KR101636814B1

KR101636814B1 - 정밀제품에 적합한 원심주조방법

Info

Publication number: KR101636814B1
Application number: KR1020150097911A
Authority: KR
Inventors: 최상진
Original assignee: 주식회사 기하정밀; 최상진
Priority date: 2015-07-09
Filing date: 2015-07-09
Publication date: 2016-07-20

Abstract

본 발명은 정밀제품에 적합한 원심주조방법에 관한 것으로, 원심력을 이용하여 용탕이 짧은 시간에 복잡하고 미세한 홈까지 도달하도록 하는 정밀제품에 적합한 원심주조방법에 있어서, 턴테이블(130)의 주형삽입홈(132)과 주입컵삽입홈(131)에 각각 주형(33)과 주입컵주형(34)을 삽입 장착시키는 장착단계; 턴테이블(130)이 회전되는 턴테이블 회전단계; 턴테이블(130) 회전단계에서 회전되는 턴테이블(130) 내부로 용탕을 주입하는 용탕주입단계; 턴테이블(130)을 정지시키고, 주형 외부로 주조품을 탈거하는 탈거단계;를 포함하는 것으로, 본 발명은 일반적인 중력주조 장치를 사용할때보다 조직이 치밀하고 기계적, 물리적으로 뛰어난 양질의 제품을 제작하게 됨으로 제품회수율 및 작업의 효율성이 높고, 주물사 소요량이 감소함으로 조형비용 등을 절감시켜 경제적으로도 뛰어난 현저한 효과가 있다.

Description

정밀제품에 적합한 원심주조방법{Centrifugal casting method for Precision product}

본 발명은 정밀제품에 적합한 원심주조방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게 설명하면, 원심력을 이용하여 용탕이 짧은 시간에 금형의 복잡하고 미세한 홈까지 도달하도록 함으로써, 얇고 복잡한 형상 제품도 주조가능한 원심주조방법에 관한 것이다.

일반적으로 원심주조는 등록특허공보, 등록번호 제10-1121779호(원심주조장치 및 방법)에서 배경기술로 기재된 바와 같이, 주형을 회전시키면서 용융금속을 흘려 보내고 원심력을 이용하여 주물을 만드는 주조법으로, 형태가 복잡한 주물이나 미세한 주물의 경우에 원주를 따라 방사상으로 주형을 배치하여 반지름방향으로 용융금속의 유로(流路)를 만들어 놓고 원판의 중심으로 흘러 들어가게 하고, 원판을 회전시켜 원심력에 의해 가압하면서 주조한다.

종래기술로서, 상기 등록특허공보, 등록번호 제10-1121779호(원심주조장치 및 방법)에 의하면, 원심주조장치는 베이스부; 상기 베이스부에 회전 가능하게 구비되는 회전테이블; 상기 베이스부에 구비되고, 상기 회전테이블을 일정 각도씩 회전 구동시키는 인덱스모터부; 상기 회전테이블에 회전 가능하게 설치되는 금형안착부; 상기 베이스부에 구비되고, 상기 금형안착부가 용탕주입위치에 진입하면 상기 금형안착부를 회전 구동시키는 스윙모터부; 상기 금형안착부가 회전되면 상기 금형안착부에 안착된 지그금형에 용탕을 주입하는 용탕주입부; 및 상기 인덱스모터부, 상기 스윙모터부 및 상기 용탕주입부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 스윙모터부는, 상기 금형안착부의 커플링홀부에 커플링 결합되는 커플링돌기를 갖는 커플링부; 상기 커플링부와 연결되어 상기 커플링부를 회전시키는 스윙모터; 및 상기 금형안착부가 용탕주입위치에 진입하면 상기 커플링돌기가 상기 커플링홀부에 삽입되어 커플링 결합되도록 상기 금형안착부를 향해 상기 커플링부를 이송시키는 스윙모터이송부를 포함하고, 상기 용탕주입부는, 레일이 구비되는 받침대; 상기 레일을 따라 이동되는 지지대; 및 상기 지지대에 회전 가능하게 결합되고, 용탕이 수용되는 래들부를 포함하고, 상기 래들부는, 용탕이 수용되는 래들; 상기 래들의 외측을 감싸는 고주파코일부; 및 상기 고주파코일부가 내부에 수용되고, 상기 지지대에 회전 가능하게 결합되는 래들하우징을 포함하고, 상기 제어부는, 상기 금형안착부가 용탕주입위치에 진입하면 감지센서를 통해 상기 금형안착부의 진입을 감지하고, 상기 스윙모터이송부의 작동에 의해 상기 커플링돌기를 상기 커플링홀부에 삽입하여 상기 스윙모터를 통한 상기 금형안착부의 회전을 이룬 후, 상기 금형안착부가 회전되면 상기 래들하우징을 회전시켜 상기 래들 에 수용되는 용탕을 상기 지그금형에 주입하는 것을 특징으로 한다고 기재되어 있다.

다른 종래기술로서, 등록특허공보, 등록번호 제10-1234171호(합금주조장치)에 의하면, 주조 작업에서 합금의 중력 유동 및 피딩을 위한 장치는 합금의 공급을 유지하는 공급 용기, 상기 용기가 포함되고 적절한 주조 온도로 합금의 공급을 유지하기 위해 상기 용기가 가열될 수 있는 노, 및 상기 노와 관련하여 상기 용기로부터 측방향 바깥쪽으로 장착되는 다이를 구비하고, 도관은 상기 용기와 상기 다이 사이에 연통을 제공하며, 상기 장치는 상기 용기로부터 상기 다이에 의하여 형성되는 다이 캐비티로의 상기 합금의 유동을 가능하게 하거나 방지하기 위하여 실질적으로 수평방향의 축선에 대해, 상기 노, 상기 용기 및 상기 다이를 포함하는 조립체를 가역적으로 경사지게 하는 수단을 포함한다고 기재되어 있다.

또한, 또 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 위에 규소강판이 적층된 회전자를 상,하부 금형사이에 끼워서 회전자의 회전자 바 홀에 용탕을 주입하는 원심주조장치에 있어서; 상기 하부 금형은 회전자의 하단부 외곽이 안치되는 안치홈이 형성되고, 이 안치홈의 하부 내측에는 회전자의 샤프트 홀과 회전자 바 홀이 상호 연통될 수 있도록 공간부가 형성되며; 상기 샤프트 홀의 내주면에는 내열성 단열패드가 밀착설치되되 이 내열성 단열패드의 상,하부에는 회전자 상,하단면의 회전자 바 홀을 제외한 나머지 부분을 덮어주는 판상의 덮개가 구비되며, 상기 상부 금형은 회전자의 상단부 외곽을 눌러주는 안치홈이 형성되고, 이 안치홈의 상부 내측에는 회전자의 회전자 바 홀에서 샤프트 홀로 연통되는 공간부가 형성되어 알루미늄 용탕을 상기 상부금형의 탕구에 주입하여 샤프트 홀로 하강하여 하부 금형의 공간부를 거쳐 회전자 바 홀로 주입되도록 구성된다고 기재되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 장치로 제품을 주조하게 될 경우, 조직이 치밀하지 못하다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 적은양의 용탕으로 조직이 치밀하고 기계적, 물리적으로 뛰어난 양질의 제품을 제작하게 됨으로 제품회수율 및 작업의 효율성이 높고, 주물사 소요량이 감소함으로 조형비용 등을 절감시키는 정밀제품에 적합한 원심주조방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은 정밀제품에 적합한 원심주조방법에 관한 것으로, 원심력을 이용하여 용탕이 짧은 시간에 복잡하고 미세한 홈까지 도달하도록 하는 정밀제품에 적합한 원심주조방법에 있어서, 턴테이블(130)의 주형삽입홈(132)과 주입컵삽입홈(131)에 각각 주형(33)과 주입컵주형(34)을 삽입 장착시키는 장착단계; 턴테이블(130)이 회전되는 턴테이블 회전단계; 턴테이블(130) 회전단계에서 회전되는 턴테이블(130) 내부로 용탕을 주입하는 용탕주입단계; 턴테이블(130)을 정지시키고, 주형 외부로 주조품을 탈거하는 탈거단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명은 일반적인 중력주조 방법으로 제품을 제작할때보다 적은양의 용탕으로 조직이 치밀하고 기계적, 물리적으로 뛰어난 양질의 제품을 제작하게 됨으로 제품회수율 및 작업의 효율성이 높고, 주물사 소요량이 감소함으로 조형비용 등을 절감시켜 경제적으로도 뛰어난 현저한 효과가 있다.

또한, 원심력을 이용하여 용탕이 짧은 시간에 복잡하고 미세한 홈까지 도달하도록 함으로써, 얇고 복잡한 형상의 정밀한 제품도 주조가능하다는 현저한 효과가 있다.

도1은 본 발명의 정밀제품에 적합한 원심주조장치의 측면도
도2는 본 발명의 정밀제품에 적합한 원심주조장치의 평면도
도3은 본 발명의 턴테이블이 수직단면도
도4는 도2에서 덮개가 닫힌상태의 상태도
도5는 본 발명의 정밀제품에 적합한 원심주조장치의 주형의 다른 배치 측면도
도6은 도5의 턴테이블의 정면도
도7은 도6의 상하부주형의 확대도

또한, 상기 턴테이블(130)은 샤프트에 결합되어 모터에 의해 회전되되, 지면과 수직방향으로 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 턴테이블(130)의 일면 중앙부에는 주입컵삽입홈(131)이 형성되고, 가장자리에는 원주방향으로 다수개의 주형삽입홈(132)이 형성되며, 상기 주입컵삽입홈(131)에는 주입컵주형(34)이 삽입되고, 상기 다수개의 주형삽입홈(132)에는 각각 주형(33)이 삽입되는 것으로, 턴테이블(130)에 주형삽입홈(132)을 형성하여 주형(33)을 장착하도록 함으로써, 하나의 금형에서 다양한 부품을 제조할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 첨부도면에 의해 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명의 정밀제품에 적합한 원심주조장치의 측면도, 도2는 본 발명의 정밀제품에 적합한 원심주조장치의 평면도, 도3은 본 발명의 턴테이블이 수직단면도, 도4는 도2에서 덮개가 닫힌상태도, 도5는 본 발명의 정밀제품에 적합한 원심주조장치의 주형의 다른 배치도이다.

본 발명에서 사용되는 원심주조장치는 지면으로부터 높이를 가지도록 설치되는 프레임(110)과; 상기 프레임(110)의 상부에 수평방향으로 설치되는 샤프트(120)와; 상기 샤프트(120)의 끝단부에 수직방향으로 결합되는 턴테이블(130)과; 상기 턴테이블(130)의 일면에 힌지결합되어 턴테이블(130)을 개폐하는 덮개(134)와; 상기 샤프트(120)를 회전시키는 구동모터(140);로 구성되는 것이다.

또한, 상기 턴테이블(130)의 일면 중앙부에는 주입컵삽입홈(131)이 형성되고, 가장자리에는 원주방향으로 다수개의 주형삽입홈(132)이 형성되며, 상기 주입컵삽입홈(131)에는 주입컵주형(34)이 삽입되고, 상기 다수개의 주형삽입홈(132)에는 각각 주형(33)이 삽입되는 것이다.

더욱 자세하게 설명하면, 본 발명의 정밀제품에 적합한 원심주조장치는 지면으로부터 높이를 가지도록 설치되는 프레임과, 상기 프레임의 상부에 수평방향으로 설치되는 샤프트와, 상기 샤프트의 끝단부에 수직방향으로 결합되는 턴테이블과, 상기 턴테이블의 전면에 힌지결합되어 턴테이블을 개폐하는 덮개와, 상기 샤프트를 회전시키는 구동모터로 구성된다.

그리고 상기 샤프트는 모터에 의해 회전되어야 하므로, 프레임의 상면에는 베어링과 같은 가이드부재가 결합되고, 상기 가이드부재에 샤프트가 결합됨으로써 상기 샤프트는 회전이 용이하도록 프레임의 상면에서 상부방향으로 이격되게 설치된다.

또한, 도1 내지 3을 참조하여 설명하면, 상기 샤프트의 끝단부에는 수직방향으로 턴테이블이 결합되되, 상기 턴테이블은 원판형상으로 형성되며, 전면 중앙부에는 주입컵삽입홈이 형성되고, 가장자리에는 원주방향으로 다수개의 주형삽입홈이 형성된다.

그리고 상기 주입컵삽입홈에는 주입컵주형이 삽입되고, 상기 다수개의 주형삽입홈에는 각각 주형이 삽입된다.

상기 주형삽입홈은 내부에 주형이 삽입된 상태에서 턴테이블이 회전될 때, 주형이 주형삽입홈 내부에서 회전되지 않고 고정되도록 내측면에 각이 형성되어, 수직단면은 '

'형상으로 형성된다.

또한, 상기 턴테이블의 전면에는 덮개가 힌지결합되어 턴테이블을 개폐하는 역할을 하는 것으로, 상기 턴테이블에 삽입되는 주입컵주형 및 주형은 턴테이블과 덮개 사이에 압박됨으로써 안정적으로 고정되어진다.

상기 덮개는 원판형상으로 형성되며, 내측면 중앙부에는 턴테이블의 주물컵삽입홈과 대응되는 위치에 삽입구멍이 형성되고, 턴테이블의 주형삽입홈과 대응되는 위치에는 홈이 형성되어 주형이 안정적으로 끼움고정될 수 있도록 한다.

또한, 상기 턴테이블의 외주연 일측에는 전방으로 돌출되게 아이볼트가 결합되고, 이와 대응되는 덮개의 외주연에는 아이볼트가 관통하도록 볼트구멍이 형성된 걸림플레이트가 결합된다.

즉, 도2 내지 4에 도시된 바와 같이, 사용자는 덮개를 하부로 회동시킨 다음, 걸림플레이트를 관통하여 전방으로 돌출되어있는 아이볼트의 끝단부에 잠금너트를 결합시킴으로써 턴테이블을 폐쇄하게되는 것이다.

즉, 사용자는 상기 덮개를 상,하부로 회동시켜 턴테이블에 형성된 주입컵삽입홈 및 주형삽입홈을 개폐한다.

그리고 상기 주형삽입홈 삽입되는 주형은 상,하부주형으로 이루어지는 것으로, 상기 상,하부주형은 접착제로 접합된 상태로 주형삽입홈에 삽입된다.

또한, 상기 주입컵주형도 상,하부로 분할되어 제작되며, 접착제로 접합된 상태로 주입컵삽입홈에 삽입된다.

그리고 상기 주입컵주형 및 상,하부주형는 석고, 금속, 세라믹 등 다양한재질로 제작되어 질 수 있으며, 본 발명에서는 실시례로서 주물사로 제작하여, 주형을 제작하는데 소요되는 비용을 절감하였다.

또한, 턴테이블과 주형을 일체화하지 않고, 턴테이블에 주형삽입홈을 형성하여 주형을 장착하도록 함으로써, 하나의 금형에서 다양한 부품을 제조할 수 있도록 하였다.

따라서 본 발명은 일반적인 중력주조 장치를 사용할때보다 적은양의 용탕으로 조직이 치밀하고 기계적, 물리적으로 뛰어난 양질의 제품을 제작하게 됨으로 제품회수율 및 작업의 효율성이 높고, 주물사 소요량이 감소함으로 조형비용 등을 절감시켜 경제적으로도 뛰어난 현저한 효과가 있다.

한편, 상기 샤프트의 끝단부에는 모터가 결합되어, 샤프트 및 샤프트의 끝단부에 결합된 턴테이블을 함께 회전시키게 된다.

도1를 참고하여 더욱 자세하게 설명하면, 상기 샤프트의 끝단부에는 풀리가 결합되고, 상기 풀리는 구동모터와 벨트로 연결되어, 모터의 구동력을 샤프트로 전달하며, 이에 따라 샤프트와 샤프트에 결합된 턴테이블이 회전되는 것이다.

그리고 본 발명에서는 턴테이블이 샤프트에 수직방향으로 설치되었으나, 수평방향으로도 설치되어 사용될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 상,하부주형은 도3 내지 도5에 도시된 바와 같이, 다양하게 배치될 수 있으며, 실시례로서 도5에 도시된 바와 같이, 주조품 중 두께가 두꺼운 부분이 주입구와 가까운 곳에 배치되고, 두께가 얇은 부분이 주입구와 먼 곳에 배치되도록 배열하여, 두께가 얇은 부분이 두께가 두꺼운 부분보다 먼저 식어버림으로써 용탕이 주형 구석구석까지 도달하지 못하여 불량이 발생하는 것을 감소시켰다.

즉, 주조품 중 두께가 두꺼운 부분이 주입구와 가까운 곳에 배치되고, 두께가 얇은 부분이 주입구와 먼 곳에 배치되도록 배열함으로써, 주입구와 먼 곳에 주입된 용탕이 먼저 응고되고, 주입구쪽 두께가 뚜거운 부분의 용탕이 마지막에 응고되게 하여, 주입구쪽에 형성된 압탕의 효과가 향상되도록 하는 것이다.

도5 내지 7을 참조하여 설명하여, 본 발명에서 사용되는 주형에 대해 더욱 자세하게 설명하면, 상기 주형은 자동차의 부품인 '인서트'를 제조하기 위한 주형으로, 상기 주형은 상부주형과 하부주형로 분할되어 이루어지되, 상기 하부주형은 테이블의 주형삽입홈에 안착되며 수직단면은 '

'형상으로 형성되고, 상부주형은 하부주형 상부에 결합되며 수직단면은 '

'형상으로, 상하를 관통하도록 용탕투입구가 형성되어 상하부주형 사이 공간으로 용탕이 투입되도록 한다.

상기 상,하부주형은 접착제로 접합된 상태로 주형삽입홈에 삽입된다.

또한, 상기 주입컵주형도 상,하부주형으로 분할되어 제작되며, 접착제로 접합된 상태로 주입컵삽입홈에 삽입된다.

한편, 본 발명의 정밀제품에 적합한 원심주조장치를 사용하여 원심주조방법을 설명하면 다음과 같다.

작업자는 먼저, 상,하부주형과 상,하부주입컵주형을 중자조형기에서 금형으로 조형한다.

그리고 상,하부주형 및 상,하부주입컵주형을 턴테이블의 주형삽입홈 및 주입컵삽입홈에 각각 삽입하여 장착시키는 것으로, 작업자는 상,하부주형을 중자접착제로 접합하여 조립한 뒤, 턴테이블의 주형삽입홈에 삽입하고, 상,하부주입컵주형을 중자접착제로 접합하여 조립한 뒤, 턴테이블의 주입컵삽입홈에 삽입한다.

그 후, 구동모터를 이용하여 턴테이블을 회전시키고, 주입컵주형에 용탕을 주입한다.

그리고 일정시간이 지난 후 제품이 완성되었으면 턴테이블을 정지시키고, 성형이 완료된 주조품을 냉각시킨 후, 주형외부로 주조품을 탈거하게 되는 것이다.

따라서 본 발명은 일반적인 중력주조 장치를 사용할때보다 조직이 치밀하고 기계적, 물리적으로 뛰어난 양질의 제품을 제작하게 됨으로 제품회수율 및 작업의 효율성이 높고, 주물사 소요량이 감소함으로 조형비용 등을 절감시켜 경제적으로도 뛰어난 현저한 효과가 있다.

100:원심주조장치
110:프레임 111:가이드부재
120:샤프트 121:풀리
130:턴테이블 131:주입컵삽입홈
132:주형삽입홈 133:아이볼트
134:덮개 135:걸림플레이트
136:잠금너트 137:힌지
31:하부주형 32:상부주형
33:주형 34:주입컵주형
140:모터 141:벨트

Claims

원심력을 이용하여 용탕이 짧은 시간에 복잡하고 미세한 홈까지 도달하도록 하기 위해 턴테이블(130)의 주형삽입홈(132)과 주입컵삽입홈(131)에 각각 주형(33)과 주입컵주형(34)을 삽입 장착시키는 장착단계; 턴테이블(130)이 회전되는 턴테이블 회전단계; 턴테이블(130) 회전단계에서 회전되는 턴테이블(130) 내부로 용탕을 주입하는 용탕주입단계; 턴테이블(130)을 정지시키고, 주형 외부로 주조품을 탈거하는 탈거단계;를 포함하는 정밀제품에 적합한 원심주조방법에 있어서,
상기 턴테이블(130)은 샤프트(120)에 결합되어 모터(140)에 의해 회전되되, 지면과 수직방향으로 결합되며,
상기 턴테이블(130)의 일면 중앙부에는 주입컵삽입홈(131)이 형성되고, 가장자리에는 원주방향으로 다수개의 주형삽입홈(132)이 형성되며, 상기 주입컵삽입홈(131)에는 주입컵주형(34)이 삽입되고, 상기 다수개의 주형삽입홈(132)에는 각각 주형(33)이 삽입되는 것으로, 턴테이블(130)에 주형삽입홈(132)을 형성하여 주형(33)을 장착하도록 함으로써, 하나의 금형에서 다양한 부품을 제조할 수 있도록 하되,
상기 턴테이블(130)의 전면에는 덮개(134)가 힌지결합되어 턴테이블(130)을 개폐하는 역할을 하는 것으로, 상기 턴테이블(130)에 삽입되는 주입컵주형(34) 및 주형(33)은 턴테이블(130)과 덮개(134) 사이에 압박됨으로써 안정적으로 고정되어 지고,
상기 덮개(134)는 원판형상으로 형성되며, 내측면 중앙부에는 턴테이블(130)의 주입컵삽입홈(131)과 대응되는 위치에 삽입구멍이 형성되고, 턴테이블(130)의 주형삽입홈(132)과 대응되는 위치에는 홈이 형성되어 주형(33)이 안정적으로 끼움고정될 수 있도록 하며,
또한, 상기 턴테이블(130)의 외주연 일측에는 전방으로 돌출되게 아이볼트(133)가 결합되고, 이와 대응되는 덮개(134)의 외주연에는 아이볼트(133)가 관통하도록 볼트구멍이 형성된 걸림플레이트(135)가 결합되어,
사용자는 덮개(134)를 하부로 회동시킨 다음, 걸림플레이트(135)를 관통하여 전방으로 돌출되어있는 아이볼트(133)의 끝단부에 잠금너트(136)를 결합시킴으로써 턴테이블(130)을 폐쇄하게 되는 것이며,
상기 주형삽입홈(132)에 삽입되는 주형(33)과 상기 주입컵삽입홈(131)에 삽입되는 주입컵주형(34)은 각각 상·하부 주형으로 이루어져, 접착제로 접합된 상태로 주형삽입홈(132)과 주입컵삽입홈(131)에 삽입되는 것이고,
주조품 중 두께가 두꺼운 부분이 주입구와 가까운 곳에 배치되고, 두께가 얇은 부분이 주입구와 먼 곳에 배치되도록 배열함으로써, 주입구와 먼 곳에 주입된 용탕이 먼저 응고되고, 주입구 쪽 두께가 두꺼운 부분의 용탕이 마지막에 응고되게 하여, 주입구 쪽에 형성된 압탕의 효과를 높인 것이 특징인 정밀제품에 적합한 원심주조방법.
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