KR101667283B1 - 이중 구조의 주입 안내 부재 및 이를 구비한 원심 주조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 세라믹 필터가 장착된 용탕 주입구와 발열제 투입구가 별도로 마련되고, 아울러 발열제 투입구는 용탕 주입구를 감싸는 형태로 배치되어, 발열제의 신속한 투입이 가능하며, 나아가 발열제가 금형의 중심이 아닌 주조품의 내주면 표면에 인접하여 투입될 수 있도록 하는 이중 구조를 가진 주입 안내 부재 및 이를 구비한 원심 주조 장치를 제공한다.

Description

이중 구조의 주입 안내 부재 및 이를 구비한 원심 주조 장치{INLET GUIDE MEMBER AND CENTRIFUGAL CASTING DEVICE}

본 발명은 이중 구조의 주입 안내 부재와 이를 구비한 원심 주조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발열제를 위한 발열제 주입구와 용탕을 위한 용탕 주입구를 각각 구비한 이중 구조의 주입 안내 부재와 이를 구비한 원심 주조 장치에 관한 것이다.

일반적으로 원심 주조는 금형을 축회전시킬 때 발생하는 원심력을 이용하여 금형의 공동에 용융금속을 고르게 분배시키는 제조방식으로서, 금형을 축회전시키면서 금형의 공동에 용융금속을 일부만 주입하여 높은 밀도와 미세한 결정구조, 우수한 기계적 성질을 갖는 중공관이나 링 또는 디스크형 제품을 만들게 된다.

아울러 원심주조는 회전축의 회전 방향에 따라 수평형 원심주조와 수직형 원심주조로 분류되기도 한다.

이와 같은 원심주조에서 도 1과 같은 소재 내측의 불순물의 산발적 불량이 발생할 수 있다.

이는 금형의 내측 공간에서 용탕 주입량 및 주입속도 등에 따라 와류 현상이 발생하면서 불순물이 순간적으로 원심력의 중심부로 빠져나오지 못하고 주조품 내측에 산만하게 잔재하게 되는 경우이다. 이와 같은 불순물의 산발적 불량을 해결하기 위하여 용탕 주입량 및 주입속도를 제어하는 것도 매우 중요하지만, 근본적으로는 세라믹 필터에 의하여 용탕의 불순물 자체를 여과하여 금형 내부에는 불순물이 제거된 용탕만이 주입되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

또한 원심주조에서 도 2와 같은 소재 내측의 수축공 불량이 발생할 수 있다.

이는 용탕 주입 후 금형 내에서 주조품의 내주면 표면이 주조품의 내부와 비교하여 급속히 냉각됨으로써 주조품 내부에 수축공이 발생하는 것이다. 이 문제를 해결하기 위하여 주조품의 내주면 표면의 냉각 속도를 지연시키기 위한 목적(즉 주조품의 내부와 주조품의 내주면 표면과의 냉각 속도를 맞추기 위한 목적)으로 용탕 주입 완료 후 신속히 발열제를 투입하고 있다.

상기와 같이 세라믹 필터와 발열제는 각각 다른 기능을 가지며, 주조품의 품질 관리에 매우 중요한 요소이다.

그러나 통상 원심 주조 장치의 경우 금형 내부에 용탕을 주입하기 위한 주입 안내 부재만이 마련되며, 발열제는 상기 주입 안내 부재를 이용하여 투입하고 있는 실정이다.

이 경우 발열제의 투입을 위하여는 세라믹 필터를 주입 안내 부재로부터 제거한 후에 투입하거나, 주입 안내 부재에 세라믹 필터가 사용되어서는 아니된다.

즉 주입 안내 부재에 세라믹 필터가 마련되는 경우에는 발열제의 투입시 세라믹 필터를 먼저 제거하고 발열제를 투입하게 되나, 이 경우 세라믹 필터의 제거로 인하여 발열제의 투입이 지연되어 주조품의 내주면 표면이 급속 냉각되어 버린다는 문제가 발생한다.

아울러 주입 안내 부재에 세라믹 필터가 마련되지 않는 경우에는 용탕 주입 후 (세라믹 필터 제거 공정이 불필요하므로) 신속히 발열제를 투입할 수 있지만, 주입 안내 부재는 용탕이 금형의 중심에 주입되도록 안내하는 역할을 하므로, 발열제 또한 금형의 중심에 투입된다는 문제가 있다. 즉 투입되는 발열제는 주조품의 내주면 표면에 인접하여 투입되는 것이 아니라 비교적 주조품의 내주면 표면과는 이격되어 있는 금형의 중심에 투입되므로 냉각 속도 지연 효과가 그다지 만족스럽지 못하다는 문제가 있다.

또한 경우에 따라서 세라믹 필터를 사용하는 주입 안내 부재가 마련되는 경우, 발열제를 주입 안내 부재를 거치지 않고 투입하는 경우도 있지만 이는 정확한 투입이 어려운 관계로 결과적으로 정확한 투입을 위하여 투입 시간이 지연된다는 문제가 발생하게 된다.

대한민국 등록특허 제10-1011331호 "세라믹 코어를 갖는 수직 원심 주조기 및 세라믹 코어를 이용한 수직 원심 주조 방법" (2011. 1.20. 등록) 대한민국 등록특허 제10-0446885호 "주단조용 급탕장치" (2004. 8.24. 등록)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 세라믹 필터를 사용하면서도 발열제의 신속한 투입을 가능하게 하고, 나아가 발열제가 금형의 중심이 아닌 주조품의 내주면 표면에 인접하여 투입될 수 있도록 하는 이중 구조를 가진 주입 안내 부재 및 이를 구비한 원심 주조 장치를 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 발열제 투입을 위하여 상광하협의 깔때기 형태를 가진 발열제 투입구와, 상기 발열제 투입구의 내측에 위치되어 상기 발열제 투입구와 이격되어 설치되되 용탕 주입을 위하여 상광하협의 깔때기 형태를 가진 용탕 주입구와, 상기 발열제 투입구와 상기 용탕 주입구 사이에 마련되는 복수의 연결다리를 포함하여 이루어지는 이중 구조를 가진 주조장치용 주입 안내 부재가 제공된다.

상기에 있어서, 상기 용탕 주입구에 세라믹 필터가 탈착가능하게 장착될 수 있다.

상기에 있어서, 상단부가 상기 용탕 주입구의 외주면 하단부에 연결되며 하단부가 상기 발열제 투입구의 하단보다 하부로 연장되며 상기 발열제의 투입 방향을 방사상 방향 외측으로 유도하는 상협하광의 뒤집힌 깔때기 형태의 발열제 투입방향 안내부가 더 마련될 수 있다.

본 발명의 다른 사상으로, 회전에 의하여 원심력을 발생시키는 회전 동력부, 상기 회전 동력부의 상부에 수평 방향으로 고정 설치되는 면판, 상기 면판의 상부에 착탈 가능하게 설치되되, 수평 방향으로 마련되는 금형 베이스와 상기 금형 베이스의 상부에 마련되는 원통 형태의 금형 바디와 상기 금형 바디의 상부에 수평 방향으로 설치되며 중앙에 주입 구멍이 형성된 금형 커버를 포함하여 이루어지는 원심 주조용 금형을 포함하여 이루어지는 원심 주조기 ; 상기 원심 주조기의 일측에 상기 원심 주조기와 이격되어 마련되는 주입 안내 부재 지지대 ; 상기 주입 안내 부재 지지대에 장착되어 용탕과 발열제가 상기 주입 구멍으로 주입 및 투입되도록 안내하는 상기의 주조장치용 주입 안내 부재 ; 를 포함하여 이루어지는 원심 주조 장치가 제공된다.

본 발명에 의하면, 세라믹 필터가 장착된 용탕 주입구와 발열제 투입구가 별도로 마련되고, 아울러 발열제 투입구는 용탕 주입구를 감싸는 형태로 배치되어, 발열제의 신속한 투입이 가능하며, 나아가 발열제가 금형의 중심이 아닌 주조품의 내주면 표면에 인접하여 투입될 수 있도록 하는 이중 구조를 가진 주입 안내 부재 및 이를 구비한 원심 주조 장치를 제공하게 된다.

도 1은 원심주조에서 소재 내측의 불순물의 산발적 불량을 보이는 개념도,
도 2는 원심주조에서 소재 내측의 수축공 불량을 보이는 개념도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 원심 주조 장치의 개념도,
도 4는 도 3의 주입 안내 부재의 단면도,
도 5는 도 4의 A-A 기준 단면도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 원심 주조 장치의 개념도,
도 7은 도 6의 주입 안내 부재의 단면도.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시례를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시례에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하에서 본 발명의 일 실시례를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 원심 주조 장치의 개념도이며, 도 4는 도 3의 주입 안내 부재의 단면도이며, 도 5는 도 4의 A-A 기준 단면도이다.

본 실시예의 원심 주조 장치는 크게 원심 주조기(200)와, 주입 안내 부재 지지대(300)와, 주입 안내 부재(100)를 포함하여 이루어진다.

원심 주조기(200)는, 회전에 의하여 원심력을 발생시키는 회전 동력부(210)와, 회전 동력부(210)의 상부에 수평 방향으로 고정 설치되는 면판(220)과, 면판(220)의 상부에 착탈 가능하게 설치되는 원심 주조용 금형(230)을 포함하여 이루어진다.

아울러 원심 주조용 금형(230)은, 수평 방향으로 마련되는 금형 베이스(231)와, 금형 베이스(231)의 상부에 마련되는 원통 형태의 금형 바디(232)와, 금형 바디(232)의 상부에 수평 방향으로 설치되며 중앙에 주입 구멍(233a)이 형성된 금형 커버(233)를 포함하여 이루어진다.

즉 금형 베이스(231)와 금형 바디(232)와 금형 커버(233)에 의하여 감싸인 공간 내부에 주입 구멍(233a)을 통하여 용탕이 주입되는 것이다.

이와 같은 원심 주조기(200)에 관한 기술은 매우 일반적인 것이므로 상세한 설명을 생략한다.

이와 같은 원심 주조기(200)의 일측에 원심 주조기(200)와 이격되어 주입 안내 부재 지지대(300)가 마련된다.

주입 안내 부재 지지대(300)는 후술하는 주입 안내 부재(100)가 그 자세와 위치를 일정하게 유지할 수 있도록 지지한다면 어떠한 형태든지 적용될 수 있다.

주입 안내 부재(100)는 주입 안내 부재 지지대(300)에 결합될 수도 있으며, 또한 경우에 따라서는 주입 안내 부재 지지대(300)에 링 형태의 걸림대를 마련하고 주입 안내 부재(100)가 그 걸림대에 안착되도록 할 수도 있다.

또한 주입 안내 부재 지지대(300)는 주입 안내 부재(100)을 상하 방향으로 승강시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상부로 승강된 주입 안내 부재(100)를 수평방향으로 회전 이동시켜 원심 주조기(200)의 상부로부터 이탈시킬 수 있다. 이는 원심 주조기(200)로부터 주조품을 취출할 때 필요할 수 있다.

주입 안내 부재(100)는 크게 발열제 투입구(110)와 용탕 주입구(120)로 이루어지며, 발열제 투입구(110)의 내부에 용탕 주입구(120)가 마련된다.

발열제 투입구(110)는 발열제 투입을 위하여 상광하협의 깔때기 형태를 가진다. 즉 상부가 넓어 상부에서의 투입 작업이 용이하며 아울러 하부가 좁아 원심 주조용 금형(230)의 주입 구멍(233a)의 중앙에 삽입될 수 있도록 한다.

이와 같은 발열제 투입구(110)의 내측에 용탕 주입구(120)가 위치된다.

용탕 주입구(120)는 용탕 주입을 위하여 발열제 투입구(110)와 이격되어 설치되되 상광하협의 깔때기 형태를 가진다.

용탕 주입구(120)에는 세라믹 필터(121)가 탈착가능하게 장착된다.

세라믹 필터(121)는 용탕의 불순물을 제거하기 위한 것이다.

세라믹 필터(121)는 원심 주조기의 회전 직전에 용탕 주입구(120)에 장착되며, 원심 주조 완료 후 제거된다. 즉 통상 세라믹 필터(121)는 1회성으로 사용된다.

아울러 발열제 투입구(110)와 용탕 주입구(120) 사이에 용탕 주입구(120)를 지지하기 위하여 복수의 연결다리(111)가 마련된다.

상기와 같이 용탕 주입구(120)를 통하여 용탕이 주입되며, 아울러 발열제 투입구(110)와 용탕 주입구(120) 사이의 공간을 통하여 발열제가 투입될 수 있다.

즉 발열제는 금형(230)의 중앙부에 투입되는 것이 아니라 주조품의 내주면에 보다 인접하게 투입되어, 주조품 내주면 표면의 냉각을 효과적으로 방지할 수 있다.

이하 본 발명에 의한 제2실시예를 설명한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 원심 주조 장치의 개념도이며, 도 7은 도 6의 주입 안내 부재의 단면도이다.

이하에서는 제1실시예와 상이한 점만을 설명하고, 동일한 점은 제1실시예의 설명을 참조하기로 한다.

본 실시예는 용탕 주입구(120)의 외주면에 발열제 투입방향 안내부(122)가 더 마련된다.

발열제 투입방향 안내부(122)는 그 상단부가 용탕 주입구(120)의 외주면 하단부에 연결되며, 그 하단부가 발열제 투입구(110)의 하단보다 하부로 연장되며, 발열제의 투입 방향을 방사상 방향 외측으로 유도하기 위한 것으로서, 상협하광의 뒤집힌 깔때기 형태를 가진다.

즉 발열제 투입방향 안내부(122)는 발열제 투입구(110)로 투입된 발열제가 최종적으로는 금형(230) 내부에서 방사상 방향 외측으로 투입되도록 그 투입방향을 변경시키는 것이다.

이에 의하여 발열제는 더욱더 주조품의 내주면에 인접하게 투입되어 주조품 내주면 표면의 냉각을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시례들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 주입 안내 부재
110 : 발열제 투입구 111 : 연결다리
120 : 용탕 주입구 121 : 세라믹 필터
122 : 발열제 투입방향 안내부
200 : 원심 주조기
210 : 회전 동력부 220 : 면판
230 : 원심 주조용 금형
231 : 금형 베이스 232 : 금형 바디
233 : 금형 커버 233a : 주입 구멍
300 : 주입 안내 부재 지지대

Claims (4)

1. 발열제 투입을 위하여 상광하협의 깔때기 형태를 가진 발열제 투입구와, 상기 발열제 투입구의 내측에 위치되어 상기 발열제 투입구와 이격되어 설치되되 용탕 주입을 위하여 상광하협의 깔때기 형태를 가진 용탕 주입구와, 상기 발열제 투입구와 상기 용탕 주입구 사이에 마련되는 복수의 연결다리를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중 구조를 가진 주조장치용 주입 안내 부재.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 용탕 주입구에 세라믹 필터가 탈착가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 이중 구조를 가진 주조장치용 주입 안내 부재.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상단부가 상기 용탕 주입구의 외주면 하단부에 연결되며 하단부가 상기 발열제 투입구의 하단보다 하부로 연장되며 상기 발열제의 투입 방향을 방사상 방향 외측으로 유도하는 상협하광의 뒤집힌 깔때기 형태의 발열제 투입방향 안내부가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 이중 구조를 가진 주조장치용 주입 안내 부재.
   
4. 회전에 의하여 원심력을 발생시키는 회전 동력부, 상기 회전 동력부의 상부에 수평 방향으로 고정 설치되는 면판, 상기 면판의 상부에 착탈 가능하게 설치되되, 수평 방향으로 마련되는 금형 베이스와 상기 금형 베이스의 상부에 마련되는 원통 형태의 금형 바디와 상기 금형 바디의 상부에 수평 방향으로 설치되며 중앙에 주입 구멍이 형성된 금형 커버를 포함하여 이루어지는 원심 주조용 금형을 포함하여 이루어지는 원심 주조기 ;
   상기 원심 주조기의 일측에 상기 원심 주조기와 이격되어 마련되는 주입 안내 부재 지지대 ;
   상기 주입 안내 부재 지지대에 장착되어 용탕과 발열제가 상기 주입 구멍으로 주입 및 투입되도록 안내하는 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항의 주조장치용 주입 안내 부재 ;
   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중 구조의 주입 안내 부재를 구비한 원심 주조 장치.

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