KR20020052746A - 다층조직 분무주조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기존의 분무주조장치를 그대로 사용하되, 단지 용해로와 턴디쉬를 한 개 더 추가하여 이종의 합금 용탕을 연속 교대로 고압의 불활성 가스로 분무화하고 하부의 기판에 적층시켜서 두가지 합금이 교대로 균일하게 적층된 합금 성형체를 제조할 수 있도록 한 다층조직 분무주조장치에 관한 것이다.

특히, 금속용탕(2)을 고압의 가스를 이용하여 분무주조챔버(12) 내에 위치한 회전기판(10)에 분무 적층시켜 합금성형체(9)를 제조하는 분무주조장치에 있어서,

서로 상이한 금속용탕(2)을 용해하는 두개의 용해로(1a),(1b)와; 두개의 용해로(1a),(1b)에서 유출되는 이종의 용탕(2)들을 각각 유입시킬 수 있도록 하는 두개의 턴디쉬(3a),(3b)와; 두개의 턴디쉬(3a),(3b)의 각 오리피스관(4a),(4b)에서 교대로 유출되는 금속용탕(2)을 액적 스프레이(8) 형태로 만드는 가스분무장치(5a),(5b)와; 교대로 분무 낙하하는 액적 스프레이(8)를 적층시켜 다층조직의 합금성형체(9)로 만들어 줄 수 있도록 회전기판구동장치(11)에 의해 회전 및 상하운동을 하는 회전기판(10)을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

다층조직 분무주조장치 {Multi-layer Structure Spray Casting Device}

본 발명은 다층조직 분무주조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 분무주조장치를 그대로 사용하되, 단지 용해로와 턴디쉬를 한 개 더 추가하여 이종의 합금 용탕을 연속 교대로 고압의 불활성 가스로 분무화하고 하부의 기판에 적층시켜서 두가지 합금이 교대로 균일하게 적층된 합금 성형체를 제조할 수 있도록 한 다층조직 분무주조장치에 관한 것이다.

일반적으로, 종래의 분무주조장치에서는 단일한 합금용탕을 사용하였는바, 단일한 합금용탕을 이용하여 제조할 수 있는 분무주조 합금은 대부분 단상합금으로 제 2상입자가 고르게 분산된 분무주조 합금 성형체를 제조할 수 없는 문제점이 있었다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 종래의 분무주조장치를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2와 도 3은 미국특허 제 4,905,899호(1990)와 미국특허 제4,938,275호(1990)에 개시된 종래의 분무주조법이다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같은 종래의 기술은 고압가스공급관(7)을 통해 유입되는 고압의 가스를 이용하여 금속용탕(2)을 액적 스프레이(8)화 하여 분무주조챔버(12) 내에 위치한 회전기판(10)에 분무 응고시켜 금속성형체(9)를 이루는 공정으로서, 단일 공정으로 급냉 응고 효과로 인한 균일한 내부 조직을 갖는 고합금 빌렛을 제조할 수 있는 방법이다.

이러한 분무조법은 편석이 심해서 종래의 주조공정으로는 제조가 곤란하거나 난가공성 합금이기 때문에 제조가 곤란한 소재의 제조가 가능하여 새로운 합금 제조 공법으로 각광을 받고 있는 반면, 주로 단일한 합금의 제조 공정에 국한된 것으로 합금 내부에 미세한 세라믹입자 혹은 제 2의 분산상이 균일 분포한 분산 강화합금의 제조에는 부적합하였다.

이러한 문제를 해결하기 위해서 종래에는 도 3에 도시된 바와 같이 입자인젝터(13)를 이용하였다.

이는 입자인젝터(13)를 이용하여 미세한 제 2상입자(14)를 금속용탕(2) 분무시 함께 주입하여 분무주조챔버(12)의 내부에 고르게 분산시킨후 함께 적층시켜 제2상입자(14)가 혼합된 합금성형체(9)를 제조하는 방법이다.

그러나 이러한 방법으로 제조를 행할 경우 제 2상입자(14)의 분산이 균일하지 못하고 제 2상입자(14)에 의해서 합금성형체(9)의 표면이 급냉하여 합금성형체(9) 내부에 기공이 발생하는 문제점이 있어 사실상 상업적으로는 이용이 불가능한 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점들을 개선하기 위해 안출한 것으로서, 그 목적은 기존의 분무주조장치를 그대로 사용하되, 단지 용해로와 턴디쉬를 한 개 더 추가하여 이종의 합금 용탕을 연속 교대로 고압의 불활성 가스로 분무화하고 하부의 기판에 적층시켜서 두가지 합금이 교대로 균일하게 적층된 합금 성형체를 제조할 수 있도록 한 다층조직 분무주조장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적은 금속용탕을 고압의 가스를 이용하여 분무주조챔버 내에 위치한 회전기판에 분무 적층시켜 합금성형체를 제조하는 분무주조장치에 있어서,

서로 상이한 금속용탕을 용해하는 두개의 용해로와; 두개의 용해로에서 유출되는 이종의 용탕들을 각각 유입시킬 수 있도록 하는 두개의 턴디쉬와; 두개의 턴디쉬의 각 오리피스관에서 교대로 유출되는 금속용탕을 액적 스프레이 형태로 만드는 가스분무장치와; 교대로 분무 낙하하는 액적 스프레이를 적층시켜 다층조직의 합금성형체로 만들어 줄 수 있도록 회전기판구동장치에 의해 회전 및 상하운동을 하는 회전기판을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 다층조직 분무주조장치의 구성상태를 도시한 개략정면도,

도 2와 도 3은 종래의 분무주조장치의 구성상태를 도시한 개략정면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1a,1b용해로 2 :금속용탕

3a,3b :턴디쉬 4a,4b :오리피스관

5 :가스분무장치 6 :고압가스공급관,

7 :고압가스 제트 8 :액적 스프레이

9 :합금성형체 10 :회전기판

11 :회전기판구동장치 12 :분무주조챔버

13 :슬라이딩게이트 14 :구멍

이하, 첨부도면을 참조하여 본발명에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 다층조직 분무주조장치의 구성상태를 도시한 개략정면도이다.

도시된 바와 같이 서로 상이한 금속용탕(2)을 용해하는 두개의 용해로(1a),(1b)가 최상부에 설치되어 있고, 상기 두개의 용해로(1a),(1b) 하부에는 두개의 용해로(1a),(1b)에서 유출되는 이종의 용탕(2)들을 각각 유입시킬 수 있도록 하는 두개의 턴디쉬(3a),(3b)가 설치되어 있다.

또한 상기 턴디쉬(3a),(3b)의 하부에는 두개의 턴디쉬(3a),(3b)의 각 오리피스관(4a),(4b)에서 교대로 유출되는 금속용탕(2)을 액적 스프레이(8) 형태로 만드는 가스분무장치(5a),(5b)가 설치되어 있고, 교대로 분무 낙하하는 액적 스프레이(8)를 적층시켜 다층조직의 합금성형체(9)로 만들어 줄 수 있도록 회전기판구동장치(11)에 의해 회전 및 상하운동을 하는 회전기판(10)이 구성되어 있다.

이와 같이 구성되어 있는 본 발명의 작동과 이에 의해 나타나는 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 서로 상이한 합금을 용해로(1a),(1b)에서 용해한 후 각각의턴디쉬(3a),(3b)에 금속용탕(2)을 주입한다.

이때, 턴디쉬(3a),(3b)에 주입된 금속용탕(2)은 각 턴디쉬(3a),(3b) 하부에 형성되어 있는 오리피스관(4)을 통해 가스분무장치(5)로 공급된다.

여기서 턴디쉬턴디쉬(3a),(3b)와 가스분무장치(5) 사이에는 금속용탕(2)을 교대로 개폐하는 슬라이딩게이트(13)가 있어 슬라이딩 속도에 따라 일정 시간을 간격으로 이종의 금속용탕(2)을 교대로 개폐하게 된다.

슬라이딩게이트(13)의 개폐에 따라 서로 다른 금속용탕(2)이 교대로 각각의 오리피스관(4)로 공급되며 이때 가스분무장치(5)의 고압가스에 의해서 액적 스프레이(8)로 액적화 된다.

이 액적 스프레이(8)는 회전기판(10) 위에 교대로 적층되며 합금성형체(9)로 성장하게 된다.

본 발명의 경우 교대층은 매우 짧은 시간안에 생성되고 바로 분무화 되기 때문에 종래의 방법에 비해서 교대층의 경계에 기공이 발생하지 않는 장점이있다. 또한 교대층의 두께는 슬라이딩게이트(13)의 개폐주기에 따라 조절이 가능하며 성형체를 열간압출, 열간단조 혹은 열간압연하여 층간 조직의 판재 혹은 봉재로 가공할 수 있다.

참고적으로, 본 발명을 설명하기 위해 도시하고 설명한 다층조직 분무주조장치는 단지 예로 들기 위한 기본 형태를 나타낸 것이므로, 본 발명은 유사한 형태와 목적을 가지고 있는 다른 형태의 다층조직 분무주조장치를 근본적으로 포함한다 할 수 있다.

이는 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술적 사상이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있기 때문이다 .

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 발명은 기존의 분무주조장치를 그대로 사용하되, 단지 용해로와 턴디쉬를 한 개 더 추가하여 이종의 합금 용탕을 연속 교대로 고압의 불활성 가스로 분무화하고 하부의 기판에 적층시켜서 두가지 합금이 교대로 균일하게 적층된 합금 성형체를 제조할 수 있도록 한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 금속용탕(2)을 고압의 가스를 이용하여 분무주조챔버(17) 내에 위치한 회전기판(11)에 분무 적층시켜 합금성형체(10)를 제조하는 분무주조장치에 있어서,

   서로 상이한 금속용탕(2)을 용해하는 두개의 용해로(1a),(1b)와;

   두개의 용해(1a),(1b)로 하부에서 유출되는 이종의 용탕(2)들을 혼합 반응시켜 반응용탕(4)으로 형성시키는 턴디쉬(3)와;

   턴디쉬(3)에서 유출되는 반응용탕(4)을 액적 스프레이(9) 형태로 만드는 가스분무장치(6)와;

   낙하하는 액적 스프레이(9)를 적층시켜 합금성형체(10)로 만들어 줄 수 있도록 회전기판구동장치(12)에 의해 회전 및 상하운동을 하는 회전기판(11)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 용탕반응 분무주조장치