KR20010013223A

KR20010013223A - 정밀 다이캐스팅에 의해 금속부품을 제조하기 위한 방법및 장치

Info

Publication number: KR20010013223A
Application number: KR19997011213A
Authority: KR
Inventors: 코노카나메
Original assignee: 다카다 피직스 인터내셔날 리미티드 인코포레이티드
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2001-02-26
Also published as: US20010045266A1; US20030201088A1; KR100607218B1; KR100607219B1; KR20010013224A

Abstract

사출 성형 시스템은 그 내부에서 금속이 용융되는 공급기(23)와 그 내부로 원하는 양의 용융 금속이 투입되는 제1 챔버(30)를 포함한다. 제2 챔버(50) 내의 피스톤(46)은 제1 챔버로부터 제2 챔버 내부로 용융 금속을 끌어당기며 가스를 배출시키는 것을 돕기 위한 흡입력을 생성시키기 위해 먼저 후진한다. 그 후에 유압기(32)는 제1 챔버 내에 잔존하는 약간의 용융 금속을 제2 챔버 내부로 밀어내며, 제2 챔버 내에 존재하는 가스를 배출시킨다. 그 후에 피스톤은 용융 금속을 제2 챔버에서 금형(14) 내부로 사출한다. 용융 금속은 시스템 전체에서 액상로 유지되는 것이 바람직하다.

Description

정밀 다이캐스팅에 의해 금속부품을 제조하기 위한 방법 및 장치{Method and apparatus for manufacturing metallic parts by fine die casting}

용융 금속으로부터 성형 금속부품을 생산하기 위해 사용되는 전형적인 방법은 다이캐스팅에 의한 것이다. 다이캐스팅 방법은 주조하는 동안에 액상의 금속을 사용하며, 그 결과 이 방법으로부터 생산된 성형 금속부품은 낮은 밀도를 가질 수 있다. 낮은 밀도를 가지는 성형 금속부품은 기계적 강도의 감소, 보다 높은 공극률, 그리고 보다 큰 미세 수축공 때문에 일반적으로 바람직하지 않다. 따라서 종래의 성형 금속부품은 그 치수를 정확하게 맞추기 어려우며, 그리고 치수를 맞추었다 하여도 그 형상을 유지하는 것이 어렵다. 더구나 종래의 다이캐스팅으로부터 생산된 성형 금속부품은 그 내부에 발생된 탄성 응력을 감소시키는데 있어서 어려움을 가진다.

성형 금속부품을 생산하기 위한 요변성(thixotropic) 방법은 일반적으로 액상가 아닌 요변성(반고상) 상태로부터 금속을 사출 성형함으로써 다이캐스팅 방법을 개선한 것이다. 그 결과, 다이캐스팅 방법으로부터 생산된 것에 비해 보다 높은 밀도를 갖는 성형 금속부품이 생산된다. 요변성 방법은 미합중국 특허 3,902,544호 및 3,936,298호에 개시되어 있으며, 두 가지 모두 여기에 인용되어 합체된다.

요변성 상태의 용융 금속으로부터 성형 금속부품을 제조하기 위한 방법 및 장치 또한 미합중국 특허 5,501,226호 및 일본국 특허 공고 5-285626호 및 5-285627호에 개시되어 있으며, 이들도 여기에 인용되어 합체된다. 제어된 가열과 성형압출기(extruder) 내에서의 전단 변형에 의해 금속을 요변성 상태로 변환하는 방법은 미합중국 특허 5,501,226호, 4,694,881호 및 4,694882호에 개시되어 있다. 이러한 특허 문서내에 개시된 시스템들은 본질적으로 인라인(in-line) 시스템들이다. 이 시스템에서 사출 성형의 목적을 위한 금속 합금의 요변성 상태로의 변환은 성형압출기와 그것의 가압에 의해 보조된다. 이러한 모든 단계들은 하나의 원통형 하우징 내에서 수행된다. 하나의 원통형 하우징 내에서 모든 프로세스 파라미터들, 특히 온도, 사출 부피, 압력, 시간 등을 정확하게 조절하는 것은 어려우며, 그 결과 일관성없는 성질의 성형 금속부품이 생산된다.

더구나, 이러한 시스템들 중 몇몇은 공급기(feeder)에 공급되는 금속이 펠릿(pellet) 형태일 것을 필요로 한다. 그 결과, 바람직하지 않은 성질의 성형 금속부품이 그 시스템에 의해 생산될 경우에, 불량품이 펠릿 형태로 먼저 재주조되지 않는다면 불량품의 재생은 불가능하게 된다. 더 나아가, 요변성 상태에서 금형 내부로 사출된 금속으로부터 제조된 금속부품은 편평하지 않은 표면을 가질 수 있다. 이러한 금속부품은 페인트를 하기 위해 부가적인 처리를 필요로 한다.

여기에 인용되어 합체되는 본 발명자가 1997년 6월 12일에 출원번호 08/873,922호로 제출되어 동시 계류중인 출원은 요변성 상태의 용융 금속으로부터 성형 금속부품을 제조하기 위한 상이한 그리고 개선된 방법을 설명한다. 여기에서 용융 금속의 요변성 상태로의 변환은 금속이 금형 내부로 사출되는 위치로부터 물리적으로 분리된 위치에서 그리고 다른 상태하에서 일어난다.

용융 금속을 액상에서 가공하여 작은 밀도 공차내에서 규정된 치수의 성형 금속부품을 정확히 생산할 수 있는 성형 금속부품을 제조하기 위한 개선된 시스템이 요구된다. 더 나아가, 요구되는 성질의 성형 금속부품을 일관성있게 생산할 수 있으며 불량품의 재생에 쉽게 순응할 수 있는 성형 금속부품을 위한 생산 방법이 요구된다. 더 나아가, 마그네슘과 같은 보다 가벼운 금속으로 제조된 성형 금속부품을 위한 개선된 생산 방법이 요구된다.

본 출원은 출원번호 09/160,792로 본 출원과 동일자로 제출되고, 그 명칭은 "반고상 상태로부터 사출 성형에 의해 금속부품을 제조하기 위한 방법 및 장치"인 출원과 관련된 것이다.

본 발명은 금속부품을 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다이캐스팅 방법을 포함하여 금형 내부로의 용융 금속의 사출을 수반하는 프로세스에 의해 금속부품을 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명은 여기에서 도면들을 참조하여 상세하게 기술된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사출 성형 시스템의 개략적인 측면도이며;

도 2a는 용융 금속이 밸브의 오른쪽으로 흐르지 못하도록 하는 위치에 있을 때의 유압기상의 밸브의 일 실시예를 보여주는 측면도이며;

도 2b는 용융 금속이 밸브의 오른쪽으로부터 밸브의 왼쪽으로 흐를 수 있도록 하는 위치에 있을 때의 유압기상의 밸브의 일 실시예를 보여주는 측면도이며;

도 2c는 유압기에 조립되지 않았을 때의 밸브의 일 실시예를 보여주는 정면도이며;

도 2d는 유압기에 조립되지 않았을 때의 밸브의 일 실시예를 보여주는 측면도이며;

도 3은 피더 탱크의 다른 실시예의 측면도이며;

도 4a는 노즐의 사출을 저지하는 다이 플레이트를 포함하는 노즐 차단 플레이트의 일 실시예의 측면도이며;

도 4b는 노즐을 수납하는 다이 조립체 내의 오목부를 포함하는 노즐 차단 플레이트의 다른 실시예의 측면도이며;

도 4c는 노즐 차단 플레이트를 가이드하기 위한 수납 슬롯을 가지는 다이 조립체의 다른 실시예의 정면도이며;

도 4d는 노즐 차단 플레이트를 위한 차단 플레이트 가이드와 구동 조립체의 측면도이며;

도 5a는 금속 잉곳을 본 발명의 장치 내부로 장입하기 위해 사용되는 장입 시스템의 일 실시예의 평면도이며;

도 5b는 밀폐 도어를 포함하는 장입 시스템의 또 다른 실시예의 측면도이며;

도 5c는 진공 펌프를 포함하는 장입 시스템의 실시예의 측면도이며;

도 5d는 불활성 가스 스크린을 포함하는 장입 시스템의 일 실시예의 측면도이며;

도 5e 내지 도 5h는 금속 잉곳을 본 발명의 장치 내부로 장입하기 위해 사용하는 장입 시스템의 다른 실시예의 평면도이며;

도 5i는 금속 잉곳을 본 발명의 장치 내부로 장입하기 위해 사용하는 장입 시스템의 다른 실시예의 사시도이며;

도 5j는 장입 시스템의 컨베이어로 금속 잉곳을 공급하기 위해 사용되는 승강기의 측면도이며;

도 5k는 실질적으로 수직의 출구 봉쇄 막대를 사용하는 공급기의 일 실시예의 측면도이며;

도 6a는 종래 기술의 방법에 의해 제조된 금속 샘플의 현미경 사진이며;

도 6b는 본 발명의 방법에 의해 제조된 금속 샘플의 현미경 사진이며;

도 7a는 유압기 둘레의 지지 핀을 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 사출 성형 시스템의 개략적인 측면도이며;

도 7b 내지 도 7g는 지지 핀들의 특별한 배열을 보여주는 단면도 및 사시도이며;

도 8a 내지 도 8d는 두 부분으로 된 피스톤을 포함하는 사출 챔버의 일 실시예의 측면도이며;

도 9는 종래 기술의 사출 노즐에서 플러그의 형성을 보여주는 측면도이며;

도 10은 배출구를 포함하는 사출 챔버의 일 실시예의 측면도이며;

도 11a 및 도 11b는 피스톤의 다른 작동 방법을 보여주는 측면도이며;

도 12a 및 도 12b는 두 부분으로 된 유압기을 포함하는 통의 일 실시예의 측면도이다.

본 발명의 목적은 용융 금속의 금형 내부로의 사출을 통해 성형 금속부품을 제조하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 작은 밀도 공차내에서 정확한 치수의 성형 금속부품을 제조할 수 있으며 용융 금속을 사용하여 액상에서 가공되는 성형 금속부품을 제조하기 위한 개선된 사출 성형 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 원하는 성질의 금속부품을 일관성있게 제조하는 것이 가능한 성형 금속부품을 위한 사출 성형 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 금형 내부로 사출되기에 앞서 액상 금속 내부에 함유된 가스의 양을 최소화하는 사출 성형 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 매우 평탄한 표면을 가지는 성형 금속부품을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 알려진 다이캐스팅과 요변성 방법에 의해 제조된 부품과 비교하여 감소된 공극률을 가지는 성형 금속부품을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 페인트를 위한 부가 처리가 요구되지 않는 성형 금속부품을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 불량 성형 금속부품의 재생에 쉽게 순응하는 성형 금속부품을 위한 사출 성형 시스템을 제공하는 것이다.

이러한 그리고 다른 목적들은 성형 금속부품을 제조하기 위한 개선된 사출 성형 방법에 의해 성취되며, 상기 사출 성형 방법은 용융 금속을 공급구를 통해 제1 챔버 내부로 투입하는 단계, 용융 금속의 적어도 일부가 상기 제1 챔버를 통해 배출구쪽으로 흐를 수 있도록 하는 단계, 제2 챔버 내에 형성된 흡입력에 의해 용융 금속의 적어도 일부를 배출구를 통해 상기 제2 챔버 내부로 끌어 들이는 단계, 상기 제1 챔버에 남아 있는 용융 금속의 적어도 일부를 상기 제2 챔버 내부로 밀어 내는 단계 및 용융 금속을 상기 제2 챔버로부터 금형 내부로 사출하는 단계를 포함한다.

개선된 시스템은 그 내부에서 금속이 용융되는 공급기를 포함한다. 용융 금속은 공급기로부터 공급구를 통해 제1 챔버 내부로 흐르게 된다. 용융 금속의 적어도 일부는 제1 챔버로부터 제2 챔버 내부로 연통된 배출구를 통한 흡입력에 의해 도움을 받아 제2 챔버 내부로 끌어 들여진다. 상기 제1 챔버 내의 유압기는 약간의 남아 있는 용융 금속을 상기 제1 챔버로부터 상기 제2 챔버 내부로 연통된 배출구를 통해 밀어 내며, 그로 인해 상기 제2 챔버 내에서 용융 금속과 상기 제2 챔버 내측에 위치한 피스톤(통상 플런저로 일컬어지는) 사이에 축적된 가스가 배출된다. 상기 유압기에 의해 상기 제2 챔버 내부로 들어 오는 용융 금속으로부터의 압력은 용융 금속과 상기 피스톤 사이의 가스를 상기 피스톤과 상기 제2 챔버의 벽 사이의 작은 공간을 통해 상기 피스톤을 지나서 흐르도록 밀어 붙인다. 그 이후에 상기 제2 챔버 내의 피스톤은 실질적으로 가스의 영향을 받지 않은 용융 금속을 금형 내부로 사출한다. 사출하기 전에, 상기 제2 챔버 내의 피스톤은 흡입력을 생성시킴으로써 용융 금속을 상기 제1 챔버로부터 끌어 들이기 위해 그리고 사출하기에 앞서 상기 제2 챔버 내에 저장된 용융 금속의 부피를 성형 부품의 크기에 정확히 일치하도록 조절하기 위해서 후진한다.

상기된 방법과 시스템은 사출 부피를 무게로 ±0.5% 이내 또는 보다 작도록 매우 정확하게 제어할 수 있도록 한다. 이는 피스톤의 위치에 따라 사출 부피가 결정되기 때문이며, 그리고 용융 금속 내에 부피로 대략 20% 존재할 수 있는 어떤 가스도 용융 금속을 사출하기 전에 유압기의 전진 동작에 의해 배출되기 때문이다.

더 나아가, 본 발명에 따른 정밀 다이캐스팅 방법은 금속을 요변성 상태로 변환하는데 더 많은 시간이 들기 때문에 현재의 요변성 방법보다 더 유용하다. 본 발명에 따른 정밀 다이캐스팅 방법에 의하면, 사출 사이클 주기가 현재의 요변성 방법와 비교하였을 때 50% 감소된 대략 30초로 감소된다.

또한, 본 발명의 방법은 액체 재료의 부품을 성형하는데 사용할 수 있으며, 이는 현재의 요변성 방법으로부터 성형된 부품보다 더 바람직하다. 그들은 보다 정확한 성형 부피와 평탄한 표면을 가지므로 일반적으로 성형후처리를 거의 필요로 하지 않는다. 이는 많은 가동 시간에 걸쳐서도 안정된 제조 프로세스를 가능하게 한다.

부가하여, 본 발명의 방법은 대략 21.0㎝ X 29.7㎝(대략 DIN 규격의 A4 크기의 종이의 치수) 크기의 직사각형의 부품을 위해 1㎜보다 작은 두께를 가진 그리고 보다 복잡한 구조를 가진 극히 정밀한 치수의 금속 부품을 제공할 수 있다.

본 발명의 부가적인 목적 및 잇점은 아래의 설명에서 기술된다. 본 발명의 목적과 잇점은 첨부된 청구범위 내에서 특별히 지적한 수단과 결합에 의해서 실현되고 얻어질 수 있을 것이다.

바람직한 실시예에 대한 설명은 다음과 같다. 금속 합금은, 용융되어 액상으로 처리된 마그네슘(Mg) 합금 잉곳 또는 펠릿으로부터 사출 성형에 의해 제조된다. 본 발명은 마그네슘의 처리에 한정되지 않으며 다른 유형의 재료, 금속 및 금속 합금에 동등하게 적용될 수 있다.

여기에서 사용되는 "용융 금속"과 "용융 재료"라는 용어는 금속, 금속 합금 및 액상로 변환될 수 있으며 사출 성형 시스템에서 처리될 수 있는 다른 재료들을 포함한다. 이러한 금속들의 넓은 범위는 본 발명에 있어서 잠재적으로 유용하며, 알루미늄(Al), Al 합금, 아연(Zn), Zn 합금, 그리고 이와 유사한 것을 포함한다.

본 발명에서 수량이 달리 지시되지 않았다면 하나 또는 그 이상을 가리킨다. 달리 지시되지 않았다면, "가스"라는 용어는 초기에 사출 챔버 내에 존재할 수 있거나 또는 사출 챔버 내에 갇혀있으며 본 발명의 시스템의 작동 중에 강제로 배출되는 모든 가스(공기를 포함한다)를 가리킨다.

다음의 바람직한 실시예의 설명에서 언급된 특정한 온도와 온도 범위는 액상에서 Mg 합금을 처리하기 위한 바람직한 실시예에 적용될 수 있으나, 다른 금속과 금속 합금에 적용되기 위해서는 본 기술분야의 당업자에 의해 본 발명의 원리에 따라 쉽게 변경될 수 있을 것이다. 예를 들면, 어떤 Zn 합금은 450℃ 이상의 온도에서 액체로 되며, 그 온도는 본 발명의 사출 성형 시스템에서 Zn 합금의 처리를 위해 조절될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 사출 성형 시스템(10)을 보여준다. 상기 시스템(10)은 Mg 합금 조각 또는 잉곳(18)을 대략 250℃로 예열하는 예열 탱크(19)를 포함한다. 컨베이어 벨트(20)는 예열된 Mg 합금 조각 또는 잉곳(18)을 유지 탱크(12) 내부로 이송한다. 다른 이송 수단이 사용될 수 있다. 나사가 형성된 스크루(21)로 도시된 계량 장치는 Mg 합금 조각 또는 잉곳(18)을 공급기(23) 내부로 공급한다. 공급기(23)에는 그 외주의 둘레를 따라 배치된 적어도 하나의 가열 요소(25)가 마련된다. 가열 요소(25)는 종래의 어떠한 유형으로도 될 수 있으며, 공급기(23)를 통해 공급되는 금속 합금을 액상으로 유지하기 위해 공급기(23)를 충분히 높은 온도로 유지시키는 작용을 한다. Mg 합금 잉곳의 경우, 이 온도는 대략 600℃ 또는 그 이상이 될 것이다. 두 개의 레벨 감지기(22)는 공급기(23) 내부의 용융 금속의 최소 및 최대 레벨을 감지한다. 상부 레벨 감지기(22)가 용융 금속의 레벨이 최대점까지 상승한 것을 감지하였을 때, 그 신호를 마이크로프로세서 컨트롤 유니트(미도시)로 전달하고, 컨트롤 유니트는 스크루(21)가 투입을 중단하도록 지시한다. 하부 레벨 감지기(22)가 용융 금속의 레벨이 최소점까지 소모된 것을 감지하였을 때, 그 신호를 컨트롤 유니트로 전달하고, 컨트롤 유니트는 스크루(21)를 작동시켜 보다 많은 Mg 합금이 공급기(23) 내부로 투입되도록 한다.

1회의 사출 사이클을 위해 필요한 부피의 대략 20배를 공급할 수 있는 충분한 금속이 공급기(23) 내에 유지되는 것이 바람직하다. 이것은 1회의 사출 사이클을 위해 필요한 금속을 용융하기 위해 요구되는 시간이 바람직한 실시예에서 대략 30초인 사출 사이클 시간보다 길기 때문이다.

공급기(23)는 필터(24)를 더 포함하며, 이것은 용융되는 중에 Mg 합금 조각(18)이 떨어지는 것을 방지할 수 있도록 충분히 작은 개구를 가진 격자 형상으로 될 수 있다. 이는 공급기(23)가 초기 작동될 때 가장 중요한 사항이다. 그 다음에는, 비록 더 큰 조각들이 후속적으로 투입될 수 있을 지라도 문제 없이 합금 조각들이 용융조 내부로 떨어져 용융될 것이다. 가열 요소(25)로부터 공급기(23)에 공급되는 열을 금속에 고르게 분배하기 위한 목적으로 공급기(23) 내에 믹서(미도시)가 포함될 수 있다.

공급기(23), 예열 탱크(19), 그리고 그 사이의 모든 요소들은 예열되고 용융된 금속의 산화를 최소화하기 위해 불활성 가스의 분위기를 가진다. 이산화탄소(CO₂)와 플루오르화황(SF₆) 가스의 혼합물이 바람직하다. 그러나, CO₂, SF₆, 질소 또는 아르곤과 같은 다른 가스들도 단독으로 또는 서로 결합된 상태로 사용될 수 있다. 불활성 가스는 용융액 상부에 불활성 가스 분위기를 생성시키기 위해 (예를 들면, 압력 탱크로부터) 주입구(11)를 통해 공급기(23) 내부로 투입될 수 있다. 불활성 가스는 또한 스크루의 둘레를 따라 예열 탱크(19)의 내부로 이동하여 그곳에서의 산화를 최소화한다. 따라서, 기술된 바와 같이 전체 공급 시스템이 불활성 가스 분위기 하에 유지되는 것이 바람직하다.

그 이후에 용융 금속은 중력에 의해 공급구(27)를 통해 온도 조절된 통(barrel, 30) 내부로 투입된다. 공급구(27)에는 차단기(미도시)로서 기능하는 밸브가 선택적으로 마련될 수 있다. 바람직하게는 밸브가 제공되지 않는다. 유압기(ram, 32)은 통(30)과 동축상에 배치되며 통(30)의 중심 축을 따라 연장된다. 용융 금속이 유압기(32)과 통(30) 사이의 공간 내를 흐르도록 유압기(32)의 외경은 통(30)의 내경보다 작다. 유압기(32)는 또한 통(30)을 따라 후진 및 전진 방향으로 축방향 운동하도록 그리고 만약 통(30) 내에서 용융 금속을 교반할 필요가 있는 경우 그 축에 대해 회전하도록 모터(33)에 의해 제어된다.

통(30)을 상부와 하부 챔버로 분리하기 위해 유압기(32)의 외주의 둘레에 밸브(17)가 설치된다. 밸브(17)는 통(30)의 상부 및 하부 챔버 사이에서 금속의 흐름을 선택적으로 허용하거나 차단하기 위해 열리고 닫힌다.

이러한 기능을 가지는 적합한 밸브는 본 기술분야의 당업자에게 알려져 있으며, 그리고 그들 중 어떤 것도 본 발명의 목적을 위해 사용될 수 있을 것이다. 바람직하게는, 밸브(17)는 통(30)의 내주면에 마찰되도록 설치되며 유압기(32)의 외주면상에서 슬라이딩할 수 있도록 설치된다. 예를 들어 유압기(32)가 통(30) 내에서 위쪽으로 후진할 때에는, 밸브(17)는 유압기(32)에 대해 상대적으로 이동하여 용융 금속이 그를 통하여 흐를 수 있도록 하고, 예를 들어 유압기(32)가 통(30) 내에서 아래쪽으로 전진할 때에는, 밸브(17)는 유압기(32)에 대해 상대적으로 이동하여 그를 통한 흐름을 차단한다.

도 2a는 용융 금속이 밸브의 상류 위치로(오른쪽으로) 흐르지 못하도록 하는 위치에 있을 때의 유압기상의 밸브의 일 실시예를 보여주는 측면도이다. 도 2b는 용융 금속이 밸브의 하류 위치로(밸브의 왼쪽으로) 흐를 수 있도록 하는 위치에 있을 때의 유압기상의 밸브의 일 실시예를 보여주는 측면도이다. 도 2c는 유압기에 조립되지 않았을 때의 밸브의 일 실시예를 보여주는 정면도이다. 도 2d는 유압기에 조립되지 않았을 때의 밸브의 일 실시예를 보여주는 측면도이다.

도 2a의 폐쇄된 위치에서는, 밸브(17)의 후단부(17b)는 유압기(32)의 몸체(32b)와 맞닿아 있다. 이 위치에서 흐름의 차단은 금속이 상부 챔버 내부로 역류함이 없이 (도 2a에서 보여주는 바와 같이) 유압기(32)가 하부 챔버 내의 금속을 배출구(37)를 통해 사출 챔버(50) 내부로(도 1 참조) 밀어 내는 것을 가능하게 한다. 도 2b의 개방된 위치에서는, 밸브(17)의 전단부(17a)는 유압기(32)의 헤드(32a)에 맞닿아 있다. 이 위치에서는 밸브(17)의 전단부(17a)가 틈새를 가지기 때문에 금속은 밸브를 통해 흐를 수 있게 되며, 이 틈새는 톱니 부분 사이에 형성되며 밸브(17)를 통한 흐름은 이 틈새들을 통해 일어난다. 그 결과, 밸브(17)가 열린 위치에 있을 때에는, 상부 챔버 내의 금속은 하부 챔버 내부로 흘러 여기에 모이게 된다.

도면에서 보여진 유압기(32)는 뾰족한 단부를 가지고 있으나, 무딘 단부 또는 둥근 단부를 포함하는 어떠한 형상도 사용될 수 있을 것이다. 바람직하게는, 유압기(32)의 단부는 유압기(32)가 통(30)의 내부에서 완전히 전진한 경우에 통(30)과 사출 챔버(50) 사이로 용융 금속이 흐르지 못하도록 배출구(37)를 차단할 수 있는 형상을 가진다. 사출이 일어나는 중에는, 유압기(32)는 배출구(37)가 폐쇄되도록 통(30)의 내부에서 완전히 전진하는 것이 바람직하다. 그러나, 사출이 진행되는 동안 유압기(32)는 밸브(17)와 통(30)의 하부 챔버에 수용된 용융 금속이 제2 챔버를 떠나는 것을 막기 때문에 유압기(32)는 완전히 전진할 필요가 없다. 사출 후에, 유압기(32)는 후진한다. (그러나 만약 회전이 통(30) 내부에서 용융 금속을 교반하기 위해 이용된다면 회전은 계속될 수 있다.) 그리고 사출 챔버(50) 내에 마련된 피스톤(45)은 제조되는 성형 부품의 치수에 따라 요구되는 부피까지 사출 챔버(50)의 부피를 늘이기 위해 후진을 시작한다. (도 1에 도시된 바와 같이 오른쪽으로 이동한다.) 피스톤(45)은 사출 챔버(50)의 부피가 요구되는 사출 부피와 같아질 때 멈추게 된다. 피스톤(45)은 유압기(32)가 후진할 때와 동시에 또는 유압기(32)가 원하는 위치까지 후진한 후에 후진할 수 있다.

피스톤(45)이 멈춘 후에, 유압기(32)는 아래쪽으로 전진하며, 그 결과 통(30)의 하부 챔버 내에 모여진 금속의 일부가 배출구(37)를 통해 사출 챔버(50)의 내부로 밀려난다. 사출 챔버(50) 내부로 들어오는 금속의 압력은 용융 금속과 피스톤(45) 사이에 축적되어 사출 챔버(50) 내에 존재하는 가스를 배출하는데 도움이 된다. 유압기(32)는 바람직하게는 그 단부가 배출구(37)를 막을 때까지 통(30)을 통하여 전진한다. 그리고 유압기(32)는 바람직하게는 사출이 완료되고 그 다음의 사출이 시작될 때까지 배출구(37)를 막은 상태를 유지하기 위해 이 위치에서 머물게 된다.

매번의 사출이 있는 동안, 용융 금속이 사출 챔버(50)에 들어옴에 따라 용융 금속과 피스톤(45) 사이에는 소정 양의 가스가 축적된다. 이 가스의 부피는 사출 챔버(50)의 부피의 20%만큼 차지할 수 있다. 이러한 용융 금속/가스의 혼합물을 금형 내로 사출하는 것은 편평하지 않은 표면, 공극률(금속의 표면에 부착된 가스 기포에 기인한), 또는 사출되는 용융 금속의 부피가 일정하지 못함에 기인하는 결함을 포함하는 다른 결함들을 가진 성형 부품이 제조되는 결과를 낳게 된다. 사출 전에 가능한 한 많은 양의 가스를 제거하는 것이 요구된다. 본 발명의 방법에 있어서, 그 가스의 배출은 주로 두 가지 방법에 의해 성취된다. 첫째, 피스톤(45)과 사출 챔버(50)는 액체 용기로부터 액체를 끌어 당기는 약물 주사기와 같이 가스를 배출할 수 있다. 자세하게는, 피스톤(45)이 후진함에 따라, 피스톤(45)은 통(30)으로부터 사출 챔버(50) 내부로 용융 금속을 끌어 들이는 흡입력을 생성시키고, 그리고 가스를 그 뒤쪽으로 밀어 내게 된다. 둘째, 유압기(32)에 의해 제2 챔버 내부로 이동한 용융 금속의 추가적인 부분은 용융 금속과 피스톤(45) 사이에 축적된 가스가 피스톤(45)과 제2 챔버의 벽 사이의 작은 공간을 따라 빠져나가도록 가압하게 된다. (즉, 가스는 용융 금속의 압력에 의해 피스톤(45)의 오른쪽으로 밀려 나간다.) 선택적으로, 오링(O-ring) 시일 또는 다른 도구가 피스톤(45)의 적어도 일부의 둘레에 조립될 수 있으며, 이것은 가스가 피스톤(45)의 뒤쪽을 통과하여 시스템의 외부로 나갈 수 있도록 하는 반면 역유입할 수는 없도록 한다. 사출 노즐(57)에는 유압기(32)가 금속을 사출 챔버(50) 내부로 밀어낼 때 용융 금속이 사출 챔버(50)의 외부로 빠져나가는 것을 방지하기 위해 내려지는 노즐 차단 플레이트(15)가 마련된다. 사출 챔버(50)가 금속에 의해 채워지고 실질적으로 모든 가스가 배출되었을 때, 노즐 차단 플레이트(15)는 위로 당겨지고 노즐(57)은 다이(14)의 개구와 연결되기 위해 전방으로(도 1에서 왼쪽으로) 이동된다. 바람직한 실시예에서, 노즐(57)의 이동은 전체 장치를 활주대 상에 설치하고 전체 장치를 다이(14)쪽으로(도 1에서 왼쪽으로) 이동시킴으로써 성취된다.

동시에, 피스톤(45)은 사출 챔버(50) 내의 용융 금속을 다이(14)를 통해 금형(13) 내부로 밀어넣기 위해 사출 챔버(50)에 대해 상대적으로 왼쪽으로 밀려진다. 초기설정 휴지시간(pre-set dwell time) 후에, 다이의 두 개의 반쪽은 개방되고 성형 금속 부품은 제거되어, 새로운 사이클이 시작될 수 있다.

사출 챔버(50) 내에 저장된 용융 금속은, 노즐 차단 플레이트(15), 피스톤(45)상의 시일부재(41) 및 작동 중에 계속적으로 통(30)을 차지하는 용융 금속에 의해, 기계장치의 외부로부터 사출 챔버(50)로 들어올 수 있는 가스로부터 실질적으로 차단된다. 비록 가스가 작동 개시에 앞서 사출 챔버(50) 내에 존재할지라도, 맨 처음의 사출작업으로 실질적으로 사출 챔버(50) 내의 모든 가스가 배출된다. 따라서, 사출 챔버(50)로부터 금형(13) 내부로 사출된 용융 금속에는 실질적으로 가스가 존재하지 않는다. 사출하는 동안 사출 챔버(50) 내에 존재하는 가스의 양은 제2 챔버의 부피의 20%보다 적은 것이 바람직하며, 1%보다 적거나 동일한 것이 보다 바람직하다.

도 1에 도시된 바와 같이, 가열 요소(70f ~ 70j)가 사출 챔버(50)의 길이방향을 따라 마련된다. 공급기 내의 온도는 공급기 내에 존재하는 재료에 따라 달라진다. AZ91 Mg 합금의 경우, 가열 요소(25)는 공급기(23) 내의 온도가 용융된 Mg 합금의 상부 표면 근처에서 대략 640℃가 되고 공급기(23)의 하부 영역 근처에서 대략 660℃가 되도록 조절되는 것이 바람직하다. 참조 번호 70으로 부기된 가열 요소는 저항체 가열 요소인 것이 바람직하다.

통(30) 내에서, 가열 요소(70a) 근처의 온도는 AZ91 Mg 합금의 경우에 대략 640℃로 유지되는 것이 바람직하다. 가열 요소(70b) 근처의 온도는 AZ91 Mg 합금의 경우에 대략 650℃로 유지되는 것이 바람직하다. 가열 요소(70e) 근처의 온도는 AZ91 Mg 합금의 경우에 대략 630℃로 유지되는 것이 바람직하다. 이러한 온도들은 금속의 배출구(37)를 향한 하향 흐름을 쉽게 하며 반대 방향으로의 흐름을 저지한다.

사출 챔버(50) 내에서, 가열 요소(70h, 70i 및 70j) 근처의 온도는 AZ91 Mg 합금의 경우에 대략 620℃로 유지되는 것이 바람직하다. 이러한 온도들은 용융 굼속이 공급기(23)를 빠져나와 통(30) 내부로 들어가는 시간부터 사출 챔버(50)로부터 금형(14) 내부로 사출되는 시간까지 완전히 액상을 유지할 수 있도록 충분히 높다. 가열 요소(70g 및 70f) 근처의 온도는 AZ91 Mg 합금의 경우에 대략 570℃로 유지되는 것이 바람직하다. 시일부재(41) 뒤쪽의 보다 낮은 온도는 금속이 시일부재(41)를 지나 흐르는 것을 방지한다.

이러한 위치에서 전술한 온도를 사용하는 것은 액상에서 AZ91 Mg 합금의 성형을 가능하게 한다. 이러한 조건하에서, 1 사이클은 대략 30초간 지속된다. 매우 평탄한 표면과 최소의 공극률을 가지는 성형 금속 부품이 제조될 수 있다. 이것은 어떠한 추가적인 가공 없이 성형 금속부품을 직접 착색 가능하도록 한다. 상기 주조품은 또한 매우 정밀한 치수와 일관성을 가지며, 그 부품이 대략 DIN 규격의 A4 크기의 종이의 치수(21.0㎝ X 29.7㎝)를 가질 때에 1㎜보다 작은 두께로 제조될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에 따라 제조된 성형 부품의 두께 범위는 대략 DIN 규격의 A4 크기의 종이의 치수를 가지는 부품의 경우에 0.5 와 1㎜ 사이에 있게 된다. 알려진 다이캐스팅과 요변성 방법에 의하면, 대략 DIN 규격의 A4 크기의 종이의 치수를 가지는 부품의 경우에 대략 1.3㎜ 보다 작은 두께는 얻을 수 없다.

도 6a는 종래의 요변성 방법에 의해 제조된 Mg 합금 샘플의 현미경 사진을 350 배율로 보여준다. 전술한 바와 같이, 종래 기술은 주조 금속 부품의 기계적 강도를 향상시키기 위한 충분히 높은 금속 밀도를 얻기 위해 그 요변성 상태로부터 금속을 성형 사출할 것을 필요로 한다.

도 6b 본 발명의 방법에 의해 제조된 Mg 합금 샘플의 현미경 사진을 350 배율로 보여준다. 그 샘플의 면적과 두께는 도 6A에서 보여준 샘플의 면적 및 두께와 유사하다. 도 6b 샘플은 본 발명에 따라 액상로부터 금속을 정밀 다이캐스팅함으로써 제조된다. 샘플의 표면은 매우 평탄하고 눈에 보이는 기공들이 없다. 이러한 샘플은 어떠한 부가 처리 없이 직접 착색할 수 있으므로 처리 비용이 감소된다. 더 나아가 본 발명에 따라 제조된 샘플은 최소의 공극률과 높은 강도를 가진다. 따라서, 본 발명의 방법은 실질적으로 포획된 가스의 영향을 받지 않는 균일한 액상 금속의 부피를 사용하는 최초의 방법이기 때문에, 부가 처리를 필요로 하지 않는 평탄한 표면을 함께 가진 낮은 공극률의 주조 금속의 성취를 가능하게 하는 최초의 방법이라고 생각되어진다. 액상의 사출 방법에 의해 제조된 종래 기술의 주조 금속 부품은 액상 금속 내에 포획된 가스에 기인한 높은 공극률과 낮은 기계적 강도의 취약성을 가진다.

도 3은 공급기(23')를 가지는 본 발명의 다른 실시예를 보여준다. 도 1의 공급기(23)와 같이, 도 3의 공급기(23')는 계량 스크루(21'), 레벨 지시기(22') 및 가열 요소(25')를 포함한다. 그러나, 도 3의 공급기(23')는 공급구(27')보다 낮은 위치에 있는 바닥면을 가진 하부 영역을 가진다. 이 하부 영역은 슬러지와 용융 금속보다 무거운 다른 물질을 붙잡아 두어 이들이 공급구(27')를 통과하는 것을 방지함으로써 순수한 용융 금속이 통(30)에 들어가도록 보장한다. 이 하부 영역으로부터 보다 무거운 물질을 주기적으로 추출하기 위해 또 다른 개구(미도시)가 마련될 수 있다.

도 4a는 다이(14')로부터 소정 거리 떨어져 위치하는 노즐 차단 플레이트(15')를 가지는 본 발명의 다른 실시예를 보여준다. 본 실시예에 있어서, 노즐 차단 플레이트(15')가 위로 당겨질 때, 노즐(57)은 지지 벽(59 및 60) 내부로 부분적으로 연장된 비교적 깊은 오목부로 들어가도록 왼쪽으로 밀려지게 된다. 다이(14')는 지지벽(59 및 60)에 맞닿아 위치된다. 오목부는 금형(13') 내부로 연통된 개구와 노즐(57')이 정확히 정렬되도록 한다. 노즐 차단 플레이트는 노즐 내의 용융 금속의 응고를 최소화하는 온도로 유지될 수 있다. 이것은 노즐 차단 플레이트의 내부 또는 위에 가열 요소를 마련함으로써 성취될 수 있다. 그러나, 플레이트는 가열되지 않은 상태로 둘 수도 있다.

도 4b는 다이(14")의 우측 엣지부 바로 내부의 슬롯을 통하여 후진 및 전진하는 노즐 차단 플레이트(15")를 가진 본 발명의 다른 실시예의 측면도를 보여준다. 이 다른 실시예에 있어서, 노즐 차단 플레이트(15")가 위로 당겨질 때, 노즐(57")은 다이(14") 내부로 부분적으로 연장된 비교적 얕은 오목부로 들어가도록 왼쪽으로 밀려지게 된다. 얕은 오목부는 금형(13") 내부로 연통된 개구와 노즐(57")이 정확히 정렬되도록 한다. 지지벽(59' 및 60')은 노즐의 정렬을 보조한다.

도 4c는 다이(14"')의 정면에 있는 슬롯을 통하여 후진 및 전진하는 노즐 차단 플레이트(15"')를 가진 본 발명의 다른 실시예의 정면도를 보여준다. 이 실시예에 있어서, 노즐 차단 플레이트(15"')가 위로 당겨질 때, 다이(14"') 내부로 연통되는 개구를 나타내는 보다 작은 원의 둘레에 보다 큰 원으로 도시된 얕은 오목부는 노출된다. 얕은 오목부는 다이(14"') 내부로 통하는 개구와 노즐(미도시)이 정확히 정렬되도록 한다. 다른 실시예(미도시)에서는, 얕은 오목부는 그 오목부 내에서 움직이는 노즐 차단 플레이트와 함께 노즐(57)을 둘러 싸는 지지벽(59' 및 60') 상에 위치할 수 있다.

도 4d에 도시된 본 발명의 그 밖의 실시예는 도 1 및 도 4a ~ 4c에 도시된 노즐 차단 플레이트(15, 15', 15" 및 15"')의 작동을 설명한다. 이 실시예에서, 차단 플레이트(15)는 다이(14)의 전면과 지지벽(59 및 60) 사이의 차단 플레이트 가이드(16) 내에서 상하 이동한다. 차단 플레이트 가이드(16)는 도 1에 도시된 바와 같이 다이의 전면과 지지벽 사이 또는 도 4a ~ 4c에 도시된 바와 같이 다이의 내부에 형성될 수 있는 수직 공간이 될 수 있다. 가이드(16)는 또한 수평 방향과 같은 또 다른 방향의 공간을 구비할 수 있다. 차단 플레이트(15)는 실린더 모터, 오일 실린더 및/또는 에어 실린더(46)에 의해 가이드(16)를 통하여 이동한다. 실린더 모터(46)는 실린더 가이드(47)에 의해 수직으로 지지된다.

일 실시예에 있어서, 금속 펠릿 또는 칩 대신에 금속 잉곳이 본 발명의 장치 내부로 장입될 수 있다. 금속 펠릿 또는 칩 대신에 잉곳을 사용하는 것은 몇가지 잇점이 있다. 첫째, 잉곳은 펠릿 또는 칩에 비해 값이 싸다. 둘째, 펠릿은 공급기 내의 액체 금속의 표면상에 덩어리로 뭉치는 경향이 있다. 이는 덩어리 하부의 펠릿만이 액상 금속과 접촉하기 때문에 펠릿을 용융시키는데 소요되는 시간을 증가시킨다. 덩어리 상부의 펠릿은 단지 그 하부의 고상 펠릿과 접촉한다. 반면에, 보다 무거운 잉곳은 공급기의 바닥까지 가라앉는다. 따라서, 잉곳은 그 전체가 액상 금속에 의해 둘러 싸이기 때문에, 펠릿보다 빨리 용융된다. 잉곳을 장입하기 위해 형성된 장입 시스템은 또한 불량품을 펠릿 형태로 재주조함이 없이 부적합한 성질의 재생 성형 금속 부품을 공급기 내부로 장입하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 재생 부품은 본 발명의 또 다른 특징에 따라 잉곳 대신에 사용될 수 있다.

도 5a는 금속 잉곳(63)을 공급기(23) 내부로 장입하기 위해 도 1에서 보여준 것에 대신하여 선택 가능한 장입 시스템의 평면도를 보여준다. 잉곳은 Mg, Zn, Al 또는 그들의 합금들 또는 다른 금속들과 합금들을 포함할 수 있다. 잉곳(63)은 제1 컨베이어 벨트(61)로부터 제2 컨베이어 벨트(62) 위로 이송된다. 종래의 모터(65)에 의해 제어되는 푸쉬 아암(64)은 잉곳(63)을 유지 챔버(66) 내부로 밀어 넣는다. 푸쉬 아암은 유지 챔버의 개구를 완전히 막을 수 있도록 충분한 크기를 가진다. 푸쉬 아암은, 만약 요구된다면, 유지 챔버의 개구와 기밀을 형성할 수 있다. 유지 챔버(66) 내부의 잉곳(63)은 하향 경사부(67)(예를 들면, 경사진 표면)상에 도달하며, 여기에서 모터에 의해 제어되는 피스톤(68)은 잉곳(63)을 공급기(23) 내부로 밀어 넣는다. 유지 챔버는 가스구로부터 공급되는 불활성 가스 분위기 하에서 유지되는 것이 바람직하다. 그 가스는 아르곤, 질소 또는 플루오르화황과 이산화탄소의 혼합물일 수 있다. 유지 챔버(66) 내에서의 가스 압력은 산소를 함유하는 외부의 공기가 공급기(23)에 도달하는 것을 방지하기 위해 대기압 이상의 압력으로 유지되는 것이 바람직하다. 가스 압력 및/또는 잉곳의 위치는 하나 또는 그 이상의 센서에 의해 감시될 수 있다. 유지 챔버(66) 내의 조절된 분위기는 공급기 내의 공기의 양을 감소시키고 따라서 폭발 가능성을 감소시킨다.

도 5b는 금속 잉곳(63)을 공급기(23) 내부로 장입하기 위해 도 1과 도 5a에서 보여준 것에 대신하여 선택 가능한 또 다른 장입 시스템의 측면도를 보여준다. 잉곳은 컨베이어(81) 상에서 유지 챔버(86)로 이송되며, 유지 챔버(86)는 아래쪽으로 경사진 형상을 가질 수 있다. 유지 챔버로의 진입은 제1 도어(82)에 의해 제어된다. 유지 챔버로부터의 배출은 제2 도어(84)에 의해 제어된다. 챔버는 잉곳 표면의 습기를 증발시키기 위해 히터(85)에 의해 100 ~ 200℃로 가열될 수 있다. 유지 챔버(86)는 다음과 같이 작동한다. 첫째, 잉곳(63)이 접근함에 따라 도어(82)가 열리게 된다. 도어(82)는 바람직하게는 챔버(86)의 벽을 관통하여 상, 하 또는 옆으로 이동함에 의해 열릴 수 있다. 잉곳(63)은 챔버(86)로 들어가고 제1 도어(82)는 닫히게 된다. 제1 도어(82)가 닫힌 후에, 제2 도어(84)가 열리고 잉곳(63)은 챔버(86) 밖으로 이동한다. 컨베이어(81)는 챔버(86)를 통하여 계속적으로 이동할 수 있으며, 컨베이어가 이동하는 동안 두 개의 도어(82 및 84)가 열리고 닫힌다. 다른 선택안으로, 그 컨베이어(81)는 단속적으로 이동한다. 컨베이어(81)는 잉곳이 도어(82)에 접근하였을 때 그리고 잉곳이 챔버(86) 내에 있을 때 멈추게 된다. 이것은 도어들이 밀폐될 수 있도록 한다. 컨베이어(81)는 또한 챔버(86)의 경사부에서 끝나고, 그래서 잉곳은 중력에 의해 아래로 미끄러진다.

또 다른 다른 실시예(미도시)에 있어서, 도 5a에 도시된 장입 시스템은 컨베이어(62)와 챔버(66) 사이에 위치한 도 5b의 도어(82) 및 챔버 영역(67)과 용융 탱크(예를 들면 용융 공급기)(23) 사이에 위치한 도 5b의 도어(84)와 함께 사용될 수 있다. 도어(82)는 푸쉬 아암(64)의 작동과 동기되어 열리게 되며, 반면에 도어(84)는 피스톤(68)의 작동과 동기되어 열리게 된다.

도 5b의 유지 챔버(86)는 용융 탱크(23")에 연결된다. 용융 탱크(23')는 하나의 금속 레벨 감지기(22")를 가진다. 다른 선택안으로, 도 1에 도시된 두 개의 레벨 감지기(22)가 사용될 수 있다. 탱크(23")는 또한 가스구(11")를 가질 수 있다. 질소, 아르곤, SF₆및 CO₂로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 가스와 같은 불활성 가스가 (예를 들면 압력 탱크로부터 가압된 상태로) 용융 챔버(23")로 투입된다. 주입된 가스의 압력은 공기가 유지 챔버(86)를 통하여 용융 탱크(23")로 들어오는 것을 방지하기 위해 대기압 이상인 것이 바람직하다. (주입된 가스는 챔버(86)를 통하여 외부로 흐르게 되고, 따라서 공기가 챔버(86) 내부로 흐르는 것을 방지하게 된다.)

도 5b에 도시된 용융 챔버는 또한 히터(25"), 필터 또는 스크린(24") 및 도 3에 도시된 공급기 탱크(23')와 유사하게 탱크 바닥 위쪽에 위치한 공급구(27")를 포함한다. 필터는 도 1에 도시된 바와 같이 공급구(27")의 내부 또는 공급구(27")의 위쪽에 형성될 수 있다.

다른 선택안으로, 도 5c에 도시된 진공 펌프(87)가 두 개의 도어(82 및 84) 사이의 챔버(86) 내에 부착될 수 있다. 잉곳(63)이 챔버(86)로 들어가게 되면, 두 개의 도어(82, 84)는 닫혀지고 진공 펌프가 챔버(86) 내를 거의 진공 상태로 만든다. 그 후에 도어(84)는 잉곳(63)을 용융 탱크(23") 내부로 방출하기 위해 열리게 되며, 도어(84)가 열릴 때 챔버(86)는 진공 상태에 있기 때문에 용융 탱크(23")로 어떤 공기도 들어가지 않는다.

도 5d에 도시된 바와 같이 불활성 가스 스크린(90)은 불활성 가스 공급원으로부터 도어(82 및/또는 84)의 뒤쪽을 가로질러 선택적인 흡입 파이프 또는 배출구(89)를 통해 흘러나가도록 제작될 수 있다. 불활성 가스 스크린(90)은 공기가 챔버(86)와 탱크(23")로 들어가는 것을 막는다. 불활성 가스는 아르곤, 질소, CO₂및 SF₆로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 가스로 이루어질 수 있다. 도 5d의 가스 스크린은 용융 탱크(23")로의 공기 침투를 최소화할 수 있도록 도 5c의 진공 펌프와 결합되어 사용될 수 있다. 용융 탱크 가스구(11"), 도어들(82, 84), 진공 펌프(87) 및 불활성 가스 스크린(90)과 같은 공기 제어 수단들은 모두 용융 탱크 및/또는 유지 챔버 내부로 공기가 유입되는 것을 방지하여 폭발 가능성을 감소시키기 위해 사용된다.

도 5e와 도 5f는 도 5a에 대한 다른 장입 시스템을 보여준다. 유지 챔버(66')는 가동 통공 플레이트(72)를 이용한다. 도 5e는 공급기(23)로의 진입이 차단된 장입 시스템의 평면도를 보여준다. 가동 통공 플레이트(72)는 잉곳보다 큰 통공(73)을 가진다. 더 이상의 잉곳이 공급기(23)에 추가되지 않아야 할 경우, 플레이트(72)는 가동 아암(74)에 의해 일측으로 이동되어 공급기의 입구를 막게 된다. 도 5f에 도시된 바와 같이, 잉곳이 공급기(23) 내부로 추가되어야 할 경우, 플레이트(72)는 타측으로 이동하게 되고, 통공(73)은 공급기(23)의 입구와 일치하게 된다. 여기에서, 잉곳은 컨베이어(61')로부터 떨어져 통공(73)을 통과하여 공급기(23) 내부로 들어간다. 도 5e 및 도 5f에 도시된 실시예에서, 통공 플레이트(72)는 도 5b에 도시된 푸쉬 아암(64)과 피스톤(68) 대신에 이용된다. 그러나, 통공 플레이트(72)는 푸쉬 아암(64)과 피스톤(68)에 부가하여 사용될 수 있다. 이 경우에, 플레이트(72)는 경사진 표면(67)을 미끄러져 내려가는 잉곳의 진입을 막는다.

도 5g와 도 5h는 도 5e 및 도 5f에 대한 또 다른 장입 시스템을 보여준다. 이 실시예에서, 유지 챔버(66")는 가동 통공 플레이트(72) 대신에 가동 카바 플레이트(75)를 이용한다. 카바 플레이트(75)는 공급기(23)의 입구를 막기에 충분하도록 대략적인 원형의 형상을 가진다. 도 5g는 공급기(23)로의 진입이 차단된 장입 시스템의 평면도를 보여준다. 가동 아암(74')은 컨베이어(61")로부터 떨어지는 잉곳의 진입을 막기 위해 카바 플레이트(75)를 공급기(23)의 입구 위로 이동시킨다. 도 5h에 도시된 바와 같이, 잉곳이 공급기(23) 내부로 보충될 때에는, 공급기(23)의 입구를 노출시키기 위해 카바 플레이트(75)는 타측으로 이동하거나 (도면의 평면을 벗어나) 올려지게 된다. 컨베이어(61")로부터 떨어지는 잉곳은 공급기(23) 내부로 직접 떨어질 수 있다. 도 5g 및 도 5h에 도시된 실시예에서, 카바 플레이트(75)는 도 5a에 도시된 푸쉬 아암(64)과 피스톤(68) 대신에 이용된다. 그러나, 카바 플레이트(75)는 푸쉬 아암(64)과 피스톤(68)에 부가하여 사용될 수 있다.

도 5i는 도 5a에 대한 또 다른 장입 시스템을 보여준다. 공급기(23)의 입구(78)는 원통과 같은 가동 이송 챔버(76)에 의해 막혀진다. 원통(76)은 통공(77)을 가진다. 통공(77)은 도 5j에 도시된 바와 같이 컨베이어(81')와 같은 높이에 있다. 더 많은 잉곳(63)을 공급기(23)에 추가하는 것이 요구될 때, 가동 아암(74")은 통공(77)이 컨베이어(81')의 단부와 정렬되는 위치로 원통을 이동시켜 잉곳이 컨베이어(81')로부터 통공(77)을 통해 원통(76) 내부로 떨어지도록 하며 입구(78)를 통해 공급기(23) 내부로 내려가도록 한다. 공급기(23)로의 진입을 차단하기 위해, 가동 아암(74")은 원통(76)을 어떠한 방향(예를 들면, 위로, 좌측으로 또는 우측으로)으로든지 이동시켜 컨베이어의 단부가 더 이상 통공(77)과 정렬되지 않도록 한다. 이송 챔버(76)가 원통으로서 설명되었지만, 이것은 입방체 등과 같은 어떠한 다른 형상도 가질 수 있다. 이송 챔버는 또한 도 5a에 도시된 푸쉬 아암(64) 및 피스톤(68)과 함께 사용될 수 있다. 이 경우에, 잉곳(63)은 공급기(23) 내부로 직접 떨어지는 대신에 이송 챔버 내부로 경사진 표면(67)을 미끄러져 내려온다. 이송 챔버(76)는 또한 도 5b의 유지 챔버(86)와 함께 사용될 수 있다. 이것은 도 5j에 도시된다.

도 5j는 유지 챔버(86') 내의 컨베이어(81')로 잉곳을 공급하는 승강기(100)를 보여준다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 유지 챔버(86)는 하나 또는 두 개의 도어(82, 84)를 가질 수 있다. 도 5j에서는, 단지 하나의 도어(82')가 명확하게 도시된다. 잉곳은 승강대(101)에 올려져 유지 챔버(86') 쪽으로 상승된다. 각각의 승강대는 승강대 베이스(102)와 적어도 하나의 커넥터(104)에 의해 결합된 가동 승강대 상판(103)을 구비한다. 각각의 승강대가 컨베이어(81')의 상단부에 도달하면, 리프팅 부재(105)가 기둥(106)을 위로 이동시키고 승강대 상판(103)의 뒤쪽 단부를 밀어 올린다. 승강대 상판(103)의 뒤쪽 단부는 리프팅 부재(105)에 의해 승강대 베이스(102)의 위로 올려지며, 이는 잉곳(63)을 승강대 상판에서 컨베이어(81')의 위로 미끄러지게 한다. 잉곳(63)은 컨베이어(81')로부터 공급기 내부로 이동한다. 잉곳(63)은 다른 대안으로 도 5i 및 도 5j에 도시된 이송 챔버(76)를 통하여 이동할 수 있다. 잉곳이 승강대 상판으로부터 제거된 후에, 리프팅 부재는 기둥(106)을 아래로 이동시키고, 승강대 상판(103)을 승강대 베이스(102) 상에 내려 놓는다. 그러면 리프팅 부재(105)는 첫번째 승강대(101)와 분리되고, 그 다음 승강대(101)가 상승하여 상기 과정이 반복된다.

커넥터(104)는 승강대 상판(103)과 베이스(102)를 회전 가능하게 연결하는 볼트가 될 수 있다. 바람직하게는, 승강대 상판은 리프팅 부재(105)에 의해 대략 20도 정도 회전 상승한다. 다른 대안으로서, 승강대 상판만이 아니라 전체 승강대(101)가 리프팅 부재에 의해 올려질 수 있다. 승강기(100)는 또한 도 5a에 도시된 유지 챔버(66)와 함께 사용될 수 있으며, 그리고 잉곳은 공급기(23) 내부로 경사진 표면(67)을 미끄러져 내려온다

바람직하게는, 리프팅 부재(105)는 도어의 개방과 동기된다. 예를 들면, 리프팅 부재(105)가 기둥(106)을 위로 이동시키면, 잉곳(63)이 유지 챔버(86') 내부로 들어갈 수 있도록 도어(82')도 동시에 열리게 된다. 더 나아가, 도 5e 내지 도 5h에 도시된 카바 플레이트(72 또는 75) 또는 도 5i에 도시된 이송 챔버(76) 또한 도어(82')와 동기될 수 있다. 따라서, 도어(82')가 닫혀진 후에는, 카바 플레이트 또는 이송 챔버는 공급기(23)로의 진입을 개방하기 위해 이동될 수 있다. 만약 (도 5b에 도시된) 뒤쪽 도어(84)도 존재한다면, 이것은 앞쪽 도어(82')가 닫힌 후에 열리게 된다. 승강기(100) 또한 도 5a에 도시된 컨베이어(61) 및 유지 챔버(66)와 함께 사용될 수 있다.

도 5k는 실질적으로 수직의 출구 봉쇄 막대를 사용하는 공급기(23)의 또 다른 실시예를 보여준다. 도 1 (도 5b 또한)에서 공급구(27)는 격자(grate) 형상의 필터(24)에 의해 막혀진다. 격자는 용융되지 않은 금속 조각이 공급구(27)을 통해 통(30) 내부로 공급기(23)를 빠져나가는 것을 방지하기 위해 필요하게 된다. 그러나, 금속 잉곳(63)은 공급구의 바닥으로 가라 앉아 격자 상에 편평하게 놓이게 된다. 이 상태는 액상 금속이 공급구(27")를 통해 통(30) 내부로 흐르는 것을 잉곳이 실질적으로 막기 때문에 바람직하지 않다. 잉곳이 격자를 막는 것을 방지하기 위해, 출구 봉쇄 막대(76)는 도 5k에 도시된 바와 같이 공급구(27") 위쪽에 사용된다. 막대는 가라앉은 잉곳(63)이 공급구(27")를 가로질러 편평하게 놓여 그것을 막는 것을 방지할 만큼 긴 어떠한 형상으로도 될 수 있다. 예를 들면, 도 5k에 도시된 바와 같이, 용융되는 동안 잉곳(63)이 공급기(23")의 가장자리를 향해 안착되도록 하기 위해 공급구 중앙의 막대는 공급구의 원주 근처의 막대보다 위로 올라올 수 있다. 피더 탱크(23"') 또한 도 3에 도시된 바와 같이 공급구(27"')보다 낮은 위치에 있는 바닥면을 가진 하부 영역을 가질 수 있다. 가라 앉아서 막대(76)와 접촉하게 되는 잉곳은 옆으로 벗어나 하부 영역쪽으로 치우칠 것이다. 잉곳은 하부 영역 내에서 공급구(27"')를 막는 일 없이 용융된다.

도 7a는 유압기(32) 상에 배열된 지지 리브 또는 핀(34)를 가진 본 발명의 다른 실시예의 측면도를 보여준다. 도 7a는 척도를 맞추지 않았으며 그리고 통(30) 두께는 명확히 하기 위해 과장되었다. 히터(70)가 존재하나 명료하게 하기 위해 도 7로부터 빠져 있다. 핀(34)은 바람직하게는 유압기(32)에 부착되며 그리고 통의 길이방향을 따라 동축으로 이동하도록 그리고/또는 통의 축(38) 주위로 회전운동하도록 통(30)의 내주면상을 슬라이딩할 수 있다. 그 동작은 핀(34)을 통(30)의 내주면 둘레로 회전시킨다. 선택 가능한 대안으로, 맨 몸의 유압기(32)가 미끄러질 수 있도록 하는 방식으로 핀(34)은 통(30)의 내주면에 부착될 수 있다. 핀(34)은 유압기(32)과 같은 재료로 만들어질 수 있으며 또는 요구되는 공정 온도를 견딜 수 있는 다른 재료로 만들어질 수 있다. 핀의 목적은 두가지이다. 첫째 목적은 유압기(32)가 통의 축(38)으로부터 벗어나 기울어지거나 흔들리는 것을 방지하는 것이다. 유압기(32)는 꽤 길기 때문에 , 핀(34)이 없으면 기울어지는 경향을 가진다. 유압기의 지지되지 않는 앞부분은 중력으로 인해 통 내면의 상부보다 통 내면의 바닥부에 더 근접하게 된다. 핀(34)은 통(30)의 내면과 접촉함에 의해 유압기가 기울어지거나 흔들리는 것을 방지하며, 따라서 유압기(32)는 통의 축과 정렬되고 중심이 맞추어진 상태로 유지된다. 두번째 목적은 용융 금속의 균일한 온도 분포를 강화하는 것이다.

도 7a에 도시된 바와 같이, 밸브(17)의 내측에서 이동하는 유압기의 일부 구역(32c)에는 밸브와 충돌하지 않도록 핀이 없다. 도 7a에서 표시된 A-A'선 단면도는 도 7b에 도시된다. 보여지는 바와 같이, 핀(34)은 금속이 통을 통하여 흐를 수 있도록 하기 위해 유압기(32)의 외주 전체의 둘레에 연장되지 않는다. 핀(34)은 유압기(32)의 둘레에 몇개의 다른 형태로 배열될 수 있다. 예를 들면, 도 7c에 도시된 바와 같이, 두 개의 핀이 주기적 간격(36)을 갖고 로드의 서로 반대측에 각각 배열될 수 있다. 각각의 간격은 같거나 또는 다른 길이로 될 수 있다. 예를 들면, 핀은 유압기의 타단부에서 보다 유압기의 일단부에서 서로 가깝게 벌어질 수 있으며, 또는 핀은 유압기의 일단부 또는 양측 단부에서 보다 유압기의 중간에 보다 가까운 하나 또는 그 이상의 부분에서 서로 더 가깝게 벌어질 수 있다. 다른 대안으로서, 도 7d에 도시된 바와 같이, 두 개 보다 많은 핀(예를 들면 세 개)이 유압기의 둘레에 소정 간격(39)을 갖고 배열될 수 있다. 다시 말하면, 유압기(36)의 길이 방향의 간격들 그리고 유압기(39)의 외주 둘레의 간격들은 같거나 또는 다른 길이로 될 수 있다. 더 나아가, 도 7e에 도시된 바와 같이, 핀(34)은 통의 축에 대해서 90도가 아닌 하나 또는 그 이상의 각도로 기울어질 수 있다. 그렇지 않으면, 다른 핀들이 90도와 다른 각도로 기울어지는 반면에 몇몇의 핀(34)은 90도로 기울어질 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 로드를 따라 동일한 또는 동일하지 않은 간격으로 벌어진 두 개 이상의 기울어진 핀들이 있을 수 있다. 더 나아가, 도 7f에 도시된 바와 같이, 유압기의 길이를 따라 또는 유압기의 외주 둘레에 배열된 핀들의 폭 및/또는 두께는 다를 수 있다. 핀들은 또한 도 7g에 도시된 바와 같이 유압기의 길이에 대해 양측으로 엇갈리게 배치될 수 있다. 핀들(34)이 유압기(32)이 아닌 통의 내측에 설치된다 하더라도, 일반적으로 상기 다른 배열들의 하나 또는 그 이상의 어떠한 조합도 가능하다. 핀들(34)을 가진 유압기(32)은 또한 도 3 내지 도 5에서 보여준 실시예와 함께 사용될 수 있다.

도 8a 내지 도 8d는 사출 챔버(50')의 또 다른 실시예의 측면도를 보여준다. 이 실시예에서, 피스톤(45')은 내측부(46)과 외측부(47)의 두 부분으로 구성된다. 외측부는 실질적으로 속이 빈 실린더이며 그리고 내측부는 실질적으로 외측부의 내측에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 실린더이다. 두 부분은 개별적인 구동 메카니즘을 가진다. 도 8a는 금속이 사출 챔버(50') 내부로 흐르 수 있도록 하기 위해 유압기(32)가 통(30) 내부로 후진되었을 때의 상태를 보여준다. 피스톤의 내측부(46)는 금속이 다이(14"') 내부로 흐르는 것을 방지하기 위해 사출 노즐(57"')로부터의 출구(58)를 막기 위해 완전히 연장되어 있다. 피스톤의 외측부(47)는 사출 챔버(50')의 부피를 원하는 부피로 늘리기 위해 후진한다. 마찬가지로, 유압기(32)은 통(30) 내에서 후진한다. 이러한 형상에서는, 금속은 통(30')으로부터 사출 챔버(50') 내부로 흐른다. 그러나 사출 노즐 구멍(58)이 피스톤의 내측부(46)에 의해 막혀져 있기 때문에 금속이 사출 노즐 구멍(58)을 통해 다이 내부로 미리 흐르지는 않는다. 가열 요소(70)가 존재하나 명료하게 하기 위해 도면으로부터 빠져 있다.

도 8b는 사출 챔버(50')의 작동에 있어서 다음 단계를 보여준다. 여기에서, 유압기(32)는 통(30)으로부터 사출 챔버(50')로 잔류 금속을 전진시키기 위해 통(30) 내부로 완전히 전진한다. 피스톤의 내측부(46)는 사출 노즐 구멍(58)을 막기 위해 여전히 완전히 전진하여 있다. 피스톤의 외측부(47)는 금속이 통(30)으로부터 사출 챔버(50') 내부로 흐를 수 있도록 여전히 후진하여 있다. 이 형상은 또한 금속이 미리 다이로 흐르는 것을 방지한다.

도 8c는 사출 챔버(50')의 작용에 있어서 다음 단계를 보여준다. 피스톤의 내측부(46)는 피스톤의 외측부(47) 내부로 후진된다. 사출 노즐은 이제 열리게 된다. 그러나, 통의 입구가 전진된 유압기(32)에 의해 막혀지기 때문에 금속은 통(30)으로부터 사출 챔버(50') 내부로 더 이상 흐르지 않는다.

도 8d는 사출 챔버(50')의 작동에 있어서 마지막 단계를 보여준다. 피스톤(45')의 내측부(46) 및 외측부(47)는 사출 챔버(50') 내의 용융 금속을 사출 노즐(57"')을 통해 다이(14"') 내부로 밀어 넣기 위해 함께 왼쪽으로 밀려진다. 위에서 설명한 바와 같이, 피스톤(45')이 왼쪽으로 이동하기에 앞서 사출 노즐(57"')은 다이 내의 입구와 연결되도록 전방으로 이동한다.

도 8d에 도시된 단계 뒤에, 도 8a에 도시된 바와 같이, 피스톤의 내측부(46)가 사출 노즐 입구(58)를 막는 위치에 있는 반면에 유압기(32)와 피스톤의 외측부(47)는 후진되며, 그리고 필요에 따라 상기 과정이 반복된다.

선택 가능한 대안으로, 피스톤의 내측부(46)는 도 8c에 도시된 바와 같이 완전히 후진하는 대신에 금속이 다이 입구로 들어갈 수 있도록 (도 8c에서 점선으로 표시된 것처럼) 피스톤의 외측부(47) 내부로 부분적으로 후진될 수 있다. 더 나아가, 피스톤의 내측부(46)는 사출 노즐(57"') 내부로 이동할 수 있으며 그리고 도 8d에 실선으로 표시된 바와 같이 피스톤의 외측부(47)만큼 왼쪽으로 이동하는 대신에 (도 8d에 점선으로 표시된 것처럼) 피스톤의 외측부(47)보다 더 왼쪽으로 나아갈 수 있다. 따라서, 노즐 차단 플레이트는 피스톤의 내측부(46)로 대체될 수 있는데, 그 두 개는 동일한 기능을 수행하기 때문이다. 따라서, 도 8a 내지 도 8d의 장치는 도 1에서 필요로 하는 두 개의 모터(하나는 피스톤을 작동시키기 위한 것이고 다른 하나는 차단 플레이트를 작동시키기 위한 것이다) 대신에 두 부분으로 된 피스톤을 이동시키기 위해 단지 하나의 모터만 필요로 하기 때문에 도 1의 장치를 개선한 것이다.

더 나아가, 도 8a 내지 도 8d에 도시된 장치는 금속이 노즐 구멍 내에 축적되는 것을 방지하며, 그리고 피스톤의 내측부(46)가 사출 노즐(57"') 내의 용융 금속을 다이 입구 내부로 밀어 낼수 있도록 한다. 두 부분으로 된 피스톤이 없으면, 도 9에 도시된 바와 같이 용융 금속은 피스톤에 의한 사출 동작 후에도 종래의 사출 노즐 내에 축적되어 플러그(91)처럼 응고될 수 있다. 노즐의 팁(93)이 다이(94)(또는 다이 지지벽) 보다 차가운 벽에 접촉하게 되므로 플러그(91)는 사출 노즐(90)의 출구 구멍(92) 내에 형성된다. 따라서, 노즐의 팁은 사출 챔버의 나머지 부위보다 낮은 온도를 가지게 된다. 이러한 플러그는 사출 노즐로부터의 배출을 차단하고, 이에 따라 금형 내부로 사출되는 금속의 양을 줄이거나 또는 장치의 작동을 저해하므로 바람직하지 않다.

그러나, 도 8a 내지 도 8d에서는 피스톤의 내측부(46)가 피스톤의 사출 동작 전에 노즐의 내측으로부터 사출 노즐 구멍을 막으며, 따라서 어떠한 금속도 구멍 내에 축적되는 것을 방지하게 된다. 부가하여, 피스톤의 내측부는 도 8a에 도시된 바와 같이, 구멍 내부로 연장되어 있는 피스톤 내측부(46)의 경사진 팁(49)을 포함함으로써 구멍 내에 축적될 수 있는 어떠한 잔류 금속도 밀어 낼 수 있도록 고안될 수 있다.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예를 보여준다. 이 실시예에서, 보조 가스 배출구(110)가 추가된다. 보조 가스 배출구는 용융 금속(115)과 피스톤(45) 사이에 포획된 가스(111)가 사출 챔버를 빠져 나갈 수 있도록 한다. 피스톤 둘레의 개구에 부가하여 가스 배출구(110)를 사용하면 보다 많은 가스가 사출 챔버를 빠져 나갈 수 있게 된다. 다른 대안으로, 배출구(110)는 포획된 가스를 배출시키기 위한 유일한 수단으로 구비될 수 있다. 배출구(110)는 바람직하게는 사출 챔버의 입구와 피스톤의 후진된 위치 사이에 위치한다. 배출구는, 사출 챔버 내에 포획된 가스를 배출시킬 수 있도록 하고, 공기가 장치의 외부로부터 사출 챔버 내부로 들어오지 못하도록 하며 그리고 금형 내부로 사출하는 동안 용융 금속이 그것을 통해 빠져 나가지 못하도록 할 수 있는 어떠한 구조도 포함할 수 있다. 예를 들면, 배출구(110)는 다공성 세라믹(112)과 같은 반투과성 재료를 포함할 수 있다. 다공성 재료는 가스는 통과할 수 있도록 하나 용융 금속은 통과할 수 없도록 한다. 배출구는 가스는 빠져 나갈 수 있도록 하나 외부의 공기가 사출 챔버로 들어오는 것을 방지할 수 있는 일방향 밸브(114)를 포함하는 배출 파이프(113)에 연결될 수 있다.

도 11a 및 도 11b는 피스톤의 또 다른 작동 방법을 보여준다. 용융 금속(115)을 금형(14) 내부로 사출하기에 앞서, 노즐 차단 플레이트(15)가 금속이 금형 내부로 흐르는 것을 막고 있는 동안 피스톤은 부분적으로 전방으로 전진한다. 피스톤의 전방 이동은 포획된 가스를 사출 챔버의 외부로 배출시킨다. 가스는 피스톤과 사출 챔버의 벽 사이의 공간을 통해 그리고 만약 있다면 배출구(110)를 통해 빠져 나간다. 그러나, 노즐 차단 플레이트가 노즐을 막고 있기 때문에 피스톤의 전방 이동이 용융 금속을 금형 내부로 사출시키지는 않는다. 포획된 가스가 사출 챔버 밖으로 배출되면, 도 11b에 도시된 바와 같이 금속을 금형 내부로 사출하기 위해 차단 플레이트는 올려지고 피스톤은 전방으로 전진한다.

만약 도 8a 내지 도 8d에 도시된 두 부분으로 된 피스톤이 사용되면, 유사한 가스 배출 방법이 사용될 수 있다. 두 부분으로 된 피스톤의 내측부가 사출 노즐을 막고 있는 동시에, 외측부는 포획된 가스를 사출 챔버 외부로 배출하기 위해 부분적으로 전방으로 전진한다. 그 후에, 피스톤의 내측부가 후진함에 따라, 사출 노즐은 열려지고 피스톤은 금속을 금형 내부로 사출하기 위해 전방을 전진한다.

도 12a는 본 발명에 따른 통의 또 다른 실시예를 보여준다. 이 실시예에서, 유압기는 내측부(32d)와 외측부(32e)의 두 부분으로 구성된다. 외측부(32e)는 내측부(32d) 상에 슬라이딩 가능하게 설치되며 통(30)의 축을 따라 전진 및 후진할 수 있다. 내측부(32d)는 단면이 대략 원형이며, 외측부(32e)는 내측부(32d)의 직경보다 약간 큰 내경을 가진 전체적으로 도우넛 형상의 단면을 가진다. 두 부분으로 된 유압기는 도 8a 내지 도 8d에 도시된 두 부분으로 된 피스톤과 원칙적으로 유사하게 작동한다. 각각의 사출 사이클 후에, 유압기의 외측부(32e)가 완전히 후진하는 반면에 유압기의 내측부(32d)는 부분적으로 후진한다. 용융 금속이 공급기(23)로부터 통(30)을 통해 사출 챔버(50) 내부로 흐름에 따라, 유압기의 내측부(32d)는 통의 길이방향 아래쪽으로 연장되어 용융 금속의 온도를 균일하게 유지시키기 위해 그 축에 대해 회전한다. 그 때 외측부(32e)는 통 내의 용융 금속을 사출 챔버 내부로 밀어내기 위해 전방으로 전진한다. 용융 금속을 사출 챔버로부터 금형으로 사출하기에 앞서, 배출구(37)를 통해 통으로 진입하는 것은 차단되어야 한다. 이것은 유압기의 내측부(32b)의 단부로 배출구(37)를 막거나 또는 유압기의 두 부분으로 배출구(37)를 막음으로써 성취될 수 있다. 배출구(37)의 형상은 합쳐진 두 부분으로 된 유압기의 선단부와 일치할 수 있으며, 이는 도 12b에 도시된 바와 같이 유압기의 두 부분이 완전히 전진하였을 때 그들이 배출구(37)를 막는 것이 가능하도록 한다. 외측부(32e)가 완전히 전진하였을 때, 이것은 용융 공급기(23)로부터 통(30)으로의 입구를 실질적으로 막으며, 이것은 유압기의 외측부가 완전히 전진하였을 때 용융 금속이 실질적으로 통(30)으로 들어오지 않게 한다.

도 1 내지 도 12에 도시된 모든 실시예는 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고서도 함께 또는 분리되어 또는 어떠한 조합이나 치환하여 사용할 수 있다는 것을 주목하는 것은 중요하다. 다시 말하면, 도 2 내지 도 8에서 보여준 하나 또는 그 이상의 개선점들은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고서도 도 1에 도시된 기본적인 장치에 부가될 수 있다.

이 출원은 미합중국 예비 출원 번호 60/080,078 (1998년 3월 31일 출원)의 우선권을 주장하며, 그 전체적인 내용은 병합되었다.

본 발명에 따른 특별한 실시예들이 위에서 도시되고 설명되었지만, 본 발명은 첨부된 청구범위 내에서 다양한 형태와 실시예들을 가질 수 있다는 것은 명백할 것이다.

Claims

금형 내부로 용융 재료를 사출하는 방법에 있어서:

용융 재료를 제1 챔버 내부로 투입하는 단계;

상기 용융 재료의 적어도 일부가 상기 제1 챔버를 통과하여 제2 챔버 내부로 들어가도록 하는 단계;

상기 제1 챔버 내부에 잔류된 용융 재료의 적어도 일부를 상기 제2 챔버 내부로 밀어내는 단계;

용융 재료를 상기 제2 챔버로부터 금형 내부로 사출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 금형 내부로 용융 재료를 사출하는 방법.
제 1항에 있어서, 용융 재료를 상기 제1 챔버로부터 상기 제2 챔버 내부로 끌어 들이기 위해 상기 제2 챔버 내에 흡입력을 생성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 2항에 있어서, 상기 제2 챔버 내의 흡입력은 용융 재료 일부를 상기 제1 챔버로부터 상기 제2 챔버 내부로 밀어내기 전에 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 2항에 있어서, 용융 재료를 상기 제2 챔버 내부로 끌어 들이는 흡입력을 생성시키기 위해 상기 제2 챔버 내의 피스톤이 후진하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 제1 챔버 내의 유압기는 용융 재료 일부를 상기 제1 챔버로부터 상기 제2 챔버 내부로 밀어 내기 위해 전진하는 반면에 사출하는 동안에는 용융 재료가 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버 사이로 흐르는 것을 방지하기 위해 상기 제1 챔버의 배출구를 막는 것을 특징으로 하는 방법.
제 5항에 있어서, 상기 제1 챔버는 용융 재료가 단지 상기 제2 챔버쪽으로만 통과되도록 하는 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 6항에 있어서, 사출하는 동안 용융 재료가 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버 사이로 통과되는 것을 방지하기 위해 상기 제1 챔버의 배출구를 상기 유압기의 단부가 밀폐하도록 상기 유압기가 전진하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 5항에 있어서, 상기 제1 챔버 내의 용융 재료의 균일한 온도 분포를 강화하기 위해 상기 유압기를 회전시키는 단계를 포함하며, 상기 유압기는 지지 핀들을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 용융 재료는 액상의 금속인 것을 특징으로 하는 방법.
제 9항에 있어서, 상기 용융 재료는 용융된 마그네슘 합금인 것을 특징으로 하는 방법.
제 9항에 있어서, 상기 사출된 금속은 금형 내에서 금속 부품으로 응고되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 용융 재료가 상기 제1 챔버로부터 상기 제2 챔버로 통과하는 것을 돕기 위해 중력이 작용하도록 상기 제1 챔버는 상기 제2 챔버 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 12항에 있어서, 상기 제2 챔버 내부로 통과하는 용융 재료는 상기 제2 챔버 내에 존재하는 적어도 하나의 가스의 적어도 일부를 상기 제2 챔버 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 제2 챔버 내에 존재하는 적어도 하나의 가스의 적어도 일부는 상기 용융 재료의 통과를 막는 제2 재료를 통해 상기 제2 챔버를 빠져 나가는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서,

고상 재료를 공급기 내부로 투입하는 단계;

상기 공급기 내에서 상기 재료를 용융하는 단계; 및

상기 재료를 상기 공급기로부터 상기 제1 챔버 내부로 투입하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 15항에 있어서, 상기 고상 재료는 적어도 하나의 금속 잉곳인 것을 특징으로 하는 방법.
제 16항에 있어서,

적어도 하나의 금속 잉곳을 제3 챔버 내부로 투입하는 단계; 및

상기 적어도 하나의 금속 잉곳을 상기 제3 챔버로부터 상기 공급기 내부로 이송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 17항에 있어서, 상기 제3 챔버와 상기 공급기 중 적어도 하나는 불활성 가스 분위기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 18항에 있어서, 상기 불활성 가스는 아르곤, 질소, SF₆및 CO₂중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 18항에 있어서,

가) 적어도 하나의 도어;

나) 진공 펌프;

다) 적어도 하나의 불활성 가스 스크린;

중에서 적어도 하나에 의해 불활성 가스 분위기를 유지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 17항에 있어서,

상기 제3 챔버로의 제1 도어를 여는 단계;

적어도 하나의 금속 잉곳을 상기 제3 챔버 내부로 진입시키는 단계;

상기 제1 도어를 닫는 단계;

제2 도어를 여는 단계; 및

상기 적어도 하나의 금속 잉곳을 상기 제3 챔버로부터 상기 공급기 내부로 진입시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 17항에 있어서,

상기 금속 잉곳을 상기 제3 챔버 내부로 투입하는 단계; 및

상기 금속 잉곳을 경사면을 따라 상기 공급기 내부로 이송시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 17항에 있어서, 가동 카바 플레이트에 의해 상기 제3 챔버로부터 상기 공급기로의 진입을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 23항에 있어서, 상기 가동 카바 플레이트는 진입 통공을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
제 15항에 있어서, 가동 이송 챔버에 의해 상기 공급기로의 진입을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 25항에 있어서, 상기 가동 이송 챔버는 진입 통공을 가지는 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서,

상기 제2 챔버 내의 사출 노즐을 개방하는 단계;

피스톤의 전진에 의해 용융 금속을 상기 사출 노즐을 통해 금형 내부로 사출하는 단계; 및

상기 사출 노즐을 폐쇄하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 27항에 있어서, 상기 사출 노즐은 노즐 차단 플레이트에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 27항에 있어서,

용융 금속을 상기 금형 내부로 사출하기에 앞서, 상기 제2 챔버 내에 존재하는 적어도 하나의 가스의 적어도 일부를 용융 재료의 통과를 막는 적어도 하나의 재료를 통해 상기 제2 챔버 외부로 배출시키기 위해 시일부재에 의해 둘러싸인 피스톤을 부분적으로 전진시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 5항에 있어서,

사출하는 동안 용융 재료가 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버 사이로 통과하는 것을 방지하기 위해 상기 유압기가 상기 제1 챔버의 배출구를 밀폐하도록 상기 제1 챔버 내의 유압기를 전진시키는 단계;

상기 제2 챔버 내의 사출 노즐을 개방하는 단계;

피스톤의 전진에 의해 용융 재료를 상기 사출 노즐을 통해 금형 내부로 사출하는 단계;

상기 유압기를 후진시키는 단계; 및

상기 사출 노즐을 막도록 상기 피스톤의 내측부를 완전히 전진시키는 반면에, 용융 재료를 상기 제1 챔버로부터 상기 제2 챔버 내부로 끌어 들일 수 있도록 상기 제2 챔버 내에 흡입력을 생성시키기 위해 상기 피스톤의 외측부를 후진시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항의 방법에 의해 제조된 성형금속에 있어서,

대략 21.0㎝ × 29.7㎝의 크기에서 1㎜보다 작거나 같은 두께를 가진 적어도 하나의 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 성형 금속.
금형 내부로 용융 재료를 사출하기 위한 장치에 있어서:

용융 재료를 저장하는 제1 챔버;

상기 제1 챔버로부터 배출구를 통해 상기 제2 챔버 내부로 인도되도록 용융 재료의 적어도 일부를 밀어 붙이기 위해 상기 제1 챔버를 통해 이동하는 유압기; 및

(가) 용융 재료의 적어도 일부를 상기 제1 챔버로부터 상기 배출구를 통해 상기 제2 챔버 내부로 끌어 들이는데 도움을 주는 흡입력을 생성시키기 위해 후진하며, 그리고

(나) 용융 재료를 금형 내부로 사출하기 위해 전진하는

상기 제2 챔버 내의 피스톤;을 포함하는 것을 특징으로 하는 금형 내부로 용융 재료를 사출하기 위한 장치.
제 32항에 있어서, 상기 제1 챔버는 일단부에 용융 재료가 단지 상기 배출구쪽 방향으로만 통과하도록 하는 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 32항에 있어서, 상기 유압기는 지지 핀들을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
제 32항에 있어서, 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버의 내부 온도를 조절하기 위한 가열 요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 32항에 있어서, 상기 제2 챔버의 일단부에 용융 금속이 이를 통해 금형 내부로 사출되는 개방된 노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 36항에 있어서, 상기 노즐을 막으며 사출하는 동안 상기 노즐이 금형과 연결되도록 종방향으로 이동하는 노즐 차단 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 37항에 있어서, 상기 노즐 차단 플레이트에 접촉되는 가열 요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 32항에 있어서, 상기 제1 챔버는 상기 제2 챔버 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 32항에 있어서, 상기 제1 챔버는 상기 제2 챔버에 대해 30도와 60도 사이의 각도로 기울어진 것을 특징으로 하는 장치.
제 32항에 있어서, 상기 제2 챔버는 적어도 하나의 가스 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 41항에 있어서, 상기 가스 배출구는,

가) 상기 피스톤과 상기 제2 챔버의 벽 사이의 공간;

나) 상기 피스톤 둘레의 시일부재; 및

다) 가스는 투과시키고 액체의 투과는 막는 재료와 결합되는 상기 제2 챔버의 벽에 있는 개구; 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 32항에 있어서,

공급구에 의해 상기 제1 챔버와 연결되는 공급기; 및

상기 공급기를 위한 적어도 하나의 가열 요소;를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 43항에 있어서, 상기 공급기와 연통되는 제3 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 44항에 있어서, 상기 제3 챔버는,

금속 잉곳을 상기 제3 챔버 내부로 미는 푸쉬 아암; 및

상기 금속 잉곳의 상기 공급기로의 이송을 보조하기 위한 경사면;을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 44항에 있어서, 상기 공급기와 상기 제3 챔버 중 적어도 하나 내에 불활성 가스 투입 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 44항에 있어서, 상기 제3 챔버는,

가) 적어도 하나의 도어;

나) 상기 제3 챔버에 연결되는 진공 펌프;

다) 컨베이어 벨트;

라) 적어도 하나의 가열 요소; 및

마) 적어도 하나의 불활성 가스 스크린; 중에 적어도 하나를 포함하는 것을 특증으로 하는 장치.
제 44항에 있어서, 상기 제3 챔버는 가동 카바 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 48항에 있어서, 상기 가동 카바 플레이트는 진입 통공을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 43항에 있어서, 진입 통공을 가지는 가동 이송 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 44항에 있어서,

금속 잉곳을 공급하기 위한 승강기; 및

상기 금속 잉곳을 상기 승강기로부터 상기 제3 챔버로 이송하기 위한 컨베이어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 51항에 있어서, 상기 승강기는,

적어도 하나의 회전 가능한 승강대;

상기 승강대가 그 둘레를 회전하는 적어도 하나의 커넥터; 및

상기 커넥터의 둘레로 회전하도록 상기 승강대을 들어 올리는 리프팅 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 43항에 있어서, 상기 공급기는 고상 재료가 상기 제1 챔버로 들어가는 것을 방지하기 위한 필터를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
제 53항에 있어서, 상기 필터는 격자 또는 적어도 하나의 수직 막대를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 32항에 있어서, 상기 피스톤은 외측부와 내측부를 포함하며, 상기 내측부는 재료가 사출 노즐을 통해 금형 내부로 흐르는 것을 방지하기 위해 상기 외측부에 대해 독립적으로 이동하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 32항에 있어서, 상기 유압기는 외측부와 내측부를 포함하며, 상기 내측부는 상기 외측부에 대해 독립적으로 이동하는 것을 특징으로 하는 장치.
금형 내부로 용융 재료를 사출하기 위한 장치에 있어서:

상기 용융 재료를 통과시키기 위한 통과 수단;

상기 용융 재료의 적어도 일부를 상기 통과 수단으로부터 용융 재료를 축적하기 위한 축적 수단 내부로 강제이동시키기 위한 강제이동 수단;

용융 재료의 적어도 일부를 상기 축적 수단 내부로 끌어 들이기 위해 상기 축적 수단 내에 흡입력을 생성시키기 위한 흡입 수단; 및

상기 용융 재료를 상기 축적 수단으로부터 금형 내부로 사출하기 위한 사출 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 금형 내부로 용융 재료를 사출하기 위한 장치.
제 57항에 있어서, 상기 용융 재료가 단지 상기 축적 수단쪽 방향으로만 통과되도록 하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 57항에 있어서, 상기 통과 수단 및 상기 축적 수단을 가열하기 위한 가열 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 57항에 있어서, 상기 축적 수단 내의 사출 노즐을 막는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 57항에 있어서, 상기 축적 수단으로부터 적어도 하나의 가스를 제거하기 위한 배출 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 57항에 있어서, 용융 재료를 형성하기 위해 고상 재료를 용융하기 위한 용융 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 62항에 있어서, 상기 고상 재료가 상기 통과 수단 내부로 들어가는 것을 방지하기 위한 필터링 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 62항에 있어서, 상기 용융 수단 내의 불활성 가스 분위기를 유지시키기 위해 상기 용융 수단 내부로의 고상 재료의 투입에 앞서 고상 재료를 유지하기 위한 유지 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 64항에 있어서, 고상 재료를 상기 유지 수단 내부로 이송하기 위한 이송 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 65항에 있어서, 상기 이송 수단은 상기 유지 수단의 도어가 열렸을 때 상기 고상 재료를 상기 유지 수단 내부로 이송하기 위해 상기 도어와 동기되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 57항에 있어서, 상기 용융 재료는 액상의 금속인 것을 특징으로 하는 장치.