KR20010107613A - 경금속 주물, 특히 마그네슘 및 마그네슘 합금의 부품을제조하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경금속 주조 부품, 특히 마그네슘이나 마그네슘 합금으로 된 경금속 부품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 경금속 주조 부품의 실용적이고 효율적인 제조를 가능하게 하고 공지의 해법에 비해 적은 기술적 비용을 필요로 하는, 방법 및 그 방법을 실시하기 위한 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 제조 공정이 외부에 대해 압력 밀폐적으로 폐쇄된 계 내에서 행해지는 것으로, 액체 금속의 가열이 주입부에 접경하는 용융 장치의 하부 부분에서 수행되며, 액체 금속이 공구(주형) 측으로부터 밸브 시트의 하부 영역까지에서 약 630℃의 온도를 가진 용융 상태로부터 응고(경화) 상태로 이행되며, 보호 기체의 공급과 회수가 차압 시스템을 통해 행해진다.

상기 방법을 수행하는 장치로서는, 용융 장치의 용기 내에 외부에 대해 압력 밀폐적으로 도입된 금속 유입관이 배치되어 있는데, 그 금속 유입관은 예비 용융 노로부터 체크 밸브를 통해 액체 금속을 공급한다. 용융 장치의 용기는 차압 시스템에 연결되어 있다. 또한 용융 장치의 용기 내에는 홈통 장치가 외부에 대해 압력 밀폐적으로 도입되어 있다.

Description

경금속 주물, 특히 마그네슘 및 마그네슘 합금의 부품을 제조하기 위한 방법 및 장치{Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Leichtmetallguβerzeugnissen, insbesondere von Teilen aus Magnesium bzw. Magnesiumlegierungen}

본 발명은 경금속 부품의 제조를 위한, 특히 마그네슘이나 마그네슘 합금으로된 경금속 부품을 제조하기 위한 방법 및 그 방법을 실시하기 위한 장치에 관한 것이다.

DE-OS 44 31 865로부터 특히 마그네슘 합금으로 된 압력 주물을 제조할 수 있는 압력 부품의 제조를 위한 방법 및 장치가 알려져 있다. 이를 위해 먼저 액체 금속을, 그 안으로 압력 하의 기체가 도입되는 정량 공급실 내에 도입한다. 이어서 액체 금속을 미리 진공화 시킨 주형 통로 내에서 압력 기체에 의해 가압한다. 그런데 이 방법 및 그 방법을 실시하기 위한 장치에 있어서는, 기초 모형으로부터 연속 대규모 시설에 이르기까지의 제조를 위한 공기 압력비가 적합화 되지 않는다는 것이 결점이다. 장치에 있어서는 공구와 용융물 포트간에 실제적 온도비가 주어지지 않는다. 용융물 포트와 주조 영역 사이에 요구되는 온도차가 너무 높고 그럼으로써 상당한 기술적 비용을 들여야만 그 온도차가 실현될 수 있다. 특히 밀폐 소자의 과열이 일어난다. 상기한 DE-OS 44 31 865에 기재된 개방 용기는 기초 모형으로부터 연속 대규모 시설에 이르기까지의 제조 범위에 걸친 경금속 부품의 제조를 위해서 사용될 수 없는데, 그 이유는 보호기체 층(셀)이, 특히 아르곤 기체를 사용할 때에는, 형성될 수 없기 때문이다. 연속 생산을 위해 필요한 액체 금속의 보충 공급도 상기 해법 공정에서는 역시 가능하지 않다. DE-OS 44 31 865에서 이용되는 용융물 팬에 일체화된 예컨대 고온 원형과 같은 고온 소자에 의해서는 요구되는 금속 용융물의 응고가 가능하지 않다.

따라서 본 발명의 목적은, 경금속 주조 부품의 실용적이고 효율적인 제조를 가능하게 하고 적은 기술적 비용을 필요로 하는, 방법 및 그 방법을 실시하기 위한 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은 청구항 1의 특징에 의해 달성된다. 본 발명에 의한 해법의 추가의 구체형은 청구항 2 내지 14에 기재되어 있다.

이하 본 발명의 방법 및 그 방법을 실시하는데 사용되는 장치를 실시예에 따라 상세히 설명한다.

도 1은 전체 시스템의 개략도이고,

도 2는 주조 장치군 내에 있어 주조 레토르트의 제 1 변형예의 개략도이고,

도 3은 주형 및 장치의 차압 시스템의 제 2 변형예의 약시도이다.

* 부재명.

1 주조 레토르트 2 가열부

3 밸브 장치 4 주입부

5 기초 지지체 6 단열부

7 온도 검출기 8 보호 기체관

9 압력 이송기 10 보호기체 보충기

11 홈통 장치 12 밸브 제어부

13 연결 부재 14 밸브 제동부

15 밸브 밀폐재 16 예비 용융 노

17 체크 밸브 18 금속 유입관

19 주형 20 진공화 시설

21 기체 저장기 22 펌프 시스템.

도 1에는 전체 시스템이 개략적으로 도시되어 있다. 그것은 외부에 대해 압력 밀폐적으로 폐쇄된 경금속 주조부품의 제조 시스템의 원리적 구조를 보여준다. 경금속 주조부품을 제조하는데 사용된 마그네슘 또는 마그네슘 합금과 같은 금속이 본 발명의 주조 레토르트(1) 내에서 가열부(2)에 의해 약 630℃까지 가열된다. 주조 레토르트(1)의 형태는 주입부(주조개시 시스템)(4) 쪽을 향해 가늘어지게 형성되어 있다. 주입부(4) 쪽의 하부 영역에서는 주조 레토르트(1) 주위로 가열부(2)가 배치되어 있다. 이 하부 영역에 있어서의 주조 레토르트(1)의 형태 및 가열부(2)의배치에 의해 용융 및 주조 공정에 필요한 온도비가 형성될 수 있다. 주조 레토르트(1)가 원추형으로 형성되어 있고 또한 그것이 기초체(5) 위에 배치되어 있기 때문에 재료를 응고 응고하는데 필요한 가열 에너지의 차단 및 방산이 이루어질 수 있다. 가열부(2)로서는 저항 가열, 적외선 가열 또는 유도 가열이 사용될 수 있다. 주조 레토르트(1)의 가늘게 형성된 부분은 기초 지지체(5) 위로 덮듯 위치해 있다. 그리고 주조 레토르트(1)의 유출 개구는 기초 지지체(5)의 개구를 통해 덮개와 같은 높이에 위치해 있고 밸브 장치(3)에 의해 폐쇄되어 있다. 기초 지지체(5)의 하부에는 같은 높이에서 수평으로 이동하는 주형(19)이 배치되어 있고, 그 주형은 진공화 시설(20)과 연결되어 있다. 배기화 후, 밸브 장치(3)는 밸브 제어기(12)에 의해 기계식 연결 부재(13)를 통해 개구로부터 상승 분리되고, 그래서 액체 금속은 주형(19)의 주조 통로 내로 유입된다. 특히 연속적 경금속 주물의 제조시 보충 공급을 위한 액체 금속의 도입은 예비 용융 노(16)로부터 금속 유입관(18)을 통해 행해진다. 체크 밸브(17)에 의해 액체 금속의 역류 및 압력 균형화가 방지된다. 그리고 체크 밸브(17)는 예비 용융 노(16) 내에서 금속 유입관(18)과 연결되어 또는 주조 레토르트(1) 내에서 금속 유입관(18)과 연결되어 배치될 수 있다. 레토르트(1) 내에 체크 밸브(17)를 배치하면, 금속 유입관(18) 내를 저압으로 유지할 수 있다는 이점이 생긴다. 보호 기체 공급은 폐쇄계 내에서 압력 이송기(압력 변환기)(9)에 의해 보호 기체관(8)을 통해 행해진다. 압력 이송기(9)는 보호 기체를 공급하고 형성과정이 행해진 뒤 그 기체를 회수한다. 보호 기체관(8)에는 압력을 일정하게 유지시키는 역할을 하는 조정 장치가 배치되어 있다. 밀폐되지 않은지점에서의 기체 손실에 의한 경우에 따라 발생하는 압력 손실은 예컨대 보호 기체병으로 된 보호 기체 보충부(10)에 의해 보상된다. 밸브 제어부(12)는 기압식 또는 유압식 제어부로 형성되어 있다. 밸브 제동부(14)를 통해 밸브 장치(3)의 "타격식"(단 시간적) 개방이 이루어지고 그로 인해 경금속 주물의 재료 내에 세공이 형성되는 것이 방지된다.

도 2에 도시된 개략적 장치에 있어서는 주조 장치군의 구조의 제 1 변형이 도시되어 있다. 주조 레토르트(1)로 구성된 용융 장치에는 하방으로 가늘어지는 부재 주위에 가열부(2)가 배치되어 있다. 밸브 장치(3)는 주형(19) 쪽 방향으로 주조 레토르트의 돌출부에 있는 개구를 폐쇄한다. 진공화 시설(20)에 의해 배기를 행한 후 밸브 제어부(12) 및 밸브 제동부(14)를 통해 밸브 장치(3)를 단시간적으로 개방시킨다. 그럼으로써 액체 금속이 주형(9) 내로 유입한다. 주조할 각 부품을 위한 금속량을 준비할 때에는 주조 레토르트 내에는 금속량 감소에 의해 그 부품의 금속량의 수배가 필요하다. 액체 금속을 주입부(4)에 공급한 후, 응고 공정은, 기초 지지체(5)를 통한 가열 에너지의 소산 및 주입부(4)로부터 주형(19)의 자동 이동제거에 의해 행해진다. 지지 레토르트(1)는 주조 장치군 내에서 단열재(6)에 의해 둘러싸여 있다. 온도 검출기(7)에 의해 존재하는 용융물 온도가 파악되고 해당하는 신호가 밸브 제어부(12)에 전달된다.

도 3에 의한 도면에는 주형 및 본 발명 장치의 차압 시스템의 구조의 제 2 변형이 도시되어 있다. 이 변형예에 있어서는 주조 레토르트(1)는 원통형으로 되어있고, 하부 원통형 부분 주위에는 가열부(2)가 배치되어 있다. 응고 공정을 위한 주입부(4)와 주형(19) 사이의 필요한 열 차이(제거)는 단열재(6) 및 액체 금속의 공급 후 주형(19)의 이동 제거에 의해 달성된다. 이 변형예에서는 보호 기체의 공급은 차압 시스템에 의해 수행되는데, 이 시스템은 그 자체 공지의 기체 저장기(21) 및 보호 기체를 공급 및 회수하는 펌프 시스템(22)으로 구성되어 있다.

Claims (14)

1. 액체 금속이 먼저 정량 공급실에 도입되고, 그 공급실 내에 압력 하에 있는 기체가 가압되고, 이어서 그 기체에 의해 액체 금속이 미리 진공화된 주형의 주조통로 내로 압입되는, 경금속 주조 부품, 특히 마그네슘이나 마그네슘 합금으로 된 경금속 부품을 제조하는 방법에 있어서, 제조 공정이 외부에 대해 압력 밀폐적으로 폐쇄된 계 내에서 행해지는 것으로, 액체 금속의 가열이 주조개시 시스템(주입부)(4)에 접경하는 용융 장치의 하부 부분에서 수행되며, 액체 금속이 공구(주형) 측으로부터 밸브 시트의 하부 영역까지에서 약 630℃의 온도를 가진 용융 상태로부터 응고 상태로 이행되며, 보호 기체의 공급과 회수가 차압 시스템을 통해 행해지는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 폐쇄계 내에서 금속 경금속의 재공급(보충 공급)이 홈통 장치(11)에 의해 외부 대기와 용융 장치의 내압 사이에 존재하는 차압 하에 행해지는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 경금속의 공급은 선택적으로 금속 유입관(18)을 통해 액체 경금속에 의해 및/또는 홈통 장치(11)를 통해 고체 경금속에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항 내지 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 공급되는 경금속의 양은 그때 그때 제조하려는 경금속 부품의 경금속 양의 다수 배인 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 액체 경금속의 응고는 공구 장치의 이동 제거에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 보호 기체의 공급 및 회수는 압력 이송기(9) 및 발생하는 압력 손실을 보정하는 보호 기체 재 보충기(10)를 통해 행해지는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 응고 과정은, 주조 레토르트(1)를 분리하여 그것을 다음에 처리할 가공물의 공구 장치 위에 올려놓음으로써 (그 동안에) 행해지는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 용융 장치의 용기 내에 외부에 대해 압력 밀폐적으로 도입된 금속 유입관(18)이 배치되어 있는데, 그 금속 유입관은 예비 용융 노(16)로부터 체크 밸브(17)를 통해 액체 금속을 공급하며, 용융 장치의 용기는 차압 시스템에 연결되어 있으며, 또한 용융 장치의 용기 내에는 홈통 장치(11)가 외부에 대해 압력 밀폐적으로 도입되어 있는 것을 특징으로 하는, 청구항 1에 의한 방법을 수행하기 위한 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 차압 시스템은 압력 이송기(9) 및 압력 이송기(9)의 후단에 배치되어 있고 발생하는 압력 손실을 보상하는 보호기체 보충기(10)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제 8 항에 있어서, 차압 시스템은 기체 저장기(21) 및 이것의 후단에 배치된 펌프 시스템(22)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제 8 항에 있어서, 주조개시 시스템(4) 방향으로 가늘어지는 주조 레토르트(1)에 압밀적으로 주조 레토르트(1) 내에 도입된 금속 유입관(18)이 배치되어 있고, 그 금속 유입관은 예비 용융 노(16)로부터 체크 밸브(17)를 통해 액체 금속을 공급하며, 주조 레토르트(1)는 압력 이송기(9)에 또한 그 압력 이송기(9)는 발생하는 압력 손실을 보상하는 보호 기체 보충부(10)와 연결되어 있으며, 주조 레토르트(1) 내에는 홈통 장치(11)가 압력 밀폐적으로 도입되어 있고 그 홈통 장치를 통해 고체 경금속이 공급될 수 있으며, 액체 금속의 공급을 제어하는 밸브 제어부(12)에는 공급을 아주 단시간으로 수행하는 밸브 제동기(14)가 할당 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제 8 항에 있어서, 밸브 제어는 기압 및/또는 유압 시스템을 통해 수행되고, 그 시스템은 유압 및/또는 기압 또는 전자기 작동 밸브 제동기(14)와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제 8 항에 있어서, 액체 금속의 응고는 단열 냉각 공급부에 의해 행해지고 용융 장치와 공구 장치 사이에 단열층(6)이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제 8 항 또는 9 항에 있어서, 체크 밸브(17)는 용융 장치의 용기 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.