KR101601503B1 - 파이프 내 용탕 혼입 방지 기능을 갖는 코어핀 및 이를 이용한 주조장치 - Google Patents

파이프 내 용탕 혼입 방지 기능을 갖는 코어핀 및 이를 이용한 주조장치 Download PDF

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Abstract

파이프 내 용탕 혼입 방지 기능을 갖는 코어핀 및 이를 이용한 주조장치가 소개된다.
본 발명의 파이프 내 용탕 혼입 방지 기능을 갖는 코어핀은, 금형에 삽입된 파이프의 일단에 접촉하여 상기 파이프 일단을 밀폐하는 것을 특징으로 한다.

Description

파이프 내 용탕 혼입 방지 기능을 갖는 코어핀 및 이를 이용한 주조장치{Core pin to prevent molten metal flows into pipe and casting device using the same}
본 발명은 파이프 내 용탕 혼입 방지 기능을 갖는 코어핀 및 이를 이용한 주조장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 볼 타입의 코어핀을 이용하여 파이프 내 용탕 혼입을 방지하는 코어핀 및 이를 이용한 주조장치에 관한 것이다.
다이 캐스팅 장비는 금형에 용탕을 주입하고, 이를 굳혀 원하는 형상의 제품을 주조하는 설비이다.
다이 캐스팅 주조 방식을 이용하기 위해서는 원하는 형상의 제품과 대응되는 금형이 필요한바, 파이프가 내장된 주조품을 얻기 위해서는 금형에 파이프를 삽입, 고정하여야 하며, 파이프 내로 용탕이 진입하지 못 하도록 파이프에 코어핀을 삽입하고, 이를 고정해야 한다.
이하에서는 코어핀을 파이프 내부로 삽입하고 주조하는 과정을 첨부된 도면을 참조로 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 주조 전 파이프(P)의 일단에서 코어핀(C)의 일단을 파이프(P) 내부로 삽입하는데, 주조 시 금형 온도 상승에 따라 파이프(P) 내경이 확장되어 파이프(P)의 내주면과 코어핀(C) 외주면 사이에 유격(G)이 발생하게 된다.
유격(G)이 발생하게 되면 용탕이 파이프(P) 내부로 혼입되는바, 용탕 냉각 시 파이프(P) 내부에서 버(burr)가 발생하고, 이로 인해 제품 불량이 발생한다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 파이프(P) 내부로 용탕이 혼입되는 것을 방지할 수 있도록 파이프(P) 끝단을 용접 비드(B)로 막아 주기도 하는데, 용접 비드(B)를 사용하는 경우 용접 공정 및 주조 후 용접 부위를 절단해야 하는 번거로움이 존재하며, 도 3에 도시된 바와 같이, 압접된 상태의 끝단을 프레스 가공하는 경우에는 프레스 가공 이후에 압접된 끝단을 삭제 가공해야 하는 단점이 존재한다.
한편, 일본공개특허 제1997-253822호(1997.09.30), 일본공개특허 제1992-123584호(1992.04.23)에는 파이프가 내장된 금형을 이용하여 주조하는 방식이 개시되어 있는바, 이러한 선행기술에 따르더라도, 상술한 문제점을 해결할 수는 없었다.
본 발명자는 각고의 노력 끝에 파이프가 내장된 금형을 이용하여 주조 작업을 진행하는 경우, 파이프를 고정하되, 파이프 내부로 용탕이 유입되는 것을 방지하는 것은 물론, 주조 완료 시 별도의 후속 공정이 필요없는 본 발명에 이르게 되었다.
상기한 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
일본공개특허 제1997-253822호(1997.09.30) 일본공개특허 제1992-123584호(1992.04.23)
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 볼 타입 코어핀을 이용하여 파이프 내 용탕 혼입을 방지함과 동시에, 주조 제품 생산 후 별도의 버 제거 공정, 취출 후 끝단 삭제 가공 공정이 필요없는 파이프 내 용탕 혼입 방지 기능을 갖는 코어핀 및 이를 이용한 주조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 파이프 내 용탕 혼입 방지 기능을 갖는 코어핀은 금형에 삽입된 파이프의 일단에 접촉하여 상기 파이프 일단을 밀폐하는 것을 특징으로 한다.
상기 파이프 일단에 접촉하는 볼과, 이 볼에 착탈 가능하게 결합되는 고정핀을 포함한다.
상기 볼과 상기 고정핀의 일단은 나사 결합된 것을 특징으로 한다.
상기 볼의 직경은 상기 파이프 내경보다 큰 것을 특징으로 한다.
상기 금형에는 알루미늄 용탕 또는 마그네슘 용탕 중에서 선택된 어느 하나가 주입되고, 상기 볼의 재질은 탄소강 또는 스테인리스 강 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 볼의 직경과 상기 파이프 내경의 관계는 하기의 수식을 만족하는 것을 특징으로 한다.
d x (5/3) ≤ D ≤ 3d (d : 파이프 내경, D : 볼의 직경)
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 파이프 내 용탕 혼입 방지 기능을 갖는 코어핀을 이용한 주조장치는, 금형; 상기 금형에 삽입되는 파이프; 및 상기 금형에 삽입된 상기 파이프의 일단에 접촉하여 상기 파이프 일단을 밀폐하는 코어핀을 포함한다.
일단이 고정된 유압 실린더를 더 포함하고, 상기 코어핀은, 상기 파이프의 외경 일단부에 선택적으로 접촉하여 상기 파이프를 고정할 수 있도록 상기 유압 실린더의 타단에 결합된 것을 특징으로 한다.
상기 코어핀은, 상기 파이프 일단에 접촉하는 볼과, 이 볼에 착탈 가능하게 결합되는 고정핀을 포함한다.
상기 볼과 상기 고정핀의 일단은 나사 결합된 것을 특징으로 한다.
상기 볼의 직경은 상기 파이프 내경보다 큰 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기한 기술적 구성으로 인해 아래와 같은 다양한 효과를 얻을 수 있는 이점이 있다.
첫째, 파이프가 열팽창에 의해 확장되더라도 용탕 혼입이 방지되므로, 제품 수율이 향상되고, 주조제품의 품질이 향상되는 이점이 있다.
둘째, 파이프 내경에 따라 다양한 크기의 볼을 갖는 코어핀을 사용할 수 있는 이점이 있다.
셋째, 하나의 금형에 대하여 다양한 크기의 내경을 갖는 파이프 인서트 다이캐스팅 제품 성형이 가능한 이점이 있다.
도 1은 종래 일반적인 코어핀을 이용한 주조 방식을 나타낸 도면,
도 2는 종래 용접 비드를 이용한 주조 방식을 나타낸 도면,
도 3은 종래 압접 방식을 이용한 주조 방식을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 파이프 내 용탕 혼입 방지 기능을 갖는 코어핀을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 파이프 내 용탕 혼입 방지 기능을 갖는 코어핀을 이용한 주조장치를 나타낸 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 파이프 내 용탕 혼입 방지 기능을 갖는 코어핀 및 이를 이용한 주조장치를 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 파이프 내 용탕 혼입 방지 기능을 갖는 코어핀은, 금형에 삽입된 파이프(P)의 일단에 접촉하여 상기 파이프(P) 일단을 밀폐하는 것을 특징으로 한다.
이러한 파이프 내 용탕 혼입 방지 기능을 갖는 코어핀은, 볼(12)과, 이 볼(12)에 착탈 가능하게 결합되는 고정핀(14)을 포함한다.
볼(12)은 파이프(P) 일단에 밀착됨으로써 파이프(P) 내경으로 용탕이 혼입되는 것을 방지한다.
또한, 볼(12)과 고정핀(14)은 서로 착탈 가능하게 결합되기 때문에, 볼(12)이 마모되는 등 교체 필요성이 있을 때, 언제라도 교체 가능한 것은 물론, 파이프(P) 내경에 따라 직경이 다른 볼을 교체 사용 가능하므로, 코어핀의 크기에 따라 금형이 수정되는 것을 방지할 수 있게 된다.
볼(12)과 고정핀(14)의 착탈 가능한 구성은 설계자의 선택에 따라 다양하게 변형 설계될 수 있으며, 일 예로 볼(12)에 홀을 형성하고, 홀이 형성된 내주면에 나사골을 형성, 고정핀(14)의 외주면에는 상기 나사골과 대응되는 나사산을 형성함으로써, 볼(12)과 고정핀(14)을 나사 결합하는 방식이 적용될 수도 있다.
한편, 금형에는 알루미늄 또는 마그네슘 용탕이 주입될 수 있고, 볼(12)의 재질은 기계 구조용 탄소강 또는 스테인리스 스틸강이 적용될 수 있다.
기계 구조용 탄소강은, C, Si, Mn, P, S, Fe 등의 조성물을 포함하는 것이 바람직하고, 스테인리스강의 경우 C, Si, Mn, P, S, Cr, Ni, Fe 등의 조성물을 포함하는 것이 바람직한바, 탄소강은 STKM 11 ~ 18, 스테인리스강은 SUS 304, 316, 416, 440 재질을 만족할 수 있도록 상술한 조성물의 범위를 조절, 최대한 내구성을 확보하는 것이 바람직하다.
볼(12)의 지름은 파이프(P) 내경 및 설계자의 의도에 따라 다양하게 변형하여 적용될 수 있는데, 본 발명자는 약 2 ~ 30mm 범위의 볼을 적용하였다.
본 발명자는 본 발명의 목적 달성을 위한 볼(12) 지름과 파이프(P) 내경과의 관계를 최적화하기 위해 다양한 실험을 수행하였는데, 이러한 실험으로부터 도출된 최적화된 볼(12) 직경과 파이프(P) 내경과의 관계는 아래와 같다.
d x (5/3) ≤ D ≤ 3d (d : 파이프 내경, D : 볼의 직경)
볼(12)의 직경이 파이프(P) 내경의 5/3에 미치지 못 하는 경우, 열 팽창에 의해 확장되는 파이프(P) 내경을 완전하게 밀폐하지 못 해 파이프(P) 내부로 용탕이 혼입되는 것을 방지할 수 없는바, 파이프(P) 내측에 여전히 버가 발생하는 것을 확인하였고, 볼(12)의 직경이 파이프(P) 내경의 3배를 초과하는 경우에는 볼(12) 제조시 소요되는 비용 대비 그 이상의 효과가 미미한 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 볼(12)의 직경과 파이프(P) 내경과의 관계는 상술한 범위에서 조절되는 것이 바람직하다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 파이프 내 용탕 혼입 방지 기능을 갖는 코어핀을 이용한 주조장치는, 금형(30), 금형(30)에 삽입되는 파이프(P), 금형(30)에 삽입된 파이프(P)의 일단에 접촉하여 파이프(P) 일단을 밀폐하는 코어핀(10)을 포함한다.
코어핀(10)은 상술한 '용탕 혼입 방지 기능을 갖는 코어핀'과 대동소이하므로, 이에 대한 상세한 설명은 상술한 것으로 갈음한다.
금형(30)은 최종 주조 제품의 형상에 따라 다양하게 설계되고, 이러한 금형(30)의 내부에는 파이프(P)가 내장된다.
파이프(P)는 금형(30)에 내장되어 고정된 상태를 유지하여야 하는데, 파이프(P) 고정을 위해 본 발명은 유압 실린더(20), 코어핀(10)을 포함하는 것이 바람직하다.
유압 실린더(20)의 일단은 금형(30)에 고정된다.
유압 실린더(20) 고정을 위해 별도의 구조물을 금형(30) 주변에 설치할 수도 있다.
유압 실린더(20)의 타단에는 코어핀(10)의 고정핀(12)이 결합된다.
유압 실린더(20)의 길이가 신장, 축소됨에 고정핀(12) 끝단에 결합된 볼(14)이 파이프(P)를 선택적으로 막아주면서 파이프(9)를 고정, 고정해제 하게 된다.
한편, 코어핀(10)을 유압 실린더(20)에 결합하지 않고, 별도의 클램핑 부재(미도시)를 유압 실린더(20)에 결합한 후, 클램핑 부재를 사용하여, 코어핀(10) 끝단을 선택적으로 클랭핑하는 것도 가능한바, 이는 설계자의 의도에 따라 다양하게 변형하여 적용될 수 있다.
파이프(P)를 더 견고하게 고정할 수 있도록 파이프(P)에는 가이드 핀(40)이 용접될 수도 있으며, 이러한 가이드 핀(40)은 파이프(P)를 금형(30) 내로 이동시키는 작업을 할 때, 이송로봇이 파이프(P)를 용이하게 클랭핑할 수 있도록 파이프(P) 외주면에 돌출 형성되는바, 금형(30) 합형 시에는 고정측 또는 이동측 금형(30)에 고정됨으로써 파이프(P)를 더 견고하게 고정하는 기능을 한다.
본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
P : 파이프 10 : 코어핀
12 : 볼 14 : 고정핀
20 : 유압 실린더 30 : 금형
40 : 가이드 핀

Claims (11)

  1. 금형에 삽입된 파이프의 일단에 접촉하여 상기 파이프 일단을 밀폐하도록 상기 파이프 일단에 접촉하는 볼과, 이 볼에 착탈 가능하게 결합되는 고정핀을 포함하는, 파이프 내 용탕 혼입 방지 기능을 갖는 코어핀.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 볼과 상기 고정핀의 일단은 나사 결합된 것을 특징으로 하는, 파이프 내 용탕 혼입 방지 기능을 갖는 코어핀.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 볼의 직경은 상기 파이프 내경보다 큰 것을 특징으로 하는, 파이프 내 용탕 혼입 방지 기능을 갖는 코어핀.
  5. 청구항 1, 3 및 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금형에는 알루미늄 용탕 또는 마그네슘 용탕 중에서 선택된 어느 하나가 주입되고,
    상기 볼의 재질은 탄소강 또는 스테인리스 강 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 파이프 내 용탕 혼입 방지 기능을 갖는 코어핀.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 볼의 직경과 상기 파이프 내경의 관계는 하기의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는, 파이프 내 용탕 혼입 방지 기능을 갖는 코어핀.

    d x (5/3) ≤ D ≤ 3d (d : 파이프 내경, D : 볼의 직경)
  7. 금형;
    상기 금형에 삽입되는 파이프; 및
    상기 금형에 삽입된 상기 파이프의 일단에 접촉하여 상기 파이프 일단을 밀폐하도록 상기 파이프 일단에 접촉하는 볼과, 이 볼에 착탈 가능하게 결합되는 고정핀을 포함하는 코어핀을 포함하는, 파이프 내 용탕 혼입 방지 기능을 갖는 코어핀을 이용한 주조장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    일단이 고정된 유압 실린더를 더 포함하고,
    상기 코어핀은, 상기 파이프의 외경 일단부에 선택적으로 접촉하여 상기 파이프를 고정할 수 있도록 상기 유압 실린더의 타단에 결합된 것을 특징으로 하는, 파이프 내 용탕 혼입 방지 기능을 갖는 코어핀을 이용한 주조장치.
  9. 삭제
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 볼과 상기 고정핀의 일단은 나사 결합된 것을 특징으로 하는, 파이프 내 용탕 혼입 방지 기능을 갖는 코어핀을 이용한 주조장치.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 볼의 직경은 상기 파이프 내경보다 큰 것을 특징으로 하는, 파이프 내 용탕 혼입 방지 기능을 갖는 코어핀을 이용한 주조장치.
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