KR102152765B1 - 다이캐스팅 노즐 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다이캐스팅 방법 및 금속 용금(4)의 다이캐스팅을 위한 고온-챔버 시스템(1)에 사용하는 다이캐스팅 노즐 시스템(10)에 관한 것으로서, 다이캐스팅 노즐 시스템은 주조 용기(3) 및, 고르게 가열된 다이캐스팅 노즐(40)들 중 어느 한 머신 노즐(7)로부터 용금(4)을 분배하는, 용금 분배기(20)를 갖는 고온-챔버 다이캐스팅 머신(2)을 포함한다. 다이캐스팅 노즈ㄹ(40)들의 탕구 영역(42) 및 주조 용기(3) 사이에는 적어도 하나의 체크 밸브(48)가 배치되고, 체크 밸브는 용금(4)이 탕구 영역(42)으로부터 주조 용기(3) 방향으로 역류하는 것을 방지한다. 본 발명에 따르면, 체크 밸브(48)는 적어도 상부 다이캐스팅 노즐(40)들의 탕구 영역(42) 및 각각의 다이캐스팅 노즐(40)들로 가는 용금 분배기(20)에 용금 탕도(22)들의 최종 지로 사이에 개별적으로 배치된다.

Description

다이캐스팅 노즐 시스템

본 발명은 다이캐스팅 방법 및 금속 용융물의 다이캐스팅을 위한 고온-챔버에 사용되는 다이캐스팅 노즐 시스템에 관한 것으로, 이 시스템은 주조 용기 및 용금 분배기를 갖는 고온-챔버 다이캐스팅 머신을 포함하고, 이 머신은 고르게 가열된 다이캐스팅 노즐들 중에 어느 한 머신 노즐로부터 용금을 일정하게 분배한다. 다이캐스팅 노즐들의 탕구 영역과 주조 용기 사이에는 적어도 하나의 체크 밸브가 배치되고, 체크 밸브는 탕구 영역으로부터 주조 용기 방향으로 용금이 역류하는 것을 방지한다.

기존의 다이캐스팅 방법에서 다이캐스팅 노즐과 주조 금형 사이의 탕도들에서 경화되고, 탈형 이후 주물들을 결국 원치 않는 방식으로 연결하는, 주조 부산물인 탕구는 일반적으로 주물의 무게에 40% 내지 100%를 차지하는 부가적인 재료 투입을 초래한다. 탕구를 재료 재활용을 위해 다시 녹이더라도, 이는 에너지 손실과 불순물과 산화 파편의 발생으로 인한 품질 손실을 수반한다. 무탕구(sprueless) 다이캐스팅은 이 단점을 회피한다.

무탕구 다이캐스팅을 위해선, 각각의 주조부마다 도가니에서 주형으로 액체 상태의 용금을 보냈다가 되돌리거나, - 그러나 이 역시 품질 또는 적어도 시간에서 손실을 초래한다 - 또는 주형의 탕구에 액체 상태의 용금을 공급하는 것이 필요하다. 후자는 고온-챔버 접근법으로 이루어지고, 여기에서 모든 탕도들은 탕구까지 가열되어서 용금이 액체 상태로 남아있고, 유리하게는 동시에 도가니로 역류하는 것이 방지된다.

도가니로의 역류는 밸브들을 통해서 방지될 수 있지만, 특히 유리하게는 다이캐스팅 노즐에 개방된 탕구를 막는 경화된 용금의 플러그를 통해서도 방지될 수 있다.

기존의 밸브들이 용금의 도가니로의 역류를 방지하지만, 다중-경로 시스템의 경우에 밸브들은 용금이 상위-레벨 경로들에서 하위-레벨 경로들로 흘러가는 것 및 다이캐스팅 노즐로부터 누출되는 것을 방지하는데 부적절하다. 이것은 경화된 용금의 플러그를 이용한 폐쇄를 통해 방지되면서도, 용융과 경화 간에 빠른 전환이 필요하기 때문에, 짧은 작업 주기 시간을 달성하기가 어렵고 그래서 이 방법으로 높은 동력을 달성하기 어렵다.

이러한 문제는, 간단한 온도 제어와 단순한 구조를 가능케 하는, 용금에 대한 다이캐스팅 고온-챔버 시스템에 사용되는 다이캐스팅 노즐 시스템을 제공하는 목적이 되었다.

이 목적은 용금의 다이캐스팅을 위한 고온-챔버 시스템에 사용되는 다이캐스팅 노즐 시스템에 있어서, 가열된 다이캐스팅 노즐들 중 어느 한 머신 노즐로부터 용금을 고르게 분배하는, 주조 용기 및 용금 분배기를 갖는 고온-챔버 다이캐스팅 머신을 포함하고, 적어도 하나의 체크 밸브가 다이캐스팅 노즐들의 탕구 영역 및 주조 용기 사이에 배치되고, 상기 체크 밸브는 용금이 탕구 영역에서 주조 용기 방향으로 역류하는 것을 방지하는, 다이캐스팅 노즐 시스템에 의해 해결된다. 이를 위하여, 알루미늄의 용융 온도까지 이르는 용융 온도를 갖는 저-점성 용금, 특히 비철금속이 지배적으로 제공된다. 종래기술에선, 그러나, 액체 용금은 중력때문에 상부 노즐로부터 철회될 수 있고 동시에 원치 않는 방식으로 하부 노즐에서 흘러나올 수 있다.

이 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따르면, 체크 밸브는 적어도 상부 다이캐스팅 노즐, 또는 다중 노즐인 경우에 상부 다이캐스팅 노즐들의 탕구 영역 및 각각의 다이캐스팅 노즐들로 가는 용금 분배기 내 최종 지로(final branch) 사이에 개별적으로 배치된다. 이를 통해, 용금은, 특히 개방형 주형일 경우에 오염과 위험을 일으키는 용금 분배기를 통한 아무런 용금이 주입되지 않을 때에 용금 분배기를 통한 용금이 주입되지 않는 어느 때에도 다이캐스팅 노즐들로부터 빠져 나오는 것이 방지될 수 있다. 용금 누출의 위험은 용금 탕도들이 용금 분배기 내 연통하는 파이프의 형상을 하고 있어서, 용금 분배기의 상부 영역에 배치된 다이캐스팅 노즐로부터의 용금이 역류할 수 있고 그에 따라 용금이 중력의 영향으로 인하여 용금 분배기의 하부 영역 내 배치된 다이캐스팅 노즐의 밖으로 흐를 수 있게 되는 사실로부터 기인한다. 그러나 이는 다이캐스팅 노즐의 탕구 영역 및 적어도 상기 다이캐스팅 노즐로 가는 용금 분배기 내, 예를 들면 상부 다이캐스팅 노즐 자체 내에 최종 지로 사이의 영역에 체크 밸브에 의해서 방지된다.

유리한 일 실시에에 따르면, 다이캐스팅 노즐들은 노즐 본체의 영역에서 내부 및/또는 외부로부터 가열될 수 있고, 적어도 가공하고자 하는 용금의 열 전도율을 가지고 개별적으로 가열될 수 있는 탕구 영역들을 포함한다. 특히 유리한 것은 만약 가열이 외부로부터 수행되고 열이 탕구 영역들로 전달되는 경우, 내장 히터를 생략할 수 있다. 그리하여 외부로부터 가열되는 다이캐스팅 노즐의 제공이 이뤄지고, 여기서 외장 히터는 인쇄 히터(두꺼운 필름 히터)로도 구성될 수 있다. 외장 히터는, 수축 끼워맞춤될 수 있고 히터가 들어있는 황동 또는 고급 강철 슬리브를 통과해 형성될 수 있다.

탕구 영역의 낮은 열 방산으로 인하여, 다이캐스팅 노즐은 가열된 노즐 본체에서 탕구 영역으로 전달된 열에 의해 간접적으로 가열될 수 있다. 가능한 최대 열 전도도, 그리고 용금 자체의 열 전도도(예. Zn > 100 W/mK, Mg 약 > 60, Al 약 235 W/mK) 보다 낮지 않은 모든 경우는, 예를 들면 몰리브덴 합금, 텅스텐 또는 열 전도성 세라믹 물질과 같은, 적절한 물질의 선택을 통해 가능케 된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 다이캐스팅 노즐은 내부에서 가열되고, 이 역시 본 발명의 범위 내에 있다.

추가적인 유리한 점으로서, 탕구 영역으로부터 캐스팅 주형의 방향으로 열 방산을 줄이는 방열 장치를 각각의 다이 캐스팅 노즐의 탕구 영역에 제공한다. 탕구 영역에 위치하는 단열재는 특히 이에 적합하다. 단열재는 여기서, 티타늄 합금 또는 세라믹과 같은, 낮은 열 전도율을 갖고 탕구 영역을 둘러싸는 물질로 만들어진 단열 페룰(ferrule)로 구성되거나, 또는 탕구 영역 내에 단열 공기, 가스 또는 진공 층으로 구성되거나, 및/또는 단열 공간으로서 역할을 하는 균일한 또는 원주형 공기 갭을 형성하는, 다이캐스팅 노즐 본체 및 캐스팅 주형 사이의 일정한 공기 층으로 구성되는 것을 생각할 수 있다. 단열은 열 손실을 피하고 화력을 최소화하는데 기여한다.

주형의 탕구 영역은 바람직하게는 주형으로의 열 방산을 줄이는 단열재를 포함한다. 단열재는 노즐의 부분을 형성하고, 플라스틱 사출 성형 기술과 반대로, 주형 또는 용금에 의해 형성되지 않는다. 상기 단열을 대신해서 또는 추가해서, 가열되는 주형의 탕구 영역을 더 제공하고, 이것은 말하자면 “능동 단열”을 생성하여, 이러한 추가적인 수단에 의해 탕구 영역으로부터의 열 방산을 더 줄이고자 한다. 이를 통해, 탕구 영역에 용금은 액체 상태로 남아있고 주물의 분리 이후 다시 녹일 필요가 없다. 이것은 노즐 내 용금을 공급하는 모든 장점들을 제공함과 동시에 간단한 방식으로 노즐의 가열을 달성한다. 이를 위하여 단열 물질로 제조되는 노즐의 전방부를 제공한다.

대안적으로, 열 방산을 줄이기 위하여 카운터-히터를 포함하는 추가적인 일 실시예가 제공된다. 상기 카운터-히터는 바람직하게는 탕구 주위에 배치되고 개별적으로 온도-제어될 수 있는 분절로 구성되고, 및/또는 개별적으로 가열 가능한 탕구 영역으로 구성된다. 이의 작동에 높은 동적 CO₂ 사이클을 사용하는 카운터-히터는 특별히 유리한 것으로 증명되었다.

높은 제품 품질은 다이캐스팅 노즐의 탕구 영역의 영역에 분리 에지를 포함하는 탕도에 의해 달성되고, 분리 에지는, 탕구 영역이 주형에서 떨어져 나갈 때 물품이 분리되는 곳인, 탕구 영역에 경화된 용금의 단면이 좁아지는 파단 지점을 형성하도록 설계된다. 분리 에지는 중앙 덕트의 외측 상에 또는 용금 덕트의 내측 상에 원주형으로 어느 한쪽에 배치되고, 각각의 경우에 탕구 영역을 향해 위치된 하단부에 배치된다. 양쪽에 배치되는 것도 역시 제공될 수 있다.

더욱이, 탕구 영역에 온도 센서를 배치하는 것이 유리함을 보여주었다. 상기 온도 센서는 노즐 히터를 제어하는데 사용할 수 있는 측정된 값들을 생성한다. 제어된 노즐 히터는 최적화된 절차를 가능케 하고, 생산성과 제품 품질을 증가시키고, 다이캐스팅 노즐의 마모를 줄여준다. 그래서, 탕구에 가까운 영역인 노즐의 전방 영역에 온도 센서는 그 측정된 값들이 노즐 히터를 제어하는데 사용된다는 점에서 히터의 최적화된 작동을 달성하는데 도움이 된다.

다이캐스팅 노즐의 노즐 채널 내 직접적인 체크 밸브의 배치는 특별히 유리함을 보여주었다. 적절한 체크 밸브는, 밸브 시트와 협동하는, 특히 케이지 내, 자유 이동 볼을 포함한다.

노즐에 정의된 탕구 기하구조를 포함하는 경우가 선호된다. 예를 들어, 깔끔한 분리를 위해 링이 제공되고, 추가적으로 제공되는 형상들은 십자 또는 별 모양일 수 있다. 링을 형성하는 중앙 덕트는 탕구 영역을 통과해 도달하는 종방향 구멍을 가질 수 있다. 이것은 균등하게 양호한 분리를 통해 용금의 향상된 흐름을 달성한다. 분리의 질은 탕구 영역에 내부 및/또는 외부에 배치될 수 있는 분리 에지에 의해 더 향상된다. 그래서 다이캐스팅 노즐은 유리하게는 개개의 요구사항들에 맞춰진 탕구 기하구조를 갖는다.

탕구는 열이 주물, 즉 제품으로 흘러가야만 식을 것이고, 주물이 탕구 영역에 연결된 채 남아있는 한은 탕구 영역을 식힌다. 그러나, 탕구 영역은 노즐의 탕구 영역에 단열로 인해 단지 적은 양의 열이 주형으로 직접 방산하기 때문에, 너무 많이는 식지 않는다. 이렇게 하여, 열 흐름은 기본적으론 액화 또는 경화된 용금을 통하는 방향으로 마련된다.

본 발명의 추가적인 관점은 위에 기술한 바에 따른 다이캐스팅 노즐 시스템을 이용한 다이캐스팅 방법이다. 이 다이캐스팅 방법은 다음의 방법 단계들을 포함한다:

· 영구적이고 고르게 가열된 다이캐스팅 노즐을 캐스팅 주형에 설치하는 단계;

· 탕도와 탕구를 통해서 캐스팅 주형으로 용금을 주입하는 동안 체크 밸브를 개방하는 단계;

· 탕구 영역을 포함하는 캐스팅 몰드 내 제품을 얻기 위해 용금을 경화시키는 단계로서, 열은 탕구 영역에서 제품으로 흘러가는, 경화 단계;

· 다이캐스팅 노즐을 들어내어 제품을 분리하는 단계로서, 탕구 영역으로부터 열 방산은 발생하지 않는, 단계;

· 노즐 본체로부터의 연속된 열 흐름을 통해 다이캐스팅 노즐들 각각의 탕구 영역 내 경화된 용금을 용융시키는 단계로서, 상부 노즐들로부터 분배기를 통해 흐르는 용금은 상부 노즐들의 영역 내 체크 밸브들을 폐쇄함으로써 분배기의 하부 노즐들에서 흘러나오는 것이 방지되는, 용융시키는 단계.

이러한 방법은 탕구 영역에 밀폐 용금 플러그의 형성을 요하지 아니하여, 다이캐스팅 작업 주기 빈도가 증가될 수 있고 다이캐스팅 노즐 상에 교류하는 열 스트레스가 줄어들 수 있다. 또한, 용금은 누출로부터 더 확실하게 방지될 수 있다.

본 발명의 추가적인 세부 내용, 특징들 및 장점들은 연관된 도면들을 참조한 예시적인 실시예에 대한 다음의 설명으로부터 명확해진다. 도면에 있어서:
도 1은 본 발명에 따른 다이캐스팅 노즐 시스템의 도식적인 도면;
도 2는 두 개의 다이캐스팅 노즐을 갖는 본 발명에 따른 다이캐스팅 노즐 시스템의 도식적인 단면도;
도 3은 다이캐스팅 노즐의 추가적인 실시예의 도면;
도 4는 본 발명에 따른 일 실시예의 다이캐스팅 노즐의 탕구 영역에서의 상세도;
도 5는 본 발명에 따른 다이캐스팅 노즐 시스템의 추가적인 실시예의 도면;
도 6은 본 발명에 따른 다이캐스팅 노즐 시스템의 추가적인 실시예의 도면;
도 7은 본 발명에 따른 다이캐스팅 노즐의 추가적인 실시예의 도면; 그리고
도 8은 수 개의 상이한 탕구 기하 구조들의 도면이다.

도 1은, 기지의 고온-챔버 다이캐스팅 머신(2)과 연결된 본 발명에 따른 일 실시예의 다이캐스팅 노즐 시스템(10)을 포함하는 고온-챔버 시스템(1)을 도식적으로 도시한다. 고온-챔버 다이캐스팅 머신(2)은 용금(4)이 담긴 주조 용기(3)를 포함한다. 후자는, 피스톤 드라이브(6)에 의해 구동되는 피스톤(5)에 의해서 하방의 힘을 받아, 용금(4)이 머신 노즐(7)을 통해 다이캐스팅 노즐 시스템(10)에 도달하게 한다.

다이캐스팅 노즐 시스템(10)에 있어서, 용금(4)은 첫번째로 개별 다이캐스팅 노즐들(40) 사이에서 용금(4)을 분배하는 용금 분배기(20)로 가게 된다. 다이캐스팅 노즐들(40)은 캐스팅 주형(30)의 일 부분으로서 고정 주형 절반부(32)와 직접 연결된다. 고정 주형 절반부(32) 및 이동 주형 절반부(34) 사이에는 용금(4)이 주입되고 경화됨에 따라 제품이 형성되는 곳인 공동(36)이 위치하고 있다.

도 2는 상부에 하나 하부에 하나, 두 개의 다이캐스팅 노즐들(40)을 갖는 본 발명에 따른 다이캐스팅 노즐 시스템(10)의 일 실시예의 도식적인 단면도를 도시한다. 다이캐스팅 노즐들(40)은 캐스팅 주형(30)의 고정 주형 절반부(32)로 삽입되고 용금 분배기(20)와 연결된다. 다이캐스팅 노즐(40)이 지지되는 곳인, 두 개의 방사상 시트들(24) 및 하나의 축상 시트(26)는 캐스팅 주형(30) 내부에 다이캐스팅 노즐을 제 자리에 고정시킨다. 전방 방사상 시트(24)의 밀폐 기능은 또한, 여기엔 도시되지 않은, 추가적인 실링 부재에 의해서 더 향상될 수도 있다. 이 간극의 기능은 도 3과 연관지어서 더 상세히 설명할 것이다.

다이캐스팅 노즐 시스템(10)이 작동하면, 머신 노즐은 이것이 끼워진 머신 노즐 보스(12)에 위치되고, 그리고 기계적 압력 하에서 용금 분배기(20)와 단단히 연결된다. 이를 통해서, 용금은 주조 용기로부터 용금 분배기(20)의 용금 탕도(22)로 그리고 다이캐스팅 노즐들(40)로 흘러서 그 각각의 노즐 채널들(41)에 도달할 수 있다. 노즐 채널(41)로부터, 용금은 유동 방향으로 개방된 체크 밸브(48)를 관통해 탕구 영역(42)으로 흐르고, 탕구 영역에서 공동(36)으로 용금이 주입된다. 거기서, 제품은 공동 내 용금이 경화됨으로써 형성된다. 용금의 열이 (대개 추가적으로 식는) 캐스팅 주형(30)을 통해서 방산되기 때문에 용금은 또한 탕구 영역(42)에서도 더 경화될 수 있다.

특히 유리한 일 실시예에 있어서, 체크 밸브는 볼 밸브로 구성되고 볼은 저 중량을 갖고 가령 일 밀리미터의, 짧은 스트로크를 수행한다. 이 특성은 다이캐스팅 노즐이 본 발명에 따른 그의 기능을 매우 동적인 방식으로 수행할 수 있게 해준다.

완제품의 탈거를 위하여, 이동 주형 절반부(34)는 들어올려진다. 이 과정에서, 제품은 다이캐스팅 노즐(40)의 탕구 영역(42)으로부터 분리된다. 제품의 분리 및 이동 주형 절반부(34)의 탈거는 그와 동시에 캐스팅 주형(30)으로의 열 방산을 제거한다. 노즐 히터(43)에 의해 생성되고 그 위에 다이캐스팅 노즐(40)로 전달되는 열은 탕구 영역(42)에 경화된 용금을 재용융시킬 정도로 충분하게 탕구 영역(42)을 가열한다. 노즐 히터(43)는 이 경우에, 예를 들어 황동 또는 고급강으로 만들어진, 슬리브로 구성되고, 슬리브는 히터를 포함하고 다이캐스팅 노즐(40)의 본체 상에 끼워진다.

결론적으로, 다이캐스팅 노즐들(40)의 탕구 영역은 용금의 배출을 위해 다시 개방된다. 단 하나의 다이캐스팅 노즐(40)만이 존재하는 한, 용금이 모세관 힘 또는 압력 등화(pressure balance)의 결여로 인해서 빠져나오는 것이 방지된다. 그러나, 다중 다이캐스팅 노즐들이 제공되는 순간, 특히 포개지는 방식으로 배치되었을 때, 공기는 탕구 영역(42)을 통해 상부 다이캐스팅 노즐(40)로 들어갈 수 있다. 그리고 들어간 공기는 용금 분배기(20)의 용금 탕도(22)에 압력 등화가 일어나, 용금이 상부 다이캐스팅 노즐(40)로부터 용금 탕도(22)로 역류할 수 있고, 특히 캐스팅 주형(30)이 개방된 경우에, 원치 않는 방식으로 하부 다이캐스팅 노즐(40)로부터 빠져 나올 수 있다. 물론 이와 같은 것은 용금이 탕구 영역에 경화되지 않고 유체로 남아있는 경우에 적용된다.

용금이 흘러나오는 것을 방지하기 위하여, 본 발명에 따르면 용금 분배기(20)의 용금 탕도(22)로 용금이 역류하는 것을 방지하는 체크 밸브(48)가 제공된다. 결론적으로, 압력 등화가 없어서, 용금은 하부 다이캐스팅 노즐(40)로부터 빠져나올 수 없다. 이를 통해서, 각각의 하부 노즐들의 탕구 영역(42)은 경화된 용금 플러그 또는 노즐 바늘과 같은 폐쇄를 위한 추가적인 수단 없이도 실용적으로 밀폐가 유지된다.

도 3은 탕구 영역(42)의 상세도를 포함한 본 발명에 따른 다이캐스팅 노즐 시스템(10)의 다이캐스팅 노즐(40)의 일 실시예의 도식적인 단면을 도시한다. 다이캐스팅 노즐(40)은 용금 분배기(20)와 결속되어, 용금 탕도(22)가 노즐 채널(40)과 연통된다. 나아가, 여기에 도식적으로 도시된, 체크 밸브(48)는 유리하게는 노즐 채널(41) 내부에 배치된다. 그러나, 이것은 용금 탕구(22)의 도시된 구역내 어느 위치에 배치되어도 좋다.

추가적으로 도시된 것은 노즐 히터(43) 및, 다이캐스팅 노즐(40)을 받치고 있는, 고정 주형 절반부(32)의 일부분(상세도에서만)이다. 탕구 영역(42)의 받치고 있는 지지부, 즉 방사상 시트(24)를 통해 다이캐스팅 노즐(40)에서 고정 주형 절반부(32)로 열이 방산되는 것을 회피하기 위하여, 단열재가 제공된다. 도시된 예시에서는, 상기 단열재는, 다이캐스팅 노즐(40)의 대부분을 둘러싸는 공기층(58), 및 특히 탕구 단열재(50)에 존재한다. 탕구 단열재(50)는 탕구 영역(42)에 직접적으로 배치된다. 이것은 공기, 몇몇 다른 가스 또는 단열 물질이 도입된 빈 공간으로 구성된다. 더욱이, 감소된 열 전도성을 갖는 상이한 물질, 예를 들어, 세라믹 물질로 제작되는 탕구 영역이 제공된다. 탕구 단열재(50)는 형상 잠금 또는 부착 연결을 통해 중공 공간을 정의하도록 구성된 접합 부품들로 형성될 수 있다.

탕구 단열재(50)는 특히 효과적으로 방사상 시트(24)를 통해 대부분의 열이 방산되는 것을 막는다. 이것은 탕구 영역(42)에 추가적인 히터의 배치가 필요 없이 기존의 노즐 히터(43)를 통해서 탕구 영역(42)의 가열 및 거기에 경화된 용금의 용융을 가능하게 한다. 그러나, 탕구 영역에 별도의 노즐 히터가 제공되는 그러한 대안적인 해결 수단 역시 본 발명의 범위 내에 있다.

상세도에서 화살표가 있는 점선들은 노즐 채널(41)의 최종 구역 내에서 및 탕구 영역(42)으로의 용금 흐름의 경로를 더 나타낸다. 도시된 실시형태의 예시에서, 탕구 영역(42)은 환형의 탕구 기하 구조를 갖는다. 후자는 용금을 밖으로 그리고 원통형의 갭으로 보내는, 환형의 탕구 기하 구조가 되게 하는, 중앙 덕트(61)를 갖는 탕구 영역(42)에 근접한 용금 탕도(41)로 형성된다. 더 많은 유리한 탕구 기하 구조들이 도 8에 도시된다.

도 4는 탕구 영역(42)에 본 발명에 따른 다이캐스팅 노즐(40)의 상세의 일 실시예의 도식적인 단면도를 도시한다. 도 3에서 처럼, 노즐 채널(41) 내 용금 흐름은 여기서도 잘 나타나 있다.

본 발명에 따른 다이캐스팅 노즐(40)의 중요한 특징은 탕구 영역(42)에서 보인다. 후자는 일측 또는 양측에 제공될 수 있는, 즉 중앙 덕트(61)에 내측면 및/또는 용금 덕트(41)의 하부 부위에 외측면 상에 개별 원주형 돌출부로서 제공될 수 있는 분리 에지(60)를 포함한다. 도시된 것은 내측 및 외측 영역에서의 양면 구성이고, 여기서 분리 에지(60)는, 경화된 용금으로 구성된 제품 및 "동결된" 탕구 영역, 즉 상기 영역에 형성된 용금 플러그 사이에 좁아진 단면을 생성한다. 상기 감소된 단면은 정의된 방식으로 탕구 영역에 용금 플러그로부터 제품이 분리되는 파단 지점을 형성하여, 후처리가 필요 없는 제품에 적절한 탕구의 생성을 제공한다.

도 5는, 도 3의 도면과 유사하게, 탕구 영역(42)의 상세도를 포함하는 본 발명에 따른 다이캐스팅 노즐 시스템(10)의 일 실시에의 도식적인 도면이고, 상세도는 고정 주형 절반부(32)에 더하여 이동 주형 절반부(34) 및 공동(36)도 보여준다.

그러나, 여기에서는 도 3의 실시형태의 예시와 비교하여 수 개의 상이한 점들이 있다. 이것은 탕구 영역(42) 및 노즐 히터(44)의 환경과 관련된다. 후자는 다이캐스팅 노즐의 본체에 원주형의 홈에 내장된다.

탕구 영역(42)에서, 고정 주형 절반부(32)의 일부분이 도시되고, 이것은 단열 공기층(58)이 상기 고정된 주형 절반부와 다이캐스팅 노즐(40) 사이에 형성되도록 형성된다. 또한, 이 영역에서 온도 센서(62)가 배치되고, 리드(63)를 통해 연결된다. 상세도에서, 상기 리드를 위한 채널은 히터의 공급 라인을 위해서도 사용될 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 다이캐스팅 노즐 시스템(10)의 일 실시예의, 상세도를 포함하는, 도식적인 단면도를 도시하며, 이것은 도 3 및 도 5에서 보여지는 것과 가열 유형 및 탕구 영역(42)의 디자인 측면에서 상이하다. 고정 주형 절반부(42)로부터의 단열을 향상시키기 위해서, 탕구 영역(42)은, 가령 티타늄 합금으로 만들어진, 단열 페룰(59)을 구비한다. 상기 단열 페룰은 탕구 영역(42)에 배치되고 방사상 시트(24)의 영역에서 후자를 둘러싼다.

도시된 실시형태의 예시에서, 다이캐스팅 노즐(40)은 인쇄 노즐 히터(45)를 통해 가열되고, 인쇄 노즐 히터는 나선형 구성으로 다이캐스팅 노즐(40)의 본체에 적용되고 이동 보호 슬리브에 의해 보호된다.

도 7은 본 발명에 따른 다이캐스팅 노즐(40')의 추가적인 실시예의 도식적인 단면도이고, 이것은 상술한 실시예들과 상당히 상이하다. 이것은 통합 가열 로드로서 구성되는 노즐 히터(46)를 포함한다. 노즐 히터(46)는 노즐 채널(41)로 둘러싸이고, 그렇게 함으로써 중공 실린더의 모양을 갖는다. 이를 통해, 열은 열 방산에 대처하는 어떠한 특수한 단열 수단도 필요 없이, 쉽게 탕구 영역(42)으로 직접 안내된다. 이 실시예는 600℃가 넘는 용융 온도를 갖는 용금의 사용에, 또는 용금이 하나의 다이캐스팅 노즐에서 서로 인접하여 가깝게 위치한 여러 개의 공동들로 공급되는 다중 관문(multi gating)에 특히 유리하다.

이러한 다이캐스팅 노즐(40')을 채용하면 중공 실린더형 노즐 채널(41)은 체크 밸브가 없는데 후자는 용금 분배기의 용금 탕도에 배치되어야 하기 때문이다.

노즐 채널(41)은 탕구 영역(42)과 연결되고, 제시된 실시형태의 예시에선 점-모양의 구성을 갖는다.

추가적인 탕구 모양들은 도 8에 도시된다.

도 a)는, 다중-공동 주형을 채우는데 사용될 수 있는 다중 경로 노즐의 탕구 기하 구조를 보여준다. 그래서 이 경우에, 용금은 하나의 공동만이 아니라 서로 인접해서 가까이 배치된 여러 개의 공동들로 주입되어, 여러 개의 부품들이 하나의 노즐로 제작될 수 있다.

도 b)는 도 2 내지 도 6의 단면도로부터 기인하고 짧은 주조 시간을 위해 큰 단면을 갖는 환형 탕구로 형성되는 탕구 기하 구조를 보여준다. 링, 즉 중앙 덕트(61)(도 3 및 도 4 참조) 안에 배치된 첨단(tip)은 가열된 노즐 본체로부터 탕구 영역으로의 열 전달을 위해 제공되고 이를 위하여 특별히 높은 열 전도성을 갖는 물질, 가령 적절한 합금으로 만들어진다. 이를 통해, 제품이 분리되어서 열 흡수부가 제거됨에 따른 탕구 영역에 경화가 될 수 있는 어느 용금도 빠르게 재용융되어서, 추가적인 제품의 제작을 위한 새로운 다이캐스팅 사이클이 시작할 수 있다. 이것은 특히 탕구 영역 전체가 특별히 높은 열 전도성을 갖는 상기 물질로 만들어진 경우에 더욱 지지될 수 있다.

도 c)에서 환형 탕구는 링 안에 중심으로 배치된 점-모양의 탕구에 의해 보강되어, 매우 큰 체적 유량이 용금에 달성될 수 있게 한다. 추가적인 환형 탕구가 없는 점-모양 탕구 역시 제공될 수 있다. 이러한 변형은 이미 도 7에 도시된 다이캐스팅 노즐(40)에서 기인한다.

도 d) 내지 도 f)는 각각 탕구에 유사한 안정성을 제공하면서도 특히 공동이 큰 부피를 갖는 경우에, 공동으로 용금의 빠른 주입을 제공하는 탕구 기하 구조를 보여준다. 이것은 하나의 선, 두 개의 교차선, 또는 별 모양의 탕구 기하 구조를 형성하기 위해서 환형 탕구 기하 구조로부터 측방향으로 발생하는 홈들에 의해 달성된다.

1 고온-챔버 시스템
2 고온-챔버 다이캐스팅 머신
3 주조 용기
4 용금
5 피스톤
6 피스톤 드라이브
7 머신 노즐
10 다이캐스팅 노즐 시스템
12 머신 노즐 보스
20 용금 분배기
22 용금 채널
24 방사상 시트
26 축상 시트
30 캐스팅 주형
32 고정 주형 절반부
34 이동 주형 절반부
36 공동
36' 제품
40, 40' 다이캐스팅 노즐
41 노즐 채널
42 탕구 영역
43 노즐 히터(슬리브)
44 노즐 히터(원주형 홈)
45 노즐 히터(이동 슬리브)
46 노즐 히터(내부 히터)
48 체크 밸브
50 탕구 단열재
58 단열 공간
59 단열 페룰
60 분리 에지
61 중심 덕트
62 온도 센서
63 리드

Claims (12)

1. 탕구 영역을 갖는 적어도 하나의 상부 다이캐스팅 노즐 및 적어도 하나의 하부 다이캐스팅 노즐을 포함하는, 다이캐스팅 노즐 시스템(10)으로서,
   용금이 주형의 탕구에 액체 상태로 공급되는 고온-챔버 공정에서, 금속 용금(4)의 다이캐스팅을 위한 고온-챔버 시스템(1)에 사용되고,
   상기 고온-챔버 시스템(1)은 주조 용기(3) 및 용금 분배기(20)를 갖는 고온-챔버 다이캐스팅 머신(2)을 포함하고, 상기 용금 분배기(20)는 용금(4)을 머신 노즐(7)에서 가열된 다이캐스팅 노즐(40)들로 고르게 분배하고 상기 다이캐스팅 노즐(40)들은 상기 용금 분배기의 용금 탕도(22)들을 통해 서로 결합되어 있어서, 적어도 하나의 상부 다이캐스팅 노즐에 공기가 들어갈 경우 용금이 적어도 하나의 하부 다이캐스팅 노즐로부터 흘러나올 수 있으며,
   상기 탕구 영역(42)으로부터 주조 용기(3) 방향으로 용금(4)의 역류를 방지하기 위해 적어도 하나의 체크 밸브(48)가 제공되는, 다이캐스팅 노즐 시스템에 있어서,
   상기 체크 밸브(48)는 상기 적어도 하나의 상부 다이캐스팅 노즐의 탕구 영역(42) 및 상기 적어도 하나의 상부 다이캐스팅 노즐이 배치된 상기 고온-챔버 시스템(1)의 용금 분배기(20) 내 용금 탕도(22)들의, 용금(4)이 배출되는 탕구 영역(42) 이전에 분기된 마지막 탕도인 최종 지로 사이에 개별적으로 배치되는, 다이캐스팅 노즐 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 다이캐스팅 노즐(40)은, 상기 다이캐스팅 노즐(40)의 본체 영역에서 내부로부터 또는 외부로부터, 또는 내부 및 외부로부터 가열될 수 있는 탕구 영역(42)을 포함하고, 상기 탕구 영역(42)은 적어도 용금(4)의 열 전도성에 대응하는 열 전도성을 갖는 물질로 만들어지는, 다이캐스팅 노즐 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 탕구 영역(42)은 별도로 가열될 수 있는, 다이캐스팅 노즐 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   각각의 다이캐스팅 노즐(40)의 탕구 영역(42)에는, 상기 탕구 영역(42)으로부터 캐스팅 주형(30)의 방향으로 열 방산을 줄이는 방열 장치가 제공되는, 다이캐스팅 노즐 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 방열 장치는 상기 탕구 영역(42)의 단열재(58, 59)로서 구성되거나, 또는 열 방산을 줄이기 위해, 상기 탕구 영역에 배치된 카운터-히터로서 구성되고,
   상기 카운터-히터는 상기 탕구 영역 주위에 배치되고 개별적으로 온도-제어될 수 있는 분절, 또는 개별적으로 가열되는 탕구 영역(42)으로서 구성되는, 다이캐스팅 노즐 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 단열재는,
   상기 탕구 영역(42)을 둘러싸고 티타늄 합금으로 만들어진 단열 페룰(59),
   상기 탕구 영역(42) 내부의 단열 공기층, 단열 가스층, 단열 진공층 중 어느 하나로 구성된 탕구 단열재(50), 및
   상기 다이캐스팅 노즐(40)의 본체 및 상기 캐스팅 주형(30) 사이에 단열 공간(58) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 조합으로서 구성되는, 다이캐스팅 노즐 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 카운터-히터의 작동을 위하여 CO₂ 사이클을 사용하는 장치가 제공되는, 다이캐스팅 노즐 시스템.
8. 제1항에 있어서,
   상기 다이캐스팅 노즐(40)의 탕구 영역(42)에서 노즐 채널(41)이 중앙 덕트(61)의 외주에 또는 상기 노즐 채널(41)의 내주에 또는 상기 중앙 덕트(61)의 외주 및 노즐 채널(41)의 내주에 분리 에지(60)를 포함하고, 상기 분리 에지(60)는 상기 탕구 영역(42)이 캐스팅 주형(30)에서 떨어져 나갈 때 제품(36')이 분리되는 상기 탕구 영역(42)에서 경화된 용금(4)에 파단 지점을 형성하도록 설계되는, 다이캐스팅 노즐 시스템.
9. 제1항에 있어서,
   상기 탕구 영역(42)에 온도 센서(62)가 배치되는, 다이캐스팅 노즐 시스템.
10. 제1항에 있어서,
    상기 체크 밸브(48)는 상기 다이캐스팅 노즐(40)의 노즐 채널(41)에 배치되는, 다이캐스팅 노즐 시스템.
11. 제1항에 있어서,
    상기 체크 밸브(48)는 밸브 시트와 함께 작용하는 자유 이동 볼로서 구성되는, 다이캐스팅 노즐 시스템.
12. 제1항에 따른 다이캐스팅 노즐 시스템을 사용한 다이캐스팅 방법에 있어서,
    · 영구적이고 고르게 가열된 다이캐스팅 노즐(40)을 캐스팅 주형(30)에 끼우는 단계;
    · 탕도(41)와 탕구 영역(42)을 통해 용금(4)을 캐스팅 주형(30)으로 주입하는 동안 체크 밸브(48)를 개방하는 단계;
    · 탕구 영역(42)을 포함하는 캐스팅 주형(30) 내 용금(4)을 경화시켜 제품(36')을 획득하는 단계로서, 열이 탕구 영역(42)으로부터 제품으로 흐르는, 상기 제품(36')을 획득하는 단계;
    · 탕구 영역(42)으로부터 열 방산이 발생하지 않고, 다이캐스팅 노즐(40)을 들어내어 제품(36')을 분리하는 단계;
    · 다이캐스팅 노즐(40)로부터의 연속된 열 흐름을 통해 각각 다이캐스팅 노즐(40)의 탕구 영역(42)에서 경화된 용금을 용융시키는 단계로서, 상부 다이캐스팅 노즐들로부터 용금 분배기(20)를 통해 흐르는 용금(4)은 상부 다이캐스팅 노즐들의 영역에 체크 밸브(48)들을 폐쇄함으로써 용금 분배기(20)의 하부 다이캐스팅 노즐들에서 흘러나오는 것이 방지되는, 상기 용융시키는 단계;를 포함하는, 다이캐스팅 방법.

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