(1)가 슬리브(3) 내에서 사출을 위해 반복적으로 마찰운동을 실시하므로 침식된 부분을 마멸시키는 작용이 이루어지는 문제가 있었다.

따라서, 일반적인 다이캐스팅장치는 슬리브(3)의 내부가 손상됨에 따라 사출플런저의 이동시 압력누설이 발생하므로 불량품이 제조되며, 슬리브(3)의 수명감소로 인해 생산성 악화 및 제조원가 상승의 문제가 발생한다.

이에 따라, 상기 문제점을 보안하고자 하는 다이캐스팅용 사출슬리브가 등록특허공보 제10-0987084호를 통해 공개되었다.

이러한, 종래의 다이캐스팅용 사출슬리브는 슬리브 내주에 보호층과 마찰감소수단이 순차적으로 피복되는 것을 특징으로 하여 수명연장을 기대할 수 있었으며, 마모에 따른 재생시 슬리브 내주면에 만들어지는 보호층은 소결로 마련되는 것이 통상적이다.

그러나, 상기와 같이 보호층을 소결로 마련하면, 두께 조절이 용이하지 않을 뿐만 아니라, 보호층의 가공이 불가하여 사출슬리브의 내경에 맞는 치수로 정확히 형성하기 어려운 문제가 있었으며, 고정을 위한 볼트결합시 파손이 발생할 우려가 높은 문제점이 있었다.

본 발명은 슬리브본체의 열팽창을 통해 슬리브본체의 내주에 교체보호재를 견고하게 열박음 할 수 있을 뿐만 아니라, 열박음된 슬리브본체와 교체보호재를 각각 열팽창시키는 것을 통해, 상기 교체보호재의 언더컷에 대응되는 부분에 형성된 슬리브본체의 내주 일부가 언더컷 방향으로 돌출되도록 하여 견고하게 가압고정할 수 있으므로, 재생하여 사용시에도 교체보호재가 슬리브본체에서 이탈되는 것을 방지할 수 있는 다이캐스팅용 재생 사출슬리브 및 다이캐스팅용 사출슬리브의 재생방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 열팽창을 통해 사출슬리브를 결합고정한 후, 가공을 통해 교체보호재의 내경 치수를 보정함으로써, 재생 사용시에도 원하는 크기로 용이하게 설정할 수 있는 다이캐스팅용 재생 사출슬리브 및 다이캐스팅용 사출슬리브의 재생방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 탕구가 형성된 중공형상의 슬리브본체; 외주에 복수 개의 언더컷을 형성하여 슬리브본체의 내주에 끼워지며, 탕구에 대응되는 연결탕구를 형성한 중공형상의 교체보호재;로 이루어져, 상기 슬리브본체와 교체보호재가 열팽창에 의해 서로 가열가압 될 시, 상기 슬리브본체의 내주 일부가 교체보호재의 언더컷에 삽입되어, 슬리브본체와 교체보호재의 결합고정이 이루어지는 것에 특징이 있는 다이캐스팅용 재생 사출슬리브를 제공한다.

또한, 본 발명은 외주에 복수 개의 언더컷이 형성된 교체보호재를 준비하는 교체보호재 준비단계; 사출슬리브의 내주에 교체보호재가 끼워지도록 탕구가 형성된 사출슬리브의 내주를 가공하여 슬리브본체를 형성하는 슬리브본체 형성단계; 슬리브본체를 가열하여 열팽창시키는 슬리브본체 열팽창단계; 열팽창된 슬리브본체의 내주에 교체보호재를 끼워넣어 열박음하는 사출슬리브 열박음단계; 상기 교체보호재가 열박음된 슬리브본체를 가열하여 각각 열팽창시킴으로써, 교체보호재의 언더컷에 슬리브본체의 내주 일부가 끼워지도록 가압하는 사출슬리브 결합고정단계;로 이루어진 것에 특징이 있는 다이캐스팅용 사출슬리브의 재생방법을 제공한다.

본 발명의 다이캐스팅용 재생 사출슬리브 및 다이캐스팅용 사출슬리브의 재생방법을 이용하면, 슬리브본체의 열팽창을 통해 슬리브본체의 내주에 교체보호재를 견고하게 열박음 할 수 있을 뿐만 아니라, 열박음된 슬리브본체와 교체보호재를 각각 열팽창시키는 것을 통해, 상기 교체보호재의 언더컷에 대응되는 부분에 형성된 슬리브본체의 내주 일부가 언더컷 방향으로 돌출되도록 하여 견고하게 가압고정할 수 있으므로, 재생하여 사용시에도 교체보호재가 슬리브본체에서 이탈되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 열팽창을 통해 사출슬리브를 결합고정한 후, 가공을 통해 교체보호재의 내경 치수를 보정할 수 있으므로, 재생 사용시에도 원하는 크기로 용이하게 설정할 수 있는 유용한 발명이다.

도 1은 일반적인 다이캐스팅 장치를 개략적으로 도시한 종단면도.
도 2는 도 1의 A-A선 단면도.
도 3은 본 발명의 다이캐스팅용 재생 사출슬리브를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 교체보호재 준비단계를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 슬리브본체 가공단계를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 사출슬리브 열박음단계를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 사출슬리브 결합고정단계를 도시한 단면도.
도 8은 본 발명의 교체보호재 치수보정단계를 도시한 단면도.
도 9는 본 발명의 다이캐스팅용 사출슬리브의 재생방법을 도시한 순서도.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 구성을 살펴보면 다음과 같다.

본 발명은 고온을 용탕을 금형에 고속 및 고압으로 충전하는 다이캐스티용 재생 사출슬리브 및 다이캐스팅용 사출슬리브를 재생하는 방법에 관한 것으로, 본 발명에 의해 재생방법을 통해 재생되는 다이캐스팅용 재생 사출슬리브(50)는 도 3에 도시된 바와 같이 슬리브본체(10)와, 교체보호재(20)를 구성한다.

첫째, 슬리브본체(10)는 처음 제작된 후, 지속적인 용손 및 마찰에 의해 손상이 발생한 사출슬리브의 내주를 가공하여 형성되는 구성으로, 용탕을 충전하기 위한 탕구(11)가 일측에 형성되어 있다.

그리고, 상기 슬리브본체(10)는 고온고압의 용융금속에 반복적으로 노출되어 사용되는 사출슬리브를 가공하여 그대로 사용하는 것이므로, 용손(溶損)에 견디는 성질이 우수하고, 열처리변형이 적으면서도 가격이 저렴한 열간공구강 중 크롬기 열간공구간으로 제작되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기한 크롬기 열간공구강에는 아래의 표에서 확인할 수 있는 바와 같이 SKD 6, SKD 61, SKD 62가 있으며, 강 종에 따른 특징을 %로 표시하면 다음과 같다.

강종기호	C	Si	Mn	Ni	Cr	Mo	W	V
SKD 6	0.32 ~ 0.42	0.80 ~ 1.20	≤0.50	-	4.50 ~ 5.50	1.00 ~ 1.50	-	0.30 ~ 0.50
SKD 61	0.32 ~ 0.42	0.80 ~ 1.20	≤0.50	-	4.50 ~ 5.50	1.00 ~ 1.50	-	0.80 ~ 1.20
SKD 62	0.32 ~ 0.42	0.80 ~ 1.10	≤0.50	-	5.00 ~ 5.00	1.00 ~ 1.50	1.00 ~ 1.50	0.20 ~ 0.60

이를 보다 상세히 설명하면, 크롬기 열간공구강 중 SKD 6는 기준 강 종으로 담금질성이 좋고, 대형의 것이라고 공냉경화가 가능한 장점이 있으며, 반복하여 가열냉각하는 것에 대한 저항이 크고, 인성이 큰 성질을 가진다.

또한, SKD 61은 SKD6의 V량을 1%정도 높인 강 종으로, 뜨임연화저항이 다소 증대할 뿐만 아니라, 고온강도나 용융금속의 용손에 대한 저항이 큰 성질을 가진다.

또한, SKD 62는 SKD6에 W를 1%정도 첨가한 강 종으로, SKD 61 보다 뜨임연화저항 이나 고온강도가 조금 높은 성질을 가진다.

따라서, 본 발명에서는 용탕에 사용되는 슬리브본체(10)는 교체보호재(20)를 열박음에 의해 쉽게 끼워넣을 수 있도록 하기 위하여 용융금속의 용손에 대한 저항이 큰 성질을 가진 SKD 61재로 사용한다.

둘째, 교체보호재(20)는 상기 슬리브본체(10)의 내주를 가공한 후, 열팽창을 통해 상기 슬리브본체(10)의 내주에 결합고정되는 구성으로, 슬리브본체(10)의 탕구(11)를 통해 충전되는 용탕을 금형(미도시)으로 주입할 수 있도록 중공형상으로 형성되어 내주에 사출플런저(미도시)가 이동가능하게 내장되며, 외주에는 복수 개의 언더컷(23)이 형성된다.

여기서, 상기 언더컷(23)은 교체보호재(20)의 외주에 링 형상으로 형성되어 등 간격배치될 수도 있고, 교체보호재(20)의 외주에 불규칙하게 파여져 형성될 수도 있을 것이다.

그리고, 상기 슬리브본체(10)의 탕구(11)에 대응되는 부분에는 연결탕구(21)가 관통형성되어 탕구(11)를 통해 충전되는 용탕이 교체보호재(20)의 내주로 충전될 수 있게 구성된다.

아울러, 교체보호재(20)가 내주에 삽입된 슬리브본체(10)를 통상의 진공로(미도시)에서 가열하는 것을 통해 상기 슬리브본체(10)와 교체보호재(20)를 서로 가압하여 결합고정할 수 있는데, 이와 같은 가열을 통해 슬리브본체(10)와 교체보호재(20)가 열팽창하여 서로 가열가압되면, 상기 교체보호재(20)의 언더컷(23)에 대응되는 슬리브본체(10)의 내주 일부가 언더컷(23) 방향으로 돌출되어 끼워지게 된다.

즉, 상기 슬리브본체(10)의 내주에 교체보호재(20)의 언더컷(23)에 끼워지는 돌부(13)가 작은 크기로 돌출 형성되어 상기 교체보호재(20)가 슬리브본체(10)의 내주에 견고히 결합고정되므로, 본 발명의 다이캐스팅용 재생 사출슬리브(50)의 제작완료 후, 교체보호재(20)가 슬리브본체(10)에서 빠지는 것이 방지되는 것이다.

또한, 상기 교체보호재(20)는 열팽창에 의한 가열가압 및 결합고정이 슬리브본체(10)의 내주에서 용이하게 이루어짐과 동시에, 저렴하면서도 용손에 대한 저항을 크도록 상기 슬리브본체(10)와 동일재질인 SKD 61재로 제작되는 것이 바람직하다.

한편, 상기한 SKD 61재는 아래의 표 2에 도시된 바와 같은 열팽창 계수(coefficient of expansion : ×10-6㎜/℃)를 가지는데, 본 발명에서는 SKD 61재의 열팽창 계수를 이용하여 다이캐스팅용 재생 사출슬리브를 제작한다.

	~ 100℃	~ 200℃	~ 300℃	~ 400℃	~ 500℃	~ 600℃	~ 700℃
SKD 61	9.53	10.5	11.6	12.3	12.9	13.2	13.6

이하에서는 도 4 내지 도 9을 참고하여 본 발명의 다이캐스팅용 사출슬리브를 재생하는 방법에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 통상의 다이캐스팅용 사출슬리브의 사용 수명에 따른 치수 공차 허용범위는 0.1mm ~ 1.8mm이며, 이를 초과하여 손상이 발생하였을 때에 사출슬리브를 재생하여 사용한다.

이를 위해서는, 손상된 사출슬리브의 내주에 설치할 교체보호재(20)를 제작하여 준비하는 작업을 우선해야 한다.(S10)

여기서, 상기 교체보호재(20)에는 사출슬리브의 탕구(11)에 대응되는 연결탕구(21)가 관통형성되어 있음은 당연하며, 견고한 결합고정을 위하여 외주에는 복수 개의 언더컷(23)이 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 교체보호재(20)는 열팽창에 의한 가열가압 및 결합고정이 용이하게 이루어짐과 동시에, 저렴하면서도 용손에 대한 저항이 크도록 사출슬리브와 동일재질인 SKD 61재로 제작되는 것이 바람직하다.

그 후에는, 손상이 발생한 사출슬리브의 내주를 가공함으로써 교체보호재(20)가 끼워질 수 있는 슬리브본체(10)를 형성한다.(S20)

이때, 손상이 발생한 슬리브본체(10)의 내주 가공은 손상된 부분을 여유있게 가공하는 것을 통해 이룰 수 있으나, 추후의 재사용이 용이함은 물론, 교체보호재(20)의 두께를 일정량으로 유지하여 용탕에 의한 교체보호재(20)의 내구성이 지속될 수 있도록 10 ~ 15mm로 정삭가공하는 것이 바람직하며, 상기 교체보호재(20)가 슬리브본체(10)의 내주에 끼워질 수 있도록 소정의 공차로 크게 형성되어야 할 것이다.

상기와 같이 슬리브본체(10)를 형성한 후에는, 슬리브본체(10)를 가열하여 열팽창시킨다.(S30)

여기서, 상기 슬리브본체(10)의 가열에 따른 열팽창작업은, 슬리브본체(10)의 내주에 교체보호재(20)를 열박음하여 견고하게 끼워넣음으로써, 상기 교체보호재(20)가 슬리브본체(10)에서 움직이지 않도록 하기 위해 수행하는 작업으로, 상기 교체보호재(20)가 안 끼워지거나 헐겁게 끼워지는 것이 방지되도록 진공로(미도시)에서 200℃ ~ 300℃로 가열하는 것이 바람직하며, 이와 같이 가열하면, SKD 61재로 이루어진 슬리브본체(10)가 10.5 ~ 11.6×10-6㎜/℃의 열팽창 계수를 가져 0.00105 ~ 0.00116㎜ 팽창된다.

이처럼, 슬리브본체(10)의 열팽창을 이룬 다음에는, 열팽창된 슬리브본체(10)의 내주에 교체보호재(20)를 억지 끼움하여 상기 교체보호재(20)를 슬리브본체(10)의 내주에 견고히 열박음하며, 이때, 상기 슬리브본체(10)에 형성된 탕구(11)와 교체보호재(20)에 형성된 연결탕구(21)는 서로 대응되는 위치에 배치되어야 할 것이다.(S40)

그 후에는, 상기 교체보호재(20)가 열박음된 슬리브본체(10)를 가열하여 슬리브본체(10)와 교체보호재(20)를 각각 열팽창시킨다.

여기서, 상기 슬리브본체(10)와 교체보호재(20)의 열팽창작업은, 열박음된 슬리브본체(10)와 교체보호재(20)를 견고하게 결합고정하기 위한 작업으로, 진공로(미도시)에서 400℃ ~ 500℃로 가열해 3 ~ 4시간 보관 유지하는 것이 바람직하며, 이와 같이 가열하면, SKD 61재로 이루어진 슬리브본체(10)와 교체보호재(20)가 각각 12.3 ~ 12.9×10-6㎜/℃의 열팽창 계수를 가져 0.00123 ~ 0.00129㎜ 팽창된다.

그리고, 이와 같은 슬리브본체(10)와 교체보호재(20)의 열팽창 작업을 수행하면, 교체보호재(20)와 슬리브본체(10)가 서로 가열가압되게 되어 교체보호재(20)의 언더컷(23)에 대응되는 부분인 슬리브본체(10)의 내주에 돌부(13)가 작은 크기로 형성되어 상기 돌부(13)가 언더컷(23)에 끼워지게 되며, 이를 통해 상기 교체보호재(20)가 슬리브본체(10)에 견고하게 고정결합되어 빠지는 것이 방지된다.(S50)

한편, 상기 슬리브본체(20)는 슬리브본체 열팽창단계(S30)를 통해 선 가열되어 일정량 팽창되어 있으므로, 사출슬리브 결합고정단계(S50)에서 상기 교체보호재(20)가 슬리브본체(10) 보다 더 크게 팽창되는 작용이 이루어지며, 이를 통해 재생 사용시에도 교체보호재(20)를 슬리브본체(10)의 내주에 견고하게 고정설치할 수 있게 된다.

아울러, 상기 사출슬리브 결합고정단계(S50)에서 진공로에서 400℃ ~ 500℃로 가열해 3 ~ 4시간 보관 유지하는 것은 상기 슬리브본체(10)와 교체보호재(20)의 내구성 저하 없이 견고한 결합고정을 이루기 위함으로, 임계치 미만으로 하였을 경우에는, 슬리브본체(10)와 교체보호재(20)의 견고한 결합고정이 이루어지지 않으며, 임계치 이상으로 하였을 경우에는, 슬리브본체(10)와 교체보호재(20)의 과도한 압력이 가해져 손상으로 인한 내구성 저하가 야기되는 문제가 있다.

또한, 본 발명에서는 교체보호재(20)가 가공이 용이한 SKD 61재로 제작되어 있으므로, 슬리브본체(10)의 내주에 결합고정된 교체보호재(20)의 내주를 통상의 가공으로 정밀보정 할 수 있으며, 이를 통해 교체보호재(20)의 내주에 사출플런즈(미도시)가 공차범위에서 부드러운 이동이 가능하도록 내장할 수 있어 본 발명을 통해 다이캐스팅용 재생 사출슬리브의 제작을 정밀하게 이룰 수 있게 된다.(S60)

더불어, 이와 같이 제조된 본 발명에 의하면, 언더컷(23)에 끼워지는 돌부(13)에 의해 교체보호재(20)의 재생을 이룰 때까지 슬리브본체(10)에서 교체보호재(20)의 탈락이 발생하지 않을 뿐만 아니라, 거듭되는 용손으로 인해 상기 교체보호재(20)를 또 다시 재생한다 하더라도, 상기 교체보호재(20)의 외주에 복수 개로 형성되는 언더컷(23)에 의해 슬리브본체(10)의 내주에 교체보호재(20)의 외주가 견고하게 가압고정되므로, 반복 재생에도 교체보호재(20)의 탈락이 발생하지 않는다.

10 : 슬리브본체 11 : 탕구 13 : 돌부
20 : 교체보호재 21 : 연결탕구 23 : 언더컷
50 : 다이캐스팅용 재생 사출슬리브

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 다이캐스팅용 사출슬리브를 재생하는 방법에 있어서,
   외주에 복수 개의 언더컷(23)이 형성된 교체보호재(20)를 준비하는 교체보호재 준비단계(S10);
   사출슬리브의 내주에 교체보호재(20)가 끼워지도록 탕구(11)가 형성된 사출슬리브의 내주를 가공하여 슬리브본체(10)를 형성하는 슬리브본체 형성단계(S20);
   슬리브본체(10)를 가열하여 열팽창시키는 슬리브본체 열팽창단계(S30);
   열팽창된 슬리브본체(10)의 내주에 교체보호재(20)를 끼워넣어 열박음하는 사출슬리브 열박음단계(S40);
   상기 교체보호재(20)가 열박음된 슬리브본체(10)를 가열하여 각각 열팽창시킴으로써, 교체보호재(20)의 언더컷(23)에 슬리브본체(10)의 내주 일부가 끼워지도록 가열가압하는 사출슬리브 결합고정단계(S50);로 이루어진 것에 특징이 있는 다이캐스팅용 사출슬리브의 재생방법.
   
4. 제 3항에 있어서, 상기 슬리브본체(10)와 교체보호재(20)는 각각 SKD 61재로 제작되는 것에 특징이 있는 다이캐스팅용 사출슬리브의 재생방법.
   
5. 제 3항에 있어서, 상기 사출슬리브 결합고정단계(S50)는 슬리브본체(10)와 교체보호재(20)를 진공로에서 400℃ ~ 500℃로 가열해 3 ~ 4시간 보관 유지하는 것에 특징이 있는 다이캐스팅용 사출슬리브의 재생방법.
   
6. 제 3항에 있어서, 상기 사출슬리브 결합고정단계(S50) 이후에는, 상기 슬리브본체(10)의 내주에 결합고정된 교체보호재(20)의 내주를 가공하는 교체보호재 치수보정단계(S60);가 더 포함되어 이루어지는 것에 특징이 있는 다이캐스팅용 사출슬리브의 재생방법.
7. 제 3항 내지 제6항 중 어느 한항의 다이캐스팅용 사출슬리브의 재생방법으로 제조되는 다이캐스팅용 재생 사출슬리브.

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