KR101687210B1 - 다중압탕을 이용한 주형용 금형 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보다 효과적으로 기공이나 기포를 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 냉각 과정에서 보다 효과적으로 용탕을 보충할 수 있어 제품의 정밀도를 높일 수 있는 다중압탕을 이용한 주형용 금형에 관한 것이다.

Description

다중압탕을 이용한 주형용 금형{mold using multi-riser}

본 발명은 금속 가공용 주형용 금형에 관한 것으로, 상세하게는 보다 효과적으로 기공이나 기포를 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 냉각 과정에서 보다 효과적으로 용탕을 보충할 수 있어 제품의 정밀도를 높일 수 있는 다중압탕을 이용한 주형용 금형에 관한 것이다.

기계 부품을 제작하는 방법은 주조, 용접, 단조, 압연, 판금, 인발, 압출, 선반, 밀링, 드릴링, 용융 가공 등 다양한 것이 있다.

이러한 다양한 기계 부품 가공 방법 중, 주조는 융해된 금속 즉, 용탕을 주형(鑄型) 속에 넣고 응고시켜서 원하는 모양의 금속제품으로 만드는 방법으로, 주형의 재료는 모래, 금속 등으로 이루지고, 주형에 중력, 압력, 원심력 등의 방식으로 용탕을 주입시켜 만든다.

용탕이 주형 내에 주입되면 냉각, 응고하면서 수축이 발생하므로, 수축되는 부분을 보충하기 위한 수단으로 주형에는 압탕이 설치된다.

이러한 압탕은 수축으로 인한 부족한 용탕을 보충하여 기공 또는 기포 등의 발생을 방지하고, 또한 수축으로 인한 국부적인 변형을 방지하고 주형 내의 용탕을 가압하여 주조품의 조직을 치밀하게 함과 더불어 주형 및 주조품 내에 함유된 가스를 배출하는 역할을 한다.

이러한 압탕을 이용한 주조와 관련하여 다양한 기술이 있고, 그 예로는 특허문헌 1내지 3이 있다.

특허문헌 1은 주형제작시 응고속도 조절을 위해 주형의 소정의 위치에 설치되는 주물용 압탕에 있어서, 용탕에 의해 녹을 수 있는 발포수지로 형성되고, 주형을 제작하기 위한 목형제작시 목형 또는 상기 목형에 내삽되는 코어의 내부에 설치되며, 목형으로부터 주형 성형시 제거되지 않아서 주형 또는 코어 내에 그대로 남아 있는 소실모형압탕에 관한 것이고,

특허문헌 2는 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 사물의 외형을 일정 두께만큼씩 순차적으로 제거하여, 최종적으로 남은 부분을 압탕 위치로 선정하되, 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 사물의 형상을 동일한 크기의 셀로 나누는 셀분할단계; 외부로부터 동일한 깊이에 있는 셀을 동일 그룹으로 묶는 제1그룹핑단계; 제1그룹핑단계에 의해 형성된 그룹들을 외부로부터 순차적으로 제거하는 제1씨닝(thinning)단계; 제1씨닝단계에 의해 최종적으로 남은 그룹 위치를 압탕 위치로 설정하는 압탕설정단계를 포함하여 이루어진 압탕위치설정방법에 관한 것이고,

특허문헌 3은 캐비티 및 이의 상부에 배열된 압탕 공간부를 갖는 주형 본체 및 주형 본체 상부에 얹히어 압탕 공간부를 위한 가스 화염 토출 유닛 을 포함하여 이루어지고, 주조방법은, 주형 본체 캐비티 및 압탕 공간부에 용탕을 부어 넣는 주입단계; 가스 화염 토출 유닛을 이용해 압탕 공간부로 화염을 토출하는 가열단계; 가열단계를 거친 후 강제 또는 자연 냉각에 의해 응고된 중간 주물을 주형 본체의 캐비티 및 압탕 공간부로부터 분리하는 탈형단계; 및 탈형된 중간 주물에 있어 압탕 공간부에 의해 주조된 압탕부를 제거하는 후처리단계를 포함하는 것이다.

이러한 압탕을 이용한 다양한 주조 기술은 상기한 바와 같이 압탕을 설치하여 수축으로 인한 부족한 용탕을 보충하여 기공 또는 기포 등의 발생을 방지하고, 또한 수축으로 인한 국부적인 변형을 방지하고 주형 내의 용탕을 가압하여 주조품의 조직을 치밀하게 함과 더불어 주형 및 주조품 내에 함유된 가스를 배출하고 있다.

그러나 종래의 압탕을 이용한 주형은 도 4에 도시한 바와 같이, 어느 상측에만 압탕(120)이 설치되어, 이 하나의 압탕을 통해 용탕이 다른 부분까지 공급하여야 하지만 용탕의 유동성이 떨어짐에 따라 압탕이 연결된 면은 충분히 용탕이 공급지만 반대쪽에는 충분히 공급되지 못하여 완제품에 불량률이 높아지는 문제가 있다.

미설명부호 110은 주물 본체형성부, 200은 주형상자, 210은 상형상자, 220은 하형상자이다.

대한민국 등록특허 제10-0484501호 대한민국 등록특허 제10-0662705호 대한민국 등록특허 제10-1143361호

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 개발된 것으로, 보다 효과적으로 기공이나 기포를 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 냉각 과정에서 보다 효과적으로 용탕을 보충할 수 있어 제품의 정밀도를 높일 수 있는 다중압탕을 이용한 주형용 금형을 제공하는 것을 목적으로 한다.

보다 상세하게 본 발명은 서로 대칭을 이루고 2개의 압탕을 설치하여 주입된 용탕이 냉각되는 과정에서 압탕의 용탕이 보다 용이하게 제품에 공급되게 함에 따라 제품의 불량을 줄일 수 있게 한 다중압탕을 이용한 주형용 금형을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 이루기 위한 본 발명에 따른 다중압탕을 이용한 주형용 금형은 주형상자의 내부에 주물품이 형성되는 본체형성부가 형성된 사형을 설치하여 이루어지되, 상기 본체형성부의 중앙에는 두 개 이상의 압탕부를 형성하고, 압탕부와 본체형성부 사이에 압탕목을 형성하여, 본체형성부에 주입된 용탕이 냉각되는 과정에서 수축하면 압탕부에 채워진 용탕이 압탕목을 통해 본체형성부로 역류되어 본체형성부에 용탕이 충분히 공급되게 하는 주형을 제작하는 주형용 금형에 있어서, 상기 주형용 금형은 상금형과 하금형을 결합하여 만들어지고, 상기 상금형은 주물품의 모양을 이루는 본체형성부를 형성하기 위한 원통형의 본체부; 상기 본체부의 중앙에 기둥 형상으로 형성되어 압탕을 형성하는 압탕부; 상기 본체부의 외부에 형성되고, 본체부와 연결되어 주형의 본체형성부와 연결되는 주입구를 형성하는 주입구부; 상기 주입구부와 연결되고 주입구부보다 큰 단면적을 갖는 탕도 형성용 탕도부를 포함하며, 상기 하금형의 상부면에 상기 상금형에 형성된 본체부와 연결되는 본체부와; 상기 본체부의 외부에 형성되고, 상기 상금형의 탕도부와 연통되는 탕도부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 압탕부의 상측에는 용탕이 주입되는 과정에서는 공기를 배출시키고, 용탕 주입시 초기에 유입된 용탕을 배출시키는 역할을 할 수 있도록 통기홀이 형성되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 다중압탕을 이용한 주형용 금형은 두 개 이상의 압탕을 구비하여 용탕이 냉각되는 과정에서 본체형성부의 용탕이 수축될 때 수축분만큼의 용탕을 본체형성부의 여러 부분을 통해 고르게 공급함에 의해 만들어지는 주물이 전체적으로 고른 형상을 이룰 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 다중압탕을 이용한 주형의 일예의 단면도,
도 2는 도 1의 A-A 단면도
도 3은 본 발명에 따른 다중압탕을 이용한 주형을 제작하기 위한 금형의 일예의 분해사시도
도 4는 본 발명에 따른 다중압탕을 이용한 주형에 의해 만들어지는 주물품의 일예의 사시도
도 5는 종래 주물용 주형의 일예의 단면도

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여, 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명은 보다 효과적으로 기공이나 기포를 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 냉각 과정에서 보다 효과적으로 용탕을 보충할 수 있어 주물품의 정밀도를 높일 수 있다.

본 발명에 따른 다중압탕을 이용한 주형은 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 주형상자(20)의 내부에 주물품이 형성되는 본체형성부(11)가 형성된 사형(10)을 설치하여 이루어진 주형으로, 상기 본체형성부의 중앙에는 두 개 이상의 압탕부(12)를 형성하고, 압탕부와 본체형성부 사이에 압탕목(12i)을 형성하여, 본체형성부에 주입된 용탕이 냉각되는 과정에서 수축하면 압탕부에 채워진 용탕이 압탕목을 통해 본체형성부로 역류되어 본체형성부에 용탕이 충분히 공급되게 한 것이다.

본 발명의 다중압탕을 이용한 주형은 도 4에 도시한 바와 같이 통 형상의 주물품을 제조하기 위한 주형으로, 상기 본체형성부(11)는 원통형의 공간을 갖도록 형성되어 있으며, 이러한 본체형성부(11)의 중앙에 상기 압탕부(12)가 2개 이상 형성된다.

도면에서는 2개의 압탕부(12)를 형성한 것을 일예로 도시하였으나, 본체형성부에 의해 만들어지는 주물품의 형상에 영향을 주지 않는 다면 2개 이상의 타원형 압탕부(12)를 형성할 수 있다.

또한 상기 압탕부(12)는 원형이나 사각 단면을 갖도록 다양한 형상으로 제작할 수 있으나, 가장 바람직하게는 도면에 도시한 바와 같이 타원형으로 형성하는 것이다.

상기 압탕부(12)와 본체형성부(11) 사이에는 압탕목(12i)이 형성되어 있어 주입된 용탕이 본체형성부(11)를 통해 압탕부(12)로 유입되어 압탕부에 저장되고, 용탕이 냉각되는 과정에서 본체형성부(11)의 용탕이 수축하면 압탕부(12)에 저장되어 있던 용탕이 본체형성부(11)의 수축된 양만큼 본체형성부(11)로 역류하여 본체형성부를 채움에 의해 본체형성부에 기포가 발생하거나 가스가 배출되게 하여 본체형성부에 의해 형성되는 주물품이 변형되지 않고 정상적으로 형성되는 것이다.

또한 본 발명의 주형은 통상의 주형과 동일하게 용탕을 본체형성부(11)에 공급하기 위한 구조가 형성되어 있다.

즉, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본체형성부(11)의 측벽과 연통되도록 하나 이상의 주입구(10i)가 형성되어 있고, 상기 주입구(10i)에는 탕도(10r)가 연결되어 있다.

상기 탕도(10r)는 주입구(10i)의 단면적보다 넓은 단면적을 갖도록 형성함에 따라 주입되는 용탕의 주입압력에 의해 용탕이 본체형성부로 빠르게 주입되게 하였다.

또한, 상기 탕도(10r)와 연결된 탕구(10s)가 더 형성되고, 상기 탕구(10s)의 단부에는 나팔형상의 탕류(10p)가 형성되어 있다.

상기 탕구(10s)는 탕도와 수직을 이루도록 상하로 형성되어 있고, 상기 탕류(10p)는 바깥쪽을 향하며 점차 넓어지는 나팔형상을 이루고 있어 용탕의 주입을 보다 쉽게 할 수 있게 하였다.

상기 압탕부(12)의 상측에는 용탕이 주입되는 과정에서는 공기를 배출시키고, 용탕을 주입시 초기에 유입된 용탕을 배출시키는 목적을 겸할 수 있도록 통기홀(12h)이 더 형성되는 것이 바람직하다.

물론 상기 통기홀(12h)은 용탕이 주입되는 과정 전에 관통시켜 용탕부(12)내부로 공급된 용탕에 의해 압탕부(12)내부의 가스 압력을 저하시켜 압탕부에 용탕이 충분히 채워지게 하고, 본체형성부(11)의 용탕이 냉각되는 과정에서 수축하면 압탕부(12) 파이핑에 의해 자연스럽게 압탕부의 용탕이 본체형성부(11) 측으로 역류되게 하며, 이에 의해 압탕부에 채워진 용탕이 보다 용이하게 본체형성부로 이동되게 할 수 있다.

상기와 같이 구성된 다중압탕을 이용한 주형은 주형용 금형에 의해 제작된다.

본 발명의 다른 일 양상은 다중압탕을 이용한 주형을 제작하는 주형용 금형에 관한 것으로, 상기 주형용 금형(30)은 도 3에 도시한 바와 같이, 상금형(31)과 하금형(32)을 결합하여 만들어진다.

상기 상금형(31)은 주물품의 모양을 이루는 본체형성부를 형성하기 위한 원통형의 본체부(31b); 상기 본체부의 중앙에 기둥 형상으로 형성되어 압탕을 형성하는 압탕부(31s); 상기 본체부의 외부에 형성되고, 본체부와 연결되어 주형의 본체형성부와 연결되는 주입구를 형성하는 주입구부(31i); 상기 주입구부와 연결되고 주입구부보다 큰 단면적을 갖는 탕도 형성용 탕도부(31r)을 포함한다.

상기 하금형(32)의 상부면에 상기 상금형에 형성된 본체부(31b)와 연결되는 본체부(32b)와; 상기 본체부의 외부에 형성되고, 상기 상금형의 탕도부와 연통되는 탕도부(32r)를 포함한다.

본 발명에 따른 다중압탕을 이용한 주형용 금형은 도 3에 도시한 바와 같이 두 개의 주형을 제작할 수 있게 만들어질 수 있으며, 보다 더 정확한 형상을 만들기 위해 상기 상금형과 하금형 사이에는 중자(33)가 더 설치될 수 있다.

상기 본체부(31b)는 주형(10)의 본체형성부(11)를 형성하기 위한 부분이고, 상기 압탕부(31s)는 주형의 압탕부(12)를 형성하기 위한 부분이다.

물론, 상금형에 형성된 주입구부(31i)는 주형의 주입구(10i)에 대응되고, 탕도부(31r)는 주형의 탕도(10r)에 대응된다.

상기 하금형(32)에 형성된 본체부(32b)는 주형의 하부에 형성된 본체형성부를 형성하기 위한 부분이고, 탕도부(32r)는 주형의 탕도(10r)에 대응되며, 이는 도 3에 도시한 바와 같이 두 개의 주형을 한번에 제작할 때 두 주형의 탕도를 탕구와 연결시키는 탕도를 형성하기 위한 것이다.

10: 사형
11: 본체형성부
12: 압탕부 12h: 통기홀 12i: 압탕목
10i: 주입구 10p: 주빙컵
10r: 탕도 10s: 탕구
20: 주형상자
21: 상형
22: 하형
30: 주형용 금형
31: 상금형
31b: 본체부 31h: 배기홀부
31i: 주입구부 31r: 탕도부
31s: 압탕부
32: 하금형
32b: 본체부 32r: 탕도부
33: 중자

Claims (4)

1. 주형상자(20)의 내부에 주물품이 형성되는 본체형성부(11)가 형성된 사형(10)을 설치하여 이루어지되, 상기 본체형성부의 중앙에는 두 개 이상의 압탕부(12)를 형성하고, 압탕부와 본체형성부 사이에 압탕목(12i)을 형성하여, 본체형성부에 주입된 용탕이 냉각되는 과정에서 수축하면 압탕부에 채워진 용탕이 압탕목을 통해 본체형성부로 역류되어 본체형성부에 용탕이 충분히 공급되게 하는 주형을 제작하는 주형용 금형(30)에 있어서,
   상기 주형용 금형(30)은 상금형(31)과 하금형(32)을 결합하여 만들어지고,
   상기 상금형(31)은 주물품의 모양을 이루는 본체형성부를 형성하기 위한 원통형의 본체부(31b); 상기 본체부의 중앙에 기둥 형상으로 형성되어 압탕을 형성하는 압탕부(31s); 상기 본체부의 외부에 형성되고, 본체부와 연결되어 주형의 본체형성부와 연결되는 주입구를 형성하는 주입구부(31i); 상기 주입구부와 연결되고 주입구부보다 큰 단면적을 갖는 탕도 형성용 탕도부(31r)를 포함하며,
   상기 하금형(32)의 상부면에 상기 상금형에 형성된 본체부(31b)와 연결되는 본체부(32b)와; 상기 본체부의 외부에 형성되고, 상기 상금형의 탕도부와 연통되는 탕도부(32r)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중압탕을 이용한 주형용 금형.
2. 제1항에 있어서,
   상기 압탕부(12)의 일측에는 용탕이 주입되는 과정에서는 공기를 배출시키고, 용탕이 냉각되어 수축할 때는 압탕부의 용탕이 본체형성부(11)로 용이하게 유입되도록 통기홀(12h)이 형성된 것을 특징으로 하는 다중압탕을 이용한 주형용 금형.
3. 삭제
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 상금형과 하금형 사이에는 보다 정밀한 형성을 만들기 위하여 중자(33)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 다중압탕을 이용한 주형용 금형.

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