KR20060012723A - Propeller casting using body chill metal of an air cooling method - Google Patents

Propeller casting using body chill metal of an air cooling method Download PDF

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Abstract

본 발명은 프로펠러 주조의 공기냉각 형상냉금장치에 관한 것이며, 그 목적은 프로펠러 주물에 적용하여 응고시 열영향에 의한 주조결함을 방지하고, 전체적인 제작비용 및 공정단축과 함께 높은 품질의 프로펠러 주물을 얻을 수 있도록 한 프로펠러 주조의 공기냉각 형상냉금장치를 제공함에 있다.The present invention relates to an air-cooled shape cooling apparatus for propeller casting, the object of which is to apply to the propeller casting to prevent casting defects due to the heat effect during solidification, to obtain a high quality propeller casting with the overall manufacturing cost and process shortening It is to provide an air cooling shape cooling device of the propeller casting.

본 발명은 프로펠러를 생산하기 위한 주조장치에 있어서,The present invention provides a casting device for producing a propeller,

상기 프로펠러의 각각 날개의 사이구간에 위치되게 양측이 날개의 표면형상과 상응되는 형상을 하여 , 그 내측이 빈 공간을 구비하고, 일측에는 입구와, 타측에는 출구를 형상한 형상냉금과, 상기 형상냉금이 다수 결합되어 프로펠러 보스 및 날개 뿌리부분의 주형을 형성하도록 한 것과,Shaped on both sides of the propeller corresponding to the shape of the surface of the wing so as to be located in each section between the wings, the inner side is provided with an empty space, the shape of the inlet on one side, the outlet on the other side and the shape, Combined with a large number of cold gold to form a mold of the propeller boss and wing roots,

상기 형상냉금의 입구 및 출구를 통해 내부로 유입되는 공기의 양에 따라 주물의 냉각시간을 조절토록 한 프로펠러 주조의 공기냉각 형상냉금장치에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.The technical gist of the present invention relates to an air-cooled shape cooling device for propeller casting, in which the cooling time of the casting is adjusted according to the amount of air introduced into the inside through the inlet and the outlet of the shape cooling metal.

주조, 형상냉금, 후란주형법, 후란레진, 공기냉각Casting, Shape Cold Casting, Furan Molding Method, Furan Resin, Air Cooling

Description

프로펠러 주조의 공기냉각 형상냉금장치{Propeller casting using body chill metal of an air cooling method} Propeller casting using body chill metal of an air cooling method             

도 1 은 본 발명에 따른 프로펠러 주조시 설치되는 형상냉금의 개략도1 is a schematic diagram of a shape cold metal is installed during the propeller casting according to the present invention

도 2 는 본 발명에 따른 형상냉금의 설치상태를 보이기 위해 잘라서 펼쳐 보인 예시도
Figure 2 is an exemplary view cut out to show the installation state of the shape cold according to the invention

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

(11) : 날개(11): wings

(12) : 보스12: boss

(50) : 형상냉금(50): shape cold

(51) : 입구(51): entrance

(52) : 출구52: exit

(100) : 주형틀

100: template

본 발명은 프로펠러 주조의 공기냉각 형상냉금장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프로펠러 주조에 있어서 주형에 용탕을 주입한 후 주물이 응고되는 과정에서 비교적 두꺼운 보스와 날개의 뿌리부분에는 인접한 날개들의 좁은 간격에 의해 장시간 지속되는 고열의 열영향 발생을 방지할 수 있도록 한 공기냉각 형상냉금을 적용한 프로펠러 주조장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an air-cooled shape-cooling device of propeller casting, and more particularly, to a relatively thick boss and the root of the wing in the process of solidifying the casting after injecting molten metal into the mold in the propeller casting, a narrow gap between adjacent wings. The present invention relates to a propeller casting apparatus to which an air-cooled shape cold metal is applied so as to prevent heat generation of high heat lasting for a long time.

통상 대형 프로펠러를 주조에 의한 제작시 날개의 뿌리와 같이 열함량이 많은 부분에 육면체 모양의 냉금을 적용하거나 혹은 열전도도가 높은 주물사를 이용하여 주물을 얻어내는 방식을 채택하고 있었다.In general, when casting large propellers by casting, a method of obtaining a casting by applying a hexahedron-like cold metal to a portion of heat content such as the root of a wing or by using a casting sand having high thermal conductivity is employed.

이와 같이 일반적으로 주형틀에 용탕을 주입하여 응고되는 과정을 거치게 되는 주조방식은 용탕이 주형에 어떻게 유입되고 응고될 것인가에 주안점이 있으며, 이러한 응고의 과정은 용탕이 주입완료된 후 주형과 접하는 주물의 표층에서부터 압탕을 향해 일정한 비율로 온도경사가 연속되면 인접한 고온부에서부터 주물이 응고하고 있는 개소에 항상 용탕이 보급되고, 마지막에 압탕의 용탕이 응고되게 되는데, 이렇게 방향성을 갖는 응고의 형태를 방향성응고라 한다.As such, the casting method generally undergoes the process of solidifying by injecting molten metal into the mold, and the main focus is on how the molten metal flows into the mold and solidifies the molten casting process. If the temperature gradient continues from the surface layer to the inlet at a constant rate, the molten metal is always supplied to the place where the casting is solidifying from the adjacent high temperature part, and finally the ingot is solidified. do.

이러한 방향성응고는 대개 압탕을 향해 응고가 이루어지게 되며, 주조시 중요 포인트가 된다. Such directional solidification is usually solidified toward the hot water and becomes an important point in casting.                         

한편, 망간의 함량이 많은 선박의 프로펠러 재질을 후란주형법을 이용한 주조가 시행되고 있으나, 이와 같은 경우 망간 슬래그와 후란레진(furan resin)의 열분해 가스와 반응하게 되어 주물표면에 망간슬래그의 결함이 발생하게 된다.On the other hand, casting of the propeller material of ships with a high content of manganese is carried out using the furan casting method, but in such a case, the defects of manganese slag on the surface of the casting are caused to react with the pyrolysis gas of manganese slag and furan resin. Will occur.

또한, 프로펠러 주조에 있어서 주형에 용탕을 주입한 후 주물이 응고되는 과정에서 비교적 두꺼운 보스와 날개의 뿌리부분에는 상호 인접하는 날개들의 간격이 좁기 때문에 장시간 지속되는 열영향에 의해서 프로펠러의 프로파일 응고시 방향성응고가 이루어지지 않으며, 또한 주물사의 열팽창으로 인해 주형이 파손된 틈으로 용탕이 침투하는 결함과, 주물사와 용탕의 슬래그가 반응하여 소착 및 슬래그혼입 결합이 발생되는 등 높은 품질의 주물을 얻기가 어려웠다.In addition, in the process of casting casting after pouring molten metal into the mold, the relatively thick boss and the root of the wing have narrow spacing between adjacent blades. It was difficult to obtain high-quality castings, such as no solidification, defects in which the molten metal penetrated into the gap where the mold was broken due to thermal expansion of the foundry sand, and slag of the foundry sand and the molten metal reacted to cause sintering and mixing of slag. .

또한, 상기와 같은 냉금 또는 주물사의 융착으로 인해 발생된 주조결함은 제품표면의 가공여유를 많게 하여, 가공이나 사상으로 제거하는데 많은 시간이 소요되며, 이러한 가공여유에도 불구하고 주조결함이 잔존할 경우에는 용접수정에 따른 용접시간 및 용접봉 등의 비용이 추가되는 문제점과, 이 또한 나아가 용접부에 의한 재료의 피로강도를 저하시킬수 있는 우려를 내포하게 되는 등의 완성도 높은 프로펠러 주물을 얻기에 어려움이 있었다.
In addition, casting defects caused by the fusion of cold or cast sand as described above increases the processing margins on the surface of the product, so that it takes a long time to remove them by processing or finishing, and the casting defects remain despite such processing margins. There is a problem in that it is difficult to obtain a high-quality propeller casting such as a problem in that a welding time and a welding rod according to the welding modification are added, and also a fear of lowering the fatigue strength of the material by the welding part.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 날개수가 많은 대형 프로펠러 주물에 적용하여 응고시 열영향에 의한 주조결함을 방지하고, 주물의 방향성응고로 건전한 주물을 얻을 수 있으며, 이로 인해 주물표 면의 주조결함 제거를 위한 가공 및 사상 여유가 필요 없어 결함제거 및 용접시간을 절감할 수 있으며, 나아가 용접보수 공정을 제거하여 용접보수로 인한 프로펠러의 피로강도 저하를 감소하며, 전체적인 제작비용 및 공정단축과 함께 높은 품질의 프로펠러 주물을 얻을 수 있도록 한 프로펠러 주조의 공기냉각 형상냉금장치를 제공함에 있다.
The present invention is to solve the conventional problems as described above, the object is to apply to large propeller castings with a large number of wings to prevent casting defects due to the heat effect during solidification, it is possible to obtain a sound casting by directional solidification of the casting This eliminates the need for machining and finishing time to eliminate casting defects on the casting surface, thereby reducing defects and reducing welding time. Furthermore, by eliminating the welding repair process, the decrease in fatigue strength of the propeller due to welding repair is reduced. The present invention provides an air-cooled shape cooling device for propeller casting to obtain a high quality propeller casting with overall manufacturing cost and process shortening.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 프로펠러를 생산하기 위한 주조장치에 있어서,In the present invention to achieve the object as described above and to perform the problem for eliminating the conventional defects in the casting apparatus for producing a propeller,

상기 프로펠러의 각각 날개의 사이구간에 위치되게 양측이 날개의 표면형상에 상응되는 형상을 하여, 그 내측이 빈 공간을 구비하고, 일측에는 입구와, 타측에는 출구를 형상한 형상냉금과, 상기 형상냉금이 결합되어 프로펠러 보스 및 날개 뿌리부분의 주형을 형성하도록 한 것과,Shaped on both sides of the propeller corresponding to the shape of the surface of the wing so as to be located between the wings, each of which has an empty space, the shape of the inlet on one side and the outlet on the other side, and the shape The cold gold is combined to form a mold for the propeller boss and wing roots,

상기 형상냉금의 입구 및 출구를 통해 내부로 유입되는 공기의 양에 따라 주물의 냉각시간을 조절토록 한 것을 특징으로 한다.
It characterized in that to control the cooling time of the casting according to the amount of air introduced into the interior through the inlet and outlet of the shape cold.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 은 본 발명에 따른 프로펠러 주조시 설치되는 형상냉금의 개략도, 도 2 는 본 발명에 따른 형상냉금의 설치상태를 보이기 위해 잘라서 펼쳐 보인 예시도를 도시한 것으로,Figure 1 is a schematic view of the shape of the cold forming installed during the propeller casting according to the present invention, Figure 2 shows an exemplary view cut out to show the installation of the shape cold according to the present invention,

본 발명은 프로펠러의 날개(11)를 제작하기 위한 주조장치에 있어서, 프로펠러 주물을 위해 내측으로 공기가 유출입되는 형상냉금(50)이 결합 설치된 주형을 이용하여, 용탕이 주입된 후 응고시 인접하는 날개(11)의 위치 및 형상에 의한 상호 열영향에 따른 주조결함을 방지하도록 한 것이다.The present invention is a casting device for manufacturing the propeller blades 11, by using a mold provided with a combination of the cold-cooled 50, the air flows into the inside for the propeller casting, molten metal is injected and then adjacent to the solidification It is to prevent casting defects due to mutual heat influence by the position and shape of the blade (11).

상기 형상냉금(50)은 축방향의 보스에 고정되는 날개(11)의 형상을 주조하기 위해 각각의 날개의 사이구간에 위치되며, 이렇게 날개(11)의 사이구간에 위치됨에 따라 형상냉금(50)의 양측은 날개(11)단면형상의 굴곡부를 형상 구비하게 되어 하나의 형상냉금(50)과 다른 하나의 형상냉금이 결합된다.The shape freezing 50 is positioned between the sections of each wing to cast the shape of the wing 11 is fixed to the boss in the axial direction, so as to be located between the sections of the wing 11 so as to form Both sides of the) is provided with a curved portion of the cross-sectional shape of the blade 11, one shape cold 50 and the other shape cold is coupled.

즉, 상기 형상냉금(50)의 다수가 설치되어 각각의 날개(11)형상을 갖는 주형틀(100)을 제작시 프로펠러 각각의 날개의 모형에 형상냉금이 위치할 장소 즉, 두꺼운 두께를 갖는 보스부 및 인접되어 상호 열영향을 끼치게 되는 날개의 뿌리부에 놓은 다음 주물사를 투입한 후 주물사가 경화된 다음 모형을 분리하면 형상냉금(50)이 설치된 주형틀(100)이 만들어지게 되는 것이다. 이때 주형틀을 다룰때 형상냉금(50)이 쉽게 이탈되지 않도록 주물사와 접촉되는 부분에 철근 등의 보강을 주어 주물사와 견고하게 맞물릴 수 있도록 제작된다.That is, when a large number of the shape cold metal 50 is installed to form a mold 100 having the shape of each wing 11, bosses having a thick thickness, that is, a place where the shape cold water is to be placed on the model of each wing of the propeller. The mold is placed on the root portion of the wing which is adjacent to each other and affects the mutual heat, and then the molding sand is added, and then the molding sand is cured, and then the mold is separated. At this time, when dealing with the casting mold, the shape cold metal 50 is made to be firmly engaged with the casting sand by giving reinforcement such as reinforcing bar in contact with the casting sand so as not to be easily separated.

또한, 응고완료 후 주형을 해체할 경우 쉽게 분리되도록 주형의 표면에 내화재를 도포하고 형상냉금(50)이 완성품과 고착되지 않도록 온도 조절되어 응고완료 후 쉽게 탈사할 수 있도록 한다.
In addition, when dismantling the mold after the completion of the solidification, the refractory material is applied to the surface of the mold to be easily separated and the temperature control so that the shape cold (50) is not fixed to the finished product so that it can be easily removed after solidification.

또한, 상기 주형에 설치된 하나의 형상냉금(50)은 내부가 빈공간을 이루며, 일측에는 공기를 내측으로 유입하는 입구(51)와, 타측에는 공기를 배출하는 출구(52)를 마련하고, 이때 상기 입구(51) 및 출구(52)측에서 유출입되는 공기의 온도 및 양을 외부에 설치된 조절장치(미도시)를 통해 조절하도록 하고 있다.In addition, the one shape cold metal 50 installed in the mold forms an empty space inside, one side is provided with an inlet 51 for introducing the air into the inside, and the other side is provided with an outlet 52 for discharging the air, at this time The temperature and the amount of air flowing in and out of the inlet 51 and the outlet 52 are controlled through an external control device (not shown).

즉, 통상 다수의 날개를 갖는 프로펠러의 형상이 갖는 특징에 의해 본 발명과 같은 주조시 인접하는 각각 날개의 사이구간의 간격이 좁아, 이 좁은 구역에 위치되는 주형틀(형상냉금)과 고온의 용탕의 슬래그(slag)가 반응하여 소착 및 슬래그 혼입결함등의 주조결함이 발생하게 되었으나, 본 발명의 공기냉각을 이용한 형상냉금(50)에 설치된 입출구(51,52)를 통해 조절된 공기의 내부순환을 통해 고열이 장시간 지속되는 부분에서의 주조결함방지 및 작업의 효율성을 제공하도록 하고 있다.
In other words, due to the characteristics of the propeller having a large number of wings, the spacing between the adjacent blades is narrow during casting as in the present invention. The slag (slag) of the reaction caused casting defects such as sintering and slag mixing defects, but the internal circulation of the air controlled through the inlet and outlet (51,52) installed in the shape cooling 50 using the air cooling of the present invention Through this, it is to provide casting defect prevention and work efficiency in the part where high temperature lasts for a long time.

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.
The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.

상술한 바와 같이 본 발명은 날개수가 많은 대형 프로펠러 주물에 적용하여 응고시 열영향에 의한 주조결함을 방지하고, 표면의 주조결함 제거를 위한 가공 및 사상 여유가 필요 없어 결함제거 및 용접시간을 절감할 수 있으며, 나아가 용접보수 공정을 제거하여 용접보수로 인한 프로펠러의 피로강도 저하를 감소하며, 전체적인 제작비용 및 공정단축과 함께 높은 품질의 프로펠러 주물을 얻을 수 있는 것이다.















As described above, the present invention is applied to large propeller castings with a large number of wings to prevent casting defects due to heat effects during solidification, and does not require machining and finishing allowance for removing casting defects on the surface, thereby reducing defect removal and welding time. In addition, by eliminating the welding repair process, it is possible to reduce the fatigue strength of the propeller due to the welding repair, and to obtain a high quality propeller casting together with the overall manufacturing cost and process shortening.















Claims (1)

프로펠러를 생산하기 위한 주조장치에 있어서,In the casting device for producing a propeller, 상기 프로펠러의 각각 날개의 사이구간에 위치되게 양측이 날개의 표면형상과 상응되는 형상을 하여, 그 내측이 빈 공간을 구비하고, 일측에는 입구와, 타측에는 출구를 형상한 형상냉금과, 상기 형상냉금이 다수 결합되어 프로펠러 보스 및 날개 뿌리부분의 주형을 형성하도록 한 것과,Shaped on both sides of the propeller corresponding to the shape of the surface of the wing so that each side is located between the blades, the inner side has a hollow space, the shape of the inlet on one side and the outlet on the other side, and the shape Combined with a large number of cold gold to form a mold of the propeller boss and wing roots, 상기 형상냉금의 입구 및 출구를 통해 내부로 유입된 공기에 의해 주물의 냉각을 조절토록 한 것을 특징으로 하는 프로펠러 주조의 공기냉각 형상냉금장치.Air-cooled shape cooling device of the propeller casting characterized in that to control the cooling of the casting by the air introduced into the interior through the inlet and outlet of the shape cooling.
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