KR102276158B1 - 나이프의 인서트 주조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나이프의 인서트 주조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 나이프의 칼날 부분을 제외하고는 기계적 가공이 필요없는 나이프의 인서트 주조방법을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명에 따른 나이프의 인서트 주조방법은 미리 준비된 칼날부분을 본체 부분의 주조를 위해 준비된 몰드에 삽입하여 주조하는 나이프의 인서트 주조방법을 제공하는 데 목적이 있다.

Description

나이프의 인서트 주조방법{Method for insert casting of knife}

본 발명은 나이프의 인서트 주조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 나이프의 칼날 부분을 제외하고는 기계적 가공이 필요없는 나이프의 인서트 주조방법을 제공하는 데 목적이 있다.

일반적으로 나이프는 식품기계에 장착되어 육류 및 기타 식품을 절단하는 식품기계용 나이프와, 포장지를 자르는 포장기계용 나이프, 인쇄기계에 설치되어 잉크 등을 제거하는 인쇄기계용 나이프 등 다양한 종류의 나이프가 있다.

이러한 나이프들은 우수한 칼날(일반적으로 가장 많이 하중을 받고 가장 많이 마모되는 곳)에 요구되는 적절한 인성(toughness)과 적절한 내부식성을 나타내는 단일 재료로 제조된다. 하지만 기계장치와 연결되는 나이프의 내부 본체는 기본적으로 기계장치와 연결하는 장착부의 역할을 하므로 칼날만큼의 인성이 필요 없다.

일반적으로 금속은 인성이 증가할수록 성형성과 가공성이 떨어진다. 따라서 나이프의 칼날과 내부 본체를 제조하기 위해 단일 재료를 사용하는 나이프는 칼날의 적절한 특성이 인성과, 재료를 가공하기 유리한 재료의 특성을 절충하여 가장 경제적인 재료를 사용하여 제조한다.

예를 들어 많은 나이프는 고탄소강(high carbon steel)으로 제조하고 칼날부분을 표면경화시켜 칼날에 필요한 인성을 만족한다. 이와 같이 고탄소강을 사용할 경우 전체적으로 기계적 가공이 가능하므로 나이프의 전체 외형을 따라 표면을 가공하게 된다.

하지만 이와 같이 기계적 가공을 통하여 나이프를 가공하게 되면 생산성이 떨어지는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 정밀주조를 통하여 나이프를 제조하려고 하는 시도들이 진행되고 있지만 정밀주조시 발생하는 표면의 기공 때문에 나이프를 연삭할 경우 칼날의 표면이 미려하지 못하므로 제품 불량의 원인이 된다.

1. 국내등록특허 제10-0993184호(2010. 11. 3 등록)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 나이프의 칼날 부분을 제외하고는 기계적 가공이 필요 없는 나이프의 인서트 주조방법을 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명에 따른 나이프의 인서트 주조방법은 미리 준비된 칼날부분을 본체 부분의 주조를 위해 준비된 몰드에 삽입하여 주조하는 나이프의 인서트 주조방법을 제공하는 데 목적이 있다. 여기서, 상기 나이프는 식품 또는 포장지 절단용 기계장치에 장착되는 나이프로서, 상기 기계장치에 연결되는 장착부를 구비한 금속재의 본체 부분과 상기 본체 부분과 일체로 연결 형성되는 금속재의 칼날 부분을 포함할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 나이프의 인서트 주조방법은, 상기 칼날 부분은 주조 이외의 방법으로 미리 만들고 상기 본체 부분은 상기 칼날 부분의 일측 단면으로부터 연속적으로 이어지며 일체 형성되도록 하기 위해, 소결합금으로 이루어진 칼날 부분을 준비하는 단계; 본체 부분의 주조를 위하여 몰드를 준비하는 단계; 몰드에 칼날 부분을 인서트하는 단계; 및 상기 몰드에 금속 용탕을 주입하여 상기 칼날 부분의 일측 단면으로부터 상기 본체 부분을 연속적으로 형성하는 단계;를 포함한다.

또한 본 발명에 따른 나이프의 인서트 주조방법은 몰드에 칼날 부분을 인서트하는 단계에서 칼날 부분의 선단부가 주물사에 매립되고 상기 일측 단면이 상기 주물사 내부 공간에 노출되도록 하는 것이 바람직하다.

여기서 몰드는 로스트왁스법에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 바람직하게는, 상기 몰드 준비 단계는, 금형에 왁스를 녹여 넣어 상기 왁스로 상기 본체 부분에 해당하는 모형을 만들고, 상기 모형을 상기 주물사 속에 묻고 건조시킨 후 가열하여 왁스를 녹이고 제거하여 상기 몰드를 만드는 단계를 포함한다.

상기와 같이 본 발명에 따른 나이프의 인서트 주조방법은 미리 준비된 칼날부분을 본체 부분의 주조를 위해 준비된 몰드에 삽입하여 주조하므로 칼날 부분을 주조할 경우 발생하는 기공을 미연에 방지할 수 있다.

아울러 본 발명에 따른 나이프의 인서트 주조방법은 미리 준비된 칼날부분을 본체 부분의 주조를 위해 준비된 몰드에 삽입하여 주조하므로 본체 부분을 주조에 의해 제조하므로 생산성이 우수하다.

또한 본 발명에 따른 나이프의 인서트 주조방법은 칼날 부분의 선단부가 주물사에 매립될 수 있도록 함으로서 고온의 용탕에 의해 칼날 부분이 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

아울러 본 발명에 따른 나이프의 인서트 주조방법은 로스트왁스법에 의해 몰드가 형성되므로 주물의 표면이 미려하다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 나이프의 인서트 주조방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 나이프의 인서트 주조방법에 따라 몰드에 용탕이 주입되는 상태를 나타내는 도면이다.

이하 본 발명에 따른 나이프의 인서트 주조방법을 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 나이프의 인서트 주조방법을 나타내는 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 나이프의 인서트 주조방법에 따라 몰드에 용탕이 주입되는 상태를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 나이프의 인서트 주조방법은 칼날 부분을 준비하는 단계(S1), 본체 부분의 주조를 위하여 몰드를 준비하는 단계(S2), 몰드에 칼날 부분을 인서트하는 단계(S3) 및 몰드에 용탕을 주입하여 본체 부분을 형성하는 단계(S4)를 포함한다.

먼저 칼날 부분을 준비하는 단계(S1)는 일반적으로 가장 많이 하중을 받고 가장 많이 마모되는 개소인 칼날 부분(10)에 요구되는 적절한 인성(toughness)과 적절한 내부식성을 나타내는 단일 재료로 준비하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 칼날 부분(10)은 주조로 생산될 경우 표면이나 표면 부분에 기공이 발생하여 날을 세우기 위해 연삭할 때 기공이 이빠짐 현상을 일으켜 작업물을 손상시킬 수 있으므로 주조 이외의 방법으로 준비하는 것이 바람직하다.

따라서 본 실시예에서는 칼날 부분(10)은 고경도의 합금을 소결하여 준비하는 것이 바람직하다. 상기 고경도의 합금은 텅스텐 카바이드(WC)입자로 이루어지는 것이 바람직하다. 여기서 텅스텐 카바이드 입자는 200나노(0.2㎛) 크기의 입자로 준비하여 소결하는 것이 바람직하다.

다음으로 본체 부분의 주조를 위하여 몰드를 준비하는 단계(S2)는 로스트왁스법에 의해 본체를 주조한다.

상기 로스트왁스법(Lost wax process)은 인베스트먼트 주조법(investment casting)이라고도 하며 정밀 주조법의 일종으로서 금형에 왁스를 녹여 넣어 왁스로 모형을 만들고, 그 모형을 주물사 속에 묻고 건조시킨 후 가열하여 왁스를 녹게 한 다음 다시 가열하여 왁스를 완전히 연소, 제거하여 몰드를 만든다. 이 몰드의 공동(空洞)에 용융 합금을 주입하여 주물을 만드는 방법으로 정도(精度)가 높고, 주물 표면이 깨끗하며, 모양이 복잡한 주물을 얻을 수 있다.

본 실시예에서는 내부의 공동(22)은 금형 대신에 3D 프린터를 이용하여 왁스의 형상을 만들고 주물사(24)에 매립하여 형성할 수도 있다.

상기 몰드(20)는 상방으로 용탕이 주입될 수 있도록 몰드(20)의 상부에 탕도(26)를 형성한다.

다음으로 몰드에 칼날 부분을 인서트하는 단계(S3)는 칼날 부분(10)을 몰드에 인서트하여 주조 후 칼날 부분(10)과 본체 부분이 일체가 되도록 형성하는 단계이다.

본 실시예에서 상기 칼날 부분(10)은 선단부가 몰드(20)의 주물사(24)에 매립되도록 인서트한다. 상기 칼날 부분(10)이 상기 몰드(20)의 상부로 노출되므로 고온의 용탕에 의해 칼날 부분(10)이 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

다음으로 몰드에 용탕을 주입하여 본체 부분을 형성하는 단계(S4)는 몰드(20)에 본체 부분이 형성될 용탕을 주입하여 본체 부분을 형성하는 단계이다. 상기 몰드에 용탕을 주입하면 용탕이 응고하면서 상기 칼날 부분(10)의 기단부측과 용탕이 응고하면서 형성되는 본체 부분이 일체로 형성된다.

10 : 칼날 부분
20 : 몰드
22 : 공동
24 : 주물사
26 : 탕도

Claims (4)

1. 식품 또는 포장지 절단용 기계장치에 장착되는 나이프의 인서트 주조방법에 있어서,
   상기 나이프는 상기 기계장치에 연결되는 장착부를 구비한 금속재의 본체 부분과 상기 본체 부분과 일체로 연결 형성되는 금속재의 칼날 부분을 포함하고,
   상기 주조방법은:
   상기 칼날 부분은 주조 이외의 방법으로 미리 만들고 상기 본체 부분은 상기 칼날 부분의 일측 단면으로부터 연속적으로 이어지며 일체 형성되도록 하기 위해,
   소결합금으로 이루어진 상기 칼날 부분을 준비하는 단계;
   상기 본체 부분의 주조를 위하여 로스트왁스법으로 몰드를 준비하는 단계;
   상기 몰드의 주물사에 상기 칼날 부분의 선단부가 매립되고, 상기 일측 단면이 상기 주물사 내부 공간에 노출되도록 인서트하는 단계; 및
   상기 몰드에 금속 용탕을 주입하여 상기 칼날 부분의 일측 단면으로부터 상기 본체 부분을 연속적으로 형성하는 단계;를 포함하고,
   상기 몰드 준비 단계는, 금형에 왁스를 녹여 넣어 상기 왁스로 상기 본체 부분에 해당하는 모형을 만들고, 상기 모형을 상기 주물사 속에 묻고 건조시킨 후 가열하여 왁스를 녹이고 제거하여 상기 몰드를 만드는 단계를 포함하는 나이프의 인서트 주조방법.
   
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