KR102207623B1 - Ultrasonic casting system and manufacturing method of casting alloy using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 관점에 따르면, 초음파처리 주조 시스템을 제공한다. 상기 초음파처리 주조 시스템은 금속을 용해할 수 있는 용해로; 상기 용해로에 의해 용융된 용탕을 초음파처리할 수 있는 초음파처리 장치; 상기 초음파처리된 용탕을 과냉처리할 수 있는 과냉처리부; 및 상기 과냉처리된 용탕이 투입되는 몰드를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic treatment casting system. The ultrasonic treatment casting system includes a melting furnace capable of melting metal; An ultrasonic treatment device capable of ultrasonicating the molten metal melted by the melting furnace; A supercooling unit capable of subcooling the sonicated molten metal; And a mold into which the supercooled molten metal is injected.

Description

초음파 주조 시스템 및 이를 이용한 주조합금 제조방법{Ultrasonic casting system and manufacturing method of casting alloy using the same}Ultrasonic casting system and manufacturing method of casting alloy using the same {Ultrasonic casting system and manufacturing method of casting alloy using the same}

본 발명은 초음파처리를 이용하여 주조합금의 조직 미세화를 구현할 수 있는 초음파 주조 시스템 및 이를 이용한 주조합금의 제조방법에 대한 것이다. The present invention relates to an ultrasonic casting system capable of realizing the microstructure of the main alloy by using ultrasonic treatment and a method of manufacturing the main alloy using the same.

주조합금의 경우, 조직을 미세화 함으로써 강도나 연신율과 같은 기계적 특성을 향상시킬 수 있다고 알려져 있다. 따라서 주조 단계 중 용탕에 다양한 처리를 수행하여 주조합금의 조직 미세화를 도모하고 있다. In the case of the main alloy, it is known that mechanical properties such as strength and elongation can be improved by miniaturizing the structure. Therefore, various treatments are performed on the molten metal during the casting step to refine the structure of the main alloy.

예를 들어, 용탕에 미세화를 위한 첨가제를 투입하여 응고과정 중에 형성되는 초정상이나 공정상들의 크기를 미세화시킬 수 있다. 일 예로, 규소가 12.6중량% 이상 함유된 알루미늄 합금을 주조법으로 구현하는 과공정 Al-Si계 주조합금은 초정 규소(primary Si) 뿐만 아니라 공정 규소(eutectic Si)가 다량 존재하며, 초정 규소 및 공정 규소의 미세화를 위해 다양한 첨가제를 투입한다. 그러나, 초정 규소를 미세화하기 위하여 첨가하는 제 1 첨가제와 공정 규소를 미세화하기 위하여 첨가하는 제 2 첨가제는 서로 화학반응을 일으켜 미세화효과가 반감되는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 이러한 화학반응을 방지하기 위하여 이중 용해 방법이 제안되고 있으나, 적어도 2 번 이상의 용해 및 주조 공정이 필요하여 제조비용이 상승하는 문제점이 수반된다.For example, an additive for micronization may be added to the molten metal to refine the size of the supernormal phase or process phase formed during the solidification process. For example, in an over-eutectic Al-Si-based main alloy that implements an aluminum alloy containing 12.6% by weight or more of silicon by a casting method, a large amount of eutectic Si as well as primary Si is present. Various additives are added to refine the silicon. However, the first additive added to refine the primary silicon and the second additive added to refine the eutectic silicon may cause a chemical reaction with each other, thereby reducing the micronization effect by half. In addition, in order to prevent such a chemical reaction, a double dissolution method has been proposed, but at least two or more dissolution and casting processes are required, resulting in an increase in manufacturing cost.

주조합금의 미세화를 위한 다른 예로서 용탕의 초음파처리가 있다. 용탕에 직접 초음파처리를 수행한 후 이를 주조함으로서 주조합금의 조직 미세화를 구현한 경우가 다수 보고되고 있다. 그러나, 처리 대상이 되는 합금계에 따라 초음파처리의 효과가 예상과 달리 나타나지 않은 경우가 발생하며, 아직 이러한 원인에 대해서는 뚜렷하게 밝혀지지 않고 있다.Another example for the refinement of the main alloy is the ultrasonic treatment of the molten metal. It has been reported that a number of cases in which the microstructure of the main alloy is realized by casting the molten metal directly after ultrasonic treatment is performed. However, depending on the alloy system to be treated, there are cases where the effect of the ultrasonic treatment does not appear unexpectedly, and the cause of this has not yet been clearly identified.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 초음파처리된 용탕을 주조하는 경우 조직의 미세화를 더욱 확실하게 담보할 수 있는 초음파처리 주조 시스템 및 이를 이용한 주조합금 제조방법의 제공을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Accordingly, the present invention is to solve a number of problems, including the above problems, and an ultrasonic treatment casting system capable of reliably securing the microstructure of a microstructure when casting an ultrasonically treated molten metal, and a method for manufacturing a cast iron using the same It is for the purpose of providing. However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereby.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 초음파처리 주조 시스템이 제공된다. According to one aspect of the present invention for solving the above problem, an ultrasonic treatment casting system is provided.

상기 초음파처리 주조 시스템은 금속을 용해할 수 있는 용해로; 상기 용해로에 의해 용융된 용탕을 초음파처리할 수 있는 초음파처리 장치; 상기 초음파처리된 용탕을 과냉처리할 수 있는 과냉처리부; 및 상기 과냉처리된 용탕이 투입되는 몰드를 포함할 수 있다.The ultrasonic treatment casting system includes a melting furnace capable of melting metal; An ultrasonic treatment device capable of ultrasonicating the molten metal melted by the melting furnace; A supercooling unit capable of subcooling the sonicated molten metal; And a mold into which the supercooled molten metal is injected.

상기 초음파처리 주조 시스템에 있어서, 상기 과냉처리부는, 상기 용탕이 상기 몰드로 투입되기 위해 유동되는 경로 중에 배치된 것일 수 있다.In the ultrasonic casting system, the subcooling unit may be disposed in a path through which the molten metal flows to be introduced into the mold.

상기 초음파처리 주조 시스템에 있어서, 상기 과냉처리부 및 상기 몰드 사이에는 단열부가 형성될 수 있다. In the ultrasonic treatment casting system, a heat insulation part may be formed between the supercooled part and the mold.

상기 초음파처리 주조 시스템에 있어서, 상기 과냉처리부의 일부는 상기 단열부의 일면과 결합되고, 상기 몰드의 일부는 상기 단열부의 타면과 결합된 것일 수 있다. In the ultrasonic treatment casting system, a part of the supercooled part may be combined with one surface of the heat insulating part, and a part of the mold may be combined with the other surface of the heat insulating part.

상기 초음파처리 주조 시스템에 있어서, 상기 단열부는, 규산 칼슘, 암면, 유리섬유 및 세라믹 섬유 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. In the ultrasonic treatment casting system, the heat insulating part may include at least one of calcium silicate, rock wool, glass fiber, and ceramic fiber.

상기 초음파처리 주조 시스템에 있어서, 상기 과냉처리부는, 상기 용탕과 접촉하여 상기 용탕의 열에너지를 외부로 방열시키는 것일 수 있다.In the ultrasonic treatment casting system, the subcooling unit may be configured to radiate thermal energy of the molten metal to the outside by contacting the molten metal.

상기 초음파처리 주조 시스템에 있어서, 상기 과냉처리부는, 상기 몰드의 주입구 상부에 배치되며, 상기 용탕이 상기 몰드의 주입구로 유동될 수 있도록 소정의 각도를 가지고 기울어진 플레이트 형태일 수 있다.In the ultrasonic treatment casting system, the subcooling unit may be disposed above the injection hole of the mold, and may be in the shape of a plate inclined at a predetermined angle so that the molten metal can flow to the injection hole of the mold.

상기 초음파처리 주조 시스템에 있어서, 상기 플레이트의 일 면에는 상기 용탕이 유동할 수 있는 용탕이동로가 형성될 수 있다.In the ultrasonic treatment casting system, a molten metal transfer path through which the molten metal can flow may be formed on one surface of the plate.

상기 초음파처리 주조 시스템에 있어서, 상기 과냉처리부는, 상기 몰드의 주입구 상부와 결합되어 상기 용탕이 몰드로 투입되기 전 과냉처리를 수행하도록 배치될 수 있다.In the ultrasonic treatment casting system, the supercooling unit may be disposed to perform a supercooling treatment before the molten metal is injected into the mold by being coupled to an upper portion of the injection port of the mold.

상기 초음파처리 주조 시스템에 있어서, 상기 과냉처리부는, 본체; 및 상기 본체의 내부에 형성되어, 상기 용탕이 하부로 유동할 수 있도록 기울어진 경사면 및 상기 용탕이 상기 몰드 내부로 배출되는 출구를 포함하는 용탕이동로;를 포함할 수 있다.In the ultrasonic treatment casting system, the subcooling unit comprises: a main body; And a molten metal transfer path formed inside the main body and including an inclined surface inclined to allow the molten metal to flow downward and an outlet through which the molten metal is discharged into the mold.

상기 초음파처리 주조 시스템에 있어서, 상기 본체는 상기 몰드의 주입구 상부의 일면에 안착되는 안착면을 포함하며, 상기 몰드의 주입구 상부의 일면과 상기 본체의 안착면 사이에는 단열부가 형성되어 있는 것일 수 있다.In the ultrasonic treatment casting system, the body may include a seating surface that is seated on one surface of the injection port of the mold, and a heat insulating part is formed between the upper surface of the injection port of the mold and the seating surface of the body. .

상기 초음파처리 주조 시스템에 있어서, 상기 본체의 내부에 냉각매체가 유동될 수 있는 유로를 더 포함할 수 있다.In the ultrasonic treatment casting system, a flow path through which a cooling medium can flow may be further included in the body.

상기 초음파처리 주조 시스템에 있어서, 경동식 초음파처리로를 더 포함하며, 상기 과냉처리부는 플레이트 형태로서 일 단부는 상기 초음파처리로의 입구부와 연결되고, 타 단부는 몰드의 주입구가 형성된 상면에 연결될 수 있다.In the ultrasonic treatment casting system, further comprising a tilt-type ultrasonic treatment furnace, wherein the subcooling part is in the form of a plate, and one end is connected to the inlet of the ultrasonic treatment furnace, and the other end is connected to the upper surface where the injection hole of the mold is formed. I can.

상기 초음파처리 주조 시스템에 있어서, 상기 과냉처리부 및 상기 초음파처리로의 연결부와, 상기 과냉처리부 및 상기 몰드의 연결부 중 어느 하나 이상에 단열부가 형성되어 있을 수 있다. In the ultrasonic treatment casting system, a heat insulation part may be formed in at least one of the supercooling treatment part and the connection part of the ultrasonic treatment furnace, and the supercooling treatment part and the connection part of the mold.

상기 초음파처리 주조 시스템에 있어서, 상기 과냉처리부는 구리 또는 구리합금으로 이루어질 수 있다.In the ultrasonic treatment casting system, the subcooled part may be made of copper or a copper alloy.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 관점에 따르면, 초음파처리를 이용한 주조합금 제조방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention for solving the above problem, there is provided a method of manufacturing a main alloy using ultrasonic treatment.

상기 초음파처리를 이용한 주조합금 제조방법은, 금속이 용해된 용탕을 초음파처리하는 단계; 상기 초음파처리가 완료된 금속 용탕을 과냉처리하는 단계; 및 상기 과냉처리된 용탕을 몰드로 투입하고 응고시키는 단계;를 포함할 수 있다.The manufacturing method of the main alloy using the ultrasonic treatment comprises the steps of ultrasonicating the molten metal in which the metal is dissolved; Subcooling the sonicated molten metal; And injecting the supercooled molten metal into a mold and solidifying it.

상기 초음파처리를 이용한 주조합금 제조방법에 있어서, 상기 과냉처리하는 단계는, 상기 용탕이 상기 몰드로 투입되기 위해 유동되는 경로 중에서 수행될 수 있다.In the method of manufacturing the main alloy using the ultrasonic treatment, the subcooling may be performed in a path through which the molten metal flows to be introduced into the mold.

상기 초음파처리를 이용한 주조합금 제조방법에 있어서, 상기 과냉처리하는 단계는, 상기 경로 중에 배치된 과냉처리부에 직접 접촉하여 상기 용탕의 열에너지를 외부로 방열시키는 단계를 포함할 수 있다.In the method of manufacturing the main alloy using the ultrasonic treatment, the subcooling may include direct contact with the subcooling treatment unit disposed in the path to radiate thermal energy of the molten metal to the outside.

상기 초음파처리를 이용한 주조합금 제조방법에 있어서, 상기 과냉처리하는 단계는, 상기 용탕이 소정의 각도를 가지고 상기 몰드의 주입구로 기울어진 경사면을 따라 유동되면서 냉각되는 단계를 포함할 수 있다.In the method of manufacturing the main alloy using the ultrasonic treatment, the subcooling may include cooling the molten metal while flowing along an inclined surface inclined toward the injection port of the mold at a predetermined angle.

상기 초음파처리를 이용한 주조합금 제조방법에 있어서, 상기 금속은 알루미늄 합금을 포함할 수 있다.In the method for manufacturing the main alloy using the ultrasonic treatment, the metal may include an aluminum alloy.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 초음파처리된 용탕을 주조하기 위한 몰드결합체가 제공된다. According to another aspect of the present invention for solving the above problem, a mold assembly for casting an ultrasonically treated molten metal is provided.

상기 주조합금 제조용 몰드결합체는, 초음파처리된 용탕이 투입되는 몰드; 및 상기 몰드의 주입구 상부에 배치되며, 상기 용탕과 접촉하여 상기 용탕의 열에너지를 외부로 방열시키는 과냉처리부;를 포함할 수 있다.The mold assembly for manufacturing the main alloy is a mold into which the ultrasonically treated molten metal is injected; And a subcooling unit disposed above the injection hole of the mold and contacting the molten metal to radiate thermal energy of the molten metal to the outside.

상기 주조합금 제조용 몰드결합체에 있어서, 상기 과냉처리부 및 상기 몰드 사이에는 단열부가 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 과냉처리부의 일부는 상기 단열부의 일면과 결합되고, 상기 몰드의 일부는 상기 단열부의 타면과 결합된 것일 수 있다. In the mold assembly for manufacturing the main alloy, a heat insulating portion may be formed between the supercooled portion and the mold. For example, a part of the subcooling treatment part may be combined with one surface of the heat insulating part, and a part of the mold may be combined with the other surface of the heat insulating part.

상기 주조합금 제조용 몰드결합체에 있어서, 상기 단열부는, 규산 칼슘, 암면, 유리섬유 및 세라믹 섬유 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. In the mold assembly for manufacturing the main alloy, the heat insulating portion may include at least one of calcium silicate, rock wool, glass fiber, and ceramic fiber.

상기 주조합금 제조용 몰드결합체에 있어서, 상기 과냉처리부는, 본체; 및 상기 본체의 내부에 형성되어, 상기 용탕이 하부로 유동할 수 있도록 기울어진 경사면 및 상기 용탕이 상기 몰드 내부로 배출되는 출구를 포함하는 용탕이동로;를 포함할 수 있다.In the mold assembly for manufacturing the main alloy, the subcooling unit, the main body; And a molten metal transfer path formed inside the main body and including an inclined surface inclined to allow the molten metal to flow downward and an outlet through which the molten metal is discharged into the mold.

상기 주조합금 제조용 몰드결합체에 있어서, 상기 과냉처리부는 구리 또는 구리합금으로 이루어질 수 있다.In the mold assembly for manufacturing the main alloy, the subcooled part may be made of copper or a copper alloy.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 초음파처리 주조 시스템에 의할 경우, 용탕의 과냉 처리에 의해 종래에 비해 초음파처리의 효과가 현저하게 증가됨에 따라 주조합금의 조직 미세화에 크게 기여할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.In the case of the ultrasonic treatment casting system of the present invention made as described above, the supercooling of the molten metal significantly increases the effect of the ultrasonic treatment compared to the prior art, and thus can greatly contribute to the microstructure of the main alloy. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 용탕에 초음파 인가에 따른 핵생생제 입자의 크기의 변화 및 이에 따른 과냉 효과를 나타낸다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 초음파처리 주조 시스템 및 이에 따른 주조방법을 개략적으로 도해하는 도면이다.
도 6은 비교예 1a 내지 1c와, 실험예 1에 해당되는 합금 샘플의 주조 상태의 미세조직을 관찰한 결과이다.
도 7은 비교예 1a 내지 1c와, 실험예 1에 해당되는 합금 샘플의 초정 Si의 평균 크기 및 크기 분포를 도해하는 그래프이다.
도 8은 비교예 1a 내지 1c와, 실험예 1에 해당되는 합금 샘플을 T6 열처리 한 후 인장강도(UTS) 및 연신율(Elongation)의 변화를 측정한 것이다.
도 9는 비교예 2a 내지 2c와, 실험예 2에 해당되는 합금 샘플의 주조 상태의 미세조직을 관찰한 결과이다.
도 10 및 도 11은 비교예 2a 내지 2c와, 실험예 2에 해당되는 합금 샘플의 결정립의 크기 및 크기 분포를 나타내는 결과이다.
도 12는 비교예 2a 내지 2c와, 실험예 2에 해당되는 합금 샘플의 주조 후 인장강도, 항복강도(YS) 및 연신율의 변화를 측정한 것이다.
도 13은 비교예 3a 내지 3c와, 실험예 3에 해당되는 합금 샘플의 주조 상태의 미세조직을 관찰한 결과이다.
도 14 및 도 15는 비교예 3a 내지 3c와, 실험예 3에 해당되는 합금 샘플의 결정립의 크기 및 크기 분포를 나타내는 결과이다.
도 16은 비교예 3a 내지 3c와, 실험예 3에 해당되는 합금 샘플의 주조 후 인장강도, 항복강도 및 연신율의 변화를 측정한 결과이다.
1 shows a change in the size of a nucleating agent particle according to the application of ultrasonic waves to a molten metal and a subcooling effect accordingly.
2 to 5 are diagrams schematically illustrating an ultrasonic casting system and a casting method according to the embodiments of the present invention.
6 is a result of observing the microstructure of the alloy samples corresponding to Comparative Examples 1a to 1c and Experimental Example 1 in a cast state.
7 is a graph illustrating the average size and size distribution of primary Si in the alloy samples corresponding to Comparative Examples 1a to 1c and Experimental Example 1. FIG.
8 shows changes in tensile strength (UTS) and elongation (Elongation) after T6 heat treatment of the alloy samples corresponding to Comparative Examples 1a to 1c and Experimental Example 1.
9 is a result of observing the microstructure of the alloy samples corresponding to Comparative Examples 2a to 2c and Experimental Example 2 in a cast state.
10 and 11 are results showing the grain size and size distribution of the alloy samples corresponding to Comparative Examples 2a to 2c and Experimental Example 2.
12 is a measurement of changes in tensile strength, yield strength (YS), and elongation of the alloy samples corresponding to Comparative Examples 2a to 2c and Experimental Example 2 after casting.
13 is a result of observing the microstructure of the alloy samples corresponding to Comparative Examples 3a to 3c and Experimental Example 3 in a cast state.
14 and 15 are results showing the grain size and size distribution of the alloy samples corresponding to Comparative Examples 3a to 3c and Experimental Example 3.
16 is a result of measuring changes in tensile strength, yield strength, and elongation after casting of the alloy samples corresponding to Comparative Examples 3a to 3c and Experimental Example 3.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention are provided to more completely describe the present invention to those of ordinary skill in the art, and the following examples may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is as follows. It is not limited to the examples. Rather, these embodiments are provided to make the present disclosure more faithful and complete, and to completely convey the spirit of the present invention to those skilled in the art.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 인가에 따른 핵생성제의 크기 변화 및 이에 따른 과냉 효과를 설명하기 위한 그래프이다.1 is a graph for explaining a change in the size of a nucleating agent and a subcooling effect according to the application of ultrasonic waves according to an embodiment of the present invention.

일반적으로, 금속 용탕에 초음파를 인가하면, 용탕 내부에서 캐비테이션(cavitation)이 발생한다. 이때, 캐비테이션에 의한 불균일 핵생성이 유도되어 응고시의 초정상(주로 결정립, 초정 Si, 초정 금속간화합물 등)이 미세해진다. 캐비테이션에 의한 불균일 핵생성 메커니즘과 관련하여 여러 가설들이 제안되고 있지만, 가장 많은 지지를 받는 가설중 하나가 비습윤 입자(non-wetting particle)의 젖음성(wetting) 메커니즘이다. 금속 용탕에는 다양한 종류의 비금속 입자(non-metallic particle)들이 미량 존재한다. 상기 비금속 입자는 예를 들어, 산화물(oxide) 계열의 미세한 불순물 입자 및 미세화제로 의도적으로 첨가하는 것들이 포함된다. 상기 비금속 입자들은 잠재적으로 액상의 용탕이 응고되는 상천이(phase transformation) 과정에서 실제 응고에 기여할 수 있는 응고핵의 핵생성제(nucleants)가 될 수 있다. 그러나 이러한 대다수의 불순물 입자들은 습윤성이 좋지 않아 용탕 내에서 낮은 젖음성을 보인다. 따라서 이러한 탕 내에서 실제 액상의 응고에 기여하는 불균일 핵으로서 역할을 수행하지 못하며, 결국 주조합금의 조직 미세화에 기여하지 못하게 된다. 반면, 초음파처리를 수행할 경우, 상술한 불순물 입자들이 습윤되어 핵생성제 역할을 수행 할 수 있으므로 미세화에 기여할 수 있게 된다. In general, when ultrasonic waves are applied to the molten metal, cavitation occurs inside the molten metal. At this time, non-uniform nucleation is induced by cavitation, so that the super-normal phase (mainly crystal grains, primary Si, primary intermetallic compounds, etc.) at the time of solidification becomes fine. Several hypotheses have been proposed regarding the mechanism of heterogeneous nucleation by cavitation, but one of the most supported hypotheses is the wetting mechanism of non-wetting particles. Various kinds of non-metallic particles exist in trace amounts in the molten metal. The non-metallic particles include, for example, oxide-based fine impurity particles and those intentionally added as a refiner. The non-metallic particles can potentially become nucleants of coagulation nuclei that can contribute to actual coagulation during a phase transformation in which the liquid molten metal is coagulated. However, most of these impurity particles show low wettability in the molten metal due to poor wettability. Therefore, it cannot play a role as a non-uniform nucleus that contributes to the solidification of the actual liquid in such a bath, and eventually, it cannot contribute to the microstructure of the main cooperative gold. On the other hand, when the ultrasonic treatment is performed, since the above-described impurity particles are wetted to serve as a nucleating agent, it is possible to contribute to miniaturization.

그러나 경우에 따라, 초음파처리가 수행된 후에도 예상과 달리 미세화 효과가 나타나지 않거나 미미하게 나타날 수 있다. 이는 초음파처리의 습윤 효과만으로는 설명할 수 없는 다른 이유에 의해 초음파 효과가 나타나지 않았기 때문으로 해석된다. However, in some cases, even after the ultrasonic treatment is performed, the micronization effect may not appear, or may appear insignificant, unexpectedly. This is interpreted as because the ultrasonic effect did not appear due to other reasons that cannot be explained only by the wetting effect of the ultrasonic treatment.

본 발명자들은 이러한 현상을 액상에서 고상으로 응고되는 과정 중에 나타나는 불균일 핵생성 및 성장 이론의 관점에서 분석하였으며, 이러한 분석의 결과로서 초음파처리의 효과를 극대화하기 위해서는 용탕을 몰드로 출탕하는 과정 중에 과냉처리가 필요할 수 있다는 것을 발견하였다. The present inventors analyzed this phenomenon in terms of the theory of non-uniform nucleation and growth occurring during the process of solidification from liquid to solid, and as a result of this analysis, in order to maximize the effect of ultrasonic treatment, supercooling treatment during the process of tapping the molten metal into a mold. Found that may be needed.

즉, 도 1의 (a)에 나타낸 바와 같이, 용탕 내에서 주로 비금속 입자로 이루어진 핵생성제들은 초음파처리(UST)시 인가된 초음파 에너지에 의해 초음파가 인가되지 않을 경우(No UST)에 비해 더 작은 크기로 쪼개져서 입자의 크기가 미세하게 될 수 있다. 액상에서 불균일 핵생성에 의해 응고가 일어나는 경우, 액상에서 고상으로의 상천이 장벽 에너지를 극복하기 위해서는 핵생성제의 크기가 임계값 이상을 가져야 한다. 만약, 핵생성제의 크기가 임계 크기보다 작을 경우, 상기 핵생성제는 액상을 성장시켜 응고상으로 변화시키는 응고핵으로서의 역할을 수행하지 못하게 된다. 이는 임계 크기보다 작은 핵생성제는 실질적으로 액상의 응고에는 기여하지 못하게 된다는 것을 의미한다. That is, as shown in (a) of FIG. 1, the nucleating agents mainly composed of non-metal particles in the molten metal are more than when ultrasonic waves are not applied (No UST) by the ultrasonic energy applied during ultrasonic treatment (UST). It can be broken into smaller sizes, resulting in fine particles. When coagulation occurs due to heterogeneous nucleation in the liquid phase, the size of the nucleating agent must be greater than or equal to the critical value in order to overcome the barrier energy of the transition from the liquid phase to the solid phase. If the size of the nucleating agent is smaller than the critical size, the nucleating agent cannot play a role as a coagulation nucleus that grows a liquid phase and changes it into a solidified phase. This means that nucleating agents smaller than the critical size will not substantially contribute to the solidification of the liquid phase.

용탕을 초음파처리하는 과정에서 초음파에 의해 용탕 내 핵생성제가 쪼개지면서 입자 크기가 응고핵이 되기 위한 임계 크기보다 감소하게 되면, 응고에 실질적으로 기여할 수 있는 핵생성제의 수는 오히려 감소하게 되며, 결국 주조합금의 미세화에도 기여하지 못하게 된다 .In the process of sonicating the molten metal, when the nucleating agent in the molten metal is split by ultrasonic waves and the particle size decreases than the critical size for coagulation nuclei, the number of nucleating agents that can substantially contribute to coagulation is rather reduced. Eventually, it will not be able to contribute to the miniaturization of the main cooperative funds.

본 발명자들은 이러한 초음파처리의 문제점을 인식하고, 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 연구를 계속 수행한 결과, 초음파처리 후 몰드로 출탕하는 과정 중에 용탕을 과냉 처리를 수행할 경우 초음파처리의 효과가 오히려 극대화될 수 있다는 것을 발견하였다. The present inventors recognize the problem of such ultrasonic treatment, and as a result of continuing research to solve this problem, the effect of ultrasonic treatment will be maximized if the molten metal is supercooled during the process of tapping into a mold after ultrasonic treatment. I found that I can.

액상에서 불균일 핵생성으로 응고가 되기 위해서는 어느 정도의 과냉이 필요하다. 여기서 과냉이란 용융점 이하로 냉각되는 정도(△T1, △T2)이다. 도 1의 (b)를 참조하면, 용탕 내에서 적절한 과냉이 일어날 경우 활성화 된 핵생성제의 수(즉, 응고에 실제 기여할 수 있는 핵생성제의 수, No. of nucleation events)를 극대화할 수 있다. 도 1의 (b)를 참조하면, 초음파처리 전 최적의 과냉은 △T1이었으나, 초음파처리로 인하여 불순물의 크기가 더 미세해짐에 따라 동일한 과냉 △T1에서는 활성화된 핵생성제의 수는 감소하고 비활성화된 핵생성제의 수는 증가하게 된다. Some degree of subcooling is required in order to solidify due to heterogeneous nucleation in the liquid phase. Here, the subcooling is the degree of cooling below the melting point (ΔT 1 , ΔT 2 ). Referring to (b) of FIG. 1, when appropriate subcooling occurs in the molten metal, the number of activated nucleating agents (that is, the number of nucleating agents that can actually contribute to coagulation, No. of nucleation events) can be maximized. have. Referring to FIG. 1(b), the optimal subcooling before ultrasonic treatment was △T 1, but as the size of impurities became finer due to the ultrasonic treatment, the number of activated nucleating agents decreased in the same subcooling △T 1 And the number of inactivated nucleating agents increases.

비활성화된 핵생성제를 활성화 시키기 위해서는 도 1의 (b)와 같이 과냉도를 더 증가시키는 것이 필요하다. 즉, 과냉이 증가할수록 응고핵의 임계크기는 감소하는 경향을 나타내며, 이는 과냉이 증가할수록 액상을 응고시키기 위한 핵으로서 기여할 수 있는 핵생성제의 크기가 더 작아지게 된다는 것을 의미한다. 따라서 도 1의 (b)에 나타낸 바와 같이, 초음파처리에 의해 용탕 내 핵생성제의 크기가 더 미세화 될 경우, 초음파처리된 용탕의 과냉도를 증가시키면(△T2), 미세화된 핵생성제까지 응고핵으로 활성화되면서, 실제 응고에 기여할 수 있는 핵생성제의 수는 크게 늘어나게 된다. 이와 같이 용탕 내 응고핵의 수가 증가됨에 따라 주조 합금은 현저하게 미세한 금속조직을 구현할 수 있게 된다. In order to activate the deactivated nucleating agent, it is necessary to further increase the degree of subcooling as shown in (b) of FIG. 1. That is, as the subcooling increases, the critical size of the coagulation nuclei tends to decrease, which means that as the subcooling increases, the size of the nucleating agent that can contribute as a nucleus for solidifying the liquid phase becomes smaller. Therefore, as shown in Fig. 1(b), when the size of the nucleating agent in the molten metal is further refined by ultrasonic treatment, if the supercooling degree of the sonicated molten metal is increased (△T 2 ), the refined nucleating agent As it is activated as a coagulation nucleus, the number of nucleating agents that can actually contribute to coagulation is greatly increased. As the number of solidification nuclei in the molten metal increases, the cast alloy can implement a remarkably fine metal structure.

이러한 금속 상변태적 이론을 바탕으로, 본 발명에서는 초음파를 인가한 후 과냉효과를 추가함으로써 보다 큰 조직 미세화 효과를 얻을 수 있도록 하였다.Based on this metal phase transformation theory, in the present invention, after applying ultrasonic waves, a subcooling effect is added to obtain a larger structure refinement effect.

본 발명의 일 실시예에 따른 초음파처리 주조 시스템은 이러한 본 발명자들이 제시한 이론을 실제로 구현할 수 있는 것으로서, 금속을 용해할 수 있는 용해로, 용해로에서 용해된 용탕에 초음파처리를 수행할 수 있는 초음파처리 장치, 초음파처리된 용탕이 투입되는 몰드 및 상기 초음파처리된 용탕이 몰드로 투입되는 과정 중에 상기 용탕을 과냉시킬 수 있는 과냉처리부를 포함한다. The ultrasonic treatment casting system according to an embodiment of the present invention can actually implement the theory proposed by the present inventors, a melting furnace capable of dissolving metal, an ultrasonic treatment capable of performing ultrasonic treatment on the molten metal dissolved in the melting furnace. An apparatus, a mold into which the sonicated molten metal is injected, and a supercooling unit capable of supercooling the molten metal during a process of introducing the sonicated molten metal into the mold.

상기 과냉처리부는 상기 용탕이 상기 몰드로 투입되기 위해 유동되는 경로 중에 배치되어 초음파처리된 용탕이 몰드로 투입되기 전에 상기 용탕의 열에너지를 외부로 방열시켜 용탕의 온도를 감소시키는 역할을 수행한다. 이를 위해 상기 과냉처리부는 열전도도가 높은 금속, 예를 들어 구리 또는 구리합금이 사용될 수 있다. The subcooling unit is disposed in a path through which the molten metal is flowed to be introduced into the mold, and before the sonicated molten metal is introduced into the mold, heat energy of the molten metal is radiated to the outside to reduce the temperature of the molten metal. To this end, a metal having high thermal conductivity, for example, copper or a copper alloy may be used in the subcooling unit.

예를 들어, 중력 주조 방식에 있어서, 과냉처리부는 용탕이 투입되는 몰드의 주입구 상부에 배치되며, 상기 용탕이 몰드의 주입구로 유동될 수 있도록 소정의 각도를 가지고 기울어진 경사부를 포함할 수 있다. 초음파처리가 완료된 용탕은 먼제 과냉처리부로 출탕되며, 상기 용탕은 상기 과냉처리부의 경사면을 따라 몰드의 주입구로 유동되는 과정 중에 과냉처리부에 의해 냉각되면서 온도가 감소하게 된다. 상기 과냉처리부를 유동하면서 과냉된 용탕은 몰드로 투입된 후 응고되어 주조합금이 된다. For example, in the gravity casting method, the subcooling unit is disposed above an injection port of a mold into which the molten metal is injected, and may include an inclined portion inclined at a predetermined angle so that the molten metal can flow to the injection port of the mold. The sonicated molten metal is first tapped into the supercooling unit, and the molten metal is cooled by the supercooling unit while flowing to the injection port of the mold along the inclined surface of the subcooling unit, thereby reducing the temperature. The supercooled molten metal while flowing through the subcooling treatment unit is introduced into a mold and then solidified to become a main alloy.

과냉처리부와 몰드는 직접 접촉되어 연결될 수 있다. 이 경우, 선택적으로 몰드와 과냉처리부 사이에는 몰드와 과냉처리부 사이의 열전달을 차단하기 위한 단열부가 형성될 수 있다. The subcooling unit and the mold may be connected by direct contact. In this case, optionally, a heat insulating portion may be formed between the mold and the subcooled portion to block heat transfer between the mold and the subcooled portion.

과냉처리부는 용탕이 몰드로 투입되기 전 용탕의 온도를 감소시키는 역할을 수행하며, 따라서 용탕이 몰드로 투입되기 전에 충분히 과냉될 수 있도록 낮은 온도로 유지하는 것이 필요하다. 반면, 몰드의 경우에는 용탕의 주입성 및 유동성을 확보하기 위해서 용탕 주입 전에 몰드를 소정의 온도로 미리 가열하는 것이 필요할 수 있다. 예를 들어 알루미늄 합금 용탕을 주입하는 경우, 과냉처리부는 몰드보다 낮은 20~50℃ 범위로 유지하는 반면, 몰드는 100~300℃ 범위에서 유지할 수 있다. The supercooling unit serves to reduce the temperature of the molten metal before the molten metal is introduced into the mold, and therefore, it is necessary to maintain the temperature at a low temperature so that the molten metal can be sufficiently subcooled before being introduced into the mold. On the other hand, in the case of a mold, it may be necessary to heat the mold to a predetermined temperature before injection of the molten metal in order to secure the injection property and fluidity of the molten metal. For example, in the case of injecting an aluminum alloy molten metal, the supercooling unit is maintained in the range of 20 to 50°C, which is lower than that of the mold, while the mold can be maintained in the range of 100 to 300°C.

과냉처리부와 몰드가 직접 연결되어 있는 경우, 고온의 몰드로부터 저온의 과냉처리부로 열이 전달되며 이에 의해 과냉처리부의 온도가 올라갈 수 있다. 이렇게 몰드로부터 전달된 열에 의해 과냉처리부의 온도가 증가하게 되면 과냉처리부의 설치 목적인 용탕의 과냉이 충분히 이루어지지 않을 수 있다. 특히 주조가 복수회에 걸쳐서 연속적으로 진행되는 경우에는 주조가 진행될수록 과냉처리부의 온도가 계속 증가하여 실제 용탕의 과냉의 효과가 주조 회수에 따라 점점 감소하게 되는 문제가 발생할 수 있다. When the subcooling unit and the mold are directly connected, heat is transferred from the high-temperature mold to the low-temperature subcooling unit, thereby increasing the temperature of the subcooling unit. When the temperature of the subcooling unit increases due to the heat transferred from the mold, subcooling of the molten metal for the purpose of installing the supercooling unit may not be sufficiently performed. In particular, when casting is continuously performed multiple times, the temperature of the subcooling unit continues to increase as the casting proceeds, so that the effect of the subcooling of the actual molten metal gradually decreases depending on the number of castings.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 몰드와 과냉처리부가 서로 직접 접촉되는 부분에는 몰드로부터 과냉처리부로의 열전달을 차단하기 위한 단열부가 설치될 수 있다. 예를 들어, 상기 단열부는 과냉처리부와 몰드의 사이에서, 일 면이 과냉처리부의 일부와 결합되고 타 면은 몰드의 일부와 접촉되는 형태를 가질 수 있다. 이러한 단열부에 의해서 높은 온도를 가지는 몰드로부터 낮은 온도를 가지는 과냉처리부로의 열전달이 차단되며, 따라서 과냉처리부의 온도가 상승하는 것을 억제할 수 있다. In order to solve this problem, a heat insulating part for blocking heat transfer from the mold to the subcooled part may be installed at a portion where the mold and the subcooled part directly contact each other. For example, the heat insulating part may have a shape in which one surface is coupled to a part of the supercooled part and the other surface is in contact with a part of the mold between the supercooled part and the mold. Heat transfer from the mold having a high temperature to the subcooling unit having a low temperature is blocked by the heat insulation unit, and thus, an increase in the temperature of the subcooling unit can be suppressed.

이러한 단열부의 소재로는 규산 칼슘(루미보드), 암면, 유리섬유 및 세라믹 섬유 중 어느 하나일 수 있다. The material of this heat insulating part may be any one of calcium silicate (Lumiboard), rock wool, glass fiber, and ceramic fiber.

도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 초음파처리 주소 시스템 및 이를 이용한 주조방법에 대해서 개략적으로 도해하는 도면이다.2 to 5 are diagrams schematically illustrating an ultrasonic processing address system and a casting method using the same according to embodiments of the present invention.

도 2를 참조하면, 제 1 실시예를 따르는 초음파처리 주조 시스템(200)은 초음파처리장치(210), 용해로(220), 과냉처리부(240) 및 몰드(250)를 포함한다. 선택적으로 용탕채취부(230)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, the ultrasonic treatment casting system 200 according to the first embodiment includes an ultrasonic treatment device 210, a melting furnace 220, a subcooling unit 240, and a mold 250. Optionally, it may further include a molten metal collecting unit 230.

초음파처리장치(210)는 초음파를 발생시키기 위한 전력설비와 상기 전력 설비로부터 전력을 인가받아 용탕 내에서 초음파를 방사할 수 있는 혼(horn)을 구비한다. 상기 혼은 내열금속, 예를 들어 Ti, Mo 등의 금속재질 혹은 Sialon과 같은 세라믹 재질로 이루어질 수 있다. The ultrasonic processing apparatus 210 includes a power facility for generating ultrasonic waves and a horn capable of radiating ultrasonic waves in the molten metal by receiving power from the power facility. The horn may be made of a heat-resistant metal, for example, a metal material such as Ti or Mo, or a ceramic material such as Sialon.

용탕채취부(230)는 용해로(220) 내 용탕을 적어도 일부 채취한 후 이를 몰드(250)로 이동하는 수단으로서, 용해로(220) 및 몰드(250) 사이를 반복하여 왕복 이동할 수 있다. The molten metal collecting unit 230 is a means for collecting at least a portion of the molten metal in the melting furnace 220 and then moving it to the mold 250, and may repeatedly move back and forth between the melting furnace 220 and the mold 250.

초음파처리는 용해로(220) 내에서 수행되거나 혹은 용탕채취부(230) 내에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 용해로(220) 내에서 초음파처리가 완료되면, 바로 용해로(220)로부터 몰드(250)로 출탕될 수 있다. 다른 예로서, 용탕채취부(230)를 이용할 경우, 용탕채취부(230)가 용해로(220)에서 용탕을 일부 채취한 후 몰드(250) 쪽으로 이동한 다음, 혼을 용탕채취부(230)에 투입하여 초음파처리를 완료한 후 바로 이어서 몰드(250)로 출탕할 수 있다. The ultrasonic treatment may be performed in the melting furnace 220 or may be performed in the molten metal collecting unit 230. For example, when the ultrasonic treatment in the melting furnace 220 is completed, the hot water may be immediately tapped from the melting furnace 220 to the mold 250. As another example, when using the molten metal collecting unit 230, the molten metal collecting unit 230 collects a part of the molten metal from the melting furnace 220 and then moves to the mold 250, and then moves the horn to the molten metal collecting unit 230. After the ultrasonic treatment is completed by inputting, it may be immediately tapped into the mold 250.

과냉처리부(240)는 용탕이 몰드(250)의 주입구로 흘러들어갈 수 있도록 소정의 각도로 기울어진 플레이트 형태일 수 있다. 이때 상기 플레이트의 일면에는 용탕이 안정적으로 유동될 수 있는 용탕이동로(미도시)가 홈 형태로 형성될 수 있다. 용해로(220)에서 초음파처리가 완료된 용탕은 그 일부가 용탕채취부(230)에 의해 이동된 후 과냉처리부(240)로 투입된다. 과냉처리부(240)에 투입된 용탕은 중력에 의해 용탕이동로를 따라 흘러내리면서 과냉처리되고, 최종적으로 몰드(250)로 투입되게 된다. The subcooling unit 240 may be in the shape of a plate inclined at a predetermined angle so that the molten metal can flow into the injection hole of the mold 250. At this time, a molten metal transfer path (not shown) through which molten metal can stably flow may be formed in a groove shape on one surface of the plate. The molten metal, which has been subjected to ultrasonic treatment in the melting furnace 220, is partially moved by the molten metal collecting unit 230 and then injected into the subcooling unit 240. The molten metal injected into the subcooling unit 240 is subjected to subcooling while flowing down the molten metal moving path by gravity, and is finally introduced into the mold 250.

선택적으로 과냉처리부(240)의 단부 중 몰드(250)의 상면과 직접 접촉되는 영역에는 단열부(260)이 형성될 수 있다. 이를 통해 주조 과정에서 몰드(250)로부터 과냉처리부(240)으로의 열전달이 억제된다. Optionally, a heat insulating part 260 may be formed in a region of the end of the subcooling part 240 in direct contact with the upper surface of the mold 250. Through this, heat transfer from the mold 250 to the subcooling unit 240 in the casting process is suppressed.

도 3에는 본 발명의 제 2 실시예를 따라는 초음파처리 주조 시스템(300)이 나타나 있다. 도 3을 참조하면, 제 2 실시예의 경우 과냉처리부(340)의 형태가 상이하다는 점을 제외하고 제 1 실시예와 동일하다. 제 2 실시예에 의하면, 과냉처리부(340)는 몰드(350)의 주입구와 결합되어 용탕이 몰드(350)로 투입되기 전 과냉처리를 수행하도록 설계될 수 있다. 선택적으로 몰드(350)과 과냉처리부(340) 사이에는 단열부(360)이 형성될 수 있다. 3 shows an ultrasonic treatment casting system 300 according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the second embodiment is the same as the first embodiment except that the shape of the subcooling unit 340 is different. According to the second embodiment, the supercooling treatment unit 340 may be designed to perform a supercooling treatment before the molten metal is injected into the mold 350 by being coupled to the injection port of the mold 350. Optionally, a heat insulating part 360 may be formed between the mold 350 and the subcooling part 340.

도 4에는 몰드의 주입구와 결합가능한 형태의 과냉처리부(340)의 단면이 구체적으로 도시되어 있다. 도 4의 (a) 및 (b)는 과냉처리부(340)의 단면도 및 평면도이며, (c)는 몰드(350)와 결합된 상태에서의 단면도이다. 4 is a cross-sectional view of the subcooling unit 340 in a form capable of being coupled to an injection port of a mold. 4A and 4B are cross-sectional views and plan views of the subcooling unit 340, and (c) is a cross-sectional view in a state in which the mold 350 is coupled.

도 4의 (a) 및 (b)를 참조하면, 과냉처리부(340)는 본체(341), 본체(341)의 내부에 형성되어, 용탕이 하부로 유동할 수 있도록 기울어진 경사면(342a) 및 출구(342b)를 포함하는 용탕이동로(342)를 구비한다. 선택적으로 본체(341)는 몰드(350)의 주입구와 결합시 몰드(350)의 상면에 본체(341)를 안착되게 할 수 있는 안착면(344)을 더 포함할 수 있다. 4A and 4B, the subcooling unit 340 is formed in the main body 341 and the main body 341, and an inclined surface 342a inclined to allow the molten metal to flow downward, and It is provided with a molten metal transfer path 342 including an outlet (342b). Optionally, the main body 341 may further include a seating surface 344 that allows the main body 341 to be seated on the upper surface of the mold 350 when combined with the injection hole of the mold 350.

도 4의 (c)를 참조하면, 몰드(350)의 상부에 결합된 과냉처리부(340)로 용탕이 투입되면, 용탕은 용탕이동로(342)의 경사면(342a)을 따라 몰드(350)의 내부쪽으로 유동된 후 출구(342b)를 통해 몰드(350) 내부로 투입된다. 과냉처리부(350)의 용탕이동로(342)의 경사면 각도, 용탕의 총 이동거리 등을 제어함으로써 합금의 종류에 따른 과냉도의 최적화가 구현될 수 있다. Referring to FIG. 4C, when molten metal is injected into the supercooling unit 340 coupled to the upper portion of the mold 350, the molten metal is formed of the mold 350 along the inclined surface 342a of the molten metal transfer path 342. After flowing inward, it is introduced into the mold 350 through the outlet 342b. By controlling the angle of the slope of the molten metal moving path 342 of the subcooling treatment unit 350, the total moving distance of the molten metal, and the like, optimization of the degree of subcooling according to the type of alloy may be implemented.

선택적으로 몰드(350)의 상면과 본체(341)의 안착면(344) 사이에는 단열부(360)이 개재되도록 형성되어, 몰드(350)로부터 본체(341)로의 열전달이 억제될 수 있다.Optionally, the heat insulating part 360 is formed between the upper surface of the mold 350 and the seating surface 344 of the body 341, so that heat transfer from the mold 350 to the body 341 may be suppressed.

선택적으로서, 과냉처리부(340)는, 도 3에 도시한 바와 같이 본체 내부에 냉각매체를 유동시킬 수 있는 냉각유로(345)를 구비할 수 있다. 이러한 냉각유로(345)를 통해 보다 효과적이면서 정밀하게 과냉도의 제어가 가능할 수 있다. Optionally, the subcooling unit 340 may include a cooling passage 345 through which a cooling medium can flow inside the main body, as shown in FIG. 3. It is possible to control the degree of subcooling more effectively and precisely through the cooling passage 345.

도 5에는 본 발명의 제 3 실시예를 따르는 초음파처리 주조 시스템(500)이 나타나 있다. 도 5를 참조하면, 초음파처리 주조 시스템(500)은 초음파처리장치(510), 용해로(520), 경동식 초음파처리로(530), 과냉처리부(540) 및 몰드(550)을 포함한다. 5 shows an ultrasonic treatment casting system 500 according to a third embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the ultrasonic treatment casting system 500 includes an ultrasonic treatment device 510, a melting furnace 520, a tilting ultrasonic treatment furnace 530, a subcooling treatment unit 540, and a mold 550.

과냉처리부(540)는 초음파처리로(530) 및 몰드(550)를 서로 연결하는 플레이트 형태를 가진다. 구체적으로 플레이트 형태의 과냉처리부(540)의 일 단부는 초음파처리로(530)의 입구부에 연결되고, 타 단부는 몰드(550)의 주입구가 형성된 상면에 연결된다. 용해로(520) 내에서 초음파처리가 완료된 후 용해로(520)로부터 용탕의 일부를 초음파처리로(530)로 투입한다. 초음파처리로(530)는 경동식이므로 소정의 각도로 기울일 수 있다. 초음파처리로(530)에 소정의 용탕이 투입된 후 초음파처리로(530)를 기울이면, 이와 연결된 과냉처리부(540) 및 몰드(550)도 같이 연동되어 기울어지게 된다. 용탕은 플레이트 형태의 과냉처리부(540)를 따라 흘러내려 몰드(550)로 투입되며, 과냉처리부(540)를 따라 유동하는 동안 과냉이 일어나게 된다. 몰드(550)는 과냉처리부(540)와 탈착 가능하게 연결될 수 있다. 따라서 주조가 완료된 후에는 몰드(550)를 과냉처리부(540)로부터 탈착시킨 후 주조합금을 수득할 수 있다.The subcooling unit 540 has a plate shape connecting the ultrasonic treatment furnace 530 and the mold 550 to each other. Specifically, one end of the plate-shaped subcooling unit 540 is connected to the inlet of the ultrasonic treatment furnace 530, and the other end is connected to the upper surface of the mold 550 in which the injection hole is formed. After the ultrasonic treatment in the melting furnace 520 is completed, a part of the molten metal from the melting furnace 520 is injected into the ultrasonic treatment furnace 530. Since the ultrasonic treatment furnace 530 is a tilt type, it can be tilted at a predetermined angle. When the ultrasonic treatment furnace 530 is tilted after a predetermined molten metal is injected into the ultrasonic treatment furnace 530, the subcooling treatment unit 540 and the mold 550 connected thereto are also interlocked and tilted. The molten metal flows down along the plate-shaped subcooling unit 540 and is introduced into the mold 550, and subcooling occurs while flowing along the subcooling unit 540. The mold 550 may be detachably connected to the subcooling unit 540. Therefore, after the casting is completed, the mold 550 may be detached from the subcooled treatment unit 540 and then the main alloy may be obtained.

본 실시예의 경우에는, 플레이트 형태의 과냉처리부(540)의 일 단부가 초음파처리로(530)에 연결되고, 타 단부가 몰드(550)와 연결된다. 따라서 초음파처리로(530) 및 과냉처리부(540)의 연결부와, 과냉처리부(540) 및 몰드(550)의 연결부에 단열부(560a, 560b)가 형성된다. 변형예로서, 단열부(560a, 560b) 중 어느 하나만이 형성될 수도 있다. In the case of the present embodiment, one end of the plate-shaped subcooling unit 540 is connected to the ultrasonic treatment furnace 530 and the other end is connected to the mold 550. Accordingly, insulation portions 560a and 560b are formed at the connection portion between the ultrasonic treatment furnace 530 and the subcooling unit 540 and the connection between the subcooling unit 540 and the mold 550. As a modification, only one of the heat insulating portions 560a and 560b may be formed.

이하에서는, 본 발명의 이해를 돕기 위한 실시예들을 설명한다. 다만, 하기의 실험예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 아래의 실시예들만으로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, embodiments for aiding understanding of the present invention will be described. However, the following experimental examples are only to aid understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

<실험예><Experimental Example>

실험을 위해 여러 가지 조건에서 알루미늄 주조 합금 샘플을 제조하였다. 알루미늄 합금 샘플의 조성은 표 1과 같이 3가지 종류로 설계되었다. 각 조성에 해당되는 합금 5㎏을 용해하여 GBF로 탈가스 처리하였다. 초음파처리는 세라믹 재질의 혼(horn)을 용해로에 투입한 후 60초간 수행하였다. 용해된 용탕의 과냉 처리를 위해 내부에 경사진 냉각판을 구비한 중공형 냉각판을 이용하였다. 냉각판은 열전도도가 높은 구리를 이용하여 제조하였다. 출탕은 구리로 제작한 몰드에 1.5kg 주입하여 수행하였다. 표 2에는 실험예 및 비교예에 해당되는 단계별 공정조건이 나타나 있다. 본 명세서 및 도면에서 “UST”, “CP”는 각각 초음파처리 및 냉각판을 이용한 과냉처리를 의미한다. 또한 “UST+CP”는 두 처리를 모두 수행한 것을 의미하면, “untreated”는 두 공정 모두 수행하지 않은 것을 의미한다. For the experiment, aluminum cast alloy samples were prepared under various conditions. The composition of the aluminum alloy sample was designed into three types as shown in Table 1. 5 kg of the alloy corresponding to each composition was dissolved and degassed with GBF. The ultrasonic treatment was performed for 60 seconds after putting a ceramic horn into the melting furnace. A hollow cooling plate having an inclined cooling plate inside was used for the subcooling of the molten metal. The cooling plate was manufactured using copper having high thermal conductivity. The tapping was performed by injecting 1.5 kg into a mold made of copper. Table 2 shows step-by-step process conditions corresponding to the experimental examples and comparative examples. In the present specification and drawings, “UST” and “CP” mean ultrasonic treatment and subcooling treatment using a cooling plate, respectively. Also, “UST+CP” means that both processes have been performed, and “untreated” means that both processes have not been performed.

조성(wt.%)Composition (wt.%) SiSi MgMg CuCu FeFe MnMn TiTi ZnZn PP AlAl 조성 1Composition 1 17.9517.95 0.500.50 4.224.22 0.250.25 0.020.02 0.0930.093 0.0260.026 0.0010.001 Bal.Bal. 조성 2Composition 2 6.966.96 0.340.34 0.0180.018 0.100.10 0.010.01 0.0310.031 -- -- Bal.Bal. 조성 3Composition 3 6.076.07 0.970.97 2.062.06 0.110.11 -- 0.0270.027 -- -- Bal.Bal.

샘플Sample 합금조성Alloy composition CPCP USTUST 실험예 1Experimental Example 1 조성 1Composition 1 OO OO 비교예 1aComparative Example 1a 조성 1Composition 1 XX XX 비교예 1bComparative Example 1b 조성 1Composition 1 OO XX 비교예 1c Comparative Example 1c 조성 1Composition 1 XX OO 실험예 2Experimental Example 2 조성 2Composition 2 OO OO 비교예 2aComparative Example 2a 조성 2Composition 2 XX XX 비교예 2bComparative Example 2b 조성 2Composition 2 OO XX 비교예 2c Comparative Example 2c 조성 2Composition 2 XX OO 실험예 3Experimental Example 3 조성 3Composition 3 OO OO 비교예 3aComparative Example 3a 조성 3Composition 3 XX XX 비교예 3bComparative Example 3b 조성 3Composition 3 OO XX 비교예 3c Comparative Example 3c 조성 3Composition 3 XX OO

도 6은 본 발명의 비교예 1a 내지 1c와, 실험예 1에 해당되는 합금 샘플의 주조 상태의 미세조직을 관찰한 결과이며, 도 7은 상기 샘플들의 초정 Si(Primary Si)의 평균 크기 및 분포를 도해하는 그래프이다.6 is a result of observing the microstructure of the alloy samples corresponding to Comparative Examples 1a to 1c and Experimental Example 1 in the cast state, and FIG. 7 is an average size and distribution of primary Si (Primary Si) of the samples. It is a graph illustrating

조성 1에 해당되는 합금은 과공정 Al-Si 합금이고, 일반적으로 주조시 조직 내부에 초정 Si이 생성된다. 도 6 및 도 7을 모두 참조하면, 비교예 1a 샘플의 초정 Si(도 5의 화살표) 입자 크기가 36㎛으로 가장 큰 것을 확인할 수 있다. 그러나 비교예 1b 샘플은 28㎛, 비교예 1c 샘플은 21㎛로 과냉처리 및 초음파처리로 인해서 초정 Si의 입자 크기가 미세화된 것을 확인할 수 있으며, 두 공정이 모두 적용된 실험예 1 샘플의 경우 초정 Si 입자의 크기가 18㎛로, 비교예들과 비교할 때 가장 미세화된 것을 확인할 수 있었다. 또한 도 7의 (b)를 참조하면, Si 초정의 크기 분포도 실험예 1의 경우가 가장 균일한 것을 확인할 수 있다. The alloy corresponding to composition 1 is a hypereutectic Al-Si alloy, and in general, primary Si is generated inside the structure during casting. 6 and 7, it can be seen that the particle size of the primary Si (arrow in FIG. 5) of the sample of Comparative Example 1a is 36 μm. However, it can be seen that the particle size of the primary Si was micronized due to the supercooling and ultrasonic treatment to 28 μm for the sample of Comparative Example 1b and 21 μm for the sample of Comparative Example 1c. In the case of Experimental Example 1 sample in which both processes were applied, The size of the particles was 18 μm, and it was confirmed that the particles were finest when compared with the comparative examples. In addition, referring to (b) of FIG. 7, it can be seen that the size distribution of the Si primary crystal is the most uniform in Experimental Example 1.

도 8은 비교예 1a 내지 1c와, 실험예 1에 해당되는 합금 샘플을 T6 열처리 한 후 인장강도(UTS) 및 연신율(Elongation)의 변화를 측정한 것이다. T6 열처리 조건은 495℃의 온도에서 8시간동안 용체화처리를 수행하고, 수냉으로 60℃ 내지 80℃의 온도범위까지 ??칭하였으며, 175℃의 온도에서 8시간동안 시효처리를 수행하였다.8 shows changes in tensile strength (UTS) and elongation (Elongation) after T6 heat treatment of the alloy samples corresponding to Comparative Examples 1a to 1c and Experimental Example 1. T6 heat treatment conditions were subjected to solution treatment at a temperature of 495°C for 8 hours, followed by water cooling to a temperature range of 60°C to 80°C, and aging treatment was performed at a temperature of 175°C for 8 hours.

도 8을 참조하면, 실험예 1의 경우, 비교예 1a 내지 1c 대비 초정 Si 입자의 크기가 더 미세해짐에 따라 T6 열처리 후 인장강도 및 연신율 특성이 가장 우수한 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 8, in the case of Experimental Example 1, it was confirmed that the tensile strength and elongation characteristics after T6 heat treatment were the most excellent as the size of the primary Si particles became finer compared to Comparative Examples 1a to 1c.

도 9는 본 발명의 비교예 2a 내지 2c와, 실험예 2에 해당되는 합금 샘플의 주조 상태의 미세조직을 관찰한 결과이며, 도 10 및 도 11은 상기 샘플들의 결정립의 크기 및 크기 분포를 나타내는 결과이다. 조성 2에 해당되는 합금은 아공정 Al-Si 합금이고, 일반적으로 주조시 조직 내부에 공정 Si이 생성된다. 도 8에 화살표로 표기된 것이 공정 Si이다. 9 is a result of observing the microstructure in the cast state of the alloy samples corresponding to Comparative Examples 2a to 2c and Experimental Example 2 of the present invention, and FIGS. 10 and 11 show the size and size distribution of crystal grains of the samples. It is the result. The alloy corresponding to the composition 2 is a subeutectic Al-Si alloy, and eutectic Si is generally formed inside the structure during casting. Process Si is indicated by an arrow in FIG. 8.

도 9를 참조하면, 비교예 2a 샘플의 공정 Si 입자 크기가 28㎛으로 가장 크고, 비교예 2b 샘플은 21㎛, 비교예 2c 샘플은 20㎛로 공정 Si의 입자 크기가 미세화 된 것을 확인할 수 있으나, 실험예 2 샘플의 경우 공정 Si 입자의 크기가 19㎛로, 가장 미세화된 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 9, it can be seen that the particle size of the process Si of the sample of Comparative Example 2a is the largest as 28 μm, the sample of Comparative Example 2b is 21 μm, and the sample of Comparative Example 2c is 20 μm. , In the case of the sample of Experimental Example 2, it was confirmed that the size of the process Si particles was 19 μm, which was the most micronized.

도 10 및 도 11을 참조하면, 비교예 2a 샘플의 결정립의 크기(Grain size)가 426㎛로 가장 컸으며, 비교예 2b 샘플의 결정립의 크기가 343㎛, 비교예 2c 샘플의 결정립의 크기가 293㎛ 였으며, 실험예 2 샘플의 결정립의 크기가 258㎛로 가장 작은 것을 확인할 수 있었다. 결정립 크기의 분포도 역시 실험예 2 샘플에서 미세화된 결정립의 비율이 가장 높았다.10 and 11, the grain size of the sample of Comparative Example 2a was the largest as 426 μm, the size of the grain of the sample of Comparative Example 2b was 343 μm, and the size of the grain of the sample of Comparative Example 2c was It was 293 μm, and it was confirmed that the size of the crystal grains of the sample in Experimental Example 2 was the smallest as 258 μm. The distribution of grain size was also the highest in the proportion of refined grains in the sample of Experimental Example 2.

도 12는 비교예 2a 내지 2c와, 실험예 2에 해당되는 합금 샘플의 주조 후 인장강도, 항복강도(YS) 및 연신율의 변화를 측정한 것이다.12 is a measurement of changes in tensile strength, yield strength (YS), and elongation of the alloy samples corresponding to Comparative Examples 2a to 2c and Experimental Example 2 after casting.

도 12에 의하면, 실험예 2 샘플의 경우, 비교예 2a 내지 2c 대비 공정 Si 입자의 크기가 더 미세해짐에 따라 주조상태에서 인장강도, 항복강도 및 연신율 특성이 모두 우수한 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 12, in the case of the sample of Experimental Example 2, it was confirmed that the tensile strength, yield strength, and elongation characteristics were all excellent in the casting state as the size of the process Si particles became finer compared to Comparative Examples 2a to 2c.

도 13은 본 발명의 비교예 3a 내지 3c와, 실험예 3에 해당되는 합금 샘플의 주조 상태의 미세조직을 관찰한 결과이며, 도 14 및 도 15는 상기 샘플들의 결정립의 크기 및 크기 분포를 나타내는 결과이다. 조성 3에 해당되는 합금은 Cu 및 Mg가 함유된 아공정 Al-Si 합금이고, 주조시 조직 내부에 이차수지상(SDAS)이 생성된다. 13 is a result of observing the microstructure in the cast state of the alloy samples corresponding to Comparative Examples 3a to 3c and Experimental Example 3 of the present invention, and FIGS. 14 and 15 show the size and size distribution of crystal grains of the samples. It is the result. The alloy corresponding to the composition 3 is a subeutectic Al-Si alloy containing Cu and Mg, and a secondary resin phase (SDAS) is generated inside the structure during casting.

도 13을 참조하면, 비교예 3a 샘플의 이차수지상(SDAS)의 크기가 26㎛으로 가장 크고, 비교예 3b은 24㎛, 비교예 3c 샘플은 22㎛로 이차수지상의 크기가 더 미세화 된 것을 확인할 수 있으나, 실험예 3 샘플의 경우 이차수지상의 크기가 20㎛로, 가장 미세화된 것을 확인할 수 있었다.13, the size of the secondary resin phase (SDAS) of the sample of Comparative Example 3a was the largest at 26 μm, the size of the secondary resin phase was further refined to 24 μm in Comparative Example 3b, and 22 μm in Comparative Example 3c. However, in the case of the sample of Experimental Example 3, it was confirmed that the size of the secondary resin phase was 20 μm, which was the most micronized.

도 14 및 도 15를 참조하면, 본 경우는 초음파처리된 비교예 3c 샘플의 경우, 결정립 크기가 233㎛로 아무 공정도 적용되지 않은 비교예 3a 샘플과 거의 유사한 값을 나타내었으며, 과냉처리된 비교예 2b 샘플의 결정립 크기인 210㎛에 비해 높은 값을 나타내었다. 이로부터 합금계에 따라서는 단순히 초음파처리만 수행한 것으로 주조 합금의 미세화를 구현하기 어려울 수도 있다는 것을 알 수 있다. 14 and 15, in this case, in the case of the sonicated comparative example 3c sample, the crystal grain size was 233 μm, which was almost similar to that of the comparative example 3a sample to which no process was applied. Example 2b It exhibited a higher value than the grain size of the sample 210㎛. From this, it can be seen that depending on the alloy system, it may be difficult to realize the refinement of the cast alloy simply by performing ultrasonic treatment.

그러나 초음파처리 및 과냉처리가 모두 수행된 실험예 3 샘플의 경우에는, 결정립의 크기가 179㎛로 다른 비교예 샘플들과 비교하여 가장 작은 것을 확인할 수 있었다. 결정립 크기의 분포도 역시 실험예 3 샘플에서 미세화된 결정립의 비율이 가장 높았다. 이로부터 초음파처리 및 과냉처리가 모두 수행된 경우에 가장 우수한 합금 특성을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다. However, in the case of the sample of Experimental Example 3 in which both the ultrasonic treatment and the subcooling treatment were performed, the size of the crystal grains was 179 μm, which was the smallest compared to the samples of other comparative examples. The distribution of grain size was also the highest in the proportion of refined grains in the sample of Experimental Example 3. From this, it can be seen that the best alloy properties can be obtained when both the ultrasonic treatment and the subcooling treatment are performed.

도 16은 비교예 3a 내지 3c와, 실험예 3에 해당되는 합금 샘플의 주조 후 인장강도, 항복강도 및 연신율의 변화를 측정한 것이다.16 is a measurement of changes in tensile strength, yield strength, and elongation after casting of the alloy samples corresponding to Comparative Examples 3a to 3c and Experimental Example 3.

도 16을 참조하면, 실험예 3의 경우에 비교예 3a와 비교할 때 연신율을 다소 감소하였으나, 인장강도 및 항복강도는 가장 우수한 값을 나타냄을 알 수 있다. Referring to FIG. 16, it can be seen that in the case of Experimental Example 3, the elongation was slightly reduced compared to Comparative Example 3a, but the tensile strength and yield strength exhibited the best values.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will appreciate that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

200, 300, 500 : 초음파처리 주조 시스템
210, 310, 510 : 초음파처리장치
220, 320, 520: 용해로
230, 330 : 용탕채취부
240, 340, 540 : 과냉처리부
260, 360, 560a, 560b : 단열부
250, 350, 550: 몰드
341 : 본체
342 : 용탕이동로
342a : 경사면
342b : 출구
344 : 안착면
345 : 냉각유로
530 : 초음파처리로
200, 300, 500: Ultrasonic treatment casting system
210, 310, 510: ultrasonic processing device
220, 320, 520: melting furnace
230, 330: molten metal collection
240, 340, 540: subcooling processing unit
260, 360, 560a, 560b: insulation
250, 350, 550: mold
341: main body
342: Yongtang Transfer Road
342a: slope
342b: exit
344: seating surface
345: cooling flow path
530: ultrasonic treatment furnace

Claims (27)

용해로;
상기 용해로에 의해 용융된 용탕을 초음파처리할 수 있는 초음파처리 장치;
상기 초음파처리된 용탕을 과냉처리할 수 있는 과냉처리부; 및
상기 과냉처리된 용탕이 투입되는 몰드;를 포함하고,
상기 과냉처리부는,
상기 용탕이 상기 몰드로 투입되기 위해 유동되는 경로 중에 배치된 것인,
초음파처리 주조 시스템.
Melting furnace;
An ultrasonic treatment device capable of ultrasonicating the molten metal melted by the melting furnace;
A supercooling unit capable of subcooling the sonicated molten metal; And
Including; a mold into which the supercooled molten metal is added,
The subcooling treatment unit,
The molten metal is disposed in the flow path to be introduced into the mold,
Sonication casting system.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 과냉처리부 및 상기 몰드 사이에는 단열부가 형성되는,
초음파처리 주조 시스템.
The method of claim 1,
A heat insulation part is formed between the subcooling part and the mold,
Sonication casting system.
제 3 항에 있어서,
상기 과냉처리부의 일부는 상기 단열부의 일면과 결합되고, 상기 몰드의 일부는 상기 단열부의 타면과 결합된 것인,
초음파처리 주조 시스템.
The method of claim 3,
Part of the subcooling treatment unit is coupled to one surface of the heat insulating unit, and a part of the mold is coupled to the other surface of the insulating unit,
Sonication casting system.
제 3 항에 있어서,
상기 단열부는, 규산 칼슘, 암면, 유리섬유 및 세라믹 섬유 중 어느 하나 이상을 포함하는,
초음파처리 주조 시스템.
The method of claim 3,
The heat insulating portion includes any one or more of calcium silicate, rock wool, glass fiber and ceramic fiber,
Sonication casting system.
제 1 항에 있어서,
상기 과냉처리부는,
상기 용탕과 접촉하여 상기 용탕의 열에너지를 외부로 방열시키는 것인,
초음파처리 주조 시스템.
The method of claim 1,
The subcooling treatment unit,
In contact with the molten metal to radiate heat energy of the molten metal to the outside,
Sonication casting system.
제 1 항에 있어서,
상기 과냉처리부는,
상기 몰드의 주입구 상부에 배치되며, 상기 용탕이 상기 몰드의 주입구로 유동될 수 있도록 소정의 각도를 가지고 기울어진 플레이트 형태인,
초음파처리 주조 시스템.
The method of claim 1,
The subcooling treatment unit,
It is disposed above the injection port of the mold, and has a plate shape inclined with a predetermined angle so that the molten metal can flow to the injection port of the mold,
Sonication casting system.
제 7 항에 있어서,
상기 플레이트의 일 면에는 상기 용탕이 유동할 수 있는 용탕이동로가 형성된,
초음파처리 주조 시스템.
The method of claim 7,
A molten metal transfer path through which the molten metal can flow is formed on one side of the plate,
Sonication casting system.
제 1 항에 있어서,
상기 과냉처리부는,
상기 몰드의 주입구 상부와 결합되어 상기 용탕이 몰드로 투입되기 전 과냉처리를 수행하도록 배치되는,
초음파처리 주조 시스템.
The method of claim 1,
The subcooling treatment unit,
Combined with the top of the injection port of the mold and arranged to perform a subcooling treatment before the molten metal is introduced into the mold,
Sonication casting system.
제 9 항에 있어서,
상기 과냉처리부는,
본체; 및
상기 본체의 내부에 형성되어, 상기 용탕이 하부로 유동할 수 있도록 기울어진 경사면 및 상기 용탕이 상기 몰드 내부로 배출되는 출구를 포함하는 용탕이동로;
를 포함하는,
초음파처리 주조 시스템.
The method of claim 9,
The subcooling treatment unit,
main body; And
A molten metal transfer path formed inside the main body and including an inclined surface inclined to allow the molten metal to flow downward and an outlet through which the molten metal is discharged into the mold;
Containing,
Sonication casting system.
제 10 항에 있어서,
상기 본체는 상기 몰드의 주입구 상부의 일면에 안착되는 안착면을 포함하며,
상기 몰드의 주입구 상부의 일면과 상기 본체의 안착면 사이에는 단열부가 형성되어 있는,
초음파처리 주조 시스템.
The method of claim 10,
The main body includes a seating surface that is seated on one surface of an upper portion of the injection hole of the mold,
A heat insulating portion is formed between the top surface of the injection port of the mold and the seating surface of the body,
Sonication casting system.
제 10 항에 있어서,
상기 본체의 내부에 냉각매체가 유동될 수 있는 냉각유로를 더 포함하는,
초음파처리 주조 시스템.
The method of claim 10,
Further comprising a cooling passage through which the cooling medium can flow inside the body,
Sonication casting system.
제 1 항에 있어서,
경동식 초음파처리로를 더 포함하며,
상기 과냉처리부는 플레이트 형태로서 일 단부는 상기 초음파처리로와 연결되고, 타 단부는 몰드와 연결되는,
초음파처리 주조 시스템.
The method of claim 1,
It further includes a tilt-type ultrasonic treatment furnace,
The subcooling unit is in the form of a plate, one end is connected to the ultrasonic treatment furnace, the other end is connected to the mold,
Sonication casting system.
제 13 항에 있어서,
상기 과냉처리부 및 상기 초음파처리로의 연결부와, 상기 과냉처리부 및 상기 몰드의 연결부 중 어느 하나 이상에 단열부가 형성되는,
초음파처리 주조 시스템.
The method of claim 13,
A heat insulation part is formed in at least one of the connection part of the subcooling treatment part and the ultrasonic treatment furnace, and the connection part of the subcooling treatment part and the mold,
Sonication casting system.
제 1 항, 제 3 항 내지 제 14 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 과냉처리부는 구리 또는 구리합금으로 이루어진,
초음파처리 주조 시스템.
The method according to any one of claims 1, 3 to 14,
The subcooling treatment unit is made of copper or a copper alloy,
Sonication casting system.
용탕을 초음파처리하는 단계;
상기 초음파처리가 완료된 용탕을 과냉처리하는 단계; 및
상기 과냉처리된 용탕을 몰드로 투입하고 응고시키는 단계;
를 포함하고,
상기 과냉처리하는 단계는,
상기 용탕이 상기 몰드로 투입되기 위해 유동되는 경로 중에서 수행되는,
초음파처리를 이용한 주조합금 제조방법.
Ultrasonicating the molten metal;
Subcooling the sonicated molten metal; And
Injecting the supercooled molten metal into a mold and solidifying;
Including,
The step of subcooling treatment,
Performed in a path through which the molten metal flows to be introduced into the mold,
Manufacturing method of the main cooperative gold using ultrasonic treatment.
삭제delete 제 16 항에 있어서,
상기 과냉처리하는 단계는,
상기 경로 중에 배치된 과냉처리부에 직접 접촉하여 상기 용탕의 열에너지를 외부로 방열시키는 단계를 포함하는,
초음파처리를 이용한 주조합금 제조방법.
The method of claim 16,
The step of subcooling treatment,
Including the step of direct contact with the subcooling treatment portion disposed in the path to radiate thermal energy of the molten metal to the outside,
Manufacturing method of the main cooperative gold using ultrasonic treatment.
제 16 항에 있어서,
상기 과냉처리하는 단계는,
상기 용탕이 소정의 각도를 가지고 상기 몰드의 주입구로 기울어진 경사면을 따라 유동되면서 냉각되는 단계를 포함하는,
초음파처리를 이용한 주조합금 제조방법.
The method of claim 16,
The step of subcooling treatment,
Comprising the step of cooling the molten metal while flowing along an inclined surface inclined to the injection port of the mold at a predetermined angle,
Manufacturing method of the main cooperative gold using ultrasonic treatment.
제 16 항, 제 18 항 및 제 19 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 용탕은 알루미늄 합금을 포함하는,
초음파처리를 이용한 주조합금 제조방법.
The method of any one of claims 16, 18 and 19,
The molten metal contains an aluminum alloy,
Manufacturing method of the main cooperative gold using ultrasonic treatment.
초음파처리된 용탕을 주조하기 위한 몰드결합체로서,
초음파처리된 용탕이 투입되는 몰드; 및
상기 몰드의 주입구 상부에 배치되며, 상기 용탕과 접촉하여 상기 용탕의 열에너지를 외부로 방열시키는 과냉처리부;를 포함하는,
주조합금 제조용 몰드결합체.
As a mold assembly for casting ultrasonically treated molten metal,
A mold into which the sonicated molten metal is injected; And
Including; is disposed above the injection hole of the mold, and in contact with the molten metal to heat the heat energy of the molten metal to the outside;
Mold assembly for the manufacture of main alloy.
제 21 항에 있어서,
상기 과냉처리부 및 상기 몰드 사이에는 단열부가 형성되는,
주조합금 제조용 몰드결합체.
The method of claim 21,
A heat insulation part is formed between the subcooling part and the mold,
Mold assembly for the manufacture of main alloy.
제 22 항에 있어서,
상기 과냉처리부의 일부는 상기 단열부의 일면과 결합되고, 상기 몰드의 일부는 상기 단열부의 타면과 결합된 것인,
주조합금 제조용 몰드결합체.
The method of claim 22,
Part of the subcooling treatment unit is coupled to one surface of the heat insulating unit, and a part of the mold is coupled to the other surface of the insulating unit,
Mold assembly for the manufacture of main alloy.
제 22 항에 있어서,
상기 단열부는, 규산 칼슘, 암면, 유리섬유 및 세라믹 섬유 중 어느 하나 이상을 포함하는,
주조합금 제조용 몰드결합체.
The method of claim 22,
The heat insulating portion includes any one or more of calcium silicate, rock wool, glass fiber and ceramic fiber,
Mold assembly for the manufacture of main alloy.
제 21 항에 있어서,
상기 과냉처리부는,
본체; 및
상기 본체의 내부에 형성되어, 상기 용탕이 하부로 유동할 수 있도록 기울어진 경사면 및 상기 용탕이 상기 몰드 내부로 배출되는 출구를 포함하는 용탕이동로;
를 포함하는,
주조합금 제조용 몰드결합체.
The method of claim 21,
The subcooling treatment unit,
main body; And
A molten metal transfer path formed inside the main body and including an inclined surface inclined to allow the molten metal to flow downward and an outlet through which the molten metal is discharged into the mold;
Containing,
Mold assembly for the manufacture of main alloy.
삭제delete 제 21 항에 있어서,
상기 과냉처리부는,
구리 또는 구리합금으로 이루어진,
주조합금 제조용 몰드결합체.
The method of claim 21,
The subcooling treatment unit,
Made of copper or copper alloy,
Mold assembly for the manufacture of main alloy.
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JP2008272819A (en) * 2007-05-07 2008-11-13 National Institute For Materials Science Casting method and casting machine used in the method

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