KR102437454B1

KR102437454B1 - 주조 장치 및 주조 방법

Info

Publication number: KR102437454B1
Application number: KR1020170165629A
Authority: KR
Inventors: 요제프 가르트너; 베르너 후바우어
Original assignee: 무베아 퍼포먼스 휠스 게엠베하
Priority date: 2016-12-05
Filing date: 2017-12-05
Publication date: 2022-08-26
Also published as: CN108145128A; CN108145128B; TW201827141A; JP2018089697A; US20180154432A1; MX2017015567A; CA2986576A1; US10195660B2; BR102017025522A2; EP3330020A1; TWI801360B; EP3330020B1; PL3330020T3; JP6976153B2; KR20180064310A

Abstract

외부 언더컷을 포함하는 금속 구성요소를 주조하기 위한 장치로서: 제1 단부 부분(12) 및 테이퍼링 내부 표면(16)을 가지는 외주방향 측벽(13)을 갖춘 기부 본체(3); 기부 본체(3) 내로 삽입될 수 있고 주조하고자 하는 구성요소(8)를 위한 제1 몰딩 표면(23)을 형성하는 제1 다이 부분(4); 기부 본체(3) 내로 삽입될 수 있고, 삽입된 상태에서, 기부 본체(3)의 외주방향 측벽(13)에 대해서 반경방향으로 지지되고 주조하고자 하는 구성요소(8)를 위한 내부 몰딩 표면(18)을 포함하는 다이 링(17)을 형성하는, 복수의 측면 다이 부분(5); 측면 다이 부분(5)에 의해서 형성된 다이 링(17) 내로 주조 위치까지 이동 가능하고 주조하고자 하는 구성요소(8)를 위한 제2 몰딩 표면(36)을 형성하는 제2 다이 부분(6)을 포함하고, 주조 위치에서, 제2 다이 부분(6)은 제1 다이 부분(4)에 대해서 완전한 무접촉 방식으로 배열된다.

Description

주조 장치 및 주조 방법{CASTING DEVICE AND CASTING METHOD}

본 발명은 금속 구성요소, 특히 가벼운 금속 바퀴를 생산하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

경량의 구조화 및 승객 보호를 향한 노력은, 적어도 동일한 강도 특성을 가지는 일반적인 구성요소보다 가벼운 중량을 가지는 고강도 및 초고강도 구성요소의 개발 증가를 유도한다. 주조에 의해서 경량 금속 구성요소, 특히 모터 차량용의 가벼운 금속 바퀴를 생산하는 것이 공지되어 있다.

가벼운 금속 바퀴를 가압 주조하기 위한 방법 및 장치가 EP 0 423 447 A2로부터 공지되어 있다. 장치는 정지적으로 지지되는 중앙 몰드 부분, 높이-조정 가능 다이, 및 2개의 측방향 절반 외피를 포함한다. 절반형 외피는 외부의 원뿔형 표면을 가지며, 그러한 표면은 원뿔형 내부 표면을 포함하는 높이-조정 가능 환형 본체와 결합될 수 있다.

주조 및 형성 도구에 의해서 금속 구성요소를 생산하기 위한 방법 및 장치가 EP 2 848 333 A1로부터 공지되어 있다. 그러한 방법은: 제1 압력에서 주조 및 형성 도구 내로 용융체를 주조하는 단계, 더 큰 제2 압력으로 도구 내에서 응고되는 용융체에 압력을 인가하는 단계, 및 용융체로부터 응고된 구성요소를 더 큰 제3 압력으로 도구 내에서 압축하는 단계를 포함한다.

금속 다이-캐스트 부품을 생산하기 위한 방법이 DE 10 2009 051 879 B3으로부터 공지되어 있다. 몰드 공동은 금속 용융체 펌프에 의해서 아래쪽으로부터 주조 몰드 내로 충진된다. 주조 몰드의 충진 이후에, 유입 개구부가 밀봉식으로 폐쇄된다. 응고 프로세스 중에, 몰드 공동 내에서 둘러싸이는 금속 용융체에 후속하여 압력이 인가된다.

도구의 생산 정확도, 마모 경향, 온도 균형 및 고압 안정성과 관련하여 충족시키고자 하는 여러 가지 요구를 고려할 때, 해당 되는 경우에, 몰드로 또한 지칭되는 재사용 가능 주조 및 형성 도구를 구성하는데 있어서 어려움이 있다.

측방향 언더컷을 포함하는 모터 차량 바퀴테(rim)를 생산하기 위한 저압 주조 다이가 DE 102 34 026 C1로부터 공지되어 있다. 주조 다이는 중앙 주조 노즐을 포함하는 기부 판, 수직 가동형 코어 뿐만 아니라, 수평 및 수직으로 변위될 수 있는 분할된 몰드 블록을 포함한다. 코어와 함께, 몰드 블록이 가교부에 고정되고, 그와 함께 수직으로 변위될 수 있다. 몰드 블록들이 활주 쐐기 쌍을 통해서 서로로부터 멀리 이동될 수 있게 하는 헤드 판이 가교부에 체결되어 상승 및 하강될 수 있다. 기부 판은 측방향 쐐기 쌍을 가지며, 폐쇄 상태에서 몰드 블록이 외부 쐐기 표면으로 그러한 측방향 쐐기 쌍에 대해서 놓인다. 코어가 다이의 폐쇄 상태에서 접촉하여 놓이는 하단부 몰드는 기부 판 상에서 지지된다.

또한, 주조 구성요소를 사출하기 위한 사출기 핀을 가지는 몰드가 공지되어 있다. 그러한 사출기 핀은, 특히 높은 주조 압력의 경우에, 상당히 마모되기 쉽고, 이는 다시 주조 부분 왜곡을 초래할 수 있다.

본 발명은 금속 구성요소를 주조하기 위한 장치를 제시하는 목적을 기초로 하며, 그러한 장치는 적은 마모만이 발생되는 단순한 설계를 가지며, 그에 의해서 최종 제품에 가까운 형상의 구성요소가 높은 생산 정확도로 생산될 수 있게 한다. 추가적인 목적은 상응하는 방법을 제시하는 것이며, 그러한 방법은 마모가 거의 없이 실시될 수 있고, 그에 의해서 주조 구성요소가 높은 생산 정확도로 생산될 수 있다.

해결책은 외부 언더컷을 포함하는 금속 구성요소를 생산하기 위한 주조 장치를 제공하고, 그러한 장치는 제1 단부 부분 및 외주방향 측벽을 가지는 기부 본체로서, 그러한 측벽은 제1 단부 부분을 향하는 방향으로 테이퍼링되는 내부 표면을 가지는, 기부 본체; 기부 본체 내로 삽입될 수 있고 주조하고자 하는 구성요소를 위한 제1 몰딩 표면을 형성하는 제1 다이 부분; 기부 본체 내로 삽입될 수 있는 복수의 측면 다이 부분으로서, 삽입된 상태에서 기부 본체의 외주방향 측벽에 대해서 반경방향으로 지지되고 주조하고자 하는 구성요소를 위한 내부 몰딩 표면을 포함하는 다이 링을 형성하는, 복수의 측면 다이 부분; 측면 다이 부분에 의해서 형성된 다이 링 내로 주조 위치까지 이동될 수 있고 주조하고자 하는 구성요소를 위한 제2 몰딩 표면을 형성하는 제2 다이 부분을 포함하고, 측면 다이 부분이 기부 본체 내로 삽입된 상태에서, 제2 다이 부분은 측면 다이 부분에 대해서 축방향으로 이동 가능하고, 주조 위치에서 제1 다이 부분에 대해서 완전한 무접촉 방식으로 배열된다.

그러한 장치의 장점은, 하나의 또는 복수의 언더컷을 포함하는 주조 구성요소가 매우 양호한 강도 특성으로 그리고 높은 생산 정확도로 효율적인 방식으로 최종 제품에 가까운 형상으로 생산될 수 있다는 것이다. 제2 다이 부분이 제1 다이 부분과 관련하여 형성된 정지부를 가지지 않기 때문에, 즉 제2 다이 부분이 주조를 위해서 설정된 단부 위치(주조 위치)로부터 제1 다이 부분을 향하는 방향으로 더 이동될 수 있기 때문에, 몰드 공동을 완전히 충진한 후에, 용융체로부터 응고되는 구성요소에 압력이 인가될 수 있다. 그에 따라, 구성요소 부피의 온도 관련 수축이 보상될 수 있다. 주조 이후의 압력 인가는 결정이 작은 미세 입자 조직에 더 기여하고, 이는 구성요소의 양호한 강도 특성을 최종적으로 초래한다. 제1 다이 부분과 제2 다이 부분 사이의 무-정지부(stop-free) 구성으로 인해서, 다이 시스템의 정적 과다결정성(static overdeterminacy)을 피하고, 이는 주조 장치의 양호한 폐쇄 특성을 초래한다. 용융체의 열 입력의 결과로서 나타나는 다이 부분의 열 팽창은 측면 다이 부분의 자동적인 축방향 미세-배치에 의해서 유리하게 보상된다. 측면 다이 부분의 큰 반경방향 열 팽창의 경우에, 측면 다이 부분은 기부 본체에 더 빨리 놓여지고, 즉, 측면 다이 부분은 기부 본체 내로 덜 깊게 침투하고; 작은 반경방향 열 팽창의 경우에, 반대로, 측면 다이 부분은 기부 본체 내로 더 깊게 침투한다. 주조하고자 하는 구성요소의 크기 및 형상에 따라서, 이러한 배치 공차는, 예를 들어, 각각 밀리미터의 약 1/10 또는 십분의 몇일 수 있다. 열 팽창 및 연관된 배치 공차에도 불구하고, 측면 다이 부분은 기부 본체 및 그 내부에서 유지되는 제1 다이 부분에 대해서 항상 중심에 맞춰진다.

동작 장치는 제2 다이 부분과 제1 다이 부분 사이의 상대적인 이동을 생성하기 위해서 제공될 수 있다. 제2 다이 부분은 동작 장치에 의해서 축방향으로 이동될 수 있다. 제2 다이 부분은 특히, 주조하고자 하는 구성요소에 압력을 인가하기 위해서, 각각 기부 본체를 향하는 또는 제1 다이 부분을 향하는 방향으로 단부 위치를 넘어서 이동될 수 있다. 이와 관련하여, 동작 장치는 압력 인가 장치로도 지칭될 수 있다. 몰드 공동을 형성하는 주조 장치 및/또는 다이 부분 각각은 그에 따라 압력-로딩되도록 구성되고, 적어도 1 바아, 특히 10 바아 초과, 바람직하게 10 내지 1000 바아의 압력을 공작물에 인가하기에 그리고 그러한 압력을 견디기에 각각 적합하다. 압력이 압력 인가 장치를 통해서 응고되는 구성요소 내로 도입될 때, 측면 다이 부분에 대해서, 측면 다이 부분을 폐쇄 위치 내에 삽입된 상태에서 유지하기 위해서 하나의 또는 복수의 유지 장치가 제공될 수 있다. 유지 장치(들)는 제어 가능한 파워 유닛의 형태로, 예를 들어 유압식 배치 실린더로 설계될 수 있다.

제1 다이 부분은, 예를 들어 지지부 상에서 정지적인 방식으로 유지되는 하부 다이 부분일 수 있다. 이러한 경우에, 제2 다이 부분은, 하부 부분에 대해서 이동될 수 있는 상부 다이 부분일 수 있다. 그러나, 반대로 할당하는 것, 즉 제1 다이 부분을 상부 부분으로 그리고 제2 다이 부분을 하부 부분으로 할당하는 것이 또한 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 2개의 부분 중 어느 것이 정지적인 방식으로 유지되고 2개의 부분 중 어느 것이 축방향으로 이동될 수 있을 지에 대한 그러한 할당이 자유롭게 선택될 수 있다. 본 개시 내용의 문맥에서, 하나의 구성요소가 다른 구성요소에 대해서 이동될 수 있는 방식으로 설명된 것은 이와 관련하여 반대되는 운동학도 항상 포함한다. 각각, 완전한 금속 몰드 조립체를 구성하기 위해서 그리고 용융 금속으로 충진되는 몰드 공동을 함께 형성하기 위해서, 다이 부분들은 상보적이다. 그러한 범위 내에서, 다이 부분은 또한 몰드 부분으로 지칭될 수 있다.

모든 주조 가능 금속 및 금속 합금의 각각이 구성요소를 생산하기 위한 재료로서 이용될 수 있다. 특히 알루미늄, 마그네슘 및/또는 티타늄과 같은 경금속의 금속 합금이 바퀴의 생산을 위한 주조 부분으로서 이용될 수 있다. 주조 재료에 따라, 주조 장치는 예를 들어 5 내지 100 킬로그램의 중량을 가지는 구성요소를 생산하도록 설계될 수 있다. 다이 부분의 형상은, 일반적으로 변경될 수 있는, 생산하고자 하는 구성요소의 형상에 따라 구성된다. 주조 장치는, 비제한적으로, 측방향 언더컷을 포함하는 본체, 특히 바퀴와 같은 회전 대칭적 본체의 생산에 특히 적합하다. 다이 부분에 의해서 둘러싸이는 몰드 공동이 적어도 0.5 리터, 특히 적어도 3.0 리터, 및/또는 최대 50 리터의 부피를 가지도록, 주조 장치가 바람직하게 구성된다. 생산하고자 하는 구성요소의 형상 및 크기에 따라서, 몰드 공동은 또한 캐비티 네스트(cavity nest)로서 설계될 수 있고, 그에 따라 복수의 구성요소가 하나의 주조 프로세스로 동시에 생산될 수 있다. 이용되는 측면 다이 부분의 수는, 생산하고자 하는 구성요소의 형상에 따라 달라진다. 예를 들어, 2, 3, 4개 또는 그 초과의 측면 다이 부분이 제공될 수 있다. 회전 대칭적 본체의 생산을 위해서, 개별적인 측면 다이 부분이 결합되어 폐쇄 상태에서 링을 형성한다. 그에 의해서, 개별적인 단편의 균일한 분할을 제공하는 것, 예를 들어 각각 120°의 외주방향 연장 범위를 가지는 2개의 절반 외피 또는 3개의 단편, 또는 각각 90°의 외주방향 연장 범위를 가지는 4개의 단편을 가지는 것이 바람직할 수 있다.

바람직한 실시예에 따라, 장치는, 제1 단부 부분을 향하는 방향으로 테이퍼링된 몰딩 표면을 포함하는 다이 단부 링을 가지며, 다이 단부 링은 기부 본체에 대해서 축방향으로 그리고 반경방향으로 지지된다. 다이 단부 링은 별개의 구성요소로서 생산될 수 있고 기부 본체 내로 삽입될 수 있다. 각각 대안적으로 또는 부가적으로, 다이 단부 링은 특히 나사 연결부에 의해서 기부 본체에 고정적으로 또한 연결될 수 있거나, 기부 본체와 일체로 설계될 수 있다. 추가적인 선택 사항에 따라서, 다이 단부 링은 또한 제1 다이 부분에 고정적으로 연결될 수 있고, 특히 제1 다이 부분과 일체로 형성될 수 있다. 어떠한 경우에도, 다이 단부 링은, 다이 단부 링이 제1 다이 부분에 할당될 때, 즉 간접적으로, 지지되거나, 다이 단부 링이 기부 본체에 할당될 때, 즉 직접적으로, 기부 본체에 대해서 축방향 및 반경방향으로 지지된다.

측면 다이 부분은, 기부 본체의 테이퍼링된 내부 표면과 상호 작용하는 외부 접촉 표면을 포함할 수 있고, 특히 그에 따라 기부 본체 내로의 축방향 삽입 이동 시에, 측면 다이 부분들이 서로를 향해서 반경방향 내향으로 이동되고 다이 단부 링 내로 축방향으로 끼워진다. 축방향 삽입 이동은, 완전 폐쇄 상태에서 주조하고자 하는 구성요소를 위한 몰드 공동을 형성하는 다이 부분의 폐쇄를 위한 폐쇄 방향을 규정한다. 폐쇄 방향으로 테이퍼링된 기부 본체의 내부 표면에 상응하도록, 측면 다이 부분의 외부 접촉 표면의 형상이 설계된다. 측면 다이 부분의 외부 접촉 표면 및 기부 본체의 내부 표면뿐만 아니라, 다이 단부 링의 내부 표면이 특히 원뿔형, 원뿔 단편-유사 또는 쐐기-유사 방식으로 설계될 수 있다.

축방향 삽입 이동 시에, 각각의 측면 다이 부분들 사이에 형성된 반경방향 간극은, 측면 다이 부분들이 외주 방향으로 서로에 대해서 최종적으로 지지되고 폐쇄된, 즉 간극이 없는 다이 링을 형성하고, 다이 링의 하부 환형 연부가 다이 단부 링의 테이퍼링된 몰딩 표면 상에 밀봉식으로 맞닿을 때까지, 점진적으로 폐쇄된다. 그렇게 형성된 측면 다이 부분의 단부 위치에서, 그러한 부분들에 의해서 형성된 다이 링은, 폐쇄 방향으로 테이퍼링된 다이 단부 링의 내부 표면에 대해서 축방향 및 반경방향으로 지지된다. 이러한 위치에서, 개방 방향으로 넓어지는 내부 표면은 개방 방향으로 다이 링의 환형 연부를 넘어서 축방향으로 연장되고, 즉 다이 링 및 다이 단부 링은 어느 정도까지 단부 위치 내에서 서로 축방향으로 중첩된다.

단부 위치에서, 바람직하게 간극이 측면 다이 부분의 하부 환형 연부와 제1 다이 부분의 상부 몰딩 표면 사이에 형성되고, 그러한 간극은 충진하고자 하는 몰드 공동의 일부를 형성한다. 측방향으로, 즉 반경방향 외측으로, 상부 몰딩 표면은 다이 단부 링의 테이퍼링된 내부 표면에 의해서 경계 지어질 수 있고, 그에 따라 간극 높이에 걸쳐, 주조하고자 하는 구성요소를 위한 측방향 몰딩 표면 섹션을 형성한다. 측면 다이 부분에 의해서 형성된 다이 링의 내부 몰딩 표면 및 다이 단부 링의 몰딩 표면 섹션이 서로 축방향으로 연결되고 주조하고자 하는 구성요소를 위한 몰드 공동의 측벽을 함께 형성한다.

다이 단편 또는 다이 활주부로서 또한 지칭될 수 있는 측면 다이 부분은 각각의 경우에 운반체 요소에 체결되고, 그러한 운반체 요소를 통해서 축방향 이동이 도입된다. 운반체 요소는 측면 다이 부분을 지지하고 그에 따라 또한 지지 요소로서 지칭될 수 있다. 기부 본체 내로의 또는 그 외부로의 측면 다이 부분의 바람직하게 균일한 이동을 위해서, 그리고 높은 위치적 정확도를 위해서, 특히 운반체 요소들이 축방향으로 함께 이동되는 점이 제공된다. 바람직하게, 하나의 운반체 요소가 각각의 측면 다이 부분에 대해서 제공되고, 정지적인 유지 판에 대해서 반경방향으로 변위될 수 있도록, 운반체 요소가 유지된다.

주조 프로세스가 이루어진 후에 주조 장치를 개방하기 위해서, 측면 다이 부분 및 제2 다이 부분이 기부 본체로부터 멀어지는 방향으로 이동된다. 이는 바람직하게 공통 축방향 이동에 의해서 이루어진다. 가능한 실시예에 따라, 축방향으로 이동 가능한 동작 판이 제공되고, 그러한 동작 판에는 상부 다이 부분이 연결되고, 그에 따라 상부 다이 부분은 동작 판과 함께 축방향으로 이동된다.

가능한 실시예에 따라, 하나 이상의 램프 조립체(ramp assembly)가 제공될 수 있고, 그러한 램프 조립체는 개방 방향을 따른 동작 판의 축방향 이동을 운반체 요소들이, 각각, 서로로부터 멀어지고 길이방향 축으로부터 멀어지는 운반체 요소의 반경방향 이동으로 변환하도록 구성된다. 이러한 목적을 위해서, 동작 판은 바람직하게, 각각의 운반체 요소의 상응하는 설정 램프와 협력하는, 적어도 하나의 동작 램프를 각각의 운반체 요소를 위해서 갖는다. 개방 방향으로 동작 판을 축방향으로 이동시킴으로써, 운반체 요소의 설정 램프는, 반경방향 외측을 향해서 경사진 상응하는 동작 램프를 따라서 활주되고, 동일하게 반경방향 외향으로 로딩되며, 그에 따라 할당된 운반체 요소 및 그에 연결된 측면 다이 부분이 반경방향을 따라 외측으로 이동된다

전술한 목적의 해결책은 또한, 전술한 하나의 또는 복수의 실시예를 가질 수 있는 주조 장치에 의해서 금속 구성요소를 생산하기 위한 방법이다. 그러한 방법에 따라서, 주조 장치를 폐쇄하기 위해서 측면 다이 부분이 기부 본체의 방향으로 삽입되는 것이 제공되고, 측면 다이 부분의 외부 표면은 기부 본체의 테이퍼링된 내부 표면을 따라서 안내되고, 그에 따라 측면 다이 부분은, 측면 다이 부분들이 외주 방향으로 서로에 대해서 지지되어 다이 링을 형성할 때까지, 서로를 향해서 반경방향 내향으로 이동되고, 다이 링의 하부 환형 연부는 다이 단부 링의 테이퍼링된 몰딩 표면 상에 밀봉식으로 맞닿는다.

방법에 의해서, 장치와 관련하여 이미 설명한 장점이 달성될 수 있고, 그에 따라 이와 관련하여 전술한 설명을 참조한다. 그에 따라 장치와 관련하여 언급한 모든 특징이 방법에 해당될 수 있고 그러한 방법에 적용될 수 있고, 그리고 반대로, 유사하게 모든 방법의 특징이 장치에 해당될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

가능한 실시예에 따라서, 방법은 이하의 단계를 포함할 수 있다: 금속 합금의 용융체를 주조 장치 내로 압력 다이 주조하는 단계로서, 용융체가 제1 다이 부분 내의 개구부를 통해서 기부 본체의 외부로부터 몰드 공동 내로 도입되고, 유지 압력이 측면 다이 부분 및 상부 다이 부분에 가해지고, 그러한 유지 압력은 주조 압력 보다 큰, 단계; 몰드 공동 내의 내부 압력을 나타내는 압력 신호를 감지하는 단계; 급격한 압력 상승이 감지될 때, 각각, 압력 다이 주조를 중단하거나 주조 압력을 감소시키는 단계; 및, 압력이 감소된 미리 결정된 시간이 경과된 후에, 상부 다이 부분을 하부 다이 부분에 대해서 이동시키는 것에 의해서 용융체로부터 응고되는 구성요소에 압력을 인가하는 단계로서, 주조 압력 보다 큰 몰딩 압력이 구성요소에 인가되는, 단계.

몰딩 압력을 공작물에 인가하는 것에 의해서, 결정 성장이 적어도 구성요소의 연부 지역 내에서 방지되고 및/또는 생성되는 결정이 연속적으로 파괴되어 더 작은 결정을 형성한다. 전체적으로, 강도가 큰 미세 조직이 생성된다. 제2 다이 부분이, 주조 프로세스를 위해서 규정된 위치와 관련하여, 로딩될 수 있고, 몰드 공동이 완전히 충진된 후에, 제1 다이 부분을 향하는 방향으로 보다 더 이동될 수 있다는 점에서, 이러한 압력 인가가 가능해진다. 이는, 다시, 제2 다이 부분이 제1 다이 부분에 대해서 완전한 무접촉 및/또는 무지지(support-free) 방식으로 주조 위치에서 유지될 것을 요구한다.

도면을 이용하여, 바람직한 실시예를 이하에서 설명할 것이다.

도 1은 금속 구성요소를 주조하기 위한 장치를 폐쇄 상태에서 사시도로 도시한다.
도 2는 도 1의 장치를 축방향 도면으로 도시한다.
도 3은 금속 구성요소를 주조하기 위한 장치를 폐쇄 상태에서 길이방향 단면도로 도시한다.
도 4는 도 3의 장치에 관한 상세 부분을 확대도로 도시한다.
도 5는 상부 유닛과 하부 유닛 사이에서 축방향으로 변위된 위치에서 도 1의 장치를 길이방향 단면도로 도시한다.
도 6은 상부 유닛과 하부 유닛 사이에서 축방향으로 변위된 위치에서 그리고 측면 다이 부분의 부분적으로 측방향으로 개방된 위치에서 도 1의 장치를 길이방향 단면도로 도시한다.
도 7은 도 1의 장치를 완전히 개방된 상태에서 길이방향 단면도로 도시한다.
도 8은 도 1 내지 도 7의 장치의 측면 다이 부분을 폐쇄된 상태에서 구체적으로 사시도로 도시한다.
도 9는 도 8의 측면 다이 부분을 축방향 도면으로 도시한다.
도 10은 추가적인 실시예에 따른 금속 구성요소를 주조하기 위한 장치의 상세도를 도시한다.

이하에서, 도 1 내지 도 10을 함께 설명할 것이다. 금속 용융체로부터 구성요소를 몰딩하기 위한 본 발명에 따른 장치(2)가 도시되어 있다.

주조 및 몰딩 도구로서 또한 지칭될 수 있는 장치(2)는 기부 본체(3)를 포함하고, 그러한 기부 본체 내로 제1 다이 부분(4), 복수의 측면 다이 부분(5), 및 추가적인 다이 부분(6)이 삽입된다. 폐쇄 상태에서, 다이 부분(4, 5, 6)은 주조하고자 하는 구성요소(8)를 위한 몰드 공동(7)을 함께 형성한다. 그러한 범위 내에서, 다이 부분은 또한 몰드 부분으로 지칭될 수 있다. 주조 장치(2) 그리고 개별적인 다이 부분(4, 5, 6) 각각의 형상은 생산하고자 하는 구성요소의 형상에 의해서 실질적으로 결정된다. 모든 주조 가능한 금속 및 금속 합금은 각각, 생산하고자 하는 구성요소(8)에 대한 기술적 요구에 따라서 상응하게 선택되는 주조 재료로서 이용될 수 있다. 몰드 공동은 예를 들어 0.5 내지 50 리터의 부피를 가질 수 있다.

본 실시예에서, 장치(2)는, 알루미늄, 마그네슘, 티타늄 및/또는 추가적인 합금 성분과 같은 경금속의 특별한 금속 합금이 사용될 수 있는, 바퀴 형태의 회전 대칭적인 본체를 생산하도록 구성된다. 생산하고자 하는 회전 대칭적 구성요소(8)는 구성요소의 대향 축방향 단부들에 배열된 2개의 바퀴테 연부(9, 10) 사이의 외주방향 언더컷(11)을 포함한다.

본 실시예에서, 제1 다이 부분(4)은 하단부에 배열되고, 상단부로부터 기부 본체(3) 내로 각각 삽입되며, 그로 인해서 다이 부분은 하단부 다이 부분 또는 하부 다이 부분으로 지칭될 수 있다. 따라서, 제2 다이 부분(6)은 제1 다이 부분(4) 위에 배열되고 그에 따라 또한 상부 다이 부분으로 지칭될 수 있다. 그러나, 그러한 배열이 또한 반대가 될 수 있다는 것, 즉 제1 다이 부분이 상단부에 있고 제2 다이 부분이 하단부에 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

기부 본체(3)는 컵-형상의 방식으로 설계되고 단부 부분(12) 및 외주방향 측벽(13)을 가지며, 그러한 단부 부분 상에서 제1 다이 부분(4)이 제1 방향을 따라 축방향으로 지지되고, 외주방향 측벽은 단부 부분으로부터 멀어지는 쪽으로 연장된다. 단부 부분(12)은 중앙 개구부(14)를 포함하는 하단부를 형성하고, 그러한 중앙 개구부 내에는 제1 다이 부분(4)이 연결 섹션을 이용하여 안착되어 밀봉부를 형성한다. 제1 다이 부분(4)은 중앙 개구부(15)를 가지며, 그러한 중앙 개구부를 통해서 금속 용융체가 유압으로 하부 다이 부분(4) 아래로부터 몰드 공동(7) 내로 가압될 수 있다. 기부 본체(3)는, 지지 판으로도 지칭될 수 있는 정지적인 운반체 판(38)에 체결될 수 있다.

단부 부분(12)으로부터 시작하여, 측벽(13)은, 측벽(13)의 자유 단부를 향하는 방향으로 넓어지고 본 실시예에서 원뿔형으로 형성되는 내부 표면(16)을 갖는다. 삽입된 상태에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 측면 다이 부분(5)은 기부 본체(3)의 외주방향 측벽(13)에 대해서 축방향 및 반경방향으로 지지되고 주조하고자 하는 구성요소를 위한 내부 몰딩 표면(18)을 포함하는 외주방향으로 폐쇄된 다이 링(17)을 형성한다. 그러한 범위 내에서, 다이 링은 또한 몰드 링으로 지칭될 수 있다. 본 경우에, 측면 다이 부분(5)의 수는 4개이고, 그에 의해서 2, 3, 또는 4 초과와 같은 다른 수가 또한 이용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 개별적인 측면 다이 부분(5)의 분할은 규칙적인 간격으로 이루어지고, 즉 전체 외주의 약 1/4에 걸쳐 각각 연장되는 4개의 단편이 제공된다.

측면 다이 부분(5)은, 기부 본체(3)의 테이퍼링된 내부 표면(16)에 상응하도록 설계되고 램프-유사 방식으로 그와 협력하는 외부 접촉 표면(19)을 갖는다. 본 실시예에서, 내부 표면(16) 및 상응하는 외부 표면(19)은 원뿔형으로 또는 원뿔 단편과 유사하게 각각 설계되고, 그에 따라 측면 다이 부분들(5)은, 기부 본체(3) 내로 축방향으로 삽입될 때, 서로를 향해서 반경방향 내향으로, 즉 길이방향 축(A)을 향하는 방향으로 이동된다. 그에 의해서, 다이 부분(5)은, 최종적으로 외주방향으로 서로에 대해서 놓여지고, 특히 도 8 및 도 9에서 확인될 수 있는 바와 같이, 폐쇄된, 즉 무간극의 외부 다이 링(17)을 형성할 때까지, 서로 점점 접근한다. 기부 본체(3)의 내부-원뿔형 안내 표면(16)으로 인해서, 기부 본체(3) 내로의 다이 링(17)의 추가적인 축방향 삽입은 가능하지 않고, 그에 따라, 단부 위치, 각각 폐쇄 위치가 규정된다. 이러한 폐쇄 위치에서, 다이 링(17)은 기부 본체(3)에 대해서 축방향으로 그리고 반경방향으로 지지된다.

특히 도 4에서 확인될 수 있는 바와 같이, 다이 단부 링(20)은 주조하고자 하는 구성요소(8)의 단부 영역 내에 제공되고, 그러한 단부 링은, 기부 본체(3)의 하단부(12)를 향하는 방향으로 테이퍼링되는 몰딩 표면(22)을 갖는다. 본 실시예에서, 다이 단부 링(20)은 기부 본체(3) 내로 삽입되고 그에 부착된다. 연결은 가압 결합 방식(force locking manner)으로, 예를 들어 압입에 의해서, 형상-결합 방식으로, 예를 들어 나사에 의해서, 및/또는 재료적으로 연결하는 방식으로, 예를 들어 용접에 의해서 실현될 수 있다. 다이 단부 링(20)의 테이퍼링된 몰딩 표면(22) 및 측벽(13)의 내부 표면(16)은 삽입하고자 하는 측면 다이 부분(5)을 위한 공통 내부 안내 표면을 형성한다. 기하형태적 및 기능적 관점으로부터, 다이 단부 링(20)은 그에 따라 기부 본체(3)의 일체형 부분이고, 다이 단부 링(20)의 몰딩 표면(22)은 측벽(13)의 내부 표면(16)의 일부를 형성한다. 측면 다이 부분(5)이 삽입된 조건에서, 주조 몰드는 작은 틈을 가지고 확실하게 폐쇄된다. 동시에, 다이 링(17)의 원뿔 표면(19)은 기부 본체(3) 및 다이 단부 링(20) 각각의 반대쪽 원뿔(16)과 상호 작용하여, 언급된 구성요소들의 서로에 대한 양호한 중심 맞춤을 실시한다. 폐쇄 위치에서, 측면 다이 부분(5)의 하부 환형 연부(21)가 다이 단부 링(20) 내측에 배열되고 그 내부 표면(22)과 밀봉식으로 접촉되도록, 다이 단부 링(20)의 축방향 높이가 선택된다.

그러한 범위에서, 한 측면 상의 측면 다이 부분(5)의 테이퍼링된 외부 표면(19)과 다른 측면 상의 기부 본체(3)의 내부 표면(16), 각각 다이 단부 링(20)의 내부 표면(22) 사이의 표면 교합은 이중 기능을 만족시키고, 다시 말해서 정적으로 결정된 밀봉 정지부가 형성된다. 따라서, 주조 중에 발생되는 다이 부분(4, 5)의 열팽창은 측면 다이 부분(5)의 자동적인 축방향 미세 배치에 의해서 보상되고, 측면 다이 부분(5)은 제1 다이 부분(4)에 대해서 자가-중심 맞춤된다. 측면 다이 부분을 위한 별개의 축방향 단부 정지부가 존재하지 않으며, 그에 따라 정적인 과다결정성이 방지된다.

환형 간극(24)이 측면 다이 부분(5)의 환형 연부(21)와 제1 다이 부분(4)의 몰딩 표면(23) 사이에 형성되고, 그러한 간극은 바퀴테 연부(9)를 위한 주조하고자 하는 몰드 공동(7)의 일부를 형성한다. 제1 다이 부분(4)의 몰딩 표면(23)의 반경방향 외부 단부는, 여기에서 주조하고자 하는 구성요소(8)를 위한 측방향 몰딩 표면 섹션을 형성하는 다이 단부 링(20)의 테이퍼링 내부 표면(22)에 의해서 측방향으로 경계 지어진다. 측면 다이 부분(5)에 의해서 형성된 다이 링(17)의 내부 몰딩 표면(18) 및 다이 단부 링(20)의 몰딩 표면 섹션이 서로 축방향으로 연결되고 주조하고자 하는 구성요소를 위한 몰드 공동의 외부 측벽을 함께 형성한다.

몰드 공동의 내부 측벽은, 주조에 앞서서 기부 본체(3) 내로 삽입되고 주조 위치로 이동된 제2 다이 부분(6)에 의해서 형성된다. 이는 상응하는 적절한 동작 장치(37)에 의해서 실행된다. 본 실시예에서, 중앙 다이 부분(6)의 주 삽입 이동은 측면 다이 부분(5)과 함께 이루어진다. 이를 위해서, 측면 다이 부분(5)이, 각각, 기부 본체(3)에 대해서 그리고 다이 단부 링(20)에 대해서 반경방향 및 축방향으로 지지되는 그들의 단부 위치에 도달될 때까지, 다이 부분들(5, 6)이 기부 본체(3)의 방향으로 함께 이동된다. 몰드 공동을 희망하는 치수로 조정하기 위해서, 측면 다이 부분(5)의 이러한 단부 위치에서, 제2 다이 부분(6)은 측면 다이 부분(5) 및 제1 다이 부분(4)에 대해서 더 추가적으로 이동될 수 있다. 이러한 목적을 위해서, 요구되는 주조 위치에 도달할 때까지, 제2 다이 부분(6)은 제1 다이 부분(4)에 대해서 축방향으로 이동된다. 주조 위치에서, 제2 다이 부분(6)이 제1 다이 부분(4)에 대해서 완전한 무접촉 방식으로 배열되는 점이 제공된다. 몰드 공동(7)을 경계 짓는 단부 부분(28) 상에서, 상부 다이 부분(6)은, 다이 링(17)의 상응하는 외주방향 내부 표면(30)과 함께 밀봉부를 형성하는 외주방향 외부 표면(29)을 포함한다. 주조 위치에서, 2개의 밀봉 표면(29, 30)이 축방향 중첩을 가지며, 그에 따라, 밀봉 기능에 영향을 미치지 않고, 상부 다이 부분(6)의 상응하는 축방향 이동에 의해서 주조 위치의 정밀한 축방향 조정이 가능해질 수 있다.

제2 다이 부분(6)과 제1 다이 부분(4) 사이의 상대적인 이동은, 상부 다이 부분의 주조 위치 내로의 정확한 배치뿐만 아니라 주 삽입 이동을 실시하는 동작 장치(37)에 의해서 실행된다. 동작 장치(37)는 추가적으로, 주조 이후에, 각각 응고 중에, 구성요소에 압력을 인가하기 위해서, 제2 다이 부분(6)을 각각 기부 본체(3)를 향하고 제1 다이 부분(4)을 향하는 방향으로 주조 위치를 넘어서 이동시키기에 적합하다. 상이한 동작 기능들을 실현하도록, 즉 제2 다이 부분(6)뿐만 아니라 측면 다이 부분(5)의 축방향을 따른 즉, 기부 본체(3)를 향하는(폐쇄 방향) 그리고 그로부터 멀어지는(개방 방향) 축방향 변위뿐만 아니라, 측면 다이 부분(5)의 반경방향을 따른 즉 길이방향 축(A)을 따른(폐쇄 방향) 그리고 그로부터 멀어지는(개방 방향) 방향을 따른 변위 이동을 실시하도록 동작 장치(37)가 구성된다.

각각의 측면 다이 부분(5)에 대해서, 각각의 운반체 요소(26)가 제공되어 각각의 측면 다이 부분(5)에 힘을 전달하고 이를 각각 이동시킨다. 운반체 요소(26)는 각각의 경우에 측면 다이 부분(5)의 단부 부분에, 특히 측면 다이 부분(5)의 전방측에 체결된다. 체결은, 비제한적으로, 예를 들어 나사에 의해서 이루어질 수 있다. 이는, 본 실시예에서 4개의 측면 다이 부분(5) 및 상응하는 4개의 운반체 요소(26)가 제공된 도 8 및 도 9에서 확인될 수 있다. 운반체 요소(26)는 정지적인 유지 판(27)의 개구부(31)를 통해서 그 연결 섹션(28)과 결합된다. 개구부(31)는 세장형 홀로서 설계되고, 그에 따라 운반체 요소(26)는 정지적인 유지 판에 대해서 반경방향으로 이동될 수 있다.

운반체 요소(26)는 각각의 파워 유닛(25)에 의해서 힘-로딩되고 이동될 수 있으며, 파워 유닛(25)은 각각의 운반체 요소(26)의 연결 섹션(27)에 작용하고 및/또는 결합된다. 측면 다이 부분(5) 내로 파워를 균일하게 도입하기 위해서, 파워 유닛(25)은 운반체 요소들(26)에 동시에 작용한다. 압력이 동작 장치(37)를 통해서 응고되는 구성요소 내로 도입될 때, 파워 유닛(25)은 특히 삽입된 상태에서 측면 다이 부분(5)을 폐쇄 위치에서 유지하는 기능을 한다. 그에 따라, 파워 유닛(25)은 또한 유지 장치로서 지칭될 수 있다.

각각의 측면 다이 부분(5)에 대해서, 램프 조립체(32)가 제공되고, 그러한 램프 조립체는 개방 방향(R2)을 따른 동작 판(33)의 축방향 이동을 길이방향 축(A)으로부터 멀어지는 방향을 따른 운반체 요소(26)의 반경방향 이동으로 변화시키도록 구성된다. 그에 따라, 각각의 운반체 요소(26)에 대해서, 동작 판(33)은 2개의 동작 램프(34)를 가지며, 그러한 동작 램프들은 운반체 요소(26)의 각각의 상응하는 설정 램프(35)와 협력한다. 동작 판(33)이 개방 방향(R2)으로 축방향으로 이동될 때, 운반체 요소(26)의 설정 램프(35)는 반경방향 외향으로 경사진 상응하는 동작 램프(34)를 따라 활주된다. 그에 의해서, 동작 램프(34)는 운반체 요소(26)에 반경방향으로 외측으로 작용하고, 그에 따라 각각의 운반체 요소(26) 및 그에 연결된 측면 다이 부분(5)은 반경방향 외향으로 이동된다.

이하에서, 도 3 내지 도 7을 이용하여 주조 사이클을 설명할 것이다. 도 3은 폐쇄 상태에서 주조 장치(2)를 도시하고, 다시 말해서 측면 다이 부분(5)은 각각 주조 본체(3) 내로 그리고 다이 단부 링(20) 내로 단부 위치까지 삽입되고 상부 다이 부분(6)은 주조 위치로 조정되며, 그에 따라 희망 몰드 공동(7)에 근접한다. 용융체의 주조는 적절한 장치(미도시)에 의해서 개구부(15)를 통해서 아래로부터 몰드 공동(7) 내로 이루어진다. 용융체는 100 바아 초과의 특히 150 바아 초과의 유압에 의해서 가압될 수 있다. 금속 용융체는 바람직하게 반-고체 상태에서 즉, 용융체의 액상선 미만의 온도에서 몰드 공동(7) 내로 가압된다.

압력 충진 중에, 주조 압력 보다 큰 반대 압력(유지 압력)이 측면 다이 부분(5) 및 상부 다이 부분(4)에 인가된다. 측면 다이 부분(5)에 대한 반대 압력은 파워 유닛(25)에 의해서 측면 다이 부분(5) 내로 도입될 수 있다. 상부 다이 부분(4)에 대한 반대 압력은 그 순 중량에 의해서 또는 중앙 동작 유닛(37)을 통해서 가해질 수 있다.

몰드 공동 내의 유압을 나타내는 압력 신호를 감지하는 압력 센서(미도시)가 제공될 수 있다. 압력 다이 주조에 의해서, 용융체는, 완전히 충진될 때까지, 몰드 공동(7)을 점진적으로 충진한다. 완전히 충진된 상태에 도달할 때, 유압은 급격히 상승되고, 즉 측정 가능한 유압 피크가 발생된다. 주조 프로세스는 바람직하게, 그러한 압력 피크가 감지될 때, 용융체에 가해지는 주조 압력이 규정된 시간 동안, 예를 들어 1 내지 10초의 기간 동안 초기에 감소되는 방식으로 제어된다. 이러한 시간 동안, 용융체는, 특히 바퀴테 연부(9, 10)의 지역 내에서 적어도 부분적으로 응고된다. 이어서, 다시 압력이 증가되고, 즉 주조 압력보다 크고 예를 들어 500 바아 초과일 수 있는 몰딩 압력까지 증가된다. 몰딩 압력은 제2 다이 부분(4)을 통해서 공작물 내로 도입된다.

공작물의 완전한 응고 이후에, 주조 장치(2)가 다시 개방된다. 이는 이하에서 설명되는 바와 같이 몇 개의 부분적인 단계로 이루어진다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상부 다이 부분(6) 및 측면 다이 부분(5)은 초기에 하부 다이 부분(4) 및 기부 본체(3) 각각의 반경방향 외부로 후퇴된다. 이러한 제1 후퇴는 방향(R2)을 따른 순수 축방향 이동으로서 이루어진다. 본 경우에, 상부 다이 부분(6) 및 측면 다이 부분(5)이 하부 다이 부분(4) 및 기부 본체(3)에 대해서 이동되도록, 장치(2)가 설계된다. 그러나, 반대되는 운동학이 또한 가능하다는 것, 즉 상부 부분 및 측방향 부분이 정지적인 방식으로 유지되고 기부 본체가 그 내부에 수용된 하부 부분과 함께 이동되는 것이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 축방향으로 외부로 당겨진 위치가 도 5에 도시되어 있다.

다음 단계에서, 측면 다이 부분들(5)이 개방되고, 즉 반경방향 외향으로 이동된다. 이는 전술한 바와 같이 램프 조립체(32)에 의해서 이루어지고, 운반체 요소(26)는 그들의 설정 램프(35)와 함께 동작 판(33)의 각각의 동작 램프(34)를 따라 활주되며, 동작 판(33)의 추가적인 축방향 이동은 길이방향 축(A)으로부터 멀어지는 측면 다이 부분(5)의 반경방향 이동으로 변환된다. 그에 의해서 이루어지는 반경방향 이동이 생산하고자 하는 구성요소(8)의 언더컷(11)의 깊이 보다 크도록, 램프 조립체(32)의 치수가 결정되고 및/또는 구성된다. 도 6은 측면 다이 부분(5)의 반경방향 개방 위치를 도시하며, 여기에서 동작 판(33)은, 그에 체결된 상부 다이 부분(6)과 함께, 측면 다이 부분(5)에 대해서 축방향으로 상향 이동되며, 그에 따라 측면 다이 부분은 반경방향으로 외측으로 밀린다.

후속하여, 상부 유닛 및 하부 유닛이 축방향으로 더 멀리 이동되고, 그에 따라 생산된 구성요소(8)가 제거될 수 있다. 이러한 완전 개방 위치가 도 7에 도시되어 있다.

도 10은 약간 수정된 실시예에서 금속 구성요소를 주조하기 위한 본 발명에 따른 장치(2)의 상세 부분을 도시한다. 도 10에 따른 장치는 도 1 내지 도 9에 따른 장치에 실질적으로 상응하고, 이와 관련하여 그에 관한 설명이 참조된다. 그에 의해서, 동일한 상세 부분은 도 1 내지 도 9에 따른 실시예에서와 같은 참조 번호를 갖는다.

유일한 차이는, 이하에서 설명되는, 제1 다이 부분(4) 및 다이 단부 링(20)의 구성이다. 도 10에 따른 본 실시예에서, 제1 다이 링(4)은 다이 단부 링(20)의 내부 표면(22)을 넘어서 외측까지 반경방향으로 연장된다. 다이 단부 링(20)은 기부 본체(3)에 연결되고 적어도 축방향으로 제1 다이 링(4)에 대해서 지지되며, 각각 지탱된다. 이는 예를 들어, 아래로부터 하단부 섹션(12) 내로 삽입되고 제1 다이 부분(4) 내의 상응하는 관통-개구부를 통해서 안내되며 아래로부터 다이 단부 링(20) 내로 나사체결되는 나사에 의해서 이루어질 수 있다. 그에 따라, 다이 단부 링(20)은 제1 다이 부분(4)의 상부 측면에 대해서 고정적으로 지탱되고, 그에 따라 이러한 부분들 사이에 형성되는 간극이 최소가 된다. 반경방향 간극은 바람직하게 제1 다이 부분(4)의 외주방향 외부 표면과 기부 본체(3)의 내부 표면 사이에서 반경방향으로 외측에 제공되고, 그에 따라 다이 부분(4)의 열 팽창이 보상될 수 있다.

설명된 장치(2) 및 방법 각각은 주조 몰드의 확실한 폐쇄를 항상 가능하게 한다. 일 측면 상의 측방향 부분(5) 그리고 다른 측면 상의 기부 본체(3) 및 다이 단부 링(20)의 테이퍼링 접촉 표면들이 이에 기여하고; 그러한 접촉 표면은 회전적으로 대칭적인 구성요소를 위해서 원뿔 또는 반대 원뿔로서 설계될 수 있다. 시스템의 정적인 과다결정성이 방지된다. 주조시에 개별적인 다이 부분에서 나타나는 상이한 온도 구배는 기껏해야 주조 몰드의 신뢰 가능한 폐쇄에 작은 영향만을 미친다. 그에 따라, 틈 및 마모가 작고 생산 정확도가 그에 상응하여 높아진다. 언더컷을 가지는 공작물은 최종 제품에 가까운 형상으로 생산될 수 있다. 고압-지원형 주조 방법을 이용할 때, 예를 들어 토글 레버 메커니즘(toggle lever mechanism)과 같은 광범위한 기계적 결합 메커니즘이 요구되지 않는다. 사실상, 결합은, 예를 들어 유압 프레스에 의해서, 측면 다이 부분(5)에 그리고 상부 다이 부분(6)에 축방향 압력을 상응하게 인가하는 것만으로 이루어질 수 있다. 제1 다이 부분(4)에 대한 제2 다이 부분(6)의 정지부가 없는 설계로 인해서, 주조 이후에 그리고 적어도 부분적인 응고 이후에 압력이 구성요소(8)에 여전히 인가될 수 있다.

2 장치
3 기부 본체
4 제1 다이 부분
5 측면 다이 부분
6 제2 다이 부분
7 몰드 공동
8 구성요소
9 바퀴테 연부
10 바퀴테 연부
11 언더컷
12 단부 부분
13 측벽
14 개구부
15 개구부
16 내부 표면
17 다이 링
18 몰딩 표면(5)
19 접촉 표면
20 다이 단부 링
21 환형 연부
22 몰딩 표면(20)
23 몰딩 표면(4)
24 환형 간극
25 파워 유닛
26 운반체 요소
27 유지 판
28 단부 부분
29 외부 표면
30 내부 표면
31 개구부
32 램프 조립체
33 동작 판
34 동작 램프
35 설정 램프
36 몰딩 표면(6)
37 동작 유닛
38 운반체 판
A 축
R 방향

Claims

외부 언더컷을 포함하는 금속 구성요소를 주조하기 위한 장치로서, 상기 장치는:
제1 단부 부분(12) 및 외주방향 측벽(13)을 가지는 기부 본체(3)로서, 상기 측벽(13)은 제1 단부 부분(12)을 향하는 방향으로 테이퍼링되는 내부 표면(16)을 가지는, 기부 본체;
상기 기부 본체(3) 내로 삽입될 수 있고 주조하고자 하는 구성요소(8)를 위한 제1 몰딩 표면(23)을 형성하는 제1 다이 부분(4);
기부 본체(3) 내로 삽입될 수 있는 복수의 측면 다이 부분(5)으로서, 삽입된 상태에서 기부 본체(3)의 외주방향 측벽(13)에 대해서 반경방향으로 지지되고 주조하고자 하는 구성요소(8)를 위한 내부 몰딩 표면(18)을 포함하는 다이 링(17)을 형성하는, 복수의 측면 다이 부분(5);
상기 측면 다이 부분(5)에 의해서 형성된 다이 링(17) 내로 주조를 위한 주조 위치까지 이동될 수 있고 주조하고자 하는 구성요소(8)를 위한 제2 몰딩 표면(36)을 형성하는 제2 다이 부분(6)을 포함하고,
측면 다이 부분(5)이 기부 본체(3) 내로 삽입된 상태에서, 제2 다이 부분(6)은 측면 다이 부분(5)에 대해서 축방향으로 이동 가능하고, 주조 위치에서 제1 다이 부분(4)에 대해서 완전한 무접촉 방식으로 배열되며,
측면 다이 부분(5)은, 기부 본체(3)의 테이퍼링된 내부 표면(16)과 상호 작용하는 외부 접촉 표면(19)을 가지고, 그에 따라 기부 본체(3) 내로의 축방향 삽입 이동(R1)에 응답하여, 측면 다이 부분들(5)이 서로를 향해서 반경방향 내측으로 이동되는, 장치.
제1항에 있어서,
제2 다이 부분(6)을 축방향(R1, R2)으로 이동시키기 위한 동작 장치(37)로서, 주조하고자 하는 구성요소(8)에 압력을 인가하기 위해서, 상기 제2 다이 부분(6)은 제1 다이 부분(4)을 향하는 방향으로 주조 위치를 넘어서 이동될 수 있는, 동작 장치를 특징으로 하는, 장치.
제1항에 있어서,
제1 단부 부분(12)을 향하는 방향으로 테이퍼링된 몰딩 표면(22)을 포함하는 다이 단부 링(20)으로서, 상기 다이 단부 링(20)은 기부 본체(3)에 부착되는, 다이 단부 링을 특징으로 하는, 장치.
제3항에 있어서,
다이 단부 링(20)이 기부 본체(3) 또는 제1 다이 부분(4)에 확실하게 연결되는 것을 특징으로 하는, 장치.
제3항에 있어서,
측면 다이 부분(5)에 의해서 형성된 다이 링(17)의 내부 몰딩 표면(18) 및 다이 단부 링(20)의 테이퍼링 몰딩 표면(22)의 부분적인 섹션이 서로 축방향으로 연결되고 주조하고자 하는 구성요소(8)를 위한 몰드 공동(7)의 측벽을 함께 형성하는 것을 특징으로 하는, 장치.
제1항에 있어서,
측면 다이 부분(5)의 삽입된 상태에서, 간극이 측면 다이 부분(5)의 하부 환형 연부(21)와 제1 다이 부분(4)의 몰딩 표면(23) 사이에 형성되고, 상기 간극은 충진하고자 하는 몰드 공동(7)의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는, 장치.
제1항에 있어서,
측면 다이 부분(5) 각각은 각각의 운반체 요소(26)에 체결되고, 운반체 요소들(26)은 측면 다이 부분(5)을 기부 본체(3) 내로 삽입하기 위해서 함께 축방향으로 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
제1항에 있어서,
삽입된 상태에서 측면 다이 부분(5)에 축방향으로 압력을 인가하기 위해서, 적어도 하나의 압력 인가 유닛(25)이 제공되는 것을 특징으로 하는, 장치.
제1항에 있어서,
적어도 2개의 측면 다이 부분(5) 및 운반체 요소(26)가 제공되고, 운반체 요소(26)는 유지 판(27)에 대해서 반경방향으로 변위 가능한 방식으로 유지되는 것을 특징으로 하는, 장치.
제9항에 있어서,
개방 방향(R1)을 따른 축방향 이동을 운반체 요소들의(26) 서로로부터 멀어지는 반경방향 이동으로 변환하도록 구성된, 적어도 하나의 램프 조립체(32)가 제공되는 것을 특징으로 하는, 장치.
제10항에 있어서,
적어도 하나의 축방향으로 변위 가능한 동작 부재(33)가 제공되고, 램프 조립체(32)는 동작 부재(33)에 할당된 적어도 하나의 동작 램프(34) 및 운반체 요소들(26) 각각의 하나에 할당된 적어도 하나의 상응하는 설정 램프(35)를 포함하고, 동작 부재(33)의 개방 방향(R2)을 따른 축방향 이동시에 적어도 하나의 설정 램프(35)가 상응하는 동작 램프(34)를 따라 활주되고, 각각의 운반체 요소(26)에 대해서 각각의 램프 조립체(32)가 제공되고, 축방향 변위 가능 동작 부재(33)가 모든 동작 램프(34)를 포함하고, 그에 따라 모든 운반체 요소(26)가 동작 부재(33)의 축방향 이동 시에 함께 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
제1항에 있어서,
제1 다이 부분(4), 측면 다이 부분(5) 및 제2 다이 부분(6)에 의해서 둘러싸이는 몰드 공동(7)은 적어도 0.5 리터의 부피를 가지는 것을 특징으로 하는, 장치.
제1항에 따른 주조 장치를 이용하여 금속 구성요소를 생산하기 위한 방법에 있어서,
측면 다이 부분(5)을 기부 본체(3)의 방향으로 축방향으로 삽입하는 단계로서,, 상기 측면 다이 부분(5)의 외부 표면(19)은 기부 본체(3)의 테이퍼링된 내부 표면(16)을 따라서 안내되고, 그에 따라 측면 다이 부분들(5)은, 측면 다이 부분들(5)이 외주 방향으로 서로에 대해서 지지되어 다이 링(17)을 형성할 때까지, 서로를 향해서 반경방향 내측으로 이동되고, 다이 링(17)의 하부 환형 연부(21)는 다이 단부 링(20)의 테이퍼링된 몰딩 표면(22) 상에 밀봉식으로 맞닿는, 단계
를 특징으로 하는, 방법.
제13항에 있어서,
금속 합금의 용융체(9)를 주조 장치(2) 내로 다이 주조하는 단계로서, 상기 용융체는 제1 다이 부분(4) 내의 개구부(15)를 통해서 아래로부터 몰드 공동(7) 내로 주조 압력으로 도입되고, 상기 주조 압력 보다 큰 유지 압력이 측면 다이 부분(5) 및 제2 다이 부분(6) 상에 가해지는, 단계;
몰드 공동(7) 내의 내부 압력을 나타내는 압력 신호를 감지하는 단계;
급격한 압력 상승이 감지될 때, 주조 압력을 감소시키는 단계;
감소된 압력을 가지는 미리 결정된 시간이 경과된 후에, 제2 다이 부분(6)을 제1 다이 부분(4)에 대해서 이동시키는 것에 의해서, 용융체로부터 응고되는 구성요소(8)에 압력을 인가하는 단계로서, 주조 압력 보다 큰 몰딩 압력이 구성요소(8)에 인가되는, 단계
를 특징으로 하는, 방법.
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