KR102409575B1 - Vacuum module device for improving casting quality - Google Patents

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KR102409575B1 KR1020210182591A KR20210182591A KR102409575B1 KR 102409575 B1 KR102409575 B1 KR 102409575B1 KR 1020210182591 A KR1020210182591 A KR 1020210182591A KR 20210182591 A KR20210182591 A KR 20210182591A KR 102409575 B1 KR102409575 B1 KR 102409575B1
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하태권
김동석
김동주
전제원
강호주
곽경민
김상필
김지혜
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(주)서영
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Abstract

본 발명은 일반적인 저압 주조 공법을 통해 금형 제작을 함에 있어 알루미늄 용탕 주입 부족으로 인한 금형 소재 미 성형부에 국부적 진공 압력을 가해 소재 형상을 최적화하기 위한 장치이다. 본 장치는 저압 주조 금형의 하부에서 압력을 가해 상부로 용탕이 주입되는 일반적인 공법에서 진공 모듈 장치를 설치해 국부적으로 진공을 가하는 단계를 추가하여 알루미늄 용탕 주입성을 높이므로 소재 성형성 향상에 따른 생산성 향상과 우수한 품질 확보가 가능하다.
The present invention is an apparatus for optimizing the shape of a material by applying a local vacuum pressure to an unformed part of a mold material due to insufficient injection of aluminum molten metal in manufacturing a mold through a general low-pressure casting method. In the general method of injecting molten metal to the top by applying pressure from the bottom of the low-pressure casting mold, this device adds a step of locally applying a vacuum by installing a vacuum module device to increase the injectability of aluminum molten metal, thereby improving productivity by improving material formability and excellent quality can be secured.

Description

주조 품질 향상을 위한 진공 모듈 장치{Vacuum module device for improving casting quality}Vacuum module device for improving casting quality

본 발명은 저압 주조 공법을 통해 박육 제품을 효율적으로 제작할 수 있는 저압 주조용 진공 모듈 장치 제작에 관한 것이다.The present invention relates to the manufacture of a vacuum module device for low pressure casting, which can efficiently manufacture thin products through a low pressure casting method.

최근 자동차용 부품은 경량화를 위해 알루미늄 주조공정을 이용하여 제조한다. 주조 공정은 액체 상태로 용해된 알루미늄을 금형에 주입하여 원하는 형상의 제품을 생산하는 방식으로 용탕 충진 방식, 가압 방식 등을 통해 공정을 구분한다. 일반적으로 자동차 부품 제조에는 다이캐스팅 공정과 저압 주조 공정이 사용되고 있다. 다이캐스팅 공정은 용탕을 10~200MPa의 고압으로 금형에 주입하여 빠르게 응고시키는 방식으로 높은 치수 정밀도와 대량 생산에 유리한 장점이 있지만 국내의 생산 보유 장비 크기의 한계로 제조 가능한 제품 크기의 한계가 존재한다. 또한 저압 주조 공정의 경우 용탕을 약 800mbar의 압력으로 아래에서 위로 주입하는 방식으로 한 사이클에 복수 개의 주물 제조가 가능하고 주조 회수율이 높은 장점이 있지만 제품의 중량이 증가하거나 박육 또는 협소부 제품 생산 시 미 성형등의 문제 발생으로 기계적 특성을 저하시키는 원인이 된다. 이러한 주조 공법의 단점 및 문제점을 보완한 방법인 진공 블럭 장치는 저압 주조 공법으로 제품 생산에 국부적인 위치에 진공 압력을 걸어 알루미늄 용탕이 충진 되고 용탕 충진이 완료된 후 완전히 응고될 때까지 압력이 유지되어 우수한 품질 확보가 가능한 공법으로 주로 자동차 샷시 부품을 제조하는데 사용된다. 따라서 본 발명은 저압 주조 공법을 사용한 제품 생산 최적화를 위한 금형 장치이다.Recently, automotive parts are manufactured using an aluminum casting process to reduce weight. The casting process is a method of producing a product of a desired shape by injecting molten aluminum in a liquid state into a mold. In general, a die casting process and a low pressure casting process are used to manufacture automobile parts. The die-casting process injects molten metal into a mold at a high pressure of 10 to 200 MPa and solidifies it quickly. It has advantages for high dimensional precision and mass production, but there is a limit to the size of products that can be manufactured due to the limitation of the size of domestic production equipment. In addition, in the case of the low-pressure casting process, it is possible to manufacture multiple castings in one cycle by injecting molten metal from the bottom to the top at a pressure of about 800 mbar. Problems such as non-molding cause deterioration of mechanical properties. The vacuum block device, a method that compensates for the shortcomings and problems of this casting method, is a low-pressure casting method that applies vacuum pressure to a local location for product production so that the aluminum molten metal is filled and the pressure is maintained until completely solidified after filling the molten metal. It is a method that can secure excellent quality and is mainly used to manufacture automobile chassis parts. Therefore, the present invention is a mold apparatus for optimizing product production using a low-pressure casting method.

관련된 선행기술문헌으로 등록특허 1019060930000 호가 있다. 상기 공보는 진공에 대한 제어를 위해 복잡한 진공도 산출 방식을 기재한다.As a related prior art document, there is registered Patent No. 1019060930000. This publication describes a complex vacuum degree calculation method for controlling the vacuum.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 저압 주조 공법을 통해 대형화 및 박육 제품의 자동차 부품을 제조할 때 발생하는 제품의 국부적 미 성형 제어의 어려움과 종래의 주조 공법에서 국부적 기계적 성질 저하 등의 문제를 해결하기 위하여 저압 주조용 진공 모듈 장치를 제작하고자 한다. The technical problem to be achieved by the present invention is to solve problems such as the difficulty in controlling the local non-formation of products that occur when manufacturing automobile parts of large-sized and thin products through the low-pressure casting method and the local mechanical properties deterioration in the conventional casting method. To this end, we want to manufacture a vacuum module device for low pressure casting.

저압 주조는 일반적으로 하부에서 압력을 가해 상부까지 용탕을 주입하는 방식에서 박육부 또는 협소부의 용탕 부족으로 인한 미성형이 발생한다.Low-pressure casting generally injects molten metal up to the top by applying pressure from the bottom.

이에 본 발명은 국부적으로 금형에 진공 블럭을 설치하고 진공 블럭의 압착을 2차적으로 더하는 얇은 내열성 GASKET을 금형과 진공 블럭 사이에 조립하고, 진공 블럭의 2개 홀에 흡인 PIPE를 연결한다. 흡인 파이프를 통해 진공을 가하여 국부적인 진공 상태를 형성시켜 하부의 압력이 미성형 발생부인 박육부 또는 협소부까지 전달되어 알루미늄 용탕을 캐비티 내에 완전히 채우는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention locally installs a vacuum block in the mold, and assembles a thin heat-resistant gasket that secondaryly adds compression of the vacuum block between the mold and the vacuum block, and connects the suction pipe to the two holes of the vacuum block. The purpose is to completely fill the molten aluminum in the cavity by applying a vacuum through the suction pipe to form a local vacuum state and transferring the pressure at the bottom to the thin or narrow part, which is the unformed generating part.

본 발명의 진공저압 주조 금형은 상,하금형으로 이루어져 알루미늄 용탕이 주입되는 주입구를 통해 용탕이 주입되어 상,하금형 캐비티에 충진되어 캐비티에 의해 이루어진 형상대로 형성되고, 용탕의 1차 주입 시 저압은 700 내지 900mbar의 압력으로 하부에서 상부까지 용탕을 주입하고, 가압만으로 용탕이 찰 수 없는 부위까지 용탕을 주입할 수 있도록 2차적으로 진공을 가해 진공 가압 방식으로 제품을 생산하는 금형 공법을 제공한다.The vacuum low-pressure casting mold of the present invention consists of an upper and a lower mold, and the molten metal is injected through the injection hole through which the aluminum molten metal is injected. provides a mold method that injects molten metal from the bottom to the top at a pressure of 700 to 900 mbar, and applies a second vacuum to inject the molten metal to the point where the molten metal cannot be filled only by pressurization to produce products in a vacuum pressurization method. .

상기에서, 상금형 상부에 가스홀이 가공되어 알루미늄 용탕을 주입하는 캐비티를 형성하는 금형과 상기 가스홀을 통해 국부적 진공 압력을 가할 수 있는 흡인 홀이 가공된 진공 블럭과In the above, a gas hole is machined on the upper mold to form a cavity for injecting molten aluminum, and a vacuum block having a suction hole through which a local vacuum pressure can be applied through the gas hole is machined;

상기 진공 블럭의 밀폐를 더하는 Gasket과A gasket for sealing the vacuum block and

상기 진공 블럭에 연결되어 진공 압력을 흡인하는 흡인 Pipe와A suction pipe that is connected to the vacuum block and sucks the vacuum pressure;

상기 금형에 용탕을 충진할 때, 알루미늄 용탕이 금형내의 협소부와 박육부에 도달과 응고 시까지 국부적인 진공 압력을 가하는 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치를 제공한다.When the molten metal is filled in the mold, it provides an apparatus comprising a control device for applying a local vacuum pressure until the molten aluminum reaches the narrow and thin parts in the mold and solidifies.

상기 진공 블럭은,The vacuum block is

가스 홀이 가공 되어 있는 금형에 조립되어 2개의 흡인 홀과 금형과 조립할 수 있는 조립 홀을 가지며 흡인 홀을 통하여 국부적인 진공을 흡인하는 장치이며, 시간에 따른 공기 압력과 충진 압력을 해석한 결과, 흡인 시 배압이 걸리지 않는 최적화된 Φ16, 2개소 홀을 위치시켜 진공 흡인 시 국부적 압력을 더해 진공을 가할 수 있는 장치이다. It is assembled in a mold with gas holes and has two suction holes and an assembly hole that can be assembled with the mold. It is a device that sucks a local vacuum through the suction hole. As a result of analyzing the air pressure and filling pressure according to time, It is a device that can apply vacuum by adding local pressure during vacuum suction by locating the optimized Φ16, 2 holes that do not apply back pressure during suction.

상기 가스켓(Gasket)은,The gasket is

세라믹 가스켓으로 900℃ 이상을 견딜 수 있는 내열성 밀폐소재로 이루어지고 진공 블럭의 압착을 더하기 위해 진공 블럭과 금형 사이를 압착하는 장치이며,It is a ceramic gasket made of heat-resistant sealing material that can withstand more than 900℃, and it is a device that presses between the vacuum block and the mold to add the compression of the vacuum block.

편평한 형상의 진공 블럭 조립 위치의 금형 부분과, 상기 진공 블럭의 하면에 접합되고,It is joined to the mold part at the assembly position of the vacuum block in a flat shape and the lower surface of the vacuum block,

상기 진공 블럭이 금형을 압착하는 단면적의 테두리 둘레를 따라 두르는 고리 형상을 가지며, 높이 2mm, 두께 1mm로 형성되어 진공 흡인력을 강화하고 압착력을 더한다.The vacuum block has a ring shape wrapped around the periphery of the cross-sectional area for pressing the mold, and is formed to have a height of 2 mm and a thickness of 1 mm to enhance vacuum suction and add compression.

상기 흡인 파이프(Pipe)는,The suction pipe (Pipe),

진공 블럭과 진공 장치에 사이를 연결하여 국부적 진공 압력을 가할 수 있는 통로가 되고, It connects between the vacuum block and the vacuum device and becomes a passage that can apply local vacuum pressure,

내경 Φ16, 두께 2mm의 형태를 가지고 진공 블럭의 흡인홀에 접속되어 국부적인 진공을 흡인할 수 있는 튜브 형태의 파이프 장치이다. It is a tube-type pipe device that has an inner diameter of Φ16 and a thickness of 2mm and is connected to the suction hole of the vacuum block to suck a local vacuum.

즉, 본 발명은, That is, the present invention is

진공 저압 주조 금형 장치로서,A vacuum low pressure casting mold apparatus comprising:

상금형과 하금형 및 상기 하금형에 용탕을 주입하는 슬리브를 포함하고,Comprising an upper mold and a lower mold, and a sleeve for injecting molten metal into the lower mold,

상기 슬리브 하부는 가압 장치에 배열되고,the sleeve lower portion is arranged in a pressing device,

상금형은, 캐비티 내 기체를 진공 흡입할 수 있도록 상금형 상단에 다수의 가스홀;을 포함하고,The upper mold includes a plurality of gas holes at the upper part of the upper mold to vacuum suction the gas in the cavity;

상기 가스홀과 연통되고 상기 상금형의 몸체 표면에 밀착 결합되며, 진공 장치에 연결된 흡인 파이프가 접속되는 진공 블럭;을 포함하여,A vacuum block communicating with the gas hole and closely coupled to the surface of the body of the upper mold to which a suction pipe connected to a vacuum device is connected; including,

1차적으로 가압에 의해 캐비티 내부로 용탕을 충진하고,First, the molten metal is filled into the cavity by pressurization,

가압을 유지한 상태에서, 2차적으로 진공 블럭에 접속된 흡인 파이프를 통해 진공 흡인에 의하여 가압에 의한 1차 충진에 의해 미치지 않는 곳까지 용탕을 충진하는 것을 특징으로 하는 진공 저압 주조 금형 장치를 제공한다.Provide a vacuum low-pressure casting mold apparatus characterized in that the molten metal is filled to a point not reached by the primary filling by pressure by vacuum suction through a suction pipe connected to the vacuum block in a state of maintaining the pressure do.

상기에 있어서, 상기 진공 블럭의 하단 둘레부에 배열되어 진공 블럭의 밀폐를 돕는, 진공 블럭의 둘레부 형상에 따른 고리형의 가스켓;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 저압 주조 금형 장치를 제공한다.In the above, it is arranged on the lower periphery of the vacuum block and helps to seal the vacuum block, a gasket of an annular shape according to the shape of the periphery of the vacuum block; provides a vacuum low-pressure casting mold apparatus, characterized in that it further comprises .

상기에 있어서, 상금형은,In the above, the prize mold,

상금형에 의해 형성되는 캐비티 단부는 용탕이 더 이상 상승하지 않도록 합착된 형태의 합착부;The end of the cavity formed by the upper mold has a cemented portion so that the molten metal does not rise any more;

상기 합착부의 외측으로 연장된 마진 부분에 형성된 다수의 가스홀;a plurality of gas holes formed in a margin portion extending outwardly of the bonding portion;

상기 가스홀마다 연결된 다공성 벤트; 및a porous vent connected to each gas hole; and

상기 다공성 벤트에 일측 단부가 접속되고 타측 단부는 진공 블럭 몸체 내부에 배열되는 연결 파이프를 포함하고,One end is connected to the porous vent and the other end includes a connecting pipe arranged inside the vacuum block body,

합착부는 용탕은 통과할 수 없는 틈새를 구비하여 진공 흡인 시, 상기 틈새, 가스홀, 다공성 벤트, 연결 파이프 및 진공 블럭에 접속된 흡인 파이프로 기체가 이동하며 진공 흡입되는 것을 특징으로 하는 진공 저압 주조 금형 장치를 제공한다.The cementation part has a gap through which the molten metal cannot pass, so that when vacuum is sucked, the gas moves to the gap, the gas hole, the porous vent, the connecting pipe and the suction pipe connected to the vacuum block and vacuum is sucked. Molding equipment is provided.

상기에 있어서, 진공 흡인을 제어하는 진공 제어부를 포함하고, 상기 진공 제어부는 용탕이 금형 캐비티 내의 협소부와 박육부에 도달하고 응고 시까지 국부적인 진공 압력을 가하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 진공 저압 주조 금형 장치를 제공한다.In the above, comprising a vacuum control unit for controlling vacuum suction, wherein the vacuum control unit is controlled to apply a local vacuum pressure until the molten metal reaches the narrow and thin portions in the mold cavity and solidifies. A casting mold apparatus is provided.

상기에 있어서, 상기 진공 블럭은 상금형에 조립될 수 있도록 두 개 이상의 조립 홀과 상기 흡인 파이프가 접속되는 흡인 홀을 포함하고, 상기 흡인 홀의 직경과 개수는 성형품의 크기와 형상 및 시뮬레이션 결과에 따라 조절되어 설계되며, 상기 시뮬레이션은 시간에 따른 기체 압력과 용탕 충진 압력을 해석한 결과 진공 흡인 시 배압이 발생하지 않도록 최적화 되는 것을 특징으로 하는 진공 저압 주조 금형 장치를 제공한다.In the above, the vacuum block includes two or more assembly holes and a suction hole to which the suction pipe is connected so that it can be assembled in the upper mold, and the diameter and number of the suction holes are determined according to the size and shape of the molded product and the simulation result It is designed to be controlled, and the simulation provides a vacuum low-pressure casting mold apparatus, characterized in that it is optimized so that back pressure does not occur during vacuum suction as a result of analyzing the gas pressure and the molten metal filling pressure according to time.

상기에 있어서, 상기 가스켓은 900℃ 이상에서 견딜 수 있는 내열성 세라믹재를 포함한 것을 특징으로 하는 진공 저압 주조 금형 장치를 제공한다.In the above, the gasket provides a vacuum low-pressure casting mold apparatus, characterized in that it contains a heat-resistant ceramic material that can withstand a temperature of 900 °C or higher.

상기에 있어서, 1차적 가압 범위는 700 내지 900mbar이고, 진공 흡인력은 -1 내지 -5kPa 범위에서 주조품별로 조절되는 것을 특징으로 하는 진공 저압 주조 금형 장치를 제공한다.In the above, the primary pressure range is 700 to 900 mbar, and the vacuum suction force provides a vacuum low-pressure casting mold apparatus, characterized in that it is adjusted for each casting in the range of -1 to -5 kPa.

상기에 있어서, 흡인 홀은 2개이고, 흡인홀의 직경은 10 내지 20mm인 것을 특징으로 하는 진공 저압 주조 금형 장치를 제공한다.In the above, there are two suction holes, and the diameter of the suction holes is 10 to 20 mm to provide a vacuum low-pressure casting mold apparatus.

본 발명에 따르면, 흡인 파이프를 통해 진공을 가하여 국부적인 진공 상태를 형성시켜 금형 캐비티 내부를 용탕으로 완전히 충진시킬 수 있다. 즉, 종래 하금형 쪽에서 가하는 압력만으로는 미성형 발생부인 박육부 또는 협소부까지 본 발명의 진공 흡인으로 알루미늄 용탕을 충진시킬 수 있어 주조 품질을 높인다. 이로 인해 세계적 흐름인 대형화 및 박육의 자동차 제품 생산에 있어 우수한 품질 확보, 높은 주조 회수율, 생산성 향상 등의 긍적적인 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, the inside of the mold cavity can be completely filled with the molten metal by applying a vacuum through the suction pipe to form a local vacuum state. That is, only the pressure applied from the conventional lower mold side can fill the molten aluminum by vacuum suction of the present invention to the thin or narrow portion, which is the non-forming portion, thereby improving the casting quality. As a result, it is possible to obtain positive effects such as securing excellent quality, high casting recovery rate, and improving productivity in the production of large-scale and thin automobile products, which are global trends.

도 1은 진공/가압 하이브리드 주조 공법 알루미늄 용탕 주입 방식 개략도.
도 2는 진공 모듈 장치 모식도.
도 3 및 도 4는 진공 모듈 장치 조립도.
도 5는 진공 모듈 장치 진공 흐름도 .
도 6은 진공 블럭 및 가스켓(Gasket) 도면.
도 7은 진공 모듈 장치 해석 조건도.
도 8는 진공 모듈 장치 시간에 따른 충진 압력 해석도.
도 9는 진공 모듈 장치 시간에 따른 공기 압력 해석도.
도 10은 진공 모듈 장치 스트림라인 분포도.
도 11은 진공 모듈 장치 해석 결과도.
도 12는 진공 모듈 장치 작동 전/후 성형부 비교를 보여주는 사진.
1 is a schematic diagram of a vacuum / pressure hybrid casting method aluminum molten metal injection method.
2 is a schematic diagram of a vacuum module device;
3 and 4 are assembly views of a vacuum module device.
5 is a vacuum flow diagram of a vacuum module device.
6 is a diagram of a vacuum block and gasket.
7 is a diagram of vacuum module device analysis conditions.
8 is an analysis diagram of the filling pressure according to the time of the vacuum module device.
9 is an air pressure analysis diagram according to the vacuum module device time.
10 is a flow line distribution diagram of a vacuum module device.
Fig. 11 is a diagram showing results of analysis of a vacuum module device;
12 is a photograph showing a comparison of the forming part before and after operation of the vacuum module device.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 진공/가압 하이브리드 주조 공법 알루미늄 용탕 주입 방식 개략도이다. 상금형과 하금형이 형성하는 캐비티 안으로 용탕을 충진하기 위해, 하금형에 연결된 슬리브 쪽에서 용탕의 상승을 위한 가압 스트로크가 실시되어 1차적으로 캐비티 내에 용탕이 들어선다. 즉, 하금형 아래 쪽에는 용탕을 가압할 수 있는 가압 장치가 구성되고, 하금형에 연결된 슬리브는 가압 장치 안에 배열된다. 1 is a schematic diagram of a vacuum / pressure hybrid casting method aluminum molten metal injection method. In order to fill the molten metal into the cavity formed by the upper mold and the lower mold, a pressing stroke for raising the molten metal is performed on the sleeve side connected to the lower mold, and the molten metal enters the cavity primarily. That is, a pressing device capable of pressing the molten metal is configured below the lower mold, and a sleeve connected to the lower mold is arranged in the pressing device.

다음, 가압 상태에서, 상금형에 형성된 가스홀(hole)에 흡인 파이프를 연결하여 진공 흡인을 실시하여 용탕을 추가 상승시키고, 진공도를 추가로 높여 용탕의 상승을 더욱 높여 캐비티 내부를 완전히 채운다. 이와 같은 진공/가압 하이브리드 용탕 주입 방식은 박육부 또는 협소부까지 용탕이 완전히 충진되게 하는 효과가 있다. Next, in a pressurized state, a suction pipe is connected to a gas hole formed in the upper mold to perform vacuum suction to further raise the molten metal, and the vacuum degree is further increased to further increase the rise of the molten metal to completely fill the inside of the cavity. This vacuum/pressure hybrid molten metal injection method has the effect of completely filling the molten metal up to the thin part or the narrow part.

진공 흡입 방식의 용탕 충진을 위해, 진공 흡입력이 캐비티에 샘 없이 전달될 필요가 있고, 배압이 발생하지 않아야 한다. 그에 따라 본 발명은 상금형에 형성된 진공을 위한 홀에서 연장된 다공성 벤트와 이들을 커버하는 진공 블럭을 구성하고, 상기 진공 블럭에 소정 간격을 두고 배열된 2개의 흡입 분기로와 같이 형성된 흡인홀(155)을 구비한 흡인 파이프를 구성하였다. 또한, 진공 흡인력이 새는 것을 철저히 방지하기 위하여 진공 블럭의 하단부 둘레를 밀폐 커버하는 가스켓을 배열한다. 상기 가스켓은 세라믹 가스켓으로 900℃ 이상을 견딜 수 있는 내열성 밀폐소재로 이루어지고 진공 블럭의 압착을 더하기 위해 진공 블럭과 금형 사이를 압착하는 장치로서, 편평한 형상의 진공 블럭 조립 위치의 금형 부분과, 상기 진공 블럭의 하면에 접합되고, 상기 진공 블럭이 금형을 압착하는 단면적의 테두리 둘레를 따라 두르는 고리 형상을 가지며, 높이 2mm, 두께 1mm로 형성되어 진공 흡인력을 강화하고 압착력을 더한다. For vacuum suction type molten metal filling, vacuum suction power needs to be transmitted to the cavity without leakage, and back pressure should not occur. Accordingly, the present invention constitutes a porous vent extending from a hole for vacuum formed in the upper mold and a vacuum block covering them, and a suction hole 155 formed like two suction branches arranged at a predetermined interval in the vacuum block. ) was constructed with a suction pipe. In addition, a gasket for sealingly covering the lower end of the vacuum block is arranged in order to thoroughly prevent leakage of the vacuum suction force. The gasket is a ceramic gasket, made of a heat-resistant sealing material capable of withstanding 900° C. or higher, and is a device for pressing between the vacuum block and the mold in order to further compress the vacuum block. It is bonded to the lower surface of the vacuum block, and has a ring shape that is wrapped around the periphery of the cross-sectional area where the vacuum block compresses the mold, and is formed to have a height of 2 mm and a thickness of 1 mm to enhance vacuum suction and add compression force.

도 2는 본 발명의 진공 모듈 장치의 모식적인 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view of the vacuum module device of the present invention.

상술한 바와 같이, 상금형(10) 쪽에 의해 형성된 캐비티(30)에 다수의 가스홀과 이에 연결된 다공성 벤트(후술 예정) 부분을 커버하는 진공 블럭(100)과 진공 블럭의 저면 둘레를 상금형면과 접하여 밀폐되게 하는 가스켓(120)이 배열되고, 상기 진공 블럭(100)에는 흡인 파이프(150)가 진공 블럭 상단면에 소정 간격을 두고 2개의 흡인홀(155)를 포함하여 구성된다. 흡인홀의 직경은 10 내지 20mm, 바람직하게는, Φ16로 설계되고, 흡인홀은 2개 이상 구성될 수 있으며, 그 개수는 성형품의 크기, 체적, 형상에 따라 맞춤 설계될 수 있다. 이는 진공흡입에 대한 시뮬레이션의 결과를 참조하여 설계된다. As described above, the vacuum block 100 covering the plurality of gas holes in the cavity 30 formed by the upper mold 10 side and the porous vent (to be described later) part connected thereto and the lower surface of the vacuum block around the upper mold surface and A gasket 120 for contacting and sealing is arranged, and the suction pipe 150 is configured to include two suction holes 155 on the top surface of the vacuum block at a predetermined interval. The diameter of the suction hole is 10 to 20mm, preferably, it is designed to be Φ16, and two or more suction holes may be configured, and the number may be custom designed according to the size, volume, and shape of the molded article. It is designed with reference to the simulation results for vacuum suction.

도 3은 진공 모듈 부분을 단면도로 보여주며, 도 4는 부분절단된 사시도로 보여준다. Figure 3 shows a part of the vacuum module in a cross-sectional view, Figure 4 is shown in a partially cut-away perspective view.

도 5는 진공 모듈에 의한 진공 흡인에 따른 기류 흐름을 화살표로 표시하였다. 5 is an arrow indicating the flow of airflow according to vacuum suction by the vacuum module.

도 6은 진공 블럭 및 가스켓(Gasket) 평면도와 단면도로, 진공 블럭 상면에는 흡인 파이프가 접속되고, 상금형의 가스홀들과 가스홀들 각각에 연결된 다공성 벤트들을 덮어 진공 흡인력을 캐비티 내에 전달한다. 또한, 진공블럭은 금형과 조립할 수 있는 조립 홀(170)을 구비한다. 6 is a plan view and cross-sectional view of a vacuum block and a gasket, a suction pipe is connected to the upper surface of the vacuum block, and the gas holes of the upper mold and the porous vents connected to each of the gas holes are covered to transfer the vacuum suction force into the cavity. In addition, the vacuum block has an assembly hole 170 that can be assembled with the mold.

즉, 진공 블럭은 블럭에 흡인 파이프가 연결되고 진공 블럭 몸체를 관통하는 흡인홀(155)와 조립홀(170)을 둘 이상 구비하고, 진공 블럭 몸체 내부는 가스켓이 결합될 진공 블럭 둘레부(180)에 대해 단차를 두고 안쪽으로 패여진 공간을 갖도록 가공되어 있다. 진공 블럭의 몸체 내부의 공간에 금형에 구비된 가스홀(110), 벤트(125)에 연결된 연결 파이프(130)들의 단부가 배열되고, 상기 가스켓은 진공 블럭의 둘레부를 따라 배열되어 진공 블럭을 상금형 상면에 접하여 밀폐시킨다.That is, the vacuum block has at least two suction holes 155 and an assembly hole 170 through which a suction pipe is connected to the block and passes through the vacuum block body, and the inside of the vacuum block body is a vacuum block peripheral portion 180 to which the gasket is to be coupled. ), it is processed to have a recessed space inside. The ends of the connecting pipes 130 connected to the gas hole 110 and the vent 125 provided in the mold are arranged in the space inside the body of the vacuum block, and the gasket is arranged along the circumference of the vacuum block to receive the vacuum block as a prize. It is sealed in contact with the upper surface of the mold.

이와 같이 구성된 진공 모듈은 상술한 바와 같이 진공/가압 하이브리드 주조를 가능케 한다.The vacuum module thus constructed enables vacuum/pressure hybrid casting as described above.

도 7은 진공 모듈 장치 해석 조건도로서, 진공 모듈 부분과 공정 조건을 좀 더 상세히 그리고 모식적으로 보여준다. 가스켓이 밑면이 금형 표면에 접하여 있는 상태이지만, 도 7에서 가스켓 밑면에 접합된 금형면은 생략하였다. 7 is a diagram of vacuum module device analysis conditions, and shows the vacuum module part and process conditions in more detail and schematically. Although the bottom of the gasket is in contact with the surface of the mold, the mold surface joined to the bottom of the gasket is omitted in FIG. 7 .

상금형(10)의 상면에 다수의 가스홀(110)이 거의 일정한 간격을 두고 형성되어 있고, 상기 가스홀(110)에 다공성 벤트(125)가 연결된다. 상기 다공성 벤트(125)는 미세 기공을 포함한 다공성 막대로 구성되어 진공 흡인에 의한 기체의 이동은 가능하지만, 용탕은 통과되지 않는다.A plurality of gas holes 110 are formed at substantially constant intervals on the upper surface of the upper mold 10 , and a porous vent 125 is connected to the gas holes 110 . The porous vent 125 is composed of a porous rod including micropores, so that the gas can move by vacuum suction, but the molten metal does not pass through.

가압 조건은 성형품의 크기, 형상, 두께에 따라 매우 다양한 범위에서 제어될 수 있다. 700 내지 900mbar의 1차 가압 조건(바람직하게는 800mbar)으로 용탕을 충진한 후, 가압 조건을 그대로 유지한 상태에서 진공 흡인을 실시한다. 진공 흡인으로 가압만으로 용탕이 찰 수 없는 부위까지 용탕을 주입할 수 있다.The pressing condition can be controlled in a very wide range according to the size, shape, and thickness of the molded article. After filling the molten metal under the primary pressure condition of 700 to 900 mbar (preferably 800 mbar), vacuum suction is performed while maintaining the pressure condition as it is. With vacuum suction, molten metal can be injected to the point where the molten metal cannot be filled only by pressurization.

상금형(10)에 의해 형성되는 캐비티 단부(35)는 용탕이 더 이상 상승하지 않도록 합착된 형태의 형상을 이루고 그로부터 외측으로 연장된 마진 부분에 가스홀(110)들이 형성된다. 캐비티 단부(35)가 합착 형태를 이루어도 기체는 틈새를 통과할 수 있어 진공 흡인 될 수 있다. 상기 홀(110)에는 1 내지 3mm 직경, 5 내지 15mm 높이의 다공성 벤트(120)가 연결되어 있고, 바람직하게는 벤트(120)에 파이프(130)(직경 4 내지 8mm)가 접속되어 있고, 진공 블럭은 이들을 모두 커버하고 진공 블럭의 테두리는 가스켓이 밀폐한다. 진공 흡인력은 -1 내지 -5kPa 범위에서 주조품별로 조절될 수 있다. The cavity end 35 formed by the upper mold 10 has a cemented shape so that the molten metal does not rise any more, and gas holes 110 are formed in a margin portion extending outward therefrom. Even when the cavity end 35 is formed in a cemented form, the gas can pass through the gap and can be vacuum-sucked. A porous vent 120 having a diameter of 1 to 3 mm and a height of 5 to 15 mm is connected to the hole 110, and a pipe 130 (diameter of 4 to 8 mm) is preferably connected to the vent 120, and vacuum The block covers them all, and the rim of the vacuum block is sealed with a gasket. The vacuum suction force can be adjusted for each casting in the range of -1 to -5 kPa.

한편, 용탕을 충진할 때, 알루미늄 용탕이 금형내의 협소부와 박육부에 도달하여 응고 될 때까지 국부적인 진공 압력을 가하는 진공 제어 장치를 포함한다. On the other hand, when the molten metal is filled, a vacuum control device is included that applies a local vacuum pressure until the molten aluminum reaches the narrow part and the thin part in the mold and solidifies.

도 8은 모듈 장치 시간에 따른 충진 압력 해석도이며, 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 단시간 내 균일하게 캐비티에 용탕이 충진될 수 있음을 알 수 있다.8 is an analysis diagram of the filling pressure according to the time of the module device, and it can be seen that the molten metal can be uniformly filled in the cavity within a short time by computer simulation.

도 9는 진공 모듈 장치 시간에 따른 공기 압력 해석도로서, 이 역시 단시간 내 균일하게 캐비티가 진공화됨을 알 수 있다.9 is an analysis diagram of air pressure according to time of the vacuum module device, and it can be seen that the cavity is uniformly evacuated within a short time.

도 10은 진공 모듈 장치 스트림라인 분포도로서, 본 발명의 구성에 의할 경우, 진공 흡인에 의한 와류가 거의 형성되지 않아 용탕의 캐비티 충진에 유리하게 설계 되었음을 예측할 수 있다.10 is a flow line distribution diagram of a vacuum module device. According to the configuration of the present invention, it can be predicted that a vortex is hardly formed due to vacuum suction, so that it is advantageously designed to fill the cavity of the molten metal.

도 11은 진공 모듈 장치 해석 결과도로, 진공 흡인 시, 벤트 단면 축소로 유속 증가와 압력 강화가 일어나고, 각 벤트에서 공기 거동의 편차가 크지 않게 공기 이동이 일어나며, 2개의 흡인홀을 가진 흡인 파이프의 구성이 배압 문제를 거의 일으키지 않는다는 것을 확인할 수 있다. 두 개의 파이프는 성형품 총 길이의 중심에 대해 대칭을 이루도록 배열된다. 11 is a vacuum module device analysis result diagram, when vacuum is sucked, flow rate increases and pressure is strengthened due to reduction of the vent cross-section, air movement occurs so that the deviation of the air behavior is not large in each vent, and the suction pipe having two suction holes It can be seen that the configuration rarely causes backpressure problems. The two pipes are arranged symmetrically about the center of the total length of the part.

도 12는 진공 모듈 장치 작동 전/후 성형부 비교를 보여주는 사진으로, 진공 흡인을 실시할 경우, 훨씬 더 우수한 주조품을 얻을 수 있다는 것을 명백히 보여준다.12 is a photograph showing a comparison of the molded part before and after operation of the vacuum module device, and clearly shows that a much better casting can be obtained when vacuum suction is performed.

상기 진공 모듈의 실시예는 상하금형을 포함한 주조장치에 대해 설명하였지만, 하나의 금형으로 된 경우에도 적용될 수 있다.Although the embodiment of the vacuum module has been described with respect to the casting apparatus including the upper and lower molds, it may be applied even when a single mold is used.

상술된 사항에서 별도의 정의가 없는 경우, 본 명세서에서 사용된 모든 기술 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 단수형은 문맥에 의해 복수형을 포함할 수 있다.Unless otherwise defined in the foregoing, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which this invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless specifically defined explicitly. In the entire specification, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated. Also, the singular may include the plural by context.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.The right of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but is defined by the claims, and those skilled in the art can make various modifications and adaptations within the scope of the claims. it is self-evident

10: 상금형
30: 캐비티
35: 캐비티 단부
100: 진공 블럭
110: 가스홀
120: 가스켓
125: 벤트
130: 파이프
150: 흡인 파이프
155: 흡인홀
180: 진공 블럭 둘레부
10: prize money
30: cavity
35: cavity end
100: vacuum block
110: gas hole
120: gasket
125: vent
130: pipe
150: suction pipe
155: suction hole
180: vacuum block perimeter

Claims (8)

진공 저압 주조 금형 장치로서,
상금형과 하금형 및 상기 하금형에 용탕을 주입하는 슬리브를 포함하고,
상기 슬리브 하부는 가압 장치에 배열되고,
상금형은, 캐비티 내 기체를 진공 흡입할 수 있도록 상금형 상단에 다수의 가스홀;을 포함하고,
상기 가스홀과 연통되고 상기 상금형의 몸체 표면에 밀착 결합되며, 진공 장치에 연결된 흡인 파이프가 접속되는 진공 블럭;을 포함하여,
1차적으로 가압에 의해 캐비티 내부에 용탕을 충진하고,
가압을 유지한 상태에서, 2차적으로 진공 블럭에 접속된 흡인 파이프를 통해 진공 흡인에 의하여 가압에 의한 1차 충진에 의해 미치지 않는 곳까지 용탕을 충진하며,
상기 상금형은,
상금형에 의해 형성되는 캐비티 단부는 용탕이 더 이상 상승하지 않도록 합착된 형태의 합착부;
상기 합착부의 외측으로 연장된 마진 부분에 형성된 다수의 가스홀;
상기 가스홀마다 연결된 다공성 벤트; 및
상기 다공성 벤트에 일측 단부가 접속되고 타측 단부는 진공 블럭 몸체 내부에 배열되는 연결 파이프를 포함하고,
상기 진공 블럭의 몸체 내부의 공간에 상기 연결 파이프들의 단부가 배열되고,
상기 진공 블럭의 하단 둘레부에 배열되어 진공 블럭의 밀폐를 돕는, 진공 블럭의 둘레부 형상에 따른 고리형의 가스켓;을 포함하고,
상기 합착부는 용탕은 통과할 수 없는 틈새를 구비하여 진공 흡인 시, 상기 틈새, 가스홀, 다공성 벤트, 연결 파이프 및 진공 블럭에 접속된 흡인 파이프로 기체가 이동하며 진공 흡입되는 것을 특징으로 하는 진공 저압 주조 금형 장치.
A vacuum low pressure casting mold apparatus comprising:
Comprising an upper mold and a lower mold, and a sleeve for injecting molten metal into the lower mold,
the sleeve lower portion is arranged in a pressing device,
The upper mold includes a plurality of gas holes at the upper part of the upper mold to vacuum suction the gas in the cavity;
A vacuum block communicating with the gas hole and closely coupled to the surface of the body of the upper mold to which a suction pipe connected to a vacuum device is connected; including,
First, the molten metal is filled inside the cavity by pressurization,
In the state where the pressure is maintained, the molten metal is filled to a place not reached by the primary filling by pressure by vacuum suction through the suction pipe connected to the vacuum block secondarily,
The prize money is
The end of the cavity formed by the upper mold has a cemented portion so that the molten metal does not rise any more;
a plurality of gas holes formed in a margin portion extending outwardly of the bonding portion;
a porous vent connected to each gas hole; and
One end is connected to the porous vent and the other end includes a connecting pipe arranged inside the vacuum block body,
Ends of the connecting pipes are arranged in the space inside the body of the vacuum block,
Including; is arranged on the periphery of the lower end of the vacuum block to help the sealing of the vacuum block, an annular gasket according to the shape of the periphery of the vacuum block;
The cementation unit has a gap through which the molten metal cannot pass, and when vacuum is sucked, the gas moves to the gap, the gas hole, the porous vent, the connecting pipe, and the suction pipe connected to the vacuum block, and vacuum is sucked. casting mold device.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 진공 흡인을 제어하는 진공 제어부를 포함하고, 상기 진공 제어부는 용탕이 금형 캐비티 내의 협소부와 박육부에 도달하고 응고 시까지 국부적인 진공 압력을 가하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 진공 저압 주조 금형 장치.According to claim 1, comprising a vacuum control unit for controlling vacuum suction, wherein the vacuum control unit is controlled to apply a local vacuum pressure until the molten metal reaches the narrow and thin portions in the mold cavity and solidifies. Vacuum low pressure casting mold device. 제1항에 있어서, 상기 진공 블럭은 상금형에 조립될 수 있도록 두 개 이상의 조립 홀과 상기 흡인 파이프가 접속되는 흡인 홀을 포함하고, 상기 흡인 홀의 직경과 개수는 성형품의 크기와 형상 및 시뮬레이션 결과에 따라 조절되어 설계되며, 상기 시뮬레이션은 시간에 따른 기체 압력과 용탕 충진 압력을 해석한 결과 진공 흡인 시 배압이 발생하지 않도록 가스켓이 배치된 것을 특징으로 하는 진공 저압 주조 금형 장치.According to claim 1, wherein the vacuum block comprises two or more assembly holes and a suction hole to which the suction pipe is connected so as to be assembled in the upper mold, the diameter and number of the suction holes are the size and shape of the molded product and simulation results The vacuum low-pressure casting mold apparatus, characterized in that the gasket is arranged so that back pressure does not occur during vacuum suction as a result of analyzing the gas pressure and the molten metal filling pressure according to the time of the simulation. 제1항에 있어서, 상기 가스켓은 900℃ 이상에서 견딜 수 있는 내열성 세라믹재를 포함한 것을 특징으로 하는 진공 저압 주조 금형 장치.The vacuum low-pressure casting mold apparatus according to claim 1, wherein the gasket includes a heat-resistant ceramic material capable of withstanding a temperature of 900°C or higher. 제1항 또는 제4항에 있어서, 1차적 가압 범위는 700 내지 900mbar이고, 진공 흡인력은 -1 내지 -5kPa 범위에서 주조품별로 조절되는 것을 특징으로 하는 진공 저압 주조 금형 장치.5. The vacuum low-pressure casting mold apparatus according to claim 1 or 4, wherein the primary pressure range is 700 to 900 mbar, and the vacuum suction force is adjusted for each casting in the range of -1 to -5 kPa. 제5항에 있어서, 흡인 홀은 2개이고, 흡인홀의 직경은 10 내지 20mm인 것을 특징으로 하는 진공 저압 주조 금형 장치.


The vacuum low-pressure casting mold apparatus according to claim 5, wherein there are two suction holes, and the diameter of the suction holes is 10 to 20 mm.


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