KR101846747B1 - Method of Aluminum Injection Mold using magnetization and Magnetic Force type Die Casting Mold System thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 알루미늄 사출물 제조에 관한 것으로, 특히 Fe 로 인한 저신율 특성이 해소된 자화 방식 다이캐스팅 금형 시스템을 이용한 알루미늄 사출물 제조 공정에 관한 것이다.The present invention relates to the production of aluminum extrusions, and more particularly to a process for producing aluminum extrusions using a magnetizing die casting mold system in which low elongation properties due to Fe are solved.
일반적으로 차량 중량 저감으로 연비 개선 효과에 일조하는 알루미늄 사출물은 저렴한 제조비용과 함께 쉽게 파손되는 저신율을 갖지 않도록 제조되어야 한다. 이러한 알루미늄 사출물로 현가장치의 컨트롤 암(또는 로어 암, 어퍼 암)을 예로 들 수 있다.In general, an aluminum injection molded article which contributes to the improvement of fuel economy by reducing the weight of the vehicle should be manufactured so as not to have a low elongation which is easily broken together with a low manufacturing cost. Examples of such aluminum extrusions include control arms (or lower arms, upper arms) of the suspension.
이를 위해 차량 적용 알루미늄 사출물은 Primary 합금이 아닌 Secondary합금인 ADC 10 이나 ADC 12 소재로 다이캐스팅 공법으로 제조됨으로써 높은 양산성 및 저렴한 가격이 충족된다.For this purpose, automotive aluminum extrusions are manufactured by die casting method with secondary alloy of
하지만 ADC 10 이나 ADC 12 소재는 알루미늄 소재와 금형 간에 소착을 막아 효과적인 취출을 가능하게 하는 Fe이 높은 함량으로 들어 있고, 이는 알루미늄 사출물의 신율을 저하시킴으로써 효과적인 Fe 함량 제어에 어려움을 주고 있다.However, the
특히 알루미늄 사출물의 조직 내부에 Fe의 침상형 구조물이 존재할 경우 취성의 특징으로 쉽게 파손되는 저신율 특성을 가질 수밖에 없고, 이러한 저신율 특성은 차량 적용 시 필드 파손의 위험성을 높여 심할 경우 많은 손실 비용 발생으로 발전될 수 있게 된다.Especially, when Fe needle-shaped structure is present inside the structure of aluminum injection molding, it is inevitably required to have a low elongation characteristic which is easily broken by the characteristic of brittleness. Such low elongation characteristic increases the risk of field breakage when the vehicle is applied, . ≪ / RTI >
이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 Secondary 합금과 다이캐스팅 공법에 의한 장점을 그대로 유지하면서 제조 후 Fe 함량을 크게 낮춰줌으로써 고신율 특성을 갖도록 알루미늄 사출물이 제조될 수 있고, 특히 Secondary 합금 내부의 Fe를 사출물 표면부로 이동시켜줌으로써 알루미늄 소재와 금형 간에 소착 차단 효과도 향상시킬 수 있는 자화 방식 알루미늄 사출물 제조 방법 및 다이캐스팅 금형 시스템의 제공에 목적이 있다.Accordingly, the present invention, which has been made in view of the above, can produce an aluminum extrudate having high elongation characteristics by significantly reducing the Fe content after the manufacturing while maintaining the merits of the secondary alloy and the die casting method. And to provide a die-casting mold system and a method of manufacturing a magnetism-based aluminum injection molding capable of improving the adhesion-blocking effect between an aluminum material and a mold by moving the mold to the surface of the molding.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다이캐스팅 금형 시스템은 용탕이 충진되는 캐비티를 형성하고, 서로 합형 및 이형되는 가동 금형과 고정 금형으로 구성된 금형; 상기 가동 금형과 상기 고정 금형의 각각에 구비되어, 상기 용탕에 포함된 Fe 성분을 끌어당기는 전자기력을 발생시키는 전자석; 상기 전자기력의 형성을 위한 센서신호가 발생되는 위치 센서; 냉각수와 이형제가 분사되는 스프레이; 상기 위치 센서의 센서신호로 상기 전자석의 전류의 공급 및 차단이 이루어지는 PLC 제어기;가 포함되는 것을 특징으로 한다,According to an aspect of the present invention, there is provided a die casting mold system comprising: a mold having a cavity filled with a molten metal and including a movable mold and a fixed mold, An electromagnet provided in each of the movable mold and the stationary mold to generate an electromagnetic force for attracting the Fe component contained in the molten metal; A position sensor for generating a sensor signal for forming the electromagnetic force; A spray in which cooling water and release agent are sprayed; And a PLC controller for supplying and disconnecting a current of the electromagnet with a sensor signal of the position sensor.
바람직한 실시예로서, 상기 전자석은 직사각형 단면 또는 모자형 단면으로 이루어진다.In a preferred embodiment, the electromagnet has a rectangular cross section or a hat cross section.
바람직한 실시예로서, 상기 위치 센서의 센서 신호는 상기 고정 금형에 구비된 러너의 상기 용탕을 밀어내는 플런저가 상기 러너의 슬리브를 통과하는 위치에서 발생되는 슬리브 전류공급 신호와 상기 플런저가 상기 러너의 게이트에 도달 되는 위치에서 발생되는 게이트 전류공급 신호이다. 상기 슬리브 전류공급 신호는 상기 러너에서 상기 슬리브부위에 위치된 슬리브 통과 센서에서 발생되고, 상기 게이트 전류공급 신호는 상기 러너에서 상기 게이트부위에 위치된 게이트 통과 센서에서 발생된다.In a preferred embodiment, the sensor signal of the position sensor includes a sleeve current supply signal generated at a position where the plunger pushing the molten metal of the runner provided in the stationary mold passes through the sleeve of the runner, Is a gate current supply signal which is generated at a position where the gate voltage is reached. The sleeve current supply signal is generated at the sleeves sensor located at the sleeve portion in the runner and the gate current supply signal is generated at a gate passage sensor located at the gate portion in the runner.
그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 알루미늄 사출물 제조 방법은 (A) 가동금형과 고정금형으로 이루어진 금형의 합형상태에서 캐비티로 주입되어 생산되는 제품의 주조 조건이 설정되는 주조준비공정단계; (B) 상기 가동금형이 이동되어 상기 고정금형과 합형되고, 상기 고정금형의 러너에 형성된 슬리브로 주입된 용탕이 플런저에 의해 밀려 상기 러너에 형성된 게이트를 지나 상기 캐비티로 주입되는 주조개시공정단계; (C) 상기 가동금형의 전자석에 전류가 공급되어 가동금형 전자기력을 형성시키고, 상기 고정금형의 전자석에 전류가 공급되어 고정금형전자기력을 형성시키며, 상기 캐비티로 용탕의 주입이 완료되는 자력부여공정단계; (D) 상기 전자석의 전류 공급 중단 후 상기 캐비티의 응고된 용탕이 알루미늄 성형물로 생성되고, 상기 가동 금형과 상기 고정 금형의 이형으로 상기 알루미늄 성형물이 취출되며, 상기 알루미늄 성형물에 냉각수 및 이형제가 분사되어 알루미늄 사출물로 완성되는 제품완료공정단계;로 수행되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an aluminum injection molded product, comprising the steps of: (A) preparing a casting condition of a product produced by injecting into a cavity in a combined state of a movable mold and a fixed mold; (B) a casting start process step in which the movable mold is moved and merged with the stationary mold, and a molten metal injected into a sleeve formed in a runner of the stationary mold is pushed by a plunger to be injected into the cavity through a gate formed in the runner; (C) a magnetic force applying step of supplying a current to the electromagnet of the movable mold to form a movable mold electromagnetic force, supplying a current to the electromagnet of the stationary mold to form a fixed mold electromagnetic force, and injecting the molten metal into the cavity ; (D) After the current supply of the electromagnet is stopped, the solidified molten metal of the cavity is formed as an aluminum molding, the aluminum molding is taken out by the mold of the movable mold and the stationary mold, and the cooling water and the mold release agent are injected into the aluminum molding And a product finishing step of finishing the product with an aluminum extruded product.
바람직한 실시예로서, 상기 플런저의 이동위치는 상기 러너의 슬리브 위치에 구비된 슬리브 통과 센서와 상기 러너의 게이트 위치에 구비된 게이트 통과 센서의 센서 신호로 각각 검출되고, 상기 센서 신호의 각각은 PLC 제어기로 전송된다.As a preferred embodiment, the movement position of the plunger is detected by a sensor signal of a sleeve passage sensor provided at a sleeve position of the runner and a gate passage sensor provided at a gate position of the runner, Lt; / RTI >
바람직한 실시예로서, 상기 가동금형 전자기력은 상기 용탕이 상기 슬리브에 완전히 충진되어 상기 러너를 따라 상기 캐비티로 들어가는 저속구간의 70~90% 지점에서 상기 고정금형 전자기력보다 먼저 형성된 후 먼저 중단되고, 상기 고정금형 전자기력은 상기 용탕이 상기 러너에서 빠른 용탕흐름으로 상기 캐비티로 들어가는 고속 구간 시작 시점에서 상기 캐비티의 용탕 충진 완료 시점까지 형성되어 상기 가동금형 전자기력보다 나중에 형성된 후 나중에 중단된다.In a preferred embodiment, the movable mold electromagnetic force is first stopped and then stopped before the fixed mold electromagnetic force at 70 to 90% of the low speed section where the melt is completely filled into the sleeve and into the cavity along the runner, The mold electromagnetic force is formed from the start point of the high-speed section where the molten metal flows into the cavity through the quick molten flow in the runner to the completion of the filling of the molten metal in the cavity and is formed later than the movable mold electromagnetic force.
이러한 본 발명은 알루미늄 사출물 제조가 자화 방식 다이캐스팅 금형 시스템으로 이루어짐으로써 하기와 같은 장점 및 효과를 구현한다.The present invention realizes the following advantages and effects by manufacturing the aluminum injection molding by the magnetizing die casting mold system.
첫째, Fe 함유량이 높은 ADC 10, ADC 12의 Secondary 합금을 이용하면서도 차량 적용 부품에 요구되는 고신율로 알루미늄 사출물이 제조된다. 둘째, 용탕안의 Fe 성분 취합에 자력을 이용함으로써 Fe 함량 제어가 매우 용이하다. 셋째, Fe을 사출물 표면으로 모아줌으로써 제품의 강건화를 강화하면서 제품 취출 작업성이 보다 원활해진다. 넷째, 제품 자체의 물성(강도 및 신율) 향상을 이루어 필드에서 발생되는 파손을 방지함으로써 클레임 비용이나 각종 품질문제를 사전 제거한다. 다섯째, 필드 파손 현상을 제거함으로써 높은 양산성 및 저렴한 가격이 충족되는 다이캐스팅 공법을 적용한 차량 부품이 확대될 수 있다. 여섯째, 고정 금형과 가동금형이 자력으로 더 강건한 기계 체결력을 형성해줌으로써 다이캐스팅 금형 시스템의 성능개선이 가능하다.First, aluminum injection molding is manufactured with high elongation required for automotive parts while using secondary alloy of
도 1은 본 발명에 따른 자화 방식 다이캐스팅 금형 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 알루미늄 사출물 제조 방법의 순서도이며, 도 3은 본 발명에 따른 알루미늄 사출물 제조공정 중 주조개시공정단계이고, 도 4는 본 발명에 따른 알루미늄 사출물 제조공정 중 자력부여공정단계의 타이밍 선도이며, 도 5는 본 발명에 따른 자력부여공정단계 중 가동 금형의 전자력 형성 상태이고, 도 6은 본 발명에 따른 자력부여공정단계 중 고정 금형의 전자력 형성 상태이며, 도 7은 본 발명에 따른 알루미늄 사출물 제조공정 중 제품완료공정단계이고, 도 8은 본 발명에 따른 알루미늄 사출물 제조 공정으로 완성된 최종 제품인 컨트롤 암의 예이다.FIG. 1 is a configuration diagram of a magnetizing die-casting mold system according to the present invention, FIG. 2 is a flowchart of a method of manufacturing an aluminum extruded product according to the present invention, FIG. 3 is a casting- FIG. 4 is a timing diagram of a step of applying a magnetic force during the manufacturing process of aluminum extrusions according to the present invention, FIG. 5 is a state in which a movable mold is electromagnetically formed in a magnetic force applying process step according to the present invention, FIG. 7 shows a product completion process in the process of manufacturing an aluminum extrudate according to the present invention, and FIG. 8 shows an example of a final product completed in the process of manufacturing an aluminum extrudate according to the present invention .
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which illustrate exemplary embodiments of the present invention. The present invention is not limited to these embodiments.
도 1을 참조하면, 자화 방식 다이캐스팅 금형 시스템(1)은 가동 금형(10), 고정 금형(20), 러너(30), 플런저(40), 위치 센서(50), 스프레이(60), 전자석(70), PLC 제어기(90), 전원(power)(100) 및 래들(200)을 포함한다.1, a magnetizing die-
구체적으로 상기 가동 금형(10)은 스프레이(60)를 구성하는 가동 금형 노즐(60-1)과 전자석(70)을 구성하는 가동측 직사각형 전자석(70-1) 또는 가동측 모자형 전자석(80-1)을 포함하고, 제품 형상의 캐비티(cavity)(11)를 형성하며, 금형 중자를 구비한다. 상기 고정 금형(20)은 용탕이 주입되는 러너(30), 용탕을 밀어주는 플런저(40), 전자석(70)에 대한 전원공급 시점을 결정하는 위치 센서(50), 스프레이(60)를 구성하는 고정 금형 노즐(60-2) 및 전자석(70)을 구성하는 고정측 직사각형 전자석(70-2) 또는 고정측 모자형 전자석(80-2)을 포함하고, 제품 생산을 위해 가동 금형(10)의 캐비티(11)로 삽입되는 가압부(21)를 구비한다. 그러므로 상기 가동 금형(10)과 상기 고정 금형(20)은 한 쌍을 이루어 제품을 생산하는 금형으로 구성된다.Specifically, the
구체적으로 상기 러너(30)는 용탕이 주입되는 입구를 이루는 슬리브와 플런저(40)로 밀려난 용탕이 캐비티(11)로 들어가는 용탕 출구를 형성하는 게이트로 구분된다. 그러므로 상기 러너(30)는 통상적인 러너와 동일한 구성이다.Specifically, the
구체적으로 상기 플런저(40)는 러너(30)와 결합되어 러너(30)의 길이방향으로 전후방 직선 이동된다. 일례로 플런저(40)의 후방직선이동은 슬리브 위치이고 전방직선이동은 게이트 위치이다.Specifically, the
구체적으로 상기 위치 센서(50)는 러너(30)에 구비되며, 슬리브 위치로 구비된 슬리브 통과 센서(50-1)와 게이트 위치로 구비된 게이트 통과 센서(50-2)로 구분된다. 일례로, 상기 슬리브 통과 센서(50-1)는 플런저(40)의 슬리브 통과 위치를 검출하여 PLC 제어기(90)로 전송함으로써 PLC 제어기(90)가 전원(100)을 가동 금형(10)에 구비된 가동측 직사각형 전자석(70-1) 또는 가동측 모자형 전자석(80-1)로 공급할 수 있도록 한다. 상기 게이트 통과 센서(50-2)는 플런저(40)의 게이트 도달 위치를 검출하여 PLC 제어기(90)로 전송함으로써 PLC 제어기(90)가 전원(100)을 고정 금형(20)에 구비된 고정측 직사각형 전자석(70-2) 또는 고정측 모자형 전자석(80-2)으로 공급할 수 있도록 하고, 가동 금형(10)에 구비된 가동측 직사각형 전자석(70-1) 또는 가동측 모자형 전자석(80-1)로 공급된 전원을 차단할 수 있도록 한다. 그러므로 상기 위치 센서(50)의 센서 신호는 전류 공급 제어에 이용되고, 슬리브 통과 센서(50-1)의 센서 신호는 용탕을 밀어 내는 플런저(40)가 러너(30)의 슬리브를 통과하는 위치에서 발생되는 슬리브 전류공급 신호이며, 게이트 통과 센서(50-2)의 센서 신호는 용탕을 밀어 내는 플런저(40)가 러너(30)의 게이트에 도달 되는 위치에서 발생되는 게이트 전류공급 신호이다.Specifically, the position sensor 50 is provided in the
구체적으로 상기 스프레이(60)는 가동 금형(10)과 고정 금형(20)에 각각 구비된 가동 금형 노즐(60-1)과 고정 금형 노즐(60-2)로 구성된다. 일례로, 가동 금형(10)과 고정 금형(20)에서 제품이 취출되면 PLC 제어기(90)에 의한 동시 제어로 가동 금형 노즐(60-1)은 가동 금형(10)쪽에서 제품으로 냉각수 또는/및 이형제를 분사하고, 고정 금형 노즐(60-2)은 고정 금형(20)쪽에서 제품으로 냉각수 또는/및 이형제를 분사한다.More specifically, the spray 60 is composed of a movable mold nozzle 60-1 and a fixed mold nozzle 60-2 provided in the
구체적으로 상기 전자석(70)은 가동 금형(10)과 고정 금형(20)에 각각 구비되며, 전자기력 생성의 효율화를 위해 그 형상을 달리한다.Specifically, the
도 1의 (가)로 예시된 전자석(70)은 직사각형 단면을 이룬 경우이다. 그러므로 가동측 직사각형 전자석(70-1)은 가동 금형(10)에 내장되어 가동 금형(10)의 캐비티(11)에 길게 위치되며, 고정측 직사각형 전자석(70-2)은 고정 금형(20)에 내장되어 고정 금형(20)의 가압부(21)에 길게 위치된다. 도 1의 (나)로 예시된 전자석(70)은 모자형 단면을 이룬 경우이다. 그러므로 가동측 모자형 전자석(80-1)은 가동 금형(10)에 내장되어 가동 금형(10)의 캐비티(11)를 감싸도록 위치되며, 고정측 모자형 전자석(80-2)은 고정 금형(20)에 내장되어 고정 금형(20)의 가압부(21)로 직접 들어가도록 위치된다.The
그 결과 전자석(70)의 전자기력이 용탕내 Fe 성분을 끌어당기는 자력효과는 가동/고정측 직사각형 전자석(70-1,70-2)에 비해 가동/고정측 모자형 전자석(80-1,80-2)이 상대적으로 우수하다.As a result, the magnetic force of the electromagnetic force of the
구체적으로 상기 전원(power)(100)은 자력 방식 다이캐스팅 금형 시스템(1)의 구성요소에서 필요한 모든 전원을 공급한다. 상기 PLC 제어기(90)는 가동 금형(10)의 이동, 플런저(40)의 이동, 위치 센서(50)의 신호 검출, 스프레이(60)의 ON,OFF 동작, 전자석(70)의 전류 공급 및 차단을 수행하고, 제품 생산 프로세스에 맞춘 로직(예, 래더 로직)으로 자력 방식 다이캐스팅 금형 시스템(1)을 제어한다. 상기 래들(200)은 러너(30)의 슬리브로 주입되는 용탕을 담아 이동 및 주입시켜준다.In particular, the
도 2를 참조하면, 알루미늄 사출물 제조 방법은 다이캐스팅 공정 중에 슬리브에 용탕을 충전하고 플런저가 고속 속도로 이동하는 순간부터 가동/고정 금형측에 자력을 부여하고, 액체 상태인 용탕의 응고시점까지 자력을 유지함으로써 Al 용탕 내의 Fe 성분들이 금형의 자력으로 인해 용탕 표면으로 이동된 상태로 응고시켜준다. 그 결과 최종 응고된 제품은 표면에 Fe 및 Fe 금속간 화합물로 가동/고정금형과 이형 시 손쉽게 떨어져 나올 수 있으며, 취출된 제품은 침상 형의 Fe 및 Fe 금속간 화합물이 내부가 아닌 표면으로 이동함으로써 취성특성 및 신율저하(물성저하) 특성이 사라지도록 한다. 또한 부차적인 작용 및 효과인 다이캐스팅 중 자력으로 인해 발생되는 힘이 고정 금형과 가동 금형의 형압(체결력)상승을 유도함으로써 강건한 기계 체결력을 확보 할 수 있다. 특히 제품 자체의 물성(강도 및 신율)향상을 이루어 필드에서 발생되는 파손을 저감하여 클레임 비용이나 각종 품질문제를 사전 제거할 수 있다.Referring to FIG. 2, a method of manufacturing an aluminum injection molded product is characterized in that a molten metal is filled in a sleeve during a die casting process, a magnetic force is applied to the movable / stationary mold side from the moment the plunger moves at a high speed, So that the Fe components in the Al melt are solidified while being moved to the surface of the molten metal due to the magnetic force of the mold. As a result, the final coagulated product can be easily separated from the movable / fixed mold by releasing the Fe and Fe intermetallic compound on the surface, and the removed product moves the needle-like Fe and Fe intermetallic compound to the surface Brittle property and elongation deterioration property deterioration disappear. Further, the force generated by the magnetic force during the diecasting, which is a secondary action and effect, induces the rise of the mold pressure (fastening force) of the stationary mold and the movable mold, thereby securing a robust mechanical fastening force. In particular, it improves the physical properties (strength and elongation) of the product itself, thereby reducing the damage caused in the field, and it is possible to eliminate the cost of the claim and various quality problems in advance.
이하 도 1의 자화 방식 알루미늄 사출물 제조 방법을 도 3 내지 도 8을 참고로 상세히 설명한다. 제어 주체는 PLC 제어기(90)이고, 제어 대상은 가동 금형(10), 고정 금형(20), 러너(30), 플런저(40), 위치 센서(50), 스프레이(60), 전자석(70) 및 래들(200)이다.Hereinafter, the method of manufacturing the magnetized aluminum extrudate of FIG. 1 will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 8. FIG. The control subject is the
주조준비공정단계는 S10과 S20의 단계로 수행된다. S10의 PLC 제어기 세팅은 PLC 제어기(90)가 활성화됨을 의미한다. S20의 주조조건 설정은 속도(예, 용탕 주입 및 이동), 압력(예, 가동/고정금형의 합형 시 압력), 절환거리(예, 가동/고정금형의 전자석 자력 부여 시점), 응고시간(예, 제품 형성시간), 스프레이(60)의 냉각수 또는 이형제 분사 및 중단 등을 포함한다. 이때 PLC 제어기(90)에 기본적으로 설정된 다이캐스팅 조건은 그대로 적용된다.The casting preparation process step is performed in steps S10 and S20. The PLC controller setting of S10 means that the
주조개시공정단계는 S30 내지 S50의 단계로 수행된다. The casting starting process step is performed in the steps of S30 to S50.
도 3을 참조하면, S30의 금형 합형은 PLC 제어기(90)에 의해 가동 금형(10)이 고정 금형(20)으로 이동되어 서로 결합됨을 의미한다. S40의 용탕 주입(래들 이동)은 용탕을 담은 래들(200)이 러너(30)로 이동한 후 슬리브를 통해 러너(30)로 주입됨을 의미한다. 이때 플런저(40)는 PLC 제어기(90)에 의해 슬리브위치로 후방 이동된 후 슬리브 통과 센서(50-1)에 의한 플런저(40)의 슬리브 도달 위치 검출로 PLC 제어기(90)에 의해 정지된다. S50의 고압 사출(금형내 용탕 유입)은 PLC 제어기(90)에 의해 플런저(40)가 슬리브 위치에서 전방 이동되어 가동 금형(10)과 고정 금형(20)의 합형 상태에서 캐비티(11)로 용탕이 주입됨을 의미한다. 이때 게이트 통과 센서(50-2)에 의한 플런저(40)의 게이트 도달 위치 검출로 PLC 제어기(90)에 의해 정지된다.Referring to FIG. 3, the mold assembly of S30 means that the
따라서 주조개시공정단계에서 합형된 가동 금형(10)이과고정 금형(20)의 캐비티(11)에는 알루미늄 성형물(300)이 채워진다.Therefore, the
자력부여공정단계는 S60 내지 S100의 단계로 수행된다. 특히 자력부여공정단계에서는 전자석도 영구자석의 N-S극과 같이 일종의 N-S극을 갖는 특성이 감안되어 가동측과 고정측의 전력 공급을 순차적으로 ON/OFF하여 준다. 즉, 가동측 직사각형 전자석(70-1)(또는 가동측 모자형 전자석(80-1)과 고정측 직사각형 전자석(70-2)(또는 고정측 모자형 전자석(80-2)에 대한 전력 공급이 순차적으로 ON/OFF됨으로써 전자기력을 받아 이동하는 Fe가 자력이 큰 쪽으로 쏠려지는 현상 없이 균일하게 이동될 수 있다.The magnetic force applying process step is performed in steps S60 to S100. Particularly, in the magnetic force applying process step, the electromagnets are sequentially turned ON / OFF on the power supply of the movable side and the fixed side in consideration of the characteristic having a kind of N-S pole like the N-S pole of the permanent magnet. That is, the electric power supply to the movable rectangular electromagnet 70-1 (or the movable side hat-shaped electromagnet 80-1 and the fixed side rectangular electromagnet 70-2 (or the fixed side hat-shaped electromagnet 80-2) By sequentially turning on / off, Fe moving due to an electromagnetic force can be uniformly moved without being tilted toward a larger magnetic force.
도 4의 컨트롤 타이밍 선도를 참조하면, 금형표면에서 효율적인 Fe 성분 흡착을 위한 가동금형(10)의 전류 공급 조건과 고정금형(20)의 전류 공급 조건은 다음과 같다.Referring to the control timing diagram of FIG. 4, current supply conditions of the
컨트롤 타이밍 선도의 주조 조건에서 좌측 그림과 같이 Control 변수의 경우 주조 시간에 따른 플런저(40)의 이동 속도가 저속구간과 고속구간으로 표시된다. 이때 상기 저속구간에서는 러너(30)의 슬리브에 완전히 용탕이 충진되고 러너(30)를 따라 용탕이 이동하여 캐비티(11)쪽으로 들어가는 조건이고, 상기 고속 구간 시작 시점에서는 빠른 용탕으름으로 인해 Fe 흡착에 한계가 존재하는 조건이다. 하지만 이때 게이트 통과 시점 조절은 용탕의 전체 유량의 부피와 슬리브 및 러너의 부피가 같아 질 때이며, 이때의 속도를 저속으로 지속하면 게이트 통과 후 용탕은 저속이며, 고속으로 변경하면 게이트 통과시 고속이 된다.Control timing In the casting condition of the lead line, the speed of movement of the
그러므로 자력 발생 시점은 Fe원소들의 효과적인 금형 표면으로의 흡착이 진행될 수 있도록 고속구간이 시작되기 이전에 발생되는 용탕의 게이트 통과시점이 시작되기 직전의 저속구간에서 시작된다. 일례로, 자력부여 Timing의 시점은 가동 금형(10)의 가동측 직사각형 전자석(70-1)(또는 가동측 모자형 전자석(80-1))은 저속구간의 70~90%지점인 용탕의 게이트 통과 시점 전에 시작이 되고, 적어도 1~2초 또는 4초 이내의 전류공급에 의한 전자력유지 후 전류차단되며, 고정 금형(20)의 고정측 직사각형 전자석(70-2)(또는 고정측 모자형 전자석(80-2))은 고속 속도 전환 직후 시작되어 용탕 충진 완료시점(예, 제품 취출 1~2초 전)까지 전류공급에 의한 전자력유지 후 전류 차단된다. 여기서 전자력유지가 1~2초 또는4초 이내로 설정됨은 Fe 이동아 어려운 응고 시점이 고려되면서 제품마다 조건이 다름을 반영하기 위함이다.Therefore, the moment of magnetic force generation starts at a low speed section just before the start of the gate passage time of the molten metal occurring before the start of the high-speed section so that the adsorption of Fe elements to the surface of the mold can be effectively progressed. For example, the timing of the magnetic force application timing is set such that the movable rectangular electromagnet 70-1 (or the movable-side head-shaped electromagnet 80-1) of the
도 5를 참조하면, S60의 가동 금형 전류 공급 및 전자력부여 및 S60-1의 가동금형 전자력 유지시간 경과 후 전류 차단의 단계에서 가동 금형(10)의 가동측 직사각형 전자석(70-1)(또는 가동측 모자형 전자석(80-1))에 전자력이 형성된다. 상기 전자력은 러너(30)의 용탕이 게이트를 통과하는 시점 전(예, 도 4의 저속구간의 70~90%지점)에서 발생되어 약 1~2초 또는 4초 이내로 유지된 후 사라진다. 그 결과 캐비티(11)의 알루미늄 성형물(300)의 내부 조직에 함유된 Fe 금속간 화합물 층을 가동금형(10)으로 위치되는 표면으로 모아준다. 이러한 작용은 알루미늄 성형물(300)의 완료에 따른 제품 취출이 원활하면서 제품을 더욱 강건하게 하고, 더불어 전자력이 유지되는 동안 가동 금형(10)과 고정 금형(20)의 결합력 증대로 합형 상태의 체결력 향상도 이루어진다.5, when the movable-side rectangular electromagnet 70-1 (or movable (movable) side) of the
도 6을 참조하면, S70의 고정금형 전류 공급 조건 충족 시 이루어지는 S80의 고정금형 전류 공급 및 전자력부여 및 S90의 용탕충진 완료 이후 이루어지는 S100의 고정금형 전자력 유지시간 경과 후 전류 차단의 단계에서 고정 금형(20)의 고정측 직사각형 전자석(70-2)(또는 고정측 모자형 전자석(80-2))에 전자력이 형성된다. 상기 전자력은 러너(30)의 용탕이 게이트 통과 후(예, 도 4의 고속구간의 시작지점) 캐비티(11)로 용탕 충진이 완료되는 시점까지 발생되어 제품 취출 1~2초 전 동안 유지된 후 사라진다. 그 결과 캐비티(11)의 알루미늄 성형물(300)의 내부 조직에 함유된 Fe 금속간 화합물 층을 고정 금형(20)으로 위치되는 표면으로 모아준다. 이러한 작용은 알루미늄 성형물(300)의 완료에 따른 제품 취출이 원활하면서 제품을 더욱 강건하게 할 수 있다. 더불어 전자력이 유지되는 동안 가동 금형(10)과 고정 금형(20)의 결합력 증대로 합형 상태의 체결력 향상도 이루어진다.Referring to FIG. 6, in the step S80, the fixed mold current supply and the electromagnetic force supply of S80 and the current supply interruption of the stationary mold electromagnetic force holding time of S90, Electromagnetic force is formed in the fixed-side rectangular electromagnet 70-2 (or the fixed-side head-shaped electromagnet 80-2) The electromagnetic force is generated until the molten metal filling of the
제품완료공정은 S110 내지 S140의 단계로 수행된다.The product finishing process is performed in steps S110 to S140.
도 7을 참조하면, S110의 응고단계에서 캐비티(11)내 알루미늄 성형물(300)은 Fe 성분이 알루미늄 성형물(300)의 좌측 표면(예, 가동 금형(10)으로 위치되는 표면)과 알루미늄 성형물(300)의 우측 표면(예, 고정 금형(20)으로 위치되는 표면)으로 모여진 상태에서 응고된다. S120의 금형 형개 단계에서 가동 금형(10)이 고정 금형(20)에서 이형된다, S130의 제품 취출 단계에서 PLC 제어기(90)의 제어로 추출기(400)가 알루미늄 성형물(300)을 잡고 캐비티(11)에서 취출한다. S140의 스프레이 분사 단계에서 PLC 제어기(90)의 제어로 가동 금형(10)의 가동 금형 노즐(60-1)과 고정 금형(20)의 고정 금형 노즐(60-2)에서 냉각수 또는/및 이형제가 분사됨으로써 알루미늄 성형물(300)이 알루미늄 사출물(300-1)로 완성된다.7, in the solidification step of S110, the
S150은 작업 중단 단계로서, 작업 중단은 주조개시공정과 자력부여공정 및 제품완료공정의 종료를 의미한다.S150 is an operation interruption step, and the operation interruption means the casting initiation process, the magnetic force application process, and the end of the product completion process.
도 8을 참조하면, 알루미늄 사출물(300-1)이 차량의 현가장치에 적용되는 컨트롤 암(300-2)으로 제조된 예를 알 수 있다.Referring to FIG. 8, it can be seen that the aluminum injection mold 300-1 is made of a control arm 300-2 applied to a suspension of a vehicle.
상기 컨트롤 암(300-2)은 로어 암 또는 어퍼 암을 구성한다. 특히 상기 컨트롤 암(300-2)의 재질은 이차소재(Secondary 소재)인 ADC12을 적용함에도 알루미늄 합금의 조직에서 피로 수명을 저하시키며 크랙을 유발하는 인자인 공정 Silicon과 Fe 화합물의 침상형 구조(Needle Type)가 생성되지 않음이 실험적으로 증명되었다.The control arm 300-2 constitutes a lower arm or an upper arm. Especially, although the control arm 300-2 is made of a secondary material (ADC12), the fatigue life of the aluminum alloy is lowered and the control arm 300-2 has a needle-like structure of the process silicon and the Fe compound Type) is not generated.
전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 다이캐스팅 금형 시스템에는 서로 합형 및 이형되는 가동 금형(10)과 고정 금형(20)으로 구성된 금형, 금형의 합형 상태에서 캐비티(11)에 충진된 용탕의 Fe 성분을 전자기력으로 끌어당기는 전자석(70), 전자석(70)에 전류를 공급 및 차단하는 PLC 제어기(90)가 포함됨으로써 이차소재(Secondary 소재)인 ADC 10 이나 ADC12를 이용한 컨트롤 암(300-2)의 주조 시 내부조직의 Fe 함량을 크게 낮춰 고신율 특성을 부여하고, 특히 Fe 성분을 컨트롤 암(300-2)의 표면으로 모아줌으로써 가동 금형(10)과 고정 금형(20)과의 소착차단효과 향상으로 보다 용이한 제조공정도 가능하다.As described above, in the die casting mold system according to the present embodiment, the mold composed of the
1 : 다이캐스팅 금형 시스템
10 : 가동 금형 11 : 캐비티(cavity)
20 : 고정 금형 21 : 가압부
30 : 러너 40 : 플런저
50 : 위치 센서 50-1 : 슬리브 통과 센서
50-2 : 게이트 통과 센서 60 : 스프레이
60-1 : 가동 금형 노즐 60-2 : 고정 금형 노즐
70 : 전자석 70-1 : 가동측 직사각형 전자석
70-2 : 고정측 직사각형 전자석
80-1 : 가동측 모자형 전자석
80-2 : 고정측 모자형 전자석
90 : PLC 제어기 100 : 전원(power)
200 : 래들 300 : 알루미늄 성형물
300-1 : 알루미늄 사출물
300-2 : 컨트롤 암
400 : 추출기1: die casting mold system
10: movable mold 11: cavity
20: stationary mold 21:
30: Runner 40: Plunger
50: Position sensor 50-1: Sleeve passing sensor
50-2: gate passage sensor 60: spray
60-1: movable mold nozzle 60-2: stationary mold nozzle
70: electromagnet 70-1: movable side rectangular electromagnet
70-2: Fixed side rectangular electromagnet
80-1: movable-side hat-shaped electromagnet
80-2: Fixed side head type electromagnet
90: PLC controller 100: power (power)
200: Ladle 300: Aluminum molding
300-1: Aluminum Injection
300-2: control arm
400: extractor
Claims (13)
상기 금형에 구비되어, 상기 용탕에 포함된 Fe 성분을 끌어당기는 전자기력을 발생시키는 전자석;
이 포함되는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형 시스템,
A mold comprising a movable mold and a stationary mold which form a cavity filled with a molten metal and which are assembled and united with each other;
An electromagnet which is provided in the mold and generates an electromagnetic force to attract the Fe component contained in the molten metal;
A die casting mold system,
The die casting mold system according to claim 1, wherein the electromagnets are provided in the movable mold and the stationary mold, respectively,
The die casting mold system according to claim 2, wherein the electromagnet is a rectangular cross section or a hat cross section,
The die casting mold system according to claim 1, wherein the electromagnet is supplied with current and shut off by a PLC controller,
[Claim 4] The method of claim 4, wherein the PLC controller supplies the current with a sensor signal of a position sensor, and the sensor signal is generated at a position where a plunger pushing the molten metal of the runner provided in the stationary mold passes through the sleeve of the runner A sleeve current supply signal and a gate current supply signal generated at a position where the plunger reaches the gate of the runner,
6. The method of claim 5, wherein the sleeve current supply signal is generated in a sleeve passage sensor located at the sleeve portion in the runner and the gate current supply signal is generated in a gate passage sensor located at the gate portion in the runner Die casting mold system,
[6] The die casting mold system according to claim 5, wherein the PLC controller injects cooling water with a spray, and the spray is provided as each of the movable mold and the stationary mold,
(B) 상기 가동금형이 이동되어 상기 고정금형과 합형되고, 상기 고정금형의 러너에 형성된 슬리브로 주입된 용탕이 플런저에 의해 밀려 상기 러너에 형성된 게이트를 지나 상기 캐비티로 주입되는 주조개시공정단계;
(C) 상기 가동금형의 전자석에 전류가 공급되어 가동금형 전자기력을 형성시키고, 상기 고정금형의 전자석에 전류가 공급되어 고정금형전자기력을 형성시키며, 상기 캐비티로 용탕의 주입이 완료되는 자력부여공정단계;
(D) 상기 전자석의 전류 공급 중단 후 상기 캐비티의 응고된 용탕이 알루미늄 성형물로 생성되고, 상기 가동 금형과 상기 고정 금형의 이형으로 상기 알루미늄 성형물이 취출되며, 상기 알루미늄 성형물에 냉각수가 분사되어 알루미늄 사출물로 완성되는 제품완료공정단계;로 수행되고,
상기 가동금형 전자기력은 상기 고정금형 전자기력보다 먼저 형성되고, 상기 고정금형 전자기력보다 먼저 중단되는
것을 특징으로 하는 알루미늄 사출물 제조 방법.
(A) a casting preparation step of setting a casting condition of a product which is injected into a cavity in a state where a movable mold and a fixed mold are combined;
(B) a casting initiation process step in which the movable mold is moved and merged with the stationary mold, and a molten metal injected into a sleeve formed in the runner of the stationary mold is pushed by a plunger to be injected into the cavity through a gate formed in the runner;
(C) a magnetic force applying step of supplying a current to the electromagnet of the movable mold to form a movable mold electromagnetic force, supplying a current to the electromagnet of the stationary mold to form a fixed mold electromagnetic force, and injecting the molten metal into the cavity ;
(D) After the ceasing of current supply of the electromagnet, the solidified molten metal of the cavity is formed as an aluminum molding, the aluminum moldings are taken out by the molds of the movable mold and the stationary mold, and cooling water is sprayed on the aluminum moldings, A product finishing process step is completed,
The movable mold electromagnetic force is formed earlier than the fixed mold electromagnetic force and is stopped before the fixed mold electromagnetic force
Wherein the aluminum foil is made of aluminum.
[8] The method of claim 8, wherein the movement position of the plunger is detected by a sensor signal of a sleeve passage sensor provided at a sleeve position of the runner and a gate passage sensor provided at a gate position of the runner, To the aluminum foil.
9. The method of claim 8, wherein the formation of the movable mold electromagnetic force is at a point 70 to 90% of the low speed section where the melt is completely filled in the sleeve and enters the cavity along the runner, Wherein the high-speed section starts from a high-speed section starting from the runner into the cavity through a rapid flow of molten metal until the completion of the filling of the molten metal in the cavity.
12. The method according to claim 11, wherein the holding time of the movable mold electromagnetic force is within 4 seconds.
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WO2022145862A1 (en) * | 2021-01-04 | 2022-07-07 | 한주금속(주) | Two-part electromagnet semi-solidification die-casting device and manufacturing method using same |
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