KR101868641B1

KR101868641B1 - 부품 사출 몰딩 툴링

Info

Publication number: KR101868641B1
Application number: KR1020127032232A
Authority: KR
Inventors: 필립페 보우테미; 서지 딜렌세거; 패트릭 포우어필렛; 다니엘 쿠아치; 쟌-루이스 마샬 버거
Original assignee: 사프란 에어크래프트 엔진
Priority date: 2010-05-11
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2018-06-18
Also published as: KR20130103340A; CN102892530B; CN102892530A; US20130040015A1; FR2959947A1; WO2011141674A1; ZA201208140B; CA2795473C; BR112012025400A2; RU2559602C2; RU2012152948A; FR2959947B1; JP2013526409A; EP2569117B1; BR112012025400B1; EP2569117A1; JP5801879B2; CA2795473A1; US8747099B2

Abstract

본 발명은 부품(26)을 사출 몰딩하기 위한 툴링을 제공하고, 상기 툴링은 일단 캐비티 블록(4, 21)이 포개지면 몰딩될 부품(26)의 형태에 대응하는 형태로 된 캐비티(5, 22)가 내부에 각각 형성된 2개의 캐비티 블록(4, 21)을 포함하고, 캐비티 블록들 중 적어도 하나의 캐비티 블록(4)에는 몰딩된 부품을 방출하기 위한 방출 수단이 끼워지고 적어도 하나의 이젝터(15, 16)가 구비되며, 이젝터는 몰딩 위치와 방출 위치 사이에서 이동될 수 있다. 이젝터(15, 16)는 2개의 위치들 사이를 캐비티(5)로부터 취출될 몰딩된 부품(26)의 일부의 형태에 대응하는 형태로 된 곡선형 경로, 예컨대 원호를 따라 이동하도록 안내된다.

Description

부품 사출 몰딩 툴링{TOOLING FOR INJECTION-MOLDING A PART}

본 발명은 부품, 특히 왁스 모델을 사출 몰딩하기 위한 툴링에 관한 것이다.

그러한 왁스 모델은 특히 터보프롭 또는 터보제트와 같은 터빈 엔진용의 고압 터빈 블레이드를 몰딩하기 위한 로스트 왁스 몰딩법(lost wax molding method)에 사용되고 있다.

이 몰딩법에서는, 얻어지는 모델의 형태에 대응하는 형태의 캐비티를 갖는 사출 몰딩 툴링을 이용함으로써 하나 이상의 블레이드가 사출 몰딩된다. 모델이 냉각 채널을 구비할 때에, 코어를 이용하는 것이 가능하다. 이 경우에, 왁스는 코어 둘레에서 캐비티 내로 사출된다. 아래에서는, 코어가 사용되지 않고 모델이 중실형이라고 가정한다.

이 방식에서 얻어지는 왁스 모델은 지지부 상에 클러스터로서 장착된다.

클러스터는 슬립이라고 지칭되는 세라믹욕 내에 침지된 다음에, 세라믹 분말이 살포된다(치장 벽토 세공; stuccoworking). 침지와 치장 벽토 세공은 충분히 두껍고 클러스터 둘레에 쉘을 형성하는 세라믹층이 얻어질 때까지 수회 반복된다.

이어서, 증기가 압축되어 있고 고온에서 왁스를 용융시키는 오토클레이브(autoclave) 내에 조립체를 통과시킴으로써 세라믹 쉘로부터 왁스가 제거된다(탈납).

이어서, 쉘은 오븐 내에서 소성되어 쉘이 몰드로서 사용되기에 충분한 기계적 강도를 얻을 수 있다.

다음에, 금속, 예컨대 니켈계 합금이 쉘 내에 캐스팅된다. 냉각 후에, 쉘이 분해되어 다양한 부품들이 클러스터로부터 제거되는데, 즉 부품들이 공통의 지지부로부터 분리된다.

이어서, 부품들은 트리밍, 연마 및 검사된다.

일반적으로, 왁스 모델을 사출 몰딩하기 위한 툴링은, 일단 캐비티 블록들이 포개지면 몰딩될 부품의 형태와 일치하는 형태로 된 캐비티가 내부에 형성된 2개의 캐비티 블록을 포함한다. 캐비티 블록들 중 하나는 몰딩된 부품을 방출하기 위한 방출 수단을 구비하는데, 방출 수단은 대응하는 캐비티의 외측에 위치하는 몰딩 위치와 캐비티 내로 돌출되는 방출 위치 사이에서 이동 가능한 적어도 하나의 이젝터를 포함한다. 종래 기술에서, 이젝터는 직선 경로를 따라 이동될 수 있다.

몰딩 부품, 예컨대 블레이드는 평면이 아니고 만곡된 반경 방향 외표면을 갖는 부분, 예컨대 플랫폼을 포함한다. 동일 구성이 대응하는 왁스 모델에 적용된다.

리세스로부터 모델의 방출 중에, 이젝터의 직선 경로는 모델 플랫폼의 곡률을 따르지 않아 이 모델 플랫폼이 변형되게 할 수 있어, 플랫폼의 일부가 스크래치되거나 마멸될 우려가 발생한다.

본 발명의 특별한 목적은 이 문제에 대해 간단하고, 효율적이며 저렴한 해법을 제공하는 것이다.

이를 위하여, 본 발명은 부품을 사출 몰딩하기 위한 툴링을 제공하는데, 툴링은 일단 캐비티 블록이 포개지면 몰딩될 부품의 형태에 대응하는 형태로 된 캐비티가 내부에 각각 형성된 2개의 캐비티 블록을 포함하고, 캐비티 블록들 중 적어도 하나의 캐비티 블록에는 몰딩된 부품을 방출하기 위한 방출 수단이 끼워지고 적어도 하나의 이젝터가 구비되며, 이젝터는 대응하는 캐비티의 외측에 위치하는 몰딩 위치와 캐비티 내로 돌출하는 방출 위치 사이에서 이동될 수 있고, 툴링은 이젝터가 상기 2개의 위치들 사이를 캐비티로부터 취출될 몰딩된 부품의 일부의 형태에 대응하는 형태로 된 곡선형 경로, 예컨대 원호를 따라 이동하도록 안내되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 부품의 이 부분이 언몰딩되는 동안에 손상되지 않는다. 부품이 블레이드의 왁스 모델의 플랫폼의 곡률에 대응할 때에, 플랫폼은 언몰딩 중에 변형 또는 손상되지 않으므로, 블레이드가 그 후에 정확하게 제조되게 할 수 있음으로써 금속 부품에 요구되는 수동 재가공의 양을 감소시킨다.

이젝터는 형태가 곡선형인 것이 유리하다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 2개의 캐비티 블록은 2개의 캐비티 블록이 포개지는 몰딩 위치와 2개의 캐비티 블록이 떨어져 있는 언몰딩 위치 사이에서 핀을 중심으로 서로에 대해 피봇하도록 장착되고, 방출 수단은, 일단부가 캐비티 블록의 피봇 핀을 중심으로 피봇하도록 장착되고 타단부에 이젝터가 끼워지는 이젝터 지지부를 포함한다.

바람직하게는, 이젝터는 캠 및/또는 핸들에 의해 구동된다.

핸들 또는 캠을 회전시키면 이젝터가 이동되게 된다.

본 발명의 한가지 가능성에서, 캠은 피봇축으로부터 떨어져 있는 지점에서 이젝터의 지지면을 지탱하고 있어, 캠이 회전될 때에 지지부와 이젝터가 들어올려진다.

바람직한 방식에서, 방출 수단은 서로 평행하거나 동심이고 서로 떨어져 있는 2개의 이젝터를 포함한다.

유리하게는, 사출 몰딩 툴링은 고정식 바닥 캐비티 블록과 가동식 상부 캐비티 블록을 포함하고, 이젝터는 바닥 캐비티 블록에 배치된다.

더욱이, 캐비티 블록들 중 적어도 하나는 적어도 하나의 롤링 베어링, 예컨대 볼 베어링을 통해 핀을 중심으로 피봇하도록 장착될 수 있다.

본 발명은 비제한적인 예에 의해 이루어지고 첨부 도면을 참조한 이하의 설명을 읽으면 보다 양호하게 이해될 수 있고 본 발명의 다른 상세 내용, 특성 및 이점이 분명해진다. 도면에서:
도 1은 폐쇄 위치에서 도시된 본 발명의 부품 사출 몰딩 툴링의 사시도이고,
도 2는 개방 위치에서 도시된 사출 몰딩 툴링의 종단면도로서, 방출 수단은 몰딩 위치에서 도시되어 있으며,
도 3은 도 2에 대응하는 도면으로서, 방출 수단은 방출 위치에서 도시되어 있고,
도 4 및 도 5는 몰딩 위치 및 방출 수단을 방출하는 위치에서 몰드의 바닥부를 각각 도시하는 사시도이다.

도 1 내지 도 5는 상부(1)와 바닥부(2)를 포함하는 본 발명의 사출 몰딩 툴링을 도시하는데, 이들 상부와 바닥부는 핀(3)을 중심으로 서로에 대해 피봇하도록 장착된다.

보다 구체적으로, 바닥부(2)는, 도 4 및 도 5에서 보다 분명하게 알 수 있는 바와 같이 캐비티(5)와 사출 채널(6)이 내부에 형성된 대체로 직선 형태로 되어 있고, 마찬가지로 직선 형태의 길고 편평한 바닥 플레이트(8) 상에 나사(7)에 의해 장착되는 캐비티 블록(4)을 포함한다. 바닥 플레이트(8)의 2개의 대향 단부에는 핸들(9)이 끼워진다. 바닥 플레이트(8)는 또한 종방향 중간면의 양측면에 배치되고 핀(3)이 장착되는 클레비스를 형성하는 2개의 측방향 러그(10)를 구비한다. 보다 구체적으로, 핀(3)은 러그(10) 내에 장착된 2개의 볼 베어링(11)에 의해 안내되고, 전술한 중간면에 대해 수직이다.

바닥부(2)는 몰딩된 부품을 방출하기 위한 수단을 갖고, 상기 수단은 대체로 L형의 지지부(12)를 포함하며, 이 지지부는 단부가 피봇 핀(3) 상에 장착된 제1 부분(13)과 제1 부분(13)에 대해 실질적으로 수직인 제2 부분(14)을 포함하고, 제2 부분으로부터 곡선 형태의 제1 이젝터(15) 및 제2 이젝터(16)가 연장된다. 제1 이젝터(15)는 제2 부분(14)의 자유 단부로부터 연장되고, 제2 이젝터(16)는 제1 이젝터(15)와 제1 부분(13) 사이에서 연장된다. 보다 구체적으로, 이젝터(15, 16)는 피봇 핀(3)에 센터링된 원형의 아치 형태를 갖는다. 방출 수단은 전술한 중간면에서 연장된다.

바닥 캐비티 블록(4)은 이젝터의 형태에 상보적인 형태로 되어 있고 이젝터가 통과하는 2개의 곡선형 개구를 가지며, 이들 개구는 바닥의 빈 구역(17; 도 2)까지 이른다. 곡선형 개구와 함께 빈 구역은 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이 방출 수단이 결정된 각도 범위를 통해 피봇하게 한다.

방출 수단을 위한 지지부(12) 아래에서 플레이트(8)의 개구(19) 내에 캠(18)이 수용되고, 캠(18)은 플레이트(8)를 통해 연장되는 로드에 연결되고 핸들(20)과 끼워지는 단부를 갖는다. 이에 따라, 핸들(20)을 회전시키면 캠(18)이 회전되어, 캠은 플레이트(8) 내에 완전하게 수용되는 몰딩 위치와, 플레이트(8)로부터 돌출되어 지지부(14)의 바닥면에 대해 압박하여 핀(3)을 중심으로 피봇되게 하는 방출 위치 사이에서 이동될 수 있다.

이어서, 방출 수단은 이젝터(15, 16)가 캐비티(5) 외측에 있고 캐비티 블록 내에 완전히 수용되는 몰딩 위치(도 2 및 도 4)와, 이젝터들이 캐비티 내측을 향해 돌출되는 방출 위치(도 3 및 도 5) 사이에서 이동된다.

사출 몰딩 툴링의 상부(1)는 동일한 방식으로 캐비티(22)가 형성되는 캐비티 블록(21)을 포함하고, 이 캐비티 블록은 상부 플레이트(23)에 고정된다. 상부 플레이트(23)는 플레이트(23)의 종방향 중간면의 양측면에 배치되어 핀(3) 상에 장착되는 클레비스를 형성하는 2개의 러그(24)를 구비한다. 보다 구체적으로, 상부 플레이트(23)의 각각의 러그(24)는 방출 수단의 지지부(12)의 제1 부분(13)과 바닥 플레이트(8)의 러그(10) 중 하나 사이에 장착된다.

피봇 핀(3)으로부터 멀리 있는 상부 플레이트(23)의 단부에는 핸들(25)이 끼워진다.

왁스 없이 블레이드 모델(26)을 몰딩하는 방법을 더 상세하게 설명한다.

블레이드 모델(26)이 냉각 회로와 같은 중공부를 포함할 때에, 바닥 캐비티 블록(4)의 캐비티(5) 내에 세라믹 코어(도시 생략)가 장착되고, 코어는 공지된 방식으로 받침대의 도움으로 위치 결정되고 압력 나사(27)의 도움으로 유지되는 것이 가능하다.

이어서, 사출 몰딩 툴링이 폐쇄되고, 즉 상부(1)와 바닥부(2)가 피봇되어 2개의 캐비티 블록(21, 4)을, 이에 따라 또한 2개의 캐비티(22, 5)를 포갠다. 서로 대면하게 위치될 때에 캐비티(5, 22)에 의해 형성되는 형태는 몰딩되는 부품(26)에 제공될 형태에 대응한다. 구체적으로, 캐비티(5, 22)는 날개와 플랫폼을 포함하는 블레이드의 형태를 형성한다. 적어도 바닥 캐비티 블록(4)의 캐비티(5)에 의해 형성되는 구역에 관하여, 플랫폼은 만곡된 형태와 피봇 핀(3)에 센터링된 실질적으로 원호 형태인 단면의 형태를 제공한다.

이어서, 프레스(도시 생략)가 플레이트(8, 23)의 각각의 외측면을 프레싱하고, 왁스가 사출 채널(6)을 통해 캐비티(5, 22) 내로 사출된 다음에, 고형화하도록 냉각되어 왁스 블레이드 모델(26)을 형성한다(도 2 및 도 3).

다음에, 상부를 핀을 중심으로 피봇함으로써 사출 몰딩 툴링이 개방된다(도 2).

왁스 모델(26)을 바닥 캐비티 블록(4)의 캐비티(5)로부터 방출하기 위하여, 캠(18)이 피봇되게 하도록 핸들(20)이 구동됨으로써 방출 수단이 피봇되게 한다. 이어서, 이젝터(15, 16)가 플랫폼의 형태, 보다 정확하게는 캐비티(5)로부터 추출될 구역의 형태에 대응하는 형태의 각각의 곡선형 경로를 따라 이동한다.

이는 플랫폼의 임의의 손상 또는 변형을 피하는 역할을 한다. 이는 전술한 방법을 이용하여 로스트 왁스 몰딩법에 의해 얻어지는 블레이드가 사양에 부합하는 것을 보장한다.

본 명세서에서는, 왁스 모델(26)을 몰딩하기 위한 사출 몰딩 툴링이 설명되고 있지만, 동일한 기술적 문제를 해결하기 위하여, 즉 방출될 때에 부품의 손상을 피하기 위하여 다른 타입의 부품을 몰딩하는 데에 사용될 수 있다.

Claims

부품(26)을 사출 몰딩하기 위한 툴링으로서,
상기 툴링은 2개의 캐비티 블록(4, 21)을 포함하고, 캐비티 블록(4, 21)들이 포개지면 몰딩될 부품(26)의 형태에 대응하는 형태로 된 캐비티(5, 22)가 각각의 캐비티 블록(4, 21) 내부에 형성되고, 캐비티 블록들 중 적어도 하나의 캐비티 블록(4)에는 몰딩된 부품을 방출하기 위한 방출 수단이 끼워지고 적어도 하나의 이젝터(15, 16)가 구비되며, 이젝터(15,16)는 대응하는 캐비티(5)의 외측에 위치하는 몰딩 위치와 캐비티(5) 내로 돌출하는 방출 위치 사이에서 이동될 수 있고,
상기 이젝터(15, 16)는 상기 2개의 위치들 사이를 캐비티(5)로부터 취출될 몰딩된 부품(26)의 일부의 형태에 대응하는 형태로 된 곡선형 경로를 따라 이동하도록 안내되며,
상기 이젝터(15, 16)는 형태가 곡선형인 것을 특징으로 하는 부품 사출 몰딩 툴링.
삭제
제1항에 있어서, 상기 2개의 캐비티 블록(4, 21)은 2개의 캐비티 블록(4, 21)이 포개지는 몰딩 위치와 2개의 캐비티 블록(4, 21)이 떨어져 있는 언몰딩 위치 사이에서 핀(3)을 중심으로 서로에 대해 피봇하도록 장착되고, 방출 수단은, 일단부(13)가 캐비티 블록(4, 21)의 피봇 핀(3)을 중심으로 피봇하도록 장착되고 타단부에 이젝터(15)가 끼워지는 이젝터 지지부(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품 사출 몰딩 툴링.
제3항에 있어서, 상기 이젝터(15, 16)는 캠(18) 및/또는 핸들(20)에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 부품 사출 몰딩 툴링.
제4항에 있어서, 상기 캠(18)은 피봇축(3)으로부터 떨어져 있는 지점에서 이젝터(15, 16)의 지지면(12)을 지탱하고 있어, 캠이 회전될 때에 지지부(12)와 이젝터(15, 16)가 들어올려지는 것을 특징으로 하는 부품 사출 몰딩 툴링.
제1항에 있어서, 상기 방출 수단은 서로 평행하거나 동심이고 서로 떨어져 있는 2개의 이젝터(15, 16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품 사출 몰딩 툴링.
제1항에 있어서, 고정식 바닥 캐비티 블록(4)과 가동식 상부 캐비티 블록(21)을 포함하고, 상기 이젝터(15, 16)는 바닥 캐비티 블록(4)에 배치되는 것을 특징으로 하는 부품 사출 몰딩 툴링.
제3항에 있어서, 상기 캐비티 블록들 중 적어도 하나는 적어도 하나의 롤링 베어링을 통해 핀(3)을 중심으로 피봇하도록 장착되는 것을 특징으로 하는 부품 사출 몰딩 툴링.