KR20060070078A

KR20060070078A - 빌렛 분무 주조장치

Info

Publication number: KR20060070078A
Application number: KR1020040108703A
Authority: KR
Inventors: 이언식
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2004-12-20
Filing date: 2004-12-20
Publication date: 2006-06-23

Abstract

본 발명은 빌렛 분무 주조장치에 관한 것으로서, 용해로에서 주입된 용융금속을 수강한 후 일정량씩 배출시키는 오리피스를 갖는 턴디쉬와, 상기 턴디쉬의 저면 오리피스 주변에 설치되어 배출되는 용융금속을 무화시켜 액적으로 만드는 가스분무기와, 상기 액적이 안착되고 적층되어 성형체를 이루도록 승하강 및 회전구동되는 구동축상에 고정된 기판을 포함하는 빌렛 분무 주조장치에 있어서; 상기 가스분무기와 일정한 거리를 두고 지지대에 의해 고정되며, 기판상에서 성장하는 성형체의 상단 외주면에 위치되는 중공형 몰드를 더 구비한 것에 특징이 있다.

본 발명에 따르면 기존 분무 주조장치를 그대로 사용하면서 중공 몰드의 내경을 간단히 바꾸는 것에 의해 빌렛의 직경을 쉽게 변화시킬 수 있으며, 빌렛 성형체와 중공 몰드 내경부 사이가 항상 같은 조건을 유지하기 때문에 직경이 균일함과 동시에 표면 조직도 아주 우수한 빌렛을 용이하게 제조할 수 있는 효과가 있다.

빌렛, 분무 주조, 중공형 몰드, 액적, 오리피스, 스프레이

Description

빌렛 분무 주조장치{SPRAY CASTING DEVICE OF ALLOY BILLET}

도 1은 종래 분무 주조법을 설명하기 위한 분무 주조장치를 보인 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 분무 주조장치를 보인 구성도.

♧ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♧

100....용해로 102....용융금속

110....턴디쉬 112....오리피스

120....가스분무기 122....가스제트

130....액적 140....기판

142....성형체 150....구동축

160....구동수단 170....주조챔버

200....몰드 210....지지대

본 발명은 분무 주조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 성장하는 합금 성형체의 상단 외경부에 배치되는 몰드를 이용하여 직경이 균일하고 표면이 건전한 합금 성형체를 보다 용이하게 제조할 수 있도록 한 빌렛 분무 주조장치에 관한 것 이다.

일반적으로, 분무주조란 금속 또는 합금 용탕을 고압의 가스로 분무화시킨 후 낙하하는 미세한 액적 스프레이를 반응고 상태에서 하부의 기판위에 적층시켜 합금 성형체를 제조할 수 있는 합금 주조방법을 말한다.

이때, 기판의 형상 및 운동에 따라 봉상, 관상 혹은 판상의 합금 성형체를 제조할 수 있게 된다.

아울러, 이와 같은 주조법은 편석이 심해서 종래의 주조공정으로는 제조가 곤란하거나 난가공성 합금이기 때문에 제조가 곤란한 소재의 제조가 가능하여 새로운 합금 제조 공법으로 각광을 받고 있고, 특히 급냉 응고효과로 인한 균일한 내부 조직을 갖는 고합금 빌렛을 단일공정으로 제조할 수 있는 방법이다.

이러한 분무 주조법을 사용하기 위한 분무 주조장치는 미국특허 제 4,905,899호와 미국특허 제4,938,275호에 개시된 바 있다.

예컨대, 상기 분무 주조장치는 도 1의 도시와 같이, 용해로(100)상의 용융금속이 턴디쉬(110)로 공급된 후 오리피스(112)를 통해 흘러 나올때 가스분무기(120)를 이용하여 낙하되던 용융금속을 무화시켜 액적(130)으로 만들고, 이 액적(130)들이 완전히 응고되지 않은 상태로 비행하다가 기판(140)에 도달한 후 비로소 응고가 완료되어 성형체(142)를 이루도록 구성되었다.

이때, 상기 기판(140)은 주조챔버(170) 내부에서 구동수단(160)에 의해 회전구동되는 구동축(150)상에 배치되도록 하여 균일한 성형체(142)의 성장이 이루어지도록 하였다.

그러나, 상기한 분무 주조장치는 성형체(142)의 형상을 구속하는 별다른 몰드없이 단순 성장시키기 구조였기 때문에 빌렛 성형체(142)의 직경을 균일하게 제조하기 어려울 뿐만 아니라 빌렛의 표면 또한 양호하지 못하였다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 장치 구조상의 한계성을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 용융금속 액적에 의해 성장되는 성형체의 형상을 만들어 줄 수 있도록 성형체의 상단 외경부에 몰드를 배치시킴으로써 직경이 균일하고 표면이 건전한 빌렛 성형체를 제조할 수 있도록 한 빌렛 분무 주조장치를 제공하는데 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 용해로에서 주입된 용융금속을 수강한 후 일정량씩 배출시키는 오리피스를 갖는 턴디쉬와, 상기 턴디쉬의 저면 오리피스 주변에 설치되어 배출되는 용융금속을 무화시켜 액적으로 만드는 가스분무기와, 상기 액적이 안착되고 적층되어 성형체를 이루도록 승하강 및 회전구동되는 구동축상에 고정된 기판을 포함하는 빌렛 분무 주조장치에 있어서; 상기 가스분무기와 일정한 거리를 두고 지지대에 의해 고정되며, 기판상에서 성장하는 성형체의 상단 외주면에 위치되는 중공형 몰드를 더 구비한 빌렛 분무 주조장치를 제공함에 그 특징이 있다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 빌렛의 분무 주조장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

도 2의 도시와 같이, 분무 주조를 위한 주조챔버(170)에는 기존과 같이 구동축(150)을 회전시킴과 동시에 승하강시킬 수 있는 구동수단(160)이 마련되고, 상기 구동축(150)의 상단에는 성형체(142)를 성장시키기 위한 베이스로서 기판(140)이 설치된다.

그리고, 상기 주조챔버(170)의 상단 모서리 일측에는 가스분무기(120)가 고정되고, 상기 가스분무기(120)의 인접 상측에는 턴디쉬(110)가 배치되며, 상기 턴디쉬(110)의 상측에는 용해로(100)가 배치된다.

아울러, 상기 턴디쉬(110)의 내부 바닥면 중앙에는 오리피스(112)가 형성되고, 상기 오리피스(112)를 중심으로 상기 턴디쉬(110)의 저면, 즉 외측 하단면에는 가스분무기(120)가 설치된다.

상기 가스분무기(120)는 외부공급원으로부터 불활성가스를 공급받아 고압으로 가스제트(122)를 분사시킴으로써 오리피스(112)를 통해 낙하되는 용융금속(102)을 무화시켜 액적(130)으로 만들어 주는 수단이다.

이를 위해, 상기 가스분무기(120)의 적소에는 상기 오리피스(112)를 통해 낙하되는 용융금속(102)의 낙하줄기 중심을 향해 일정각도로 경사진 분사구멍(미도시)이 형성된다.

한편, 상기 가스분무기(120)와 일정거리를 둔 주조챔버(170) 내부 적소에는 지지대(210)에 의해 지지고정되는 몰드(200)가 설치된다.

상기 몰드(200)는 내부가 중공된 사각형상으로 형성됨이 바람직하며, 주조할 성형체(142)의 형상에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다.

그리고, 구동수단(160)을 비롯하여 상기 구동수단(160)에 연결되어 승하강 및 회전가능하게 설치되는 구동축(150) 및 상기 구동축(150)의 상단에 고정되는 기판(140)은 기존과 같은 설치구조로 마련된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 분무 주조과정은 다음과 같다.

먼저, 초기 상태에서는 상기 구동축(150)이 최대한 상승된 상태를 유지하여 기판(140)이 몰드(200)의 내부 하단에 위치된 상태로 유지된다.

이어, 용해로(100)의 용융금속(102)을 턴디쉬(110)로 공급하게 되면 턴디쉬(110)의 바닥면에 설치된 오리피스(112)를 통해 용융금속(102)이 그 하부로 유출되기 시작하게 된다.

이때, 가스분무기(120)에서 고속의 가스제트(122)가 용융금속(102)의 줄기를 향해 분사되면서 용융금속(102) 줄기와 고속으로 충돌하면서 용융금속(102)을 미세한 스프레이 형태, 즉 액적(130)으로 무화시키게 된다.

무화된 액적(130)은 그 수직한 방향으로 경사지게 낙하되면서 기판(140)상에 안착되게 되다.

이와 같은 작용이 연속적으로 이루어지면서 액적(130)은 상기 기판(140)상에 적층되게 되고, 지속적으로 성장하면서 성형체(142)를 이루게 된다.

이때, 상기 기판(140)의 상측에는 몰드(200)가 설치되어 있으므로 액적(130)은 상기 몰드(200) 내부를 통해 기판(140)상에서 성장하게 되며, 결국 상기 성형체 (142)는 상기 몰드(200)의 형상대로 성장하게 된다.

따라서, 상기 성형체(142)의 외경은 상기 몰드(200)의 내경에 의해 결정되게 된다.

결국, 상기 몰드(200)의 내경을 바꾸어 주면 주조하고자 하는 성형체(142) 즉, 빌렛의 직경을 쉽게 바꿀 수 있게 된다.

이렇게 하여, 액적(130)이 적층되어 성장됨에 따라 구동수단(160)의 구동제어에 의해 구동축(150)은 하강하게 되고, 그 하강 정도에 따라 상기 성형체(142)의 길이를 조절할 수 있게 된다.

즉, 상기 기판(140)이 하강하면서 회전축 방향으로 길고 직경이 균일한 빌렛을 용이하게 제조할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명은 중공형 몰드(200)의 내경을 바꾸어서 빌렛의 직경을 쉽게 변화시킬 수 있으며, 빌렛 성형체(142)와 중공형 몰드(200)의 내경부 사이가 항상 같은 조건을 유지하기 때문에 직경이 균일하고도 표면 조직이 아주 우수한 합금 빌렛 성형체를 제조 할 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 기존 분무 주조장치를 그대로 사용하면서 중공 몰드의 내경을 간단히 바꾸는 것에 의해 빌렛의 직경을 쉽게 변화시킬 수 있으며, 빌렛 성형체와 중공 몰드 내경부 사이가 항상 같은 조건을 유지하기 때문에 직경이 균일함과 동시에 표면 조직도 아주 우수한 빌렛을 용이하게 제조할 수 있는 효과가 있다.

Claims

용해로에서 주입된 용융금속을 수강한 후 일정량씩 배출시키는 오리피스를 갖는 턴디쉬와, 상기 턴디쉬의 저면 오리피스 주변에 설치되어 배출되는 용융금속을 무화시켜 액적으로 만드는 가스분무기와, 상기 액적이 안착되고 적층되어 성형체를 이루도록 승하강 및 회전구동되는 구동축상에 고정된 기판을 포함하는 빌렛 분무 주조장치에 있어서;

상기 가스분무기와 일정한 거리를 두고 지지대에 의해 고정되며, 기판상에서 성장하는 성형체의 상단 외주면에 위치되는 중공형 몰드를 더 구비한 것을 특징으로 하는 빌렛 분무 주조장치.
청구항 1에 있어서,

상기 중공형 몰드는 수요가가 요구하는 빌렛의 직경에 대응되는 다양한 내경을 갖는 사각형상인 것을 특징으로 하는 빌렛 분무 주조장치.