KR20050030584A

KR20050030584A - 다이캐스트 장치 및 주조 방법

Info

Publication number: KR20050030584A
Application number: KR1020040076723A
Authority: KR
Inventors: 가또오다까아끼
Original assignee: 도시바 기카이 가부시키가이샤
Priority date: 2003-09-25
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2005-03-30
Also published as: JP2005095943A; JP4312560B2; CN100473478C; CN1607053A; KR100870596B1

Abstract

본 발명의 과제는 캐비티 내를 감압하여 금속 용탕을 사출 및 충전할 때에, 감압에 요하는 시간을 단축할 수 있고, 또한 보다 낮은 압력까지 감압할 수 있는 다이캐스트 장치를 제공하는 것이다. 다이캐스트 장치는 캐비티(C)를 포함하여 감압되는 폐쇄 공간에 접속되고, 미리 감압된 복수의 진공 탱크(TA, TB)와, 진공 탱크(TA, TB)와 캐비티(C)를 포함하는 폐쇄 공간 사이를 각각 개폐하는 복수의 개폐 밸브(70A, 70B)를 갖고, 제어 수단(30)이 캐비티(C)를 포함하는 폐쇄 공간의 감압에 사용하는 진공 탱크를 개폐 밸브(70A, 70D)의 개폐에 의해 절환하여, 캐비티(C)를 포함하는 폐쇄 공간 내를 원하는 압력에 감압한다.

Description

다이캐스트 장치 및 주조 방법{DIE CAST APPARATUS AND CASTING METHOD}

본 발명은, 다이캐스트 장치에 관한 것으로, 특히 금형 캐비티 내의 기체를 금속 용탕을 사출 및 충전하기 전에 배기하고, 감압하에서 주조하는 진공 다이캐스트법을 이용한 다이캐스트 장치에 관한 것이다.

다이캐스트 제품의 물질의 변동에 의한 신뢰성 저하의 원인의 하나로서, 다이캐스트 제품으로의 가스의 혼입이 있다. 즉, 고속 및 고압으로 사출 및 충전된 용탕은 사출 슬리브와 금형의 캐비티 내에서 난류가 되고, 용탕이 공기나 금형으로 도포된 이형제 등이 기화된 것을 권취한다.

상기와 같은 문제를 극복하기 위해, 공기 등이 인입하지 않은 분위기에서 다이캐스트를 행하는 진공 다이캐스트법에 의한 다이캐스트 머신을 이용하여 주조함으로써, 다이캐스트 제품으로의 가스의 혼입을 억제하고, 다이캐스트 제품의 가스의 혼입에 의한 품질의 변동을 저감하는 기술이 알려져 있다(예를 들어, 미국 특허 제2,785,448호 참조).

진공 다이캐스트법을 이용한 다이캐스트 머신에 있어서는, 높은 강도 및 높은 품질의 다이캐스트 제품을 주조하기 위해서는 금형 내를 보다 고진공화하고, 높은 감압 상태를 유지할 수 있는 것이 요구되어 있다. 금형 내가 고진공화되어 있지 않으면 주조된 다이캐스트 제품에 가스가 포함되고, 주조 후의 어닐링 등의 열 처리를 제품에 실시하였을 때 제품에 왜곡이나 변형이 생기기 쉬워, 진공 다이캐스트법에 의한 충분한 효과를 얻는 것이 어렵기 때문이다.

그런데, 진공 다이캐스트법을 이용한 다이캐스트 머신에 있어서, 주조 사이클을 짧게 하기 위해서는, 금형 내의 감압에 요하는 시간을 단축할 필요가 있다.

금형 내의 감압에 요하는 시간을 단축하기 위해서는, 미리 소정 압력까지 감압한 진공 탱크를 금형으로 접속하고, 밸브의 개폐에 의해 금형 내의 감압을 행하는 방법을 생각할 수 있다.

그러나, 상기한 방법에서는 금형 내의 압력과 진공 탱크 내의 압력이 균등해지면 감압 속도가 저하된다. 이로 인해, 금형 내를 소정 압력까지 감압하는 데 장시간을 요한다는 불이익이 존재하였다.

또한, 금형 내의 압력과 진공 탱크 내의 압력이 균등해지면, 균등해진 압력보다도 낮은 압력이 필요한 경우에는, 진공 펌프 등으로 금형 내의 압력을 균등해진 압력보다도 더 낮은 압력으로 감압할 필요가 있어, 감압하는 데 더 장시간을 요한다.

본 발명의 목적은, 캐비티 내를 감압하여 금속 용탕을 사출 및 충전할 때에 감압에 요하는 시간을 단축할 수 있고, 또한 보다 낮은 압력까지 감압할 수 있는 다이캐스트 장치 및 주조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다이캐스트 장치는, 금형으로 형성되는 캐비티 내를 배기하여 감압하고 가압된 상기 캐비티 내에 금속 용탕을 사출 및 충전하여 주조품을 성형하는 다이캐스트 장치이며, 상기 캐비티를 포함하여 감압되는 폐쇄 공간에 접속되고, 미리 감압된 복수의 진공 탱크와, 상기 복수의 진공 탱크와 상기 폐쇄 공간과의 접속 경로를 각각 개폐하는 복수의 개폐 수단과 제어 수단을 갖는다. 제어 수단은 상기 폐쇄 공간을 상기 복수의 진공 탱크의 일부를 사용하여 감압한 후, 상기 일부의 진공 탱크와 상기 폐쇄 공간과의 접속 경로를 폐쇄하는 동시에, 다른 진공 탱크와 감압된 상기 페쇄 공간과의 접속 경로를 개방하여 추가적으로 감압한다.

상기 복수의 진공 탱크는 금형에 설치된 배기로에 접속되고, 상기 캐비티를 포함하는 폐쇄 공간을 감압하는 메인 진공 탱크와, 상기 배기로 이외의 상기 폐쇄 공간의 공기의 누설 경로에 접속되고, 상기 캐비티를 포함하는 폐쇄 공간을 보조적으로 감압하는 제1 및 제2 보조 진공 탱크를 갖는다. 제어 수단은 상기 메인 진공 탱크 및 상기 제1 보조 진공 탱크를 사용하여 진공 폐쇄 공간을 감압한 후, 상기 제2 보조 진공 탱크를 사용하여 추가적으로 감압하는 구성을 채용하는 것도 가능하다.

본 발명의 주조 방법은 금형으로 형성되는 캐비티 내를 배기하여 감압하고, 감압된 상기 캐비티 내에 금속 용탕을 사출 및 충전하여 주조품을 성형하는 주조 방법이며, 상기 캐비티를 포함하여 감압되는 폐쇄 공간에 접속되고, 미리 감압된 복수의 진공 탱크의 일부를 사용하여 감압하는 제1 감압 공정과, 감압된 상기 폐쇄 공간을 상기 복수의 진공 탱크의 다른 진공 탱크에 의해 추가적으로 감압하는 제2 감압 공정과, 상기 다른 진공 탱크에 의해 감압된 상기 캐비티로 금속 용탕을 사출 및 충전하는 충전 공정을 갖는다.

본 발명에서는, 제1 감압 공정으로서 복수의 진공 탱크의 일부를 사용하여 우선 감압을 개시한다. 이 일부의 진공 탱크로 감압하고, 캐비티 내의 압력이 진공 탱크의 압력과 균등해지면 감압 속도가 저하되어 온다. 그래서, 제2 감압 공정으로서 일부의 진공 탱크 대신에, 다른 진공 탱크를 사용하여 감압하면 캐비티(일부의 진공 탱크)와 다른 진공 탱크 사이에 존재하는 압력차에 의해 캐비티의 또 다른 감압이 신속하게 행해져, 캐비티 내를 보다 낮은 압력까지 감압할 수 있다.

본 발명에 따르면, 금형의 캐비티 내의 감압에 요하는 시간을 단축할 수 있고, 또한 보다 낮은 압력까지 감압할 수 있다.

이하, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

<제1 실시 형태>

도1은 본 발명의 일실시 형태에 관한 다이캐스트 장치의 금형 주변의 구조를 도시하는 단면도이다.

다이캐스트 장치(1)는 고정 금형(2), 이동 금형(3), 사출 장치(10), 제어기(30), 진공 탱크(TA, TB), 차단 밸브(60) 등을 갖는다.

또, 고정 금형(2) 및 이동 금형(3)은 본원 발명의 금형의 일실시 형태이고, 사출 장치(10)는 본 발명의 사출 장치의 일실시 형태이다.

또한 제어기(30)는 본 발명의 제어 수단의 일예이다. 제어기(30)는 컴퓨터와 메모리를 이용하여 구성되어 있고, 하기에 서술하는 다이캐스트 장치의 각종의 제어 처리를 행한다.

고정 금형(2)은 복수의 부재(2a, 2b)로 구성되어 있다. 고정 금형(2)은, 도시하지 않는 형 체결 장치의 고정 다이 플레이트에 고정되어 있다. 고정 금형(2)에는, 후술하는 사출 장치(10)의 사출 슬립(16)이 고정되어 있다.

이동 금형(3)은 복수의 부재(3a, 3b)로 구성되어 있다. 이동 금형(3)에는 차단 밸브(60)가 일체적으로 설치되어 있다. 이동 금형(3)에는 또, 복수의 압출 핀(65)이 이동 가능하게 설치되어 있다.

도1에 도시한 고정 금형(2) 및 이동 금형(3)은 형 체결 상태에 있다. 고정 금형(2)은 도시하지 않는 형 체결 장치의 고정 다이 플레이트에 고정되어 있고, 이동 금형(3)은 도시하지 않는 형 체결 장치의 이동 다이 플레이트에 고정되어 있다. 예를 들어, 토글 기구 등에 의해 이동 다이 플레이트가 고정 다이 플레이트를 향해 소정의 힘으로 압박됨으로써, 고정 금형(2)과 이동 금형(3)이 형 체결된다.

고정 금형(2)의 분할면(2f)과 이동 금형(3)의 분할면(3f) 사이에는, 주조품을 주조하기 위한 캐비티(C)가 형성되어 있다.

고정 금형(2)의 분할면(2f)과 이동 금형(3)의 분할면(3f) 사이에는, 분할면(2f)과 분할면(3f) 사이를 밀봉하는 밀봉 부재(SL)가 설치되어 있다. 이 밀봉 부재(SL)는, 예를 들어 실리콘 고무제이다.

이동 금형(3)에는, 차단 밸브(60)가 설치되어 있다. 차단 밸브(60)는 본 발명의 개폐 밸브의 일실시 형태이다.

차단 밸브(60)는 전자 액튜에이터(61)와, 밸브 부재(62)와, 밸브 축(63)과, 밸브 시트 부재(64)를 갖는다.

밸브 시트 부재(64)는 관통 구멍(64a)을 갖는 원통형 부재이며, 이동 금형(3)에 매립되어 있다. 밸브 시트 부재(64)와 이동 금형(3)의 부재(3b) 사이에는 밀봉 부재(SL)가 설치되어 있다. 밸브 시트 부재(64)는 밸브 시트면(64f)이나 이동 금형(3)의 분할면(3f)에 일치하는 위치에 배치되어 있다.

이동 금형(3) 및 밸브 시트 부재(64)에는, 밸브 시트 부재(64)의 관통 구멍(64a)에 관통하는 배기로(52)가 형성되어 있다. 배기로(52)에 배기관(51)이 접속되어 있고, 배기관(51)에는 복수의 진공 탱크(TA, TB)가 개폐 밸브(70A, 70B)를 통해 접속되어 있다.

밸브 축(63)은 밸브 시트 부재(64)의 관통 구멍(64a)에 삽입되어 있고, 전자 액튜에이터(61)에 의해 도1에 화살표로 나타내는 곧은 이동 방향으로 구동된다.

고정 금형(2)과 이동 금형(3) 사이에는, 밸브 축(63)의 선단부에 설치된 밸브 본체(62)가 이동 가능한 공간(Sp)이 형성되어 있다. 공간(Sp)은 캐비티(C)와 연통하고 있다. 따라서, 캐비티(C)는 공간(Sp), 밸브 시트 부재(64)의 관통 구멍(64a) 및 배기로(52)를 통해, 배기관(51)과 연통하고 있다.

밸브 축(63)의 선단부에 설치된 밸브 부재(62)는 밸브 시트 부재(64)측으로 구동됨으로써, 밸브 시트 부재(64)의 밸브 시트면(64f)에 접촉한다. 이에 의해, 캐비티(C)와 배기관(51)을 연결하는 배기 경로가 폐쇄된다. 밸브 본체(62)는 고정 금형(2)측으로 구동됨으로써, 캐비티(C)와 배기관(51)을 연결하는 배기 경로가 개방된다.

전자 액튜에이터(61)는 제어기(30)로부터 제어 지령(30sc)을 받아 구동된다.

사출 장치(10)는 사출 슬립(16)과, 플런저 로드(14) 및 플런저 칩(15)으로 이루어지는 사출 플런저(17)와, 유압 실린더(11)를 구비하고 있다.

사출 슬립(16)은 원통형의 부재로 이루어져 고정 금형(2)에 고정되고, 상기한 캐비티(C)와 연통되어 있다. 사출 슬립(16)의 후단부측에는 금속 용탕을 공급하는 공급구(16h)가 형성되어 있다.

플런저 칩(15)은 플런저 로드(14)의 일단부에 고정되어 있어 사출 슬립(16)의 내주에 끼워 맞추고 있다. 플런저 칩(15)이 공급구(16h)로부터 전방으로 이동함으로써, 사출 슬립(16)은 외부에 대해 폐색된다.

플런저 로드(14)는 타단부가 유압 실린더(11)의 피스톤 로드(12)에 커플링(13)을 통해 접속되어 있다.

유압 실린더(11)는 소정 압력의 작동유에 의해 구동되어 피스톤 로드(12)를 이동시킨다.

플런저 로드(14)의 위치를 검출하기 위해, 위치 검출 센서(35)가 설치되어 있다.

플런저 로드(14)의 외주에는, 축 방향에 대해 일정 피치로 자극이 형성되어 있다. 위치 검출 센서(35)는, 예를 들어 이동하는 플런저 로드(14)의 자극의 변화를 검출하고, 이 자극의 변화를 펄스 신호로 변환하여 출력한다. 위치 검출 센서(35)는 펄스형의 위치 검출 신호(35s)를 제어기(30)로 출력한다. 제어기(30)는 펄스형의 위치 검출 신호(35)를 기초로 하여, 사출 플런저(17)의 위치나 속도를 산출한다.

제1 진공 탱크(TA)는 배기관(51)에 제1 개폐 밸브(70A)를 통해 접속되어 있다. 제1 진공 탱크(TA)는 배기관(51)을 통해, 이동 금형(3)과 고정 금형(2) 사이에 형성되는 캐비티(C)를 포함하는 폐쇄 공간 내를 배기한다.

진공 탱크(TA)는 진공 펌프(50)에 의해, 미리 소정의 압력까지 감압되어 있다.

제2 진공 탱크(TB)는 배기관(51)에 제2 개폐 밸브(70B)를 통해 접속되어 있다. 제2 진공 탱크(TB)는 제1 진공 탱크(TA)와 같이, 배기관(51)을 통해 이동 금형(3)과 고정 금형(2) 사이에 형성되는 캐비티(C)를 포함하는 폐쇄 공간 내를 배기한다. 제2 진공 탱크(TB)는 진공 펌프(50)에 의해, 미리 소정의 압력까지 감압되어 있다.

제1 개폐 밸브(70A)는 제1 진공 탱크(TA)와 배기관(51)과의 경로를 개폐한다. 제1 개폐 밸브(70A)는 제어기(30)로부터의 제어 신호(30sa)에 의해 개폐한다.

제2 개폐 밸브(70B)는 제2 진공 탱크(TB)와 배기관(51) 사이의 경로를 개폐한다. 제2 개폐 밸브(70B)는 제어기(30)로부터의 제어 신호(30sb)에 의해 개폐한다.

제어기(30)는 다이캐스트 장치(1)를 종합적으로 제어하고, 사출 장치(10), 셔터 오브 밸브(60), 개폐 밸브(70A, 70B), 형 체결 장치, 급탕 장치 등을 제어한다. 또, 제어기(30)에 의한 사출 장치(10), 셔터 오브 밸브(60), 개폐 밸브(70A, 70B) 등의 제어 수단에 대해서는 후술한다.

다음에, 상기 구성의 다이캐스트 장치(1)의 동작의 일예에 대해, 도2에 도시한 흐름도를 참조하여 설명한다.

주조를 개시하는 시점에 있어서, 플런저 칩(15)은 슬립(16)의 공급구(16h)를 개방하는 초기 위치(P₁)에 위치한다. 이 상태에 있어서는, 캐비티(C)는 밀폐되어 있지 않고, 캐비티(C) 내의 압력은 대기압과 같다.

한편, 진공 탱크(TA, TB)는 도3의 (a)에 도시한 바와 같이, 대기압을 0 ㎪로 하였을 때에, 예를 들어 -100 ㎪로 감압되어 있고, 개폐 밸브(70A, 70B)는 함께 폐쇄되어 있다.

플런저 칩(15)이 초기 위치(P₁)에 위치하는 상태에 있어서, 제어기(30)는 도시하지 않는 급탕 장치로 지령을 출력한다. 이에 의해, 예를 들어 알루미늄 합금 및 마그네슘 합금 등의 금속을 용해한 금속 용탕이 슬립(16)의 공급구(16h)를 통해 공급된다(스텝 S1).

소정량의 금속 용탕의 슬립(16)으로의 공급(충전)이 완료된 후, 제어기(30)는 사출 장치(10)를 구동하여 플런저 칩(15)을 저속으로 전진시킨다(스텝 S2).

제어기(30)는 위치 검출 센서(35)의 위치 검출 신호(35s)를 기초로 하여, 플런저 칩(15)이 슬립(16)의 공급구(16h)를 폐색하는 위치(P₂)로 도달하였다고 판단한다(스텝 S3).

플런저 칩(15)이 슬립(16)의 공급구(16h)를 폐색하는 위치(P₂)로 도달하면, 슬리브(16) 및 캐비티(C)로 구성되는 폐쇄 공간은 밀폐된다.

제어기(30)는 플런저 칩(15)이 위치(P₂)로 도달하였다고 판단한 결과, 차단 밸브(60) 및 개폐 밸브(70A)를 개방한다(스텝 S4).

개폐 밸브(70A)를 개방한 시점을 TS라 하면, 캐비티(C) 내의 압력은 도4에 도시한 바와 같이 시점 Ts로부터 급격하게 감소를 개시한다.

캐비티(C) 내의 압력의 감압 속도는 시간의 경과와 함께 저하되어 가고, 캐비티(C) 내의 압력과 진공 탱크(TA) 내의 압력이 균등해진다.

도3의 (b)에 도시한 바와 같이, 캐비티(C) 내의 압력과 진공 탱크(TA) 내의 압력이 균등해진 상태에서는 진공 탱크(TA)의 압력은 초기 상태보다도 상승한다. 이로 인해 캐비티(C) 내를 진공 탱크(TA)의 초기 압력, 예를 들어 -100 ㎪까지 감압할 수는 없다.

제어기(30)는 제1 진공 탱크(TA)를 제2 진공 탱크(TB)로 절환하는 절환 타이밍(Tc)인지 여부를 판단한다(스텝 S5). 이 절환 타이밍(Tc)은, 예를 들어 감압 속도가 소정의 값보다도 저하하는 시점, 캐비티(C) 내의 압력과 진공 탱크(TA) 내의 압력이 대략 균등해지는 시점 등을 기초로 하여 결정된다. 또, 캐비티(C) 내의 압력을 모니터해 두고, 이 압력이 소정의 압력, 예를 들어 -90 ㎪까지 감압된 시점을 절환 타이밍(Tc)으로 할 수 있다. 혹은, 캐비티(C) 내의 압력이 소정 압력으로 저하하는 시점에 있어서의 플런저 칩(15)의 위치를 미리 구해 두고, 플런저 칩(15)이 이 위치에 도달한 시점을 절환 타이밍(Tc)으로 할 수 있다.

제어기(30)는 절환 타이밍(Tc)에 도달하였다고 판단하면, 제1 개폐 밸브(70A)를 폐쇄하고, 제2 개폐 밸브(70B)를 개방한다(스텝 S6). 이에 의해, 제1 진공 탱크(TA)는 캐비티(C)로부터 분리되고, 제2 진공 탱크(TB)가 캐비티(C)에 접속된다.

제2 진공 탱크(TB)가 캐비티(C)에 접속되면, 캐비티(C) 내의 압력과 제2 진공 탱크(TB) 내의 압력 사이에는 압력차가 있고, 제2 진공 탱크(TB) 내의 압력 쪽이 낮다. 이로 인해, 도4에 도시한 바와 같이 제1 진공 탱크(TA)로부터 제2 진공 탱크(TB)로 절환한 시점으로부터 캐비티(C) 내의 압력은 다시 급속하게 저하한다.

도3의 (c)에 도시한 바와 같이, 제2 진공 탱크(TB)와 캐비티(C)의 압력이 균등해지면, 캐비티(C) 내는 제1 진공 탱크(TA)에 의해 이미 감압되어 있기 때문에, 제2 진공 탱크(TB)의 압력의 상승은 극소하고, 캐비티(C)의 압력을 거의 진공 탱크(TB)의 초기 압력(-100 ㎪)까지 감압할 수 있다.

계속해서, 제어기(30)는 플런저 칩(15)이 차단 밸브(60)를 폐쇄하는 폐쇄 위치(P₃)로 도달하였는가를 판단한다(스텝 S7). 이는, 플런저 칩(15)의 전진 속도가 고속으로 절환하기 전에, 차단 밸브(60)를 확실하게 폐쇄하여 차단 밸브(60) 내로의 금속 용탕의 침입을 방지하기 위해서이다.

제어기(30)는 폐쇄 위치(P₃)로 도달하였다고 판단하면, 차단 밸브(60)를 폐쇄한다(스텝 S8).

계속해서, 제어기(30)는 플런저 칩(15)이 고속 절환 위치(P₄)로 도달하였다고 판단한다(스텝 S9). 고속 절환 위치(P₄)로 도달하였다고 판단한 경우에는, 플런저 칩(15)의 전진 속도를 고속으로 절환한다(스텝 S10). 이에 의해, 슬립(16) 내의 금속 용탕이 급속하게 감압된 캐비티(C) 내로 사출 및 충전된다.

계속해서, 제어기(30)는 플런저 칩(15)이나 증압 절환 위치(P₅)로 도달하였는가를 판단한다(스텝 S9). 증압 절환 위치(P₅)로 도달하였다고 판단한 경우에는, 사출 장치(10)를 속도 제어로부터 압력 제어로 절환하고, 플런저 칩(15)에 의한 주조 압력을 상승시킨다(스텝 S11).

제어기(30)는 사출 및 충전 공정이 완료되었는가를 판단하고(스텝 S12), 완료되었다고 판단하면 제2 개폐 밸브(70B)를 폐쇄한다.

이에 의해 진공 탱크(TA, TB)는 배기관(51)으로부터 분리된다. 진공 탱크(TA, TB) 내는, 다음 주조 사이클에 구비하여 진공 펌프(50)에 의해 다시 소정 압력까지 감압된다. 그 후, 형 개방 및 제품의 압출 등의 공정을 지나, 상기한 스텝이 다시 반복된다.

본 실시 형태에 따르면, 미리 소정 압력에 감압된 복수의 진공 탱크(TA, TB)를 준비하고, 제1 진공 탱크(TA)에 의해 캐비티(C) 내를 감압하고, 제1 진공 탱크(TA)와 캐비티(C)와의 압력이 균등해진 결과로 제2 진공 탱크(TB)로 절환하여 제1 진공 탱크(TA)를 분리함으로써, 균등 상태로부터 또한 감압하는 것이 가능해진다.

또한, 진공 탱크(TA)로부터 진공 탱크(TB)로 절환하여 진공 탱크(TA)를 분리함으로써, 진공 탱크(TA)와 진공 탱크(TB)를 동시에 사용하는[개폐 밸브(70A, 70B)를 동시에 개방한] 경우보다도, 캐비티(C) 내를 더 낮은 압력까지 감압할 수 있다.

또, 본 실시 형태에서는 진공 탱크(TA, TB)를 이용한 경우에 대해 설명하였지만, 또한 많은 진공 탱크를 이용하는 것이 가능하다.

<제2 실시 형태>

도5는 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 다이캐스트 장치의 금형 주변의 구조를 도시하는 단면도이다. 또, 도5에 있어서, 제1 실시 형태에 관한 다이캐스트 장치(1)와 동일한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 사용하고 있다.

상기한 고정 금형(2) 및 이동 금형(3) 사이는 밀붕 부재(SL)에 의해 밀봉되어 있지만, 감압시에 이 밀봉 부재(SL)에 의해 완전하게 밀봉할 수 있는 것은 아니며, 밀봉 부재(SL)와 금형의 간극으로부터 공기가 누설되어 감압한 폐쇄 공간에 공기가 침입될 가능성이 있다.

또한, 고정 금형(2)이나 이동 금형(3)은 복수의 부재의 조합으로 구성되어 있기 때문에, 부재 사이의 치수 오차나 덜걱거림에 의해 부재 사이를 통해 공기가 감압된 폐쇄 공간으로 침입할 가능성이 있다.

또한, 플런저 칩(15)과 슬립(16)은 끼워 맞추어 있지만, 플런저 칩(15)과 슬립(16) 사이로부터 공기가 감압된 폐쇄 공간으로 침입할 가능성이 있다.

간극으로부터 캐비티 내로 공기가 침입되면, 높은 진공도를 얻을 수 없다.

제2 실시 형태에서는, 도5에 도시한 바와 같이 고정 금형(2)의 부재(2a, 2b) 사이 및 이동 금형(3)의 부재(3a, 3b) 사이에 배기관(150, 151)을 접속하고 있다. 고정 금형(2)의 부재(2a, 2b) 사이나 이동 금형(3)의 부재(3a, 3b) 사이에 간극이 있으면, 이 간극이 공기가 흐르는 경로가 된다. 따라서, 차단 밸브(60)의 개폐하는 배기관(51)으로부터 뿐만 아니라, 부재(2a, 2b) 사이나 부재(3a, 3b) 사이의 간극으로부터도 배기를 보조적으로 행한다.

또한, 플런저 칩(15)에 배기로(15h)를 형성하고, 플런저 칩(15)과 슬립(10) 사이에 형성되는 간극으로부터도 배기를 보조적으로 행한다.

도5에 도시한 바와 같이, 배기관(51)은 개폐 밸브(170M)를 통해 메인 탱크(MT)에 접속되어 있다.

또한, 배기관(150, 151) 및 플런저 칩(15)의 배기로(15h)는 개폐 밸브(170A)를 통해 보조 탱크(STA)에 접속되어 있다.

또한, 배기관(150, 151) 및 플런저 칩(15)의 배기로(15h)는 개폐 밸브(170B)를 통해 보조 탱크(STB)에 접속되어 있다.

메인 탱크(MT) 및 보조 탱크(STA, STB)는, 각각 진공 펌프(50)에 의해 미리 소정의 압력, 예를 들어 -100 ㎪로 감압되어 있다.

또, 메인 탱크(MT)는 본 발명의 메인 진공 탱크의 일실시 형태이며, 보조 탱크(STA)는 본 발명의 제1 보조 진공 탱크의 일실시 형태이고, 보조 탱크(STB)는 본 발명의 제2 보조 진공 탱크의 실시 형태이다.

개폐 밸브(170M, 170A, 170B)는 제어기(30)로부터의 지령(30sM, 30sA, 30sB)에 의해 개폐한다.

배기관(51)은 캐비티(C)로 직접 접속되고, 유로의 단면적은 비교적 넓기 때문에 메인 탱크(MT)에 의해 감압이 급속히 행해지지만, 보조 탱크(STA, STB)에 의한 감압은 유로의 단면적이 매우 작기 때문에 급속하게는 행해지지 않는다.

다음에, 상기 구성의 다이캐스트 장치(101)의 동작의 일예에 대해, 도6에 도시한 흐름도를 참조하여 설명한다.

주조를 개시하는 시점에 있어서, 플런저 칩(15)은 슬리브(16)의 공급구(16h)를 개방하는 초기 위치(P₁)에 위치한다. 이 상태에 있어서는, 캐비티(C)는 감압되어 있지 않고, 캐비티(C) 내의 압력은 대기압과 같다. 또한, 메인 탱크(MT)의 개폐 밸브(170M)는 개방되어 금형측의 차단 밸브(60)는 폐쇄되어 있는 것으로 한다.

플런저 칩(15)이 초기 위치(P₁)에 위치하는 상태에 있어서, 제어기(30)는 도시하지 않는 급탕 장치로 지령을 출력한다. 이에 의해, 예를 들어 알루미늄 합금 및 마그네슘 합금 등의 금속을 용해한 금속 용탕이 슬립(16)의 공급구(16h)를 통해 공급된다(스텝 S21).

소정량의 금속 용탕이 슬립(16)으로 충전하는 것이 완료된 후, 제어기(30)는 사출 장치(10)를 구동하고, 플런저 칩(15)을 저속으로 전진시킨다(스텝 S22).

제어기(30)는 위치 검출 센서(35)의 검출 신호(35s)를 기초로 하여, 플런저 칩(15)이 슬리브(16)의 공급구(16h)를 폐색하는 위치(P₂)로 도달하였는가를 판단한다(스텝 S23).

플런저 칩(15)이 슬립(16)의 공급구(16h)를 폐색하는 위치(P₂)로 도달하면, 슬립(16) 및 캐비티(C)로 구성되는 폐쇄 공간은 밀폐된다.

제어기(30)는 플런저 칩(15)이 위치(P₂)로 도달하였다고 판단한 결과, 보조 탱크(STA)의 개폐 밸브(170A)를 개방한다(스텝 S24). 이에 의해, 보조 탱크(STA)에 의한 캐비티(C)의 보조적인 감압이 개시된다.

계속해서, 제어기(30)는 차단 밸브(60)를 개방한다(스텝 S25). 차단 밸브(60)를 개방하면, 메인 탱크(MT)에 의한 캐비티(C)의 감압이 개시된다.

도7에 캐비티(C) 내의 압력 변화의, 예를 나타낸다.

보조 탱크(STA)의 개폐 밸브(170A)를 개방한 시점(Tss)에서는, 캐비티(C) 내의 압력은 그만큼 변화하지 않지만, 차단 밸브(60)를 개방한 시점(Tms)으로부터 캐비티(C) 내의 압력은 급속하게 저하한다.

또, 보조 탱크(STA)의 개폐 밸브(170A)를 개방하는 타이밍을 차단 밸브(60)를 개방하는 타이밍의 직전으로 하였지만, 동시로 해도 좋다.

계속해서, 제어기(30)는 플런저 칩(15)이 차단 밸브(60)를 폐쇄하는 폐쇄 위치(P₃)로 도달하였는가를 판단한다(스텝 S26). 이는, 플런저 칩(15)의 전진 속도가 고속으로 절환하기 전에, 차단 밸브(60)를 확실하게 폐쇄하여 차단 밸브(60) 내로의 금속 용탕의 침입을 방지하기 위해서이다.

제어기(30)는 폐쇄 위치(P₃)로 도달하였다고 판단하면, 차단 밸브(60)를 폐쇄한다(스텝 S27). 이에 의해, 메인 탱크(MT)에 의한 캐비티(C) 내의 감압이 종료된다.

차단 밸브(60)를 폐쇄하는 폐쇄 위치(P₃)는, 슬립(16) 내의 금속 용탕이 감압된 캐비티(C) 내로 취입되는 일이 없는 위치로 설정된다.

제어기(30)는 차단 밸브(60)를 폐쇄한 직후에, 보조 탱크(STB)의 개폐 밸브(170B)를 개방하여 보조 탱크(STA)의 개폐 밸브(170A)를 폐쇄한다(스텝 S28). 이에 의해, 캐비티(C) 내의 보조적인 감압을 행하는 보조 탱크가 보조 탱크(STA)로부터 보조 탱크(STB)로 절환한다.

또, 도7에 도시한 개폐 밸브(170B)를 개방하여 개폐 밸브(170A)를 폐쇄하는 타이밍(Tc)은 차단 밸브(60)를 폐쇄하는 타이밍(Tme)의 직전으로서도 좋다.

캐비티(C) 내의 보조적인 감압을 행하는 보조 탱크가 보조 탱크(STA)로부터 보조 탱크(STB)로 절환하는 이유에 대해 설명한다.

제2 실시 형태에서는, 메인 탱크(MT)에 의해 감압된 캐비티(C) 내의 압력이 공기의 누설에 의해 상승되는 것을 방지하기 위해 보조 탱크(STA)에 의해 보조적으로 감압을 하고 있다

그러나, 보조 탱크(STA)는 메인 탱크(MT)와 대략 동시에 사용을 개시하기 위해, 차단 밸브(60)를 폐쇄한 시점(Tme)에 있어서, 보조 탱크(STA)의 압력도 상승하고 있다. 차단 밸브(60)를 폐쇄한 시점(Tme)에 있어서, 보조 탱크(STA)의 압력과 캐비티(C) 내의 압력과의 차가 작으면, 차단 밸브(60)를 폐쇄한 시점(Tme) 이후에 있어서 감압할 수 없게 되어 버린다.

예를 들어, 도8에 도시한 바와 같이 보조 탱크(STA)만을 사용한 경우에는, 차단 밸브(60)를 폐쇄한 시점(Tme) 이후에 있어서 압력이 감소되지 않고, 플런저 칩(15)의 전진에 수반하여 캐비티(C)를 포함하는 폐쇄 공간의 용적이 감소됨으로써 반대로 압력이 증가될 수도 있다.

이로 인해, 본 실시 형태에서는 사용 종료의 보조 탱크(STA)로부터 미사용의 보조 탱크(STB)로 절환하면, 보조 탱크(STB)의 압력과 캐비티(C) 내의 압력과의 차는 크기 때문에, 감압이 계속 행해진다.

예를 들어, 보조 탱크(STA)로부터 보조 탱크(STB)로 절환함으로써, 도7에 도시한 바와 같이 차단 밸브(60)를 폐쇄한 시점(Tme) 이후에 있어서도 감압된다.

또한, 메인 탱크(MT)에 의해 원하는 압력까지 감압하면, 상기한 바와 같이 슬립(16) 내의 금속 용탕이 캐비티(C) 내로 취입되고, 이것이 다이캐스트 제품의 불량의 원인이 된다.

그래서, 차단 밸브(60)를 폐쇄하는 시점에서는, 슬립(16) 내의 금속 용탕이 캐비티(C) 내로 취입되지 않는 압력까지 감압할 필요가 있고, 차단 밸브(60)를 폐쇄한 이후 또한 소정 압력까지 감압할 필요가 있다.

이 때, 보조 탱크(STA)의 압력과 캐비티(C) 내의 압력과의 차가 작으면, 차단 밸브(60)를 폐쇄한 시점(Tme) 이후에 있어서 감압되지 않기 때문에, 제어기(30)는 사용 종료의 보조 탱크(STA)로부터 미사용의 보조 탱크(STB)로 절환한다.

보조 탱크(STB)에 의한 감압은 급격히 행해지지 않기 때문에, 슬립(16) 내의 금속 용탕이 캐비티(C) 내로 취입되는 일이 없다.

계속해서, 제어기(30)는 플런저 칩(15)이 고속 절환 위치(P₄)로 도달하였는가를 판단한다(스텝 S29). 고속 절환 위치(P₄)로 도달하였다고 판단한 경우에는, 플런저 칩(15)의 전진 속도를 고속으로 절환한다(스텝 S30). 이에 의해, 슬립(16) 내의 금속 용탕이 급속히 감압된 캐비티(C) 내로 사출 및 충전된다.

제어기(30)는 플런저 칩(15)이 증압 절환 위치(P₅)로 도달하였는가를 판단한다(스텝 S31). 제어기(30)는 증압 절환 위치(P₆)로 도달하였다고 판단한 경우에는, 사출 장치(10)를 속도 제어로부터 압력 제어로 절환하여 플런저 칩(15)에 의한 주조 압력을 상승시킨다(스텝 S32).

제어기(30)는 사출 및 충전 공정이 완료되었는가를 판단하고(스텝 S33), 완료라 판단되면 개폐 밸브(170B)를 폐쇄한다(스텝 S34). 이에 의해 보조 탱크(STB)는 분리되어 메인 탱크(MT) 및 보조 탱크(STA, STB) 내는, 다음 주조 사이클에 구비하여 진공 펌프(50)에 의해 다시 소정 압력까지 감압된다. 그 후, 형 개방 및 제품의 압출 등의 공정을 지나, 상기한 스텝이 재 반복된다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 따르면 캐비티 내를 감압하였을 때에 공기가 침입하기 쉬운 경로로부터도 보조 탱크에 의해 배기를 행하고, 이 보조 탱크에 의해 차단 밸브(60)를 폐쇄한 이후의 한층 더 감압을 행함으로써, 금속 용탕을 캐비티(C) 내로 사출 및 충전하기 전에 금속 용탕이 캐비티(C) 내로 흡입되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 공기가 침입하기 쉬운 경로는 유로 단면적이 작기 때문에, 급격한 배기가 행해지지 않으므로 금속 용탕이 캐비티(C) 내로 흡입되는 일이 없다.

또한, 주조 공정 중에 보조 탱크를 사용 완료의 것으로부터 미사용의 것으로 절환함으로써, 차단 밸브(60)를 폐쇄한 이후의 감압을 확실하게 행할 수 있다.

또한, 메인 탱크와 복수의 보조 탱크를 병용하여 보조 탱크를 사용 완료의 것으로부터 미사용의 것으로 절환함으로써, 메인 탱크와 복수의 보조 탱크와 동시에 사용한 경우에 비해 더 높은 진공도를 얻을 수 있다.

또, 상술한 실시 형태에 있어서는 개폐 밸브(70A, 70B)나 개폐 밸브(170A, 170B)는 각각 독립적으로 제어된다. 따라서, 개폐 밸브(70A, 170A)를 폐쇄하는 타이밍에 대해, 개폐 밸브(70B, 170B)를 개방하는 타이밍은 적절하면서 자유롭게 변경할 수 있어, 개폐 밸브(70A, 170A)를 폐쇄하는 동작과 개폐 밸브(70B, 170B)를 개방하는 동작이 중복되어 있어도 좋다.

본 발명에 따르면, 캐비티 내를 감압하여 금속 욕탕을 사출 및 충전할 때에 감압에 요하는 시간을 단축할 수 있고, 또한 보다 낮은 압력까지 감압할 수 있는 다이캐스트 장치 및 주조 방법을 제공할 수 있다.

상술한 본 발명의 목적, 특징 및 다른 목적, 특징은 첨부한 도면에 기초로 한 하기의 기술로부터 한층 명료하게 될 것이다.

도1은 본 발명의 제1 일실시 형태에 관한 다이캐스트 장치의 금형 주변의 구조를 도시하는 단면도.

도2는 도1에 도시한 다이캐스트 장치의 동작의 일예를 도시하는 흐름도.

도3은 도2에 도시한 다이캐스트 장치에 있어서의 캐비티(C)와 진공 탱크(TA, TB)와의 관계를 도시하는 도면.

도4는 도1에 도시한 캐비티 내의 압력의 변화를 나타내는 그래프.

도5는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 다이캐스트 장치의 금형 주변의 구조를 도시하는 단면도.

도6은 도6에 도시한 다이캐스트 장치의 동작의 일예를 도시하는 흐름도.

도7은 도6에 도시한 다이캐스트 장치에 있어서의 보조 탱크(STA, STB)를 사용하였을 때의 캐비티 내의 압력 변화를 나타내는 그래프.

도8은 도6에 도시한 다이캐스트 장치에 있어서 보조 탱크(STR)를 사용하지 않을 때의 캐비티 내의 압력 변화를 나타내는 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 다이캐스트 장치

2 : 고정 금형

2a, 2b, 3a, 3b : 부재

3 : 이동 금형

10 : 사출 장치

11 : 유압 실린더

12 : 피스톤 로드

13 : 커플링

14 : 플런저 로드

15 : 플런저 칩

16 : 사출 슬리브

30 : 제어기

35 : 위치 검출 센서

51 : 배기관

60 : 차단 밸브

61 : 전자 액튜에이터

62 : 밸브 부재

63 : 밸브 축

64 : 밸브 시트 부재

65 : 압출 핀

TA, TB : 진공 탱크

Claims

금형으로 형성되는 캐비티 내를 배기하여 감압하고, 감압된 상기 캐비티 내에 금속 용탕을 사출 및 충전하여 주조품을 성형하는 다이캐스트 장치이며,

상기 캐비티를 포함하여 감압되는 폐쇄 공간에 접속되고, 미리 감압된 복수의 진공 탱크와,

상기 복수의 진공 탱크와 상기 폐쇄 공간과의 접속 경로를 각각 개폐하는 복수의 개폐 수단과 제어 수단을 포함하고,

상기 제어 수단은 상기 폐쇄 공간을 상기 복수의 진공 탱크의 일부를 사용하여 감압한 후, 상기 일부의 진공 탱크와 상기 폐쇄 공간과의 접속 경로를 폐쇄하는 동시에, 다른 진공 탱크와 감압된 상기 폐쇄 공간과의 접속 경로를 개방하여 추가적으로 감압하는 다이캐스트 장치.
금형으로 형성되는 캐비티 내를 배기하여 감압하고, 감압된 상기 캐비티 내에 금속 용탕을 사출 및 충전하여 주조품을 성형하는 다이캐스트 장치이며,

상기 캐비티를 포함하여 감압되는 폐쇄 공간에 접속되고, 미리 감압된 복수의 진공 탱크와,

상기 복수의 진공 탱크와 상기 폐쇄 공간과의 접속 경로를 각각 개폐하는 복수의 개폐 수단과 제어 수단을 갖고

상기 제어 수단은 상기 폐쇄 공간을 상기 복수의 진공 탱크의 일부를 사용하여 감압한 후, 상기 일부의 진공 탱크와 상기 폐쇄 공간과의 접속 경로에 마련된 개폐 수단을 폐쇄하는 동작과, 상기 다른 진공 탱크와 감압된 상기 폐쇄 공간과의 접속 경로에 마련된 개폐 수단을 폐쇄하는 동작을 중복하여 행하고 추가적으로 감압하는 다이캐스트 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 진공 탱크는,

금형에 설치된 배기로에 접속되고, 상기 캐비티를 포함하는 폐쇄 공간을 감압하는 메인 진공 탱크와,

상기 배기로 이외의 상기 폐쇄 공간의 공기의 누설 경로에 접속되고, 상기 캐비티를 포함하는 폐쇄 공간을 보조적으로 감압하는 제1 및 제2 보조 진공 탱크를 갖고,

상기 제어 수단은, 상기 메인 진공 탱크 및 상기 제1 보조 진공 탱크를 사용하여 상기 폐쇄 공간을 감압한 후, 상기 제2 보조 진공 탱크를 사용하여 추가적으로 감압하는 다이캐스트 장치.
제3항에 있어서, 상기 제1 및 제2 보조 진공 탱크는 상기 캐비티 내에 금속 용탕을 사출 및 충전하는 사출 장치의 플런저 칩 및/또는 상기 금형에 접속되어 있는 다이캐스트 장치.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 제2의 보조 진공 탱크에 의한 배기를 계속한 상태에서 상기 캐비티로 금속 용탕을 사출 및 충전하는 제어를 행하는 다이캐스트 장치.
금형으로 형성되는 캐비티 내를 배기하여 감압하고, 감압된 상기 캐비티 내에 금속 용탕을 사출 및 충전하여 주조품을 성형하는 주조 방법이며,

상기 캐비티를 포함하여 감압되는 폐쇄 공간에 접속되고, 미리 감압된 복수의 진공 탱크의 일부를 사용하여 감압하는 제1 감압 공정과,

감압된 상기 폐쇄 공간을 상기 복수의 폐쇄 탱크의 다른 진공 탱크에 의해 추가적으로 감압하는 제2 감압 공정과,

상기 다른 진공 탱크에 의해 감압된 상기 캐비티로 금속 용탕을 사출 및 충전하는 충전 공정을 갖는 주조 방법.
제6항에 있어서, 상기 복수의 진공 탱크는,

상기 금형에 설치된 배기로에 접속된 메인 진공 탱크와,

상기 배기로 이외의 상기 폐쇄 공간의 공기의 누설 경로에 접속된 제1 및 제2 보조 진공 탱크를 갖고,

상기 제1 감압 공정에 있어서, 상기 메인 진공 탱크 및 상기 제1 보조 탱크를 사용하여 상기 폐쇄 공간을 감압한 후, 상기 배기로에 설치된 차단 밸브를 폐쇄하고,

상기 제2 감압 공정에 있어서, 상기 제2 보조 진공 탱크를 사용하여 상기 폐쇄 공간을 추가적으로 감압하는 주조 방법.