KR20050115738A - 금속 주조용 금형의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 주조용 금형의 제조방법에 관한 것으로, 흑연 등의 쾌삭재료나 성형이 용이한 고온용 석고재료 또는 기존의 완성품을 이용하여 최종 제품의 형상과 동일한 형상을 갖는 모형을 준비하고, 상기 모형의 중간에 분할면을 두고 모형을 분리한 후 표면처리를 하고, 금속분말로 이루어진 충진재를 충진한 후 소결시키고 금형으로부터 모형을 제거하고 금형을 조립하여 금형 완성품이 제조되며, 금속분말의 소결에 의하므로 금형의 두께를 필요한 만큼 증가시킬 수 있고 조직이 치밀하고 고강도와 고경도의 특성을 갖는 간단하고 경제적인 금형 제조방법을 개시한다.

Description

금속 주조용 금형의 제조방법{MENUFACTURING METHOD FOR METAL CASTING MOULDS}

본 발명은 금속 주조용 금형의 제조방법에 관한 것으로, 특히, 최종제품과 동일한 표면 형상을 갖는 모형을 제작한 후 그 표면에 합금분말을 충진하고 소결하여 금형을 제조하는 금속 주조용 금형 제조방법에 관한 것이다.

지금까지의 금형 제조방법은 주로 절삭 가공기술이나 방전 가공기술에 의존하고 있다.

일반적으로 금형 재료는 경도와 내마모성이 우수한 반면에 절삭성은 이에 반비례하여 그 성능이 떨어지게 된다.

종래의 절삭 가공에 의한 금형의 제조방법의 경우, 금형을 제조하기 위해서는 여러 가지 공정을 거치게 되므로 공수가 증가하여 생산성이 떨어지고 제조원가가 많이 든다는 단점이 있다. 또한, 절삭가공에 의한 금형을 위해서는 고가의 금형장치가 필요하기 때문에 많은 경제적인 부담이 든다.

한편, 최근에 개발되고 있는 용사나 전착에 의한 복제 금형은 금속 피복층의 두께가 얇게 제한된다는 문제점이 있다.

따라서, 신뢰성이 높고 경제적으로 금형을 제조할 수 있는 금형 제조기술의 필요성이 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 금속분말의 소결에 의하므로 금형의 두께를 필요한 만큼 증가시킬 수 있고, 조직이 치밀하고 고강도와 고경도의 특성을 갖는 주조용 금형을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 흑연 등의 쾌삭재료나 성형이 용이한 재료를 사용하거나 완성품을 이용하여 모형을 제작한 후에 금속분말의 소결시키는 비교적 간단한 방법에 의하여 금형을 제조하는 경제적인 방법을 제공하고, 사출용 뿐만 아니라 단조나 주조용 금형으로도 사용이 가능한 금형을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 소결성이 우수한 동합금 분말을 이용하여 캐비티 부위를 정밀하게 가공하여 정밀도가 우수한 금형을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 금속 주조용 금형의 제조방법은 최종 제품의 형상과 동일한 형상을 갖는 모형을 준비하는 단계와, 상기 모형의 중간에 분할면을 두고 모형을 2 부분으로 분리하는 단계와, 상기 분리된 모형의 표면부에 금형재료를 사용하여 표면처리를 하는 단계와, 상기 표면처리를 마친 각각의 모형에 금속분말로 이루어진 충진재를 소정 두께만큼 충진하는 단계와, 상기 충진재를 가압 가열하여 소결시키는 단계와, 상기 소결로 성형된 두 금형으로부터 상기 모형을 제거하는 단계, 및 상기 분리된 금형을 조립하여 금형을 완성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 금속 주조용 금형의 제조방법을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 주조용 금형을 제조방법의 제조공정을 나타낸 흐름도이다.

본 발명은 금형 주조에 의하여 생산하게 될 제품과 동일한 표면 형상을 갖도록 모형 표면부의 형상을 복제하여 제품을 생산한 금형을 제작하게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 금속 주조용 금형을 제조하기 위해서는, 먼저, 금형을 사용하여 제조하게 될 최종 제품의 형상과 동일한 형상을 갖는 모형을 제작하여 준비하여야 한다.(S10).

즉, 모형준비 단계(S10)에서는 금형을 사용하여 생산하게 될 최종 제품의 형상과 동일한 형상을 제작하는데, 이 때 흑연 등의 쾌삭재료나 성형이 용이한 고온용 석고재료를 사용하여 제작하며, 기존의 완성품을 이용하여 제조한다. 상기 모형의 재료로서는 이외에도 파라핀이나 플라스틱 등 성형이 용이한 재료 중 하나를 선택하여 제작할 수 있음은 물론이다.

또한, 준비된 모형의 중간에는 분할면을 사이에 두고 상부와 하부 등으로 분리하고, 이를 마스터 모형으로 사용한다.(S20)

이와 같이 각각의 분리된 모형의 표면부에는 적당한 금형재료를 사용하여 표면처리를 하게 된다.(S30) 이 때, 표면처리는 경질 금속재료를 사용하여 용사방법으로 처리하는 것이 바람직하다.

상기 모형의 표면처리를 마친 층 위에는 금형재료가 되는 금속분말을 충진재로서 충진한다.(S40)

상기 금속분말은 여러 가지 금속 및 합금분말 중 선택하여 사용할 수 있다. 상기 금속분말로서는 소결성이 우수한 동합금 분말을 사용하는 것이 바람직하며, 동합금 분말은 소결 후에 금형 캐비티 부위가 치밀한 조직을 갖게 되어 정밀한 금형을 제조할 수 있게 된다.

상기와 같이 모형에 금속분말 등으로 이루어진 충진재를 충진한 후에는 상기 충진재를 가압하고 소정 시간 동안 소정 온도로 가열하여 소결시킴으로써 금형을 성형한다.(S50)

이와 같이 가압 소결로 성형된 분리된 금형으로부터 상기 각각이 모형을 분리시켜 제거해 내고(S60), 분리되어 있던 금형을 조립함으로써 중간에 캐비티 부를 갖는 금형이 완성된다.(S70)

상기 캐비티 부는 상기 모형과 동일한 형상으로 이루어지며 그 표면부는 조직이 치밀하고 고강도 및 고경도의 특성을 갖는다.

또한, 완성품을 직접 이용하거나 쾌삭성 재료 또는 성형이 용이한 석고 등의 성형재료를 이용하여 간단히 모형을 제작하여 복제하기 때문에 복잡한 형태를 갖는 곡면으로 구성된 금형도 용이하게 제조할 수 있다.

실시예

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에에 따라 금속 주조용 금형의 제조과정을 도 2를 참조하면서 설명한다.

도 2a와 같이 주조에 의하여 생산하게 될 최종 제품과 동일한 형상의 모형(1)을 제조한다. 즉, 상기 모형(1)은 최종 제품과 동일한 형상을 가지며, 흑연 등의 쾌삭재료 또는 성형이 용이한 고온용 석고재료 등으로 제조하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 모형(1)은 기존의 완성품을 이용하여 제조할 수도 있다.

이와 같이 모형(1)을 제조한 후에는 도 2b와 같이, 모형(1)의 중간에 분할면(4)을 사이에 두고 상부 모형(2)와 하부 모형(3)으로 분리하고 이를 마스터 모형으로 사용한다.

도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 상부 모형(2)의 표면부(5)를 크롬몰리브덴 강재를 이용하여 용사방법으로 표면처리를 한다.

상부 모형(2)의 표면처리가 완성된 후에는 그 위에 금형재료로 사용할 동합금 금속분말로 이루어진 충진재(4)을 충진하고 적당한 온도와 시간 동안 가열하여 소결한다. 하부 모형(3)에도 이와 동일하게 동합금 금속분말로 된 충진재(4)를 충진하고 가열하여 소결한다.

상기 충진재를 소결시켜 금형을 성형한 후에는 성형된 상부 및 하부 금형으로부터 각각 상부 및 하부 모형(2, 3)을 분리시켜 제거한다.

상부 및 하부 모형(2, 3)을 금형으로부터 분리 제거한 후에 상부 및 하부 금형을 서로 조립하면, 도 2d와 같이 그 내부에 모형(1)과 동일한 형상의 캐비티 부(6)를 갖는 금형(10)이 완성된다.

상기와 같은 본 발명에 따른 금형 제조방법으로 제조된 금형을 이용하여 알루미늄합금, 동합금 주물을 주조한 결과 정밀도가 높은 제품을 제조할 수 있었으며, 기존의 절삭가공 방법으로 제조한 금형과 유사한 정도의 내구성을 나타내었다.

본 발명은 합금분말의 소결에 의해 금형의 두께를 필요한 만큼 증가시키고 조직이 치밀하고 고강도와 고경도의 특성을 갖는 금형을 제조할 수 있다는 효과가 있다.

본 발명은 제조공정이 간단하여 고도의 금형 기술자와 고가의 기계가공 설비가 필요하지 않으며 신속하고 용이하게 금형을 제조할 수 있어, 생산비 절감과 제조기간 단축의 효과가 있으며, 대량생산이 가능하다는 효과가 있다.

발명에 따르면 완성품을 직접 이용하거나 쾌삭성 재료 또는 성형이 용이한 석고 등의 성형재료를 이용하여 간단히 모형을 제작하고 이를 복제하기 때문에 기계가공이나 방전가공으로 불가능한 복합곡면으로 구성된 금형을 용이하게 제조할 수 있다.

본 발명은 기계가공이 필요하지 않으므로 난연삭, 고경고 및 고내마모성을 금형재료를 사용하여 금형을 제조할 수 있다.

또한, 본 발명은 금형비의 절감으로 기존의 사형주조 공정에서 친환경 제조공정인 금형주조 공정을 쉽게 적용하여 기능이 향상된 주물 제품을 생산할 수 있으며, 조직이 치밀하고 고강도와 고경도의 특성을 가지므로 사출용 뿐만 아니라 단조나 주조용 금형으로 사용이 가능한 이점이 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 본 발명은 금형 주조에 의하여 생산하게 될 제품과 동일한 표면 형상을 갖도록 모형 표면부의 형상을 복제하고 합금분말을 충진하고 소결하여 금형을 제조하는 금속 주조용 금형 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 변형 및 변경이 가능할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 금형 제조공정을 나타낸 흐름도.

도 2a 내지 2d는 본 발명의 일실시예에 따른 금형 제조방법을 개략적으로 나타낸 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 모형 2: 상부 모형

3: 하부 모형 4: 충진재

5: 금형 캐비티 부

Claims (3)

1. 최종 제품의 형상과 동일한 형상을 갖는 모형을 준비하는 단계;

   상기 모형의 중간에 분할면을 두고 모형을 2 부분으로 분리하는 단계;

   상기 분리된 모형의 표면부에 금형재료를 사용하여 표면처리를 하는 단계;

   상기 표면처리를 마친 각각의 모형에 금속분말로 이루어진 충진재를 소정 두께만큼 충진하는 단계;

   상기 충진재를 가압 가열하여 소결시키는 단계;

   상기 소결로 성형된 두 금형으로부터 상기 모형을 제거하는 단계; 및

   상기 분리된 금형을 조립하여 금형을 완성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 주조용 금형의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 모형은 완성품을 직접 사용하거나 또는 흑연, 석고 등의 쾌삭성 재료로 제작되는 것을 특징으로 하는 금속 주조용 금형의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 표면처리는 크롬-몰리브덴 강재를 이용하여 용사방법으로 처리하며, 상기 충진재는 동합금 금속분말인 것을 특징으로 하는 금속 주조용 금형의 제조방법.