KR20020040516A

KR20020040516A - 차량용 알루미늄 휠의 주조방법 및 그 금형

Info

Publication number: KR20020040516A
Application number: KR1020000070593A
Authority: KR
Inventors: 김정열
Original assignee: 배명진; 대림자동차공업주식회사
Priority date: 2000-11-24
Filing date: 2000-11-24
Publication date: 2002-05-30

Abstract

본 발명은 차량용 알루미늄 휠의 주조방법 및 그 금형에 관한 것으로서, 상세하게는 차량용 알루미늄 휠의 다이케스팅 진공 주조방법 및 그 금형에 관한 것으로서, 다이케스팅의 장점을 양호하게 유지함과 동시에 불량율을 감소시키고, 강성을 증대시키며, 생산성을 증대하고 원가를 절감할 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 수직상의 고형금형(1)과 가동 1차 금형(2) 사이의 주위에 적어도 3편 이상으로 분할된 슬라이딩 금형(4)을 배치하여 임의 형상의 휠 성형부(5)를 형성함과 동시에 상기 가동 1차 금형(2)의 휠 성형부(5)의 중앙 위치에 센터 게이트(3)를 형성하고, 상기 가동 1차 금형(2)의 측면에 가동 2차 금형(6)을 배치함과 동시에 상기 센터 게이트(3)와 수평으로 연통되는 런너 게이트(7)를 형성하여 런너 게이트(7)의 입구에 플런저(8)를, 플런저(8)의 전면에 용탕 주입구(9)를 설치하며, 상기 슬라이딩 금형(4)의 최상부에 휠 성형부(5)와 연통되는 진공 흡입통로 (10)를 형성하여 진공밸브(11)를 설치함과 동시에 상기 진공 흡입통로(10)에 진공펌프(12)를 연결하고, 플런저(8)의 근접위치에 진공펌프(12)를 가동하기 위한 리미트 스위치(13)를 설치하여서 상기 플런저(8)가 용탕 주입구(9)를 폐쇄할 때 리미트 스위치(13)에 의하여 진공펌프(12)를 가동함으로서 휠 성형부(5) 내의 공기 및 탈 가스를 강제로 배출토록 한 것이다. 그리고 상기 고정금형(1) 및 가동 1차 금형(2)에 냉각수 순환통로(14)를 형성하여서 된 것이다.

Description

차량용 알루미늄 휠의 주조방법 및 그 금형 {CASTING METHOD OF ALUMINIUM WHEEL FOR VEHICLE AND IT'S MOLD}

본 발명은 차량용 알루미늄 휠의 주조방법 및 그 금형에 관한 것으로서, 상세하게는 차량용 알루미늄 휠의 다이케스팅 진공 주조방법 및 그 금형에 관한 것입니다.

종래의 차량용 알루미늄 휠은 자중 또는 저압(2~3㎏/㎠) 주조방법인 쉘 몰딩방법에 의하여 제조하였으며, 상기 쉘 몰딩방법에 의한 주형은 도 2에 도시한 바와 같이 수평상의 고정금형(20)의 주위에 통상적으로 2편으로 분할된 슬라이딩금형(21)을 재치하고, 상기 슬라이딩 금형(21)의 상면에 가동금형(22)을 재치하여서 상기 금형(20)(21)(22)사이에 휠 성형부(23)를 형성하며, 상기 가동금형(22)의 일측에는 휠 성형부(23)의 외주에 연통하는 에어벤트(24)를, 휠 성형부(23)의 상부에는 오버플로우(25)를 형성함과 동시에 오버플로우(25)에 통기공(26)을 설치하며, 상기 가동금형(22)의 에어벤트(24) 반대측에는 용탕 주입구(27)를 설치하여 용탕 주입구(27)의 하부와 슬라이드 금형(21)의 상부 사이에 오버플로우(25)의 상단과 수평이 유지되는 런너 게이트(28)를 형성하여서 된 것이다.

상기와 같은 쉘 몰딩 주형을 이용하여 휠을 주조할 때 휠 성형부(23)에 휠의 형상에 부합되는 코어와 보스부에 설치되는 강제 인써트를 삽입한 후 용탕을 용탕 주입구(27)를 통하여 주입하면 그 용탕은 런너 게이트(28)를 경유하여 용탕의 자중 또는 저압에 의하여 주형의 바닥부터 서서히 주입되고 상기와 같이 용탕이 주입될 때 휠 성형부(23)의 잔류공기와 용탕에서 발생되는 탈 가스는 에어벤트(24)를 통하여 대기 중으로 자연 방출되며, 상기와 같이 주입되는 용탕이 오버플로우(25)의 상단까지 주입됨과 동시에 잔유공기가 통기공(26)으로 배출된 후 3~5분을 대기하여 자연 냉각시킨다.

상기와 같이 용탕을 자연 냉각하여 응고시킨 후 슬라이딩 금형(21) 및 가동금형(22)을 열고 휠을 인출하여서 오버플로우(25), 런너 게이트(28)등을 절단한 후 기계가공을 하고, 열처리를 하여 완제품을 얻는 것이다.

그러나 상기한 쉘 몰딩 주조방법은 용탕을 그 자중 또는 저압에 의하여 휠성형부(23)에 주입하는 것임으로, 첫째 금형 내부의 공기 및 용탕에서 발생되는 탈 가스의 제거가 어려워서 불량율이 높고, 둘째 휠의 성형은 대부분 용탕의 유동성에 의존함으로서 모서리부 및 코너부의 성형이 어려웁기 때문에 디자인 설계의 제약을 받게 되며, 셋째 휠의 재질은 알루미늄의 기계적 성질보다도 유동성을 고려하여 선정되어야 하기 때문에 주조 후에 강성보강을 위하여 열처리 공정을 추가하여야 하며, 넷째 용탕의 주입을 양호하게 하기 위하여 휠 성형부(23)의 면적을 휠 완제품 면적보다 크게(통상 2~2.5배)하여야 함으로 주조 후 많은 기계가공을 하여야 하기 때문에 재료 손실이 발생하는 것이다.

또한 용탕의 응고를 자연냉각 방식에 의하여 함으로서 주조시간이 많이 소요되어 생산성이 저하되며, 응고시 열전도율의 차이 및 열처리 공정에 의하여 변형이 발생함으로 별도의 교정작업이 추가될 뿐아니라 추가 가공여유를 고려하여야 하기 때문에 원재료 손실율의 추가 및 가공시간이 많이 소요되는 등의 문제점이 발생하는 것이다.

상기한 문제점을 개선하기 위하여 차량용 휠을 통상의 다이케스팅 주조방법에 의하여 제조하는 방법을 시도하였으나, 다이케스팅 주조방법에 의하면 기계가공 여유를 줄일 수 있고, 디자인 설계의 제약을 완화하며, 기계적 성질을 우선하여 재질을 선택함으로서 강도를 증대시킬 수는 있었으나, 금형 내부의 공기 및 용탕에서 발생되는 탈 가스의 제거가 어려워서 불량율이 높아지고, 결정조직이 치밀하지 못하여 차량용 휠의 특성인 주행시 노면에서 받는 충격과 차체 지지 및 진동에 견디는 강성을 유지하지 못 하여 실용화할 수 없었다.

본 발명은 상기한 문제점을 시정하여, 다이케스팅의 장점을 양호하게 유지함과 동시에 불량율을 감소시키고 강성을 증대시킨 차량용 알루미늄 휠의 주조방법 및 그 금형을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 생산성을 증대하고 원가를 절감할 수 있는 차량용 알루미늄 휠의 주조방법 및 그 금형을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 주조방법은 고형금형과 수평의 센터 게이트가 형성된 가동 1차 금형 사이의 주위에 적어도 3편 이상으로 분할된 슬라이딩 금형을 배치하여 휠 성형부를 형성하고, 상기 가동 1차 금형의 측면에 가동 2차 금형을 배치하여 상기 센터 게이트와 연통되고 플런저가 설치된 런너 게이트를 형성하며, 상기 슬라이딩 금형의 최상부에 휠 성형부와 진공펌프에 연결되고 진공밸브를 설치한 진공 흡입통로를 형성하여서 플런저에 의하여 용탕을 휠 성형부에 가압 주입함과 동시에 진공펌프에 의하여 휠 성형부내의 공기와 탈 가스를 배출하는 것을 특징으로 한 것이다.

또한 상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 금형은 고정금형과 수평의 센터 게이트가 형성된 가동 1차 금형 사이의 주위에 적어도 3편 이상으로 분할된 슬라이딩 금형을 배치하여 휠 성형부를 형성하고, 상기 가동 1차 금형의 측면에 가동 2차 금형을 배치함과 동시에 상기 센터 게이트와 수평으로 연통되고 용탕 주입구가 설치된 런너 게이트를 형성하여 그 입구에 플런저를 설치하며, 상기 슬라이딩 금형의 최상부에 휠 성형부와 진공펌프에 연결되고 진공밸브를 설치한 진공 흡입통로를 형성하여서 된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예의 금형의 단면도.

도 2는 종래의 것의 금형의 단면도.

<도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명>

1 : 고정금형2 : 가동 1차 금형 4 : 슬라이딩 금형

8 : 플런저10 : 진공 흡입통로 11 : 진공밸브

12 : 진공펌프14 : 냉각수 순환통로

본 발명은 도 1에 도시한 바와 같이 수직상의 고형금형(1)과 가동 1차 금형(2) 사이의 주위에 적어도 3편 이상으로 분할된 슬라이딩 금형(4)을 배치하여 임의 형상의 휠 성형부(5)를 형성함과 동시에 상기 가동 1차 금형(2)의 휠 성형부(5)의 중앙 위치에 센터 게이트(3)를 형성하고, 상기 가동 1차 금형(2)의 측면에 가동 2차 금형(6)을 배치함과 동시에 상기 센터 게이트(3)와 수평으로 연통되는 런너 게이트(7)를 형성하여 런너 게이트(7)의 입구에 플런저(8)를, 플런저(8)의 전면에 용탕 주입구(9)를 설치하여 용탕을 휠 성형부(5)에 가압 주입하며, 상기 슬라이딩 금형(4)의 최상부에 휠 성형부(5)와 연통되는 진공 흡입통로 (10)를 형성하여 진공밸브(11)를 설치함과 동시에 상기 진공 흡입통로(10)에 진공펌프(12)를 연결하고, 플런저(8)의 근접위치에 진공펌프(12)를 가동하기 위한 리미트 스위치(13)를 설치하여서 상기 플런저(8)가 용탕 주입구(9)를 폐쇄할 때 리미트 스위치(13)에 의하여 진공펌프(12)를 가동함으로서 휠 성형부(5) 내의 공기 및 탈 가스를 강제로 배출토록 한 것이다. 그리고 상기 고정금형(1) 및 가동 1차 금형 (2)에 냉각수 순환통로(14)를 형성하여서 된 것이다.

이상과 같은 본 발명은 금형을 결합하고 용탕 주입구(9)에 용탕을 주입하여 플런저(8)를 1차 사출속도로 전진하면 용탕은 센터 게이트(3)로 이송됨과 동시에 리미트 스위치(13)가 연결되어 진공펌프(12)가 가동됨으로서 휠 성형부(5) 내의 공기 및 탈 가스는 진공 흡입통로(10)를 경유하여 강제로 대기에 방출되어 휠 성형부 (5) 내부는 진공 상태가 유지되는 것이다.

상기와 같이 진공펌프(12)가 가동된 후 플런저(8)를 2차 사출속도인 고속으로 전진하고 진공펌프(12)는 계속 가동하여 휠 성형부(5) 내를 진공상태를 유지하면서 용탕을 휠 성형부(5)에 주입하고, 용탕이 휠 성형부(5)에 완전히 주입되면 진공펌프 (12)의 진공 흡입력에 의하여 진공밸브(11)는 상승 폐쇄됨과 동시에 진공펌프(12)는 정지하고 진공밸브(11)가 폐쇄된 후 플런저(8)를 복귀시키면 금형 내부는 대기압 상태로 되는 것이다.

상기와 같이 용탕의 주입이 완료된 후 고정금형(1) 및 가동 1차 금형(2)에 형성한 냉각수 순환통로(14)에 냉각수를 순환하여 용탕을 응고시킨 후 가동 2차 및 1차 금형(6)(2) 및 슬라이딩 금형(4)을 분리하고 휠을 인출하고 런너 게이트 등을 절단한 후 기계가공을 하여 휠을 제조하는 것이다.

상기와 같이 본 발명은 차량용 알루미늄 휠을 다이케스팅 주조방법을 이용하고 휠 성형부(5)를 진공상태로 유지하면서 용탕을 주입함으로서 공기 및 탈 가스의 배출이 양호하기 때문에 다이케스팅의 장점인 기계가공 여유의 최소화, 디자인 설계의 자유도 제고, 기계적 성질을 우선한 재질선택 등을 유지하면서 불량율이 감소되고 생산성이 향상되며 또한 결정조직을 치밀화할 수 있기 때문에 강성이 증대되어서 차량용 휠의 특성을 발휘할 수 있는 것이다.

또한 고정금형(1) 및 가동 1차 금형(2)에 냉각수 순환통로(14)를 형성하여 용탕의 냉각을 신속히 함으로서 이 또한 생산성이 증대되고 원가를 절감할 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 다이케스팅 주조방법을 이용하고 휠 성형부를 진공상태를 유지하면서 용탕을 주입함으로서 다이케스팅의 장점을 유지함과 동시에 공기 및 탈 가스의 배출이 양호하여 불량율이 감소되고 생산성이 향상되며, 또한 결정조직을 치밀화할 수 있기 때문에 강성이 증대되어 차량용 휠의 특성을 양호하게 발휘할 수 있는 것이다.

또한 고정금형 및 가동 1차 금형에 냉각수 순환통로를 형성하여 용탕의 냉각을 신속히 할 수 있음으로 이 또한 생산성 향상 및 원가절감에 기여할 수 있는 것이다.

Claims

고형금형과 수평의 센터 게이트가 형성된 가동 1차 금형 사이의 주위에 적어도 3편 이상으로 분할된 슬라이딩 금형을 배치하여 휠 성형부를 형성하고, 상기 가동 1차 금형의 측면에 가동 2차 금형을 배치하여 상기 센터 게이트와 연통되고 플런저가 설치된 런너 게이트를 형성하며, 상기 슬라이딩 금형의 최상부에 휠 성형부와 진공펌프에 연결되고 진공밸브를 설치한 진공 흡입통로를 형성하여서 플런저에 의하여 용탕을 휠 성형부에 가압 주입함과 동시에 진공펌프에 의하여 휠 성형부내의 공기와 탈 가스를 배출하는 것을 특징으로 한 차량용 알루미늄 휠의 주조방법.
제 1 항에 있어서, 고정금형 및 가동 1차 금형에 냉각수 순환통로를 형성하여 용탕을 냉각하는 차량용 알루미늄 휠의 주조방법.
고정금형과 수평의 센터 게이트가 형성된 가동 1차 금형 사이의 주위에 적어도 3편 이상으로 분할된 슬라이딩 금형을 배치하여 휠 성형부를 형성하고, 상기 가동 1차 금형의 측면에 가동 2차 금형을 배치함과 동시에 상기 센터 게이트와 수평으로 연통되고 용탕 주입구가 설치된 런너 게이트를 형성하여 그 입구에 플런저를 설치하며, 상기 슬라이딩 금형의 최상부에 휠 성형부와 진공펌프에 연결되고 진공밸브를 설치한 진공 흡입통로를 형성하여서 된 차량용 알루미늄 휠의 주조금형.
제 3 항에 있어서, 고형금형 및 가동 1차 금형에 냉각수 순환통로를 형성한 차량용 알루미늄 휠의 주조금형.