KR20040106216A - 알루미늄 또는 알루미늄 합금 금형의 보강 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 알루미늄 또는 그 합금으로 제조된 금형을 보강하는 방법에 관한 것이다. 금형 본체 및 금형 벽체를 일체의 유니트로 하는 금형을 강화하는 하나의 방법은 상기 금형 벽체의 각각에 적어도 하나의 삽입체를 포함시키는 것이다. 이러한 삽입체는 상기 금형의 소재보다는 더 강도가 높은 것을 사용한다. 각각의 삽입체는 그것이 위치하는 금형 벽체와 같은 높이를 갖는다. 다른 방법은 분리 유니트로 된 보강 벽체를 사용하는데, 상기 보강 벽체는 상기 금형 본체보다 더 강도가 높은 소재를 사용한다. 상기 보강 벽체는 결합체 또는 용접이나 접착 또는 다른 적절한 수단에 의해 상기 금형 본체와 결합된다. 본 발명은 또한 이러한 방법에 따른 보강에 의해 제조된 금형을 포함한다.

Description

알루미늄 또는 알루미늄 합금 금형의 보강 방법{a Method of Strengthening Moulds of aluminium or Its alloys}
발명의 분야
본 발명은 알루미늄 또는 그 합금으로 제조된 금형을 보강하는 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 금형 벽체의 각각에 적어도 하나의 삽입체를포함시키는 방법 등을 사용하여 금형의 강도를 증가시켜 사용수명을 증대시킬 수 있는 알루미늄 또는 그 합금으로 제조된 금형을 보강하는 방법에 관한 것이다.
발명의 배경
알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 만든 금형은 고무 성형 산업에 있어 통상적으로 사용되고 있다. 이러한 금형은 몇 가지 이점이 있다. 주형 및 제작이 용이하고, 금형의 공동에 복잡한 형상이 있더라도 어려움 없이 주형 및 제작이 가능하다. 또한, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 만든 금형은 낮은 밀도로 인하여 상대적으로 가볍다. 이러한 이점으로 인해 금형 변화 시간을 줄이고 다른 관련된 공정을 용이하게 하면서, 취급을 더 편리하게 한다. 알루미늄과 그 합금은 원재료 비용이 크지 않으며, 앞서 언급한 이점과 함께 알루미늄 또는 그 합금으로 만든 금형은 다른 재질로 만든 금형에 비해 상대적으로 비용이 적게 든다. 그러나, 금형으로서의 알루미늄 또는 그 합금은 몇 가지 단점이 있다. 철이나 주조 강에 비교해 보면 일반적으로 연성이다. 이 연성으로 인하여 반복적인 사용에 따라 금형 벽체, 금형 본체 및 금형 공동의 변형이 일어날 수 있으며, 이 모든 것은 성형 제품의 치수적인 물성에 어느 정도 변화를 가져온다. 알루미늄 또는 그 합금으로 만든 금형은 상대적으로 연성을 갖기 때문에 성형 압력에 한계가 있다.
이러한 문제점 하에서 본 발명은 사용 수명을 증대시키기 위해 알루미늄 또는 그 합금을 기재 물질로 하는 금형을 보강하는 방법을 제시한다.
본 발명의 목적은 금형의 반복적인 사용에 의해서도 손상과 변형을 줄일 수 있는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 금형의 보강 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 금형 벽체의 변형과 손상을 방지함으로써 금형의 사용 수명을 증대시킬 수 있는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 금형의 보강 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 금형의 반복적인 사용에 의해서도 손상과 변형을 줄일 수 있는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 금형을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 금형 벽체의 변형과 손상을 방지함으로써 금형의 사용 수명을 증대시킬 수 있는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 금형을 제공하기 위한 것이다.
도 1a는 금형 벽체에 형성된 삽입체를 갖는 금형에 대한 사시도이다.
도 1b는 금형의 이판(裏板) 면이 보이도록 나타낸 저면도이다.
도 1c는 도 1b의 aa선을 절단한 금형의 단면도이다.
도 2는 금형 벽체에 다른 형태를 갖는 삽입체가 형성된 금형에 대한 사시도이다.
도 3은 삽입체가 금형 벽체의 구멍을 통해 끼워져 고정된 금형에 대한 사시도이다.
도 4a는 금형 벽체의 구멍에 형성된 나사 홈에 삽입체가 결속된 금형에 대한 사시도이다.
도 4b는 도 4a의 bb선을 절단하여 본 단면도이다.
도 5는 금형 본체 및 보강 벽체가 분리된 구성으로 상기 보강 벽체는 금형 본체의 소재에 비교하여 높은 강도를 갖는 소재를 사용한 경우의 사시도이다. 상기 보강 벽체는 결합체에 의해 금형 본체에 부착된다.
도 6은 금형 본체 및 보강 벽체가 분리된 구성으로 상기 보강 벽체는 금형본체의 소재에 비교하여 높은 강도를 갖는 소재를 사용한 경우의 사시도이다. 상기 보강 벽체는 용접, 접착 또는 다른 적절한 수단에 의해 금형 본체에 부착된다.
* 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 *
1, 2, 3, 4, 5: 금형 6, 10: 금형 본체
7, 40: 보강벽체 11: 이판 면
12, 23: 금형 공동 13: 금형 벽체
14: 내측면 15: 외측면
16: 접촉면 17, 26, 30: 플랜지
18, 19, 20, 21: 삽입체 22, 27: 측면 벽체
24: 결합체 25: 수직면
40: 보강 벽체
발명의 요약
본 발명은 알루미늄 또는 그 합금으로 만든 금형의 보강 방법과 그 방법에 따라 제작되는 금형에 관한 것이다. 상기 금형은 이판(backing) 및 공동(cavity)을 갖는 금형 본체를 포함하며, 금형 본체의 단부로부터 이판까지 금형 벽체가 확장되어 있다. 상기 금형 본체의 이판 및 상기 금형 벽체의 하면은 같은 높이이고, 상기 금형 이판 면을 함께 형성한다. 상기 금형 벽체의 높이는 성형될 성분의 치수 두께에 종속적이다. 금형은 그 이판 면이 하부 테이블에 접촉하면서 성형 프레스에 결합된다. 금형 공동은 그 표면에 원하는 패턴을 포함하는데, 그 패턴은 성형 가공 시에 제품을 형성하기 위해 공간 또는 성형물을 찍어내는 것이다. 금형 벽체의 상부면은 성형 가공 시에 상부 테이블과 결합된다. 성형 압력은 성형 가공 시에 금형 접촉면과 상부 테이블에 작용한다. 반복적인 사용에 의해 상기 금형 벽체의 접촉면은 손상되고 어느 정도 변형된다. 이렇게 하여 손상과 변형은 어느 수준에 도달하며, 그럼으로써 성형 제품의 허용 치수는 그 한계에 이르게 된다. 금형의 계속적인 사용은 성형품의 불량 숫자를 더욱 증가시킬 것이다.
본 발명에서는 금형 벽체의 변형과 손상을 방지함으로써 금형의 사용 수명을 증대시키기 위한 다양한 방법이 제시된다. 하나의 방법은 성형 가공 시에 발생하는 대부분의 압력에 저항하기 위해 각각의 금형 벽체에 하나 또는 복수의 삽입체를 삽입하는 단계를 포함한다. 이러한 삽입체는 금형의 기본 소재보다 더 강도가 높은 물질로 이루어진다. 삽입체는 상기 금형 벽체에 주형되거나 금형 벽체에 미리 천공된 구멍에 가압되어 반력에 의해 결합되거나 금형 벽체의 구멍에 미리 새겨놓은 나사 홈에 돌려 끼워지거나 또는 다른 적절한 수단에 의해 금형 벽체에 결합된다. 이러한 각각의 삽입체는 그것이 위치하는 금형 벽체의 높이와 같은 높이를 갖는다.
다른 방법은 보강 벽체를 금형 본체에 결합하는 것이다. 보강 벽체는 금형 본체의 소재와 비교할 때 보다 강도가 높은 소재를 사용한다. 보강 벽체는 결합체 또는 접착 또는 다른 적절한 수단에 의하여 금형 본체에 결합된다.
본 발명의 이러한 특징 및 다른 특징, 이점 및 목적은 하기에 설명되는 발명의 상세한 설명, 특허청구범위 및 도면에 의하여 당업자에게 더욱 잘 이해될 것이다.
발명의 구체예에 대한 상세한 설명
도 1a에서는 이판 면과 금형 공동(12)을 갖는 금형 본체로 이루어진 금형을 도시하고 있다. 내측면(14), 외측면(15) 및 접촉면(16)을 갖는 금형 벽체(13)는 금형 본체(10)의 양 끝단에 있고, 이판 면과는 이격되어 있다. 이 구체예에서는 두 개의 금형 벽체(13)가 도시되어 있는데, 이들은 금형 본체(10)의 양쪽 반대편에 위치한다. 여기서 상기 금형 본체(10) 및 금형 벽체(13)는 일체형으로 형성되어 있다. 상기 금형 벽체의 전체 길이에 따라 확장되어 있는 플랜지(17)는 각 금형 벽체(13)의 외측면(15)을 따라 하부에 위치한다. 상기 플랜지(17)의 하부면은 상기 금형의 이판과 같은 높이이고, 도 1a 및 도 1b에 도시한 금형의 이판 면(11)을 함께 형성한다. 상기 플랜지(17)를 설치하는 목적은 성형 기계에 상기 금형을 위치시키고 고정하기 위한 것이다. 상기 금형은 이판 면(11)이 접촉되는 성형 프레스의 하부 테이블에 부착된다. 상기 금형 벽체(13)는 높이가 구별되며, 높이는 성형될 제품의 치수 필요성에 따라 결정된다. 성형 공정에서 금형 공동(12)과 금형 벽체(13) 사이에는 비어있거나 성형물이 위치한다. 그 다음에 상기 성형 프레스의 하부 테이블은 상기 금형 벽체(13)의 접촉면(16)이 닿을 때까지 그리고 상기 상부 테이블을 누를 때까지 상승한다. 여기서 상기 금형 벽체(13)의 접촉면(16)에는 어느 정도의 접촉 압력이 존재한다. 이러한 압력의 수치는 성형되는 재료와 채택된 성형 가공법에 의존한다. 또한, 상기 금형은 보통 작업 중의 온도 상승에도 의존한다. 반복되는 사용에 의해 상기 금형 벽체(13)는 특히 접촉면(16)이 닳아서 변형된다.
성형 가공 중에 상기 금형 벽체(13)의 변형을 줄이기 위한 본 발명의 방법 중의 하나는 각각의 금형 벽체(13)에 최소한 하나의 삽입체를 포함시키는 것이다. 상기 삽입체는 알루미늄 또는 그 합금과 같은 소재의 본체 재질 보다 높은 강도를 갖는 소재로 이루어진다.
상기 삽입체는 또한 그것이 위치하는 금형 벽체의 높이와 실질적으로 같은 높이를 갖는다. 다시 말해서 상기 삽입체의 상부면은 노출되고, 주위를 둘러싸고 있는 금형 벽체의 접촉면(16)과 같은 높이이다. 상기 삽입체의 하부면은 노출되고, 주위를 둘러싸고 있는 금형의 이판 면(11)과 같은 높이이다. 이러한 삽입체는 성형가공 중에 발생하는 성형 압력에 대응하는 '지주' 역할을 한다.
도 1a에 도시된 금형(1)의 바람직한 구체예에서, 복수의 삽입체(18)는 금형이 주형되기 전에 금형 벽체의 정해진 위치에 단단히 위치한다. 금형이 주형된 후에는 상기 삽입체(18)는 미리 정해진 위치에 결합되어 있다. 도 1a에 도시된 금형(1)의 구체예에서, 삽입체(18)는 원형의 단면을 갖는 원통형 모양이다. 도 2에 도시된 금형(2)의 다른 구체예에서, 삽입체(19)는 직사각형의 단면적을 갖는다. 복수의 삽입체는 다양한 모양을 가질 수 있으며, 상기 두 가지 구체예에 한정되는 것은 아니다.
도 3에 도시된 또 다른 구체예에서, 복수의 삽입체(20)는 금형(3)이 주형된 다음에 삽입된다. 이 경우, 수직의 구멍은 정해진 위치에 금형 벽체(13)를 통해 천공된다. 그 다음에, 상기 구멍에 큰 치수의 삽입체(20)가 가압되어, 반력(interference)에 의해 고정된다. 앞의 구체예에서와 같이, 각각의 삽입체(20)는 그것이 위치하는 금형 벽체의 높이와 같은 높이를 갖는다. 상기 삽입체와 금형 벽체에 천공된 구멍 사이의 반력을 결정하기 위해서는 상기 삽입체(20)와 금형 기본 소재의 열팽창 차이와 금형의 작업온도를 고려해야 한다.
도 4a에 도시된 또 다른 구체예에서, 복수의 삽입체(21)는 금형(4)이 주형된 다음에 삽입된다. 여기서, 수직 구멍은 정해진 위치에 금형 벽체(13)를 통해 천공된다. 이 구멍에는 나사 홈이 형성되어 있다. 나사 형태의 삽입체(21)는 상기 구멍에 돌려서 끼워진다. 앞에서 본 구체예에서와 같이, 각각의 삽입체(21)는 그것이 위치하는 금형 벽체의 높이와 실질적으로 같은 높이이다.
도 5에 도시된 또 다른 구체예에서, 금형(5)은 다수의 유니트로 이루어진다. 여기에는 이판을 포함하는 금형 본체(6), 금형 공동(23), 및 알루미늄 또는 그 합금으로 만든 유니트를 함께 형성하는 측면 벽체(22)가 있다. 보강 벽체(7)는 다른 유니트를 형성하는 금형 본체(6)의 소재와 비교하였을 때, 그것보다 강도가 높은 소재를 사용한다. 이러한 구체예에서 두 개의 보강 벽체(7)는 금형 본체(6)의 양쪽 반대편 모서리에 위치한다. 각각의 보강 벽체(7)의 높이는 인접하고 있는 금형 벽체(6)의 측면 벽체(22)의 높이보다 같거나 더 높다. 각각의 보강 벽체(7)는 그 단면이 'L' 모양이고, 수직면(25) 및 수평면은 플랜지(26)를 형성한다. 각각의 보강 벽체(7)의 수직 단면(25)의 외부 면은 금형 본체(6)의 인접한 측면 벽체(22)의 외부 면에 인접하고 있다. 각각의 보강 벽체(7)는 도 5에 도시된 바와 같이, 인접한금형 본체(6)의 측면 벽체(22)에 결합체(24)에 의해 단단히 부착된다. 플랜지(26)의 하부면은 금형 본체의 이판과 같은 높이를 가지며 전체 금형의 이판 면을 함께 형성하고 있다. 상기 이판면은 성형 기계의 하부 테이블에 놓인다. 그 다음에 금형(5)은 보강 벽체(7)의 플랜지(26)에 위치하여 성형 기계와 결합된다. 상기 금형(5)의 보강 벽체(7)는 성형 가공 공정에서 고압의 성형 압력에 저항하는데 도움을 준다.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 도 6에 도시된 바와 같이 금형(8)은 금형 본체(6) 및 보강 벽체(40)를 포함하는데, 도 5의 금형(5)과 여러 가지 면에서 유사하다. 보강 벽체(40)는 금형 본체(9)의 소재보다 더 튼튼한 소재를 사용한다. 그러나, 금형(8)에 대하여 보강 벽체(40)는 용접이나 접착 또는 다른 적절한 수단에 의해 금형 본체(9)에 부착된다.
본 발명은 앞에서 설명한 구조에 의해 고려된다. 더 나아가, 수많은 변형이나 변경은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 쉽게 가능할 것이다. 위에서 도시된 것과 설명된 것에 의해 본 발명을 한정하는 것은 바람직하지 않으며, 따라서 본 발명의 범위 내에서의 적절한 변형이나 균등물에 대해서도 본 발명의 범위에 포함될 수 있다.
본 발명은 반복적인 사용에 의해서도 금형의 손상과 변형을 줄일 수 있고,성형품의 불량 숫자를 감소시킬 수 있으며, 금형 벽체의 변형과 손상을 방지함으로써 금형의 사용 수명을 증대시킬 수 있는 알루미늄 또는 그 합금으로 만든 금형의 보강 방법과 그 방법에 따라 제작되는 금형을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (10)

  1. 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지고, 이판 및 금형 공동을 갖는 금형 본체를 포함하고, 금형 벽체를 둘러싸는 금형의 사용 수명을 증대시키기 위해 금형 벽체를 보강하는 방법에 있어서,
    상기 금형 벽체의 각각에 적어도 하나의 삽입체를 포함시키고;
    상기 삽입체는 각각 상기 삽입체가 위치하는 상기 금형 벽체와 본질적으로 같은 높이를 갖도록 하고; 그리고
    상기 삽입체는 상기 금형의 기초 소재와 비교할 때 더 강도가 높은 다른 소재를 사용하는;
    단계로 이루어지고 상기 금형 본체와 상기 금형 벽체는 일체의 유니트를 형성하는 것을 특징으로 하는 금형 벽체를 보강하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 삽입체는 상기 금형 벽체 각각에 주형되는 것을 특징으로 하는 금형 벽체를 보강하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 삽입체는 상기 금형이 주형된 다음에 상기 금형 벽체 각각에 형성된 구멍에 가압되어 반력에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 금형 벽체를 보강하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 삽입체는 상기 금형 벽체 각각에 형성된 구멍의 나사 홈에 돌려 끼워지는 것을 특징으로 하는 금형 벽체를 보강하는 방법.
  5. 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지고, 이판, 금형 공동 및 금형 벽체가 하나의 유니트를 형성하는 금형 본체를 포함하는 금형의 보강 방법에 있어서,
    분리된 유닛을 형성하며 금형 본체의 소재와 비교하여 강도가 높은 소재로 만든 보강 벽체를 준비하고; 그리고
    상기 보강 벽체의 높이는 상기 보강 벽체가 부착되는 인접한 금형 벽체보다 본질적으로 같거나 크도록 하는;
    단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금형의 보강 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 보강 벽체는 상기 금형 본체의 상기 금형 벽체에 결합체에 의해 부착되는 것을 특징으로 하는 금형의 보강 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 보강 벽체는 상기 금형 본체의 상기 금형 벽체에 용접에 의해 부착되는 것을 특징으로 하는 금형의 보강 방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 보강 벽체는 상기 금형 본체의 상기 금형 벽체에 접착 또는 다른 적절한 수단에 의해 부착되는 것을 특징으로 하는 금형의 보강 방법.
  9. 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 기초 소재로 만든 금형에 있어서,
    이판 및 금형 공동을 갖고, 하나 이상의 금형 벽체로 둘러싸여져 있고, 상기 금형 공동과 금형 벽체는 하나의 일체형 유니트를 형성하는 금형 본체;
    를 포함하고 상기 금형 벽체의 적어도 하나는 벽체 내에 적어도 하나의 삽입체를 포함하고, 상기 삽입체는 그것이 위치하는 상기 몰드 벽체와 본질적으로 같은 높이이며, 그리고 상기 또는 각각의 삽입체는 상기 기초 소재와 다른, 더 강도가 높은 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금형.
  10. 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 기초 소재로 만든 금형에 있어서,
    이판 및 금형 공동을 갖고, 하나 이상의 금형 벽체로 둘러싸여져 있고, 상기 금형 공동과 금형 벽체는 하나의 일체형 유니트를 형성하는 금형 본체;
    상기 급형 벽체는 공동 및 외부면을 포함하고, 상기 금형 벽체 중 적어도 하나는
    상기 금형 벽체의 외부에 위치하는 적어도 하나의 분리 유니트를 포함하는 보강 수단이 구비되고, 상기 보강 수단은 상기 금형 본체와 비교하여 더 강도가 높은 소재로 이루어지며, 상기 보강수단은 그것이 부착되어 있는 인접한 몰드 벽체와 본질적으로 최소한 같은 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 금형.
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