KR101609653B1 - 원심주조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원심주조방법에 관한 것으로, 상기 원심주조방법은 하부금형에 로터 인서트를 삽입하는 인서트삽입단계;인서트가 개재된 상,하부금형이 폐쇄된 후, 모터에 의해 금형이 회전되며,금형내부로 용탕이 주입되는 용탕주입단계;상기 용탕주입단계에서 성형된 주조품을 냉각시킨 후, 금형외부로 취출하는 취출단계;로 구성되되, 상기 용탕주입단계에는 금형내부로 용탕을 주입함과 동시에 가스를 주입하는 것을 포함하는 것으로, 본 발명은 원심주조기에 가스주입부를 설치하여, 금형내부의 압력을 높힘으로써 양질의 주조품을 제작할 뿐만 아니라 주조작업의 효율성을 향상시키는 현저한 효과가 있다.

Description

원심주조방법{Centrifugal Casting Method}

본 발명은 원심주조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게 설명하면, 원심주조기에 가스주입부를 구비하여 금형내부로 가스를 주입시킴으로써 양질의 주조품을 얻는 원심주조방법에 관한 것이다.

일반적으로 원심주조란 주형을 회전시키면서 용융금속을 흘려 보내고 원심력을 이용하여 주물을 만드는 주조법으로, 주물을 만들 때는 용융금속을 중력의 작용에 의해 주형 속에 흘려 보내는데, 이 방법으로는 형태가 복잡한 주물이나 미세한 주물의 경우에는 용융금속이 구석구석까지 도달하지 않을 때가 있으므로, 이런 경우원주를 따라 방사상으로 주형을 배치하여 반지름 방향으로 용융금속의 유로를 만들어 놓고 원판의 중심으로 흘러 들어가게 하고, 원판을 회전시켜 원심력에 의해 가압하면서 주조한다.

종래기술로서, 등록특허공보 등록번호 제10-1121779호(원심주조장치 및 방법)에 의하면, 상기 원심주조장치 및 방법은 베이스부와, 베이스부에 회전 가능하게 구비되는 회전테이블과, 베이스부에 구비되고 회전테이블을 일정 각도씩 회전 구동시키는 인덱스모터부와, 회전테이블에 회전 가능하게 설치되는 금형안착부와, 베이스부에 구비되고 금형안착부가 용탕주입위치에 진입하면 금형안착부를 회전구동시키는 스윙모터부와, 금형안착부가 회전되면 금형안착부에 안착된 지그금형에 용탕을 주입하는 용탕주입부와, 인덱스모터부, 스윙모터부 및 용탕주입부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다고 기재되어 있다.

또한, 다른 종래기술로서, 등록특허공보, 등록번호 제10-1206674호(알루미늄 회전자 원심주조방법 및 원심주조장치)에 의하면, 상기 알루미늄 회전자 원심주조방법 및 원심주조장치는 규소 강판의 적층으로 이루어진 대형 회전자의 내부를 관통하는 관통홀에 알루미늄 용융액을 주입하여 유도자기장을 발생시키기 위한 회로를 형성할 수 있도록 한 것으로, 턴 테이블(T) 위에 규소강판이 적층된 회전자(20)를 상,하부 금형(30,10)사이에 끼워서 회전자의 회전자 바 홀에 용탕을 주입하는 원심주조장치에 있어서; 상기 하부 금형(10)은 회전자(20)의 하단부 외곽이 안치되는 안치홈(11)이 형성되고, 이 안치홈(11)의 하부 내측에는 회전자(20)의 샤프트 홀(21)과 회전자 바 홀(22)이 상호 연통될 수 있도록 공간부(13)가 형성되며; 상기 샤프트 홀(21)의 내주면에는 내열성 단열패드(40)가 밀착설치되되 이 내열성 단열패드(40)의 상,하부에는 회전자(20) 상,하단면의 회전자 바 홀(22)을 제외한 나머지 부분을 덮어주는 판상의 덮개(42,44)가 구비되며, 상기 상부 금형(30)은 회전자(20)의 상단부 외곽을 눌러주는 안치홈(32)이 형성되고, 이 안치홈(32)의 상부 내측에는 회전자(20)의 회전자 바 홀(22)에서 샤프트 홀(21)로 연통되는 공간부(33)가 형성되어 알루미늄 용탕을 상기 상부금형(30)의 탕구(31)에 주입하여 샤프트 홀(21)로 하강하여 하부 금형(10)의 공간부(13)를 거쳐 회전자 바 홀(22)로 주입되도록 구성된다고 기재되어 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 원심주조방법으로 제조된 주조품은 조직이 치밀하지 못하다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 원심주조기에 가스주입부를 설치하여, 금형내부의 압력을 높힘으로써 양질의 주조품을 제작할 뿐만 아니라 주조작업의 효율성이 높은 원심주조방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은 원심주조방법에 관한 것으로, 상기 원심주조방법은 하부금형에 로터 인서트를 삽입하는 인서트삽입단계;인서트가 개재된 상,하부금형이 폐쇄된 후, 모터에 의해 금형이 회전되며,금형내부로 용탕이 주입되는 용탕주입단계;상기 용탕 주입단계에서 성형된 주조품을 냉각시킨 후, 금형외부로 취출하는 취출단계;로 구성되되, 상기 용탕주입단계에는 금형내부로 용탕을 주입함과 동시에 가스를 주입하는 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명은 원심주조기에 가스주입부를 설치하여, 금형내부의 압력을 높힘으로써 양질의 주조품을 제작할 뿐만 아니라 주조작업의 효율성을 향상시키는현저한 효과가 있다.

도1은 본 발명의 원심주조방법의 개요도
도2는 본 발명에서 사용되는 원심주조기의 사시도
도3은 본 발명에서 사용되는 원심주조기의 하부금형이 승강한 상태의 상태도
도4은 본 발명에서 사용되는 원심주조기의 가스주입부 확대도
도5는 도4에서 노즐파이프가 승강된 상태의 가스주입부 학대도

본 발명은 원심주조방법에 관한 것으로, 하부금형에 로터 인서트를 삽입하는 인서트삽입단계; 인서트가 개재된 상,하부금형이 폐쇄된 후, 모터에 의해 금형이 회전되며, 금형내부로 용탕이 주입되는 용탕주입단계; 상기 주물주입단계에서 성형된 주조품을 냉각시킨 후, 금형외부로 취출하는 취출단계;로 구성되되, 상기 주물주입단계와 동시에 가스주입단계가 이루어지는 것으로, 가스주입단계는 금형내부로 가스가 주입되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 용탕주입단계의 전공정으로 하부금형에 로터 인서트를 삽입하는 인서트삽입단계;가 추가되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 원심주조방법에서 사용되는 원심주조기(100)는 지지프레임(110)과, 상기 지지프레임(110)의 상부면에 설치되되 하부실린더(121)에 의해 승하강되는 하부금형(120)과, 상기 하부금형(120)의 상부에 설치되며 상부면에 용탕이 주입되는 용탕주입구가 형성된 상부금형(130)으로 구성되되, 상기 하부금형(120)의 하부에는 모터가 결합되며, 상기 모터에 의해 하부금형(120) 및 상부금형(130)이 회전되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지지프레임(110)의 상부면에는 수직방향으로 두개 이상의 지지봉(151)이 결합되고, 상기 지지봉(151)의 상부면에는 상부플레이트(152)가 수평방향으로 결합되며, 상기 상부플레이트(152)에는 중공체(131)가 고정 결합되는 것으로, 상기 중공체(131)는 상부플레이트(152)를 관통하도록 설치되며, 상기 중공체(131)의 하부에는 상부금형(130)이 결합되되, 상기 상부금형(130)은 성형시, 하부금형(120)과 결합되어 회전되어야 하므로, 중공체(131)에 베어링에 의해 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부금형(130)의 용탕주입구에는 가스주입부(150)가 설치되며, 상기 가스주입부(150)는 외주연에 가스주입구(156)가 형성된 노즐파이프(155)와, 상기 노즐파이프(155)의 상부에 수직방향으로 결합되는 상부실린더(154)로 구성되어, 상부실린더(154)가 하강하면 노즐파이프(155)의 하부 끝단부가 상부금형(130) 내부에 위치하고, 상부실린더(154)가 상승하면 노즐파이프(155)의 하부 끝단부가 상부금형(130) 외부에 위치하는 것으로, 상기 가스주입부(150)는 상부금형(130) 내부에 가스를 주입하여 금형내부 압력을 높이는 역할을 하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 첨부도면에 의해 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명의 원심주조방법의 개요도, 도2는 본 발명에서 사용되는 원심주조기의 사시도, 도3은 본 발명에서 사용되는 원심주조기의 하부금형이 승강한 상태의 상태도, 도4은 본 발명에서 사용되는 원심주조기의 가스주입부 확대도, 도5는 도4에서 노즐파이프가 승강된 상태의 가스주입부 학대도이다.

본 발명은 원심주조기에 가스주입부를 설치하여, 금형내부의 압력을 높힘으로써 주조작업의 효율성을 향상시키는 것으로, 모든 원심주조기에 적용되어질 수 있다.

본 발명에서는 설명을 용이하게 하기 위해 모터 로터를 제작하는 원심주조기를 실시예로 들어 설명하며, 본 발명에서 사용되는 원심주조기에 의해 제조되는 로터는 회전자라고도 하며, 발전기, 전동기, 터빈, 수차 등의 회전 기계에서 회전하는 부품을 일컫는다.

본 발명에서 사용되는 원심주조기는 지지프레임과, 상기 지지프레임의 상부면에 설치되며, 내부에 로터 인서트가 장착되는 하부금형과, 상기 하부금형의 상부에 설치되며 상면에 용탕주입구가 형성된 상부금형으로 구성되되, 상기 하부금형의 하부에는 모터가 결합되며, 상기 모터에 의해 하부금형 및 상부금형이 회전된다.

또한, 상기 하부금형의 하부에는 모터가 안착되는 안착판이 설치되고, 상기 안착판에 수직방향으로 하부실린더가 결합되어, 하부실린더의 신축에 따라 안착판이 승하강 하며, 이에 따라 안착판에 안착된 모터 및 모터에 연결된 하부금형이 승하강되는 것이다.

더욱 자세하게 설명하면, 상기 하부실린더의 일단은 안착판의 상면에 결합되고, 타단은 지지프레임의 상부 저면에 결합되어, 하부실린더의 신축에 따라 하부금형이 승하강되는 것이다.

한편, 도1에 도시된 바와 같이, 지지프레임의 상부면에는 수직방향으로 두개 이상의 지지봉이 결합되고, 상기 지지봉의 상부면에는 상부플레이트가 수평방향으로 결합되는 것으로, 상기 상부플레이트는 지지프레임의 상부면에서 일정간격 이격되어 소정높이를 갖도록 결합된다.

또한, 상기 상부플레이트에는 중공체가 고정 결합되되, 상기 중공체는 상부플레이트를 관통하여 설치되며, 상기 중공체의 하부에는 상부금형이 결합되는 것으로, 상기 상부금형은 성형시, 하부금형과 결합되어 회전되어야 하므로, 중공체의 하부에 베어링으로 연결되어 회전가능하게 결합된다.

그리고 상기 중공체의 상부면에는 용탕이 주입되는 용탕주입구가 형성되며, 상기 용탕주입구는 상부금형 내부로 용탕이 유입되도록 한다.

또한, 상기 중공체의 하부에 결합되는 상부금형은 공회전가능하도록 결합되어, 상기 상부금형이 하부금형과 결합되었을 때, 구동모터에 의해 하부금형과 함께 회전되는 것이다.

한편, 상기 중공체의 상부측에는 가스주입부가 설치되되, 상기 가스주입부는 상부금형 내부에 질소 등과 같은 불활성가스를 주입하여 금형내부 압력을 높이는 역할을 하는 것이다.

도2에 도시된 바와 같이, 상부플레이트의 상부면에는 수직단면이 'ㄱ'인 지지앵글이 고정되고, 지지앵글의 상부 끝단부에 상부실린더가 상부플레이트와 수직방향으로 결합되며, 상기 상부실린더의 하부끝단부에 노즐파이프가 결합된다.

또한, 상기 노즐파이프는 중공체를 관통하도록 설치되며, 그 하부끝단부가 상부금형 내부에 위치하도록 한다.

그리고 상기 노즐파이프의 외주연에는 가스주입구가 형성되는 것으로, 상기 가스주입구를 통해 질소와 같은 불활성가스가 금형 내부로 공급되는 것이다.

상기 노즐파이프는 상부실린더에 의해 승하강하되, 상부실린더가 승강된 상태에서는 노즐파이프의 하부 끝단부가 상부금형 외부에 위치하고, 상부실린더가 하강되면 노즐파이프의 하부 끝단부가 상부금형 내부에 위치하게 되는 것이다.

또한, 도5에 도시된 바와 같이, 상부실린더가 승강된 상태에서는 노즐파이프가 용탕주입구 통로를 막지않아, 용탕의 주입시 용탕의 흐름을 방해하지 않으며, 상부실린더가 하강되면, 용탕주입구 통로를 막음로써, 가스의 손실을 최소화 하게 된다.

즉, 작업자는 상부금형 내부로 가스를 주입하기 위해 상부실린더를 하강시킨뒤, 가스탱크로부터 가스가 공급되도록 하여야하며, 원심주조작업이 끝난 후에는 상부실린더를 승강시켜, 노즐파이프의 가스주입구가 상부금형 외부에 위치하도록 한다.

그리고 본 발명에서 사용되는 노즐은 가스탱크와 결합되되, 상기 가스탱크는 기체를 압축하여 압력을 높이는 콤프레셔와 연결되어 있으며, 상기 가스탱크에는 과잉의 압력을 방출하여 공기탱크의 안전을 유지하기 위해 안전밸브가 설치되어 있다.

이하에서는 본 발명의 원심주조기를 이용하여 원심주조방법을 설명한다.

먼저, 작업자는 하부금형에 로터 인서트를 삽입하는 인서트삽입한다.

그 후, 하부금형이 하부실린더에 의해 상승되며, 상,하부금형이 폐쇄되도록 한다.

그리고 모터에 의해 상,하부금형이 회전되고, 상부금형의 용탕주입구를 통해 금형내부로 용탕을 주입시키며, 금형내부로 용탕이 주입되는 동안, 질소도 금형내부로 주입된다.

이 때, 상기 질소는 가스주입부에 의해 금형내부로 주입되는 것으로, 작업자는 상부실린더를 하강시켜, 상부실린더의 하부끝단부에 결합된 노즐파이프가 상부금형 내부로 삽입되게 한 후, 질소를 공급하며, 질소공급이 끝난후에는 다시 상부실린더를 상승시켜 노즐파이프가 상부금형 외부에 위치하도록 한다.

그리고 성형이 완료된 주조품을 냉각시킨 후, 금형외부로 취출하게 되는 것이다.

따라서 본 발명은 원심주조기에 가스주입부를 설치하여, 금형내부의 압력을 높힘으로써 양질의 주조품을 제작할 뿐만 아니라 주조작업의 효율성을 향상시키는현저한 효과가 있다.

100:원심주조기 110:지지프레임
120:하부금형 121:하부실린더
130:상부금형 131:중공체
132:용탕주입구 133:용탕주입구 통로
140:모터 141:안착판
150:가스주입부 151:지지봉
152:상부플레이트 153:지지앵글
154:상부실린더 155:노즐파이프
156:가스주입구

Claims (5)

1. 지지프레임(110)과, 상기 지지프레임(110)의 상부면에 설치되되 하부실린더(121)에 의해 승하강되는 하부금형(120)과, 상기 하부금형(120)의 상부에 설치되며 상부면에 용탕이 주입되는 용탕주입구(132)가 형성된 상부금형(130)으로 구성된 원심주조기(100)의 상,하부금형(120,130)이 폐쇄된 후, 모터(140)에 의해 금형이 회전되며, 금형내부로 용탕이 주입되는 용탕주입단계; 상기 용탕주입단계에서 주입된 용탕을 응고시킨 후, 주조품을 금형외부로 취출하는 취출단계;를 포함하되, 상기 용탕주입단계에서는 금형내부로 용탕이 주입됨과 동시에 가스가 주입되는 원심주조방법에 있어서,
   상기 용탕주입단계의 전 공정으로 하부금형에 로터 인서트를 삽입하는 인서트삽입단계;가 더 포함되며,
   상기 원심주조기(100)의 하부금형(120)의 하부에는 모터(140)가 결합되며, 상기 모터(140)에 의해 하부금형(120) 및 상부금형(130)이 회전되는 것으로,
   상기 하부금형(120)의 하부에는 모터(140)가 안착되는 안착판(141)이 설치되고, 상기 안착판(141)에 수직방향으로 하부실린더(121)가 결합되어, 하부실린더(121)의 신축에 따라 안착판(141)이 승하강하며, 이에 따라 안착판(141)에 안착된 모터(140)와 모터(140)에 연결된 하부금형(120)이 승하강되는 것이며,
   상기 지지프레임(110)의 상부면에는 수직방향으로 두 개 이상의 지지봉(151)이 결합되고, 상기 지지봉(151)의 상부면에는 상부플레이트(152)가 수평방향으로 결합되며, 상기 상부플레이트(152)에는 중공체(131)가 고정결합되는 것으로, 상기 중공체(131)는 상부플레이트(152)를 관통하도록 설치되며, 상기 중공체(131)의 하부에는 상부금형(130)이 회전가능하게 결합되되, 상기 상부금형(130)은 상부의 중공체(131)에 대하여 공회전되며,
   또한, 상부금형(130)은 구동모터(140)에 의해 회전되는 하부의 하부금형(120)과 결합되어 상기 하부금형(120)과 함께 회전하는 것이고,
   상기 상부플레이트(152)의 상부면에는 수직단면이 ‘ㄱ’인 지지앵글(153)이 고정되고, 지지앵글(153)의 상부 끝단부에 상부실린더(154)가 상부플레이트(152)와 수직방향으로 결합되며, 상기 상부실린더(154)의 하부 끝단부에 노즐파이프(155)가 결합되는 것이며,
   상기 상부금형(130)의 상부측에는 가스주입부(150)가 설치되되, 상기 가스주입부(150)는 외주연에 가스주입구(156)가 형성된 노즐파이프(155)와, 상기 노즐파이프(155)의 상부에 수직방향으로 결합되는 상부실린더(154)로 구성되어, 상부실린더(154)가 하강하면 노즐파이프(155)의 하부 끝단부가 상부금형(130) 내부에 위치하고, 상부실린더(154)가 상승하면 노즐파이프(155)의 하부 끝단부가 상부금형(130) 외부에 위치하여, 상기 가스주입부(150)는 상부금형(130) 내부에 가스를 주입하여 금형내부 압력을 높이는 것으로,
   상기 상부실린더(154)가 승강된 상태에서는 노즐파이프(155)가 용탕주입구(132) 통로를 막지않아, 용탕의 주입시 용탕의 흐름을 방해하지 않으며, 상부실린더(154)가 하강되면, 용탕주입구(132) 통로를 막게 됨으로써 가스의 손실을 줄이는 것으로, 작업자는 상부금형(130)의 내부로 가스를 주입하기 위해서는 상부실린더(154)를 하강시킨 뒤, 가스탱크로부터 가스가 공급되도록 하여야하며, 원심주조작업이 끝난 후에는 상부실린더(154)를 승강시켜, 노즐파이프(155)의 가스주입구(156)가 상부금형(130)의 외부에 위치하도록 하는 것이 특징인 원심주조방법.
   
   
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