KR101877690B1 - 디프컵의 냉금주조방법 - Google Patents

디프컵의 냉금주조방법 Download PDF

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KR101877690B1
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    • B22D15/00Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22C9/10Cores; Manufacture or installation of cores

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  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

본 발명에 의한 디프컵의 냉금주조방법은 다음 공정으로 이루어진다.
하방으로 개방된 용기 형상의 바디(10)와, 상기 바디(10)의 상방으로 연결되는 것으로서 바디(10)보다 폭이 좁게 형성되고, 바디(10)의 내부 공간과 연결되는 원형의 내측홀(25)이 형성된 네크부(20)와, 상기 바디(10)에, 방열을 목적으로, 측방으로 형성된 다수의 관통구(13)를 포함하는 디프컵(1)을 제조하는 주조방법으로서;
상기 디프컵(1)의 외측면에 부합하는 캐비티(210)가 형성된 하형(200)과, 금속용융물(M)의 주입구(120)가 형성되고 하면이 평평한 상형(100)에 있어, 상기 캐비티(210)에, 상기 디프컵(1)의 내부 공간에 부합하는 코어(300)를 설치한 후, 상기 상형(100)과 하형(200)을 결합시키는, 코어장착단계와, 상기 코어장착단계 이후에, 상기 캐비티(210) 내부로 금속용융물(M)을 주입시키므로 상기 코어(300)와 캐비티(210) 사이로 충전시키는 주입단계와, 상기 주입단계 이후에, 상기 금속용융물(M)이 응고되도록 냉각시키는, 냉각단계와, 상기 냉각단계 이후에, 상기 상형(100)과 하형(200)을 분리한 후, 상기 디프컵(1)을 인출하여 상기 코어(300)를 제거하는 인출단계와, 상기 인출단계 이후에, 상기 디프컵(1)을 규정된 치수로 절삭하는, 가공단계를 포함한다.
또한, 상기 코어장착단계에서, 상기 코어(300)는 주물사로 성형된 것으로서, 상기 바디(10)의 내부를 성형하도록 형성되고 상기 관통구(13)를 성형하도록 외측면에 돌출부(317)가 형성된 하부성형부(310)와, 상기 하부성형부(310)의 상부로 연결되어 상기 네크부(20)의 내부를 성형하도록 형성된 상부성형부(320)를 포함한다.
또한, 상기 상부성형부(320)는 관(管) 형상의 냉금(400)에 삽입된 것이고, 상기 인출단계에서 상기 냉금(400)을 인출하는 과정을 포함한다.
따라서, 상기 본 발명에 의하면 관(管) 형상의 냉금(400)을 좌형(500) 또는 우형(600) 중 어느 하나에 탈착할 수 있는 구조이기 때문에 상기 좌형(500)과 우형(600)을 결합시킨 상태에서 내부에 주물사(700)를 주입하게 되면 냉금(400)이 끼워진 코어(300)의 제조가 가능하다.
따라서, 상기 코어(300)를 결합된 상형(100)과 하형(200)의 캐비티(103, 205)에 수용시킨 상태에서 금속용융물(M)을 주입하게 되면, 디프컵(1)의 네크부(20)의 내측면 원주를 따라 상기 냉금(400)이 대응하게 되므로, 다른 부위보다 신속한 냉각이 가능하므로 수축홀(H)의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

디프컵의 냉금주조방법 {METHOD OF CASTING DIFF CUP}
본 발명은 디프컵의 냉금주조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 디프컵(diff cup)을 주조할 때, 상기 디프컵에 형성된 네크부에서 발생하는 수축홀을 방지하기 위해, 주조 시, 관(管) 형상의 냉금(冷金;chiller)이 조합된 코어(core)를 사용하여 상기 냉금이 상기 네크부에 대응되도록 하므로, 상기 네크부에서 수축홀이 발생하여 불량을 초래하는 현상을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 디프컵의 냉금주조방법에 관한 것이다.
이하, 첨부되는 도면과 함께 배경기술에 의한 디프컵의 제조방법에 대해서 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 디프컵의 사진인 사시도, 도 2는 배경기술에 의한 주조법에 의해서 제조된 디프컵을 종방향으로 절단한 것으로서 네크부에 수축홀이 형성된 사진인 단면도와 함께 설명한다.
일반적으로 디프컵(1, diff cup)은 기어를 수용한 상태에서 디프컵(1)에 삽입된 축에 회전력을 제공하는 일종의 하우징으로서, 차량의 차동장치 내지는 구동축에 동력을 전달하는 목적으로 사용되는 부품이다.
이러한 디프컵(1)은 도 1에서처럼 하방으로 개방된 용기 형상의 바디(10)가 구성되고, 상기 바디(10)의 상방으로 연결되는 것으로서 바디(10)보다 폭이 좁게 형성되고, 바디(10)의 내부 공간과 연결되는 내측홀(25)이 형성된 네크부(20)가 형성된다. 또한, 상기 바디(10)는 방열을 목적으로 측방으로 형성된 다수의 관통구(13)가 형성된다.
이러한 디프컵(1)은 주조에 의해서 제조되는데, 주물사로 형성된 상형과 하형의 캐비티(cavity) 내부에 코어(core)를 설치한 후, 결합된 상형과 하형에 금속용융물을 주입하여 냉각시키고 나서, 응고된 디프컵을 인출한다. 그리고 상기 네크부(20)의 외경을 치수공차에 맞추어서 절삭하고 내측면에는 기어치가 형성되도록 절삭하며, 상기 관통구(13)에 형성된 버(burr)를 제거하므로 제조가 완료된다. 이때, 상기 금속용융물은 기계적 성질이 우수한 주철을 사용한다.
이러한 배경기술에 의해서 제조된 디프컵(1)은 다음과 같은 문제점이 있었다.
상기 네크부(20)는 외측면에 베어링이 억지끼워맞춤 되고 내측면에는 기어치가 절삭되므로, 베어링이 끼워지거나 기어치 절삭을 할 때에, 균열이 발생하거나 터지는 현상이 발생하지 않도록 상기 바디(10)보다 두껍게 형성된다. 따라서, 주조 시에 바디(10)보다 네크부(20)가 더디게 응고될 수밖에 없고, 이로 인해서 도 2에서처럼, 상기 네크부(20)의 내부에는 기포에 의해서 형성된 수축홀(H)이 다수 형성된다. 이러한 현상은 주조 공법의 일반적인 사항이므로 자세한 설명은 생략한다.
따라서, 베어링에 네크부(20)를 끼우게 되면 상기 수축홀(H)이 찌그러지면서 네크부(20)의 외경이 감소하는 현상이 발생하게 되어, 베어링과 네크부(20) 사이가 느슨하게 되므로 베어링이 겉돌게 되는 현상이 발생한다. 또한, 상기 네크부(20)의 내측면에 형성된 기어치에는 상기 수축홀(H)이 노출되므로, 상기 네크부(20)의 내부에 기어가 수용되어 네크부(20)의 내측면에 절삭된 기어치에 치합되어 회전하게 되면, 상기 기어치와 기어와의 마찰이 증대하게 되어 기어치와 기어의 마모가 촉진되어, 수명이 단축시키는 문제점이 있었다.
이러한 현상을 방지하기 위해서 상기 네크부(20)에 냉금(冷金; chiller)이 내측에 대응되도록 하여, 네크부(20)의 냉각 속도를 빠르게 하면 상기 수축홀(H)의 형성을 방지할 수 있다. 그러나 상기 네크부(20)의 내측홀은 원형이므로 원주를 따라 냉금을 설치할 수 없었다. 따라서, 불량률이 20%를 상회하게 되어 생산성을 저하시키는 문제점이 있었다.
한국 특허등록 제10-0347561호 (2002년 07월 23일)
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1603327&cid=50325&categoryId=50325
본 발명에 의한 디프컵의 냉금주조방법은 다음 사항을 해결하고자 한다.
디프컵을 주조함에 있어, 상기 네크부가 바디보다 더디게 응고되므로, 도 2에서처럼, 상기 네크부의 내부에는 기포에 의해서 형성된 수축홀이 다수 형성된다.
따라서, 베어링에 네크부를 끼우게 되면 상기 수축홀이 찌그러지면서 네크부의 외경이 감소하는 현상이 발생하게 되고, 베어링과 네크부 사이가 느슨하게 되어, 베어링이 겉돌게 되는 현상이 발생한다. 또한, 상기 네크부의 내측면에 형성된 기어치에는 상기 수축홀이 노출되므로, 상기 네크부의 내부에 기어가 수용되어 네크부의 내측면에 절삭된 기어치에 치합되어 회전하게 되면, 상기 기어치와 기어와의 마찰이 증대하게 되어 기어치와 기어의 마모가 촉진되어 수명이 단축시키는 문제점이 있었다.
본 발명에서는 냉금(冷金; chiller)을 효율적으로 사용하므로 상기 수축홀이 발생하는 현상을 방지하여 불량률 발생을 감소시켜 생산성의 향상이 가능한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 디프컵의 냉금주조방법은 상기 과제를 해결하기 위해서 다음과 같은 프로세서로 이루어진다.
하방으로 개방된 용기 형상의 바디와, 상기 바디의 상방으로 연결되는 것으로서 바디보다 폭이 좁게 형성되고, 바디의 내부 공간과 연결되는 원형의 내측홀이 형성된 네크부와, 상기 바디에, 방열을 목적으로, 측방으로 형성된 다수의 관통구를 포함하는 디프컵을 제조하는 주조방법으로서;
상기 디프컵의 외측면에 부합하는 캐비티가 형성된 하형과, 금속용융물의 주입구가 형성되고 하면이 평평한 상형에 있어, 상기 캐비티에, 상기 디프컵의 내부 공간에 부합하는 코어를 설치한 후, 상기 상형과 하형을 결합시키는, 코어장착단계와, 상기 코어장착단계 이후에, 상기 캐비티 내부로 금속용융물을 주입시키므로 상기 코어와 캐비티 사이로 충전시키는 주입단계와,상기 주입단계 이후에, 상기 금속용융물이 응고되도록 냉각시키는, 냉각단계와, 상기 냉각단계 이후에, 상기 상형과 하형을 분리한 후, 상기 디프컵을 인출하여 상기 코어를 제거하는 인출단계와, 상기 인출단계 이후에, 상기 디프컵을 규정된 치수로 절삭하는, 가공단계를 포함한다.
또한, 상기 코어장착단계에서,
상기 코어는 주물사로 성형된 것으로서, 상기 바디의 내부를 성형하도록 형성되고 상기 관통구를 성형하도록 외측면에 돌출부가 형성된 하부성형부와, 상기 하부성형부의 상부로 연결되어 상기 네크부의 내부를 성형하도록 형성된 상부성형부를 포함한다.
또한, 상기 상부성형부는 관(管) 형상의 냉금에 삽입된 것이고, 상기 인출단계에서 상기 냉금을 인출하는 과정을 포함한다.
또한, 상기 코어의 제조방법으로서,
상기 코어의 형상에 부합하는 캐비티가 형성된 좌형 및 우형에서 일측에, 상기 네크부에 대응하는 지점에 상기 냉금을 부착하는, 냉금부착단계와, 상기 냉금부착단계 이후에, 상기 캐비티 내부로 주물사를 충전시키는 주물사주입단계와, 상기 주물사주입단계 이후에, 상기 좌형과 우형을 분리하여, 상기 코어를 인출해내는, 인출단계를 포함한다.
또한, 상기 냉금은 자성체로서, 상기 캐비티에서 냉금이 대응되는 지점에 부착된 자석에 탈착되게 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 디프컵의 냉금주조방법은 상기 해결수단에 의해서 다음과 같은 효과를 발휘한다.
상기 본 발명에 의하면 관(管) 형상의 냉금을 좌형 또는 우형 중 어느 하나에 탈착할 수 있는 구조이기 때문에 상기 좌형과 우형을 결합시킨 상태에서 내부에 주물사를 주입하게 되면, 냉금이 끼워진 코어의 제조가 가능하다. 따라서, 상기 코어를, 상형과 하형의 캐비티에 수용시킨 상태에서 금속용융물을 주입하게 되면, 디프컵 네크부의 내측면 원주를 따라 상기 냉금이 대응하게 되므로, 다른 부위보다 신속한 냉각이 가능하기 때문에 수축홀(H)의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 디프컵의 사진인 사시도.
도 2는 배경기술에 의한 주조법에 의해서 제조된 디프컵을 종방향으로 절단한 것으로서 네크부에 수축홀이 형성된 사진인 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 디프컵의 냉금주조방법의 코어장착단계를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 디프컵의 냉금주조방법의 주입단계로서, 상형과 하형을 결합시킨 상태를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명에 의한 디프컵의 냉금주조방법의 주입단계로서, 결합된 상형과 하형의 주입구로 금속용융물을 주입한 상태를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명에 의한 디프컵의 냉금주조방법의 인출단계로서, 상형과 하형을 분리한 후 디프컵을 인출하여 코어를 제거한 상태를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명에 의한 디프컵의 냉금주조방법의 인출단계로서, 코어를 제거한 디프컵의 네크부에서 냉금을 밀어내는 과정을 도시한 단면도.
도 8은 본 발명에 의한 디프컵의 냉금주조방법의 다른 실시예로서 인출단계에서, 코어를 제거한 디프컵의 네크부에서 고리가 달린 냉금을 끄집어 내는 과정을 도시한 단면도.
도 9는 본 발명에 의한 디프컵의 냉금주조방법에 포함되는 코어 제조방법의 냉금부착단계로서, 코어금형에 관 형상의 냉금이 부착되는 과정을 도시한 단면도.
도 10은 본 발명에 의한 디프컵의 냉금주조방법에 포함되는 코어제조방법의 주물사주입단계로서, 코어금형이 결합된 상태를 도시한 단면도.
도 11은 본 발명에 의한 디프컵의 냉금주조방법에 포함되는 코어제조방법의 주물사주입단계로서, 결합된 코어금형에 주물사를 충전한 상태를 도시한 단면도.
도 12는 본 발명에 의한 디프컵의 냉금주조방법에 포함되는 코어제조방법의 인출단계로서, 코어금형을 분리하여 냉금이 조합된 코어를 인출하는 과정을 도시한 단면도.
이하, 첨부되는 도면과 관련하여 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예를 살펴보면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 의한 디프컵의 냉금주조방법의 코어장착단계를 도시한 단면도, 도 4는 본 발명에 의한 디프컵의 냉금주조방법의 주입단계로서, 상형과 하형을 결합시킨 상태를 도시한 단면도, 도 5는 본 발명에 의한 디프컵의 냉금주조방법의 주입단계로서, 결합된 상형과 하형의 주입구로 금속용융물을 주입한 상태를 도시한 단면도, 도 6은 본 발명에 의한 디프컵의 냉금주조방법의 인출단계로서, 상형과 하형을 분리한 후 디프컵을 인출하여 코어를 제거한 상태를 도시한 단면도, 도 7은 본 발명에 의한 디프컵의 냉금주조방법의 인출단계로서, 코어를 제거한 디프컵의 네크부에서 냉금을 밀어내는 과정을 도시한 단면도, 도 8은 본 발명에 의한 디프컵의 냉금주조방법의 다른 실시예로서 인출단계에서, 코어를 제거한 디프컵의 네크부에서 고리가 달린 냉금을 끄집어 내는 과정을 도시한 단면도, 도 9는 본 발명에 의한 디프컵의 냉금주조방법에 포함되는 코어 제조방법의 냉금부착단계로서, 코어금형에 관 형상의 냉금이 부착되는 과정을 도시한 단면도, 도 10은 본 발명에 의한 디프컵의 냉금주조방법에 포함되는 코어제조방법의 주물사주입단계로서, 코어금형이 결합된 상태를 도시한 단면도, 도 11은 본 발명에 의한 디프컵의 냉금주조방법에 포함되는 코어제조방법의 주물사주입단계로서, 결합된 코어금형에 주물사를 충전한 상태를 도시한 단면도, 도 12는 본 발명에 의한 디프컵의 냉금주조방법에 포함되는 코어제조방법의 인출단계로서, 코어금형을 분리하여 냉금이 조합된 코어를 인출하는 과정을 도시한 단면도와 함께 설명한다.
일반적으로 디프컵(1, diff cup)은 기어를 수용한 상태에서 디프컵(1)에 삽입된 축에 회전력을 제공하는 일종의 하우징으로서, 차량의 차동장치 내지는 구동축에 동력을 전달하는 목적으로 사용되는 부품이다.
이러한 디프컵(1)은 하방으로 개방된 용기 형상의 바디(10)가 구성되고, 상기 바디(10)의 상방으로 연결되는 것으로서 바디(10) 보다 폭이 좁게 형성되고, 바디(10)의 내부 공간과 연결되는 원형의 내측홀(25)이 형성된 네크부(20)가 구성된다. 또한, 상기 바디(10)에, 방열을 목적으로, 측방으로 형성된 다수의 관통구(13)가 구성된다.
본 발명에 의한 디프컵의 냉금주조방법은 상기 디프컵(1)을 주조함에 있어, 상기 네크부(20)의 외측면에 냉금이 원주 방향을 따라 대응할 수 있도록 하므로, 상기 네크부(20)에 수축홀(H)이 형성되어 불량을 초래하는 현상을 방지할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
이를 위하여 본 발명에서는 다음과 같이 프로세서가 이루어진다.
1. 코어장착단계
도 3 및 도 4에서처럼, 상기 디프컵(1)의 외측면에 부합하는 캐비티(210)가 형성된 하형(200)과, 금속용융물(M)의 주입구(120)가 상부에 형성되고 하면이 평평한 상형(100)이 구비된 상태에서, 상기 캐비티(210)에, 상기 디프컵(1)의 내부 공간에 부합하는 코어(300)를 설치한 후, 상기 상형(100)과 하형(200)을 결합시키는, 코어장착단계가 이루어진다.
즉, 상기 상형(100)과 하형(200)은 사각통 형상의 플라스크(103, 205)가 구성되고, 상기 플라스크(103, 205)에 주물사(V)가 충전된 것을 사용한다. 상기 주물사(V)는 주조에 사용되는 일반적인 것이므로 자세한 설명은 생략한다. 또한, 상형(100)에는 상기 플라스크(103)와 주물사(V)를 관통하여 금속용융물(M)을 하방으로 공급하는 주입구(120)가 형성된 것을 사용한다. 그리고 하형(200)은 상기 주물사(V)에 상방으로 개방된 상기 캐비티(210)가 다수 개 형성되는데, 상기 주입구(120)에 연결되는 유로(230)가 상면에 형성되어 각각의 캐비티(210)의 연결되어 구성된다. 그리고 상기 캐비티(210)는 완성된 디프컵(1)의 인출이 용이하도록 네크부(20)가 하방을 향하고 바디(10)가 상방을 향하도록 형성된 것을 사용한다.
상기 코어(300)는 주물사로 성형된 것으로서, 상기 바디(10)의 내부를 성형하도록 형성되고 상기 관통구(13)를 성형하도록 외측면에 돌출부(317)가 형성된 하부성형부(310)가 형성되고, 상기 하부성형부(310)의 상부로 연결되어 상기 네크부(20)의 내부를 성형하도록 형성된 상부성형부(320)가 형성된 것으로서 상기 캐비티(210)에 수용될 때에는 상부성형부(320)가 하방을 향하도록 수납된다. 이때, 상기 돌출부(317)가 캐비티(210)의 내측면에 밀착되므로 상기 관통구(13)의 성형이 가능하도록 한다. 또한, 상기 상부성형부(320)는 상단(323)이 상기 캐비티(205)의 바닥면에 형성된 홈(K)에 삽입되도록 하므로 정확한 위치에 세워질 수 있도록 한다.
상기 상부성형부(320)는 관(管) 형상의 냉금(400)에 삽입된 것으로서 상기 냉금(400)은 상기 네크부(20)의 내측홀을 성형할 수 있도록 한다.
즉, 상기 캐비티(210)의 내측면과 상기 코어(300)와 냉금(400)의 외측면 사이에는 간격이 형성되므로 금속용융물(M)이 충전되어 디프컵(1)을 성형할 수 있도록 한다.
2. 주입단계
상기 코어장착단계 이후에, 도 5에서처럼, 상기 주입구(120)로 금속용융물(M)을 공급하므로 상기 코어(300)와 캐비티(210) 및 상기 냉금(400)과 캐비티(210) 사이로 금속용융물(M)이 충전되는 주입단계가 이루어진다. 이때, 상기 유로(230)를 통해서 다수의 캐비티(210)로 동시에 금송용융물(M)이 충전된다.
이때의 금속용융물은 구상흑연주철이 가능하며 용융온도는 1,350℃∼1,450℃가 되도록 하므로 캐비티(210) 내부에 구석구석 잘 흘러들어갈 수 있도록 한다.
3. 냉각단계
상기 주입단계 이후에, 상기 금속용융물(M)이 응고되도록 냉각시키는, 냉각단계가 이루어지는데, 서냉하도록 하므로 치밀한 조직의 형성이 가능하도록 한다.
냉각하는 일례로는 100℃∼200℃가 될 때까지 냉각시키는데, 1시간∼2시간 동안 냉각하도록 한다.
4. 인출단계
상기 냉각단계 이후에, 상기 상형(100)과 하형(200)을 분리한 후, 상기 디프컵(1)을 하형(200)에서 인출하여 상기 코어(300)를 제거하는 인출단계가 이루어진다. 이때, 도 6에서처럼, 완성된 디프컵(1)의 네크부(20)의 내측으로는 냉금(400)이 삽입된 상태이고, 유로(230)와 주입구(120)에 금속용융물(M)이 충전되어 응고된 부위(P)에 연결된 상태가 된다. 따라서, 상기 부위(P)로부터 디프컵(1)을 이탈시킨 후에 도 7에서처럼 상기 냉금(400)을 에어실린더 내지는 유압실린더의 로드(R)의 전진에 의해서 분리되도록 한다.
다른 실시예로서, 상기 냉금(400)의 내측면에 고리(413)가 형성된 것을 사용하므로 상기 고리(413)에 후크를 걸거나 와이어 등의 도구를 걸어서 용이하게 인출하는 과정을 포함할 수도 있다.
5. 가공단계
상기 인출단계 이후에, 상기 디프컵(1)의 내경과 외경을 규정된 치수로 절삭하고, 상기 내경에는 기어치를 절삭하는 가공단계가 이루어진다.
다음으로서, 상기 코어(300)의 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.
1. 냉금부착단계
도 9 및 도 10에서럼, 상기 코어(300)의 형상에 부합하는 캐비티(510, 610)가 형성된 좌형(500, 좌측에 배치되는 금형) 및 우형(600, 우측에 배치되는 금형) 중 일측에, 상기 네크부(20)에 대응하는 지점에 상기 냉금(400)을 부착하는, 냉금부착단계가 이루어진다.
상기 냉금(400)은 자성체로서, 상기 캐비티(510, 610)에서 냉금(400)이 대응되는 지점에 부착된 자석(800)에 탈착되게 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 냉금(400)은 외경(d)이, 상기 냉금(400)이 이탈되는 쪽(도 9에서는 하부)을 향하여 작아지는 테이퍼 모양이므로, 주조가 완료된 후에 응고된 디프컵(1)에서 용이하게 인출되도록 한다. 일례로서 상기 테이퍼의 각도(a)는 2°∼4°인 것이 바람직하다.
상기 캐비티(510, 610)는 하부성형부(310)를 성형하는 쪽에서 외측방으로 향하여 개방되므로 주물사가 유입되는 유입홈(W)이 좌형(500)과 우형(600)에 각각 형성되는데, 좌형(500)과 우형(600)이 결합된 상태에서 상기 유입홈(W)은 주물사(700)가 주입되는 통로가 되도록 형성된다.
상기 주물사(700)는 주조에 사용되는 일반적인 것이므로 자세한 설명은 생략한다.
2. 주물사주입단계
상기 냉금부착단계 이후에, 도 11에서처럼, 상기 캐비티(510, 610) 내부로 주물사(700)를 충전시키는 주물사주입단계가 이루어진다.
3. 인출단계
상기 주물사주입단계 이후에, 상기 좌형(500)과 우형(600)을 분리하여, 상기 코어(300)를 인출해내는, 인출단계에 의해서 코어(300)의 제조가 완료된다.
상기 본 발명에 의하면 관(管) 형상의 냉금(400)을 좌형(500) 또는 우형(600) 중 어느 하나에 탈착할 수 있는 구조이기 때문에 상기 좌형(500)과 우형(600)을 결합시킨 상태에서 내부에 주물사(700)를 주입하게 되면 냉금(400)이 끼워진 코어(300)의 제조가 가능하다.
따라서, 상기 코어(300)를 결합된 상형(100)과 하형(200)의 캐비티(103, 205)에 수용시킨 상태에서 금속용융물(M)을 주입하게 되면, 디프컵(1)의 네크부(20)의 내측면 원주를 따라 상기 냉금(400)이 대응하게 되므로, 다른 부위보다 신속한 냉각이 가능하므로 수축홀(H)의 발생을 방지할 수 있는 이점이 있다. 따라서 배경기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결할 수 있다.
(실험례 1)
상기 본 발명을 실시함에 있어 다음과 같이 치수를 규정한 경우 냉금(400)의 높이(G)에 대한 임계치는 다음과 같았다.
(실시예)
금속용융물(M): 구상흑연주철 3.82kg
상기 네크부(20)의 외경(D); 60mm∼70mm
상기 네크부(20)의 내경(D'); 35mm∼45mm
상기 네크부(20)의 높이(G); 60mm∼70mm
상기 냉금(400)의 외경(d); 35mm∼45mm
상기 냉금(400)의 내경(d'); 20mm∼25mm
상기 냉금(400)의 높이(G); 상기 높이(G)의 70%∼85%
(비교예 1)
금속용융물(M): 구상흑연주철 3.82kg
상기 네크부(20)의 외경(D); 60mm∼70mm
상기 네크부(20)의 내경(D'); 35mm∼43mm
상기 네크부(20)의 높이(G); 60mm∼70mm
상기 냉금(400)의 외경(d); 35mm∼45mm
상기 냉금(400)의 내경(d'); 20mm∼25mm
상기 냉금(400)의 높이(G); 상기 높이(G)의 70%
(비교예 2)
금속용융물(M): 구상흑연주철 3.82kg
상기 네크부(20)의 외경(D); 60mm∼70mm
상기 네크부(20)의 내경(D'); 35mm∼45mm
상기 네크부(20)의 높이(G); 60mm∼70mm
상기 냉금(400)의 외경(d); 35mm∼45mm
상기 냉금(400)의 내경(d'); 20mm∼25mm
상기 냉금(400)의 높이(G); 상기 높이(G)의 85% 이상
상기 실시예와 비교예 1 및 2에서 제시한 대로 디프컵(1)을 제조한 결과 다음 표 1과 같은 결과를 얻을 수 있었다.



네크부의 외경(D)

네크부의 내경(D')

네크부의 높이(G)

냉금의 외경(d)

냉금의 내경(d')

냉금의 높이(L)

수축홀(H)의 유무

실시예

60mm~70mm

35mm~45mm

60mm~70mm

35mm~45mm

20mm~25mm
높이(G)의
70%~85%

없음

비교예 1


상동

상동

상동

상동

상동
높이(G)의
70%미만

있음

비교예 2


상동

상동

상동

상동

상동
높이(G)의
85%이상

있음
이상, 상기 실시예처럼 제조된 디프컵(1)을 절단한 결과 도 13에서처럼 수축홀(H)이 발견되지 않는 것을 알 수 있었다. 비교예 1 및 2에서처럼 디프컵(1)읠 제조하여 절단한 결과, 도 14, 도 15에서처럼 수축홀(H)이 발견된 것을 알 수 있었다.
(실험례 2)
상기 코어(300)를 성형함에 있어, 상기 네크부(20)의 외경(D)이 35mm∼45mm이고, 높이(G)가 60mm∼70mm일 때, 상기 코어(300)에 조합되는 상기 냉금(400)의 내경(d')의 임계치를 다음 실험을 통해서 확인하였다.



네크부의 외경(D)

네크부의 내경(D')

네크부의 높이(G)

냉금의 높이(G)

냉금의 내경(d')

결과


실시예


60mm~70mm


35mm~45mm


60mm~70mm


높이(G)의
70%~85%


20mm~25mm

코어의 상부성형부에 균열이 발생하지 않았고, 수축홀(H)이 발견되지 않음.
중자 파손이 적고 냉금제거가 용이했음.



비교예 1



상동



상동



상동



상동



20mm 이하

코어의 상부성형부에 균열이 발생하였으며, 냉금의 두께가 두꺼워지게 되어 수축홀(H)이 발견되지 않음.
중자가 파손되는 현상 발생함.

비교예 2

상동

상동

상동

상동

25mm 이상
코어의 상부성형부에 균열이 발생하지 않았고, 수축홀(H)이 발견됨.
냉금 제거가 곤란했음.
이상, 실험을 통해서 코어(300)의 상부성형부(320)의 강도를 위해서는 상기 냉금의 내경(d')이 20mm~25mm가 바람직하였으며 이때의 냉금(400)의 두께는 충분히 금속용융물(M)의 열기를 급랭하기에 충분하였다.
또한, 냉금(400)의 내경(d')이 25mm 이하일 때에는 냉금(400)의 내부에 수용되는 상부성형부(320)의 외경이 작아지게 되어 균열이 발생하게 되어, 부러지는 경우도 있었다. 이때 냉금(400)의 두께는 실시예 보다 두꺼워지므로 금속용융물(M)의 열기를 보다 효율적으로 급랭하므로 수축홀(H)은 발견되지 않았다.
또한, 냉금(400)의 내경(d')이 30mm 이상일 때에는 냉금(400)의 내부에 수용되는 상부성형부(320)의 외경이 실시예보다 커지게 되므로 충분한 강도를 유지할 수 있었다. 그러나, 이때 냉금(400)의 두께는 실시예 보다 얇아지게 되므로 금속용융물(M)의 열기를 급랭하는데는 한계가 있어서 수축홀(H)이 발견되었다.
본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형례와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 상형 110: 캐비티
120: 주입구 130: 유로
200: 하형 210: 캐비티
M: 금속용융물 300: 코어
310: 하부성형부 317: 돌출부
320: 상부성형부 400: 냉금
413: 고리 500: 좌형
510: 캐비티 600: 우형
610: 캐비티 700: 주물사
800: 자석

Claims (8)

  1. 하방으로 개방된 용기 형상의 바디(10)와,
    상기 바디(10)의 상방으로 연결되는 것으로서 바디(10)보다 폭이 좁게 형성되고, 바디(10)의 내부 공간과 연결되는 원형의 내측홀(25)이 형성된 네크부(20)와,
    상기 바디(10)에, 방열을 목적으로, 측방으로 형성된 다수의 관통구(13)를 포함하는 디프컵(1)을 제조하는 주조방법으로서;
    상기 디프컵(1)의 외측면에 부합하는 캐비티(210)가 형성된 하형(200)과, 금속용융물(M)의 주입구(120)가 형성되고 하면이 평평한 상형(100)에 있어, 상기 캐비티(210)에, 상기 디프컵(1)의 내부 공간에 부합하는 코어(300)를 설치한 후, 상기 상형(100)과 하형(200)을 결합시키는, 코어장착단계와,
    상기 코어장착단계 이후에, 상기 캐비티(210) 내부로 금속용융물(M)을 주입시키므로 상기 코어(300)와 캐비티(210) 사이로 충전시키는 주입단계와,
    상기 주입단계 이후에, 상기 금속용융물(M)이 응고되도록 냉각시키는, 냉각단계와,
    상기 냉각단계 이후에, 상기 상형(100)과 하형(200)을 분리한 후, 상기 디프컵(1)을 인출하여 상기 코어(300)를 제거하는 인출단계와,
    상기 인출단계 이후에, 상기 디프컵(1)을 규정된 치수로 절삭하는, 가공단계를 포함하고,
    상기 코어장착단계에서,
    상기 코어(300)는 주물사로 성형된 것으로서, 상기 바디(10)의 내부를 성형하도록 형성되고 상기 관통구(13)를 성형하도록 외측면에 돌출부(317)가 형성된 하부성형부(310)와,
    상기 하부성형부(310)의 상부로 연결되어 상기 네크부(20)의 내부를 성형하도록 형성된 상부성형부(320)를 포함하고,
    상기 상부성형부(320)는 관(管) 형상의 냉금(400)에 삽입된 것이고,
    상기 인출단계에서 상기 냉금(400)을 인출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디프컵의 냉금주조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코어(300)의 제조방법으로서,
    상기 코어(300)의 형상에 부합하는 캐비티(510, 610)가 형성된 좌형(500) 및 우형(600)에서 일측에, 상기 네크부(20)에 대응하는 지점에 상기 냉금(400)을 부착하는, 냉금부착단계와,
    상기 냉금부착단계 이후에, 상기 캐비티(510, 610) 내부로 주물사(700)를 충전시키는 주물사주입단계와,
    상기 주물사주입단계 이후에, 상기 좌형(500)과 우형(600)을 분리하여, 상기 코어(300)를 인출해내는, 인출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디프컵의 냉금주조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 냉금(400)은 자성체로서, 상기 캐비티(510, 610)에서 냉금(400)이 대응되는 지점에 부착된 자석(800)에 탈착되게 하는 것을 특징으로 하는 디프컵의 냉금주조방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉금(400)은 내측면에 고리(413)가 형성된 것을 사용하고,
    상기 인출단계에서 상기 고리(413)에 도구를 걸어서 인출하는 것을 특징으로 하는 디프컵의 냉금주조방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉금(400)은 외경(d)이, 상기 냉금(400)이 이탈되는 쪽을 향하여 작아지는 테이퍼 모양인 것을 특징으로 하는 디프컵의 냉금주조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 테이퍼의 각도(a)는 2°∼4°인 것을 특징으로 하는 디프컵의 냉금주조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 금속용융물(M)은 주철의 용융물이고,
    상기 네크부(20)의 외경(D)이 60mm∼70mm이고, 높이(G)가 60mm∼70mm일 때,
    상기 냉금(400)의 내경(d')은 20mm∼25mm인 것을 특징으로 하는 디프컵의 냉금주조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 냉금(400)의 높이(L)는 상기 높이(G)의 70%∼85%인 것을 특징으로 하는 디프컵의 냉금주조방법.
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