KR101899513B1 - 용탕 단조 주조기의 냉각 장치 및 그 주조품 - Google Patents

용탕 단조 주조기의 냉각 장치 및 그 주조품 Download PDF

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KR101899513B1 KR1020170135615A KR20170135615A KR101899513B1 KR 101899513 B1 KR101899513 B1 KR 101899513B1 KR 1020170135615 A KR1020170135615 A KR 1020170135615A KR 20170135615 A KR20170135615 A KR 20170135615A KR 101899513 B1 KR101899513 B1 KR 101899513B1
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Abstract

본 발명은 용탕 단조 주조기의 냉각 장치 및 그 주조품에 관한 것으로, 주조기로서 주형의 금형 몰드(7)에 용탕을 주입하는 캐스팅 장치(A)에서, 상기 금형 몰드(7)에 삽입 및 추출하는 메인보아 샤프트 헤드부(h)를 갖는 메인보아 샤프트(S)를 구성하고, 상기 금형 몰드(7)에 주입되는 용탕을 1차 및 2차에 의해 냉각시키는 다중 냉각장치(14)를 상기 메인보아 샤프트(S)에 구성하며, 상기 다중 냉각장치(14)는 메인보아 샤프트(S)에 냉각수 공급 통로(16) 및 냉각수 배출 통로(17)로 구성하고 상기 냉각수 공급 통로(16)는 상측부에서 분기되어 상기 메인보아 샤프트 헤드부(h)에 제1 분기관(16a)과 제2 분기관(16b)으로 구성되며, 상기 냉각수 배출 통로(17)는 상측부에서 분기되어 상기 메인보아 샤프트 헤드부(h)에 제1 분기홈(17a)과 제2 분기홈(17b)으로 구성하여 포함하는 용탕 단조 주조기의 냉각 장치이다.
위와 같은 본 발명은 금형 몰드내의 성형부에 메인보아 샤프트의 메인보아 샤프트 헤드부를 관통되게 삽입하고 다중 냉각장치에 의한 1차 및 2차 냉각기능에 의해 주입되는 용탕을 냉각시킴에 따라 주조품 전체에 걸쳐 기포가 발생 됨이 없이 조직을 미세화시키고, 고효율, 고밀도 및 내구성을 극대화할 수 있으며, 그리고 특히 ‘성형주조품’에 메인보아를 관통되게 성형할 수 있어 내경 바이트 가공에 의한 보링가공을 1차에 한해 이루어지므로 생산성을 높이고 가공비용을 대폭 절감할 수 있다.

Description

용탕 단조 주조기의 냉각 장치 및 그 주조품{Liquid forged and squeeze casting machine and casting product thereof}
본 발명은 용탕 단조 주조기의 냉각 장치 및 그 주조품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용탕 단조 주조기(Liquid forged and squeeze casting machine)에서 자동차 알루미늄 부품인 휠 실린더, 마스터실린더 및 캘리퍼 등(이하, “성형주조품”이라 통칭한다)을 주조할 시 금형 몰드에 1차 용탕 주입과 함께 다중 냉각장치에 의한 1차 냉각수공급과, 2차 용탕주입과 함께 2차 냉각수공급을 함으로써 기포가 발생 됨이 없이 조직을 미세화시키고, 고효율, 고밀도 및 내구성을 극대화할 수 있으며, 그리고 특히 ‘성형주조품’에 메인보아를 관통되게 성형할 수 있어 내경 바이트 가공에 의한 보링가공을 1차에 한해 이루어지므로 생산성을 높이고 가공비용을 대폭 절감할 수 있는 용탕 단조 주조기의 냉각 장치 및 그 주조품에 관한 것이다.
일반적으로 현재 자동차 알루미늄 부품 중, 특히 브레이크 생산 주조시스템은 대부분 수평식으로 일반 틸팅 주조이면서 용탕 주입 시 1차에 한해 냉각수 공급에 의한 주조가 이루어졌다.
상기 자동차 알루미늄 부품 중 브레이크는 주행중인 차량을 감속 또는 정지시킴과 동시에 주차상태를 지속하기 위한 중요한 장치로서 이러한 브레이크장치에는 차량을 주정차시킬 때에 사용하는 주차브레이크와, 차량이 주행중 정지시킬 때에 사용하는 주 브레이크가 있는데, 이러한 주 브레이크에는 공기압을 이용하여 차량의 제동력을 발생시키는 공기식 브레이크와 유압을 이용하여 차량의 제동력을 발생시키는 유압식 브레이크가 있다.
상기 유압식 브레이크에는 브레이크 페달의 압력을 유압으로 변환시키는 마스터 실린더와, 이 마스터 실린더의 유압을 전달받아 브레이크슈를 드럼에 밀어붙여 제동력을 발생시키는 휠 실린더와, 이 휠 실린더와 마스터 실린더의 사이에서 유로를 형성하는 브레이크라인 등이 있다.
마스터 실린더는 유압이 누출되지 않을 정도의 정밀성과 긴밀성이 요구되기 때문에 통상 알루미늄합금 소재를 이용하여 본체를 주조한 후에 이 본체를 실린더로하여 피스톤기구를 내장 설치하게 된다.
위와 같은 브레이크 등의 자동차 알루미늄 부품을 주조하는 주조시스템은 대부분 수평식으로 일반 틸팅 주조인데 여러 가지 생산효율과 작업환경은 물론 주조의 밀도가 떨어져 품질이 매우 낮다.
그리고 주조시 기공, 기포 및 유분이 함유되어 주조품 내부 속에 에어 층이 형성됨으로써 운전시 고압에 의한 불균형(Unblance)이 발생하고 열 전달이 떨어진다.
그러므로 주조품에 열 발생이 생기면서 주조품 및 주요부분에 내구성이 떨어지는 문제가 있다.
그리고 주조기의 금형 몰드에 용탕을 주입하여 '성형주조품'을 주조할 시 메인보아가 형성되는데 이 경우 메인보아는 일부분 밖에 형성되지 못하였다(도 9참조).
그 이유는 금형 몰드의 하측 일부분에서만 냉각수를 공급하여 '성형주조품'을 주조하였는데, 주조된 '성형주조품'은 도 9에서와 같이 메인보아가 일부분에만 형성되어 1차 드릴가공을 하고 다시 2차로 내경 바이트가공에 의한 보링 가공을 해야한다.
이 경우 생산 공정이 증가하고 생산성이 떨어지며 생산 코스트가 증가하는 원인이 되었다.
또한 특히 금형 몰드의 하측 일부분에서만 냉각수를 공급하여 주조하기 때문에 금형 몰드 내의 상측부와 하측부 간에 응고 시 온도차에 의한 기포가 발생하고 조직을 미세화시키지 못하였다.
이러한 '성형주조품'은 그 성능과 내구성이 떨어지고 수명을 다하지 못하는 문제로 발생한다.
1. 대한민국 공개특허공보 공개번호 10-2015-0116808(2015. 10. 16 공개). 2. 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-0990999(2010. 10. 29 공고).
따라서, 본 발명은 상기에서의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로 본 발명의 목적은 용탕 단조 주조기(Liquid forged and squeeze casting machine)에서 자동차 알루미늄 부품인 '성형주조품'을 주조할 시 금형 몰드에 1차 용탕 주입과 함께 다중 냉각장치에 의한 1차 냉각수공급과, 2차 용탕주입과 함께 2차 냉각수공급을 함으로써 기포가 발생 됨이 없이 조직을 미세화시키고, 고효율, 고밀도 및 내구성을 극대화할 수 있으며, 그리고 특히 ‘성형주조품’에 메인보아를 관통되게 성형할 수 있어 내경 바이트 가공에 의한 보링가공을 1차에 한해 이루어지므로 생산성을 높이고 가공비용을 대폭 절감할 수 있는 용탕 단조 주조기의 냉각 장치 및 그 주조품을 제공함에 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 실시예는, 주조기로서 주형의 금형 몰드에 용탕을 주입하는 캐스팅 장치와, 주입된 용탕을 프레싱하여 단조하는 프레싱 장치와, 용탕 단조하여 주조된 주조품을 추출하는 이젝터 장치와, 몰드 금형 내의 유분 등을 청소하는 플러싱(flushing) 장치로 이루어진다.
상기 캐스팅 장치는 틀체의 지지 다이 위에 힌지 수단에 의해 회전가능하게 설치 구성된 금형 몰드 바디와;
상기 힌지 수단의 일측부에 설치 구성되어 금형 몰드에 용탕이 주입되는 양에 따라 수평균형을 잡아가는 균형 스프링과;
상기 지지 다이에 고정 설치되고 상기 금형 몰드 바디를 회전시켜 경사지게 제쳐 놓으며 틸팅 실린더 로드를 구성한 틸팅 실린더 장치와;
상기 금형 몰드 바디에 구성되고 몰드 성형부와 런너 및 탕구로 구성되는 금형 몰드와;
상기 금형 몰드에 설치 구성되어 주입된 용탕을 1차 및 2차에 의해 냉각시키는 다중 냉각장치를 포함한다.
상기 다중 냉각장치는 메인보아 샤프트 헤드부를 갖는 메인보아 샤프트에 의해 1차 냉각기능과 2차 냉각기능을 갖는 구성을 포함하며,
상기 1차 및 2차 냉각기능은 냉각수 공급 통로 및 냉각수 배출 통로로 구성하고, 상기 냉각수 공급 통로는 상측부에서 분기되어 제1 분기관과 제2 분기관으로 구성되고, 냉각수 배출 통로 또한 상측부에서 분기되어 제1 분기홈과 제2 분기홈으로 분기되어 구성되며,
상기 냉각수 공급 통로는 메인보아 샤프트의 하측부에서 냉각수 주입부와 연결되고 냉각수 배출 통로는 메인보아 샤프트의 하측부에서 냉각수 배출부와 연결하여 구성하며,
상기 제1 분기관과 제1 분기홈은 메인보아 샤프트 헤드부의 중간 부분까지 구성하고, 제2 분기관과 제2 분기홈은 메인보아 샤프트 헤드부의 상측 부분까지 구성하여 포함한다.
상기 금형 몰드의 상측부 틀체에 구성되고 용탕을 주입하는 장치로써 래들 바가지와 래들 바가지의 각도를 조절하는 써보모터와 상기 래들 바가지와 써보모터 간에 연결 결합된 모터 스큐류와 상기 써보 모터의 높이를 조절하는 써보 모터용 높이조절 실린더를 구성하여 포함한다.
상기 주입된 용탕을 프레싱하여 단조하는 프레싱 장치로서 스퀴즈(squeeze) 기능을 갖는 유압 실린더에 의해 프레스를 상하 승강시켜 냉각되는 용탕을 압착 단조하는 단조용 금형으로 구성하여 포함한다.
본 발명의 다른 실시예로서 '성형주조품'에 메인보아를 관통되게 성형하여 구성한다.
위와 같은 본 발명은 금형 몰드내의 성형부에 메인보아 샤프트의 메인보아 샤프트 헤드부를 관통되게 삽입하고 다중 냉각장치에 의한 1차 및 2차 냉각기능에 의해 주입되는 용탕을 냉각시킴에 따라 주조품 전체에 걸쳐 기포가 발생 됨이 없이 조직을 미세화시키고, 고효율, 고밀도 및 내구성을 극대화할 수 있으며, 그리고 특히 ‘성형주조품’에 메인보아를 관통되게 성형할 수 있어 내경 바이트 가공에 의한 보링가공을 1차에 한해 이루어지므로 생산성을 높이고 가공비용을 대폭 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 "용탕 단조 주조기의 냉각 장치"에 대한 전체 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 "용탕 단조 주조기의 냉각 장치"에 대한 전체 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 "용탕 단조 주조기의 냉각 장치"에서 "캐스팅 장치" 와 "프레싱 장치"에 대한 정면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 "용탕 단조 주조기의 냉각 장치"에서 "캐스팅 장치 및 금형" 에 대한 확대 정면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 "용탕 단조 주조기의 냉각 장치"에서 "프레싱 장치" 대한 확대 정면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 "용탕 단조 주조기의 냉각 장치"에서 금형 몰드에 의해 주조품이 성형되는 설명도이다.
도 7은 본 발명에 따른 "용탕 단조 주조기의 냉각 장치"에서 "다중 냉각 장치"에 대한 확대도이다.
도 8은 본 발명에 따른 "용탕 단조 주조기의 냉각 장치"에 의해 주조된 성형주조품의 단면도이다.
도 9는 종래의 성형주조품의 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 "용탕 단조 주조기의 냉각 장치"에 의해 주조된 주조품의 일 예로서 자동차 알루미늄 부품 중 휠 실린더의 제품인 "성형주조품"의 외형 사진이다.
도 11은 본 발명에 따른 "용탕 단조 주조기의 냉각 장치"에 의해 주조된 주조품의 일 예로서 자동차 알루미늄 부품 중 휠 실린더의 제품인 "성형주조품"의 단면 사진이다.
이하, 바람직한 실시예로서 도시하여 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명을 설명함에 있어서 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능이나 형태 등을 고려하여 정의 내려진 것으로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
먼저, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 실시예는, 도 1 및 도 2에서와 같이 주조기(M)로서 주형의 금형 몰드에 용탕을 주입하는 캐스팅 장치(A)와, 주입된 용탕을 프레싱하여 단조하는 프레싱 장치(B)와, 용탕 단조하여 주조된 주조품을 추출하는 이젝터 장치(C)와, 몰드 금형 내의 유분 등을 청소하는 플러싱(flushing) 장치(D)로 구성되어 이루어진다.
상기 캐스팅 장치(A)는 도 1 내지 도 4에서와 같이 틀체(1)의 지지 다이(2) 위에 힌지 수단(3)에 의해 회전 가능하게 금형 몰드 바디(4)를 설치 구성한다.
상기 힌지 수단(3)은 힌지 축(5)과 힌지 리브(6)(6a)로 구성된다.
상기 힌지 수단(3)의 일측부에 설치 구성되어 금형 몰드(7)에 용탕이 주입되는 양에 따라 수평균형을 잡아가는 균형 스프링(8)을 구성한다.
상기 지지 다이(2)에 고정 설치하여 상기 금형 몰드 바디(4)를 회전시켜 경사지게 제쳐 놓으며 틸팅 실린더 로드(9)를 구비한 틸팅 실린더 장치(10)를 구성한다.
상기 금형 몰드 바디(4)에 구성되고 성형부(11)와 런너(12) 및 탕구(13)로 구성되는 금형 몰드(7)와, 상기 금형 몰드(7)에 삽입 및 추출하는 메인보아 샤프트 헤드부(h)를 갖는 메인보아 샤프트(S)를 구성하고 상기 금형 몰드(7)에 주입되는 용탕을 1차 및 2차에 의해 냉각시키는 다중 냉각장치(14)를 상기 메인보아 샤프트(S)에 구성한다(도 7 참조).
상기 메인보아 샤프트(S)는 상측부에 메인보아 샤프트 헤드부(h)가 구성되고 메인보아 샤프트 헤드부(h)는 금형 몰드(7)의 성형부(11)를 관통할 수 있도록 구성한다.
그리고 상기 메인보아 샤프트(S)의 메인보아 샤프트 헤드부(h)에 1차 냉각기능과 2차 냉각기능이 구성된다.
즉, 상기 1차 및 2차 냉각기능은 메인보아 샤프트(S)의 메인보아 샤프트 헤드부(h)에 구성되는 것으로, 메인보아 샤프트(S)에 냉각수 공급 통로(16) 및 냉각수 배출 통로(17)로 구성하고, 상기 냉각수 공급 통로(16)는 상측부에서 분기되어 상기 메인보아 샤프트 헤드부(h)에 제1 분기관(16a)과 제2 분기관(16b)으로 구성된다.
또한 상기 제1 분기관(16a)은 메인보아 샤프트 헤드부(h)의 중간 부분까지 구성되고 제2 분기관(16b)은 상측 부분까지 구성된다.
상기 제1 분기관(16a)과 제2 분기관(16b)은 내측부에 각각 밸브(100)(100a)를 구성한다.
상기 밸브(100)(100a)는 볼 밸브로 함이 바람직하고 공급되는 냉각수의 수압에 의해 개폐된다.
상기 냉각수 배출 통로(17)는 냉각수 공급 통로(16)의 외측으로 구성되고 냉각수 배출 통로(17) 또한 메인보아 샤프트(S)의 상측부에서 분기되어 상기 메인보아 샤프트 헤드부(h)에 제1 분기홈(17a)과 제2 분기홈(17b)으로 구성하되, 상기 냉각수 공급 통로(16)의 제1 분기관(16a)과 제2 분기관(16b)의 외측으로 각각 구성된다.
즉, 위와 같은 냉각수 배출 통로(17)의 제1 분기홈(17a)과 제2 분기홈(17b)은 메인보아 샤프트 헤드부(h)의 하측부에서 합류되어 단일의 냉각수 배출 통로(17)로서 메인보아 샤프트(M)의 하측부에서 냉각수 배출부(170)와 연결하여 구성한다.
그리고 상기 냉각수 공급 통로(16) 또한 메인보아 샤프트(S)의 하측부에서 냉각수 주입부(160)와 연결하여 구성한다.
상기 힌지 수단(3)의 하측부에 로드 셀(19)을 구성한다. 그리고 상기 로드 셀(19)에는 마스터 척도(20)를 장착한다.
상기 틀체(1)에 설치되고 용탕을 주입하는 장치로써 래들 바가지(21)와 래들 바가지(21)의 각도를 조절하는 써보 모터(22)와 상기 래들 바가지(21)와 써보 모터(22) 간에 연결 결합된 모터 스큐류(23)와 상기 써보 모터(22)의 높이를 조절하는 써보 모터용 높이조절 실린더(24)를 구성한다.
상기 주입된 용탕을 프레싱하여 단조하는 프레싱 장치(B)로써 스퀴즈(squeeze) 기능을 갖는 유압 실린더(25)에 의해 프레스(26)를 상하 승강시켜 냉각되는 용탕을 압착 단조하는 단조용 금형(27)으로 구성한다.
이상과 같이 구성된 본 발명은 ‘성형주조품’을 주조하기 위해서 먼저 틸팅 실린더 장치(10)를 작동시켜 틸팅 실린더 로드(9)에 의해 금형 몰드 바디(4)를 밀어 올려 힌지 축(5)을 기점으로 회전시켜 경사지게 제쳐 놓는다.
이 경우 코일 스프링 형태의 균형 스프링(8) 또한 반발력을 발생시키면서 절곡 상태가 이루어진다.
그리고, 도 1 내지 도 3에서 상기 균형 스프링(8)을 중심으로 상기 금형 몰드 바디(4)는 경사진 상태에서 균형을 이루고 있다.
이와 같은 상태에서 래들 바가지(21)에 의해 알루미늄 용탕을 탕구(13)를 통해 주입한다.
이때 금형 몰드(7)는 경사진 상태로 되어 있기 때문에 용탕이 주입되기 시작하면 금형 몰드(7)의 탕구(13)와 런너(12)의 경사진 한쪽 벽을 타고 주입되고 주입되는 용탕은 기울어진 성형부(11)의 내측벽을 타고 주입된다.
이 경우 성형부(11) 내의 공기가 모두 빠져나가 성형부(11) 내의 용탕 속에 기포가 발생하지 않게 된다.
또한 상기 성형부(11) 내에 용탕이 주입되어 차오르기 시작하면 용탕의 무게가 균형 스프링(8)을 기점으로 기울어진 반대 방향으로 무게가 차츰 무거워지며 이 경우 반발력을 발생시키면서 절곡되어 있던 균형 스프링(8)이 복원되기 시작한다.
이와 동시에 금형 몰드 바디(4)를 받치고 있던 틸팅 실린더 장치(10)의 틸팅 실린더 로드(9) 또한 복원되기 시작한다.
이 경우 틸팅 실린더 장치(10)에 구성된 써보 밸브(미도시)의 제어에 의해 유압을 배출시켜 틸팅 실린더 로드(9)는 상기 균형 스프링(8)과 함께 복원된다.
상기 금형 몰드(7)내의 성형부(11)에 용탕의 주입이 완료되면 금형 몰드 바디(4)가 다시 복원되어 수평 상태를 이루게 되고 상기 금형 몰드(7)내의 성형부(11)는 수직상태를 이루게 된다.
한편, 상기 금형 몰드(7)의 성형부(11) 내부로 용탕이 주입될 경우 다중 냉각장치(14)에 의해 1차 냉각수 공급과 2차 냉각수 공급에 의해 주입되는 용탕을 냉각한다.
즉, 금형 몰드(7)의 성형부(11) 내부에 절반까지 용탕이 주입되면 냉각수 주입부(160)로 냉각수를 주입한다. 주입된 냉각수는 냉각수 공급 통로(16)를 경유하여 제1 분기관(16a)을 통해 냉각수를 공급하여 제1 분기홈(17a)에서 배출시켜 주입되는 용탕을 냉각되게 한다.
상기 냉각수 공급 통로(16)로 주입되는 냉각수는 1차적으로 제1 분기관(16a)을 통해 냉각수를 공급하게 되는데 이 경우 공급되는 냉각수의 압력에 의해 제1 분기관(16a)의 밸브(100)를 열어 배출되게 한다.
그리고 금형 몰드(7)의 성형부(11) 내부에 절반 이상의 용탕이 주입되기 시작하면 2차적으로 제2 분기관(16b)을 통해 냉각수를 공급하게 되는데 이 경우 공급되는 냉각수의 압력은 1차적으로 공급하는 냉각수의 압력보다 크게 하여 제2 분기관(16b)의 밸브(100a)를 열어 제2 분기홈(17b)에서 배출시켜 주입되는 용탕을 냉각되게 한다.
상기 제2 분기관(16b)을 통해 냉각수를 공급하여 배출시킬 경우 제1 분기관(16a)을 통한 냉각수 배출 또한 함께 이루어진다.
위와 같이 1차 냉각수 공급과 2차 냉각수 공급에 의해 용탕을 냉각시킨 냉각수는 다시 냉각수 배출통로(17)를 경유하여 냉각수 배출부(170)를 통해 배출된다.
상기 금형 몰드(7)의 성형부(11) 내에 주입된 용탕을 1차 냉각기능과 2차 냉각기능에 의해 전체적으로 균일하게 냉각시키게 되고 이 경우 용탕의 냉각은 완전응고 상태가 아니고 반 응고 상태이다.
위와 같이 금형 몰드(7)내의 성형부(11)에 용탕의 주입이 완료되면 주입된 용탕을 프레싱하여 단조하는 프레싱 장치(B) 쪽으로 지지다이(2)의 회전으로 이송하고 상기 다중 냉각 장치(14)에 의해 용탕을 완전 냉각시키면서 도 5에서와 같이 유압 실린더(25)의 작동으로 프레스(26)를 하강시키고 이때 단조용 금형(27)에 의해 성형부(11) 내의 용탕을 프레싱한다.
즉, 도 6에서와 같이 단조용 금형(27)에 의해 성형부(11) 내의 반 응고 상태의 용탕을 압착하게 되면 용탕 내에 잔존하는 수분, 유분으로 인한 기공, 기포가 발생하지 않고 고밀도의 주조품을 제조할 수 있다.
상기 성형부(11) 내의 용탕은 다중 냉각 장치(14)의 냉각수 순환에 의한 냉각과 아울러 단조용 금형(27)에 의한 용탕 단조(Liquid Forged)를 실시함에 따라 용탕 내의 잔존 수축공은 성형부(11)의 상부 외측 바깥쪽으로 상승하여 응고 물(g)이 형성된다.
즉, 용탕 단조(Liquid Forged)에 의한 고밀도의 용탕 단조 주조품을 제조할 수 있게 된다.
위와 같이 주조가 이루어지면 도 6 및 도 7에서와 같이 컷팅 선(c)을 기준으로 컷팅을 하면 수축공에 의한 응고 물(g)은 주조품의 범위로부터 벗어나는 것이므로 양질의 고밀도 성형주조품이 제조되는 것이다.
상기 프레싱 장치(B)에서 주조가 완성되면 이젝터 장치(C)로 이송하여 금형 몰드(7) 내에 있는 주조 완성품을 추출하고, 추출이 완료되면 플러싱(flushing) 장치(D)로 이송하여 몰드 금형 내의 유분 등을 청소한다.
위와 같은 본 발명에 의해 주조된 제품 사진을 도 10 및 도 11에 제시하였다.
도 8 및 도 11의 단면에서 알 수 있듯이 성형주조품 내에 메인보아(Q)를 관통되게 성형하였고, 주조품 전체에 대해 기포나 기공 등이 전혀 없고 조직밀도가 치밀한 고밀도의 성형주조품이 제조됨을 알 수 있다.
이상과 같은 본 발명은 금형 몰드(7)내의 성형부(11)에 메인보아 샤프트(M)의 메인보아 샤프트 헤드부(h)를 관통되게 삽입하고 다중 냉각장치(14)에 의한 1차 및 2차 냉각기능에 의해 주입되는 용탕을 냉각시킴에 따라 주조품 전체에 걸쳐 기포가 발생 됨이 없이 조직을 미세화시키고, 고효율, 고밀도 및 내구성을 극대화할 수 있으며, 그리고 특히 ‘성형주조품’에 메인보아를 관통되게 성형할 수 있어 내경 바이트 가공에 의한 보링가공을 1차에 한해 이루어지므로 생산성을 높이고 가공비용을 대폭 절감할 수 있다.
그리고 틸팅 캐스팅(Tilting casting) 기능과 용탕 단조 주조(Liquid forged & squeeze casting)에 의해 기포나 기공 등이 없는 고효율, 고밀도 및 내구성을 극대화한 성형주조품을 제조할 수 있다.
즉, 틸팅 캐스팅(Tilting casting) 기능으로서 금형 몰드의 성형부를 소정의 각도로 기울어져 경사진 상태에서 용탕을 주입하므로 성형부 공간 내의 공기는 모두 빠져 나가면서 용탕이 채워지는 것이고, 용탕 단조 주조(Liquid forged & squeeze casting) 기능으로서 성형부 내의 용탕에 용탕 단조(Liquid Forged)를 실시함에 따라 용탕 내의 잔존하는 수분, 유분으로 인한 기공, 기포가 발생하지 않고 즉, 잔존 수축공이 성형부의 상부 외측 바깥쪽으로 상승하여 응고 물이 형성되도록 함으로써 조직밀도가 치밀한 고밀도의 주조품을 제조하게 되는 것이다.
이러한 조직밀도가 치밀한 고밀도의 성형주조품을 자동차 알루미늄 부품인 휠 실린더, 마스터실린더 및 캘리퍼 등으로 사용할 경우 고압 및 고열이 발생하더라도 내구성이 떨어지지 않고 주조품으로서의 효율성을 극대화할 수 있다.
A: 캐스팅 장치 B: 프레싱 장치
C: 이젝터 장치 D: 플러싱(flushing) 장치
M: 주조기 S: 메인보아 샤프트
Q: 메인보아
1: 틀체 2: 다이
3: 힌지 수단 4: 금형 몰드 바디
5: 힌지 축 6, 6a: 힌지리브
7: 금형 몰드 8: 균형 스프링
9: 틸팅 실린더 로드 10: 틸팅 실린더 장치
11: 성형부 12: 런너
13: 탕구 14: 다중 냉각장치
16: 냉각수 공급 통로
16a: 제1 분기관 16b: 제2 분기관
17: 냉각수 배출 통로 17a: 제1 분기홈
17b: 제2 분기홈 19: 로드 셀
20: 마스터 척도 21: 래들 바가지
22: 써보 모터 23: 모터 스큐류
24: 써보 모터용 높이조절 실린더 25: 유압 실린더
26: 프레스 27: 단조용 금형
160: 냉각수 주입구 170: 냉각수 배출구
c: 컷팅 선 g: 응고 물
h: 메인보아 샤프트 헤드부

Claims (7)

  1. 주조기로서 주형의 금형 몰드(7)에 용탕을 주입하는 캐스팅 장치(A)에서,
    상기 금형 몰드(7)에 삽입 및 추출하는 메인보아 샤프트 헤드부(h)를 갖는 메인보아 샤프트(S)를 구성하고,
    상기 금형 몰드(7)에 주입되는 용탕을 1차 및 2차에 의해 냉각시키는 다중 냉각장치(14)를 상기 메인보아 샤프트(S)에 구성하며,
    상기 다중 냉각장치(14)는 메인보아 샤프트(S)에 냉각수 공급 통로(16) 및 냉각수 배출 통로(17)로 구성하고 상기 냉각수 공급 통로(16)는 상측부에서 분기되어 상기 메인보아 샤프트 헤드부(h)에 제1 분기관(16a)과 제2 분기관(16b)으로 구성되며,
    상기 냉각수 배출 통로(17)는 상측부에서 분기되어 상기 메인보아 샤프트 헤드부(h)에 제1 분기홈(17a)과 제2 분기홈(17b)으로 구성하고,
    상기 제1 분기관(16a)과 제1 분기홈(17a)은 메인보아 샤프트 헤드부(h)의 중간 부분까지 구성되고,
    상기 제2 분기관(16b)과 제2 분기홈(17b)은 메인보아 샤프트 헤드부(h)의 상측 부분까지 구성하며,
    상기 메인보아 샤프트 헤드부(h)는 금형 몰드(7)의 성형부(11)를 관통하도록 구성하고,
    상기 제1 분기관(16a)과 제2 분기관(16b)은 내측부에 각각 밸브(100)(100a)를 구성하여서 된 용탕 단조 주조기의 냉각 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 주조기로서 주형의 금형 몰드에 용탕을 주입하는 캐스팅 장치(A)와,
    주입된 용탕을 프레싱하여 단조하는 프레싱 장치(B)와,
    상기 캐스팅 장치(A)는 틀체의 지지 다이 위에 힌지 수단(3)에 의해 회전가능하게 설치 구성된 금형 몰드 바디(4)와;
    상기 힌지 수단(3)의 일 측부에 설치 구성되어 금형 몰드(7)에 용탕이 주입되는 양에 따라 수평균형을 잡아가는 균형 스프링(8)과;
    상기 지지 다이(2)에 고정 설치되고 상기 금형 몰드 바디(4)를 회전시켜 경사지게 제쳐 놓으며 틸팅 실린더 로드(9)를 구성한 틸팅 실린더 장치(10)와;
    상기 금형 몰드 바디(4)에 구성되고 성형부(11)와 런너(12) 및 탕구(13)로 구성되는 금형 몰드(7)와;
    상기 금형 몰드(7)에 삽입 및 추출하는 메인보아 샤프트 헤드부(h)를 갖는 메인보아 샤프트(S)를 구성하고,
    상기 금형 몰드(7)에 주입되는 용탕을 1차 및 2차에 의해 냉각시키는 다중 냉각장치(14)를 상기 메인보아 샤프트(S)에 구성하며,
    상기 다중 냉각장치(14)는 메인보아 샤프트(S)에 냉각수 공급 통로(16) 및 냉각수 배출 통로(17)로 구성하고 상기 냉각수 공급 통로(16)는 상측부에서 분기되어 상기 메인보아 샤프트 헤드부(h)에 제1 분기관(16a)과 제2 분기관(16b)으로 구성되며,
    상기 냉각수 배출 통로(17)는 상측부에서 분기되어 상기 메인보아 샤프트 헤드부(h)에 제1 분기홈(17a)과 제2 분기홈(17b)으로 구성하며,
    상기 메인보아 샤프트 헤드부(h)는 금형 몰드(7)의 성형부(11)를 관통하도록 구성하여 포함하는 용탕 단조 주조기의 냉각 장치.
  7. 삭제
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