KR101899879B1 - 차압 주조용 이젝트 핀의 벤트 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 상형에 형성되는 핀홀 및 상기 핀홀에 삽입되고, 중공 형상으로 형성되는 핀 가이드에 관통 삽입되는 이젝트 핀을 구비하는 차압 주조용 이젝트 핀의 벤트 구조에 있어서, 상기 핀 가이드 내주면에 삽입되는 핀 몸체부를 포함하고, 상기 핀 몸체부의 길이 방향을 따른 양단에 형성되고, 각각 상기 핀 가이드의 길이 방향을 따른 양단에 각각 형성되되, 다각형의 횡단면 형상을 갖는 2개의 단부를 포함하는 차압 주조용 이젝트 핀의 벤트 구조를 제공한다.

Description

차압 주조용 이젝트 핀의 벤트 구조{VENT STRUCTURE EJECT PIN FOR COUNTER PRESSURE CASTING}
본 발명은 차압 주조용 이젝트 핀의 벤트 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이젝팅을 수행함과 동시에 벤트 기능이 가능한 차압 주조용 이젝트 핀의 벤트 구조에 관한 것이다.
일반적으로 차압 주조는 용탕 챔버 및 금형 챔버로 이루어지는 2개의 구획된 챔버를 각각 구비한다.
상기 용탕 챔버의 상측에 상기 금형 챔버가 위치하게 되며, 상기 용탕 챔버의 용탕 내부에 배치되는 주탕관은 상기 금형 챔버의 캐비티와 연통되도록 배치된다.
주조 공정이 시작되면 상기 용탕 챔버 및 상기 금형 챔버에 각각 형성되는 가스 주입구를 통해 동일한 압력을 가하게 되나, 몰드 챔버 내부의 압력이 낮아지도록 제어하는 동안 용광로 챔버 내부의 압력이 증가하도록 제어한다. 이때의 압력차는 통상 300 내지 1000mbar로 형성된다.
용탕이 일정한 차압으로 캐비티 내부에 충전되도록 상승되므로 난류가 생성되지 않아 용탕 제어가 용이해지며 균일해진다.
용탕 충전이 완료되어 완성된 주조품은 금형으로부터 취출되기 위하여 이젝트 플레이트에 의해 구동되는 이젝트 핀이 설치된다.
종래의 이젝트 핀의 경우 이젝트 핀의 작동으로 인한 부압을 릴리스(release)하기 위하여 별도의 벤트 구조가 요구된다.
그런데, 상기 벤트 구조가 추가적으로 설치됨으로써 주조품의 표면에 불필요한 벤트 흔적이 발생하게 될 뿐만 아니라, 상기 벤트의 종단에 설치됨으로써 용탕의 불필요한 유출을 방지하기 위한 메쉬(mesh) 구조에 일부 용탕이 퇴적되어 폐쇄되는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 이젝트 핀이 구동되는 과정에서 생성되는 부압을 릴리스 할 수 있는 별도의 벤트 구조를 생략할 수 있는 차압 주조용 이젝트 핀의 벤트 구조를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면은 상형에 형성되는 핀홀 및 상기 핀홀에 삽입되고, 중공 형상으로 형성되는 핀 가이드에 관통 삽입되는 이젝트 핀을 구비하는 차압 주조용 이젝트 핀의 벤트 구조에 있어서, 상기 핀 가이드 내주면에 삽입되는 핀 몸체부를 포함하고, 상기 핀 몸체부의 길이 방향을 따른 양단에 형성되고, 각각 상기 핀 가이드의 길이 방향을 따른 양단에 각각 형성되되, 다각형의 횡단면 형상을 갖는 2개의 단부를 포함하는 차압 주조용 이젝트 핀의 벤트 구조를 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 한 쌍의 단부 중 어느 하나의 단부의 직경은 다른 하나의 단부의 직경보다 크게 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 핀 몸체부의 직경은 상기 2개의 단부 중 작은 직경을 갖는 단부의 직경보다 작을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 단부의 횡단면 형상은 6각형, 8각형 또는 16각형 중 어느 하나일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 핀 가이드의 외주면에는 축 중심으로부터 균등 간격으로 전둘레를 따라 절곡되는 복수의 평탄면이 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 핀홀의 내주면은 상기 핀 가이드의 외주면에 밀착되는 다각형 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 이젝트 핀의 가동됨과 동시에 금형 내부에 생성되는 내부 가스가 제1 단부 및 제2 단부의 외주면과 핀 가이드의 내주면 사이의 간극을 통해 배출될 수 있으므로 별도의 벤트 구조가 생략될 수 있다.
또한, 상기 간극에 고착되는 용탕은 이젝트 핀의 구동 중에 상기 제1 단부 및 제2 단부에 의해 자동적으로 제거될 수 있으므로 별도의 유지보수가 생략될 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차압 주조용 이젝트 핀의 벤트 구조가 적용되는 금형을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차압 주조용 이젝트 핀의 벤트 구조에 적용되는 이젝트 핀을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차압 주조용 이젝트 핀의 벤트 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 차압 주조용 이젝트 핀의 벤트 구조를 나타낸 평면도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차압 주조용 이젝트 핀의 벤트 구조가 적용되는 금형을 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차압 주조용 이젝트 핀의 벤트 구조에 적용되는 이젝트 핀을 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차압 주조용 이젝트 핀의 벤트 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 차압 주조용 이젝트 핀의 벤트 구조를 나타낸 평면도이다.
도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 차압 주조용 이젝트 핀의 벤트 구조에 적용되는 금형(10)은 하부를 이루는 하형 및 상부를 이루는 상형을 포함할 수 있고, 금형(10)의 내부에는 주조품의 윤곽을 이루는 형상을 갖는 캐비티(11)가 형성될 수 있으며, 상형의 핀 가이드(20)에 관통 삽입되는 이젝트 핀(30, 31, 32)을 포함할 수 있다.
상기 상형 또는 하형의 타측에는 상기 주입구를 통하여 용융 금속을 주입할 때 금형(10) 내부의 공기 및 가스를 배출시키기 위한 배기 통로(미도시)가 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 금형(10)의 내부에 위치하는 주조품의 형상이 성형되도록 캐비티(11)가 형성되어 있고, 캐비티(11) 내부의 면적이 상기 주조품을 성형하기 위한 윤곽에 대응되도록 형성될 수 있다.
또한, 지시선 A 가 가리키는 부분은 이젝트 핀(30, 31, 32)이 주조품에 접촉되는 부분일 수 있다. 즉, 성형이 완료된 주조품이 금형으로부터 분리되기 위해 구비되는 이젝트 핀(30, 31, 32)이 접촉하는 부분을 의미할 수 있다.
금형(10)을 이루는 상형에는 원형의 횡단면으로 관통되는 핀홀(H)이 형성되고, 이러한 핀홀(H)에는 중공 형상으로 형성되는 핀 가이드(20)가 삽입될 수 있다.
핀 가이드(20)는 소정의 두께를 갖는 중공 형태의 원기둥 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 핀 가이드(20)의 외주면에는 축 중심으로부터 균등 간격으로 전둘레를 따라 절곡되는 복수의 평탄면(21)이 형성될 수 있다. 즉, 핀 가이드(20)의 외주면에는 복수의 평탄면(21)이 형성됨으로써 각각의 평탄면(21)과 핀홀(H)의 내주면 간의 간극(c3)이 복수개 형성될 수 있다.
일 예로, 핀 가이드(20)의 외주면의 평탄면(21)이 8개인 경우, 핀홀(H)의 내주면과의 간극(c3)이 8개소 형성될 수 있고, 금형(10) 내부의 공기 및 가스가 간극(c3)을 통해서 핀 가이드(20)의 길이 방향을 따라 배출될 수 있도록 한다.
아울러, 핀 가이드(20)의 외주면에 평탄면(21)이 8개 형성되는 경우, 핀홀(H)의 내주면은 8개의 평탄면(21)에 밀착되는 형상으로 형성되어야 함은 물론이다.
이때, 핀 가이드(20)의 외주면에 형성되는 평탄면(21)의 개수는 핀홀(H)의 내주면과의 간극(c3)이 복수개 형성되어 금형(10) 내부의 공기 및 가스가 통과할 수 있다면 8개 이상의 평탄면도 형성될 수 있으므로 이에 한정되지 않는다.
이젝트 핀(30, 31, 32)은 핀 가이드(20)의 내주면에 배치되고, 소정 길이를 갖는 핀 몸체부(31) 및 핀 몸체부(31)의 길이 방향을 따른 각각의 양단에 형성되되, 핀 가이드(20)의 내주면에 근접하는 직경을 갖는 제1 단부(30) 및 제2 단부(32)를 포함할 수 있다.
제1 단부(30) 및 제2 단부(32)는 핀 가이드(20)의 내주면과의 간극이 형성될 수 있도록 다각형의 횡단면 형상일 수 있다.
일 예로, 제1 단부(30) 및 제2 단부(32)는 6각형, 8각형 또는 16각형 중 어느 하나일 수 있다.
여기서, 제1 단부(30) 및 제2 단부(32)의 횡단면 형상은 핀 가이드(20)의 내주면과의 간극이 형성될 수 있도록 소정의 각도로 연속적으로 절곡되는 외표면을 갖는 어떠한 형상도 가능하므로 이에 한정되지 않는다.
제1 단부(30) 및 제2 단부(32)의 사이를 연결하는 핀 몸체부(31)는 제1 단부(30) 및 제2 단부(32)보다 작은 직경을 갖도록 형성될 수 있다.
이로 인해, 핀 몸체부(31)의 외주면과 핀 가이드(20)의 내주면 사이에는 공간부(c)가 형성될 수 있다.
또한, 가스 배출이 원활하도록 제1 단부(30)와 제2 단부(32)의 직경은 서로 다르게 형성될 수 있다.
또한, 제1 단부(30) 및 제2 단부(32)의 횡단면 형상은 다각형으로 이루어질 수 있으며, 일 예로, 6각형, 8각형 또는 16각형 등이 적용될 수 있다.
따라서, 이젝트 핀(30, 31, 32)의 다각형으로 형성되는 제1 단부(30) 및 제2 단부(32)의 외표면과 핀 가이드(20)의 내주면 간의 간극(c1, c2)이 마련되며, 이러한 간극(c1, c2)을 통해 금형 내부의 가스가 외부로 배출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차압 주조용 이젝트 핀의 벤트 구조의 작동을 설명하면 다음과 같다.
우선, 금형(10)의 캐비티(11) 내부에 상기 인서트 코어를 결합한 상태에서 상기 주입구를 통하여 용융 금속을 주입하면 상기 용융 금속은 주형의 내부에 형성된 공간에 충전되면서 소정의 형상으로 성형된다.
이때 흡입 수단(미도시)을 작동시키면, 상기 흡입 수단에서 발생되는 흡입력이 캐비티(11) 내부를 통하여 상기 배기 통로로 전달되므로 금형(10) 내부의 공기 및 가스가 상기 배기 통로를 통하여 배출된다.
아울러, 상기 배기 통로를 통하여 공기 및 가스가 배기될 때 상기 주입구를 통하여 주입된 용융 금속은 금형(10) 내부에 작용하는 흡입력에 의해서 캐비티(11)의 내부에 충전된다.
캐비티(11) 내부에서 주조품이 냉각되어 주조 공정이 완료되면 하형에 밀착되어 있는 주조품을 취출하기 위하여 유압구동원(미도시)에 의해 작동되는 구동 장치(미도시)가 이젝팅 플레이트(미도시)에 압력을 가하게 된다.
이후, 상기 이젝팅 플레이트는 가이드 핀(미도시)에 의해 연직 방향으로 가이드 되며, 상기 이젝팅 플레이트에 부착된 복수의 이젝트 핀(30, 31, 32)이 상형을 관통하여 제품에 상기 구동 장치의 외력을 전달하여 주조품을 취출하도록 한다.
도 3에 도시한 바와 같이 이젝트 핀(30, 31, 32)이 상기 주조품을 가압하는 과정에서 제1 단부(30)의 외주면과 핀 가이드(20)의 내주면 사이에 위치하는 제1 간극(d1)을 통하여 배기가스가 유입된다.
이후, 제1 간극(d1)의 간격이 핀 몸체부(31)의 외측을 통과하게 되면 보다 큰 유동 면적을 갖는 공간부(c)를 지나게 되어 난류가 발생되면서 원활한 유동이 가능해진다.
핀 몸체부(31)의 외측을 유동하여 통과하는 배기가스는 제2 단부(32)와 핀 가이드(20)의 내주면 사이에 위치하는 제2 간극(c2)을 통하여 배기가스가 유출된다.
이때, 공간부(c)의 유동 면적은 공간부(c)의 유동 면적보다 작게 형성되므로 빠른 유속으로 전환되면서 배출될 수 있게 된다.
또한, 제1 간극(c1)의 거리 d1과 제2 간극(c2)의 거리 d2는 서로 다르게 형성됨으로써 배기가스의 진행 속도를 보다 원활하게 조정할 수도 있다.
따라서, 주조품의 취출을 위한 이젝트 핀(30, 31, 32)이 가동됨과 동시에 금형 내부에 생성되는 내부 가스가 제1 단부(30) 및 제2 단부(32)의 외주면과 핀 가이드(20)의 내주면 사이의 간극을 통해 배출될 수 있으므로 별도의 벤트 구조가 생략될 수 있다.
한편, 핀 가이드(20)의 외주면에 형성되는 각각의 평탄면(21)과 핀홀(H) 사이에 형성되는 간극(c3)을 통해서도 금형 내부의 가스가 외부로 배출될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따르면 차압 주조의 이젝팅 및 가스 배출을 동시에 수행할 수 있다.
또한, 상기 간극에 일부의 용탕이 고착되더라도 이젝트 핀(30, 31, 32)의 구동 중에 상기 제1 단부(30) 및 제2 단부(32)에 의해 자동적으로 제거될 수 있으므로 별도의 유지보수가 생략될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 금형
11: 캐비티
20: 핀 가이드
30: 제1 단부
31: 핀 몸체부
32: 제2 단부
H: 핀홀

Claims (6)

  1. 상형에 형성되는 핀홀; 및
    상기 핀홀에 삽입되고, 중공 형상으로 형성되는 핀 가이드에 관통 삽입되는 이젝트 핀을 구비하는 차압 주조용 이젝트 핀의 벤트 구조에 있어서,
    상기 핀 가이드의 외주면에 형성되되, 축 중심으로부터 균등 간격으로 전둘레를 따라 절곡되는 복수의 평탄면;
    상기 핀 가이드 내주면에 삽입되는 핀 몸체부;
    상기 핀 몸체부의 길이 방향을 따른 양단에 형성되고, 각각 상기 핀 가이드의 길이 방향을 따른 양단에 각각 형성되되, 다각형의 횡단면 형상을 갖는 제1, 2 단부;
    상기 각각의 평탄면과 상기 핀홀의 내주면 사이에 형성되는 복수의 간극;
    상기 제1 단부의 외표면과 상기 핀 가이드의 내주면 사이에 형성되는 제1 간극; 및
    상기 제2 단부의 외표면과 상기 핀 가이드의 내주면 사이에 형성되는 제2 간극을 포함하는 차압 주조용 이젝트 핀의 벤트 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 단부 중 어느 하나의 단부의 직경은 다른 하나의 단부의 직경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는, 차압 주조용 이젝트 핀의 벤트 구조.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 핀 몸체부의 직경은 상기 2개의 단부 중 작은 직경을 갖는 단부의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는, 차압 주조용 이젝트 핀의 벤트 구조.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 단부의 횡단면 형상은 6각형, 8각형 또는 16각형 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 차압 주조용 이젝트 핀의 벤트 구조.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 핀 가이드의 외주면에는 축 중심으로부터 균등 간격으로 전둘레를 따라 절곡되는 복수의 평탄면이 형성되는 것을 특징으로 하는, 차압 주조용 이젝트 핀의 벤트 구조.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 핀홀의 내주면은 상기 핀 가이드의 외주면에 밀착되는 다각형 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 차압 주조용 이젝트 핀의 벤트 구조.
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