KR20020061428A

KR20020061428A - 알루미늄 차륜의 다이 캐스팅 성형방법과 그 장치

Info

Publication number: KR20020061428A
Application number: KR1020010002667A
Authority: KR
Inventors: 유진규
Original assignee: 유진규
Priority date: 2001-01-17
Filing date: 2001-01-17
Publication date: 2002-07-24
Also published as: KR100437693B1

Abstract

본 발명은 금형의 형상이 복잡하고 고밀도의 기계적성질과 우수한 주물의 표면조도를 가지며 강도와 정밀도가 높은 알루미늄 차륜을 다이 캐스팅 성형방법에 의하여 가공시간을 단축시켜 대량생산이 가능케 한 알루미늄 차륜의 다이 캐스팅 성형방법과 그 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 금형을 가동형판,고정형판 및고정판의 3단 금형과 슬라이드 코어로 형성시키고 런너(Runner)에 슬리브(Sleeve)를 편심으로 연결시켜 알루미늄 용액을 플런저 팁(Plunger Tip)으로 금형에 주입시킬 때 차륜형상의 상,하부로 진공 흡입부(Over Flow Gate)를 설치하여 진공밸브에 의해 성형시킬 수 있게한 것으로 알루미늄 차륜을 성형하기 위하여 편심슬리브(8)의 용액 주입부(6)로 700℃의 알루미늄 용탕을 충입시켜 플런저 팁(7)을 전진작동시킴과 동시에 진공밸브(4)의 작동에 의해 금형주물(2)의 외주연부에 설치된 다수의 진공흡입부(3)(3')로 흡입하여 용탕을 주입시키고,상기와 같은 동일온도의 용탕과 작동으로 연속작업을 실시하는 것을 특징으로 하는 차륜의 다이 캐스팅 성형방법.

Description

알루미늄 차륜의 다이 캐스팅 성형방법과 그 장치{Diecasting method and its appratus for forming of aluminum wheel}

본 발명은 금형의 형상이 복잡하고 고밀도의 기계적성질과 우수한 주물의 표면조도를 가지며 강도와 정밀도가 높은 알루미늄 차륜을 다이 캐스팅 성형방법에 의하여 가공시간을 단축시켜 대량생산이 가능케 한 알루미늄 차륜의 다이 캐스팅 성형방법과 그 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 금형을 가동형판,고정형판 및고정판의 3단 금형과 슬라이드 코어로 형성시키고 런너(Runner)에 슬리브(Sleeve)를 편심으로 연결시켜 알루미늄 용액을 플런저 팁(Plunger Tip)으로 금형에 주입시킬 때 차륜형상의 상,하부로 진공 흡입부(Over Flow Gate)를 설치하여 진공밸브에 의해 성형시킬 수 있게한 것이다.

일반적인 다이 캐스팅은 용융금속에 고온,고속,고압력을 가하여 용융금속을 금형공간에 주입시켜 원하는 형상의 제품을 성형 응고시키는 방법으로 용해조의 위치에 따라서 열가압식과 냉가압실방법이 있다.

열가압식 방법은 주로 아연,주석,납등의 저용융 합금주조에 사용되며 냉가압실 방법은 고압과 높은 용융온도가 요구되는 금속(황동,알루미늄,마그네슘)에 사용하는 것으로 별도의 챔버를 가지고 있다.

종래에는 알루미늄 차륜을 성형할 시에는 주로 중력주조와 반원심 주조공법에 의하여 차륜을 제조 하였다.

상기와 같은 중력주조(Gravity Casting)공법은 금속제의 주형에 용탕을 주입하여 중력에 의해 주조하는 방법으로 단위제품의 생산속도가 약 5-10분이 소요되고 수작업에 의한 후처리작업이 요구되며 불량률이 높아 생상단가가 상승되는 문제점이 있었으며 그리고 반원심 주조공법은 도 4 에 도시된 바와같이 반원심주조용 겹치기주형으로 회전테이블(21)에 고정장치(22)와 고정봉(23)으로 금형(24)을 고정시켜 주입구(25)로 용탕을 주입시키는 것으로 수직축 주위로 회전하는 동안 용융금속이 계속하여 주입성형시키는 방법이다.

상기한 반원심 주조공법은 주물의 중앙부로 용탕이 주입되어 후처리공정에서 별도의 기계가공을 수행하여야 하므로 작업공수가 과다하게 투입되고 공기가 지연되는 등의 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 목적으로 창출된 것으로 복잡한 형상의 성형가공물도 치수의 정밀도가 높아 후처리 공정의 치구가공(治具加功) 공수를 절감시키고,고밀도의 기계적 성질과 주물의 표면조도가 12S 이하로 우수하며 육후(肉厚)가 얇고 강도가 높은 알루미늄 차륜을 저렴한 가격으로 대량생산이 가능케 하고 생산속도를 향상시킨 성형방법과 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기한 성형방법과 장치를 제공하기 위하여 가동형판,고정형판 및 고정판의 3단 금형과 슬라이드 코어로 형성된 금형의 가동형판에 형성된 차륜의 금형주물의 원주방향으로 다수의 진공흡입부를 설치하여 진공밸브로 조절케 하고,고정형판 중앙부에 런너를 설치하고 이 런너의 일측 고정판에 용액 주입부와 플런저 팁이 장착된 슬리브를 편심으로 설치하여서 된 구조로서 편심슬리브의 용액 주입부로 700℃의 알루미늄 용탕을 충입시켜 플런저 팁을 전진시키고 이때 진공밸브의 작동에 의해 금형주물의 외주연부에 설치된 다수의 진공흡입부로 흡입하여 용탕의 흐름을 전체적으로 확산시켜 용탕의 흐름을 향상시키며 상기와 같은 방법으로 연속작업을 실시하여 용탕의 경계면이 미발생케 하여 양질의 차륜 성형제품을 제공할 수 있는 것이다.

도 1 은 본 발명을 설명하기 위한 요부 단면구조 개념도

도 2 는 본 발명 진공흡입부의 상세구조도

도 3 은 도 2 의 일부분 확대단면 구조도

도 4 는 종래의 반원심 주조에 의한 차륜성형 구조도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) 금형 (2) 금형주물

(3)(3') 진공 흡입부 (4) 진공밸브

(5) 런너 (6) 용액 주입부

(7) 플런저 팁 (8) 편심 슬리브

(11) 가동형판 (12) 고정형판

(12') 고정판 (13) 슬라이드 코어

이하 발명의 요지를 첨부된 도면과 연계시켜 그 구성과 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명을 설명하기 위한 요부 단면구조 개념도로서 다단으로 금형이 형성되고 금형주물의 외주연부에 슬라이드 코어,진공흡입부와 편심슬리브의 장착상태를 도시하였으며,도 2 는 본 발명 진공흡입부의 상세구조도로서 금형주물의 외주연부에 설치된 진공흡입부와 진공밸브의 연결,설치된 구조를 도시하였으며,도 3 은 도 2 의 일부분 확대단면 구조도로서 금형주물 즉 차륜의 전,후면측으로 진공흡입부가 분배된 상태를 도시한 것이다.

알루미늄 차륜을 성형함에 있어서,

가동형판(11),고정형판(12) 및 고정판(12')의 3단 금형과 슬라이드 코어(13)로 형성된 금형(1)의 가동형판(11)에 형성된 차륜의 금형주물(2)의 원주방향으로 다수의 진공흡입부(3)(3')를 설치하여 진공밸브(4)로 연결시키고,고정형판(12) 중앙부에 런너(5)를 설치하고 이 런너(5)의 일측 고정판(12')에 용액 주입부(6)와 플런저 팁(7)이 장착된 슬리브(8)를 편심으로 설치하여서 된 구조이다.

상기한 장치를 이용하여 알루미늄 차륜을 성형하기 위하여 편심슬리브(8)의 용액 주입부(6)로 700℃의 알루미늄 용탕을 충입시켜 플런저 팁(7)을 전진작동시킴과 동시에 진공밸브(4)의 작동에 의해 금형주물(2)의 외주연부에 설치된 다수의 진공흡입부(3)(3')로 흡입하여 용탕을 주입시키고,상기와 같은 동일온도의 용탕과 작동으로 연속작업을 실시하는 것이다.

이와같이된 본 발명은 다이 캐스팅 방법에 의하여 알루미늄 차륜을 성형하기 위하여 3단으로 형성된 금형(1)을 이용하는 것으로 가동형판(11),고정형판(12) 및 고정판(12')으로 형성된 금형(1)의 가동측(11)에 형성된 차륜의 금형주물(2)의 원주방향으로 다수의 진공흡입부(3)(3')를 설치하여 진공밸브(4)로 연결시켜 용탕 주입시 동시작동하여 용탕흐름을 전체적으로 확산유도시켜 용탕의 흐름을 향상시키고 고정형판(12) 중앙부에 런너(5)를 설치하고 이 런너(5)의 일측 고정판(12')에 용액 주입부(6)와 플런저 팁(7)이 장착된 슬리브(8)를 편심으로 설치하여 알루미늄 용탕이 플런저 팁(7)의 전진 작동시 금형으로 동시에 주입될 수 있게한 것이다.

또한 상기 장치의 가동형판(11)과 고정형판(12) 사이에 금형주물(2)의 외주연에 120°의 간격으로 3개의 슬라이드 코어(13)가 결합되어 있어 제품을 취출할 때 원활하게 분리 취출 할 수 있는 것이다.

상기와 같은 장치에 의한 알루미늄 차륜의 성형방법은 1차로 700℃의 알루미늄 용탕을 편심슬리브(8)의 용액 주입부(6)로 충입시켜 플런저 팁(7)을 전진작동시킴으로 알루미늄 용탕이 금형주물(2)로 주입됨과 동시에 진공밸브(4)를 작동시켜 금형주물(2)의 외주연부에 설치된 다수의 진공흡입부(3)(3')로 흡입하여 용탕을 전체적으로 확산유도시켜 용탕의 흐름을 향상시키고 2차로 상기와 같은 용탕의 온도로 용액 주입부(6)로 충입시켜 플런저 팁(7)으로 작동시키는 연속작업을 실시하여 차륜을 성형하는 것이다.

상기와 같이 성형되는 차륜은 알루미늄 용탕의 온도를 700℃로 유지시켜 1차 응고되는 양을 지연시켜 연속작업을 수행하므로 응고 경계면이 발생하여 불완전한 성형상태가 되는 것을 방지할 수 있으며 편심슬리브(8),플런저 팁(7) 및 다단의 금형으로 형성되어 런너 게이트부 절취부분 파단압력이 제품성형부의 파단압력보다 높아 제품 취출시 제품의 파단이 발생되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

상기한 제품의 신뢰성 검증 및 내구성능 시험을 통하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

정하중 파단강도 시험에서는

스펙(Spec)이 2390kgf 이상을 요구하고 있으며 본 발명에 의한 제품의 파단강도는 3960kgf로 이를 만족하고 있다.

방경방향 부하시험에서는

타이어 공기압:2.2kgf/cm² _,반경방향 작동주행:506.3kgf,주행 내구회전수:50만회의 조건으로 시험하여 유해한 균열 및 차륜의 변형량이 없는 양호한 결과를 얻었다.

회전굽힘 피로시험에서는

굽힘강도 모멘트:25kgf.m(50kgf×500),주행차륜 내구회전수:10만회의 조건으로 시험하여 유해한 균열 및 차륜의 변형량이 없는 양호한 결과를 얻었다.

충격시험에서는

타이어 공기압:3.2kgf/cm² _,충격하중:337kgf,낙하높이:150mm의 조건으로 시험하여 유해한 균열,차륜의 변형량 및 공기압 저하현상이 없는 양호한 결과를 얻었다.

기밀시험에서는

공압:5kgf/cm²에서 1분간 유지하여 양호한 결과를 얻었다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

그러므로 본 발명은 알루미늄 차륜을 다이 캐스팅 공법에 의해 양산할 수 있게하여 복잡한 형상의 성형가공물도 치수의 정밀도가 높아 후처리 공정의 치구가공(治具加功) 공수를 절감시키고,고밀도의 기계적 성질과 주물의 표면조도가 12S 이하로 우수하며 육후(肉厚)가 얇고 강도가 높은 알루미늄 차륜을 저렴한 가격으로 대량생산이 가능케 하고 생산속도를 향상시킨 등의 효과가 있는 것이다.

Claims

알루미늄 차륜을 성형함에 있어서,

가동형판(11),고정형판(12) 및 고정판(12')의 3단 금형과 슬라이드 코어(13)로 형성된 금형(1)의 가동형판(11)에 형성된 차륜의 금형주물(2)의 원주방향으로 다수의 진공흡입부(3)(3')를 설치하여 진공밸브(4)로 연결시키고,고정형판(12) 중앙부에 런너(5)를 설치하고 이 런너(5)의 일측 고정판(12')에 용액 주입부(6)와 플런저 팁(7)이 장착된 슬리브(8)를 편심으로 설치하여서 된 것을 특징으로 하는 알루미늄 차륜의 다이 캐스팅 성형장치.
알루미늄 차륜을 성형하기 위하여 편심슬리브(8)의 용액 주입부(6)로 700℃의 알루미늄 용탕을 충입시켜 플런저 팁(7)을 전진작동시킴과 동시에 진공밸브(4)의 작동에 의해 금형주물(2)의 외주연부에 설치된 다수의 진공흡입부(3)(3')로 흡입하여 용탕을 주입시키고,상기와 같은 동일온도의 용탕과 작동으로 연속작업을 실시하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 차륜의 다이 캐스팅 성형방법.