KR101953456B1

KR101953456B1 - A cast mold for a metal plate

Info

Publication number: KR101953456B1
Application number: KR1020170018305A
Authority: KR
Inventors: 임가람; 나영상
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2017-02-09
Filing date: 2017-02-09
Publication date: 2019-02-28
Also published as: KR20180092522A

Abstract

본 발명은 용융된 금속을 주형 공동 내로 흡인하여 냉각함으로써 금속 판재를 주조하는 주조 금형에 관한 것으로서, 본 발명의 주조 금형은, 용융된 금속이 배치되거나 고상의 금속 재료가 놓여 용융되는 상측의 복수 개의 지지부; 각각의 지지부로부터 용융된 금속이 흡인되어 충진되고 냉각됨으로써 금속 판재로 성형되는 하측의 주형 공동; 및 각각의 지지부로부터 주형 공동으로 용융된 금속이 흡인되는 복수 개의 통로를 포함하고, 주형 공동은 상기 복수 개의 통로가 연통되는 상측의 제1 표면, 제1 표면과 대향하는 하측의 제2 표면을 포함하고, 제2 표면에는 용융된 금속의 흡인을 위한 복수 개의 흡인부가 제2 표면으로부터 하측으로 연장되어 형성되며, 각각의 통로로부터 주형 공동으로 유입되는 용융된 금속은 인접한 흡인부들로의 용융된 금속의 흐름들을 형성하고, 이 용융된 금속의 흐름들이 서로 인접한 통로로부터의 용융된 금속의 흐름들과 접하도록 주형 공동의 평면 상에서 상기 흡인부들은 상기 통로들의 사이에 배치되며, 각각의 흡인부는 진공원에 연결되어 주형 공동으로부터 공기를 흡인함으로써 용융된 금속을 흡인하도록 구성되고, 각각의 흡인부에는 용융된 금속의 누설을 막고 공기의 유동은 허용하는 차단 부재가 주형 공동과 진공원 사이에 배치되는 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a casting mold for casting a metal sheet by sucking and cooling molten metal into a mold cavity. The casting mold of the present invention includes a plurality of upper molds in which molten metal is disposed or solid metal materials are placed and melted. Support; A lower mold cavity in which molten metal is sucked from each support and filled and cooled to be formed into a metal sheet; And a plurality of passages through which molten metal is sucked from each support into the mold cavity, wherein the mold cavity includes an upper first surface through which the plurality of passages communicate, and a lower second surface facing the first surface. The second surface is formed with a plurality of suction portions extending downward from the second surface for suction of the molten metal, and the molten metal flowing into the mold cavity from each passage is formed of molten metal into adjacent suction portions. The suctions are arranged between the passages on the plane of the mold cavity such that the flows of molten metal flow in contact with the flows of molten metal from the passages adjacent to each other, and each suction is placed in the vacuum source. Connected to draw molten metal by drawing air from the mold cavity, each suction having a leak of molten metal. The blocking becomes a blocking member for the flow of air is allowed disposed between the mold cavity and a vacuum source.

Description

Casting mold of metal plate {A CAST MOLD FOR A METAL PLATE}

본 발명은 금속 판재의 주조 금형에 관한 것으로서, 구체적으로는 용융된 금속을 주형의 공동 내로 흡인하여 냉각함으로써 금속 판재를 주조하는 주조 금형에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a casting die of a metal sheet, and more particularly, to a casting die for casting a metal sheet by sucking and cooling molten metal into a cavity of a mold.

금속의 주조에는 다양한 구성의 금형 및 다양한 주조 방법이 이용되는데, 금속 재료를 급속 주조, 즉 용융된 액상의 금속을 급속 냉각하는 금속의 주조 방법으로서는 용융된 금속을 중력 또는 흡인에 의해 주형 공동 내로 급속히 주입하여 주형으로의 열전도에 의해 용융된 액상의 금속을 고상의 금속 제품으로 주조하는 방법이 이용되고 있다.Various casting molds and various casting methods are used for casting metals. As a method for rapidly casting a metal material, that is, a metal casting method for rapidly cooling a molten liquid metal, molten metal is rapidly introduced into the mold cavity by gravity or suction. A method of casting a molten liquid metal into a solid metal product by injection and thermal conductivity to a mold has been used.

이러한 주조 방법은 주로 비정질 합금의 시편을 제조하는 데 이용되고 있는데, 비정질 합금은 결정 구조가 없어서 일반적인 금속 재료에 비하여 강성 등의 물성이 우수하지만, 그 제조 과정에서 용융된 합금 재료를 금속 원자들이 결정 구조를 형성하는 속도보다 빠르게 급속 냉각하여야 하는 어려움이 있다.This casting method is mainly used to prepare specimens of amorphous alloys. Since amorphous alloys have no crystal structure and have excellent physical properties, such as rigidity, compared to general metal materials, the molten alloy material is determined by metal atoms during the manufacturing process. There is a difficulty of rapid cooling faster than the speed of forming the structure.

이러한 비정질 합금의 제조 방법으로서는, 전술한 바와 같이 용융된 금속 재료가 중력에 의해 주형 내로 투입되게 하거나 부압에 의해 주형 공동으로 흡인하는 차압식 주조 방법이 이용되고 있는데, 이러한 방법들에서는 용융된 금속이 좁은 통로를 통하여 흘러들어가 좁은 통로를 채우면서 급속 냉각되지만, 용융된 금속이 좁은 통로로 흐를 때에 용융된 금속과 통로 사이의 마찰력이 작용한다. As a method of manufacturing such an amorphous alloy, as described above, a differential pressure casting method in which a molten metal material is introduced into a mold by gravity or sucked into a mold cavity by a negative pressure is used. Although it flows through the narrow passage and fills the narrow passage, it is rapidly cooled, but when the molten metal flows into the narrow passage, frictional force between the molten metal and the passage acts.

용융된 금속 재료를 중력에 의해 주형 공동에 투입하는 방법에서는 금속 재료의 용탕이 좁은 통로에서의 마찰력으로 인하여 주형 공동으로 신속하게 흘러들어가지 못하는 문제가 있어서, 주로는 용융된 금속 재료를 흡인에 의한 부압에 의해 급속히 주형 공동 내로 끌어 들이고 열전도율이 높은 금형 본체로의 열전도에 의해 금속의 결정화 전에 응고시킴으로써 비정질 합금 시편을 주조하는 방법 및 그러한 방법에 관한 금형이 이용되고 있다. In the method of injecting the molten metal material into the mold cavity by gravity, there is a problem in that the molten metal of the metal material does not flow into the mold cavity quickly due to the frictional force in the narrow passage. Background Art A method for casting amorphous alloy specimens by using solid pressure drawn into a mold cavity rapidly and solidifying before metal crystallization by heat conduction to a mold body having high thermal conductivity has been used.

그러한 차압식 주조에 이용되는 금형의 전형적인 예로서, 도 1a 및 도 1b에는 비정질 합금으로 이루어지는 봉 형상의 시편을 주조하는 데 사용되는 주조 금형이 도시되어 있다. As a typical example of a mold used for such differential pressure casting, FIGS. 1A and 1B show a casting mold used to cast rod-shaped specimens made of an amorphous alloy.

이 주조 금형(100)은 제조하려는 시편의 봉 형상에 맞추어 원형 단면의 주형 공동(111)을 갖춘 금형 본체(110), 금형 본체의 상단면에 놓이고 그 상부에 용융할 금속 재료가 놓이는 지지부(121)가 형성된 상부 금형(120)으로 이루어져 있다.The casting mold 100 includes a mold main body 110 having a mold cavity 111 having a circular cross section in accordance with a rod shape of a specimen to be manufactured, and a support part on which a metal material to be melted is placed on an upper surface of the mold body. 121 is formed of an upper mold 120 formed.

주형 공동(111)은 지지부(121)로부터 금형 본체(110)의 하단면까지 연결되는 형태로 구성되고, 그 하단에는 용융된 금속의 누설을 막는 스토퍼(130)가 배치되어 있다.The mold cavity 111 is configured to be connected to the lower end surface of the mold main body 110 from the support part 121, and a stopper 130 for preventing leakage of molten metal is disposed at the lower end thereof.

스토퍼(130)는 그 상단면(132)로부터 하단면으로 연장되는 4개의 흡인공(137)이 형성되어 있고, 이 흡인공(137)에는 도시하지 않은 진공 흡입원이 연결되어 있다.The stopper 130 has four suction holes 137 extending from the upper end face 132 to the lower end face thereof, and a vacuum suction source (not shown) is connected to the suction hole 137.

흡인공(137)은 스토퍼(130)의 상단면(132)에서 노출되지만, 스토퍼의 상단면(132)에서 흡인공(137)이 노출되는 부분은 금형 본체(110)의 하단면에 형성한 스토퍼 삽입홈(112)의 표면과 접촉하고 주형 공동(110)과 직접 맞닿아 있지는 않다. The suction hole 137 is exposed at the top surface 132 of the stopper 130, but the portion where the suction hole 137 is exposed at the top surface 132 of the stopper is formed on the bottom surface of the mold body 110. It is in contact with the surface of the insertion groove 112 and is not in direct contact with the mold cavity (110).

한편, 상부 금형(120)의 상측으로는 금속 재료(1)의 가열원(2)이 배치되고 그 아크 전극(3)이 금속 재료와 근접하여 아크를 발생시킴으로써 금속 재료를 용융시킨다.On the other hand, the heating source 2 of the metal material 1 is arrange | positioned above the upper metal mold | die 120, The arc electrode 3 adjoins a metal material, and melt | dissolves a metal material by generating an arc.

금속 재료(1)가 용융되면 진공 흡입원이 작동하여 흡인공(137)을 통하여 흡인한다. 흡인공(137)은 그 상단이 스토퍼 삽입홈(112)의 표면에 맞닿아 있지만, 스토퍼의 상단면(132)은 기계 가공 등에 의한 미세한 스크래치 또는 요철이 존재하여 표면 조도가 높게 형성되어 있어서, 스크래치나 요철부를 통하여 주형 공동(111)으로부터 공기가 흡인되고 지지부(121)의 용융된 금속 재료(1)가 부압에 의해 주형 공동(111)으로 흡인된다.When the metal material 1 is melted, the vacuum suction source is activated to suck through the suction hole 137. The suction hole 137 is in contact with the top surface of the stopper insertion groove 112, but the top surface 132 of the stopper is fine scratches or irregularities due to machining, etc., the surface roughness is formed high, the scratch B. Air is sucked from the mold cavity 111 through the uneven portion, and the molten metal material 1 of the support portion 121 is sucked into the mold cavity 111 by the negative pressure.

주형 공동(111)의 저면은 스토퍼의 상단면(132)에 의해 용융된 금속이 흡인공(137)으로 누설되지 않을 정도로 폐쇄되어 있으므로 용융된 금속 재료(1)는 주형 공동(111)의 저면으로부터 충진된다.Since the bottom of the mold cavity 111 is closed so that the molten metal is not leaked into the suction hole 137 by the top surface 132 of the stopper, the molten metal material 1 is removed from the bottom of the mold cavity 111. It is filled.

금형 본체(110)는 구리와 같은 높은 열전도율을 갖는 소재로 형성되어 있고, 특히 이 금형 본체(110)의 내부 또는 그 둘레로 냉각용 유체가 순환하게 구성되어 있으므로, 주형 공동(111)에 흡인되어 충진된 액상의 금속 재료는 급속히 냉각되고, 그 결정화 전에 응고되어 비정질 금속으로 형성된다.The mold main body 110 is formed of a material having a high thermal conductivity such as copper, and in particular, since the cooling fluid is circulated in or around the mold main body 110, the mold main body 110 is attracted to the mold cavity 111. The filled liquid metal material is rapidly cooled and solidified before its crystallization to form an amorphous metal.

이러한 유형의 주조 금형은 봉 형상의 금속 재료의 주조에 이용되는 것이지만, 본 발명의 발명자는 이러한 유형의 차압식 주조 금형을 판재 형태의 비정질 합금의 제조에 이용하기 위해 도 2에 도시한 것과 같은 주조 금형을 구성하였다.This type of casting mold is used for casting rod-shaped metal materials, but the inventor of the present invention uses such a type of differential pressure casting mold for producing an amorphous alloy in the form of a plate, such as shown in FIG. The mold was constructed.

도 2에 도시한 주조 금형(200)은 도 1에 도시한 주조 금형(100)에서 상측의 지지부(121)로부터 하측의 스토퍼 상단면(132)까지 수직으로 연결되는 용융된 금속 재료의 흡인 통로(211)의 일부를 금속 판재가 형성될 수 있도록 얇은 두께에 넓은 면적을 갖는 형상의 주형 공동(213)으로 변경하고, 그 주형 공동(213)을 상단부 및 하단부로 갈수록 좁아지는 형태로 구성하였다.The casting mold 200 shown in FIG. 2 is a suction passage of molten metal material vertically connected from the upper support part 121 to the lower stopper top surface 132 in the casting mold 100 shown in FIG. A part of 211) was changed to a mold cavity 213 having a shape having a thin thickness and a large area so that a metal plate could be formed, and the mold cavity 213 was configured to be narrowed toward the upper end and the lower end.

그러나, 이와 같은 구성의 주조 금형(200)을 통하여 비정질의 합금 판재를 주조한 결과, 몇가지 문제점이 발견되었다.However, as a result of casting an amorphous alloy plate through the casting mold 200 having such a configuration, some problems have been found.

우선, 주형 공동(213)의 상단으로부터 하단에 이르는 용융 금속의 유동이 불균일하게 이루어져 주조된 합금 시편에 상당한 수준의 주조 결함이 발생하는 것을 확인하였다. 또한, 주형 공동(213)에서 상부로부터 하부까지의 수직의 경로에 대한 좌우측에서의 금속 유동의 차이로 인하여 양측 사이에 불연속한 계면이 발생하는 것으로 관찰되었다.First, it was confirmed that the flow of molten metal from the top to the bottom of the mold cavity 213 was nonuniform, resulting in a significant level of casting defects in the cast alloy specimen. It was also observed that a discontinuous interface occurs between the two sides due to the difference in the metal flow on the left and right sides of the vertical path from the top to the bottom in the mold cavity 213.

따라서, 종래 기술의 차압식 주조 금형의 구성을 그대로 이용하여서는 적절한 비정질 금속 판재를 주조할 수 없다는 사실을 확인하였다.Therefore, it was confirmed that an appropriate amorphous metal sheet could not be cast using the structure of the differential pressure casting die of the prior art as it is.

비정질 합금으로 판재를 형성하는 다른 방법으로서는 등록특허공보 제10-1229064호(문헌 1)에 개시된 성형체 제조 장치 및 제조 방법에 관한 발명이 있다.As another method of forming a plate material with an amorphous alloy, there is an invention relating to a molded article manufacturing apparatus and a manufacturing method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-1229064 (Document 1).

이 문헌 1의 발명에서는 편평한 상면이 마련된 지지대에 합금 재료를 올려 놓고 그 상측에서 가열기을 이용하여 합금 재료를 가열하여 용융한 후, 지지대를 상승시키면서 가열기를 퇴피시키고 상측으로 냉각대를 이동시켜 냉각대의 하면과 지지대의 상면 사이에 용융된 금속이 놓인 상태에서 냉각대와 지지대로의 열전달에 의해 용융된 금속을 냉각시켜 판재 형태의 비정질 합금의 시편을 제조하고 있다.In the invention of this document 1, the alloy material is placed on a support provided with a flat upper surface, and the alloy material is heated and melted by using a heater on the upper side thereof, and then the heater is evacuated while the support is raised, and the cooling stand is moved upward to move the lower surface of the cooling stand. The molten metal is cooled by heat transfer to the cooling stand and the support in a state where the molten metal is placed between the upper surface of the support and the support to prepare a specimen of an amorphous alloy in the form of a plate.

이 문헌 1의 개시에 따르면, 이러한 장치와 방법에 의해 시편 수준의 작은 비정질 합금의 판재를 제조하였지만, 그렇게 제조된 판재는 표면 상태가 매우 불균일하여 주조된 물품 표면의 상당 부분을 절삭에 의해 제거하여 시편으로 가공하여야 하는 것이고, 밀폐된 금형 내에서 주조되는 방식을 취하고 있지 아니하므로 그 주조된 시편의 상태는 매우 불균일할 수 밖에 없고, 최종 제품으로서 요구되는 형상을 얻을 수 없다는 문제점이 있다.According to the disclosure of this document 1, by using such an apparatus and method, a sheet of a small amorphous alloy at the specimen level was produced, but the sheet thus produced has a very uneven surface state, so that a large part of the surface of the cast article is removed by cutting. It is to be processed into a specimen, and since it does not take a method of casting in a closed mold, the state of the cast specimen is inevitably very nonuniform, and there is a problem in that a shape required as a final product cannot be obtained.

더욱이, 문헌 1의 발명에 따른 방법과 장치에서는 도 1에 도시한 것과 같은 유형의 주조 금형에 비해 지지대와 가열기 및 냉각대를 구동하는 구동원이 추가로 요구되어 장치의 구성 및 제어 방법이 매우 복잡하고 상당한 비용이 소요된다는 문제점이 있다.Furthermore, in the method and apparatus according to the invention of Document 1, a drive source for driving the support, the heater and the cooling stand is additionally required compared to the casting mold of the type shown in FIG. There is a problem that a considerable cost is required.

등록특허공보 제10-1229064호Patent Registration No. 10-1229064

본 발명은 전술한 종래 기술들의 문제점을 고려하여 용융 금속을 주형 공동 내로 흡인하여 주조하는 종래 기술의 차압식 주조 금형의 원리를 이용하되, 봉 형상의 시편이 아닌 실제의 상용화 가능한 물품의 구성 요소로서의 판재 형태의 금속 소재를 주조할 수 있는 주조 금형을 제공하려는 것이다.The present invention utilizes the principle of the prior art differential pressure casting mold which sucks and casts molten metal into a mold cavity in view of the problems of the prior arts described above, but is not a rod-shaped specimen but a component of an actual commercially available article. It is to provide a casting mold capable of casting a sheet metal material.

특히 본 발명은 비정질 합금의 제조는 물론이고 용융된 금속의 급속 냉각이 요구되는 금속 소재의 제조에 이용될 수 있으면서도 종래의 주조 금형의 구조를 대폭 변경하는 일이 없고 정밀한 제어와 복잡한 구성의 장치를 이용하는 일이 없이 종래의 차압식 주조 금형의 기본 구성을 채용하여 이루어질 수 있는 금속 판재의 주조 금형을 제공하려는 것이다.In particular, the present invention can be used not only for the production of amorphous alloys, but also for the manufacture of metal materials requiring rapid cooling of molten metals, but does not significantly change the structure of conventional casting molds. It is an object of the present invention to provide a metal die casting mold that can be made by employing the basic configuration of a conventional differential pressure die casting.

또한, 본 발명은 종래 기술에 따른 비정질 합금의 제조에서는 불가능하였던 대면적의 비정질 합금을 제조할 수 있는 주조 금형을 제공하려는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a casting mold capable of producing a large area amorphous alloy, which was not possible in the preparation of the amorphous alloy according to the prior art.

본 발명의 발명자는 전술한 본 발명의 해결 과제와 관련한 연구 및 실험에 있어서, 종래로부터 비정질 합금의 시편 제조에 이용되어온 도 1에 도시한 것과 같은 유형의 차압식 주조 금형을 이용하는 것을 고려하였다.The inventors of the present invention considered the use of differential pressure casting molds of the type shown in FIG. 1, which have been conventionally used for the production of specimens of amorphous alloys, in the studies and experiments related to the above-described problems of the present invention.

본 발명에 따른 금속 판재의 주조 금형은 기본적으로 용융된 금속을 흡인해 의해 주형 공동 내에 도입하는 방식을 이용한다. 이러한 차압식의 주조는 용융 금속을 비교적 간단한 방법으로 신속하게 주형 공동에 도입할 수 있다는 점에서 비정질 합금은 물론이고 급속 냉각이 필요한 주조 금형에 유용한 방식이다.The casting mold of the metal sheet according to the present invention basically uses a method of sucking molten metal and introducing it into the mold cavity. Such differential pressure casting is a useful method for casting molds requiring rapid cooling as well as amorphous alloys in that molten metal can be introduced into the mold cavity quickly in a relatively simple manner.

다만, 앞서 도 2에 도시한 주조 금형과 관련하여 설명한 바와 같이, 종래의 차압식 주조 금형은 봉 형상의 길이가 긴 형태의 금속 제품의 주조에는 유용하지만, 판재 형태의 금속 제품의 주조에는 적절하지 않다.However, as described above with respect to the casting mold illustrated in FIG. 2, the conventional differential pressure casting mold is useful for casting a metal product having a long rod-shaped length, but is not suitable for casting a metal product in the form of a plate. not.

본 발명의 발명자는 종래의 차압식 주조 금형이 판재 형태의 금속 제품에 적합하지 않은 이유에 대하여 고찰한 결과, 종래의 차압식 주조 금형에서는 용융 금속이 주형 공동에 유입되는 방향과 용융 금속이 주형 공동에 충진되는 방향이 동일하여 용융 금속의 유입에서 작용하는 마찰력이 주조된 금속 제품의 균일성 및 냉각에 악영향을 미친다는 점에 주목하고, 주형 공동으로의 용융 금속이 유동 방향과 주형 공동을 채우는 용융 금속의 유동 방향을 달리하는 것이 유용하다는 점에 주목하였다.The inventor of the present invention considers the reason why the conventional differential pressure casting mold is not suitable for the metal product in the form of plate, and as a result, in the conventional differential pressure casting mold, the direction in which the molten metal flows into the mold cavity and the molten metal is the mold cavity Note that the same direction of filling is caused by the frictional forces acting on the inflow of molten metal, which adversely affects the uniformity and cooling of the cast metal product, and the molten metal into the mold cavity fills the flow direction and the mold cavity. Note that it is useful to vary the flow direction of the metal.

따라서, 본 발명의 발명자는 용융된 금속이 흡인되어 주형 공동을 채울 때에 용융 금속이 주형 공동에 유입되면서 그 유동의 방향이 전환되고 주형 공동 전체에 균일하게 유동하여 충진될 수 있는 방안을 고려하였다.Accordingly, the inventors of the present invention considered a method in which molten metal is introduced into the mold cavity when the molten metal is sucked in to fill the mold cavity, and the flow direction thereof is changed and uniformly flows and fills the entire mold cavity.

특히, 본 발명에서는 시편 수준의 작은 크기가 아닌, 여러가지 제품에 응용될 수 있는 수준의 대면적의 비정질 합금을 제조할 수 있는 방안을 고려하였다.In particular, the present invention contemplates a method for producing an amorphous alloy of a large area, which can be applied to various products, rather than the small size of the specimen.

이러한 고려와 연구 및 실험을 거듭한 결과, 본 발명의 발명자는 다음과 같은 구성을 갖는 본 발명의 주조 금형을 안출하기에 이르렀다.As a result of these considerations, studies and experiments, the inventor of the present invention has come to devise the casting die of the present invention having the following constitution.

본 발명은 용융된 금속을 주형 공동 내로 흡인하여 냉각함으로써 금속 판재를 주조하는 주조 금형에 관한 것으로서, 본 발명의 주조 금형은, 용융된 금속이 배치되거나 고상의 금속 재료가 놓여 용융되는 복수 개의 지지부; 각각의 지지부로부터 용융된 금속이 흡인되어 충진되고 냉각됨으로써 금속 판재로 성형되는 주형 공동; 및 각각의 지지부로부터 주형 공동으로 용융된 금속이 흡인되는 복수 개의 통로를 포함하고,The present invention relates to a casting mold for casting a metal sheet by sucking and cooling molten metal into a mold cavity, the casting mold of the present invention comprising: a plurality of supports on which molten metal is disposed or a solid metal material is placed and melted; A mold cavity in which molten metal is sucked from each support and filled and cooled to form a metal sheet; And a plurality of passages through which molten metal is sucked from each support into the mold cavity,

주형 공동은 상기 복수 개의 통로가 연통되는 제1 표면, 제1 표면과 대향하는 제2 표면을 포함하고, 제2 표면에는 용융된 금속의 흡인을 위한 복수 개의 흡인부가 제2 표면으로부터 제1 표면과 반대측으로 연장되어 형성되며, The mold cavity includes a first surface through which the plurality of passages communicate, a second surface opposing the first surface, wherein the second surface includes a plurality of suction portions for sucking molten metal from the second surface with the first surface. Is formed extending to the opposite side,

각각의 통로로부터 주형 공동으로 유입되는 용융된 금속은 인접한 흡인부들로의 용융된 금속의 흐름들을 형성하고, 이 용융된 금속의 흐름들이 서로 인접한 통로로부터의 용융된 금속의 흐름들과 접하도록 주형 공동의 평면 상에서 상기 흡인부들은 상기 통로들의 사이에 배치되며,The molten metal entering each mold cavity from each passage forms the flows of molten metal to adjacent suctions and the mold cavity is in contact with the flows of molten metal from the passages adjacent to each other. On the plane of the suctions are arranged between the passages,

각각의 흡인부는 진공원에 연결되어 주형 공동으로부터 공기를 흡인함으로써 용융된 금속을 흡인하도록 구성되고, 각각의 흡인부에는 용융된 금속의 누설을 막고 공기의 유동은 허용하는 차단 부재가 주형 공동과 진공원 사이에 배치되는 것이다.Each suction portion is connected to a vacuum source and is configured to suck molten metal by sucking air from the mold cavity, and each suction portion has a blocking member and a vacuum to prevent leakage of the molten metal and allow the flow of air. It is placed between the circles.

본 명세서 전반에서 금속이라는 용어는 특정 단일 원소의 금속만을 의미하는 것은 아니고, 특히 비정질 합금을 포함하여 각종 합금 및 단일 원소의 금속을 포함하는 의미로서 사용한다.Throughout this specification, the term metal does not only mean a metal of a particular single element, but is used as a meaning including various alloys and metals of a single element, especially including amorphous alloys.

또한, 본 명세서 전반에서 주조 금형을 통하여 주조하는 물품을 판재로 특정하였으나, 이러한 '판재'라는 용어는 폭과 넓이를 형성하는 양측의 표면들이 서로 평행한 것에 한정되는 것은 결코 아니며, 두께에 비해 폭과 넓이가 넓은 형태의 물품을 의미하는 것으로서 사용한다.In addition, throughout the present specification, the article to be cast through the casting mold was specified as a plate, but the term 'plate' is not limited to the surfaces of both sides forming a width and width are not limited to parallel to each other, width compared to the thickness As used, it means an article of the form wide and wide.

본 발명에 따른 주조 금형을 이용한 금속 판재의 주조 공정에 대해 설명한다.The casting process of the metal plate material using the casting die which concerns on this invention is demonstrated.

주조되는 금속 판재를 이루는 복수 개의 금속 재료가 금형 상측의 각각의 지지부에 놓여 융융되거나 용융된 액상의 금속 재료가 지지부에 놓인다.A plurality of metal materials constituting the metal plate to be cast are placed on the respective support parts on the upper side of the mold, and the molten or molten liquid metal material is placed on the support parts.

외부의 진공원에 의해 주형 공동의 제2 표면의 흡인부들로부터의 흡인이 이루어지면 그 부압이 주형 공동에 작용한다. 흡인부에는 차단 부재가 배치되어 있으나, 차단 부재는 주형 공동을 흡인부로부터 기밀하는 것은 아니므로 진공원으로부터의 공기 흡인에 의해 흡인부와 차단 부재 사이로 공기가 유동하여 주형 공동에 부압이 작용하게 되는 것이다.If suction from the suction portions of the second surface of the mold cavity is effected by an external vacuum source, the negative pressure acts on the mold cavity. Although the blocking member is disposed in the suction part, the blocking member does not seal the mold cavity from the suction part, so that air flows between the suction part and the blocking member by air suction from the vacuum source, so that the negative pressure acts on the mold cavity. will be.

주형 공동을 통하여 작용하는 부압에 의해 각각의 지지부 상의 용융 금속이 각각의 하부에 있는 통로를 통하여 흡인되어 주형 공동에 유입된다. 특히 외부의 진공원에 의한 부압을 충분히 높게 하는 경우에 용융된 금속은 통로를 통과하는 데 따른 마찰력에도 불구하고 통로에서 냉각되어 통로에 잔류하거나 하지 않고 주형 공동에 유입될 수 있다.Underpressure acting through the mold cavity causes molten metal on each support to be drawn through the lower passageway into the mold cavity. In particular, in the case where the negative pressure by the external vacuum source is sufficiently high, the molten metal may be cooled in the passage and flow into the mold cavity without remaining in the passage despite the friction force that passes through the passage.

주형 공동은 주조하려는 판재의 형상에서 판재의 넓은 표면에 상응하는 2개의 표면, 즉 제1 표면과 제2 표면이 상하로 배치되어 통로의 배치 방향인 상하 방향과는 대체로 수직한 수평 방향으로의 용융 금속의 유동 및 충진 경로를 형성한다. The mold cavity is melted in a horizontal direction substantially perpendicular to the vertical direction, which is the direction in which the passageway is arranged, in which the two surfaces corresponding to the wide surface of the plate in the shape of the plate to be cast, that is, the first and second surfaces, are disposed up and down. It forms a flow and filling path for the metal.

따라서, 용융 금속은 주형 공동의 제1 표면에 노출되는 통로들을 통하여 주형 공동에 유입되어 제2 표면에 형성한 복수 개의 흡인공에서의 흡인에 의해 흡인공들이 배치된 방향으로의 흐름을 형성한다.Accordingly, the molten metal flows into the mold cavity through passages exposed to the first surface of the mold cavity and forms a flow in the direction in which the suction holes are arranged by suction from the plurality of suction holes formed on the second surface.

통로로부터 유입되는 용융 금속은 각각의 통로로부터 주형 공동으로 흘러들어와 인접한 흡인부들로부터의 공기 흡인에 유동하게 되면서 판재 형태의 주형 공동을 채우게 된다. Molten metal flowing from the passage flows from each passage into the mold cavity and flows into the air suction from adjacent suctions to fill the mold cavity in the form of a plate.

주형 공동의 평면 상에서 하나의 통로의 주위에는 복수 개의 흡인부가 배치되며, 하나의 통로으로부터 주형 공동으로 유입되는 용융 금속의 흐름은 주형 공동의 평면 상에서 인접한 흡인부들로부터의 부압에 의해 여러 방향으로의 용융 금속의 흐름을 형성하게 된다.A plurality of suctions are arranged around one passage on the plane of the mold cavity, and the flow of molten metal flowing from the one passage into the mold cavity melts in various directions by underpressure from adjacent suctions on the plane of the mold cavity. It forms a flow of metal.

또한, 주형 공동의 평면 상에서 하나의 흡인부의 주위에는 복수 개의 통로가 배치되며, 하나의 흡입부로부터의 흡인에 의해 인접한 복수 개의 통로로부터 용융 금속이 흡인된다.In addition, a plurality of passages are arranged around one suction portion on the plane of the mold cavity, and molten metal is sucked from the plurality of adjacent passages by suction from one suction portion.

따라서, 용융 금속의 흐름들은 흡인부의 위치에서 서로 충돌하여 접촉하고 주형 공동을 채우면서 주조 금형에 의해 급속히 냉각되어 서로 일체로 되어 연속되는 대면적의 판재를 구성하게 된다.Thus, the flows of molten metal collide with each other at the suction position and fill the mold cavity while being rapidly cooled by the casting mold to be integral with each other to form a continuous large area sheet.

특히, 용융 금속의 흐름들에는 균일한 마찰력과 흡인력이 작용하게 되므로 주형 공동에의 용융 금속의 충진이 매우 균일한 속도로 이루어지고, 이로써 주조되는 금속 제품은 매우 균일한 미세 조직 또는 균일한 급속 냉각에 의해 결정 구조가 없는 비정질로 형성될 수 있다.In particular, uniform friction and attraction forces are applied to the flows of molten metal so that the molten metal fills the mold cavity at a very uniform rate, whereby the cast metal product has a very uniform microstructure or uniform rapid cooling. It can be formed into an amorphous without a crystal structure.

더욱이, 본 발명의 주조 금형에서는 복수의 지지부에 금속 재료를 배치하고 복수의 통로로 용융된 금속을 흡인하지만, 용융되어 각각 주형 공동으로 흡인되는 개별적인 용융 금속들이 주형 공동 내에서 균일하게 분산되고 서로 균일하게 접촉하여 응고됨으로써 서로의 사이에 금속 조직의 불균일한 계면을 형성하지 않고 일체화한 금속 조직을 형성할 수 있게 된다.Moreover, in the casting mold of the present invention, a metallic material is disposed on a plurality of supports and sucks the molten metal into the plurality of passages, but individual molten metals that are melted and drawn into the mold cavity, respectively, are uniformly dispersed in the mold cavity and are uniform with each other. By solidifying in contact with each other, it is possible to form an integrated metal structure without forming non-uniform interfaces of metal structures between each other.

한편, 본 발명의 하나의 실시 양태로서, 각각의 흡인부는 주형 공동의 평면 상에서 통로들로부터 이격되어 배치되되, 각각의 흡인부가 인접한 통로로부터 등거리에 배치되도록 하는 것이 바람직하다.On the other hand, as one embodiment of the present invention, it is preferable that each suction portion is disposed spaced apart from the passages on the plane of the mold cavity, so that each suction portion is disposed equidistant from the adjacent passage.

이와 같이 구성함으로써, 통로로부터 주형 공동으로 유입되는 용융된 금속의 흐름은 바로 흡인부에 접촉하지 않고 통로에 인접한 흡인부들로의 흐름을 형성하며, 특히 흡인부가 통로들로부터 등거리에 이격되어 배치됨으로써 각각의 흡인부로의 용융 금속의 흐름이 더욱 균일하게 될 수 있다.With this configuration, the flow of molten metal flowing from the passage into the mold cavity forms a flow to the suction portions adjacent to the passage without directly contacting the suction portion, in particular the suction portions are arranged at equidistant distances from the passages, respectively. The flow of molten metal into the suction portion of can be made more uniform.

본 발명의 제1의 부가적 특징으로서, 본 발명의 주조 금형은, 상기 지지부가 마련되고 내부에는 각각의 지지부로부터 상기 주형 공동으로 용융된 금속이 흡인되는 상기 통로가 형성되는 것인 상부 주형 및 상부 주형의 하부에 마련되고 상부 주형과의 사이에 상기 주형 공동을 형성하는 것인 하부 주형을 포함하고, 상부 주형의 하단면은 주형 공동의 제1 표면을 이루고, 하부 주형에는 상부 주형의 하단면과 마주하여 주형 공동의 제2 표면을 이루는 표면이 마련되는 것으로 구성될 수 있다.As a first additional feature of the present invention, the casting mold of the present invention has an upper mold and an upper mold in which the support is provided and the passage therein is formed in which the molten metal is sucked from the respective support to the mold cavity. A lower mold provided at the bottom of the mold and forming the mold cavity between the upper mold, the bottom surface of the upper mold forming a first surface of the mold cavity, and the lower mold having a bottom surface of the upper mold; It may be configured to be provided with a surface facing each other forming the second surface of the mold cavity.

따라서, 이러한 구성에서는 대면적의 금속 판재를 제조하기 위해 주조 금형을 대형으로 하는 경우에도 지지부들과 통로들이 형성되는 상부 금형과 흡인부들이 형성되는 하부 금형을 별개로 가공할 수 있으므로 그 제조가 매우 용이하게 된다.Therefore, in such a configuration, even when the casting mold is made large in order to manufacture a large-area metal plate, the upper mold on which the support parts and the passages are formed and the lower mold on which the suction parts are formed can be separately processed, so that the manufacture is very easy. It becomes easy.

본 발명의 주조 금형의 제2의 부가적 특징으로서, 상기 흡인부는 상기 주형 공동의 제2 표면으로부터 오목하게 형성되고, 흡인부의 저면에는 진공원과 연통되는 흡인공이 형성되며, 상기 차단 부재는 흡인부와 상보하는 형상으로 형성되어 그 상면이 주형 공동의 제2 표면의 일부를 이루도록 흡인부에 놓이고, 흡인부와의 사이에 주형 공동으로부터 흡인공으로의 공기의 유동 통로가 형성되는 것으로 구성할 수 있다.As a second additional feature of the casting mold of the present invention, the suction portion is formed concave from the second surface of the mold cavity, and a suction hole communicating with a vacuum source is formed at the bottom of the suction portion, and the blocking member is a suction portion. It is formed in a shape complementary to the upper surface is placed in the suction portion to form a part of the second surface of the mold cavity, it can be configured to form a flow passage of air from the mold cavity to the suction hole between the suction portion. .

이와 같은 구성에 따르면, 단지 각각의 차단 부재를 각각의 흡인부에 올려 놓음으로써 흡인부의 저면으로부터 공기를 흡인하는 데 따라 공기는 차단 부재와 흡인부 사이의 공기 유동 통로를 통하여 흡인되어 주형 공동에 부압이 작용하게 된다.According to this configuration, the air is sucked through the air flow passage between the blocking member and the suction part by simply placing each blocking member on the respective suction part to suck air from the bottom of the suction part, so that the negative pressure is applied to the mold cavity. This will work.

특히, 이러한 형태의 차단 부재는 일회용 또는 일정한 회수의 사용 후에 교체될 수 있으므로, 차단 부재에 용융 금속이 응고되어 결합되는 경우에 단지 차단 부재를 흡인부로부터 들어 올려 제거하고 새로운 차단 부재를 흡인부에 배치하는 것만으로 교체가 이루어진다.In particular, this type of blocking member can be replaced after a single use or a certain number of uses, so that when molten metal is solidified and bonded to the blocking member, only the blocking member is lifted from the suction part and removed and the new blocking member is removed from the suction part. Replacement is done just by placing.

한편, 차단 부재와 흡인부 사이의 공기 유동 통로는 단지 흡인부와 차단 부재가 서로 맞닿는 부분에서 양자 중의 어느 하나의 표면 거칠기를 조절하는 것만으로도 형성될 수 있다. On the other hand, the air flow passage between the blocking member and the suction portion can be formed only by adjusting the surface roughness of either of the portions at the portion where the suction portion and the blocking member contact each other.

이러한 표면 거칠기의 조절을 위하여 차단 부재나 흡인부의 표면을 별도로 가공할 수도 있지만, 예컨대 차단 부재 또는 흡인부의 가공에 있어서 서로 맞닿는 표면을 연마 또는 정밀 가공하는 일이 없이 일차적인 기계 가공에 의해 거친 표면을 갖는 상태로 둠으로써, 그 표면상의 미세한 기계 가공에 의한 홈이 잔류하여 필요로 하는 표면 거칠기를 얻을 수도 있다.In order to adjust the surface roughness, the surface of the blocking member or the suction part may be separately processed. For example, in the processing of the blocking member or the suction part, the rough surface may be processed by primary machining without grinding or precisely machining the surfaces that abut each other. By leaving it in the state of having it, the groove | channel by the fine machining on the surface remains and the surface roughness required can also be obtained.

한편, 주조 금형을 비정질 합금의 제조에 이용하는 경우에는 용융된 금속의 흐름이 주형 공동에 유입되어 주형 공동을 채운 후에는 급속히 냉각될 수 있어야 하며, 그러한 급속 냉각을 위해 주조 금형에는 냉각을 위한 냉각수 통로가 형성될 수 있다.On the other hand, when the casting mold is used for the production of the amorphous alloy, the flow of molten metal flows into the mold cavity to be rapidly cooled after filling the mold cavity, and for such rapid cooling, the casting mold has a cooling water passage for cooling. Can be formed.

반면에, 주조 금형이 급속 냉각이 이루어지도록 구성되는 경우에는 본 발명의 제1의 부가적 특징을 갖는 주조 금형에 있어서, 금속 소재는 지지부에 놓여 용융되거나 용융된 금속이 지지부에 놓이고 주형 공동에 부압이 걸리면 통로를 통하여 주형 공동 내로 유입되는데, 용융 금속이 통로를 통과하는 과정에서 상부 금형으로의 열전도에 의해 냉각되어 결정이 형성될 우려가 있다.On the other hand, in a casting mold having the first additional feature of the present invention when the casting mold is configured for rapid cooling, the metal material is placed on the support and the molten or molten metal is placed on the support and the mold cavity The negative pressure flows into the mold cavity through the passage, and there is a fear that the molten metal is cooled by heat conduction to the upper mold while the molten metal passes through the passage, thereby forming crystals.

따라서, 본 발명의 구체적인 실시 양태로서, 상부 주형의 상기 통로에 단열재 또는 단열 코팅을 마련할 수 있다.Therefore, as a specific embodiment of the present invention, it is possible to provide a heat insulating material or a heat insulating coating in the passage of the upper mold.

이러한 단열재 또는 단열 코팅을 마련함으로써 지지부로부터 유입되어 통로를 통과하는 용융된 금속의 온도 강하가 최소한으로 될 수 있고, 이로써 용융 상태를 유지하고 결정이 형성되지 않은 상태로 주형 공동에 유입될 수 있다.By providing such insulation or thermal coating, the temperature drop of the molten metal flowing from the support and through the passage can be minimized, thereby maintaining the molten state and entering the mold cavity without crystals being formed.

도 1a와 도 1b는 종래 기술에 따른 차압식 주조 금형의 단면도이다.
도 2는 도 1a와 도 1b에 도시한 차압식 주조 금형의 구조를 차용한 금속 판재의 주조 금형의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 주조 금형의 평면도이고,
도 4는 도 3의 선 A-A에 따른 종단면도이며,
도 5는 도 4의 'B' 부분의 확대도이고,
도 6a 내지 도 6c는 도 4의 'C' 부분의 확대도로서, 각각 서로 다른 구성예를 보여주며,
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 주조 금형의 평면도이다.1A and 1B are cross-sectional views of a differential pressure casting mold according to the prior art.
It is sectional drawing of the metal mold | die casting of the metal plate which borrowed the structure of the differential pressure casting die shown to FIG. 1A and FIG. 1B.
3 is a plan view of a casting mold according to a first embodiment of the present invention,
4 is a longitudinal cross-sectional view along line AA of FIG. 3,
5 is an enlarged view of a portion 'B' of FIG. 4,
6A to 6C are enlarged views of a portion 'C' of FIG. 4 and show different configuration examples.
7 is a plan view of a casting mold according to a second embodiment of the present invention.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 주조 금형의 구성과 이 주조 금형을 이용한 주조 공정에 대해 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a configuration of a casting mold according to embodiments of the present invention and a casting process using the casting mold will be described.

먼저, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 주조 금형 및 그 주변 장치의 전체적인 구성을 설명한다. 도 3은 평면도 상에 제1 실시예의 주조 금형을 도시하고 있고, 도 4는 주조 금형을 종단면도로 도시하고, 여기에 가열 장치(2)와 진공 흡인 장치(30)를 추가로 도시하고 있다.First, referring to Figures 3 and 4 will be described the overall configuration of the casting mold and its peripheral apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 shows the casting mold of the first embodiment on a plan view, and FIG. 4 shows the casting mold in a longitudinal cross section, further showing a heating device 2 and a vacuum suction device 30.

제1 실시예에 따른 주조 금형은 각각이 블록 형태인 상부 금형(10)과 하부 금형(20)으로 이루어져 있다. 상부 금형(10)의 하면(14) 둘레에는 단턱(17)이 형성되어 있고 하부 금형(20)의 상면(21) 둘레에는 상부 금형의 단턱(17)과 맞물리는 단턱(25)이 형성되어, 주조 공정에서 상부 금형(10)의 하면(14)과 하부 금형(20)의 상면(21) 사이에 형성되는 주형 공동(18)이 밀폐 상태로 된다. The casting mold according to the first embodiment includes an upper mold 10 and a lower mold 20 each having a block shape. A step 17 is formed around the lower surface 14 of the upper mold 10, and a step 25 is formed around the top 21 of the lower mold 20 to be engaged with the step 17 of the upper mold. In the casting process, the mold cavity 18 formed between the lower surface 14 of the upper mold 10 and the upper surface 21 of the lower mold 20 is closed.

상부 금형(10)의 하면(14)과 하부 금형(20)의 상면(21)은 각각 주형 공동(18)의 제1 표면과 제2 표면을 이루도록 편평한 표면으로 형성되어 있어서, 이 주조 금형에 의해 제조할 금속 판재의 형상에 상응하는 형태로 형성되어 있다.The lower surface 14 of the upper mold 10 and the upper surface 21 of the lower mold 20 are each formed with a flat surface so as to form a first surface and a second surface of the mold cavity 18. It is formed in the form corresponding to the shape of the metal plate to be manufactured.

상부 금형(10)의 상면(15)에는 주조할 금속 판재의 소재가 되는 고상의 금속 재료(1)가 놓이는 복수 개의 지지부(11)가 형성되어 있다. 지지부(11)는 상면(15)으로부터 오목하게 함몰되는 형태의 반구형으로 형성되어 있고, 평면 상에서 서로 등간격으로 매트릭스 형태의 배열을 이루고 있다.The upper surface 15 of the upper mold 10 is formed with a plurality of support portions 11 on which the solid metal material 1 serving as the material of the metal sheet to be cast is placed. The support part 11 is formed in the hemispherical shape of concave shape recessed from the upper surface 15, and has comprised the matrix form arrangement at equal intervals on a plane.

상부 금형(10)의 위에는 복수 개의 아크 전극(3)을 갖춘 가열 장치(2)가 배치되어 있는데, 각각의 아크 전극(3)은 각각의 지지부(11) 위에 놓여, 지지부(11)에 놓이는 금속 소재를 용융한다. 아크 전극(3)을 대신하여 플라즈마 아크 또는 할로겐 램프와 같은 다른 가열원이 배치될 수도 있다.On top of the upper mold 10 a heating device 2 with a plurality of arc electrodes 3 is arranged, each arc electrode 3 being placed on a respective support 11 and a metal placed on the support 11. Melt the material. Instead of the arc electrode 3, other heating sources such as plasma arcs or halogen lamps may be arranged.

상부 금형(10)에는 각각의 지지부(11)의 저면으로부터 주형 공동(18)까지 수직으로 연장되는 통로(12)가 형성되어 있다. 주형 공동(18)에 부압이 걸리면 그 부압은 통로(12)를 통하여 지지부(11)에 작용하고, 지지부(11)에 놓인 금속 소재(1)가 용융된 상태에서 주형 공동(18)으로부터의 부압이 작용하여 용융된 금속 소재가 통로(12)를 통하여 주형 공동(18)으로 유입된다.The upper die 10 is formed with a passage 12 extending vertically from the bottom of each support 11 to the mold cavity 18. When the negative pressure is applied to the mold cavity 18, the negative pressure acts on the support part 11 through the passage 12, and the negative pressure from the mold cavity 18 in the state in which the metal material 1 placed on the support part 11 is molten. This action causes molten metal material to flow into the mold cavity 18 through the passage 12.

한편, 본 실시예에서 금속 소재(1)가 놓여 용융되는 지지부(11)는 상부 금형(10)의 상면(11)을 오목하게 가공하여 형성되어 있지만, 이와 달리 하나의 지지부가 마련된 요소를 상부 금형(10)과 별개로 형성하고, 이 요소를 상부 금형의 상면에 체결될 수 있도록 하여 필요에 따라 교체할 수 있도록 구성할 수도 있다. On the other hand, in the present embodiment, the support portion 11 on which the metal material 1 is placed and melted is formed by concave processing of the upper surface 11 of the upper mold 10. Alternatively, the element provided with one support portion is formed by the upper mold. It may be formed separately from (10), so that this element can be fastened to the upper surface of the upper mold, and can be configured to be replaced as necessary.

도 4에서 'B' 부분을 확대하여 도시하는 도 5를 참조하면, 통로(12)의 내면에는 단열성이 높은 세라믹 코팅(13)이 되어 있다. 세라믹 코팅(13)에 의해 금속 소재(1)가 용융되어 이 통로(12)를 통과할 때에 상부 금형(10)으로의 열 손실이 최소화한다. Referring to FIG. 5, which shows an enlarged portion 'B' in FIG. 4, the inner surface of the passage 12 is a ceramic coating 13 having high thermal insulation. Heat loss to the upper mold 10 is minimized when the metal material 1 is melted by the ceramic coating 13 and passes through the passage 12.

이러한 세라믹 코팅(13) 외에도 단열성을 가지며 용융된 금속에 의해 손상되거나 용융된 금속이 부착되지 않는 다른 소재가 통로(12)에 코팅되거나 부착될 수 있다. 일례로서, 내부는 다공성을 가져서 열전달을 최소화하고 표면은 매끄럽게 가공되어 용융된 금속의 유동에 대한 저항을 최소로 하는 소재가 이용될 수도 있다. In addition to this ceramic coating 13, other materials having thermal insulation and which are damaged by molten metal or do not adhere to the molten metal may be coated or attached to the passage 12. As an example, a material may be used in which the interior has porosity to minimize heat transfer and the surface is smoothed to minimize the resistance to the flow of molten metal.

하부 금형(20)에는 주형 공동(18)의 제2 표면을 이루는 상면(21)으로부터 하측으로 오목하게 가공된 복수 개의 흡인부(22, 22-1, 22-2)가 형성되어 있고, 각각의 흡입부에 차단 부재(26, 26-1, 26-2)가 놓여 있다. The lower mold 20 is provided with a plurality of suction portions 22, 22-1, 22-2 concavely processed downward from the upper surface 21 forming the second surface of the mold cavity 18. The blocking members 26, 26-1, 26-2 are placed on the suction part.

각각의 흡인부의 저면에는 하측으로 연장되는 흡인공(23)이 형성되어 있고, 하부 금형(20)의 하측에는 흡인 공동(24)이 형성되어 있어, 각각의 흡인공(23)의 하단이 이 흡인 공동(24)에 연통되어 있다. 흡인 공동(24)은 하부 금형(20) 외부의 진공 흡인 장치(30)에 연통되어 있다. 진공 흡인 장치(30)는 순차로 진공 펌프(31), 리저버(32), 밸브(33) 및 도관(34)으로 이루어져 있고, 도관(34)은 하부 금형(20)을 관통하여 흡인 공동(24)에 연통되어 있다.A suction hole 23 extending downward is formed on the bottom of each suction portion, and a suction cavity 24 is formed below the lower mold 20, and a lower end of each suction hole 23 is sucked. It is in communication with the cavity 24. The suction cavity 24 is in communication with the vacuum suction device 30 outside the lower die 20. The vacuum suction device 30 consists of a vacuum pump 31, a reservoir 32, a valve 33 and a conduit 34 in sequence, and the conduit 34 penetrates through the lower mold 20 to suck the suction cavity 24. Is in communication with).

이러한 구성에서 밸브(33) 열리면 도관(34)을 통하여 흡인 공동(24)으로부터 공기를 흡인하여 흡인 공동(24)에 부압이 작용하게 되고, 흡인 공동에 연결된 각각의 흡인공(23)에 부압이 작용한다.In this configuration, when the valve 33 is opened, negative pressure is applied to the suction cavity 24 by sucking air from the suction cavity 24 through the conduit 34, and negative pressure is applied to each suction hole 23 connected to the suction cavity. Works.

이 실시예에서는 하부 금형(20) 내에 흡인 공동(24)을 마련하고 있으므로, 진공 흡인 장치(30)의 작동에 의해 흡인 공동(24)의 공기가 흡인되면, 각각의 흡인공(23)에는 동시에 균일한 부압이 작용하게 되지만, 흡인 공동(24)을 마련하지 않고 각각의 흡인공(23)을 진공 흡인 장치(30)에 연결하고, 진공 흡인 장치의 밸브(33)로부터 흡인공들(23)까지의 거리를 동일하게 조절하여 흡인공들(23)에는 동시에 균일한 부압이 걸리도록 구성할 수도 있다.In this embodiment, since the suction cavity 24 is provided in the lower die 20, when the air of the suction cavity 24 is sucked by the operation of the vacuum suction device 30, each suction hole 23 is simultaneously held. Although uniform negative pressure is applied, each suction hole 23 is connected to the vacuum suction device 30 without providing the suction cavity 24, and the suction holes 23 from the valve 33 of the vacuum suction device. By adjusting the distance to the same may be configured to apply a uniform negative pressure to the suction holes 23 at the same time.

흡인부(22, 22-1, 22-2)는 3가지 형태로 구성되는데, 도 3의 평면 상에서 보았을 때에, 하부 금형(20)의 내측에 놓이는 흡인부(22)들은 원형으로 형성되고, 둘레에 놓이는 흡인부(22-1)는 반원형, 코너에 놓이는 흡인부(22-12)는 90°의 호각을 갖는 원호형으로 형성되어 있다.The suction parts 22, 22-1, and 22-2 have three types. When viewed from the top of FIG. 3, the suction parts 22 placed inside the lower mold 20 are formed in a circular shape, and have a circumference. The suction part 22-1 to be placed in is a semicircular shape, and the suction part 22-12 to be placed in a corner is formed in an arc shape having a 90 ° arc angle.

이들 흡인부(22, 22-1, 22-2)는 평면상에서 상부 금형의 지지부(11) 및 통로(12)의 중심으로부터 등거리에 놓이도록 상부 금형의 지지부(11) 및 통로(12)의 위치로부터 이격된 위치에 배치되어 있다. 이러한 배치에 의해 하나의 통로(12)를 여러 개의 흡인부(22, 22-1, 22-2)가 둘러싸게 된다. These suction portions 22, 22-1, 22-2 are positioned on the plane of the support 11 and the passage 12 of the upper mold so as to be equidistant from the center of the support 11 and the passage 12 of the upper mold. It is located at a position spaced apart from. This arrangement encloses one passage 12 with several suctions 22, 22-1, and 22-2.

각각의 흡인부(22, 22-1, 22-2)의 저면에는 하측으로 연장되는 흡인공(23)이 형성되어 있고, 각각의 흡인부(22, 22-1, 22-2)의 형상과 상보하는 형태로 형성된 차단 부재(26, 26-1, 26-2)가 각각의 흡인부에 놓여 있다.At the bottom of each suction portion 22, 22-1, 22-2, a suction hole 23 extending downward is formed, and the shape of each suction portion 22, 22-1, 22-2 and The blocking members 26, 26-1, 26-2 formed in complementary shapes are placed on the respective suction portions.

도 4의 'C' 부분을 확대하여 보여주는 도 6a를 참조하면, 차단 부재(26, 26-1, 26-2)는 흡인부(22, 22-1, 22-2)에 놓이고 그 상면이 주형 공동(18)의 제2 표면의 일부가 됨으로써 흡인부(22, 22-1, 22-2)를 폐쇄하고 흡인부 아래의 흡인공(23)도 폐쇄하지만, 차단 부재(26, 26-1, 26-2)가 흡인공(23)과 주형 공동(18) 사이에 공기가 통하지 않도록, 즉, 흡인 공동(24)으로부터의 부압이 주형 공동(18)에 작용하지 않도록 흡인부를 폐쇄하는 것은 아니다.Referring to FIG. 6A, which shows an enlarged portion 'C' of FIG. 4, the blocking members 26, 26-1, and 26-2 are placed on the suction parts 22, 22-1, and 22-2, and the upper surface thereof is disposed. Being part of the second surface of the mold cavity 18 closes the suction portions 22, 22-1, 22-2 and also closes the suction hole 23 under the suction portion, but the blocking members 26, 26-1. , 26-2 does not close the suction portion such that air does not pass between the suction hole 23 and the mold cavity 18, that is, the negative pressure from the suction cavity 24 does not act on the mold cavity 18. .

각각의 차단 부재(26, 26-1, 26-2)는 기계 가공이나 단조 또는 주조를 통하여 형성할 수 있으며, 주형 공동(18)의 제2 표면을 형성하는 상면은 주형 공동(18)의 다른 표면과 마찬가지로 연마 등에 의해 매끈한 표면을 이루고 있지만, 흡인부(22, 22-1, 22-2)의 맞닿은 표면은 일차 기계 가공된 상태를 유지하고 있어 흡인부와 사이에서 공기가 유통할 수 있되 주형 공동(18)에 유입된 용융된 금속이 통과할 수 없는 공기 유동 통로를 형성하고 있다.Each of the blocking members 26, 26-1, 26-2 may be formed by machining, forging or casting, and the upper surface forming the second surface of the mold cavity 18 may be different from that of the mold cavity 18. Similar to the surface, it forms a smooth surface by grinding, etc., but the abutting surfaces of the suction parts 22, 22-1, and 22-2 are maintained in the state of primary machining, so that air can flow between the suction parts and the mold. The molten metal introduced into the cavity 18 forms an air flow passage through which the molten metal cannot pass.

마찬가지로, 하부 주형에서 흡인부(22, 22-1, 22-2)도 하부 주형(20)의 제조 과정에서 발생할 수 있는 큰 돌기나 매우 거친 표면만을 제거하여 차단 부재와 맞닿을 수 있을 정도로만 가공됨으로써, 차단 부재와의 사이에 공기 유동 통로를 형성하고 있다.Similarly, the suction parts 22, 22-1, 22-2 in the lower mold are also processed only to be able to come into contact with the blocking member by removing only large projections or very rough surfaces that may occur in the manufacturing process of the lower mold 20. The air flow passage is formed between the blocking member.

한편, 차단 부재 및 흡인부는 도 6a에 도시한 제1 실시예의 형태와 같이 동전 형태로 형성될 수 있지만, 도 6b에 도시한 바와 같이 반구형으로 형성되어 차단 부재(26-4)와 흡인부(22-4)의 맞닿은 표면 사이의 공기 유동 통로가 도 6a의 형태에 비하여 짧게 형성되도록 할 수 있다.Meanwhile, although the blocking member and the suction part may be formed in a coin shape as in the form of the first embodiment shown in FIG. 6A, the blocking member and the suction part may be formed in a hemispherical shape as shown in FIG. 6B to block the blocking member 26-4 and the suction part 22. The air flow passages between the abutting surfaces of -4) can be made shorter than in the form of FIG. 6A.

또한, 도 6c에 도시하는 다른 실시예에서는 차단 부재(26")와 흡인부(22)는 제1 실시예와 동일한 형태로 형성되어 있지만, 차단 부재(26")와 흡인부(22)의 맞닿는 표면은 공기의 유동을 허용하지 않을 정도로 밀착되되, 차단 부재(26")가 다공성의 세라믹 소재로 형성되어 흡인공(23)으로부터 작용하는 부압이 주형 공동(18)에 원할하게 전달되도록 구성될 수도 있다. 다공성 세라믹 소재 외에도 미세한 관통 구멍이 형성되는 금속 소재도 이용될 수 있다.In addition, although the blocking member 26 "and the suction part 22 are formed in the same form as 1st Embodiment in the other embodiment shown in FIG. 6C, the blocking member 26" and the suction part 22 contact | abut. The surface may be tight enough to not allow the flow of air, but the blocking member 26 "may be formed of a porous ceramic material so that the negative pressure acting from the suction hole 23 may be smoothly transmitted to the mold cavity 18. In addition to the porous ceramic material, a metal material having fine through holes may be used.

주조 금형을 계속 사용하는 중에 용융된 금속이 흡인에 의해 차단 부재와 흡인부 사이의 공기 유동 통로 또는 세라믹 소재의 차단 부재의 공극들이 용융 금속에 의해 폐색되어 부압이 작용하지 않게 될 수도 있다. While continuing to use the casting mold, the molten metal may be sucked into the air flow path between the blocking member and the suction portion or the pores of the blocking member of the ceramic material may be blocked by the molten metal so that the negative pressure does not work.

차단 부재들은 흡인부에 결합되어 고정되는 것이 아니고 단지 흡인부에 놓이는 것이므로, 복수 회의 사용 후에 상부 주형으로부터 제거되어 재생되거나 교체될 수 있다. Since the blocking members are not fixedly coupled to the suction portion and merely placed on the suction portion, they can be removed from the upper mold and regenerated or replaced after multiple uses.

이상 설명한 실시예들에서 차단 부재들 및 흡인부들은 모두 평면 상에서 원형으로 형성되는 것이지만, 그 형태는 이에 한정되지 않고 도 7에 도시한 제2 실시예의 주조 금형의 차단 부재(26', 26-1', 26-2')와 대략 사각형으로 형성될 수도 있고, 그 밖에 주형 공동으로부터의 공기의 흡인과 용융된 금속의 주형 공동 내에서의 원할한 흐름을 위해 다양한 형태를 가질 수 있고, 그 배치 역시 도 3 및 도 7에 도시한 것과 다른 배치를 할 수 있다.In the above-described embodiments, the blocking members and the suction parts are all formed in a circular shape on a plane, but the shape is not limited thereto and the blocking members 26 'and 26-1 of the casting mold of the second embodiment shown in FIG. ', 26-2') and may have various shapes for the suction of air from the mold cavity and the smooth flow in the mold cavity of molten metal, and the arrangement is also Other arrangements than those shown in Figs. 3 and 7 can be made.

예컨대, 이상의 실시예들에서 차단 부재 및 흡인부는 매트릭스 형태로 배치되어 있지만, 흡인부들을 연속적인 형태로 구성하고 여기에 여러 개의 차단 부재를 배치하는 것도 가능하다.For example, in the above embodiments, the blocking member and the suction part are arranged in the form of a matrix, but it is also possible to configure the suction parts in a continuous form and to arrange several blocking members therein.

한편, 도 4를 참조하여 보면, 상부 금형(10)과 하부 금형(20)에는 각각 통ㄹ로(12) 및 흡인공(23) 사이로 냉각수 통로(16, 27)가 형성되어 있다. 이 냉각수 통로에는 도시하지 않은 외부의 냉각수 공급원에 의해 냉각수가 순환한다.Meanwhile, referring to FIG. 4, the coolant passages 16 and 27 are formed in the upper die 10 and the lower die 20 between the passages 12 and the suction holes 23, respectively. Cooling water circulates through this cooling water passage by an external cooling water supply source (not shown).

용융된 금속이 주형 공동(18)에 유입되면 상부 금형과 하부 금형에 의해 냉각되지만, 이에 의해 주조 금형이 가열된다. 주조 금형의 온도가 높으면 용융 금속의 냉각이 느려져서 금속 소재의 응고 과정에서 결정이 성장할 수 있지만, 본 실시예의 주조 금형은 반복되는 금속 판재의 주조에도 불구하고 냉각수 통로(16, 27)로의 냉각수의 순환에 의해 낮은 온도로 유지되어 용융 금속의 급속 응고가 가능하게 된다.When the molten metal enters the mold cavity 18, it is cooled by the upper mold and the lower mold, but the casting mold is heated thereby. If the casting mold has a high temperature, the cooling of the molten metal may slow down and crystals may grow during the solidification process of the metal material. It is maintained at low temperature by the rapid solidification of molten metal.

이하에서는 제1 실시예의 주조 금형을 이용하여 금속 판재를 주조하는 공정을 설명한다.Hereinafter, a process of casting a metal sheet using the casting mold of the first embodiment will be described.

금속 판재를 주조하기 위한 고상의 금속 재료(1)를 각각의 지지부(11)에 배치하고, 가열 장치(2)의 아크 전극들(3)에 전원을 인가하여 고온의 아크를 발생시킨다. 고온의 아크에 의해 지지부(11)에 놓인 금속 재료들(1)이 가열되어 용융되면 이 용융된 금속 재료가 주형 공동(18)에 유입하도록 진공 흡인 장치(30)의 밸브(33)를 개방한다.A solid metal material 1 for casting a metal sheet is placed on each support 11 and power is applied to the arc electrodes 3 of the heating device 2 to generate a high temperature arc. When the metal materials 1 placed on the support 11 are heated and melted by a high temperature arc, the valve 33 of the vacuum suction device 30 is opened so that the molten metal material flows into the mold cavity 18. .

진공 흡입 장치(30)의 공기 흡인에 의해 하부 금형(20)의 흡인 공동(24)으로부터 공기가 배출되어 부압이 작용하고, 흡인 공동(24)에 하단이 노출되는 흡인공(23)을 통하여 각각의 흡인부(22, 22-1, 22-2)로부터 공기가 흡인된다.Air is discharged from the suction cavity 24 of the lower mold 20 by the air suction of the vacuum suction device 30, and a negative pressure acts, and through the suction hole 23 where the lower end is exposed to the suction cavity 24, respectively. Air is sucked in from the suction portions 22, 22-1, and 22-2.

흡인부(22, 22-1, 22-2)에는 차단 부재(26, 26-1, 26-2)가 놓여 있지만, 이들 사이의 맞닿는 표면 사이의 공기 유동 통로를 통하여 공기가 흡인되어 주형 공동(18)에 부압이 작용하고, 주형 공동(18)에 연통되는 상부 금형(10)의 통로들(12)을 통하여 각각의 지지부(11) 상의 용융된 금속이 통로(12)을 통하여 주형 공동(18)에 유입된다.Blocking members 26, 26-1, and 26-2 are placed on the suction portions 22, 22-1, and 22-2, but air is sucked through the air flow passages between the abutting surfaces therebetween so that the mold cavity ( A negative pressure acts on 18 and molten metal on each support 11 passes through the passages 12 through the passages 12 through the passages 12 of the upper mold 10 in communication with the mold cavities 18. Flows into).

통로들(12)은 내측 표면에 단열성 세라믹 코팅(13)이 있어서 용융된 금속이 통로(12)를 통하여 흐르는 과정에서의 냉각이 최소화하고 결정을 형성하지 않은 상태로 주형 공동(18)에 유입된다.The passages 12 have a thermally insulating ceramic coating 13 on the inner surface thereof so that the molten metal flows into the mold cavity 18 with minimal cooling and no crystal formation during the flow through the passages 12. .

각각의 통로(12)을 통하여 주형 공동(18)에 수직으로 유입되는 용융된 금속의 흐름은 주형 공동(18) 내에서 각각의 통로(12) 하단의 둘레에 통로(12)를 둘러싸는 형태로 배치되어 있는 흡인부들(22, 22-1, 22-2)로부터 작용하는 부압에 의해 흡인부들을 향한 여러 갈래의 흐름을 형성하게 되고, 각각의 통로(12)로부터의 용융된 금속의 흐름은 인접한 통로로부터의 용융된 금속의 흐름과 충돌하여 서로 섞이면서 유동이 중지된다.The flow of molten metal flowing vertically into the mold cavity 18 through each passage 12 is such that it surrounds the passage 12 around the bottom of each passage 12 in the mold cavity 18. Negative pressure acting on the suctions 22, 22-1, 22-2 which are arranged creates a multi-pronged flow towards the suctions, and the flow of molten metal from each passage 12 The flow stops, colliding with each other and colliding with the flow of molten metal from the passage.

이렇게 하여 용융된 금속은 주형 공동(18)을 채우게 되고, 주형 공동(18)을 둘러싸는 상부 금형(10)과 하부 금형(20)에 의해 급속히 냉각되어 결정을 형성하지 않은 상태에서 응고되어 일체로 비정질의 금속 판재를 형성한다. In this way, the molten metal fills the mold cavity 18, and is rapidly cooled by the upper mold 10 and the lower mold 20 surrounding the mold cavity 18 to solidify without forming crystals and integrally. Amorphous metal sheet is formed.

이상으로 본 발명의 실시예들에 따른 주조 금형의 구성 및 이러한 주조 금형을 이용하여 비정질 합금의 판재를 주조하는 과정에 대해 설명하였으나, 본 발명 및 실시예들에 따른 주조 금형은 비정질 합금의 주조에만 이용되는 것은 아니고, 흡인에 의해 금속 재료의 용탕을 주형 공동 내로 흡인하여 냉각하는 방식에 널리 적용될 수 있다.Although the configuration of the casting mold according to the embodiments of the present invention and the process of casting the plate of the amorphous alloy using the casting mold have been described, the casting mold according to the present invention and embodiments is only for casting of the amorphous alloy. It is not used, but can be widely applied to a method of sucking and cooling a molten metal material into a mold cavity by suction.

이상, 본 발명의 실시예들을 설명하였으며, 본 발명은 이러한 실시예들에 한정되지 아니하고, 특허청구범위에 기재한 범위에서 다양한 변경과 변형 및 구성 요소의 부가가 가능하며, 그러한 변형과 변경 및 구성 요소의 부가는 모두 본 발명의 권리 범위에 속함은 자명하다.The embodiments of the present invention have been described above, and the present invention is not limited to these embodiments, and various changes, modifications, and additions can be made in the scope of the claims, and such modifications, changes, and configurations are possible. It is obvious that all additions to the elements belong to the scope of the present invention.

2: 가열 장치 10: 상부 금형 18: 주형 공동
20: 하부 금형 30: 진공 흡인 장치2: heating device 10: upper mold 18: mold cavity
20: lower mold 30: vacuum suction device

Claims

A casting mold for casting a metal sheet by sucking and cooling molten metal into a mold cavity,
A plurality of supports on which the molten metal is disposed or the solid metal material is placed and melted;
A mold cavity in which molten metal is sucked from each support and filled and cooled to form a metal sheet; And
A plurality of passages through which molten metal is sucked from each support into the mold cavity,
The mold cavity includes a first surface through which the plurality of passages communicate, a second surface opposing the first surface, wherein the second surface includes a plurality of suction portions for sucking molten metal from the second surface with the first surface. Is formed extending to the opposite side,
The molten metal entering each mold cavity from each passage forms the flows of molten metal to adjacent suctions and the mold cavity is in contact with the flows of molten metal from the passages adjacent to each other. On the plane of the suctions are arranged between the passages,
Each suction portion is connected to a vacuum source and is configured to suck molten metal by sucking air from the mold cavity, and each suction portion has a blocking member and a vacuum to prevent leakage of the molten metal and allow the flow of air. A casting mold that is disposed between the circles.

The method according to claim 1,
The support is provided and provided in the lower portion of the upper mold and the upper mold to form the passage therein is formed the passage in which the molten metal is sucked from the respective support portion to the mold cavity to form the mold cavity between the upper mold and the upper mold. Including a lower mold,
The lower face of the upper mold forms a first surface of the mold cavity, and the lower mold is provided with a surface facing the lower face of the upper mold to form a second surface of the mold cavity.

The method according to claim 1,
The suction portion is formed concave from the second surface of the mold cavity, a suction hole is formed in the bottom surface of the suction portion in communication with the vacuum source,
The blocking member is formed in a shape complementary to the suction portion, the upper surface of which is placed on the suction portion so as to form part of the second surface of the mold cavity, and a flow passage of air from the mold cavity to the suction hole is formed between the suction portions. It is a casting mold.

The method according to claim 3,
Any one of the abutting surfaces of the blocking member and the suction portion has a surface roughness that allows the flow of air from the mold cavity to the suction hole.

The method according to claim 2,
The passageway of the upper mold is provided with a heat insulating material or a heat insulating coating.

The method according to claim 2,
The casting mold of the lower mold is provided with a common space in communication with the vacuum source in the lower portion of the suction portion.

The method according to any one of claims 1 to 6,
Wherein each suction is disposed spaced apart from the passages on the plane of the mold cavity, wherein each suction is disposed equidistant from the adjacent passage.

The method according to any one of claims 1 to 6,
A casting mold, in which a coolant passage for cooling the casting mold is formed.