KR200301243Y1 - 자동 진공 금형 열처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 하나의 열처리로 내부에서 가열과 냉각을 동시에 행할 수 있도록 하여 금형 열처리의 자동화 및 열처리효율을 극대화시킬 수 있도록 한 자동 진공 금형 열처리 장치에 관한 것으로, 진공유지되고 있는 로본체의 일측내면에 구비되고 그 외면에 고정된 구동모터에 의해 회전가능하게 설치되며 격벽에 의해 구획된 냉매가스안내조 내부에 구비된 임펠러와; 상기 임펠러와 이격되고 그 양측면에는 제1,2배출구를 갖는 내부가 비어 있고 밀폐된 공간을 갖는 반응조와; 상기 제1배출구를 선택적으로 개폐하도록 실린더수단과 연결되고 상기 제1배출구 인접측에 이동가능하게 설치된 제1배플과; 상기 제2배출구와 인접하여 반응조 내에 고정된 제2배플과; 상기 반응조와 냉매가스안내조를 선택적으로 연통시키도록 실린더수단에 의해 전후진가능하게 설치된 슬라이딩도어와; 상기 냉매가스안내조와 반응조 사이를 연통시키도록 서로 평행하게 배관되고 반응조 내에 안착된 피처리물측으로 순환냉매가스를 집중분사가능하게 배설되며 그 외주면에는 히터가 일체로 형성된 인젝션파이프와; 상기 반응조의 외주면과 로본체의 내벽면 사이에 배관된 다수의 냉각파이프를 포함하여 구성된다.

본 고안에 따르면, 1개의 로본체 내부에서 모든 금형의 담금질 및 뜨임과 같은 열처리가 가능하고 자동화가 용이하여 조작이 간단하고 처리품의 이동이 없어 열처리시간이 단축되며 진공광택을 더욱 높일 수 있다.

Description

자동 진공 금형 열처리 장치{AUTOMATIC VACUUM MOLD HEAT TREATMENT APPARATUS}

본 고안은 하나의 열처리로 내부에서 가열과 냉각을 동시에 행할 수 있도록함으로써 열처리의 자동화가 가능하고 열처리효율을 극대화시킬 수 있도록 한 자동 진공열처리 장치에 관한 것이다.

진공열처리란 처리대상물인 금속을 처리과정에 알맞은 분압으로 배기시킨 진공된 밀폐공간에서 행하는 열처리를 말하는 것으로, 이는 진공분위기가 금속의 산화를 방지하기 때문이며 적용제품으로는 절단공구, 금형, 전조다이스, 스리타나이프, 성형펀칭, 특수금형, 아버, 프레스제품, 전기.전자제품, 화학기계, 유압제품, 항냉매가스, 방산부품, 내열스프링, 특수모터, 발전기 등에 이르기까지 다양하다.

이러한 진공열처리를 행하는 진공열처리로는 다른 열처리로에 비하여 피처리물의 열처리후 표면이 미려하고 광휘성이 뛰어나며 열효율이 좋고 냉각속도가 빨라 납기단축을 달성할 수 있고, 또한 기계적 특성도 우수하며 완전 무공해 공정이므로 특히 금형, 공구 등의 열처리에 있어 그 활용도가 급증하고 있는 실정이다.

그런데, 종래 진공열처리 장치는 소재를 가열하고 냉각시키는 부분이 별도로 존재하는 구조로 이루어져 있었기 때문에 작업이 번거롭고 연속작업이 불가능할 뿐만 아니라 무인 자동화가 곤란한 단점이 있었다.

즉, 금형, 공구 등과 같은 소재(피처리물)를 열처리할 경우 소입용 진공로에서 가열 및 소입처리한 다음 별도로 구비된 템퍼링로로 상기 피처리물을 이송시키고 이어 템퍼링처리하여야 하였으므로 상술한 바와 같은 단점이 해결되지 못하였다.

본 고안은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를해결하고자 창출한 것으로, 피처리물을 진공열처리 장치 내에 한번 장입한 상태에서 가열 및 소입처리가 이루어지고 이어 연속적으로 템퍼링처리가 자동적으로 수행될 수 있도록 하여 피처리물을 신속하고 용이하게 연속적으로 열처리할 수 있어 생산성향상을 도모함은 물론 무인 자동화가 가능하게 될 수 있도록 한 자동 진공열처리 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 진공열처리 장치의 내부구조를 보인 것과 동시에 가열공정을 보인 작동상태도,

도 2는 본 고안에 따른 진공열처리 장치의 냉각공정을 보인 작동상태도,

도 3은 본 고안 장치의 요부 분해사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100....로본체 120....임펠러

160....냉매가스안내조 164....유입구

200....반응조 210....제1배플

212....제1배출구 220....제2배플

222....제2배출구 300....인젝션파이프

320....분사노즐 P....냉각파이프

본 고안의 상기한 목적은, 진공유지되고 있는 로본체의 일측내면에 구비되고 그 외면에 고정된 구동모터에 의해 회전가능하게 설치되며 격벽에 의해 구획된 냉매가스안내조 내부에 구비된 임펠러와; 상기 임펠러와 이격되고 그 양측면에는 제1,2배출구를 갖는 내부가 비어 있고 밀폐된 공간을 갖는 반응조와; 상기 제1배출구를 선택적으로 개폐하도록 실린더수단과 연결되고 상기 제1배출구 인접측에 이동가능하게 설치된 제1배플과; 상기 제2배출구와 인접하여 반응조 내에 고정된 제2배플과; 상기 반응조와 냉매가스안내조를 선택적으로 연통시키도록 실린더수단에 의해 전후진가능하게 설치된 슬라이딩도어와; 상기 냉매가스안내조와 반응조 사이를 연통시키도록 서로 평행하게 배관되고 반응조 내에 안착된 피처리물측으로 순환냉매가스를 집중분사가능하게 배설되며 그 외주면에는 히터가 일체로 형성된 인젝션파이프와; 상기 반응조의 외주면과 로본체의 내벽면 사이에 배관된 다수의 냉각파이프를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 진공열처리 장치를 제공함에 의해 달성된다.

이하에서는, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 기술적사상을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안에 따른 진공 금형 열처리 장치의 내부구조를 보인 것과 동시에 가열공정을 보인 작동상태도이고, 도 2는 본 고안에 따른 진공 금형 열처리 장치의 냉각공정을 보인 작동상태도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 대략 원통형상의 로본체(100)가 구비되고, 상기 로본체(100)는 바닥면에 입설된 지지대(110)에 의해 지면과 이격되도록 지지고정된다.

상기 로본체(100)는 대기압에서부터 10^-5Torr 사이중 선택적인 진공도를 갖고 진공유지되며, 그 일측 외면에는 구동모터(112)가 구비되고, 상기 구동모터(112)와 연결되면서 상기 로본체(100)의 일측 내벽면에 회전가능한 임펠러(120)가 냉매가스안내조(160) 내부에 설치된다.

상기 임펠러(120)는 그 축선상 전방의 냉매가스를 흡입하여 임펠러(120)의 배면측으로 강제 송풍시키되 상기 냉매가스안내조(160)를 형성하는 격벽(162)에 의해 로 내부로 분산되지 못하고 냉매가스안내조(160) 내에서 유동되다가 후술할 인젝션파이프(300)를 타고 분기되어 양측방향으로 분산송풍될 수 있도록 구성됨이 바람직하다.

여기에서, 상기 냉매가스안내조(160)는 단열성능을 지닌 재질로 형성된 격벽(162)에 의해 밀폐된 구조를 가지며 그 일측면 중앙에는 유입구(164)가 천공형성된 구조를 갖는다.

상기 냉매가스안내조(160)의 전방측에는 그와 이격되며 로본체(100)의 내벽면과 도시되지 않은 고정브라켓에 의해 고정되고 내부에는 중공부를 갖는 원통형상의 반응조(200)가 구비된다.

상기 반응조(200)는 상기 냉매가스안내조(160)와 동일한 단열성능을 지닌 재질로 형성되며, 그 일측면 중앙부에는 제1배출구(212)가 천공형성되고, 상기 제1배출구(212)의 타측인 상기 냉매가스안내조(160)에 인접한 타측면에는 제2배출구(222)가 천공형성된다.

이때, 상기 제1배출구(212)는 제2배출구(222)에 비해 현저히 크게 형성됨이 바람직한 바, 이는 후술할 냉각과정에서 냉매가스의 순환을 더욱 촉진시키기 위한 것이다.

아울러, 상기 제2배출구(222)는 상기 냉매가스안내조(160)의 유입구(164)와 그 직경이 동일하게 형성되며, 특히 원통형상의 유동가능한 슬라이딩도어(224)가 이를 개폐할 수 있도록 삽설된다.

또한, 상기 슬라이딩도어(224)의 외주면 일부에는 상기 로본체(100)의 외측에 고정되고 실린더로드에 의해 연결되어 이를 전후진시키는 제2작동실린더(226)가 설치된다.

즉, 상기 슬라이딩도어(224)는 제2작동실린더(226)에 의해 전후진되면서 상기 반응조(200)의 제2배출구(222)와 냉매가스안내조(160)의 유입구(164) 사이를 밀폐 혹은 개방하여 로본체(100) 내부냉매가스의 흐름을 조절하게 된다.

그리고, 상기 제1,2배출구(212,222)의 일측면, 예컨대 상기 임펠러(120)를마주보는 방향에는 서로 간격을 두고 제1,2배플(210,220)이 설치되는데 상기 제1배플(210)은 제1배출구(212)에 인접한 반응조(200) 외부에 설치되며, 제2배플(220)은 상기 제2배출구(222)에 인접한 반응조(200) 내부에 설치된다.

상기 제1배플(210)은 제1작동실린더(216)에 의해 동작되며, 제2배플(220)은 유동되지 않고 고정되어 있는 구조를 이루면서 제2작동실린더(226)에 의해 전후진동작되는 슬라이딩도어(224)가 상기 제2배플(220)에 밀착되거나 떨어지면서 반응조(200)와 로본체(100) 내부 공간과를 격리시키게 된다.

한편, 상기 반응조(200)에는 한쌍의 인젝션파이프(300)가 배설되며, 상기 인젝션파이프(300)의 일단은 상기 냉매가스안내조(160)의 임펠러(120)에 인접하게 배치되어 강제흡입된 로본체(100)의 내부 냉매가스가 인젝션파이프(300)로 원활하게 유입될 수 있도록 배치되고, 타단은 상기 반응조(200)의 일측면을 관통하여 제1배출구(212)가 형성된 쪽을 향하여 평행하게 연장 배치된다.

특히, 상기 인젝션파이프(300)의 외주면에는 히터(heater)가 일체로 구비되며, 이를 위해 상기 인젝션파이프(300)는 내열성의 그라파이트 재질로 하여줌이 바람직하며, 또한 인젝션파이프(300) 자체가 히터인, 즉 히터이기도 하고 인젝션파이프이기도 한 것과 같이 동일체로 구성할 수도 있다.

뿐만 아니라, 상기 인젝션파이프(300)에는 히터를 발열시킬 수 있는 전극(400)이 연결된다.

특히, 도 3에서와 같이, 상기 인젝션파이프(300)의 외주면에는 그 길이방향을 따라 다수의 체결공(310)이 형성되고, 상기 체결공(310)에는 분사노즐(320)이나사결합되는 방식으로 분리가능하게 체결되어 인젝션파이프(300)를 타고 공급되어온 대류냉매가스를 피처리물(S)측으로 집중 분사할 수 있도록 구성된다.

아울러, 상기 반응조(200)의 내부에는 한쌍의 서포터(280)에 의해 지지되고 피처리물(S)이 안착되는 재치대(290)가 구비된다.

또한, 냉매가스안내조(160)와 반응조(200)를 제외한 로본체(100) 내부 공간상에는 공지된 냉각설비(압축기→응축기(콘덴서)→캐필러리튜브→증발기→압축기를 냉매가 순환하는 구조의 공조설비)를 통해 열교환된 냉기 혹은 냉각수가 관류되는 냉각파이프(P)가 구비되는 바, 상기 냉각파이프(P)는 인렛파이프(296)와 아웃렛파이프(298)와 연결배관되어 로본체(100) 내부를 냉각시킬 수 있도록 구성된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 고안의 작동관계를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 1을 참조하면서 진공열처리의 가열공정(소입 예열시 혹은 템퍼링 가열시)을 살펴보면, 가열공정시 제1배플(210)은 제1배출구(212)를 밀폐하는 상태를 유지함에 반해 제2배플(220)과 제2배출구(222)는 개방된 상태에 있게 되며, 슬라이딩도어(224)는 상기 제2배출구(222)와 냉매가스안내조(160)의 유입구(164)를 연통시키면서 로본체(100) 내부와 격리(구획)시키게 된다.

이 상태에서, 임펠러(120)가 가동되게 되면 반응조(200) 내부의 냉매가스는 상기 임펠러(120)에 의해 강제 흡입된 후 냉매가스안내조(160)와 연통배관된 인젝션파이프(300)의 일단을 통해 그 속으로 유입되게 되고, 유입된 냉매가스는 고압고속으로 이동되면서 전극(400)을 통해 인가된 전류에 의해 발열되는 히터를 통해 가열된 후 분사노즐(320)을 거쳐 재치대(290)에 안착된 피처리물(S)측으로 집중 분사되게 된다.

상기 히터는 피처리물이 빠르고 균일한 온도상승과 승온후 가열 유지과정에서 균일한 온도분포를 이루도록 함으로써 열처리제품의 품위를 안정화시키기 위해 반드시 요구되는 것이며, 세라믹, 흑연, 칸탈, 몰리브덴과 같은 재질의 것이 바람직하다.

이때, 배출된 고열의 분사냉매가스에 의해 피처리물은 균일하게 열처리되게 되는 바, 열처리에 필요한 반응조(200) 내부의 분위기가스는 피처리물에 따라 열처리 전에 미리 준비할 수 있다.

분사된 고열의 분사냉매가스는 더이상 진행할 곳이 없기 때문에 다시 제2배출구(222)측으로 이동된 후 임펠러(120)에 의해 다시 흡입되고 배출되는 순환을 반복함으로써 가열공정이 수행되게 된다.

반면, 도 2의 도시와 같은 냉각공정(소입 냉각시 혹은 템퍼링후 냉각시)시에는 다음과 같이 작동된다.

먼저, 제1배플(210)은 제1배출구(212)를 개방하는 상태를 유지함에 반해 제2작동실린더(226)의 동작으로 슬라이딩도어(224)가 제2배플(220)에 밀착되어 반응조(200)와 로본체(100) 간의 연통관계를 차단한 상태에 있게 된다.

이 상태에서, 임펠러(120)가 가동되게 되면 로본체(100) 내부의 냉매가스는 상기 임펠러(120)에 의해 냉매가스안내조(160)로 강제 이동되게 되고, 이어 인젝션파이프(300)의 일단을 통해 고압고속으로 이동되면서 분사노즐(320)을 통해 피처리물(S)측으로 강하게 배출되면서 집중 분사되어 이를 냉각시키게 된다.

즉, 이때에는 전극(400)을 통해 전류가 인가되지 않기 때문에 히터가 발열되지 않게 되며 따라서 배출된 냉각냉매가스는 균일하게 피처리물(S)을 냉각시키게 된다.

분사된 냉각냉매가스는 더이상 진행할 곳이 없기 때문에 제1배출구(222)측으로 이동된 후 냉각수가 관류되는 냉각파이프(P)들을 거쳐 이들과 열교환되면서 더욱더 냉각되게 되고, 이렇게 냉각된 상태에서 다시 임펠러(120)에 의해 흡입 배출되는 과정을 반복적으로 수행하면서 냉각공정을 수행하게 된다.

상술한 과정은 전공정이 사전에 입력된 프로그램에 따라 컴퓨터에 의해 자동적으로 컨드롤되게 구성되며, 열처리 과정에서 얻어지는 온도, 압력에 대한 데이터는 실시간적으로 송신되어 그 결과를 도표화시킬 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안은 1개의 로본체 내부에서 모든 열처리(소입, 템퍼링)가 가능하고 자동화가 용이하여 조작이 간단하고 처리품의 이동이 없어 열처리시간이 단축되며 진공광택을 더욱 높일 수 있다.

또한, 실시간적인 감시가 가능하여 열처리제품의 고른 품위를 유지할 수 있으며, 제품별 용도별로 자료축적이 가능하여 요구특성에 적합한 열처리가 가능하다.

Claims (4)

1. 진공유지되고 있는 로본체(100)의 일측내면에 구비되고 그 외면에 고정된 구동모터에 의해 회전가능하게 설치되며 격벽(162)에 의해 구획된 냉매가스안내조(160) 내부에 구비된 임펠러(120)와;

   상기 임펠러(120)와 이격되고 그 양측면에는 제1,2배출구(212,222)를 갖는 내부가 비어 있고 밀폐된 공간을 갖는 반응조(200)와;

   상기 제1배출구(212)를 선택적으로 개폐하도록 실린더수단과 연결되고 상기 제1배출구(212) 인접측에 이동가능하게 설치된 제1배플(210)과;

   상기 제2배출구(222)와 인접하여 반응조(200) 내에 고정된 제2배플(220)과;

   상기 반응조(200)와 냉매가스안내조(160)를 선택적으로 연통시키도록 실린더수단에 의해 전후진가능하게 설치된 슬라이딩도어(224)와;

   상기 냉매가스안내조(160)와 반응조(200) 사이를 연통시키도록 서로 평행하게 배관되고 반응조(200) 내에 안착된 피처리물(S)측으로 순환냉매가스를 집중분사가능하게 배설되며 그 외주면에는 히터가 일체로 형성된 인젝션파이프(300)와;

   상기 반응조(200)의 외주면과 로본체(100)의 내벽면 사이에 배관된 다수의 냉각파이프(P)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 진공 금형 열처리 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 냉매가스안내조(160) 및 반응조(200)는 단열성 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동 진공 금형 열처리 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 인젝션파이프(300)는 그라파이트 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동 진공 금형 열처리 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 인젝션파이프(300)는 그 파이프 기능과 히터기능을 동시에 수행할 수 있도록 히터이면서 파이프인 동일체로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 진공 금형 열처리 장치.