KR101690107B1

KR101690107B1 - 비중공형 원심주조 프리폼을 이용한 고강도 알루미늄 풀리 주조 단조 제조방법 및 제조 장치

Info

Publication number: KR101690107B1
Application number: KR1020150132820A
Authority: KR
Inventors: 손우호; 손현성
Original assignee: (주)신영유니크
Priority date: 2015-09-21
Filing date: 2015-09-21
Publication date: 2016-12-27

Abstract

알루미늄 풀리 주조 단조 제조방법에 있어서, 원심주조 장치(100)의 금형부를 회전시키면서 금형 내부에 성형공간에 용탕을 공급하여 제1 성형체(S1)를 원심주조하는 하는 단계(S100)와; 상기 제1 성형체(S1)를 프레스 컷팅 장치(200)에 위치시킨 후 상기 제1 성형체(S1)를 프레스 절단하여 복수개의 중공 원판형상의 중공형 제2 성형체(S2)를 프레스 성형하는 단계(S200)와; 상기 제2 성형체(S2)를 단조 금형(미도시)에 위치시킨 후 내주살부와 반경방향 몸체부 및 외주살부를 갖는 제3 풀리 성형체(S3)를 단조하는 것을 특징으로 하는 비중공형 원심주조 프리폼을 이용한 고강도 알루미늄 풀리 주조 단조 제조방법.

Description

비중공형 원심주조 프리폼을 이용한 고강도 알루미늄 풀리 주조 단조 제조방법 및 제조 장치 { Aluminum Pully Producing Method and Device }

본 발명은 비중공형 원심주조 프리폼을 이용한 고강도 알루미늄 풀리 주조 단조 제조방법 및 제조 장치에 관한 것이다.

자동차에는 엔진, 변속기, 조향장치 및 공조 장치 등에 다양한 크기와 형상을 가지는 무수히 많은 부품이 결합되어 이루어지는데, 이러한 자동차 부품들은 차량 경량화의 목적을 달성하면서도 적정의 강도를 유지하기 위해 주로 알루미늄 재질로 이루어지고, 이에 더해 주조공법보다는 단조공법에 의해 제조되고 있다.

이는 차량용 알루미늄재의 부품들은 절삭 가공 등에 의해 제조되면 가공 시간에 상당한 시간이 소요되어 생산성이 크게 떨어지는 것은 물론, 원재료 재활용률이 매우 떨어짐에 따라 생산원가가 매우 높다. 따라서 차량용 알루미늄재 부품을 제조할 때에 단조공법 대비 원가절감을 가능하게 하는 주단조법에 의해 제조하여 조직을 치밀하게 함으로써 강도가 우수한 부품으로 제조하고 있다.

등록특허 제10-1450779호 : 자동차용 풀리 단조 제조 장치(특허권자 : 본 발명의 출원일과 같음)는, 자동차용 풀리 단조 제조 장치에 있어서, 반경방향 몸체부로부터 수직되게 하측으로 돌출되고 중공부가 형성된 원통 형상의 내주살부와, 상기 내주살부보다 더 큰 반경을 갖으며 상기 내주살부와 평행하게 상기 반경방향 몸체부로부터 돌출된 중공 원통 형상의 외주살부와, 상기 내주살부와 외주살부를 연결하는 반경방향 몸체부를 갖는 풀리 성형체를 상부 금형과 하부 금형을 이용하여 단조로 제조하는 것을 특징으로 하는 구조 개선된 자동차용 풀리 단조 제조 장치를 개시한다.

본 발명은 원심 주조에 의해 중공의 도넛형 프리폼을 제조한 후 단조에 의해 풀리를 만드는 경우 원심 주조시 중공부 형성을 위한 코어 뒷편에 백 플로우가 발생하고 용탕의 원심력에 의한 가압 효과가 코어 뒷편에 작용하지 않아 다른 부분에 비해 코어 뒷편 부위에 결함(기포 발생, 조직 치밀성 저하)이 발생하는 문제점을 해결한 비중공형 원심주조 프리폼을 이용한 고강도 압축기용 알루미늄 풀리 주조 단조 제조방법 및 제조 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 비중공형 원심주조 프리폼을 이용한 고강도 압축기용 알루미늄 풀리 주조 단조 제조방법은, 기용 알루미늄 풀리 주조 단조 제조방법에 있어서,

원심주조 장치(100)의 금형부를 회전시키면서 금형 내부에 성형공간에 용탕을 공급하여 제1 성형체(S1)를 원심주조하는 하는 단계(S100)와;

상기 제1 성형체(S1)를 프레스 컷팅 장치(200)에 위치시킨 후 상기 제1 성형체(S1)를 프레스 절단하여 복수개의 중공 원판형상의 중공형 제2 성형체(S2)를 프레스 성형하는 단계(S200)와;

상기 제2 성형체(S2)를 단조 금형(미도시)에 위치시킨 후 내주살부와 반경방향 몸체부 및 외주살부를 갖는 제3 풀리 성형체(S3)를 단조하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 제1 성형체(S1)는, 복수개의 원판으로 절개될 수 있는 비중공형 원형 예비 몸체(10)가 균일 각도 간격으로 방사상 연장 형성된 게이트(20)의 단부에 각각 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르는 경우, 원심 주조에 의해 중공의 도넛형 프리폼을 제조한 후 단조에 의해 풀리를 만드는 경우 원심 주조시 중공부 형성을 위한 코어 뒷편에 백 플로우가 발생하고 용탕의 원심력에 의한 가압 효과가 코어 뒷편에 작용하지 않아 다른 부분에 비해 코어 뒷편 부위에 결함(기포 발생, 조직 치밀성 저하)이 발생하는 문제점을 해결한 비중공형 원심주조 프리폼을 이용한 고강도 알루미늄 풀리 주조 단조 제조방법 및 제조 장치가 제공된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비중공형 원심주조 프리폼을 이용한 고강도 알루미늄 풀리 주조 단조 제조방법 개념 설명도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비중공형 원심주조 프리폼을 이용한 고강도 알루미늄 풀리 주조 단조 제조방법 흐름도.
도 3은 본 발명의 원심주조 장치 구성도.
도 4는 프레스 컷팅 장치 구성도.

이하에서 본 발명의 비중공형 원심주조 프리폼을 이용한 고강도 알루미늄 풀리 주조 단조 제조방법 및 제조 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비중공형 원심주조 프리폼을 이용한 고강도 알루미늄 풀리 주조 단조 제조방법 개념 설명도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비중공형 원심주조 프리폼을 이용한 고강도 알루미늄 풀리 주조 단조 제조방법 흐름도, 도 3은 본 발명의 원심주조 장치 구성도이고, 도 4는 프레스 컷팅 장치 구성도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 비중공형 원심주조 프리폼을 이용한 고강도 알루미늄 풀리 주조 단조 제조방법은, 알루미늄 풀리 주조 단조 제조방법에 있어서, 원심주조 장치(100)의 금형부를 회전시키면서 금형 내부에 성형공간에 용탕을 공급하여 제1 성형체(S1)를 원심주조하는 하는 단계(S100)와, 상기 제1 성형체(S1)를 프레스 컷팅 장치(200)에 위치시킨 후 상기 제1 성형체(S1)를 프레스 절단하여 복수개의 중공 원판형상의 중공형 제2 성형체(S2)를 프레스 성형하는 단계(S200)와, 상기 제2 성형체(S2)를 단조 금형(미도시)에 위치시킨 후 내주살부와 반경방향 몸체부 및 외주살부를 갖는 제3 풀리 성형체(S3)를 단조하는 단계(S300)을 포함하여 구성된다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 성형체(S1)는, 복수개의 원판으로 절개될 수 있는 비중공형 원호형 예비 몸체(10)들이 균일 각도 간격으로 외측에 형성되고, 제1 심부(C1)에 압탕구가 형성된다. 제1 성형체(S1)의 비중공형 원호형 예비 몸체(10)들의 중심점(d1)은 상기 제1 심부(C1)를 원점으로하는 원을 기준으로 90°~ 60 °의 방사상 균일한 각도로 이격되어 형성되는 것이 바람직하다. 비중공형 원호형 예비 몸체(10)의 외측 호가 이루는 각도(각도A)는 호의 중심점(d1)을 기준으로 120° ~ 270°인 것이 바람직하다. 120도 보다 적은 경우 제2 성형체(S2) 절단시 많은 부분이 스크랩(재용융되어 원재료로 활용됨)으로 남는 문제점이 있으며, 270°보다 적은 경우 원심력에 의한 용탕 가압 효과가 떨어진다. 갯수가 너무 많은 경우(예를 들어 8개를 넘는 경우) 풀리의 크기를 고려할 때 성형체의 크기가 과도하게 커져서 원심주조기가 너무 커지며, 갯수가 3개 이하인 경우 불용 부분이 많이 발생한다. 구멍이 없고 외측의 형상이 원호형인 비중공형 원호형 예비 몸체(10)는 4~6개 형성되는 것이 바람직하다.

도 1 내지 도4, 특히 도 4에 도시된 바와 같이, 프레스 컷팅 장치(200)는, 내경 펀칭과 외경 절단을 동시 또는 이시에 수행하여 중공 원판형상의 중공형 제2 성형체(S2)를 성형하는, 프레스에 의해 승강되는 펀치를 갖는 컷팅 펀치(210)와 상기 펀치에 상응하는 형상의 공동부를 갖는 컷팅 다이(220)와, 복수개의 비중공형 원형 예비 몸체(10)를 갖는 상기 제1 성형체(S1)를 회전시켜 하나의 원형 예비 몸체(10)의 절단 작업이 완료되면 다른 하나의 인접한 원형 예비 몸체(10)를 상기 컷팅 펀치(210)와 컷팅 다이(220) 사이에 위치시키는 제1 성형체 파지 수단(231)과 상기 제1 성형체 파지 수단(231)을 회전시키는 회전 수단(235)으로 구성된 제1 성형체 셋팅 및 회전 수단(230)을 포함하여 구성된다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 비중공형 원심주조 프리폼을 이용한 고강도 알루미늄 풀리 주조 단조 제조장치는, 원심주조 장치(100)와 프레스 컷팅 장치(200)와 단조 금형(미도시)을 포함한다. 원심주조 장치(100)는, 알루미늄 풀리 주조 단조 제조 장치에 있어서, 합체된 제1 원심주조 상형(110)과 합체된 제1 원심주조 하형(210)을 회전시키면서 금형 내부에 성형공간에 용탕을 공급하여 제1 성형체(S1)를 원심주조한다.

프레스 컷팅 장치(200)는, 제2 컷팅 펀치(210)와 제2 컷팅 다이(220) 사이에 위치된 상기 제1 성형체(S1)를 프레스 절단하여 복수개의 중공 원판형상의 중공형 제2 성형체(S2)를 프레스 성형한다. 단조 금형(미도시)은 제2 성형체(S2)를 제3 상부 금형과 제3 하부 금형 사이에 안치된 제2 성형체(S2)를 단조하여 내주살부와 반경방향 몸체부 및 외주살부를 갖는 제3 풀리 성형체(S3)를 성형한다.

도 1 내지 도4, 특히 도 3에 도시된 바와 같이, 원심주조 장치(100)는, 제1 원심주조 상형(110)의 상부에 이격되게 위치한 급탕수단(130)과, 제1 원심주조 하형(120)과 합체되어 밀폐된 성형공간을 형성한 상태에서 중심 급탕구(123)를 통하여 용탕을 공급받는 제1 원심주조 상형(110)과, 하부의 회전장치에 결합되고, 하부의 회전장치에 결합되고, 제1 심부(C1)를 원점으로하는 원을 기준으로 90 ~ 60 °의 방사상 균일한 각도로 이격되어 형성되고 외측 호가 이루는 각도(각도A)는 호의 중심점(d1)을 기준으로 120° ~ 270°인 비중공형 원호형 예비 몸체 성형실(125)로 구성되는 제1 원심주조 하형(120)을 포함하여 구성된다. 차량용 중공형 알루미늄 풀리를 제조하는데 사용된다.

본 발명은 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명됐지만, 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 이하의 특허청구범위에 의하여 정하여지는 것으로 본 발명과 균등 범위에 속하는 다양한 수정 및 변형을 포함할 것이다.

아래의 특허청구범위에 기재된 도면부호는 단순히 발명의 이해를 보조하기 위한 것으로 권리범위의 해석에 영향을 미치지 아니함을 밝히며 기재된 도면부호에 의해 권리범위가 좁게 해석되어서는 안될 것이다.

100 : 원심주조 장치
200 : 프레스 컷팅 장치
210 : 컷팅 펀치
220 : 컷팅 다이
230 : 제1 성형체 셋팅 및 회전 수단
231 : 제1 성형체 파지 수단
235 : 회전 수단
S1 : 제1 성형체
S2 : 제2 성형체
S3 : 제3 풀리 성형체
10 : 비중공형 원형 예비 몸체
20 : 게이트

Claims

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알루미늄 풀리 주조 단조 제조방법에 있어서,
원심주조 장치(100)의 금형부를 회전시키면서 금형 내부에 성형공간에 용탕을 공급하여, 구멍이 없고 외측의 형상이 원호형인 비중공형 원호형 예비 몸체(10) 를 4~6개 갖는 제1 성형체(S1)를 원심주조하는 단계(S100)와;
상기 제1 성형체(S1)를 프레스 컷팅 장치(200)에 위치시킨 후 상기 제1 성형체(S1)를 프레스 절단하여 복수개의 중공 원판형상의 중공형 제2 성형체(S2)를 프레스 성형하는 단계(S200)와;
상기 제2 성형체(S2)를 단조 금형(미도시)에 위치시킨 후 내주살부와 반경방향 몸체부 및 외주살부를 갖는 제3 풀리 성형체(S3)를 단조하는 단계(S300);
을 포함하되,

상기 제1 성형체(S1)는, 복수개의 원판으로 절개될 수 있으며 비중공형으로 구멍이 없고 외측의 형상이 원호형인 비중공형 원호형 예비 몸체(10)들이 균일 각도 간격으로 외측에 형성되고, 제1 심부(C1)에 압탕구가 형성되고,
상기 제1 성형체(S1)의 비중공형 원호형 예비 몸체(10)들의 중심점(d1)은 상기 제1 심부(C1)를 원점으로하는 원을 기준으로 90 ~ 60 °의 방사상 균일한 각도로 이격되어 형성되고,
상기 비중공형 원호형 예비 몸체(10)의 외측 호가 이루는 각도(각도A)는 호의 중심점(d1)을 기준으로 120° ~ 270°인 것을 특징으로 하는 비중공형 원심주조 프리폼을 이용한 고강도 알루미늄 풀리 주조 단조 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 프레스 컷팅 장치(200)는,
내경 펀칭과 외경 절단을 동시 또는 이시에 수행하여 중공 원판형상의 중공형 제2 성형체(S2)를 성형하는, 프레스에 의해 승강되는 펀치를 갖는 컷팅 펀치(210)와 상기 펀치에 상응하는 형상의 공동부를 갖는 컷팅 다이(220)와,
복수개의 비중공형 원형 예비 몸체(10)를 갖는 상기 제1 성형체(S1)를 회전시켜 하나의 원형 예비 몸체(10)의 절단 작업이 완료되면 다른 하나의 인접한 원형 예비 몸체(10)를 상기 컷팅 펀치(210)와 컷팅 다이(220) 사이에 위치시키는 제1 성형체 파지 수단(231)과 상기 제1 성형체 파지 수단(231)을 회전시키는 회전 수단(235)으로 구성된 제1 성형체 셋팅 및 회전 수단(230),
을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비중공형 원심주조 프리폼을 이용한 고강도 알루미늄 풀리 주조 단조 제조방법.
알루미늄 풀리 주조 단조 제조 장치에 있어서,
합체된 제1 원심주조 상형(110)과 합체된 제1 원심주조 하형(210)을 회전시키면서 금형 내부에 성형공간에 용탕을 공급하여, 구멍이 없고 외측의 형상이 원호형인 비중공형 원호형 예비 몸체(10)를 4~6개 갖는 제1 성형체(S1)를 원심주조하는 원심주조 장치(100)와;
제2 컷팅 펀치(210)와 제2 컷팅 다이(220) 사이에 위치된 상기 제1 성형체(S1)를 프레스 절단하여 복수개의 중공 원판형상의 중공형 제2 성형체(S2)를 프레스 성형하는 프레스 컷팅 장치(200)와;
상기 제2 성형체(S2)를 제3 상부 금형과 제3 하부 금형 사이에 안치된 제2 성형체(S2)를 단조하여 내주살부와 반경방향 몸체부 및 외주살부를 갖는 제3 풀리 성형체(S3)를 성형하는 단조 금형(미도시);
을 포함하여 구성되되,

상기 원심주조 장치(100)는,
상기 제1 원심주조 상형(110)의 상부에 이격되게 위치한 급탕수단(130)과,
제1 원심주조 하형(120)과 합체되어 밀폐된 성형공간을 형성한 상태에서 중심 급탕구(123)를 통하여 용탕을 공급받는 제1 원심주조 상형(110)과,
하부의 회전장치에 결합되고, 제1 심부(C1)를 원점으로하는 원을 기준으로 중심점(d1)이 90 ~ 60 °의 방사상 균일한 각도로 이격되어 형성되고 외측 호가 이루는 각도(각도A)는 호의 중심점(d1)을 기준으로 120° ~ 270°인 비중공형 원호형 예비 몸체 성형실(125)을 구비한 제1 원심주조 하형(120)을,
포함하여 구성되어 차량용 중공형 알루미늄 풀리를 제조하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 비중공형 원심주조 프리폼을 이용한 고강도 알루미늄 풀리 주조 단조 제조 장치.
제6항에 있어서,
상기 프레스 컷팅 장치(200)는,
내경 펀칭과 외경 절단을 동시 또는 이시에 수행하여 중공 원판형상의 중공형 제2 성형체(S2)를 성형하는, 프레스에 의해 승강되는 펀치를 갖는 컷팅 펀치(210)와 상기 펀치에 상응하는 형상의 공동부를 갖는 컷팅 다이(220)와,
복수개의 비중공형 원형 예비 몸체(10)를 갖는 상기 제1 성형체(S1)를 회전시켜 하나의 원형 예비 몸체(10)의 절단 작업이 완료되면 다른 하나의 인접한 원형 예비 몸체(10)를 상기 컷팅 펀치(210)와 컷팅 다이(220) 사이에 위치시키는 제1 성형체 파지 수단(231)과 상기 제1 성형체 파지 수단(231)을 회전시키는 회전 수단(235)으로 구성된 제1 성형체 셋팅 및 회전 수단(230),
을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비중공형 원심주조 프리폼을 이용한 고강도 알루미늄 풀리 주조 단조 제조 장치.