KR101743944B1 - 금형 냉각 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금형 냉각 장치에 관한 것으로서, 특히, 알루미늄 휠의 저압주조시 금형의 온도를 효과적으로 제어할 수 있는 금형 냉각 장치를 제공한다. 이에 따른 본 발명의 금형 냉각 장치는 주물의 냉각을 위해 금형의 일측에 부착하여 사용되는 것으로서, 복수의 섹션 형태로 구획되는 복수의 냉각실을 구비하되, 상기 각 냉각실에는 냉각 유체가 유입되는 입구와, 입구를 통해 유입된 냉각 유체가 이동되는 이동통로와, 이동통로를 거쳐 냉각 유체가 배출되는 출구가 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

금형 냉각 장치{MOLD COOLING DEVICE}

본 발명은 금형 냉각 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 알루미늄 휠의 저압주조시 금형의 온도를 효과적으로 제어할 수 있는 금형 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 휠(wheel)은 디자인적인 요인뿐만 아니라, 차량을 지지하는 중요한 역할을 수행하기 때문에 견고함 또한 중요하다. 따라서 대부분의 차량 휠은 주조(Casting)공정을 통해 일체형으로 제작되고 있으며, 또한 높은 견고성을 가지면서 중량을 줄일 수 있도록 알루미늄 합금 등을 주로 사용하고 있다.

이러한 휠은 최근 들어 견고성 이외에 디자인적인 요소도 매우 중요한 요인으로 부각되고 있으며, 이를 위해 강도가 높은 합금의 사용을 통해 보다 심플한 외형의 휠이 생산되고 있다. 그러나 심플한 외형을 갖는 휠은 그만큼 주형의 코어도 슬림화되기 때문에 주물의 신속한 주입이 어려울 수 있고, 주입과정에서 이른 냉각으로 인해 제품의 불량률이 높아지는 단점이 우려되었다.

현재 차량용 휠의 제조에 많이 적용되고 있는 저압주조법은 가장 대중적인 방법이며 대량 생산에 최적화된 주조 기법이다. 이러한 저압주조법은 국내는 물론 해외 대다수의 업체들이 사용하고 있는 방법으로 주물을 '찍어 내는' 기법이라 할 수 있다.

이러한 저압주조는 주조기 아래에 용탕을 잠시 저장하는 홀딩로와 이를 금형으로 밀어 올려주는 스토크를 갖추고 있다. 용탕을 금형으로 밀어 올릴 때 저압의 공기로 밀어 올리기 때문에 저압주조라 표현하는데, 용탕로 내부에서 가해지는 공기의 압력이 1 Bar 보다 낮기 때문에 일반적으로 저압이라 표현하고 있다.

저압주조에서의 용탕 공급은 휠의 허브 부분에서 림 방향으로 차오른다. 이를 충진이라 말하는데, 일반적으로 용탕이 충진되는 방향이 가장 뜨거우며, 반대로 가장 먼 곳이 온도가 가장 낮다. 즉, 충진이 완료되고 용탕의 응고가 시작되는 곳이 바로 휠의 끝 부분인 림 부위이다. 일반적으로 액체 상태의 금속이 응고되는 상황에서 가장 먼저 응고가 되는 부위가 기억 성질이 가장 좋고 조직이 가장 세밀하기 때문에 제품에서 가장 우수한 강성과 인장강도를 갖추게 된다.

정상적인, 그리고 이론적인 상황이라면 휠의 끝 부분인 림부터 순차적으로 응고되어야 하지만 휠의 디자인 상 응고 지향성이 완벽할 수는 없다. 이 때문에 각 휠의 금형 설계에 맞춰 응고 지향성을 유지하기 위해 냉각 설계를 갖춰야 하며 만약 이 부분이 제대로 되지 않아 응고의 지향성이 깨지면 용탕 간 불규칙 응고 시 발생하는 수축으로 인해 휠 내부에 작은 기공이 발생한다. 만약 기공이 발생한다면 휠 강성에 문제가 될 수 있기 때문에 휠 주조에 있어 응고 관리 기술은 큰 경쟁력으로 작용하게 된다.

이와 함께, 통상적인 휠의 주조에 있어 용탕의 충진 능률을 좋게 하기 위하여 금형온도를 충분히 높게 올리도록 제어하게 되는데, 이와 같이 높은 금형온도로 인해 금형 내에 충진된 용탕이 냉각되어 응고하는 데에 많은 시간이 소요되어 제품 생산성이 저하되고, 주조물의 주조조직이 조밀하게 되지 않아 강한 강도를 얻기 어려운 단점이 있다. 따라서, 주조물의 주조조직을 조밀하게 유지하여 제품의 불량률을 줄이면서 주조물을 빠른 시간 안에 효과적으로 냉각시켜 제품의 생산시간을 단축시킬 수 있는 금형 냉각 기술이 절실히 요구되고 있다.

특허공개 제2009-0108927(2009.10.19)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 알루미늄 휠의 저압주조시 높은 온도의 금형을 빠른 시간 내에 안정적으로 균일하게 냉각시킬 수 있도록 함으로써, 제품의 불량률을 줄이면서 단위 제품당 생산시간을 단축시켜 제품의 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 금형 냉각 장치를 제공하는 데에 있다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 금형 냉각 장치는, 주물의 냉각을 위해 금형의 일측에 부착하여 사용되는 것으로서, 복수의 섹션 형태로 구획되는 복수의 냉각실을 구비하되, 상기 각 냉각실에는 냉각 유체가 유입되는 입구와, 입구를 통해 유입된 냉각 유체가 이동되는 이동통로와, 이동통로를 거쳐 냉각 유체가 배출되는 출구가 형성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 금형 냉각 장치에 구비되는 각 냉각실은 동일 형상을 가지도록 형성하되, 상기 각 냉각실은 원주방향을 따라 등간격을 이루며 배치되도록 구성할 수 있다.

그리고, 서로 인접하는 냉각실의 이동통로 사이에는 격벽이 배치될 수 있다.

아울러, 상기 각 냉각실의 이동통로 상에는 냉각 유체의 흐름을 상부측으로 유도하기 위한 유도관이 추가적으로 설치될 수 있다.

한편, 상기 각 냉각실의 이동통로는, 입구 측에 연결되는 입구측 이동통로와; 상기 입구측 이동통로와 연결되는 제1메인이동통로와; 상기 제1메인이동통로의 상부 측에 형성되어 상기 유도관을 거쳐 토출되는 냉각 유체가 이동되는 제2메인이동통로와; 상기 제2메인이동통로와 출구 사이를 연결하는 출구측 이동통로;를 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 상기 유도관은 출구보다 입구 쪽에 가까운 제1메인이동통로 상에 배치되도록 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 유도관은, 제1메인이동통로와 연통되는 내부유로와; 내부유로의 끝단에 배치되는 복수 개의 토출공을 구비할 수 있다.

이때, 상기 토출공은, 유도관의 상단에 배치되는 상단 토출공과; 상단 토출공과 인접하는 유도관의 측면부에 등간격을 이루며 배치되는 복수의 측면 토출공;을 포함할 수 있다.

상기한 구성을 갖는 본 발명의 금형 냉각 장치 구성에 따르면, 알루미늄 휠의 저압주조시 높은 온도의 금형을 빠른 시간 내에 안정적으로 균일하게 낮출 수 있기 때문에 제품의 생산에 따른 시간을 획기적으로 단축시킬 수 있고, 이로 인해 제품의 생산 원가를 크게 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 금형 온도의 효과적인 제어로 인해 알루미늄 휠 제품의 주물조직이 전체적으로 조밀하고 균일한 조직을 이루기 때문에 생산된 제품의 강도가 크게 향상되고 주물의 빠르고 균일한 냉각을 통해 제품의 불량률을 크게 낮출 수 있는 효과가 있다.

또한, 알루미늄 휠의 사양에 맞은 금형 냉각 장치를 별도 제작하여 냉각 대상의 금형에 간단하게 부착하여 사용할 수 있는 장점이 있기 때문에, 기존과 같이 주물의 냉각을 위해 금형 자체에 복잡한 냉각 유로나 다수의 냉각 배관 등을 설치할 필요가 없어 금형에 대한 제작성이 향상되고, 이에 따른 금형 제작 비용을 크게 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 금형 냉각 장치 내에서 복수의 섹션으로 구획된 복수의 냉각실을 통해 금형의 여러 개소에서 동시 다발적으로 주물의 냉각작용이 수행되기 때문에 주물에 대한 냉각이 빠르게 진행될 수 있고 전체 주물에 대한 균일한 냉각이 가능해지는 효과가 있다.

또한, 금형 냉각 장치의 각 냉각실 이동통로 상에 냉각 유체의 흐름을 상부측으로 유도하기 위한 유도관이 설치됨에 따라, 상기 유도관을 통해 메인이동통로로부터 상대적으로 멀리 떨어진 부위까지 냉각 유체를 공급할 수 있게 되어, 제품 전체적으로 빠르고 균일한 냉각이 가능해지는 효과가 있다.

특히, 상기 유도관을 냉각실의 출구보다 입구 쪽에 가까운 메인이동통로 상에 배치되도록 구성함에 따라, 입구 측으로부터 초기 유입되는 차가운 상태의 냉각 유체를 상기 유도관을 통해 냉각 대상부위에 직접 공급할 수 있기 때문에 주물의 한층 신속하고 균일한 냉각이 가능해지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 금형 냉각 장치를 구비한 전체 금형 장치의 구성을 보여주는 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 금형 냉각 장치의 요부 단면구조를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 금형 냉각 장치를 상부에서 투시하여 바라본 평면도.
도 4는 금형 냉각 장치의 각 냉각실 입구가 2개의 외부 냉각배관을 통해 상호 연결된 모습을 보여주는 평면도.
도 5는 본 발명에 다른 금형 냉각 장치의 내부에서 냉각 유체의 흐름을 보여주는 부분 절개 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 금형 냉각 장치의 냉각실 내부에서 냉각 유체의 이동경로를 나타낸 부분 단면도.

이하, 본 발명의 금형 냉각 장치에 대한 바람직한 일실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 구조 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 금형 냉각 장치가 구비된 차량용 알루미늄 휠 성형용 금형장치를 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 알루미늄 휠 제조를 위한 금형장치는 크게 상형(110), 하형(120), 측형(130), 상형 취부용 정반(140), 하형 취부용 정반(150), 상형 냉각 장치(160), 하형 냉각 장치(200)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상형(110)은 상형 취부용 정반(140)의 하면에 고정되어 상기 상형 취부용 정반(140)과 함께 상하방향으로 이동이 가능하도록 설치된다.

하형(120)은 상형(110)과 대향하는 하부 측에 배치되어 하형 취부용 정반(150)의 상면에 고정 설치되고, 상기 하형(120)의 하면 중앙에는 주물, 즉 알루미늄 합금이 주입되는 탕구노즐(170)이 배치된다. 이러한 하형(120)은 하형 취부용 정반(150)과 함께 고정 상태로 유지된다.

여기서, 탕구노즐(170)은 교체가 가능한 구조로 설치되는데, 이러한 탕구노즐(170)의 직경 폭은 상부로 갈수록 점차 협소해지는 테이퍼 형상을 갖도록 형성된다.

그리고, 측형(130)은 하형 취부용 정반(150) 상면에 수평방향을 따라 슬라이딩 가능하게 설치된다.

상기 상형(110), 하형(120) 및 측형(130)으로 둘러싸인 내부는 임의의 형상을 가지는 차량용 휠 형상의 주조공간을 갖는다.

따라서, 탕구노즐(170)을 통해 주입되는 주물은 상형(110)과 하형(120) 및 측형(130)으로 둘러싸인 주조공간 내부로 충진되어 차량용 휠의 성형이 이루어지게 된다.

상형 취부용 정반(140)은 상형(110)의 설치를 도모하기 위한 것으로, 그 하면 중앙에는 상형(110)이 설치되며, 상기 상형(110)을 비롯한 상형 취부용 정반(140)은 상하방향으로 이동 가능하게 설치된다.

하형 취부용 정반(150)은 상형 취부용 정반(140)과 대향하는 하부 측에 배치되고 그 상면 중앙에는 하형(120)이 설치된다.

또한, 하형 취부용 정반(150)의 중앙에는 주물의 주입을 위한 주입구(152)가 형성되고, 상기 주입구(152)의 상부는 하형(120)의 중앙에 배치된 탕구노즐(170)과 서로 연통하도록 결합된다.

상형 냉각 장치(160)는 상형(110)의 냉각을 위한 것으로서, 상형(110)의 상부 측에 연결되어, 외부로부터 공급되는 냉각 유체를 상형(110)의 각 냉각 대상 부위로 유입시키기 위한 다수의 냉각 파이프(162)를 구비한다.

따라서, 알루미늄 휠의 저압주조시 상형(110) 측에 연결된 다수의 냉각 파이프(162)를 통해 냉각 유체를 공급하여 높은 온도 상태의 상형(110)을 빠르게 냉각시킬 수 있다.

한편, 하형(120)의 하부 측에는 본 발명의 주요 구성부인 하형(120)의 냉각을 위한 하형 냉각 장치(200)가 구비된다.

하형 냉각 장치(200)는 하형(120)의 하면 중앙부에 용접을 통해 부착 고정된다.

그리고, 하형 냉각 장치(200)의 중앙으로는 주조공간 내부로 주물을 주입하기 위한 탕구노즐(170)이 관통 결합된다.

또한, 하형 냉각 장치(200)의 입구(211)와 출구(217) 측에는 냉각 유체가 유입 또는 배출되는 냉각 파이프가 각각 연결된다.

상기 하형 냉각 장치(200)는 하형(120)의 디자인 사양에 부합되는 형태로 제작되어 차량용 휠의 제조시 하형(120)의 하면에 부착시켜 하형(120)에 대한 냉각을 수행하게 된다.

도 2는 본 발명에 따른 하형 냉각 장치(200)의 요부 단면 구조를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 하형 냉각 장치를 상부에서 투시하여 바라본 평면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 하형 냉각 장치(200)는 원통 형태의 외형을 가지고, 그 중앙부에는 탕구노즐(170)이 관통될 수 있는 개구부(202)가 형성된다.

이러한 하형 냉각 장치(200)는 하형(120)의 하면 중앙부에서 탕구노즐(170)의 외면을 둘러싸는 형태로 배치되어 하형(120)의 하면에 용접을 통해 부착 고정된다.

그리고, 하형 냉각 장치(200)에는 복수 개로 구획된 동일 형상의 냉각실(210)이 원주방향을 따라 등간격을 이루며 배치되어 상기 각 냉각실(210) 별로 냉각 유체가 유입 또는 배출되도록 구성된다.

즉, 도 3에서 보는 바와 같이, 하형 냉각 장치(200)에는 복수의 섹션(section) 형태로 구획된 5개의 냉각실(210)이 구비되고, 각 냉각실(210)에는 냉각 유체가 유입되는 입구(211)와, 냉각 유체가 배출되는 출구(217)가 구비된다.

아울러, 상기 하형 냉각 장치(200)의 각 냉각실(210) 내부에는 입구(211)와 출구(217) 사이를 연결하며, 상기 입구(211)를 통해 유입된 냉각 유체가 이동되는 냉각 유체 이동통로가 형성된다.

이에 따라, 각 냉각실(210)의 입구(211)를 통해 유입되는 냉각 유체는 이동통로 내부를 따라 이동되는 과정에서 하형(120)의 냉각작용이 이루어지게 되고, 하형(120)과 열교환이 이루어져 온도 상승이 이루어진 냉각 유체는 다시 출구(217)를 통해 외부로 배출된다.

구체적으로, 각 냉각실(210)에 형성된 냉각 유체 이동통로는 각 냉각실(210)의 입구(211) 측과 연결된 입구측 이동통로(212,213)와, 상기 입구측 이동통로(212,213)와 연통되는 제1메인이동통로(214)와, 상기 제1메인이동통로(214)의 상부 측에 배치되는 제2메인이동통로(215)와, 상기 제2메인이동통로(215)와 출구(217) 사이를 연결되는 출구측 이동통로(216)를 포함하여 구성된다.

여기서, 입구측 이동통로(212,213)는 직선형 구조를 갖는 통로로서, 상하방향(수직방향)으로 배치되어 입구(211) 측과 연결되는 제1입구측 이동통로(212,213)와, 좌우방향(수평방향)으로 배치되어 상기 제1입구측 이동통로(212,213)와 연결되는 제2입구측 이동통로(212,213)로 구성된다.

제1메인이동통로(214)는 각 냉각실(210)의 수평방향으로 배치되는 곡선형 통로로서, 상기 제1메인이동통로(214)의 일측에는 제2입구측 이동통로(212,213)가 연결된다.

그리고, 서로 인접하는 냉각실(210)의 제1메인이동통로(214) 및 제2메인이동통로(215)는 격벽(230)을 통해 구획되어, 인접된 냉각실(210) 간의 냉각 유체의 이동이 차단된다.

즉, 서로 인접하는 각 냉각실(210)의 제1메인이동통로(214)와 제2메인이동통로(215)들은 격벽(230)을 통해 좌우가 서로 가로막힌 구조를 형성하기 때문에 각 냉각실(210) 간의 냉각 유체의 이동은 이루어지지 않게 된다.

제2메인이동통로(215)는 제1메인이동통로(214)의 상부 측에 형성된 공간으로서 하나의 냉각실(210) 전면적에 걸쳐 형성된 공간이다.

이러한 제2메인이동통로(215)는 그 하부 측에 배치된 제1메인이동통로(214)와 커버(235)를 통해 상하 구획된 공간으로서, 후술되는 유도관(220)을 통해 토출된 냉각 유체가 이동하는 공간부를 형성하게 된다.

한편, 출구측 이동통로(216)는 제2메인이동통로(215)와 출구(217) 사이를 연결하는 직선형 통로로서, 상기 유도관(220)을 거쳐 나온 냉각 유체는 출구측 이동통로(216)를 거쳐 출구(217) 측으로 안내된다.

따라서, 하형 냉각 장치(200)의 각 냉각실(210) 입구(211)를 통해 유입되는 냉각 유체 중 일부는 입구측 이동통로(212,213)와 제1메인이동통로(214)를 따라 이동하면서 하형(120)의 냉각작용을 수행하게 되고, 상기 제1메인이동통로(214) 상의 냉각 유체 중 일부는 유도관(220)을 따라 상승된 이후 제2메인이동통로(215) 상으로 토출되어 하형(120)의 냉각작용을 수행한 후 출구측 이동통로(216)를 통해 출구(217)로 배출된다.

이와 같은 하형(120)의 냉각과정은 각 냉각실(210) 별로 동시 다발적으로 이루어지게 되며, 이와 같은 상기 5개의 냉각실(210) 별로 냉각 유체가 유입 및 배출되는 독립적 순환 방식을 통해 금형의 균일한, 신속한 냉각이 이루어질 수 있도록 구성되어 있다.

한편, 앞서 언급했던 바와 같이, 하형 냉각 장치(200)에 있어서 각 냉각실(210)의 제1메인이동통로(214) 상에는 냉각 유체의 흐름을 상부 측으로 유도하기 위한 별도의 유도관(220)이 설치된다.

이러한 유도관(220)은 하형(120) 중앙의 돌출부위(124)를 비롯한 각 냉각실(210) 주변의 하형(120)의 부분을 냉각시키기 위해 구비된다. 이러한 유도관(220)는 차량용 휠 제품의 형상 구조에 따라 다양한 형상적 구조로 형성될 수 있다.

구체적으로, 유도관(220) 내부에는 제1메인이동통로(214)와 연통되는 내부 유로(221)가 형성된다. 그리고, 상기 내부 유로(221)의 끝단에 위치한 유도관(220)의 상단부에는 상기 내부 유로(221)를 따라 이동되는 냉각 유체가 토출되는 상단 토출공(222)이 형성되고, 상단 토출공(222)과 인접하는 유도관(220)의 측면부에는 원주방향을 따라 4개의 측면 토출공(223)이 등간격으로 배치된다.

이때, 각 냉각실(210)의 입구(211)로부터 초기 유입된 차가운 냉각 유체를 유도관(220) 내부로 유입시켜 냉각 효과를 높일 수 있도록, 상기 유도관(220)은 출구(217)보다 입구(211) 쪽에 가까운 제1메인이동통로(214) 상에 배치된다.

이에 따라, 하형 냉각 장치(200)의 각 냉각실(210)의 입구(211)를 통해 유입되는 냉각 유체 중 일부는 제1메인이동통로(214)로 유입되어 하형(120)의 냉각작용을 수행하게 되고, 나머지 일부의 냉각 유체와 상기 제1메인이동통로(214) 상에 있는 냉각 유체가 유도관(220)의 내부 유로(221)를 따라 상부 측으로 이동한 후 상단에 배치된 복수의 토출공(222,223)을 통해 유도관(220) 외부로 토출되어 제2메인이동통로(215) 상으로 다시 유입됨으로써, 하형(120)의 돌출부위(124)에 대한 냉각작용과 각 냉각실(210)이 위치한 하형(120) 부분에 대한 냉각작용을 수행한 후 출구측 이동통로(216)를 거쳐 출구(217)로 최종 배출된다. 이와 같이 상기 유도관(220)을 통해 하형(120)의 돌출된 상단 부분과, 하형(120)의 전면적에 걸쳐 신속하고 균일하면서도 효과적인 냉각이 이루어질 수 있게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 하형 냉각 장치(200)에 있어서, 각 냉각실(210) 별 냉각 유체의 공급을 위한 냉각 배관 설치 구조에 대한 일 예를 보여주고 있다.

도 4에 도시된 형태와 같이, 하형 냉각 장치(200)의 각 냉각실(210)에 공급되는 냉각 유체는 총 2개의 냉각 파이프(260,270)를 통해 각 냉각실(210)의 입구(211)로 냉각 유체를 공급하여 하형(120)에 대한 냉각작용을 수행하도록 구성할 수 있다.

즉, 서로 인접하는 3개의 냉각실(210)의 각 입구(211) 부분을 제1공유배관(240)을 통해 상호 연결하고, 서로 인접하는 또 다른 2개의 냉각실(210)의 각 입구(211) 부분은 제2공유배관(250)으로 서로 연결하여, 상기 제1공유배관(240)과 제2공유배관(250) 각각에 연결된 냉각 파이프(260,270)를 통해 냉각 유체를 공급하여 각 냉각실(210)의 입구(211)로 냉각 유체가 동시에 유입되도록 구성할 수 있다.

이하, 상술한 구성으로 이루어진 본 발명의 하형 냉각 장치(200)에 의한 하형(120) 냉각 과정을 첨부된 도 5 및 도 6을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

먼저, 하형 냉각 장치(200) 내에서 각 냉각실(210) 내부로 냉각 유체의 공급은 도 1 및 4에 도시된 2개의 냉각 파이프(260,270)를 통해 이루어진다.

즉, 상기 2개의 냉각 파이프(260,270)와 각각 연결된 제1공유배관(240) 및 제2공유배관(250)을 통해 하형 냉각 장치(200)의 각 냉각실(210) 입구(211)로 냉각 유체가 공급되면, 도 5 및 도 6에서 보는 것과 같이, 냉각 유체의 일부가 입구(211)-> 입구측 이동통로(212,213)-> 제1메인이동통로(214)로 이어지는 경로로 이동하면서 고온 상태의 하형(120)과 열교환을 통해 냉각작용을 수행하게 되고, 상기 입구측 이동통로(212,213)를 거쳐 나온 냉각 유체의 나머지 일부는 상기 제1메인이동통로(214) 상에 있는 냉각 유체의 일부와 함께 유도관(220)의 내부 유로(221)를 따라 상부 측으로 상승한 후 상단에 위치한 상단 토출공(222) 및 측면 토출공(223)을 통해 유도관(220) 외부로 토출된 후 하강하여 제2메인이동통로(215)를 따라 이동하면서 열교환에 의해 하형(120)의 전면적에 걸친 냉각작용을 수행한 이후에 다시 출구측 이동통로(216)를 거쳐 출구(217)로 배출된다.

상기와 같은 냉각 유체에 의한 냉각과정은 하형 냉각 장치(200)의 각 냉각실(210) 별로 독립적이며 동시 다발적으로 수행되기 때문에 하형(120)의 전면적에 걸쳐 균일하고도 신속한 냉각이 가능하다. 아울러, 메인이동통로(214,215)로부터 상대적으로 멀리 떨어진 하형(120)의 돌출부위(124)까지 유도관(220)을 통한 냉각작용이 수행되기 때문에 하형(120)의 각 부분별로 보다 효과적인 냉각이 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 하형 냉각 장치(200)를 차량용 휠 성형용 금형장치에 적용하게 되면, 복수의 냉각실(210)에 대응하는 하형(120)의 여러 개소에서 독립적이며 동시 다발적으로 냉각이 이루어지기 때문에, 고온 상태의 하형(120)을 신속하고 안정적으로 냉각시킬 수 있고, 이로 인해 제품 생산에 따른 시간을 획기적으로 단축시는 것과 함께 제품의 생산 원가를 크게 절감시킬 수 있다.

또한, 상기 하형 냉각 장치(200)를 통해 주조된 알루미늄 휠 제품은 주물조직은 전체적으로 조밀하고 균일한 구조를 형성하게 되어, 제품의 강도 향상에 기여할 수 있고, 주물의 신속하고 안정적이고 균일한 냉각이 이루어지게 되어 제품의 불량률을 크게 낮출 수 있다.

또한, 알루미늄 휠 제품의 제작사양에 맞는 냉각장치를 별도 제작한 후 냉각 대상 금형 부위에 간단하게 부착하여 사용할 수 있기 때문에, 기존처럼 금형 냉각을 위해 금형 자체에 복잡한 냉각 유로나 복수의 냉각 배관 등을 설치하지 않아도 되어 금형 제작에 따른 비용을 크게 절감시킬 수 있다.

아울러, 각 냉각실(210)의 제1메인이동통로(214) 상에 냉각 유체의 흐름을 상부 측으로 유도할 수 있는 별도의 유도관(220)을 추가 설치함에 따라, 상기 유도관(220)을 통해 제1메인이동통로(214)로부터 상대적으로 멀리 떨어진 상측 부위까지 냉각 유체를 순환시켜 냉각할 수 있기 때문에, 주물 제품의 디자인에 크게 구애됨 없이 제품 전체적으로 안정적이며 균일한 냉각이 가능해지는 효과가 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

110 : 상형 120 : 하형
130 : 측형 140 : 상형 취부형 정반
150 : 하형 취부용 정반 152 : 주입구
160 : 상형 냉각장치 162,260,270 : 냉각 파이프
170 : 탕구 노즐 200 : 하형 냉각 장치
202 : 개구부 210 : 냉각실
211 : 입구 212 : 제1입구측 이동통로
213 : 제2입구측 이동통로 214 : 제1메인이동통로
215 : 제2메인이동통로 216 : 출구측 이동통로
217 : 출구 220 : 유도관
221 : 내부 유로 222 : 상단 토출공
223 : 측면 토출공 230 : 격벽
235 : 커버 240 : 제1공유배관
250 : 제2공유배관

Claims (8)

1. 상형(110) 및 하형(120)과 측형(130)으로 둘러싸인 주조공간 내부로 주물을 주입하여 차량용 휠을 주조하는 금형장치의 냉각을 위한 금형 냉각 장치에 있어서,
   상기 하형(120)의 하면 중앙부에는 상기 하형(120)의 냉각을 위한 하형 냉각 장치(200)가 부착 고정되되,
   상기 하형 냉각 장치(200)의 중앙부에는 개구부(202)가 형성되어 상기 개구부(202)를 통해 상기 주조공간 내부로 주물을 주입하기 위한 탕구노즐(170)이 관통 결합되고,
   상기 개구부(202) 주위에는 복수의 섹션으로 구획된 동일 형상을 갖는 복수 개의 냉각실(210)이 원주방향을 따라 등간격을 이루며 배치되어,
   상기 각 냉각실(210) 별로 냉각 유체가 유입 및 배출되는 독립적 순환 방식을 통해 상기 하형(120)이 여러 개소에서 동시 다발적으로 냉각이 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 금형 냉각 장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 각 냉각실(210)에는 냉각 유체가 유입되는 입구(211)와, 상기 입구(211)를 통해 유입된 냉각 유체가 이동되는 이동통로와, 상기 이동통로를 거쳐 냉각 유체가 배출되는 출구(217)가 형성되며, 서로 인접하는 상기 냉각실(210)의 이동통로 사이에는 격벽(230)이 배치되는 것을 특징으로 하는 금형 냉각 장치.
   
4. 제3항에 있어서, 상기 각 냉각실(210)의 이동통로 상에는 냉각 유체의 흐름을 상부측으로 유도하기 위한 유도관(220)이 설치된 것을 특징으로 하는 금형 냉각 장치.
   
5. 제4항에 있어서, 상기 각 냉각실(210)의 이동통로는,
   상기 입구(211) 측에 연결되는 입구측 이동통로(212,213)와;
   상기 입구측 이동통로(212,213)와 연결되는 제1메인이동통로(214)와;
   상기 제1메인이동통로(214)의 상부 측에 형성되어, 상기 유도관(220)을 거쳐 토출되는 냉각 유체가 이동되는 제2메인이동통로(215)와;
   상기 제2메인이동통로(215)와 상기 출구(217)를 연결하는 출구측 이동통로(216);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 금형 냉각 장치.
   
6. 제5항에 있어서, 상기 유도관(220)은 상기 출구(217)보다 상기 입구(211) 쪽에 가까운 상기 제1메인이동통로(214) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 금형 냉각 장치.
   
7. 제5항에 있어서, 상기 유도관(220)은,
   상기 제1메인이동통로(214)와 연통되는 내부 유로(221)와;
   상기 내부 유로(221)의 끝단에 배치되는 복수 개의 토출공을 구비하는 것을 특징으로 하는 금형 냉각 장치.
   
8. 제7항에 있어서, 상기 토출공은,
   상기 유도관(220)의 상단에 배치되는 상단 토출공(222)과;
   상기 상단 토출공(222)과 인접하는 상기 유도관(220)의 측면부에 등간격을 이루며 배치되는 복수의 측면 토출공(223);
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 금형 냉각 장치.
   
   

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