KR20000071729A - Pressure die-casting method and device for carrying out same - Google Patents

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펠레슈카 게르하르트
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Abstract

A horizontal chamber die casting process comprises forming a stabilized and homogenized cylindrical melt volume for feeding additional compression of the solidifying cast product in the die. A horizontal chamber die casting process comprises applying a vacuum to the chamber and piston, accelerating the melt befor entry into the die and subjecting the die to pressure before or when the melt reaches the ingate opening. Before acceleration, t melt is formed to a cylindrical shape which is retained until achievement of hydrodynamic stabilization, temperature equalizatio and uniform pressure distribution in the cylindrical material volume and which is fed into the solidifying metal after filling o the die to provide additional compression during solidification of the cast product.

Description

압력 다이캐스팅 방법 및 압력 다이캐스팅 방법을 수행하기 위한 장치{Pressure die-casting method and device for carrying out same}Pressure die-casting method and device for carrying out same}

본 발명은 알루미늄 합금들 및 마그네슘 합금들의 주조물들을 생성하기 위한 방법에 관한 것이고; 이러한 방법에 있어서, 주조용 피스톤이 제공되는 수평방향 주조용 격실(chamber)의 내부에 진공이 주조 공정의 초기부터 존재되며, 주조용 격실내로 도입되는 용융물 체적은 반-고형화된 상태로 냉각되고 전자기 장에 의해 교반된다. 주조용 공동내로 용융물 체적을 도입시키기 위해, 용융물 체적은 가속되며 압력 다이캐스팅 다이의 탕구에 도달하기 전에 또는 아무리 늦어도 압력 다이캐스팅 다이의 탕구에 도달할 때 압력의 작용을 받는다.The present invention relates to a method for producing castings of aluminum alloys and magnesium alloys; In this method, a vacuum is present from the beginning of the casting process inside the horizontal casting chamber where the casting piston is provided, and the melt volume introduced into the casting compartment is cooled to a semi-solidified state. Are stirred by an electromagnetic field. To introduce the melt volume into the casting cavity, the melt volume is accelerated and subjected to pressure before reaching the tap of the pressure diecasting die or at the latest at the tap of the pressure diecasting die.

원칙적으로, 주조용 격실은 수평적으로 또는 수직적으로 배열된다. 주조용 공정에 대해, 이러한 종류의 배열은 특별한 장점들 및 단점들을 가지며, 상기 장점들 및 단점들은 다이 공동(die cavity)의 주조용 개구부 전방에서의 용융물의 각각의 특성화된 유동에 의해 발생된다.In principle, the casting compartment is arranged horizontally or vertically. For casting processes, this kind of arrangement has particular advantages and disadvantages, which are produced by the respective characterized flow of the melt in front of the casting opening of the die cavity.

수평방향 주조용 격실을 갖는 압력 다이캐스팅 방법의 전형으로서 간주될 수 있는 하나의 차별적인 특색은, 매우 높은 속도로 압력 다이캐스팅 다이를 충진시키는, 유체-동역학적으로 불안정한 용융물 유량의 형성에 있다. 이러한 충진 공정은 유동 과정보다는 스프레이 과정에 더욱 흡사하며, 이러한 불안정한 용융물 유량의 형성에 기인하여 공기 및 산화물 포함체들(oxidic inclusions)이 주조물내로 도입되어 균열을 일으키고 표면에서 박리(blistering)를 야기하게 된다.One distinguishing feature that can be considered as typical of a pressure diecasting method with a horizontal casting compartment is the formation of a fluid-dynamically unstable melt flow rate that fills the pressure diecasting die at a very high rate. This filling process is more like a spray process than a flow process, and due to the formation of this unstable melt flow rate, air and oxidic inclusions are introduced into the casting, causing cracking and causing blistering at the surface. do.

실제적으로 모든 경우들에 있어서, 주조용 금속은 수평방향의 원통형 주조용 격실의 일부만을 충진시키며 이동되는 비-원통형의 기하학적 형상을 형성하고, 이러한 기하학적 형상의 일측면은 주조용 피스톤에 의해 한정된다. 유동 방향에서 볼 때, 상기 기하학적 형상의 다른 일측면은 특정의 기하학적으로 정의되는 크기적인 제한이 존재되지 않기 때문에 자유 면으로서 언급된다. 이에 따른 하나의 결과로서, 주조용 피스톤과 용융물 유량 사이의 비안정적인 접촉면상에서 작용하는 예정된 일정한 유체-기계적인 힘이 균일하게 분포되지 않고 이동되므로써 탕구의 전방에서 유체-동역학적인 체류(congestion)를 유발하고 유출을 방해하게 된다. 이러한 공정 단계에서 안정화되지 않은 유체-동역학적 공정은 다음 단계에서도 안정화될 수 없게 된다. 유출 횡간단면으로부터 분출되는 와류형 제트(jet)는 다음 작동 시기중 더욱 큰 정도로 분무화되며, 이미 난류화된 금속 유량은 각각의 압축 피스톤 속도에서 이동식 다이 반편(die half)의 벽에 충돌된다. 이러한 공정에 있어서는, 횡간 단면 감소의 결과로서 유입 속도가 증가된다.In practically all cases, the casting metal forms a non-cylindrical geometry that moves and fills only a portion of the horizontal cylindrical casting compartment, one side of which is defined by the casting piston. . When viewed in the direction of flow, the other side of the geometry is referred to as the free side because there is no size limit defined by a particular geometry. As a result of this, a predetermined constant fluid-mechanical force acting on the unstable contact surface between the casting piston and the melt flow rate is not uniformly distributed but moved, leading to fluid-dynamic congestion in front of the spout. And prevent the spill. Fluid-kinetic processes that are not stabilized in this process step will not be able to stabilize in the next step. Vortex jets ejected from the outflow cross section are atomized to a greater extent during the next operating period, and already turbulent metal flow rates impinge on the walls of the moving die half at each compression piston speed. In this process, the inflow rate is increased as a result of the cross-sectional reduction.

EP 0 733 421 A1을 참조하면, 압력 다이캐스팅 다이를 용융물로 충진시킬 때 층류 유입 조건을 달성하기 위한 기술이 기재되어 있다. 이러한 층류 유입 조건의 달성은, 그 온도가 액상선 온도보다 얼마간 높게 되는 용융물이, 냉각되고나서 가열되고 다이 공동내로 압입되므로써, 주조용 격실내에서 금속 현탁 용융물로 변환된다는 점에서 가능하게 된다. 압력 주조의 경우에 요청되는 다이 충진 시간(5 내지 100 ms)을 관찰하기 위해, 층류 유동 조건들만으로는 충분하지 않게 된다. 주조용 격실내에서의 유동 속도가 평형화되는가의 여부 및 어떻게 평형화되는가에 관한 문헌들이 당 업계에 공지되어 있지 않다. 결과적으로, 주조용 격실을 따라 유동되는 금속 유량은 난류 특성을 갖고, 이러한 난류 특성에 의해 앤빌(anvil)의 구역에서 와류가 형성되고 금속 체류가 발생된다. 용융물 재료는 (도시한 조립체의 경우) 이동식 다이 반편의 벽에 충돌되며, 분무화된 자유 제트의 형태로 압력 다이캐스팅 다이내로 유동된다. 예컨대, 후속적으로 이미 결정화된 주조물을 압축시킴으로써 품질을 개선하는 것은 상기한 조립체에 있어서는 가능하지 않게 된다. 결과적으로, 상기한 방법의 실제적인 적용은 제한되며 개선된 최종 제품을 생산하는 것이 가능하지 않게 된다.Referring to EP 0 733 421 A1, a technique is described for achieving laminar flow inlet conditions when filling a pressure diecasting die with a melt. Achievement of such laminar inflow conditions is made possible in that the melt whose temperature is slightly above the liquidus temperature is converted to a metal suspension melt in the casting compartment by being cooled, heated and pressed into the die cavity. In order to observe the required die fill time (5 to 100 ms) in the case of pressure casting, laminar flow conditions alone are not sufficient. No literature is known in the art regarding whether and how the flow velocity in the casting compartment is equilibrated. As a result, the metal flow rate flowing along the casting compartment has turbulent flow characteristics, which result in the formation of vortices and metal retention in the region of the anvil. The melt material (in the case of the assembly shown) impinges on the walls of the moving die halves and flows into the pressure diecasting die in the form of atomized free jets. For example, subsequently improving the quality by compressing the already crystallized castings is not possible with such an assembly. As a result, the practical application of the above method is limited and it is not possible to produce an improved final product.

그러므로, 본 발명의 목적은, 압력 다이캐스팅 다이가 유체-동역학적으로 안정화된 용융물 유량으로 충진되고 주조물의 결정화가 유입 제트를 분무화시키지 않으면서 부가적인 압축 압력하에서 진행되는, 청구범위 제 1 항의 전제부에 기재되는 형태의 압력 다이캐스팅 방법을 제공함에 있다.It is therefore an object of the invention to claim that the pressure diecasting die is filled with a fluid-dynamically stabilized melt flow rate and that the crystallization of the casting proceeds under additional compression pressure without atomizing the inlet jet. It is to provide a pressure die casting method of the type described in the section.

도 1은 T자의 형상을 가지면서 주조용 격실, 주조용 피스톤, 배압 피스톤 및 압축 피스톤이 제공되는 본 발명에 따른 진공 압력 다이캐스팅 기계를 나타내는 개략도.1 is a schematic representation of a vacuum pressure diecasting machine according to the present invention having a T-shape and provided with a casting compartment, a casting piston, a back pressure piston and a compression piston.

도 2는 주조용 격실이 용융물로 충진되는 상태에서의 피스톤 위치를 나타내는 도면.2 shows the piston position in a state where the casting compartment is filled with a melt.

도 3은 용융물이 압축된 원통형 형상으로 변형된 상태에서의 피스톤 위치를 나타내는 도면.3 shows the piston position in a state where the melt is deformed into a compressed cylindrical shape.

도 4는 결과적인 금속 현탁 용융물이 유체-기계적인 압력하에서 압력 다이캐스팅 다이내로 유동되는 상태에서의 피스톤 위치를 나타내는 도면.4 shows the piston position in the state where the resulting metal suspension melt is flowed into the pressure diecasting die under fluid-mechanical pressure.

도 5는 탕구의 하부에 "스토어(store)"가 생성된 상태에서의 피스톤 위치를 나타내는 도면.FIG. 5 is a view showing a piston position in a state where a “store” is generated at a lower portion of the spout. FIG.

도 6은 결정화 주조물의 공급 및 압축이 이루어지는 상태에서의 피스톤 위치를 나타내는 도면.FIG. 6 is a view showing a piston position in a state where supply and compression of a crystallized casting is performed. FIG.

도 7은 충진 작업이 완료된 후의 충진된 다이 공동을 나타내는 단면도.7 is a sectional view of a filled die cavity after the filling operation is completed.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1: 용융물 컨테이너, 2: 흡인 파이프, 3: 주조용 격실, 4: 탕구, 5: 압력 다이캐스팅 다이, 6: 이동식 다이 반편, 7: 고정식 다이 반편, 8: 주조용 피스톤, 9: 배압 피스톤, 10: 압축 피스톤, 11: 분말 계량기, 12: 전자기 교반기, 13: 용융물1: melt container, 2: suction pipe, 3: casting compartment, 4: pouring, 5: pressure die casting die, 6: movable die halves, 7: stationary die halves, 8: casting piston, 9: back pressure piston, 10 : Compression piston, 11: powder meter, 12: electromagnetic stirrer, 13: melt

본 발명에 따라, 상기 목적은, 주조용 격실내로 유입되는 용융물이 가속되기 전에 액체의 원통형 형상을 형성하도록 상기 주조용 격실이 사용되고 이러한 형상은 일차적인 재료내에서의 유체-동역학적인 안정화와 온도 평형과 압력의 균일한 분포가 구현될 때까지 유지된다는 점에서, 최초에 언급한 바 있는 형태의 방법에 의해 달성되고; 이러한 방법에 따라, 압력 다이캐스팅 다이가 충진된 후에, 이러한 목적을 위해 특별히 형성되는 용융물 체적과 함께 결정화 금속이 공급되며, 특정의 부가적인 압축 압력에 의해 주조물의 고형화가 이루어지게 된다.According to the invention, the object is that the casting compartment is used to form a cylindrical shape of the liquid before the melt flowing into the casting compartment is accelerated and the shape is characterized by fluid-dynamic stabilization and temperature in the primary material. Achieved by the method of the type mentioned first, in that the equilibrium and pressure uniformity are maintained until implementation; According to this method, after the pressure diecasting die is filled, the crystallized metal is supplied with the melt volume formed specifically for this purpose, and the solidification of the casting is effected by a certain additional compression pressure.

이러한 방식으로 제조 방법을 구현하기 위해, 주조용 격실은, 본 발명에 따라, 배압 피스톤 및 압축 피스톤이 그에 제공되며 탕구의 전방에서 종료되지 않고 동시에 기하학적으로 제한된 공간을 마련하는 방식으로, 설계된다. 이것은 주조용 격실에 T자 형상의 특별한 형태를 부여하므로써 가능하게 되고; 이러한 T자 형상의 특별한 형태에 있어서 주조용 피스톤 및 배압 피스톤은 서로 대향적으로 배열되며 압축 피스톤은 수직방향 채널내에서 지지된다.In order to implement the manufacturing method in this way, the casting compartment is, according to the invention, designed in such a way that a back pressure piston and a compression piston are provided thereto and do not terminate in front of the spout but at the same time provide a geometrically limited space. This is made possible by giving a special shape of the T shape to the casting compartment; In this particular form of T-shape, the casting piston and the back pressure piston are arranged opposite to each other and the compression piston is supported in the vertical channel.

이러한 피스톤 배열체는 극히 중요하며 기술적인 공정으로부터 발생되는 중요한 기술적인 장점들을 결정하는 요소로서 작용한다. 이러한 장점들중의 하나는, 주조용 격실내에 포함되는 용융물이 대향되는 피스톤들을 변위시킴으로써 첫번째로 원통형의 형상을 취하며 이에 따라 주조용 피스톤과 용융물 유량 사이의 접촉면에서 압력이 균일하게 분포된다는 데에 있다. 또한, 압축된 원통형 용융물 체적내에 탄성적인 액체의 파동(elastic-liquid waves)이 창출되며, 이러한 탄성적인 액체의 파동은 초기 단계에서 즉 주조용 격실내에서 구형 초정들(globular primary crystals)의 형성을 촉진시킨다. 부가하여, 적당한 수단의 도움을 받음으로써, 본 발명에 따른 방법은, 유동학적인 상태량들이 특별히 결정된 유체-동역학적으로 안정된 금속 현탁 용융물을 생성하기 위해 비안정적인 용융물 유량을 사용하는 것을 가능하게 한다. 금속적인 냉각용 분말을 도입시킴으로써, 유동 효과는 달성 및 유지된다.This piston arrangement is extremely important and acts as a determinant of the important technical advantages arising from the technical process. One of these advantages is that the melt contained in the casting compartment first takes the shape of a cylinder by displacing opposing pistons so that the pressure is uniformly distributed at the contact surface between the casting piston and the melt flow rate. Is in. In addition, elastic-liquid waves are created in the compressed cylindrical melt volume, which causes the formation of globular primary crystals at an early stage, i.e., in the casting compartment. Promote In addition, with the aid of suitable means, the method according to the invention makes it possible to use an unstable melt flow rate to produce a fluid-dynamically stable metal suspension melt whose rheological conditions are specially determined. By introducing a metallic cooling powder, the flow effect is achieved and maintained.

주조용 격실내에서 발생되는 결정화 조건들은, 구조물의 형태학이 주조용 격실의 벽들에 의한 열 소산에 주로 의존하지 않고 새로운 고체적인 외인성 결정화 핵들에 의존하며; 이러한 외인성 결정화 핵들은 단시간내에 용융물을 반-고형화된 상태로 변태시킨다. 상기 외인성 결정화 핵들은 또한, 전체 용융물 체적내에서의 고상(solid phases)의 동시적이고 균일한 발생을 유도하고 결과적인 금속 현탁 용융물의 온도 균질성을 보장하는 결정화 속도를 확립할 수 있도록 한다.Crystallization conditions occurring within the casting compartment depend on the new solid exogenous crystallization nuclei rather than mainly on the heat dissipation by the walls of the casting compartment; These exogenous crystallization nuclei transform the melt into a semi-solidified state in a short time. The exogenous crystallization nuclei also make it possible to establish a crystallization rate that induces simultaneous and uniform generation of solid phases in the total melt volume and ensures temperature homogeneity of the resulting metal suspension melt.

주조물내에서의 미시-기공율의 발생중, 증가되는 외부 압력은 밀폐된 금속 체적내에서 매우 중요한 역할을 수행하는 바, 그 이유는 이러한 작동 단계에서 기공이 없는 주조물들의 생성을 위한 토대가 마련되기 때문이다. 핵 형성 공정중에 발생되는 기공들은, 개스 압력과 용융물 압력 사이의 차이가 용융물의 표면 장력에 기인하여 발생되는 모세관 압력보다 큰 경우에만 용융물내에서 안정적으로 유지될 수 있다. 그러므로, 고형화 과정중 기공들의 핵 형성을 방지하기 위해, 용융물 압력이 증가되며, 이러한 용융물 압력의 증가는 본 발명에 따른 방법의 경우에 있어서 주조용 격실내의 압축된 재료 체적내에서 발생된다. 금속 현탁 용융물내에서 발생되는 압력은 현존하는 유체-기계적인 압력 및 내부의 유체-정역학적인 압력의 합으로서 나타내어진다. 이러한 압력은 기공들의 핵 형성을 거의 불가능하게 하고 최종 제품의 밀도값을 대체로 증가시키는 결정화 조건들을 창출한다.During the development of micro-porosity in the castings, the increased external pressure plays a very important role in the closed metal volume because at this stage of operation there is a foundation for the creation of void-free castings. to be. The pores generated during the nucleation process can remain stable in the melt only if the difference between the gas pressure and the melt pressure is greater than the capillary pressure generated due to the surface tension of the melt. Therefore, in order to prevent nucleation of the pores during the solidification process, the melt pressure is increased and this increase in the melt pressure occurs in the compressed material volume in the casting compartment in the case of the process according to the invention. The pressure generated in the metal suspension melt is expressed as the sum of the existing fluid-mechanical pressure and the fluid-static pressure therein. This pressure creates crystallization conditions that make the pores almost impossible to nucleate and generally increase the density value of the final product.

특별한 용융물의 처리를 위해 피스톤이 사용되는 동안, 밀폐된 원통형 압축 용융물 재료 체적내에서는 유체-동역학적인 안정화, 온도 평형 및 압력의 균일한 분포가 달성된다. 그러나, 본 발명에 따라, 이러한 안정화 단계에 뒤이어서 발생되는 재료의 가속화는 주조용 피스톤의 유체-기계적인 압력에 의해 영향을 받지 않으며 배압 피스톤을 사용하므로써 발생되는 유체-동역학적인 배압에 의해 달성된다. 상기 배압 피스톤은 주조용 격실의 특별한 설계와 관련되고, 중요한 요소는 탕구까지, 즉 탕구가 자유롭게 되는 위치까지 배압 피스톤이 후퇴된다는 데에 있다. 급격한 피스톤 변위에 기인하여, 액체 원통체의 자유 접촉면상에서 압력 감소가 발생되며 용융물은 자유 격실 공간내로 유동된다. 평형화된 온도를 갖는, 유체-동역학적으로 안정화된 용융물은 상기 배압 피스톤에 의해 탕구를 향하여 이동된다. 이러한 이동은, 그 전방의 옵셋(offset)에 기인하여, 일종의 유입을 허용하며; 이러한 유입은, 충진이 탕구 단부로부터 발생되기 때문에, 층류로서 언급 또는 분류될 수 있다. 이러한 작동 단계는, 주조용 채널들을 용융물의 와류가 없는 제트로 충진시킨다는 차원에서 중요성을 띠게 된다.While the piston is used for the processing of special melts, a fluid-dynamic stabilization, temperature balance and uniform distribution of pressure are achieved within the closed cylindrical compressed melt material volume. However, according to the invention, the acceleration of the material which occurs after this stabilization step is not affected by the fluid-mechanical pressure of the casting piston and is achieved by the fluid-dynamic back pressure generated by using the back pressure piston. The back pressure piston is related to the special design of the casting compartment, and an important factor is that the back pressure piston is retracted up to the spout, ie to the position where the spout is free. Due to the sudden piston displacement, a pressure drop occurs on the free contact surface of the liquid cylinder and the melt flows into the free compartment space. The fluid-dynamically stabilized melt, having equilibrated temperature, is moved towards the sprue by the back pressure piston. This movement allows a kind of inflow, due to the offset in front of it; This inflow can be referred to or classified as a laminar flow since filling takes place from the sprue end. This operating step is of importance in terms of filling the casting channels with a jet of jets of no melt vortex.

본 발명에 따른 방법의 다른 유리한 실시예에 있어서, 주조용 피스톤 및 배압 피스톤의 대향되는 단부 면들은, 오목한 타원형의 측면 윤곽을 구비하도록 설계된다. 이러한 방식에 있어서, 상기 윤곽들은 중간 공간에 있어서 두 개의 구형 부분들을 갖는 원통체를 형성한다. 이에 따라, 압축된 용융물 체적의 형상은 원통체 또는 원통형 체적으로서 언급된다.In another advantageous embodiment of the method according to the invention, opposite end faces of the casting piston and the back pressure piston are designed to have a concave oval side profile. In this way, the contours form a cylindrical body having two spherical parts in the intermediate space. Thus, the shape of the compacted melt volume is referred to as a cylindrical or cylindrical volume.

상기와 같은 특별한 피스톤 설계는 이하에 설명하는 바와 같은 다른 기술적인 장점들을 갖는다:This particular piston design has other technical advantages as described below:

배압 피스톤의 후퇴에 기인하여 압력의 잠깐동안의 감소가 발생되면, 주조용 피스톤의 변위의 결과로서 압력이 평준화된다. 압력 다이캐스팅 다이는 주조물 압력 가속의 유체-기계적인 압력의 작용에 따라 용융물의 다음 부분들에 의해 충진된다. 주조용 피스톤이 배압 피스톤에 대향된다는 점에서 피스톤의 변위는 탕구의 구역내에서 종결되며, 이 결과로서 탕구의 하부 및 압축 피스톤의 상부에 위치되는 작은 원통형 용융물 체적이 생성된다. 압축된 상태에서, 상기 용융물 체적, 탕구 및 압축 피스톤은 공통의 축을 갖는다. 결과적으로, 부가적인 용융물 체적이 압력 다이캐스팅 다이 및 탕구에 인접하여 형성되고, 이러한 부가적인 용융물 체적은 이미 재결정화되고 있는 주조물이 최종적으로 고형화되기 전에 상기 재결정화되고 있는 주조물내로 공급될 수 있다.If a brief decrease in pressure occurs due to the retraction of the back pressure piston, the pressure is leveled as a result of the displacement of the casting piston. The pressure die casting die is filled by the following portions of the melt under the action of the fluid-mechanical pressure of the casting pressure acceleration. The displacement of the piston is terminated in the region of the tuyeres in that the casting piston is opposed to the back pressure piston, resulting in a small cylindrical melt volume located at the bottom of the tuyeres and at the top of the compression piston. In the compressed state, the melt volume, the sprue and the compression piston have a common axis. As a result, additional melt volume is formed adjacent to the pressure diecasting die and the sprue, and this additional melt volume can be fed into the casting being recrystallized before the casting which is already recrystallized is finally solidified.

용융물 체적을 압축시킴으로써, 재결정화하고 있는 주조물은 상기 압축 피스톤에 의해 부가적으로 그리고 특별히 압축된다. 이러한 기술적인 작동을 구현하기 위해, 압축 피스톤은, 탕구의 구역을 향하여 수직방향으로 변위될 수 있도록, T형 주조용 격실의 수직방향 부분내에 설치된다. 이러한 배열에 기인하여 그리고 압축 피스톤의 가속화의 결과로서, 주조용 피스톤과 배압 피스톤 사이에 형성되는 용융물 체적은 각각의 유체-기계적인 힘에 의해 압력 다이캐스팅 다이내로 압축되며; 이 때, 하나의 필수적인 설계 조건으로서, 압축 피스톤의 단부 면의 직경은 상기 주조용 피스톤 및 배압 피스톤에 의해 형성되는 원통형 윤곽의 내부 직경에 일치하여야 한다는 점이 있다. 이러한 조건의 만족은, 유입량의 분무화를 방지할뿐만 아니라 탕구내에 어떠한 금속 잔류물도 형성되지 않도록 하기 때문에 금속 재료의 손실을 감소시킨다. 또한, 고형화되는 주조물이 후속적으로 특별한 방법으로 압축될 수 있게 된다.By compressing the melt volume, the casting being recrystallized is additionally and specially compressed by the compression piston. In order to implement this technical operation, the compression piston is installed in the vertical portion of the T-shaped casting compartment so that it can be displaced vertically towards the region of the ball. Due to this arrangement and as a result of the acceleration of the compression piston, the melt volume formed between the casting piston and the back pressure piston is compressed into the pressure die casting die by respective fluid-mechanical forces; At this time, one essential design condition is that the diameter of the end face of the compression piston must match the inner diameter of the cylindrical contour formed by the casting piston and the back pressure piston. Satisfaction of these conditions not only prevents atomization of the inflow, but also reduces the loss of metal material because no metal residues are formed in the sprue. In addition, the casting to be solidified can subsequently be compressed in a special way.

본 발명의 다른 장점들, 특성들 및 세부들(details)은 첨부한 도면과 관련하여 주어지는 이하의 설명을 참조하므로써 명확하게 이해될 수 있다.Other advantages, features and details of the present invention can be clearly understood by reference to the following description given in connection with the accompanying drawings.

도 1에 개략적으로 도시한 압력 다이캐스팅 다이상에는, 용융물 컨테이너(1)가 제공된다. 상기 용융물 컨테이너(1)는 흡인 파이프(2)에 의해 T형 주조용 격실(3)(이하, "주조용 격실"로서 언급함)에 연결된다. 상기 주조용 격실(3)은 탕구(4)를 경유하여 압력 다이캐스팅 다이(5)에 연결되고, 상기 압력 다이캐스팅 다이(5)는 가동식 다이 반편(6)과 고정식 다이 반편(7)의 사이에 배열된다. 주조용 격실(3)의 수평방향 구역내에서는, 주조용 피스톤(8) 및 배압 피스톤(9)이 지지되고; 주조용 격실(3)의 수직방향 채널내에서는, 압축 피스톤(10)이 지지된다. 상기 흡인 파이프(2) 및 주조용 격실(3)에는 분말 계량기(11) 및 전자기 교반기(12)가 각각 제공되고, 상기 전자기 교반기(12)는 상기 주조용 격실(3)의 둘레에 환형의 형상으로 배열된다.On the pressure diecasting die schematically shown in FIG. 1, a melt container 1 is provided. The melt container 1 is connected to a T-shaped casting compartment 3 (hereinafter referred to as a "casting compartment") by a suction pipe 2. The casting compartment 3 is connected to the pressure die casting die 5 via the spout 4, which is arranged between the movable die half 6 and the stationary die half 7. do. In the horizontal zone of the casting compartment 3, the casting piston 8 and the back pressure piston 9 are supported; In the vertical channel of the casting compartment 3, the compression piston 10 is supported. The suction pipe 2 and the casting compartment 3 are provided with a powder meter 11 and an electromagnetic stirrer 12, respectively, and the electromagnetic stirrer 12 has an annular shape around the casting compartment 3. Is arranged.

본 발명의 실제적인 적용을 도 1 내지 7을 참조로하여 이하에 상술한다. 용융물(13) 또는 예정된 용융물 체적은 상기 흡인 파이프(2)에 의해 용융물 컨테이너(1)로부터 T형 주조용 격실(3)내로 이동된다. 이러한 과정에 있어서, 용융된 재료는 분말 계량기(1)에 의해 흡인 파이프(2)내에서 냉각용 분말과 혼합된다(도 2 참조). 상기 분말은 냉각 효과를 가지며, 이러한 냉각 효과에 기인하여 결정화 과정에 있어서 과열된 그리고 과냉된 구역들의 형성이 방지되고 최종 분석에 있어서 주조물의 균질성이 개선된다. 냉각된 용융물은 위치 P8-1을 점유하고 있는 주조용 피스톤(8)의 전방에서 주조용 격실(3)내에 도달되고; 짧은 시간이 경과된 후에, 상기 냉각된 분말은 바람직하게는 둥근 형상을 갖는 초정들을 형성하기 시작한다. 그러나, 상기 용융물이 주조용 격실(3)내로 유입되기 전에, 배압 피스톤(9)의 위치가 변화된다. 주조용 격실(3)을 따라 변위되므로써, 상기 배압 피스톤(9)은 그 초기 위치 P9-1을 떠나게 되어 위치 P9-2를 점유한다. 결과적으로, 기하학적으로 한정된 공간이 주조용 격실(3)내에 형성되고, 상기 한정된 공간은 주조용 피스톤(8)과 배압 피스톤(9) 사이에서 봉입된 용융물을 포함하며, 이러한 봉입된 용융물은 탕구(4)와 접촉되지는 않는다.The practical application of the invention is described in detail below with reference to FIGS. The melt 13 or predetermined melt volume is moved from the melt container 1 into the T-shaped casting compartment 3 by the suction pipe 2. In this process, the molten material is mixed with the cooling powder in the suction pipe 2 by the powder meter 1 (see FIG. 2). The powder has a cooling effect, which prevents the formation of superheated and supercooled zones in the crystallization process and improves the homogeneity of the casting in the final analysis. The cooled melt reaches into the casting compartment 3 in front of the casting piston 8 occupying position P8-1; After a short time has elapsed, the cooled powder begins to form tablets, preferably of round shape. However, before the melt flows into the casting compartment 3, the position of the back pressure piston 9 is changed. By being displaced along the casting compartment 3, the back pressure piston 9 leaves its initial position P9-1 and occupies position P9-2. As a result, a geometrically defined space is formed in the casting compartment 3, which includes a melt enclosed between the casting piston 8 and the back pressure piston 9, and the enclosed melt comprises a spout ( It is not in contact with 4).

통상적인 방법들에 있어서는, 상기 용융물 유량은, 상기 주조용 격실(3)내로 유입될 때, 매우 뚜렷한 유체-동역학적인 불안정성을 수반하고, 이러한 불안정성은 압력의 증가중 나타난다. 본 발명에 따라, 주조용 피스톤(8)의 변위는 용융물 체적을 안정화시킬뿐만 아니라 용융물 체적의 온도를 균질화한다. 상기 주조용 피스톤(8)은 전방으로, 그러므로 배압 피스톤(9)을 향하여 이동되어 위치 P8-2를 점유한다. 주조용 피스톤(8)은 불안정한 용융물상에 일정한 구동력으로 작용하며 용융물을 전방을 향하여 이동시킨다. 결과적으로, 상기 주조용 피스톤(8)은, 용융물로 하여금 원통형의 형상을 마련하도록 하고 그 자체적으로 유체-동역학적으로 안정화되도록 하며 증가되는 압력의 결과로서 결정화 공정들을 활성화하도록 한다(도 3 참조).In conventional methods, the melt flow rate, when introduced into the casting compartment 3, is accompanied by very pronounced hydrodynamic dynamic instability, which is manifested during an increase in pressure. According to the invention, the displacement of the casting piston 8 not only stabilizes the melt volume but also homogenizes the temperature of the melt volume. The casting piston 8 is moved forward and therefore towards the back pressure piston 9 to occupy the position P8-2. The casting piston 8 acts with a constant driving force on the unstable melt and moves the melt forward. As a result, the casting piston 8 allows the melt to provide a cylindrical shape and to itself be hydrodynamically stabilized and to activate the crystallization processes as a result of the increased pressure (see FIG. 3). .

활성화 과정중, 탄성 파들(elastic waves)이 용융물 체적내에 발생된다. 밀도 변동 및 에너지 변동이 강화되며, 이러한 강화의 결과로서 결정화의 진전이 촉진되는 바, 그 전제조건으로서 고체-액체로된 용융물 원통체가 주조용 격실(3)내에 형성되어야 하고 주조용 격실(3)내에서 균일한 압력이 달성되어야 한다.During the activation process, elastic waves are generated in the melt volume. The density fluctuations and energy fluctuations are strengthened, and as a result of this strengthening, the progress of crystallization is promoted, and as a precondition, a melt-cylindrical solid-liquid must be formed in the casting compartment 3 and the casting compartment 3 Uniform pressure must be achieved within.

온도 평형은 전자기 교반에 의해 달성되고, 이러한 전자기 교반을 위해 환형 교반장치(12)가 주조용 격실(3)의 둘레에 배열된다. 냉각용 분말에 의해 이미 냉각된 용융물의 원형 이동이 발생되고, 이러한 원형 이동의 결과로서 원통형 재료 체적내의 온도가 평형화되며 이에 따라 둥근 (구형의) 결정들을 위한 결정화 조건들이 숙성된다. 다음의 공정 단계중, 배압 피스톤(9)은 위치 P9-2로부터 초기 위치 P9-1로 후퇴된다. 결과적으로, 탕구(4)가 개방되고(도 4 참조), 이러한 배압 피스톤(9)의 변위가 정지된 후에, 피스톤 윤곽은 탕구 윤곽에 부합한다. 이미 온도-평형화된 그리고 유체-동역학적으로 안정화된 현탁 용융물은 자유 격실 공간으로 밀려지고 배압 피스톤(9)에서 탕구(4)를 향하여 편향된다. 그러므로, 이러한 작동 단계의 결과로서, 균질의 압력 및 온도 조건들이 축방향으로 변위되는 용융물 재료내에서 달성되고; 유체-동역학적으로 안정화된 유량이, 상시적인 자유 제트가 이동식 다이 반편의 수직방향 벽에 충돌되는 일이 없이 그리고 제트가 분무화되는 일이 없이, 탕구에 도달되며; 주조용 채널 및 탕구가 상기 용융물에 의해 층류적인 방식으로 충진된다.Temperature equilibrium is achieved by electromagnetic agitation, in which an annular stirrer 12 is arranged around the casting compartment 3. A circular movement of the melt already cooled by the cooling powder occurs, and as a result of this circular movement the temperature in the cylindrical material volume is equilibrated and thus the crystallization conditions for round (spherical) crystals are aged. During the next process step, the back pressure piston 9 is retracted from the position P9-2 to the initial position P9-1. As a result, after the taphole 4 is opened (see FIG. 4), and the displacement of this back pressure piston 9 is stopped, the piston contour coincides with the taphole contour. The already melt temperature-equilibrated and hydrodynamically stabilized suspension melt is pushed into the free compartment space and deflected from the back pressure piston 9 towards the spout 4. Therefore, as a result of this operating step, homogeneous pressure and temperature conditions are achieved in the melt material in the axial displacement; The fluid-dynamically stabilized flow rate reaches the spout without the constant free jet impinging on the vertical wall of the movable die half and the jet atomizing; The casting channel and the spout are filled in a laminar flow by the melt.

피스톤(9)의 후퇴에 기인한 압력의 잠깐동안에 걸친 감소는 다음 단계중 주조용 피스톤(8)을 변위시킴으로써 보상된다(도 5 참조). P8-2로부터 P8-3으로의 위치의 변화는 탕구(4)의 전방에서 종료되며, 피스톤(8)의 이동은 배압 피스톤(9)과 커플링된다(coupled). 상기 금속 현탁 용융물은 상기 주조용 채널 및 탕구(4)를 충진시키고 유체-기계적인 피스톤 효과에 의해 압력 다이캐스팅 다이(5)내로 압축된다. 주조용 피스톤(8) 및 배압 피스톤(9)의 단부 면들이 오목한 타원형의 윤곽을 가지게 되므로써, 중간 공간에 작은 원통형 금속 부분이 형성되며, 이러한 작은 원통형 금속 부분은 탄소성 조건(elastic-plastic condition)하에서 탕구(4)의 하부에 그리고 압축 피스톤(10)의 상부에 직접적으로 위치된다. 최종 제품의 후속적인 압축으로서 언급될 수 있는 최종 작동 단계중, 탕구(4)를 향한 압축 피스톤(10)의 수직방향 변위가 수행되며, 그에 따라 압력 다이캐스팅 작업이 완료된다. 압축 피스톤(10)은 그 초기 위치 P10-1을 떠나게 되고 그러므로 새로운 위치 P10-2에 도달할 때까지 상기 원통형 금속 부분을 탕구(4)의 상부로 변위시키게 된다(도 6 참조). 결과적으로, 부가적인 용융물 체적이 이미 결정화되고 있는 주조물내로 공급된다. 탕구(4)에 위치되는 압축 피스톤(10)의 단부 면은 상기 반-고형화된 주조물을 사전-가압하게 된다.The brief decrease in pressure due to the retraction of the piston 9 is compensated for by displacing the casting piston 8 during the next step (see FIG. 5). The change in position from P8-2 to P8-3 ends in front of the spout 4 and the movement of the piston 8 is coupled with the back pressure piston 9. The metal suspension melt fills the casting channel and the spout 4 and is compressed into the pressure diecasting die 5 by a fluid-mechanical piston effect. As the end faces of the casting piston 8 and the back pressure piston 9 have a concave oval contour, a small cylindrical metal part is formed in the intermediate space, which is in an elastic-plastic condition. Underneath it directly below the spout 4 and above the compression piston 10. During the final operating stage, which can be referred to as the subsequent compression of the final product, the vertical displacement of the compression piston 10 towards the spout 4 is carried out, thus completing the pressure diecasting operation. The compression piston 10 leaves its initial position P10-1 and therefore displaces the cylindrical metal part to the top of the spout 4 until it reaches a new position P10-2 (see FIG. 6). As a result, additional melt volume is fed into the casting which is already crystallizing. The end face of the compression piston 10 located in the spout 4 will pre-press the semi-solidified casting.

도 7에는 금속 유입량의 변화 구역(φm은 원통형 용융물 체적의 직경을 나타내고 φk는 주조용 피스톤 및 배압 피스톤의 단부 면들에 의해 형성되는 윤곽의 직경을 나타냄)에 대한 본 발명에 따른 중요한 실시예를 도시한다. 밀폐된 윤곽은 상기 압력 다이캐스팅 다이로 하여금 와류를 포함하지 않는 방식으로 충진될 수 있도록 하고 금속 현탁 용융물의 부가 및 최종 제품의 후속적인 압축을 허용한다. 또한 상기 밀폐된 윤곽은 금속 손실량에 있어서의 현저한 감소(압축 잔존물에 있어서의 감소)에 기여한다.Fig. 7 shows an important embodiment according to the invention for the zone of change of metal inflow (φm represents the diameter of the cylindrical melt volume and φk represents the diameter of the contour formed by the end faces of the casting piston and back pressure piston). do. The closed contour allows the pressure diecasting die to be filled in a vortex-free manner and allows the addition of metal suspension melts and subsequent compaction of the final product. The closed contour also contributes to a significant reduction in metal loss (a reduction in compression residues).

본 발명의 방법에 따라 수행된 시험결과, 이하의 사항들이 밝혀졌다:As a result of the test performed according to the method of the present invention, the following matters were found:

제한된 공간을 갖는 주조용 격실, 피스톤들의 T자 형상 및 피스톤 헤드 면들의 밀폐된 윤곽들이 금속 유입 조건들을 개선한다.Casting compartments with limited space, the T-shape of the pistons and the closed contours of the piston head faces improve metal inflow conditions.

균질하고 미세한 셀 구조가 주조물내에서 달성된다.A homogeneous and fine cell structure is achieved in the casting.

분산된 수축 기공들, 수축공 발생(piping) 및 비-조밀 구조과 같은 전형적인 주조 결함들이, 부가적인 용융물 체적을 공급하고 결정화되고 있는 주조물을 후속적으로 압축시킴으로써, 감소된다. 본 발명의 방법에 따라 생성되는 주조물의 밀도 지수는 통상적인 방법에 비해 다섯배 정도 증가된다.Typical casting defects such as dispersed shrink pores, piping and non-dense structure are reduced by supplying additional melt volume and subsequently compressing the casting being crystallized. The density index of the casting produced according to the method of the present invention is increased by five times compared to the conventional method.

Claims (10)

진공이 초기부터 존재되며, 액체 재료는 다이로 유입되기 전에 가속화되고 다이의 탕구에 도달하기 전에 또는 아무리 늦어도 다이의 탕구에 도달할 때 압축되게 되는, 수평적인 주조용 격실 및 주조용 피스톤을 이용하여 주조물들을 생성하기 위한 압력 다이캐스팅 방법에 있어서,The vacuum is present from the beginning, and the liquid material is accelerated before entering the die and is compressed using horizontal casting compartments and casting pistons, which are compressed before reaching the die spout or at the latest as it reaches the spout of the die. A pressure die casting method for producing castings, a) 액체 재료가 가속되기 전에 원통형 형상을 취하며, 이러한 상태하에서 상기 액체 재료는 유체-동역학적으로 안정화되고 온도 평형 및 압력의 균일한 분포가 원통형 재료 체적내에서 이루어지며;a) takes a cylindrical shape before the liquid material is accelerated, under which state the liquid material is hydrodynamically stabilized and a uniform distribution of temperature balance and pressure is achieved in the cylindrical material volume; b) 상기 압력 주조용 격실이 충진된후 또는 충진되는 동안, 결정화 금속이 이러한 목적을 위해 특별히 형성된 용융물 체적내로 공급되고;b) after or during the filling of the pressure casting compartment, crystallized metal is fed into the melt volume specifically formed for this purpose; c) 상기 주조물이 부가적인 특정의 압축 압력하에서 형성되는 것을 특징으로 하는, 수평적인 주조용 격실 및 주조용 피스톤을 이용하여 주조물들을 생성하기 위한 압력 다이캐스팅 방법.c) a pressure diecasting method for producing castings using a horizontal casting compartment and a casting piston, characterized in that the casting is formed under an additional particular compression pressure. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 액체 재료가 가속되기 전에 원통형 형상을 취하며; 압축된 상태에서, 상기 액체 재료는 상기 주조용 피스톤과 배압 피스톤 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 압력 다이캐스팅 방법.Take a cylindrical shape before the liquid material is accelerated; In the compressed state, the liquid material is positioned between the casting piston and the back pressure piston. 제 1 항 또는 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 용융 재료내에 냉각용 분말을 도입시킴으로써 원통형 용융물 체적의 유체-동역학적인 안정화 및 온도 평형이 달성되고, 상기 주조용 격실내에서 생성되는 금속 현탁 용융물이 활성화되며 가속 시점까지 압력의 작용을 받는 것을 특징으로 하는 압력 다이캐스팅 방법.By introducing cooling powder into the molten material, fluid-dynamic stabilization and temperature equilibrium of the cylindrical melt volume are achieved, and the metal suspension melt produced in the casting compartment is activated and subjected to pressure action up to the acceleration point. Pressure die casting method. 제 1 항 내지 3 항중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 배압 피스톤의 면과 용융물 체적의 자유면 사이에서 압력이 감소되는 방향으로 발생되는 재료의 가속현상이, 상기 배압 피스톤이 탕구의 위치까지 신속하게 후퇴되므로써, 개시되고; 탕구에서 정지되는 상기 배압 피스톤은 그 상단부가 오목한 타원형 윤곽을 마련하여 탕구 윤곽에 부합하는 것을 특징으로 하는 압력 다이캐스팅 방법.Acceleration of the material generated in the direction of decreasing pressure between the face of the back pressure piston and the free surface of the melt volume is initiated as the back pressure piston is quickly retracted to the position of the spout; And said back pressure piston stationary at the spout has a concave elliptical contour at its upper end to conform to the spout contour. 제 1 항 내지 4 항중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 압력 다이캐스팅 다이내의, 유체-동역학적인 압력만을 받는, 이미 가속화된 용융물이 주조용 피스톤의 변위에 의해 압력의 작용을 받으며; 주조용 피스톤은 배압 피스톤에 연동되고, 원통형 잔류 용융물의 작은 체적이 주조용 피스톤과 배압 피스톤 상단부들 사이의 공간내에 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 다이캐스팅 방법.The already accelerated melt, which is only fluid-dynamic pressure in the pressure die casting die, is subjected to pressure by displacement of the casting piston; The casting piston is linked to the back pressure piston, and a small volume of the cylindrical residual melt is formed in the space between the casting piston and the back pressure piston upper ends. 제 1 항 내지 5 항중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 5, 상기 원통형의 잔류 용융물 체적이 탕구의 하부에 배열되고, 잔류 용융물 및 탕구는 공통의 축을 갖는 것을 특징으로 하는 압력 다이캐스팅 방법.Wherein said cylindrical residual melt volume is arranged at the bottom of the spout, and the residual melt and spout have a common axis. 제 1 항 내지 6 항중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 6, 상기 잔류 용융물 체적이 압축 피스톤에 의해 탕구를 경유하여 압력 주조용 격실내로 압입되며, 반-고형화된 주조물이 탕구내에서 압축 피스톤의 단부면에 의해 사전에 가압되고 상기 탕구 및 압축 피스톤이 공통의 축을 갖는 것을 특징으로 하는 압력 다이캐스팅 방법.The residual melt volume is pressurized by the compression piston into the compartment for pressure casting via the spout, the semi-solidified casting is pre-pressurized by the end face of the compression piston in the spout and the spout and the compression piston are common A pressure die casting method characterized by having an axis. 제 1 항에 따른 압력 다이캐스팅 방법을 수행하기 위한 장치에 있어서,An apparatus for carrying out a pressure diecasting method according to claim 1, comprising: 주조용 격실에 배압 피스톤 및 압축 피스톤이 제공되어, 액체 재료를 원통형 형상으로 가압하며 액체 재료를 상기 주조용 격실을 따라 가속시키고 결정화 금속을 압력 다이캐스팅 다이내에서 주조물내로 압입시키는 것을 특징으로 하는, 제 1 항에 따른 압력 다이캐스팅 방법을 수행하기 위한 장치.A backing piston and a compression piston are provided in the casting compartment to pressurize the liquid material into a cylindrical shape, to accelerate the liquid material along the casting compartment, and to press the crystallized metal into the casting within the pressure diecasting die. Apparatus for performing the pressure diecasting method according to claim 1. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 주조용 격실이 T자의 형상을 가지며 탕구의 전방에서 종료되지 않고, 주조용 피스톤 및 배압용 피스톤이 서로 대향적으로 배열되며, 상기 압축 피스톤은 수직방향 채널내에서 지지되는 것을 특징으로 하는 압력 다이캐스팅 장치.The casting compartment has a T-shape and is not terminated in front of the spout, the casting piston and the back pressure piston are arranged opposite to each other, and the compression piston is supported in the vertical channel. Device. 제 8 항 또는 9 항에 있어서,The method according to claim 8 or 9, 상기 주조용 피스톤 및 배압용 피스톤의 단부 면들이, 오목한 타원형의 대향된 윤곽들을 마련하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 압력 다이캐스팅 장치.And end faces of the casting piston and back pressure piston are designed to provide concave elliptical opposing contours.
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