KR20060073787A - 사형 주조 공법에서 나선형 냉각채널을 구비한 중자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주조 시 주물내부에 중공부를 형성하는 중자에 관한 것이며, 그 목적은 주조물 내부에 축대칭형의 중공부를 가지는 주물의 주조 시에 적용하여 중공부를 형성하는 중자의 냉각효율을 증가시켜 주물의 응고 시 영향에 의해 발생하는 각종 주조결함을 방지하고 전체적인 비용 및 공정단축과 높은 품질의 주물을 얻을 수 있도록 효과적인 냉각구조를 가지는 축대칭형태의 중공부를 형성하는 중자를 제공하는데 있다.

본 발명은 축대칭 중공부를 형성하기 위한 중자에 있어서,

상기 중자는 주물내부에 축대칭형 중공부를 형성하기 위해 주물과 상응하는 형상을 가지며, 중자의 내부에는 중자의 축을 중심으로 나선형을 이루는 빈 공간을 구비하고, 중자의 일측에는 나선형의 빈공간의 일측과 연결된 냉각수 주입구와, 중자의 타측에는 나선형의 타측에 연결된 냉각수 배출구를 가지며, 상기 냉각수 주입구와 냉각수 배출구에 연결되어 냉각수의 순환과 보급을 위한 순환장치로 구성되는 것을 그 기술적 요지로 한다.

사형주조, 중자, 허브, 회전날개, Sand Cast, Cast Core, Propeller Hub

Description

사형 주조 공법에서 나선형 냉각채널을 구비한 중자{ The spiral cooling channel core for the sand casting process}

도 1 은 발명의 예시한 예시도

도 2 는 기존의 방법을 예시한 예시도

도 3 은 발명의 순환을 예시한 예시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 주물 (2) : 주물사

(3) : 중공형 중자 (4) : 냉각용 중공부

(5) : 냉각수 주입구 (6) : 냉각수 배출구

(7) : 나선형 냉각채널 (8) : 냉각수

(9) : 공기주입 파이프 (10) : 냉각용 공기

(11) : 순환장치 (12) : 동력부

(13) : 온도조절장치

본 발명은 주물내부에 축대칭형 중공부를 형성하는 중자에 관한 것으로, 보다 상세히는 주물의 주조 시 주형에 주물을 주입한 후 주물이 응고되는 과정에서 장시간 계속되는 고열의 열영향을 억제하기 위한 수냉식 나선형 냉각채널을 가진 중자로 형성되는 축대칭형 중공부를 가지는 주물의 주조 방법에 관한 것이다.

통상적으로 기존에 주물을 냉각하는 방법은 열전도율이 높은 주물사를 사용하거나 냉금을 주물사 내부에 삽입해서 냉각속도를 가속시켰지만 중자의 경우 도 2와 같이 중공형 중자(3)의 일측에서 타측으로 중공형 중자(3)의 내부를 일직선으로 관통한 냉각용 중공부(4)를 형성시켜 외부에서 차가운 냉각용 공기(10)를 유입시켜 직접적인 냉각을 했다. 하지만 이러한 방법은 주입된 주물(1)에 의한 온도에 비해 중공형 중자(3)의 냉각 효율이 떨어져 효과적인 냉각이 어렵다.

상기와 같은 이유로 냉각효율이 떨어지게 되면 고온의 주물(1)로 인해 중공형 중자(3)와 접촉하는 주물(1)과 중공형 중자(3)가 소결현상으로 결합되거나 주물의 두께차이에서 오는 응고 시간의 차이로 인해 생기는 열간균열과 같이 치명적인 결함과 주물사(2)와 접촉하는 부분역시 고온의 주물에 소결되어 표면에 결합된다.

이러한 결함들은 후가공 작업의 작업량을 늘리게 되는데 후가공 작업의 경우 많은 부분을 인력에 의존하며 인력에 의존하는 작업의 특성상 균질한 품질의 확보가 어렵다. 또한 후가공 작업의 양이 증가하게 되면 필연적으로 작업인력의 증가와 품질의 저하를 가져오며 내외부적으로 각종 검사를 통해 발견된 결함의 경우 보수나 폐기를 통해 품질관리가 가능하지만 발견되지 않은 결함들은 품질관리상 큰 문제가 될 수 있다.

특히나 보수작업의 경우 대부분 용접을 통한 보수인데 용접작업의 특성상 부분적으로 가해지는 고온에 의해 용해되었다가 다시 응고되는 과정을 거치면서 용접부위 조직의 변화나 재료의 피로강도를 저하시킬 수 있는 가능성을 가지고 있어 생산된 주물의 내구력에 영향을 끼쳐 고품질의 주물을 생산하는데 영향을 준다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출되는 것으로 축대칭형 중공부를 가지는 주물의 주조 시 적용하여 응고 시 일어나는 주조결함을 방지하여 후가공 시 열간균열과 같은 용접으로 보수를 해야 하는 결함을 억제함으로 보수작업을 최소화시키고 보수작업으로 인한 피로강도의 저하를 막으며 후가공에 필요한 인력과 시간을 줄여 생산성을 향상시키고 회전날개의 내구성을 높이게 되어 높은 품질의 회전날개를 생산할 수 있는 축대칭형 중공부를 가지는 주물에 중공부를 형성하기 위해 수냉식 나선형 냉각채널을 구비한 중자를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 축대칭형 중공부를 가지는 주물을 생산하는 주조과정에 있어서,

상기 주물의 축대칭형 중공부의 표면과 상응되는 형상을 하는 중공형 중자(3)와 상기 중공형 중자(3)의 표면으로부터 일정 거리의 내측에 나선형의 빈공간인 나선형 냉각채널(7)을 구비하고 상기 나선형 냉각채널의 일측에는 냉각수 주입구(5)와 타측에는 냉각수 배출구(6)를 구비하여 냉각수(8)가 유통되는 중공형 중자(3)를 특징으로 한다.

이를 좀더 자세히 설명하면 도 1과 같이 상기의 나선형 냉각채널(7)에서 냉각수(8)가 냉각수 주입구(5)로부터 나선형 냉각 채널(7)을 거쳐 중공형 중자(3)를 냉각하고 냉각수 배출구(6)로 빠져나가는 과정에서 냉각수(8)의 온도가 올라감에 따라 냉각수 주입구(5)와 냉각수 배출구(6) 사이에서 온도의 차이가 나게 된다. 상기와 같이 냉각수(8)의 온도의 차이로 인해 주물(1)의 냉각 시 냉각 속도와 냉각온도의 불균형을 불러올 수 있음으로 냉각수(8)의 온도증가와 중공형 중자(3)의 냉각효율에 따라 나선형 냉각채널(7)의 형태를 냉각수 주입구(5)부분은 나선의 직경을 작게 하고 냉각수 배출구(6)부분의 나선은 직경을 크게 하여 나선형 냉각채널(7)과 중공형 중자(3)의 표면과의 거리에 변화를 줘 냉각수(8)의 진행에 따른 냉각수(8)의 온도 상승을 상쇄시킨다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부도면과 연계하여 설명하면 다음과 같다.

도 2에서와 같이 고온의 액체상태인 주물(1)이 주물사(2)내부의 공간에 부어져 응고 된다. 이때 응고된 주물(1)에 중공공간을 형성하기 위해 주물사(2)에 삽입되어진 중공형 중자(3)의 일측에 구비된 냉각수 주입구(5)로 도 3에서와 같이 외부의 순환장치(11)로부터 공급되는 냉각수(8)를 주입 받게 되며, 주입된 냉각수는 도 1에서 와 같이 나선형으로 형성된 나선형 냉각채널(7)을 따라 순환되어 냉각채널 주변을 시작으로 중공형 중자(3)를 냉각하고 타측에 구비된 냉각수 배출구(6)를 통해 도 3에서와 같이 외부의 순환장치(11)로 순환되거나 폐기된다.

또한 상기 과정에 의해 순환되는 냉각수를 도 3에서와 같이 순환장치(11)에 구비된 동력부(12)의 운행 속도를 조절하여 순환속도를 조절하거나 부가적으로 구비된 온도조절 장치(13)로 순환속도를 통한 온도의 조절이나 냉각수의 직접적인 온도조절을 통한 냉각속도의 조절이 가능하다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 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.

상기와 같은 구성 및 작용에 의해 기대할 수 있는 본 발명의 효과는 축대칭형 중공부를 가지는 주물의 주조 시 중공부를 형성하는 중자에 냉각수가 순환되는 나선형 냉각채널을 구비하여 중자를 효과적으로 냉각함으로서 고온의 주물에 의해 일어날 수 있는 완성된 주물의 내부적인 주조결함이나 외부적으로 주물사나 중자와 주물이 소결현상으로 결합되는 것을 방지하여 높은 품질의 주물을 생산하고 대부분 인력으로 작업이 되는 주물의 후가공 시 가공업무량을 감소시켜 후가공에 소요되는 인력과 시간 및 기타 경비를 절약할 수 있을 것으로 기대된다.

Claims (3)

1. 축대칭형 중공부를 가지는 주물의 중공부를 형성하는 중자에 있어서 중자의 축을 기준으로 나선형을 형성된 나선형 냉각채널과 나선형 냉각 채널의 일측에 구비된 냉각수 주입구와 타측에 구비된 냉각수 배출구로 구성되며 상기의 냉각수 주입구로 주입된 냉각수가 나선형 냉각채널을 통과하면서 중자를 냉각시키고 냉각수 배출구로 배출되는 것을 특징으로 하는 사형 주조 공법에서 나선형 냉각 채널을 구비한 중자
2. 제 1항의 나선형 냉각채널에 있어서 냉각수 주입구 부분에 나선형 냉각채널의 직경이 냉각수 배출구 부분으로 갈수록 증가하는 것을 특징으로 하는 사형 주조 공법에서 나선형 냉각 채널을 구비한 중자
3. 제 2항에 있어서 중자에 냉각수를 공급해주는 냉각수 순환장치에 구비된 순환장치의 동력부와 냉각수 온도조절장치를 통해 냉각수의 순환 속도와 냉각수의 온도를 조절하여 중자의 냉각속도를 조절할 수 있는 것을 더 특징으로 하는 사형 주조 공법에서 나선형 냉각 채널을 구비한 중자

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