KR101576819B1 - 피더 요소와, 이를 포함하는 피더 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 주조에 사용되는 피더 요소에 관한 것이다. 피더 요소는 몰드 패턴 또는 스윙 플레이트 상에 장착하기 위한 제1 단부; 피더 슬리브 상에 장착하기 위해 장착 플레이트를 포함하는 반대편의 제2 단부; 및 측벽에 의해 형성된 상기 제1 및 제2 단부들 사이의 보어를 포함한다. 상기 피더 요소는 사용 시에 압축가능하여 상기 제1 및 제2 단부들 사이의 거리를 감소시킨다. 상기 보어는 상기 장착 플레이트의 중심으로부터 오프셋된 축을 갖고, 상기 장착 플레이트의 외주로부터 일체 형성된 림이 연장된다. 본 발명의 피더 요소는 고압의 수직방향으로 나뉜 샌드 몰딩 시스템에 특히 사용된다.

Description

피더 요소와, 이를 포함하는 피더 시스템{FEEDER ELEMENT}

본 발명은, 특히 고압 수직방향으로 나뉜 샌드 몰딩 시스템에만 한정되지 않고서, 주조 몰드를 이용하는 금속 주조 작업에 사용되는 피더 요소에 관한 것이다.

일반적으로 주조 공정에서는, 주조 형상을 형성하는 사전 형성된 몰드 캐비티 내에 용융 금속이 주입된다. 그러나, 금속이 고형화됨에 따라 수축하므로, 최종 주조에서 수용할 수 없는 결함을 초래하는 캐비티 수축을 발생시킨다. 이는 주조 산업에서 잘 공지된 문제점이며, 몰드 형성 동안에 몰드와 통합되는 피더 슬리브(feeder sleeve) 또는 라이저(riser)의 사용에 의해 해결된다. 각각의 피더 슬리브는 몰드 캐비티와 연통하는 추가적인(통상적으로 봉입됨) 용적부 또는 캐비티를 제공함으로써, 피더 슬리브 내에 용융 금속이 또한 도입된다. 고형화 동안에는, 피더 슬리브 내의 용융 금속이 주조의 수축을 보상하기 위해 몰드 캐비티 내로 다시 흐른다. 피더 슬리브 캐비티 내의 금속은 몰드 캐비티 내의 금속보다 길게 용융 상태를 유지하므로, 피더 슬리브가 매우 절연되거나 또는 보다 발열성이 되도록 제조됨으로써, 용융 금속과의 접촉 시에 추가적인 열이 고형화를 지체하도록 발생된다.

몰드 재료의 고형화 및 제거 후에, 피더 슬리브 캐비티 내로부터의 원치 않는 잔여 금속은 주형에 부착되어 남아 있으므로, 제거되어야 한다. 잔여 금속의 제거를 용이하게 하기 위해, 피더 슬리브 캐비티는 통상적으로 넥 다운 슬리브(neck down sleeve)로서 지칭되는 설계에서 그 베이스(즉, 몰드 캐비티에 가장 가까운 피더 슬리브의 단부)를 향해 테이퍼질 수 있다. 잔여 금속에 급격한 블로우(sharp blow)가 인가되면, 주조 표면 근방인 가장 취약한 지점에서 분리한다(통상적으로, "낙 오프(knock off)"로 알려진 공정). 또한, 주형 상의 작은 풋프린트는 인접한 특징부에 의해 접근이 제한될 수 있는 주형 영역 내의 피더 슬리브에 대한 위치설정을 허용하는 것이 바람직하다.

피더 슬리브가 몰드 캐비티의 표면 상에 바로 인가될 수 있지만, 피더 슬리브는 종종 브레이커 코어(breaker core)와 함께 사용될 수 있다. 브레이커 코어는, 단순히 그 중앙에서, 몰드 캐비티와 피더 슬리브 사이에 안착하는 구멍을 갖는 내화성 재료(일반적으로, 피더 슬리브 재료의 코어, 수지 접착된 샌드 코어 또는 세라믹 코어)의 디스크이다. 브레이커 코어를 통하는 구멍의 직경은 (반드시 테이퍼질 필요가 없는) 피더 슬리브의 내부 캐비티의 직경보다 작게 설계됨으로써, 주조 표면에 가까운 브레이커 코어에서 낙 오프가 발생한다.

또한, 브레이커 코어는 금속으로 제조될 수도 있다. DE 196 42 838 A1호는 종래의 세라믹 브레이커 코어가 강성의 평탄한 환형체로 교체되는 변형된 피딩 시스템을 개시하고, DE 201 12 425 U1호는 강성의 "모자 형상"의 환형체를 이용하는 변형된 피딩 시스템을 개시한다.

통상적으로, 주조 몰드는 몰드 캐비티를 형성하는 몰딩 패턴을 이용하여 형성된다. 피더 슬리브를 위한 장착 지점으로서 사전결정된 위치에서 패턴 플레이트 상에 핀이 제공된다. 일단 요구된 슬리브가 패턴 플레이트 상에 장착되면, 피더 슬리브가 덮이고 몰드 박스가 충전될 때까지 패턴 플레이트 상에 그리고 피더 슬리브 주위에 몰딩 샌드를 주입함으로써 몰드가 형성된다. 몰드는 용융 금속의 주입 동안에 내부식성이 있고, 충전 시에 몰드 상에 발휘되는 철정압(ferrostatic pressure)을 견디며, 금속의 고형화 시에 팽창력/압축력에 저항하기에 충분한 강도를 가져야 한다.

몰딩 샌드는 2가지의 주요 카테고리, 즉 (유기 또는 무기 바인더에 기초한) 화학 접착 또는 클레이 접착으로 분류될 수 있다. 일반적으로, 화학 접착된 몰딩 바인더는 바인더와 화학 경화제가 샌드와 혼합되고, 바인더와 경화제가 즉시 반응하지만 샌드가 패턴 플레이트 주위에 형상화되게 한 다음, 제거 및 주조를 위해 충분히 경화되기에는 충분히 늦게 반응하기 시작하는 자가 경화 시스템(self-hardening systems)이다.

클레이 접착된 몰딩 샌드는 바인더로서 클레이 및 물을 사용하고, "미가공" 또는 비건조 상태에서 사용될 수 있으며, 이는 통상적으로 그린샌드(greensand)로 지칭된다. 그린샌드 혼합물은 압축력 하에서만 쉽게 흐르거나 또는 쉽게 이동하지 않으므로, 패턴 주위에서 그린샌드를 압축하고 전술한 바와 같이 강도 특성에 충분한 몰드를 제공하고, 졸팅(jolting), 바이브레이팅(vibrating), 스퀴징(squeezing) 및 래밍(ramming)의 각종 조합이 일반적으로 높은 생산성에서 균일한 강도의 몰드를 생산하는데 인가된다. 일반적으로, 샌드는 유압 램(hydraulic ram)을 이용하여 고압으로 가압(압축)된다("래밍 업(ramming up)"으로 지칭되는 공정). 주조 복잡성 및 생산성의 요건이 증대되는 경우에, 치수적으로 보다 안정된 몰드에 대한 필요성이 있고, 특히 브레이커 코어 또는 피더 슬리브가 램 업 전에 패턴 플레이트와 직접 접촉한다면, 존재 시에 피더 슬리브 및/또는 브레이커 코어를 파단시킬 수 있는 보다 높은 래밍 압력을 향하는 경향이 있다.

상기한 문제점은 스프링 핀의 사용에 의해 부분적으로 완화된다. 피더 슬리브 및 선택적인 로케이터 코어(일반적으로, 브레이커 코어와 유사한 전체 치수를 갖는 고밀도 슬리브 재료로 이루어짐)는 초기에 패턴 플레이트로부터 이격되어, 램 업 시에 패턴 플레이트를 향해 이동한다. 스프링 핀 및 피더 슬리브는, 래밍 후에, 슬리브의 최종 위치가 패턴 플레이트와 직접 접촉하지 않고 패턴 표면으로부터 일반적으로 5 내지 25mm일 수 있도록 설계될 수 있다. 낙 오프 지점(knock off point)은 종종 예측 불가능한데, 그 이유는 스프링 핀의 베이스에 대한 치수 및 프로파일에 따라 다르므로, 추가적인 세척 비용을 초래할 수 있기 때문이다. EP-A-1184104호에서 제공되는 해결책은 2-파트의 피더 슬리브이다. 몰드 형성 동안의 압축 하에서, 하나의 몰드(슬리브) 부분은 다른 몰드 내로 텔레스코핑된다. 몰드(슬리브) 부분 중 하나는 패턴 플레이트와 항상 접촉하고, 스프링 핀에 대한 요건이 없다. 그러나, EP-A-1184104호의 텔레스코핑 배치와 관련된 문제점이 있다. 예를 들면, 텔레스코핑 작용으로 인해, 몰딩 후의 피더 슬리브의 용적은 가변적이며, 몰딩 기계 압력, 주조 기하학적 형상 및 샌드 특성을 포함하는 요인의 범위에 따라 다르다. 이와 같은 불예측성은 공급 성능에 악영향을 줄 수 있다. 더욱이, 발열성 슬리브가 요구되는 배치에는 이상적으로 적합하지 않다. 발열성 슬리브가 사용되면, 발열성 재료의 주조 표면과의 직접적인 접촉이 바람직하지 못하고, 열악한 표면 마무리, 주조 표면의 국부적인 오염 및 서브-표면 가스 결함을 초래할 수 있다.

EP-A-1184104호의 텔레스코핑 배치에 대한 또 다른 단점은, 2개의 몰드(슬리브) 부분의 초기 이격거리를 유지하는데 요구되는 탭 또는 플랜지로부터 발생한다. 몰딩 동안에, 이러한 작은 탭을 분리하여(텔리스코핑 작용이 일어나게 함), 몰딩 샌드 내로 단순히 낙하한다. 시간 경과에 따라, 이러한 피스는 몰딩 샌드 내에 형성될 것이다. 피스들이 발열성 재료로 제조되는 경우에 이러한 문제점이 특히 첨예하다. 샌드로부터의 습기는 발열성 재료(예컨대, 금속성 알루미늄)와 잠재적으로 반응하여, 적은 폭발성 결함에 대한 잠재성을 형성할 수 있다.

WO2005/051568호(그 전체 내용은 본원에 참고로 편입됨)는 고압 샌드 몰딩 시스템에 특히 유용한 피더 요소(붕괴형 브레이커 코어)를 개시한다. 피더 요소는 몰드 패턴 상에 장착하기 위한 제1 단부, 피더 슬리브를 수용하기 위한 반대편의 제2 단부 및 단차형 측벽에 의해 형성된 제1 및 제2 단부들 사이의 보어를 갖는다. 단차형 측벽은 사전결정된 하중 하에서 비가역적으로 변형하도록 설계된다. 피더 요소는 종래의 브레이커 코어에 비해 다수의 이점을 제공한다:

(i) 보다 작은 피더 요소 접촉 영역(주형에 대한 개구);

(ii) 주조 표면 상의 작은 풋프린트(외부의 프로파일 접촉);

(iii) 몰드 형성 동안의 고압 하에서의 피더 슬리브 파단의 감소된 가능성; 및

(iv) 상당히 감소된 세척 요건으로 일정한 낙 오프.

WO2005/051568호의 피더 요소는 고압 샌드 몰딩 시스템에 예시된다. 수반되는 높은 래밍 압력은 고강도(및 고비용) 피더 슬리브에 대한 사용을 필요로 한다. 이러한 고강도는 피더 슬리브의 설계(즉, 형상, 두께 등) 및 재료(즉, 내화성 재료, 바인더 타입 및 첨가, 제조 공정 등)의 조합에 의해 성취된다. FEEDEX HD-VS159를 갖는 피더 요소에 대한 사용이 예로서 개시되며, 이는 내압력성(즉, 고강도) 및 스폿 피딩(즉, 고밀도, 고발열성, 두꺼운 벽 및 높은 모듈러스)이 되도록 설계된다. 피더 슬리브는 피더 슬리브의 중량을 지탱하고 보어 축에 수직인 장착 표면을 거쳐 피더 요소에 고정된다. 매체 압력 몰딩을 위해, 보다 낮은 강도의 슬리브를 이용하는 잠재적인 가능성, 즉 상이한 설계(형상 및 벽 두께 등) 및/또는 상이한 조성(즉, 보다 낮은 강도)이 있다. 슬리브 설계 및 조성과 무관하게, 사용 시에 주형으로부터 낙 오프와 관련된 문제(주형 상의 풋프린트의 가변성 및 사이즈)가 있을 것이고, 피더 요소 아래에서 양호한 샌드 압밀(sand compaction)을 위해 필요할 것이다. WO2005/051568호의 피더 요소가 매체-압력 몰딩에 사용된다면, 상기 요소가 (고압 몰딩에 비해) 보다 낮은 몰딩 압력으로 충분히 충돌하도록 요소를 설계, 즉 보다 낮은 초기 크러쉬 강도를 갖도록 하는 것이 필요할 것이다. 또한, 보다 낮은 강도의 피더 슬리브(일반적으로, 보다 낮은 밀도의 슬리브)를 이용하는 것이 매우 장점적일 수 있다. (고강도, 고밀도의 슬리브를 사용하는 것과 관련된) 비용적인 불이익을 제거하는 것과 더불어, 이는 슬리브의 사용이 용적 및 열물리적 특성의 견지에서 개별적인 적용(주형)에 더욱 적합하게 할 것이다. 그러나, 이것이 우선 시험되는 경우에, 피더 슬리브가 주조를 위해 사용되면 주조에 결함을 일으키는 몰딩에 대한 손상 및 파단이 있다는 것을 놀랍게도 발견하였다.

따라서, 개선된 피더 요소가 고안되었고, WO2007/141466호(그 전체 내용은 본원에 참고로 편입됨)에서는 주조 결함을 유도하지 않고서 비교적 약한 피더 슬리브의 사용을 허용하면서 매체 압력 몰딩 시스템 내로 붕괴형 피더 요소의 유용성을 연장하도록 개시된다. 이러한 피더 요소는 WO2005/051568호에 관한 상술한 바와 유사하지만, 요소의 제2 단부를 형성하는 제1 측벽 영역(90°미만으로 보어 축에 경사짐)과, 사용 시에 피더 슬리브를 위한 장착 표면, 제1 측벽 영역과 인접한 제2 측벽 영역(제2 측벽 영역이 제1 측벽 영역에 평행하거나 또는 상이한 각도로 보어 축에 경사짐으로써 측벽에 단차부를 형성함)을 더 구비한다. WO2005/051568호에 기재된 피더 요소에 대해, 이와 같은 구성은 피더 요소의 풋프린트 및 접촉 영역을 최소화하는데 유리하므로, 주형으로부터의 낙-오프와 관련된 가변성을 감소시키는 것으로 마찬가지로 발견되었다.

생산성 요건을 만족시키기 위해, 자동화된 그린샌드 몰딩 라인은 보다 작은 주형, 예컨대 자동차 부품의 고용적 및 긴 주행 제조를 위해 그 대중성이 증대되고 있다. 매치플레이트(matchplate)(대향 측부 상에 장착된 코프(cope) 및 드래그(drag) 양자를 위한 패턴을 갖는 패턴 플레이트)를 이용하는 자동화된 수평방향으로 나뉜 몰딩 라인은 시간당 최대 100-150의 몰드를 생산할 수 있다. 수직방향으로 나뉜 몰딩 기계(예컨대, DISA 산업 A/S에 의해 제조되는 Disamatic flaskless 몰딩 기계)는, 시간당 최대 450-500 몰드보다 훨씬 높은 속도일 수 있다. Disamatic 기계에서, 하나의 패턴 반부는 몰드로부터 멀리 이동 및 스윙하는 능력으로 인해, 소위 스윙 플레이트에 끼워지는 다른 반부를 갖는 유압 작동식 스퀴즈 피스톤의 단부 상에 끼워진다. 수직방향으로 나뉜 몰드 기계는 연성철 주형에 특히 적합한 단단하고 리지드한 플라스크리스 그린샌드 몰드(flaskless greensand moulds)를 생산할 수 있다. 이와 같은 적용에서, 샌드는 일반적으로 2 내지 4 바아의 압력으로 블로잉된 다음, 10 내지 12 kPa의 스퀴즈 압력으로 압축되며, 특정의 높은 수요의 적용에는 최대 15 kPa가 사용된다.

수평방향으로 생산된 주형은 제조의 용이성의 견지에서 더욱 높은 가요성을 제공하고, 피더를 요구되는 위치에 배치가능하게 하는 전체의 패턴 영역으로의 잠재적인 접근에 유용한 다수의 적용 기술이 있다. 수직방향으로 생산된 주형은, 주형이 일관되게 견실하고, 몰딩 조인트 라인 상에 위치된 상부 또는 측부 피더에 일반적으로 공급이 제한됨을 보장하도록 더욱 많은 시도를 하여, 격리된 더욱 무거운 섹션의 공급이 매우 어려워지게 한다.

수직방향으로 나뉜 몰드에서 생산되는 것을 포함하는 임의의 주형에 대한 실질적으로 2가지 타입의 피드 요건이 있다.

제1 피딩 요건은 모듈러스 구동형이며, 이와 같은 모듈러스는 주형 또는 공급되는 주형의 섹션의 고형화 시간에 대한 대용물이다. 이를 위해, 피더 금속은 충분한 시간, 즉 주형 및/또는 주형 섹션의 것보다 높은 시간에 대해 액체로 되어야 함으로써, 주형이 다공성 없이 견실하게 고형화하게 하므로, 견실한 결함 없는 주형을 생산한다. 이와 같은 적용을 위해, (WO2005/051568호 및 WO2007/141466호에 도시한 것과 같은 피더 요소를 갖는) 표준의 만곡된 프로파일의 슬리브를 사용하는 것이 가능하다. 특히, 고압의 수직방향으로 나뉜 몰딩 라인을 위해, 피더 요소의 베이스와 패턴 표면 사이에 필요한 샌드 압밀을 제공하는데 샌드 압축가능한 피더 요소가 요구되고, WO2005/051568호 및 WO2007/141466호에서와 같은 압축가능한 피더 요소는 일관되게 양호한 피더 제거와 함께 필요한 샌드 압밀(적은 풋프린트 및 용이한 낙-오프)을 제공하기에 적합한 것으로 알려져 있다.

제2 피딩 요건은 용적 구동형으로서, 즉 주형에 대한 소정 용적의 액상 금속을 공급할 필요가 있다. 상기 용적은 몇 가지의 요인, 주로 주형의 중량 그리고 특정의 금속 합금의 액상 및 고체상 금속의 수축에 의해 결정된다. 또 다른 요인은 철정압(ferrostatic pressure)(넥부 위의 액상 금속 피더의 유효 높이 또는 주형과의 접촉)이며, 이는 수직방향으로 나뉜 몰드에서 생산되는 주형에 특히 중요하다.

본 발명에 주로 관련되는 수직방향으로 나뉜 주형 몰드에서는 용적 요건 및 치수 제약이 있다.

주형에 특정 용적의 액상 금속을 공급하기 위해, 슬리브는 주형으로 안내하는 피더 넥부의 보어 위에 충분한 용적의 액상 금속을 위한 캐비티를 구비함으로써, 주형 내로 공급하기에 충분한 철정압으로 금속의 저장소를 제공하는 것이 바람직하다. 공간 제약 및 수율 요건으로 인해, 보다 큰 표준 형상(즉, 원형 단면 또는 대칭형)의 피더를 단순히 사용하는 것은 실제적이지 않다. 상술한 이유로 인해, 피더 슬리브와 패턴 사이의 양호한 샌드 압밀 그리고 양호한 피더 낙-오프를 보장하도록 수직방향으로 나뉜 고압 몰드 기계에 사용되는 압축가능한 피더 요소를 사용하는 것도 바람직하다.

이러한 요건을 해결하기 위한 제1 시험은, WO2005/051568호 및 WO2007/141466호에 개시된 것과 같은 원형의 압축가능한 피더 요소와 끼워진 하측의 절두원추형 또는 원통형 넥부 내로 연장되는 대형 캐비티를 봉입하는 바디를 갖는 피더 슬리브를 사용했다. 슬리브 바디 자체는 평탄한 폐쇄된 상부를 가진 원형이었지만, 몰드 제조 사이클에서 스윙 플레이트의 통상적인 운동 동안에 스윙 (패턴) 플레이트 상에 피더 슬리브의 위치를 보유하는 것이 어려웠다. 이는 내측 피더 벽 및/또는 피더 넥부 상에 내부 리브(ribs) 또는 핀(fins)을 도입함으로써, 슬리브가 몰드 내로 압축되기 전에 몰드 패턴 상에 피더 슬리브를 보유하도록 채용된 위치설정 또는 지지 핀과 접촉하여 완화되었다. 변형된 접근법은, 핀의 베이스에 금속 볼 베어링 또는 와이어 등의 스프링 장전식 기구를 갖는 핀을 사용함으로써, 피더 요소와 접촉하고 몰딩 동안에 소정 위치에 보유하는 것이었다. 몰딩 시에, 붕괴형 피더 요소는 요구된 샌드 압밀을 제공하였고, 피더 슬리브는 요구된 위치에 유지되었다. 그러나, 주조 시에, 주형에 불충분한 공급이 있어서, 수축 결함이 주형에 형성되었다. 철정압을 증가시킴으로써 이를 완화시키는 시험에서, 피더 슬리브의 베이스는 각을 이루어, 패턴이 몰딩 위치(수직방향으로 나뉨)에 있었을 때, 슬리브의 상단부가 최대 10도의 각도로 피더 넥부의 수평방향 평면 상에 위치설정되었다. 이는 철정압을 증가시킴으로써 피드 성능을 개선시켰지만, 결함 없는 주형을 생산하기에는 충분하지 않았다. 지지 핀을 위한 슬리브 내에 적절한 슬롯을 생산하는데의 어려움으로 인해 각도를 증대시킴으로써 그리고 슬리브를 손상시키지 않고서 몰딩 후에 핀을 제거함으로써 이를 더욱 증대시키는 것이 가능하지 않았다.

시도된 변형 접근법은, 상이한 피더 요소를 갖는 수직방향으로 세장형 또는 타원형의 논-넥 다운 슬리브(non-neck down sleeves)를 시험하는 것이었다. 슬리브의 수직방향 정렬을 조력하고, 슬리브가 몰드 내에 압축되기 전에 몰드 패턴 상에서 피더 슬리브의 회전을 방지하기 위해, 특별히 구성된 지지 핀이 사용되었다. 상기 핀은 피더 요소의 보어를 통한 삽입을 위해 구성되었고, 핀의 단부는 프로파일, 예컨대 평탄한 블레이드 또는 핀이어서, 슬리브/피더 요소를 일 배향으로만 맞물리므로, 핀 상에서 슬리브의 회전이 방지되었다. 이는 배향 문제점을 극복했지만, 샌드 몰드의 압축 시에, 피더 슬리브가 균열하는 경향이 있다는 것을 알았다. 수지 접착식 샌드 브레이커 코어로 이루어진 비압축가능한 넥 다운 피더 요소가 사용되었다면, 슬리브 아래 그리고 패턴 플레이트에 인접한 피더 요소의 베이스 사이의 몰딩 샌드의 불충분한 압밀이 있었고, 높은 몰딩 압력은 피더 요소의 균열 및 파단을 초래하였다. 마찬가지로, WO2005/051568호 및 WO2007/141466호에 개시된 것과 같은 원형의 압축가능한 피더 요소가 제2 세장형 수지 접착식 넥 다운 피더 요소 및 피더 슬리브(즉, 3개의 구성요소 시스템)와 함께 사용되었다면, 넥 다운 구성요소에 대한 균열 및 파단이 관찰되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 압력 몰드식의 수직방향으로 나뉜 자동 또는 반자동 몰딩 기계를 사용하는 주조 몰딩 작업에 사용될 수 있는 피더 요소 및 피더 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 제1 실시예에 의하면, 금속 주조용 피더 요소는,

몰드 패턴 또는 스윙 플레이트 상에 장착하기 위한 제1 단부;

피더 슬리브 상에 장착하기 위해 장착 플레이트를 포함하는 반대편의 제2 단부; 및

측벽에 의해 형성된 상기 제1 및 제2 단부들 사이의 보어를 포함하며,

상기 피더 요소는 사용 시에 압축가능하여 상기 제1 및 제2 단부들 사이의 거리를 감소시키고,

상기 보어는 상기 장착 플레이트의 중심으로부터 오프셋된 축을 갖고, 상기 장착 플레이트의 외주로부터 일체 형성된 림이 연장되는, 피더 요소가 제공된다.

따라서, 본 발명의 실시예는 고압의 수직방향으로 나뉜 몰드 기계(예컨대, DISA 산업 A/S에 의해 제조된 것)에 사용되기에 적합한 비대칭형 피더 요소를 제공할 수 있다. 상술한 바와 같이, 사용 시에 보어 축 위에 증가된 높이가 있도록 비대칭형 피더 슬리브를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 이는 몰드 캐비티 내에 보다 많고 보다 효율적으로 용융 금속을 흐르게 보장하도록 보어 축 및 피더 넥부 위에 보다 많은 용적의 금속 및 철정압(헤드)을 제공한다. 따라서, 출원인은 (하측의 넥 다운부를 제공하는 대신에) 개방측의 슬리브를 시험하도록 결정함으로써, 피더 요소가 슬리브의 개방측의 에지에 인접하도록 배치된 장착 플레이트 상에 제공되었다. 이에 따라, WO2005/051568호 및 WO2007/141466호에 개시된 바와 같은 피더 요소는 세장형 슬리브 상에 사용되기 위한 세장형 장착 플레이트 상에 단순히 제공되었다. 그러나, 높은 몰드 압력이 이와 같은 구성요소에 인가되었을 때, 피더 요소의 압축가능한 부분이 요구된 바와 같이 붕괴되었지만, 붕괴된 부분을 통해 그리고 몰딩 플레이트 내로 흡수 및 전달된 힘은 슬리브와 접촉하는 피더 요소의 일부가 슬리브로부터 예기치 않게 버클링하여 외측으로 굴곡하게 하였다. 이는 보어 이외의 피더 슬리브의 부분으로부터 용융 금속이 배출되게 할 수 있음으로써, 주조 품질 및 효율에 영향을 미칠 수 있기 때문에 만족스럽지 못하였다. 따라서, 높은 몰드 압력이 비대칭으로 인가되는 경우에도 강성을 유지하고 왜곡되지 않는 대체로 평탄한 장착부 뿐만 아니라, 고압 하에서 붕괴하도록 붕괴가능한 부분을 구비한 피더 요소를 설계하는 것이 바람직하였다.

플레이트의 중심에 가장 가까운 측벽의 부분이 측벽의 나머지 부분보다 많이 내측으로 붕괴하는 경향이 있는 것으로 관찰되었기 때문에, 초기의 작업은 그 영역을 보강하는데 초점을 맞췄다. 그러나, 장착 플레이트의 중앙 영역 내의 추가적인 아크 형상의 금속 보강 리브를 포함하거나 또는 이러한 영역 내에서 플레이트를 두껍게 하는 추가적인 금속 피스의 용접은 플레이트가 버클링하지 않게 충분히 방지하지 않았다. 보다 두꺼운 금속으로부터 피더 요소의 전체를 제조함으로써 변형을 방지하는 것이 가능할 수 있지만, 이는 압력 하에서 보어가 붕괴하는 것을 방지하므로, 실제적인 해결책을 제공하지 않을 것이다. 따라서, 고려된 변형 해결책은 압축가능한 부분이 보다 두껍고 보다 강성인 플레이트에 부착되는 2개 부분의 유닛의 마련을 수반했다. 그러나, 이러한 해결책은 고용적, 긴 운전 및 가장 값싼 비용의 주조 생산을 제공하도록 설계된 기계가 상업적으로 실행가능하도록 피더 요소와 같은 소모가능한 부품을 저비용이 되도록 하기 때문에 비실용적이고 터무니없이 비싼 것으로 고려되었다.

놀랍게도, 실용적인 해결책으로의 추가 작업 후에는, 장착 플레이트의 주변 에지를 따르는 (폴드(fold)를 내장시킴으로써 형성될 수 있는) 림을 포함시키면 압축 시에 플레이트를 강화시켜 버클링(buckling)을 방지하는 것으로 나타났다.

종래 기술의 피더 요소 각각이 대칭형 넥부를 갖는 피더 슬리브를 위해 설계되었기 때문에, 본 발명이 해결하고자 하는 문제점을 어느 것도 해결하지 못하였다. 따라서, 비록 종래 기술의 피더 요소 중 일부가 그들의 장착 플레이트 내에 벽을 포함하고 있지만, 그들 중 어느 것도 오프셋 보어 및 림을 포함하고 있지 않아서 보어가 압축되는 강화 또는 보강 기능을 부여하지 못하였다. 그 대신에, 종래 기술은 슬리브들이 중앙 보어 주위에 원형의 벽을 갖는 피더 시스템에 초점을 맞추어 왔으며, 예컨대 WO2007/141466호 및 DE 201 12 425 U1호에 기재되어 있다. WO2007/141466호에서, 피더 요소는 붕괴 가능하며, 사용시 슬리브에 대해 일정한 각도의 장착 표면으로서 작용하는 원형 벽은 슬리브 상의 압력을 감소시키며, 이로 인해 슬리브 파손을 줄일 수 있다. DE 201 12 425 U1호에서, 피더 요소는 견고하며, 사용시 변형되지 않고, 특정 실시예에서 몰딩 시에 슬리브 벽의 임의의 파쇄된 피스들이 소정 위치에 유지되고 몰드(및 주형) 내로 낙하하지 않도록 내부 리브가 확실하게 보장하기 위해 장착 표면이 한 쌍의 이격된 원형 벽(리브)을 갖는다.

림은 장착 플레이트 내에 굴곡부(bend), 폴드(fold), 킨크(kink) 또는 크림프(crimp)를 내장함으로써 형성될 수 있다.

장착 플레이트는 실질적으로 평탄할 수 있으며, 원형 또는 비원형일 수 있다. 특히, 장착 플레이트는, 예컨대 (사용시 배향되어 있는) 수평방향 치수보다 더 긴 수직방향 치수를 가짐으로써 세장형 및/또는 비대칭형이므로, 한 쌍의 긴 주변 에지를 형성할 수 있다. 특정 실시예에서, 장착 플레이트는 실질적으로 배주형, 타원형, 사각형, 직사각형, 다각형 또는 장박형(obround)(즉, 2개의 평행한 직선 측면과, 2개의 부분-원형 단부를 가짐)일 수 있다.

세장형 플레이트의 경우, 림은 상기 플레이트의 긴 주변 에지들(즉, 길이)을 따라 적어도 부분적으로 연장될 수 있다.

장착 플레이트가 실질적으로 원형인 경우(또는 이것이 2개 이상의 대칭 축을 갖는 경우), 더욱 긴 치수는 존재하지 않을 것이다. 이러한 경우에, 플레이트의 길이(및 결과적으로 긴 주변 에지들)는 장착 플레이트의 중심 및 보어의 중심을 통과하고 보어의 축에 수직하는 라인에 상응하는 치수를 참조하여 임의로 형성될 것이다(실제로는, 이는 사용 시에 수직방향 치수일 것이다). 이러한 경우, 림의 적어도 일부는 플레이트의 임의로 형성된 "긴" 주변 에지들을 실질적으로 따르는 방향으로 연장될 수 있다.

실용적인 이유로, 보어는 장착 플레이트의 공칭 폭에 대해 실질적으로 중앙에 위치되는 것이 바람직하다(상기 공칭 폭은 길이에 대해 직각인 치수임).

피더 요소에 인가되는 힘은 장착 플레이트의 나머지 부분에서보다 보어 근방에서 보다 크고, 그 결과로서, 장착 플레이트의 평면 내에 위치하고 상기 플레이트에 대해 실질적으로 수직인 축에 대해 장착 플레이트를 굴곡시키는 것을 촉진하는 굽힘 모멘트가 생성되는 것으로 생각된다. 따라서, 플레이트의 긴 주변 에지들을 따라 연장되는(그리고, 상기 굽힘 모멘트 축에 수직인) 림을 포함시키면, 장착 플레이트의 견고성을 증가시키고 굽힘 모멘트에 대한 내성을 제공하게 된다.

특정 실시예에서는 림이 플레이트 주위로 연속적으로 연장되어 스커트(skirt)를 형성할 수 있는 것으로 이해될 것이다. 다른 실시예에서, 림은 불연속적이거나, 즉 일련의 이격된 탭의 형태이거나(동일하거나 상이한 길이를 가질 수 있음), 또는 단일 탭일 수 있다. 특정 실시예에서, 림은 상기 긴 주변 에지들 중 해당하는 하나를 따라 연장되는 각각의 한 쌍의 탭들의 형태로 존재한다.

림이 불연속인 경우, 그의 길이(또는 림을 구성하는 각 탭의 길이)는, 사용시 장착 플레이트를 버클링시키지 않도록 방지하기에 충분하다면, 특별히 제한되지 않는다.

특정 실시예에서, (연속 또는 불연속) 림은, 각각의 긴 주변 에지를 따라, 적어도 플레이트의 중심에 가장 가까운 보어의 에지에 대한 접선에 의해 형성된 라인 상의 지점으로부터, 플레이트의 중심을 통과하는 플레이트의 공칭 폭의 방향으로의 라인 상의 지점까지 연장된다.

다른 실시예에서, (연속 또는 불연속) 림은, 각각의 긴 주변 에지를 따라, 적어도 보어의 축을 통과하는 플레이트의 공칭 폭의 방향으로의 라인 상의 지점으로부터, 플레이트의 중심을 통과하는 플레이트의 공칭 폭의 방향의 라인 상의 지점까지 연장된다.

림은 장착 플레이트에 대해 수직일 수 있거나, 또는 장착 플레이트에 대해 경사질 수 있다. 다수의 탭으로 구성된 비연속 림의 경우, 각 탭은 장착 플레이트에 대해 유사하거나 또는 상이하게 각을 이룰 수 있다.

특정 실시예에서, 장착 플레이트는 실질적으로 평탄할 수 있으며, 림은 장착 플레이트의 평면에 대해 10 내지 160도의 각도로 피더 요소의 제1 단부로부터 멀게 경사질 수 있다. 다른 실시예에서, 림은 예컨대 20도 내지 130도, 30도 내지 120도, 40도 내지 110도, 50도 내지 100도 또는 60도 내지 95도의 각도로 제1 단부로부터 멀게 경사질 수 있으며, 90도 초과의 각도에서는 플랜지가 장착 플레이트 아래로 굴곡될 것으로 이해될 것이며, 상기 각도는 장착 플레이트의 평면으로부터 외부로 측정된다. 최대 90도의 각도에서, 림은 장착 플레이트로부터 대체로 외측방향으로 연장될 것이다. 장착 플레이트에 대해 실질적으로 90도의 각도로 경사진 림을 갖는 이점은, 림이 장착 플레이트에 90도로 맞물림 외부면을 갖는 피더 슬리브 상에 피더 요소를 정렬하는데 도움을 준다는 점이다.

림의 깊이는 특별히 한정되지 않지만, 특정 실시예에서는 적어도 5mm 또는 적어도 10mm일 수 있다.

보어를 형성하는 측벽은 적어도 하나의 단차부를 더 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 적어도 2개의 단차부 또는 적어도 3개의 단차부가 제공될 수 있다.

각 단차부는 실질적으로 원형, 배주형, 타원형, 사각형, 직사각형, 다각형 또는 장박형일 수 있다. 각 단차부는 다른 단차부와 동일한(또는 상이한) 형상일 수 있다.

각 단차부는 제1 측벽 영역과, 상기 제1 측벽 영역과 연속적인 제2 측벽 영역에 의해 형성될 수 있으며, 상기 제2 측벽 영역은 보어 축에 대해 상이한 각도로 제1 측벽 영역에 제공된다.

제1 측벽 영역은 보어 축과 평행하거나 또는 보어 축에 대해 90도 미만까지 경사질 수 있다. 제2 측벽 영역은 보어 축에 대해 수직이거나, 또는 보어 축에 대해 90도 미만까지 경사질 수 있다.

압축의 양 및 압축을 유도하는데 필요한 힘은 피더 요소의 제조를 위한 재료 및 측벽의 형상과 두께를 포함하는 다수의 요인에 의해 영향을 받을 것으로 이해될 것이다. 개별적인 피더 요소들은 의도된 용도, 관련된 예상 압력 및 피더 사이즈 요건에 따라 설계될 것이다.

초기 크러쉬 강도(즉, 압축을 개시하며, 그의 미사용 및 비파쇄 상태에서 갖는 고유 가요성 초과 및 그 이상으로 피더 요소를 비가역적으로 변형시키는 힘)는 7000 N 이하, 5000 N 이하, 또는 3000 N 이하일 수 있다. 초기 크러쉬 강도가 너무 높다면, 몰딩 압력은 압축이 개시되기 전에 피더 슬리브의 고장을 초래할 수 있다. 초기 크러쉬 강도는 250 N 이상 또는 500 N 이상일 수 있다. 크러쉬 강도가 너무 낮다면, 요소의 압축은, 예컨대 다수의 요소들이 저장을 위해 적재되는 경우 또는 수송 도중에 우발적으로 개시될 수 있다.

본 발명의 피더 요소는 붕괴가능한 브레이커 코어(breaker core)로 간주될 수 있는데, 이러한 용어가 사용 시에 요소의 기능들 중 일부를 적절하게 설명하고 있기 때문이다. 종래에, 브레이커 코어는 수지 접착된 샌드를 포함하거나 또는 세라믹 재료 또는 피더 슬리브 재료의 코어이다. 그러나, 본 발명의 피더 요소는 금속(예컨대, 강철, 알루미늄, 알루미늄 합금, 청동, 구리 등) 또는 플라스틱을 포함하는 다양한 다른 적절한 물질들로부터 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 피더 요소는 금속이며, 특정 실시예에서, 피더 요소는 강철이다. 특정 구성에서, 피더 요소를 피더 넥부인 것으로 고려하는 것이 더욱 적절할 수 있다.

특정 실시예에서, 피더 요소는 금속으로 형성될 수 있으며, 일정한 두께의 단일 금속 플레이트로 프레스 성형될 수 있다. 일 실시예에서, 피더 요소는 드로잉(drawing) 공정을 통해 제조되며, 여기서 펀치의 기계적 작용에 의해 금속 시트 블랭크(blank)가 반경방향으로 성형 다이 내로 드로잉된다. 상기 드로잉된 부분의 깊이가 그의 직경을 초과하고 일련의 다이를 통해 상기 부분이 다시 드로잉됨으로써 성취되는 경우, 상기 공정은 딥 드로잉(deep drawing)으로서 간주된다. 프레스 성형에 적합하게 되도록 하기 위해, 금속은 성형 공정 도중에 인열 또는 균열을 방지하기에 충분한 가단성(malleable)이어야 한다. 특정 실시예에서, 피더 요소는 전형적인 탄소 함량이 최소 0.02%(등급 DC06, 유럽 표준 EN10130 - 1999)로부터 최대 0.12 %(등급 DC01, 유럽 표준 EN 10130 - 1999)까지인 냉간 압연 강재로 제조된다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "압축가능한(compressible)"은 가장 넓은 의미로 사용되며, 피더 요소에서 그의 제1 단부와 제2 단부 사이의 길이가 압축 전보다 압축 후에 더욱 짧아진 것을 단지 전달하고자 의도된다. 바람직하게는, 상기 압축은 비가역적, 즉 압축 유도 힘의 제거 후에 피더 요소는 그의 원래 형상으로 회복되지 않는다.

특정 실시예에서, 피더 요소의 측벽은, 제2 시리즈의 측벽 영역(상기 제2 시리즈는 하나 이상의 부재를 가짐)과 상호연결되어 일체 형성되어 있는, (상기 시리즈가 하나 초과의 부재를 갖는 경우) 증가하는 직경을 갖는 (필연적으로 평탄하지는 않는) 링의 형태로 제1 시리즈의 측벽 영역(상기 시리즈는 하나 이상의 부재를 가짐)을 포함한다. 측벽 영역들은 실질적으로 균일한 두께를 가져서, 피더 요소의 보어의 직경이 피더 요소의 제1 단부로부터 제2 단부까지 증가할 것이다. 편의상, 제2 시리즈의 측벽 영역들은 원통형(즉, 보어 축과 평행함)일 수 있지만, 절두원추형(즉, 보어 축에 대해 경사짐)일 수도 있다. 2가지 시리즈의 측벽 영역들은 비원형 형상(예컨대, 배주형, 타원형, 사각형, 직사각형, 다각형 또는 장박형)일 수 있다. 제2 측벽 영역은 피더 요소의 제2 단부에 가장 가까운 제2 시리즈의 측벽 영역을 구성할 수 있다.

하나의 실시예에서, 피더 요소의 제1 단부를 형성하는 측벽 영역의 자유 에지는 내측으로 지향되는 리브 또는 환형 플랜지를 갖는다.

피더 요소의 압축 거동은 각 측벽 영역의 치수들을 조정함으로써 변경될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 시리즈의 측벽 영역들 모두는 동일한 길이를 갖고, 제2 시리즈의 측벽 영역들 모두는 동일한 길이를 갖는다(이는 제1 시리즈의 측벽 영역들과 동일하거나 또는 상이할 수 있고, 제1 측벽 영역과 동일하거나 또는 상이할 수 있음). 그러나, 특정 실시예에서, 제1 시리즈의 측벽 영역 및/또는 제2 시리즈의 측벽 영역의 길이는 피더 요소의 제1 단부를 향해 점진적으로 증가한다.

피더 요소는 제1 및 제2 시리즈의 각 측벽 영역들을 6개 이상만큼 많이 가질 수 있다. 하나의 특히 바람직한 실시예에서, 4개의 제1 시리즈 및 5개의 제2 시리즈가 제공되며, 또 다른 바람직한 실시예에서, 5개의 제1 시리즈 및 6개의 제2 시리즈가 제공된다.

일부 실시예에서, 제1 시리즈의 측벽 영역의 내경과 외경 사이의 거리는 3 내지 12mm 또는 5 내지 8mm이다. 측벽 영역의 두께는 0.2 내지 1.5 mm, 0.3 내지 1.2 mm 또는 0.4 내지 0.9 mm일 수 있다. 측벽 영역들의 이상적인 두께는 요소로부터 요소까지 변하고, 피더 요소의 크기, 모양, 물질에 의해 영향을 받고, 그의 제조에 사용되는 공정에 의해 영향을 받을 것이다. 피더 요소가 하나의 금속 플레이트로부터 프레스 성형되는 실시예에서, 장착 플레이트의 두께는 측벽 영역의 두께와 실질적으로 동일할 것이다.

피더 요소는 피더 슬리브와 함께 사용하고자 의도되어 있음이 전술된 논의에서 이해될 것이다. 이에 따라, 본 발명은, 제2 실시예에서, 제1 실시예에 따른 피더 요소 및 그에 고정되어 있는 피더 슬리브를 포함하는 금속 주조를 위한 피더 시스템을 제공한다.

수평방향으로 나뉜 몰드 기계와 함께 사용되도록 구성된 표준 피더 슬리브는, 일반적으로 곡선 외관을 갖는 중공 바디와, 상부로부터 (붕괴가능하거나 또는 그 반대인) 원형 브레이커 코어 상에 장착하기 위한 개방 환형 베이스를 포함한다. 특정 용도에서, 피더 슬리브는 비원형 브레이커 코어 상에 장착하기 위한 환형 베이스를 갖는 비원형일 수도 있다.

제2 실시예의 피더 시스템에서, 피더 슬리브는 수직방향으로 나뉜 몰드 기계와 함께 사용하도록 구성될 수 있으며, 피더 요소의 장착 플레이트와 맞물리도록 구성된 개방 측부를 갖는 중공 바디를 포함할 수 있다. 개방 측부는 원형 또는 비원형 형상일 수 있지만, 바람직하게는 세장형이다(즉, 슬리브는 길이가 폭보다 큰 길이와 폭을 가짐). 특정 실시예에서, 개방 측부는 실질적으로 배주형, 타원형, 사각형, 직사각형, 다각형 또는 장박형일 수 있다(즉, 2개의 평행 직선 측면들 및 2개의 부분-원형 단부들을 가짐). 피더 슬리브의 벽들은 그의 두께를 특정 영역들에서 증가시켜서 개방 측면의 표면적을 증가시키고, 더욱 큰 접촉 면적을 제공하며, 따라서 피더 요소의 장착 플레이트에 대한 더욱 큰 지지를 제공할 수 있다. 사용 중인 피더의 베이스를 형성하는 피더 슬리브의 벽은 프로파일, 예컨대 피더로부터의 용융된 금속을 캐스팅 내로에 유동 및 공급을 더욱 촉진시키도록 주형의 위치를 향하여 하측으로 경사질 수도 있다.

사용 시, 슬리브는 그의 개방 측부가 실질적으로 수직방향 평면을 따라 위치하도록 배향될 것이며, 피더 요소는 보어가 슬리브의 상부 단부보다 슬리브의 하부 단부에 더욱 근접하게 제공되도록 개방 측부 상에 위치한다. 따라서, 피더 시스템의 설계는 용융 금속이 몰드로의 충분한 공급을 보장하도록 보어 위의 슬리브 내에 용융 금속의 헤드가 제공되도록 허용할 것이다.

피더 슬리브의 특징은 특별히 한정되지 않으며, 그것은 예컨대 단열, 발열 또는 이들의 조합일 수 있다. 제조 방식이 어느 쪽도 특별히 제한되지 않으며, 그것은 예컨대 진공-성형 공정 또는 코어-샷(core-shot) 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 일반적으로, 피더 슬리브는 저밀도와 고밀도 내화 충전재(예컨대, 실리카 모래, 감람석, 알루미노-실리케이트 중공 미세구체 및 섬유, 샤모트(chamotte), 알루미나, 부석(pumice), 펄라이트(perlite), 질석(vermiculite))와 바인더의 혼합물로부터 제조된다. 발열 슬리브는 연료(일반적으로, 알루미늄 또는 알루미늄 합금), 산화제(일반적으로, 산화철, 이산화망간, 질산칼륨) 및 통상적으로 개시제(initiators)/증감제(sensitizers)(일반적으로, 빙정석(cryolite))를 추가로 필요로 한다.

피더 슬리브는 원통형, 배주형 및 돔형을 포함하는 다수의 형상으로 사용할 수 있다. 슬리브 바디는 평탄한 상부 형상, 돔 형상, 평탄한 상부의 돔 형상, 또는 다른 적절한 형상일 수 있다. 피더 슬리브는 접착제에 의해 피더 요소에 편리하게 고정될 수 있지만, 피더 요소의 일부 주위에 슬리브를 몰딩하게 하거나 또는 그 주위에 끼워 푸시될 수 있다. 바람직하게는, 피더 슬리브는 피더 요소에 부착된다.

피더 슬리브 내부에 윌리엄스 웨지(Williams Wedge)를 포함하는 것이 바람직하다. 이는 삽입물, 또는 바람직하게는 슬리브의 형성 도중에 생성되는 일체형 부품일 수 있으며, 슬리브의 내부 루프(roof) 상에 위치하는 프리즘 형상을 포함한다. 슬리브가 용융 금속으로 충전되어 있는 주조의 경우, 윌리엄스 웨지의 에지는 용융 금속의 표면의 대기 천공과, 피더 내부의 진공 효과의 방출을 보장하여서 더욱 일정한 공급을 허용한다.

피더 시스템은 슬리브가 몰드 내에 압축되기 전에 몰드 패턴 상에 피더 슬리브를 고정시키도록 지지 핀을 더 포함할 수 있다. 지지 핀은 피더 요소의 오프셋 보어를 통한 삽입을 위해 구성될 것이며, 슬리브 및/또는 피더 요소가 압축 도중에 핀을 기준으로 회전하는 것을 방지하도록 구성될 수 있다(예컨대, 핀의 단부는 단지 슬리브 및/또는 피더 요소를 하나의 배향으로 맞물리도록 프로파일링될 수 있다). 또한, 지지 핀은 핀의 베이스에 인접한 장치를 구비하도록 구성될 수 있으며, 이는 몰딩 사이클 동안에 피더 요소를 접촉하여 소정 위치에 보유한다. 이러한 장치는 피더 요소의 제1 측벽 영역의 내부면과 압력/접촉을 형성하는, 예컨대 스프링 클립 또는 스프링 장전식 볼 베어링을 포함할 수 있다. 몰딩 기계의 스윙 플레이트에 소정의 서비스가 공급될 수 있다면, 예컨대 몰딩 핀의 베이스가 전기 코일을 이용하여 일시적으로 자기화되어 스틸 또는 철 피더 요소가 사용된 경우에 피더 시스템이 몰딩 동안에 소정 위치에 보유되거나, 또는 압축 공기를 거쳐 팽창되는 경우에 몰딩 동안에 피더 요소 및/또는 슬리브의 내부 보어 벽에 대해 팽창하는 패턴 플레이트 상의 팽창가능한 블래더 위에 피더 시스템이 위치될 수 있다면, 몰딩 사이클 동안에 패턴 플레이트 상에 피더 시스템을 소정 위치에 보유하는 다른 방법이 이용될 수 있다. 양자의 예에서, 전자기력 또는 압축 공기는 몰딩 후에 즉시 해제되어 몰드 및 슬리브 시스템을 패턴 플레이트로부터 해제하게 할 것이다. 또한, 몰딩 핀의 베이스에 인접한 패턴 플레이트의 영역 및/또는 몰딩 핀의 베이스에는 영구 자석이 사용될 수 있으며, 자석(들)의 힘은 몰딩 사이클 동안에 피더 시스템을 소정 위치에 보유하기에 충분하지만, 그 해제를 허용하기에 충분히 낮고, 몰딩 사이클의 말기에 패턴 플레이트로부터 제거될 때 결합된 몰드 및 슬리브 시스템의 일체성을 유지한다.

첨부한 도면을 참조하여 예로서 본 발명의 실시예를 기술할 것이다.
도 1a는 각을 이룬 베이스를 갖는 표준 슬리브를 도시한 도면,
도 1b는 도 1a의 슬리브와, 몰딩 전에 표준 지지 핀을 거쳐 몰드 패턴에 위치설정된 피더 요소에 대한 측단면도,
도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 피더 요소의 정면도,
도 2b는 도 2a의 피더 요소의 측면도,
도 2c는 도 2a 및 2b의 피더 요소의 전면 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 피더 슬리브의 전면 사시도,
도 4a는 표준 지지 핀의 측단면도,
도 4b는 도 4a의 지지 핀의 전면 사시도,
도 5a는 도 3의 피더 슬리브와 함께 사용되는 지지 핀의 측단면도,
도 5b는 도 5a의 지지 핀의 전면 사시도,
도 6은 압축성인 비교의 피더 요소와 함께 사용되며, 수직방향으로 나뉜 몰드 기계에 사용하기 전에 지지 핀을 거쳐 몰드 패턴 상의 소정 위치에 보유되는 도 3의 피더 슬리브의 측단면도,
도 7은 비압축성인 다른 비교의 피더 요소와 함께 사용되며, 도 5a의 지지 핀을 거쳐 몰드 패턴 상의 소정 위치에 보유되는 도 3의 피더 슬리브의 측단면도,
도 8은 또 다른 비교의 피더 요소와 함께 사용되며, 도 5a의 지지 핀을 거쳐 몰드 패턴 상의 소정 위치에 보유되는 도 3의 피더 슬리브의 측단면도,
도 9는 평탄 표면의 왜곡을 도시하는 몰딩 후에 도 8에 도시한 비교의 피더 요소에 대한 측면도,
도 10a는 비교의 피더 요소의 정면도,
도 10b는 도 10a의 피더 요소의 측면도,
도 11은 도 2의 피더 요소와 함께 끼워지고, 도 5a의 지지 핀을 거쳐 몰드 패턴 상의 소정 위치에 보유되는 도 3의 피더 슬리브를 구비한 피더 시스템에 대한 측단면도,
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 피더 시스템에 대한 측단면도,
도 13a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 피더 시스템에 대한 정면도,
도 13b는 도 13a의 피더 요소의 측면도,
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 피더 시스템에 대한 전면 사시도로서, 피더 요소는 장착 플레이트의 평면에 90도로 2개의 대향하는 직선측의 탭의 형태로 림을 구비하는 도면,
도 15는 도 14의 피더 시스템에 대한 정면도로서, 보어의 위치에 대해 탭의 크기를 도시한 도면.

후속하는 예에서, 본 발명에 따른 표준 피더 요소, 표준 피더 슬리브 및 피더 시스템(요소 및 슬리브)의 조합을 포함하는 각종 피더 시스템을 시험하였다.

피더 슬리브 모두는 KALMINEX 및 FEEDEX의 상표로 Foseco에 의해 판매되고 코어-샷 공정을 이용하여 생산되는 상업적인 표준 발열성 혼합물로부터 생산된다.

시트 스틸을 압착함으로써 표준 및 고안된 금속 피더 요소를 제조하였다. 금속 시트는 달리 언급되지 않으면 0.5mm의 두께를 갖는 냉간 압연된 연강(CR1, BS1449)이었다.

몰딩 테스트는 DISAMATIC 몰딩 기계(Disa 130) 상에서 수행되었다. 피더 시스템은 수평방향 패턴(스윙) 플레이트에 부착된 지지 핀 상에 위치되었고, 그 플레이트는 패턴 플레이트(면)이 수직방향 위치에 있도록 90도로 스윙 다운되었다. 그 다음, 그린샌드 혼합물은 압축 공기를 이용하여 장방형 스틸 챔버 내로 블로잉(tit된 다음, 챔버의 2가지 단부 상에 있던 2개의 패턴에 대해 스퀴징되었다. 스퀴징 후에, 패턴 플레이트 중 하나는 챔버를 개방하도록 스윙 백업되고, 반대편의 플레이트는 컨베이어 상의 마무리된 몰드를 푸시한다. 피더 시스템이 압축된 몰드 내에 봉입되었기 때문에, 피더 시스템을 검사하도록 각각의 몰드를 주의 깊게 브레이크 오픈할 필요가 있었다. 지지 핀은 20mm의 높이를 갖는 보스 상의 (스윙) 패턴 플레이트(750×535 mm)의 중앙에 배치되었다. 샌드 슈팅 압력은 1 바아였고, 스퀴즈 플레이트 압력은 10 또는 15 kPa이었다.

도 1a는 각을 이룬 영역(2a)(장착 표면)을 갖는 종래 기술의 피더 슬리브(2)를 도시한다. 베이스가 몰드 플레이트에 대체로 수직인 표준 피더 슬리브와 비교하여, 베이스는 10도로 각을 이룬다. 도 1b는 고정된 핀(8)을 거쳐 몰드 플레이트(6) 상에 장착된 WO2005/051568호에 따른 공지된 단차형 및 압축가능한 금속 피더 요소(4)에 부착된 피더 슬리브(2)를 도시한다. 슬리브(2)는 몰드 플레이트(6)를 향해 슬리브 캐비티(2b)가 하측방향으로 경사지도록 배치된다. 캐비티(2b)가 경사지는 각도는 베이스(2a)의 각도와 대체로 상응하고, 그 각도가 클수록 표준 슬리브에 비해 슬리브(2)의 피딩 용량이 커진다. 임의의 피더 요소(4)는 완전히 또는 균일하게 압축하지 않고, 슬리브(2)는 피더 요소(4)와 분리된다. 더욱이, 각도가 가파를수록, 핀 및 패턴 플레이트로부터 슬리브 및 몰드를 스트립하는 것이 더욱 어려워진다. 이에 따라, 수직방향으로 나뉜 몰드를 피딩하는 문제점은 캐비티가 경사지도록 슬리브의 베이스의 각을 이루는 것만으로는 만족하게 해결될 수 없다.

도 2a, 2b 및 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 피더 요소(10)로서, 몰드 패턴(미도시) 상에 장착하기 위한 제1 단부(12); 피더 슬리브(미도시) 상에 장착하기 위해 장착 플레이트(14)를 포함하는 반대편의 제2 단부; 및 단차형 측벽(18)에 의해 형성된 제1 및 제2 단부(12, 14)들 사이의 보어(16)를 포함한다. 보어(16)는 플레이트(C)의 중심으로부터 거리(x)만큼 오프셋된 그 중심을 통해 축(A)을 갖는다.

장착 플레이트(14)는 상부-원형 상측 에지(22) 및 하부-원형 하측 에지(24)에 의해 결합된 2개의 종방향 직선형 에지(20)를 갖는 (축(A)에 직교하는) 평탄한 장방형 표면에 의해 구성된다. 따라서, 피더 요소는 상측 에지(22)의 최상부와 하측 에지(24)의 최하부 사이의 거리(즉, 장착 플레이트의 장축에 대응함)에 의해 형성된 길이와, 2개의 종방향 에지(20)들 사이의 거리에 의해 형성된 폭을 갖는다.

장착 플레이트(14)의 주변 에지 둘레에는 연속적인 림 또는 스커트(26)가 제공되며, 이는 제1 단부(12)로부터 멀어지게 연장된다. 본 실시예에서의 림(26)은 장착 플레이트(14)에 90도로 배향되어, 피더 슬리브의 일부가 수용할 수 있는 소켓을 제공한다.

도시한 바와 같이, 보어(16)는 플레이트(14)의 하측 에지(24)를 향해 오프셋되고, 피더 요소(10)의 폭을 가로질러 중앙에 제공된다.

피더 요소(10)는 단일의 금속 시트로 프레스 성형되며, 사용시에 압축가능하도록 설계되어 제1 단부(12)와 제2 단부(즉, 장착 플레이트)(14) 사이의 거리를 감소시킨다. 이러한 특징은, 본 경우에 제1 단부(12)와 장착 플레이트(14) 사이에 2개의 원형 단차부를 포함하는 단차형 측벽(18)의 구성에 의해 성취된다. 제1 (및 가장 큰) 단차부(28)는 장착 플레이트(14)의 평면에 수직(즉, 보어 축(A)에 평행)하는 제1 환형 측벽 영역(30); 및 장착 플레이트(14)의 평면에 대해 대략 15도만큼 내측으로 경사져서 절두원추형 레지(frustoconical ledge)를 형성하는 제2 환형 측벽 영역(32)을 포함한다. 제2 (가장 작은) 단차부(34)는 제1 단차부(28)와 유사하며, 장착 플레이트(14)의 평면에 수직(즉, 보어 축(A)에 평행)하는 제1 환형 측벽 영역(30a); 및 장착 플레이트(14)의 평면에 대해 대략 15도만큼 내측으로 경사져서 절두원추형 레지를 형성하는 제2 환형 측벽 영역(32a)을 포함한다. 절두원추형 부분(36)은 제2 측벽 영역(32a)의 내주로부터 제1 단부(12)로 연장되어 보어(16)에 개구를 제공하고, 제1 단부(12)에는 내측으로 지향되는 리브(37)가 형성되어 몰드 패턴 상에 장착하기 위한 표면을 제공하고 그 제거(낙 오프)를 용이하게 하도록 결과적인 주조된 피더 넥부 내에 노치를 생산한다. 다른 실시예에서, 보다 많은 단차부가 제공될 수 있고, 제1 및/또는 제2 측벽 영역은 보어 축(A) 및/또는 장착 플레이트(14)에 여러 가지로 경사 또는 평행을 이룰 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 피더 슬리브(40)를 도시한다. 피더 슬리브(40)는 수직방향으로 나뉜 몰드 기계에 사용되도록 구성되며, 단면이 실질적으로 장방형이고 슬리브(44a)의 베이스에서 도 2a 내지 2c에 도시한 바와 같은 피더 요소의 장착 플레이트와 맞물리도록 구성된 개방 측부(44)를 갖는 중공형 바디(42)를 포함한다. 따라서, 개방 측부(44)는 길이와 폭을 갖는 실질적으로 장방형이며, 그 길이는 폭보다 크다. 도시한 실시예에서, 지지 핀(미도시)의 위치를 위한 바디(42)의 후방벽(43) 상에는 수평방향 리세스(45)가 제공된다. 또한, 바디(42)의 상부에는 윌리엄스 웨지(Williams Wedge)(48)가 제공되어, 후방벽으로부터 개방 측부(44)로 연장된다.

도 4a 및 4b는 일반적으로 수평방향으로 나뉜 몰딩 기계에 사용되는 몰딩 패턴 상의 소정 위치에 피더 시스템을 보유하도록 사용되는 공지된 지지 핀(50)을 도시한다. 핀의 바디(50a)는 대체로 원통형이며, (통상적으로 금속) 몰딩 패턴 상의 소정 위치에 부착하도록 베이스에 스크류 쓰레드(50b)를 갖는다. 핀(50c)의 상부는 피더 슬리브의 내부 상의 리세스 내에 위치시키기 위해 바디에 비해 상대적으로 작은 직경의 원형 로드이다.

도 5a 및 5b는 도 3의 피더 슬리브와, 도 2a-2c의 피더 요소를 포함하는 피더 시스템에 사용되도록 변형되어 있는 지지 핀(55)을 도시한다. 핀의 바디(55a)는 원통형이다. 핀 바디(55a)의 길이가 도 4a 및 4b에 도시한 핀에 비해 짧게 되어 있는 한편, 핀의 상단부(55c)는 슬리브와 일 배향으로 맞물리도록 특별히 프로파일되어 있다. 상단부(55c)는 도 4a 및 4b에 도시한 핀에 대해 길이방향으로 연장되어 있다. 원형 로드 대신에, 상단부(55c)는 직사각형 단면을 가지며, 단측부는 장측부보다 상당히 짧다. 이는 핀(55)의 상단부의 연장된 길이와 조합하여, 피더 슬리브를 파단시키지 않고서 적은 운동을 견디도록 어느 정도의 가요성(즉, 탄력성)을 부여한다. (스크류 쓰레드(55b) 위의) 핀(55)의 베이스 가까이에는, 핀(55)의 종축에 수직하게 보어(56)가 드릴링되어 있지만, 핀(55)을 완전히 통하지 않는다. 보어(56)의 부분적으로 폐쇄된 단부에는 볼 베어링(57)이 보유되고, 그 뒤에 스프링(58)과 나사산 형성된 플러그(59)를 안착시킨다. 나사산 형성된 플러그(59)는 스프링(58)을 부분적으로 압축하고, 핀(55)의 측부 외부로 부분적으로 돌출하도록 보어(56)의 단부를 통해 볼 베어링(57)을 푸시한다.

도 6은 샌드 몰드의 몰딩 및 압축 전에 핀에 의해 수직방향 몰드 패턴(6) 상에 장착될 때 공지된 수지 접착식 비압축성 샌드 브레이커 코어(60)와 함께 도 3의 피더 슬리브(40)를 도시한다. 핀은 표준 바디(50a)를 갖고, 그 단부(5c)는 피더 슬리브를 수직방향으로 배향하기 위해 리세스(45) 내에 위치하도록 프로파일됨으로써, 몰드에 용융 금속을 공급할 때 최대 효율을 보장한다. 이에 따라, 브레이커 코어의 제1 단부는 몰딩 전에 몰드 패턴(6)과 접촉 유지하는 것으로 보일 수 있고, 코어가 비압축성이기 때문에 화살표(D)에 의해 나타낸 영역 내에서 샌드를 다지도록 몰딩 상에서 이동하지 않는다. 또한, 몰딩 상의 압력은 피더 슬리브가 화살표(E)에 의해 나타낸 바와 같이 상측 및 전방측으로 경사지게 하여, 브레이커 코어 상에 응력을 야기함으로써 특히 화살표(F)에 의해 나타낸 영역에 파단 및 파손이 생긴다.

도 7은 샌드 몰드의 몰딩 및 압축 전에 도 5a 및 5b의 핀(55)에 의해 수직방향 몰드 패턴(6) 상에 장착된 공지된 압축가능한 피더 요소(WO2005/051568호의 일 실시예에 따름)와, 공지된 수지 접착식 샌드 넥-다운 구성요소(70)와 함께, 도 3의 피더 슬리브를 도시한다. 도 6에서와 같이, 피더 요소(71)의 제1 단부는, 피더 요소(71)가 비압축 상태에 있을 때 몰딩 전에 몰드 패턴(6)과 접촉 유지한다. 몰딩 시에, 피더 요소의 단차형 측벽은 몰드의 압축 동안에 붕괴하여, 피더 요소(71)가 화살표(D)로 나타낸 영역에서 샌드를 압축하여 다지게 한다. 그러나, 몰딩 압력은 응력을 야기하여, 영역(F) 내의 수지 접착식 넥 다운 구성요소를 일부 파열시킨다.

도 8은 샌드 몰드의 몰딩 및 압축 전에 도 5a의 핀(55)에 의해 수직방향 몰드 패턴(6) 상에 장착된 변형된 압축가능한 피더 요소(80)와 함께, 도 3의 피더 슬리브를 도시한다. 피더 요소(80)는 피더 슬리브(40) 상에 제공되어 장착 플레이트(14)가 개방 측부(44) 상의 슬리브(44a)의 베이스와 맞물린다. 도 7에서와 같이, 피더 요소(80)의 제1 단부는 피더 요소(80)가 비압축된 상태에 있을 때 몰딩 전에 몰드 패턴(6)과 접촉 유지한다. 몰딩 시에, 피더 요소의 단차형 측벽(18)은 몰드의 압축 동안에 붕괴하여, 피더 요소(80)가 화살표(D)로 나타낸 영역에 샌드를 압축하여 다지게 한다.

그러나, 도 9에 도시한 바와 같이, 보어(16)가 장착 플레이트(14)의 중심으로부터 오프셋되고 림이 존재하지 않는 경우, 장착 플레이트(14)가 버클링되어 보어(16) 이외의 피더 슬리브(40)의 부분으로부터 용융 금속이 배출되게 한다.

도 10a 및 10b는 도 8과 유사한 피더 요소를 도시하며, 아크 형상의 리브(85)를 프레스 성형함으로써 변형되어 있다. 도 8과 유사한 구성으로 피더 슬리브와 함께 사용되면, 추가적인 특징부가 약간 감소하지만, 몰딩 시의 압력을 받을 때 장착 플레이트의 버클링을 제거하지 못한다.

도 11은 피더 요소(40) 상에 제공된 피더 요소(10)를 도시하며, 이는 장착 플레이트(14)가 피더 슬리브(40)의 개방 측부(44a)와 맞물리고, 피더 슬리브(40)의 하부로부터 제1 단부(12)가 외측방향으로 이격되도록 피더 요소(10)가 배향되며, 림(26)은 바디(42)의 일부를 봉입한다. 따라서, 림(26)은 피더 슬리브(40) 상에 피더 요소(10)를 위치 및 유지하는데 도움을 준다. 특정 실시예에서, 장착 플레이트(14)는 접착에 의해 슬리브에 고정되지만, 변형적으로 푸시 핏에 의해 고정될 수도 있다. 또한, 림(26)을 구비하면, 플레이트(14)가 버클링하는 것을 방지하여, 안정되고 효율적인 피더 시스템을 제공할 수 있음을 놀랍게도 발견하였다.

도 12에는 변형된 피더 시스템이 도시되며, 이는 도 11에 도시한 것과 실질적으로 유사하지만, 피더 요소(90)가 보어의 축(A)에 대해 경사지는 림(92)을 구비한다. 본 예에서, 림(92)은 장착 플레이트(14)의 평면에 대해 대략 45도의 외부 각도에 의해 제1 단부(12)로부터 멀어지는 방향으로 장착 플레이트(14)로부터 외측방향으로 연장된다. 다시 말하면, 림(92)은 피더 슬리브(40)의 바디(42)에 대해 45도의 각도를 형성한다.

도 13a 및 13b는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한다. 도 13a 및 13b의 피더 요소(95)는 도 11에 도시한 것과 실질적으로 유사하다. 그러나, 장착 플레이트(97)와 단차부(98) 사이에는 나팔 형상의 영역(96)이 배치된다. 본 실시예에서, 장착 플레이트(97)는 피더 요소(95)의 외주 둘레에서 일정한 거리만큼 림(99)으로부터 내측방향으로 연장된다. 이에 따라, 장착 플레이트(97)와 나팔 형상의 영역(96) 사이의 각도는 요소(95)의 외주 둘레에서 변한다.

또한, 이와 같은 구성은 피더 요소가 사용 시에 압축될 때 장착 플레이트(14)가 버클링되는 것을 방지하여, 샌드의 개선된 압밀을 제공하는 것을 알았다.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한다. 상기한 바와 같이, 도 14의 피더 시스템은, 장착 플레이트(14)의 2개의 종방향 직선 에지(20)를 따라 제공된 2개의 별개의 탭(102)의 형태인 림을 피더 요소(100)가 구비하는 것을 제외하고는, 도 11에 도시한 것과 실질적으로 유사(유사한 부품은 대응하는 참조부호를 이용하여 기술됨)하다. 다시 말하면, 림은 불연속적이며, 직선 에지(20)를 따라서만 제공된다. 이러한 구성은 피더 요소(100)가 사용 시에 압축될 때 장착 플레이트(14)가 버클링되는 것을 방지하기에 충분한 것을 알았다.

도 15는 도 14의 피더 시스템의 정면도로서, 림을 형성하는 탭(102)의 각각이 플레이트(14)의 폭의 방향에 있고 보어(16)의 축(A)을 통과하는 라인(L1) 상의 지점 아래로부터, 장착 플레이트(14)의 중심(C)을 통과하는 평행한 라인(L2) 위까지 연장된다.

특허청구범위에서 정의된 바와 같은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고서 상술한 실시예에 각종 변경이 이루어질 수 있다.

예

도 3에서와 같이, 각종 피더 요소와 조합하여 그리고 상술한 바와 같이 몰딩된 피더 슬리브(40)를 이용하여 각종 피더 시스템을 마련하였다. KALMINEX 피더 슬리브는 90mm 길이 x 60mm 폭 x 60mm 깊이의 치수를 가졌고, 여기서 길이와 폭은 개방면의 치수이고, 개방면으로부터 피더의 폐쇄된 후방벽으로 피더의 깊이를 측정하였다.

그 결과는 하기의 표 1a 및 1b에 요약한다.

표 1a 피더 요소의 세부사항

표 1b 몰딩 테스트 결과

슬리브의 주조(피딩) 성능을 평가하기 위해, MAGMASOFT 시뮬레이션 툴을 이용하여 시뮬레이션을 하였다. MAGMASOFT는 주형의 몰드 충전 및 고형화를 모델링할 수 있는 MAFMA Gieβereitechnologie GmbH에 의해 공급되는 주요 주조 공정 시뮬레이션 툴이며, 비용적이고 시간 소모적인 주조 공장에서의 시험을 회피하기 위해 주조 공장에서 일반적으로 이용된다. 초기의 MAGMASOFT 결과는 긍정적이었지만, 특정한 적용 (주형/피더 배향)을 위한 MAGMASOFT 시뮬레이션 툴에서의 일부 제한사항으로 인해 완전히 확실하지 않아, 실제의 주조 시험을 수행하였다.

주형의 수직방향 평면에 적용될 때 피더가 주형 내로 힘들게 공급하는지를 판단하도록 2개의 피딩 시스템을 평가하였다. 비교예 5는 도 1b에 도시한 바와 같이 발열성 FEEDEX 고밀도 피더 슬리브로 이루어졌고, 베이스가 10도의 각도를 이루고 원형의 단차형 0.5mm 스틸 압축가능한 피더 요소(브레이크 코어)를 갖는다. FEEDEX HD VSK/33MH의 상표로 Foseco에 의해 공급되는 생산품은 135 cm³의 내부 슬리브 용적을 갖는다. 예 12는 도 3에 도시한 바와 같이 발열성 FEEDEX 고밀도 장박형 섹션 슬리브로 이루어졌고, 120mm의 외부 길이(사용 시의 높이)와, 80mm의 폭과, 장착 플레이트의 각각의 만곡된 영역에 있는 2개의 1cm 갭을 갖는 불연속적인 림을 구비한 0.5mm 스틸 장박형 압축가능한 피더 요소에 부착된다.

피드 성능을 평가하기 위한 제1 주조 시험은 13cm 정방형 플레이트 주형이 수직방향으로 이루어졌으며, 상기 플레이트는 위에서 볼 때 T-자형 단면을 갖는다. 몰드는 단일 탕구(downsprue)로부터 하측 게이트된 2개의 주형을 위해 캐비티를 포함하였다. 패턴 플레이트 상의 위치설정 핀을 거쳐 플레이트의 수직면 내에/상에 피더를 중심설정하였다. 푸란(furane) 수지 접착식 샌드를 이용하여 수평방향으로 나뉘게 실제로 폴드를 생산하였고, 그 다음 몰드를 조립(폐쇄), 90도 회전하고 수직방향으로 주조하였다. 연성철 (GJS500 등급)으로 주형을 제조하였고 1360℃로 주입하였다. 일단 냉각하면, 몰드로부터 주형을 제거하였고 수직방향 중심선을 통해 섹션됨으로써 검사하였다. 비교예 5의 피더 시스템을 이용하여 생산된 주형은 피더 상의 주형의 상부에서 큰 블로우 수축이 존재한 반면, 예 12를 이용하여 생산된 주형은 주조 결함이 없었고 피더 넥부 내에 약간의 다공 및 빨아들임이 있었다.

주조 공장 조건 하에서 Disamatic 그린샌드 몰딩 라인 상에 제2 주조 시험을 수행하였다. 선택된 주형은 수평방향 고압 그린샌드 몰딩 라인 상에 성공적으로 생산된 총칭 10 kg 연성철 주형이었고, 주형의 2개의 두꺼운 섹션 상에 FEEDEX HD 피더 슬리브를 갖는다. 시험을 위해, 새로이 작동하는 시스템을 갖는 패턴 플레이트는 Disamatic 몰딩 기계를 위해 설계 및 생산되었다. 몰딩 전에 위치설정 핀 상에 시험 피더를 위치시켰고, 몰드는 2 바아의 샌드 슈팅 압력 및 10 내지 12 kPa의 스퀴즈 압력을 이용하여 생산하였다. 폐쇄 전의 몰드 검사는 슬리브 및 압축된 피더 요소 주위에 그리고 그 하에서 우수한 샌드 압밀을 나타내었다. 양자의 피더 설계의 피더 낙 오프는 우수하였으므로, 주형의 적은 풋프린트만을 남겼다.

비교예 5를 이용하여 생산된 주형 검사는 보다 낮은 피더 주위의 주형의 보다 낮은 두꺼운 섹션이 견실한, 즉 다공의 징후가 없었지만, 상부 슬리브 아래의 두꺼운 주형 섹션에 일부 다공을 포함하였고 피더가 드레인되었다. 반대로, 예 12의 피더 시스템을 이용하여 생산된 주형은 주형에 다공의 징후가 없었고, 특히 2개의 피더 주위의 하부 또는 상부의 두꺼운 섹션에도 다공의 징후가 없었다.

제2 주조 시험에서는, 본 발명의 피더 시스템이 고압 몰딩 라인의 물리적 수요 및 치수적 제한사항 그리고 수직방향으로 나뉜 몰딩 기계에서 생산된 주형의 용적 유도된 피딩 요건을 만족함을 나타낸다.

Claims (22)

1. 금속 주조용 피더 요소에 있어서,
   몰드 패턴 또는 스윙 플레이트 상에 장착하기 위한 제1 단부;
   피더 슬리브 상에 장착하기 위해 장착 플레이트를 포함하는 반대편의 제2 단부; 및
   측벽에 의해 형성된 상기 제1 및 제2 단부들 사이의 보어
   를 포함하며,
   상기 피더 요소는 사용 시에 압축가능하여 상기 제1 및 제2 단부들 사이의 거리를 감소시키고,
   상기 보어는 상기 장착 플레이트의 중심으로부터 오프셋된 축을 갖고, 상기 장착 플레이트의 외주로부터 일체 형성된 림이 연장되는,
   피더 요소.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 장착 플레이트는 세장형(elongate)이고, 사용중 배향 시에 수평방향 치수보다 긴 수직방향 치수를 가짐으로써 한 쌍의 긴 주변 에지를 형성하는,
   피더 요소.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 장착 플레이트는 비대칭형(asymmetrical)이고, 사용중 배향 시에 수평방향 치수보다 긴 수직방향 치수를 가짐으로써 한 쌍의 긴 주변 에지를 형성하는,
   피더 요소.
   
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 림은 상기 장착 플레이트의 긴 주변 에지를 따라 부분적으로 연장되는,
   피더 요소.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 보어는 상기 장착 플레이트의 공칭 폭에 대해 중앙에 위치되는,
   피더 요소.
   
6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 림은 상기 긴 주변 에지 중 해당하는 하나를 따라 각각 연장되는 한 쌍의 탭의 형태인,
   피더 요소.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 림은 상기 장착 플레이트의 외주 둘레에 연속적으로 연장되어 스커트를 형성하는,
   피더 요소.
   
8. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 림은, 상기 플레이트의 중심에 가장 가까운 상기 보어의 에지에 대해 탄젠트에 의해 형성된 라인 상의 지점으로부터 상기 플레이트의 중심을 통과하는 상기 플레이트의 공칭 폭의 방향으로의 라인 상의 지점으로 적어도 각각의 긴 주변 에지를 따라 연장되는,
   피더 요소.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 장착 플레이트는 평면형이고, 상기 림은 상기 장착 플레이트의 평면에 대해 10° 내지 160°의 각도로 상기 피더 요소의 제1 단부로부터 멀어지게 경사지는,
   피더 요소.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 장착 플레이트는 평면형이고, 상기 림은 상기 장착 플레이트의 평면에 대해 90°의 각도로 상기 피더 요소의 제1 단부로부터 멀어지게 경사지는,
    피더 요소.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 림의 깊이는 적어도 5mm인,
    피더 요소.
    
12. 제1항에 있어서,
    상기 보어를 형성하는 상기 측벽은, 제1 측벽 영역과, 상기 제1 측벽 영역과 근접한 제2 측벽 영역에 의해 형성되는 하나 이상의 단계를 포함하며,
    상기 제2 측벽 영역은 상기 보어의 축에 대해 상이한 각도로 상기 제1 측벽 영역에 제공되는,
    피더 요소.
    
13. 제1항에 있어서,
    상기 피더 요소의 초기 크러쉬 강도(initial crush strength)는 7000N 이하인,
    피더 요소.
    
14. 제1항에 있어서,
    상기 피더 요소의 초기 크러쉬 강도는 최소 250N인,
    피더 요소.
    
15. 제1항에 있어서,
    상기 피더 요소의 측벽은 제1 시리즈의 측벽 영역을 포함하며, 상기 제1 시리즈는 제2 시리즈의 측벽 영역과 상호연결 및 일체 형성되는 증대되는 직경의 링 형태로 하나 이상의 부재를 갖고, 상기 제2 시리즈는 하나 이상의 부재를 갖는,
    피더 요소.
    
16. 제15항에 있어서,
    상기 측벽 영역은 균일한 두께를 가짐으로써 상기 피더 요소의 보어의 직경이 상기 피더 요소의 제1 단부로부터 제2 단부로 증대되는,
    피더 요소.
    
17. 제15항에 있어서,
    상기 제1 시리즈의 측벽 영역의 길이는 상기 피더 요소의 제1 단부를 향해 점진적으로 증대되는,
    피더 요소.
    
18. 제15항에 있어서,
    상기 제2 시리즈의 측벽 영역의 길이는 상기 피더 요소의 제1 단부를 향해 점진적으로 증대되는,
    피더 요소.
    
19. 제1항 내지 제3항, 제5항, 제7항, 제9항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 피더 요소와, 상기 피더 요소에 고정되는 피더 슬리브를 포함하는,
    금속 주조용 피더 시스템.
    
20. 제4항에 따른 피더 요소와, 상기 피더 요소에 고정되는 피더 슬리브를 포함하는,
    금속 주조용 피더 시스템.
    
21. 제6항에 따른 피더 요소와, 상기 피더 요소에 고정되는 피더 슬리브를 포함하는,
    금속 주조용 피더 시스템.
    
22. 제8항에 따른 피더 요소와, 상기 피더 요소에 고정되는 피더 슬리브를 포함하는,
    금속 주조용 피더 시스템.
    

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