KR101960066B1 - 차압 주조의 상형 및 하형의 결합 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예는 상형 및 하형, 상기 상형과 하형의 형합 라인이 접합된 상태에서 상기 상형과 하형 사이의 내부 공간에 형성되는 캐비티 및 상기 캐비티의 횡단면의 최외곽으로부터 외측으로 오프셋(off-set)되는 캐비티 연장부가 형성되되, 상기 캐비티의 최소 두께보다 작은 두께로 형성되는 캐비티 연장부를 포함하는 차압 주조의 상형 및 하형의 결합 구조를 제공한다.

Description

차압 주조의 상형 및 하형의 결합 구조{MOUNTING STRUCTURE OF UPPER MOLD AND LOWER MOLD FOR COUNTER PRESSURE CASTING}

본 발명은 차압 주조의 상형 및 하형의 결합 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 캐비티의 외곽선으로부터 파팅부 라인을 따라 외측으로 연장 형성되는 캐비티 연장부를 포함하는 차압 주조의 상형 및 하형의 결합 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.

상기 캐비티 내부에 충전된 용탕이 냉각되면 액상(液狀)의 용탕은 서서히 응고되어 고상(固狀)으로 상변화되며 완전히 상변화가 이루어진 상태가 되어 주조품의 취출이 가능해진다.

이때, 상기　주조품의 형합면을 따른 테두리 즉, 금형의 상형 및 하형이 접촉하는 부위에는 버어(Burr)가 형성된다. 상기　버어는 인위적으로 형성시키게 되며 치명적인 불량을 미연에 방지하기 위한 구성이다.

즉, 상기 캐비티 내부로 용탕을 주입 시에 용탕이 상기 캐비티를 완전히 채우지 못하거나, 다 채우더라도 기포를 포함한 상태로 응고되면 이러한　주조품은 어떠한 후가공을 하더라도 품질을 향상시킬 수 없는 상태의 불량품이 된다.

이를 방지하기 위하여 플런저는 상기 캐비티 내부의 미충전이나 기포 발생이 방지되도록 상기 용탕에 부가적인 압력을 더 가함으로써 상기　버어를 인위적으로 형성하게 된다.

가공자는 인위적으로 형성된 상기　버어를 상기　주조품의 요구되는 외관 및 치수를 가질 수 있도록 제거해야만 하며, 상기　버어를 제거하는 방법으로는 일반적으로 그라인더(Grinder)를 사용하게 된다.

그라인더는 전원의 인가에 의해서 고속 회전하는 모터에 연삭숯돌을 장착하여 제거하고자 하는 상대물과 연삭숯돌에 마찰력을 발생시킴으로써 상대물을 연삭(硏削)하는 전동공구로서, 작동방법은 비교적 간단하나 연삭 작업시에 진동이 발생되어 상당한 숙련도가 요구된다.

따라서, 상기　버어를 제거하기 위해서는 그라인더의 숙련도가 높은 작업자가 연삭작업을 수행함이 바람직하며 이러한 연삭작업 수행 후에 상기　버어가 커팅 등의 후가공을 통하여 제거됨으로써 상기　주조품의 성형 과정이 완료된다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 주조품의　버어 제거 방법에는 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 다양한 형상의　주조품에는　버어의 형상도 상이하게 나타나며　버어의 제거가 그라인더의 연삭에 의해서 이루어지므로 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 작업자의 숙련도에 따라서　주조품의 품질이 일정하게 확보되지 않게 되는 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 미숙련자의 연삭 작업에 의해서　주조품에 손상을 입히게 되면　주조품의 불량으로 확대되어 폐기해야하므로 경제적인 측면에서 볼 때 바람직하지 못하다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 상형 및 하형의 파팅부 라인을 따라 외측으로 연장되는 캐비티 연장부를 형성하고, 커팅 공정을 통하여 불량률을 저감할 수 있는 차압 주조의 상형 및 하형의 결합 구조를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면은 상형 및 하형, 상기 상형과 하형의 형합 라인이 접합된 상태에서 상기 상형과 하형 사이의 내부 공간에 형성되는 캐비티 및 상기 캐비티의 횡단면의 최외곽으로부터 외측으로 오프셋(off-set)되는 캐비티 연장부가 형성되되, 상기 캐비티의 최소 두께보다 작은 두께로 형성되는 캐비티 연장부를 포함하는 차압 주조의 상형 및 하형의 결합 구조를 제공한다.

일 실시예에 있어서, 상기 캐비티 연장부는 상기 캐비티의 윤곽으로부터 5 내지 10mm범위로 연장될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 캐비티 연장부의 두께는 1 내지 1.5mm일 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상형 및 하형의 파팅부 라인을 따라 외측으로 연장되는 캐비티 연장부를 형성하고, 상기 캐비티 연장부에 의해 형성되는 주조품의 돌출부가 커팅 공정에 의해 쉽게 제거될 수 있으므로 불량률을 저감할 수 있다.

또한, 캐비티 연장부의 두께는 캐비티의 두께보다 작기 때문에 급속 냉각이 가능해지므로 전체적으로 균일한 냉각이 가능하다.

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 주조의 상형 및 하형의 결합 구조에 적용되는 금형을 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 캐비티 연장부를 확대하여 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차압 주조의 상형 및 하형의 결합 구조에 의해 주조된 주조품의 단면도를 개략적으로 나타낸 것이다.

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 주조의 상형 및 하형의 결합 구조에 적용되는 금형을 나타낸 것이고, 도 2는 도 1의 캐비티 연장부를 확대하여 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차압 주조의 상형 및 하형의 결합 구조에 의해 주조된 주조품의 단면도를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 벤트를 구비하는 차압 주조 금형(1)은 하부를 이루는 하형 및 상부를 이루는 상형을 포함할 수 있고, 금형(1)의 내부에는 주조품(11)의 윤곽을 이루는 형상을 갖는 캐비티(10)가 형성될 수 있다.

상기 상형 및 하형의 각각의 일측에는 캐비티(10)의 내부로 용융금속을 공급하도록 주입구(미도시)가 형성될 수 있다.

상기 상형 또는 하형의 타측에는 상기 주입구를 통하여 용융금속을 주입할 때 금형(1) 내부의 공기 및 가스를 배출시키기 위한 배기 통로(미도시)가 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 금형(1)의 내부에 위치하는 주조품(11)의 형상이 성형되도록 캐비티(10)가 형성되어 있고, 상기 캐비티(10) 내부의 면적이 상기 주조품(11)을 성형하기 위한 윤곽에 대응되도록 형성될 수 있다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같은 캐비티(10)는 주조품(11)의 횡단면 형상을 의미할 수 있고, 캐비티(10)의 최외곽으로부터 외측으로 소정 거리만큼 오프셋(off-set)되도록 캐비티 연장부(20)가 형성될 수 있다.

캐비티 연장부(20)는 캐비티(10)의 두께보다 작은 두께로 추가적인 공간을 의미할 수 있다.

즉, 도 2에 도시한 바와 같이 캐비티(10)의 최외곽선으로부터 외측으로 거리d1만큼 연장되는 공간이 형성될 수 있다.

다시 말해, 도 3에 도시한 바와 같이 캐비티(10) 내부에 용탕이 충전되되, 캐비티(10)의 두께보다 작은 두께인 d2로 형성되는 캐비티 연장부(20)가 형성될 수 있다.

여기서, 도 3의 단면도는 본 발명의 일 실시예에 따른 차압 주조의 상형 및 하형의 결합 구조에 의해 주조된 주조품(11)의 단면을 나타내고 있으나, 도 2의 A-A선을 따른 단면 부분과 대응되는 부분을 의미한다.

캐비티 연장부(20)의 반경 방향 외측 길이 d1 및 두께 d2는 주조품(11)의 전체 사이즈 또는 두께에 따라 다양하게 설정될 수 있으나, 바람직하게는 d1의 경우 5 내지 10mm의 범위로 설정될 수 있으며, d2의 경우, 1 내지 1.5mm의 범위로 각각 설정될 수 있다.

후술하는 바와 같이 금형(1) 내부에 용탕 주입 시 우선적으로 캐비티(10)에 충전된 후, 캐비티 연장부(20)로 충전되므로 주조품(11)의 파팅부 라인을 따라 d1 거리로 돌출되도록 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차압 주조의 상형 및 하형의 결합 구조가 적용된 주조 공정을 설명하면 다음과 같다.

우선, 금형(1)의 캐비티(10) 내부에 상기 상기 주입구를 통하여 용탕을 주입하면 상기 용융 금속은 주형의 내부에 형성된 공간에 충전되면서 소정의 형상으로 성형된다.

이때 흡입 수단(미도시)을 작동시키면, 상기 흡입 수단에서 발생되는 흡입력이 캐비티 내부를 통하여 상기 배기 통로로 전달되므로 금형(1) 내부의 공기 및 가스가 상기 배기 통로를 통하여 배출된다.

아울러, 상기 배기 통로를 통하여 공기 및 가스가 배기될 때 상기 주입구를 통하여 주입된 용탕은 금형(1) 내부에 작용하는 흡입력에 의해서 캐비티(10)의 내부에 충전된다.

이때, 상기 용탕은 캐비티(10) 내부에 충전된 후, 연속적으로 캐비티 연장부(20)에 충전된다.

또한, 우선적으로 캐비티(10)에 충전된 용탕이 냉각되기 시작하지만, 캐비티 연장부(20)의 두께는 캐비티(10)의 두께보다 작기 때문에 캐비티 연장부(20)의 냉각 속도가 빠르므로 금형(1) 내부의 전체적인 냉각 속도가 균일해진다.

다시 말해, 캐비티 연장부(20) 내부에 충전된 용탕은 급속 냉각이 이루어질 수 있게 된다.

이후, 금형(1) 내부 전체의 냉각이 완료되면 완성된 주조품(11)이 별도의 이젝팅 플레이트(미도시) 및 이젝트 핀(미도시) 부재 등에 의해 가압되어 금형(1) 내부로부터 외부로 분리될 수 있다.

이후, 상기 주조품(11)의 파팅부 라인(p)을 따라 외측으로 돌출된 돌출부(21)는 캐비티 연장부(20)의 길이인 d1로 돌출된 상태로 형성될 수 있다.

돌출부(21)는 종래에 비하여 두꺼운 주조 부분이 추가적으로 마련되는 것으로써, 종래의 그라인딩 및 커팅 공정에 비하여 후가공이 용이해질 수 있다.

또한, 차압 주조 시 캐비티 연장부(20) 내부에 충전되는 용탕은 중심부에 비하여 얇은 공간을 이루므로 상대적인 급속 냉각이 이루어질 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.

1: 금형
10: 캐비티
11: 주조품
21: 돌출부
20: 캐비티 연장부

Claims (3)

1. 상형 및 하형;
   상기 상형과 하형의 형합 라인이 접합된 상태에서 상기 상형과 하형 사이의 내부 공간에 형성되는 캐비티; 및
   상기 캐비티의 횡단면의 최외곽으로부터 외측으로 5 내지 10mm 범위로 연장되도록 오프셋(off-set)되어 형성되되, 상기 캐비티의 최소 두께보다 작은 두께인 1 내지 1.5mm 범위의 두께로 형성됨으로써 냉각속도가 상기 캐비티의 냉각속도보다 커지는 캐비티 연장부를 포함하는 차압 주조의 상형 및 하형의 결합 구조.
   
   
2. 삭제
3. 삭제

Images