KR20070033118A - Combined forging press using mechanical and hydraulic System - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명 단조장치의 제1실시예의 예시도. 1 is an illustration of a first embodiment of the forging apparatus of the present invention.
도 2는 본 발명 단조장치의 제2실시예의 예시도. Figure 2 is an illustration of a second embodiment of the forging apparatus of the present invention.
도 3은 본 발명 단조장치의 제3실시예의 예시도. Figure 3 is an illustration of a third embodiment of the forging apparatus of the present invention.
도 4는 본 발명 단조장치에 사용되는 로킹장치의 예시도. Figure 4 is an illustration of a locking device used in the forging device of the present invention.
도 5는 본 발명 단조장치의 기계식 구동부의 예시도.5 is an exemplary view of a mechanical drive unit of the forging device of the present invention.
도 6은 본 발명 단조장치의 구동을 위한 유압회로도.6 is a hydraulic circuit diagram for driving the present invention forging device.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1: 유압펌프 2: 구동휠1: hydraulic pump 2: drive wheel
3: 크랭크 4: 성형제어용 실린더3: crank 4: forming control cylinder
5: 브레이크 모터 6: 축압기5: brake motor 6: accumulator
7: 상부금형 8: 하부금형7: upper mold 8: lower mold
9: 상부플래튼 10: 하부플래튼9: upper platen 10: lower platen
11: 취출실린더 13: 플런저 11: ejection cylinder 13: plunger
14: 금형개폐실린더 15: 잠금레버 14: mold opening and closing cylinder 15: lock lever
16: 슬리브16: sleeve
본 발명은 정량으로 공급되는 결정립이 제어된 알미늄(Al), 마그네슘(Mg) 등의 재료를 이용하여 주조 및 단조를 할 수 있는 복합 단조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미세한 결정립과 균일한 구상화조직을 가지는 레오로지 소재를 이용하여 제품의 형상에 따라 성형속도와 성형압력을 제어하여 레오로지 주조 및 단조가 가능한 복합단조장치에 관한 것이다. The present invention relates to a complex forging apparatus capable of casting and forging using a material such as aluminum (Al), magnesium (Mg), the crystal grains supplied in a fixed amount, more specifically, fine grains and uniform spheroidization The present invention relates to a composite forging apparatus capable of casting and forging rheology by controlling molding speed and molding pressure according to the shape of a product using a rheology material having a structure.
기존의 레오로지 주조의 경우, 제조할 수 있는 고상율의 범위가 제한되어 있으며, 일반적으로 고상율 0~0.5 까지 제조가 가능하다. 그리고 최근 재료 성능의 다양화, 고도화로 인하여 레오로지 소재의 제조장치 및 제조 기술이 많이 개발되어지고 있으며, 그 중 주목받는 것 중의 하나가 레오로지 재료를 이용한 주조 및 단조 공정이다. In the conventional rheology casting, the range of solid phase which can be manufactured is limited, and in general, it is possible to manufacture up to solid phase of 0 to 0.5. In recent years, due to the diversification and advancement of material performance, many production apparatuses and manufacturing techniques of rheologic materials have been developed. Among them, one of the attentions is casting and forging processes using rheology materials.
레오로지 재료를 이용한 주조 및 단조 공정이란, 용융 금속을 응고시키면서 기계식, 전자기식, 초음파, 경사냉각 등의 교반방식을 이용하여 수지상정의 성장을 억제하여 미세하고 구상화된 고상과 액상이 공존하는 재료를 제조하여 주조 및 단조 공정에 적용하는 것을 말한다. 그리고 이러한 공정은 일반적인 용융 금속보다 점도가 높기 때문에 금형 내에서 층류유동을 발생시킬 수 있으며, 성형온도가 낮으므로 금형 수명을 연장시킬 수 있고 사이클 타임을 줄일 수 있다. 또한 미세하고 구상화된 미세조직으로 인하여 우수한 기계적 성질을 가지는 장점이 있다. 이와 같이 결정립이 제어된 레오로지 소재를 제조에 대한 연구는 활발히 진행되고 있으나, 성형장치에 대한 연구는 미약한 실정이다. The casting and forging process using rheology materials refers to materials in which fine and spherical solid phases and liquid phases coexist by inhibiting growth of dendrite using mechanical, electromagnetic, ultrasonic, and gradient cooling methods while solidifying molten metal. Manufactured and applied to casting and forging processes. In addition, since the process has a higher viscosity than the general molten metal, laminar flow may be generated in the mold, and the molding temperature is low, thereby extending the mold life and reducing the cycle time. In addition, there is an advantage having excellent mechanical properties due to the fine and spherical microstructure. As such, research on manufacturing a rheology material with controlled grains has been actively conducted, but research on a molding apparatus is weak.
일반적으로 레오소지재는 저고상율(0~0.5)에서 주조가 이루어지기 때문에 응고시간이 길어지고, 그에 따른 주조결함이 발생하므로 기계적 성질이 낮은 단점이 있다. 따라서, 레오로지 소재를 이용하여 저고상율뿐만 아니라 고고상율(0.5~1)에서 성형할 수 있는 장비 개발이 요구되고 있다. In general, Leopard material has a low solidity (0 ~ 0.5) because the casting is made because the solidification time is long, and the casting defect occurs according to the low mechanical properties. Therefore, there is a demand for development of equipment capable of molding at a high solids ratio (0.5 to 1) as well as a low solid ratio using a rheology material.
레오로지 재료를 이용하여 저고상율과 고고상율에서 주조 및 단조 공정에 적용하기 위해서는 기존의 장비로는 성형이 불가능하다. 기존의 다이캐스팅 장비는 고고상율의 레오로지 소재의 성형이 불가능하고, 기존의 단조장치는 저고상율의 레오로지 소재의 성형이 불가능하다. 따라서 저고상율과 고고상율에서 주조 및 단조를 하기 위해서는 새로운 성형장비의 개발이 필요하다. 레오로지 소재를 성형하기 위해서는 성형속도, 성형압력, 성형시간의 제어가 필수적이다. It is impossible to mold with existing equipment to apply the casting and forging process at low and high solids using rheology materials. Conventional die casting equipment is not possible to form a high solids rheology material, the existing forging device is impossible to form a low solids rheology material. Therefore, in order to cast and forge at low and high solids, it is necessary to develop new molding equipment. Control of molding speed, molding pressure and molding time is essential for molding rheology materials.
본 발명의 목적은, 결정립이 미세하고 균일한 구상화 조직을 가지는 알루미늄 또는 마그네슘 등의 비철 경량 레오로지 소재를 이용하여 성형속도와 성형압력의 제어가 가능한 주조와 단조가 가능한 복합단조장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a forging apparatus capable of casting and forging capable of controlling molding speed and molding pressure by using a nonferrous lightweight rheology material such as aluminum or magnesium having fine grains and uniform spherical texture. .
본 발명의 다른 목적은 금속의 응고시간 동안에 가압이 필요한 공법, 즉, 스퀴즈캐스팅, 틱소(Thixo) 주조, 레오로지 주조에 적용하기 위하여, 기존의 단조프레스에서는 불가능한 성형 후 가압유지가 가능한 단조 장치를 제공하려는 것이다. 따라서, 응고 도중에 압력이 가해지기 때문에 보다 수축공 등의 결함을 제거할 수 있으며, 보다 치밀한 미세조직으로 인하여 기계적 성질이 우수한 제품을 얻을 수 있다. Another object of the present invention is to apply a method that requires pressurization during the solidification time of the metal, that is, for squeeze casting, thixo casting, rheology casting, forging apparatus capable of maintaining pressurization after molding that is impossible in the conventional forging press Is to provide. Therefore, since a pressure is applied during solidification, defects such as shrinkage holes and the like can be removed, and a product having excellent mechanical properties can be obtained due to a more dense microstructure.
본 발명의 또 다른 목적은 상부금형과 하부금형 개방한 상태에서 레오로지 소재를 하부금형에 주입하여 상부금형으로 레오로지 소재를 직접 가압할 수 있는 폐쇄형 단조장치를 제공하는 것이다. 그러한 공법으로 인하여 냉간단조 및 열간단조와 비교해서 성형하중이 낮고 충전성이 우수하며 금형 수명을 연장시킬 수 있는 장점이 있다. Still another object of the present invention is to provide a closed type forging device which can directly press the rheology material into the upper mold by injecting the rheology material into the lower mold in the upper mold and the lower mold open state. Due to such a method, the molding load is lower than the cold forging and the hot forging, and the filling property is excellent and the mold life can be extended.
본 발명의 또 다른 목적은, 상부금형과 하부금형을 닫은 상태에서 레오로지 소재를 주입하고 상부 플래튼에 장착된 플런저로 가압할 수 있는 단조장치를 제공하는 것이다. 이러한 단조장치로 인하여 스퀴즈캐스팅, 저압주조, 중력주조에 비해서 유동결함이 적고, 기계적 성질이 우수하며 단축된 사이클 타임을 제공할 수 있게 된다. Still another object of the present invention is to provide a forging apparatus capable of injecting a rheology material in a closed state of the upper mold and the lower mold and pressing the plunger mounted on the upper platen. This forging device provides less flow defects, better mechanical properties, and shorter cycle times compared to squeeze casting, low pressure casting and gravity casting.
그리고 본 발명에서는, 상기와 같은 복합단조장치에 의하여, 기계적 방식을 이용하여 상부금형으로 소재를 1차적으로 가압하는 것과, 유압방식을 이용하여 소재를 2차적으로 가압하는 것을 복합적으로 이용하고자 하는 기술적 사상에 기초하고 있다. In the present invention, the composite forging device as described above, by using a mechanical method to press the material primarily to the upper mold, and to press the material by using a hydraulic method secondary technology It is based on ideas.
이와 같은 기술적 사상에 기초한 본 발명의 장치에 의하여, 단조 및 주조에 모두 이용할 수 있으며, 고고상율에서 저고상율에 이르기까지 고상율의 범위에 상관없이 성형이 가능한 단조장치를 구현하는 것이 가능하게 된다. 또한 넓게는 냉 간단조, 열간단조, 용탕단조, 틱소 주조 및 단조, 레오로지 주조 및 단조에 활용이 가능한 단조장치를 구현할 수 있게 된다. The apparatus of the present invention based on the technical idea, can be used for both forging and casting, it is possible to implement a forging device that can be molded regardless of the range of solidity from high solidity to low solidity . In addition, it is possible to implement a forging device that can be widely used in cold forging, hot forging, molten forging, thixo casting and forging, rheology casting and forging.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 레오로지 주조 단조 복합단조 장치는 내부에 소재 성형용 캐비티를 구비하는 상부금형과 하부금형을 구비하는 단조장치로써; 하부금형에 투입된 소재를 가압하기 위하여, 상부금형을 기계식으로 1차가압하는 제1가압장치와; 상기 제1가압장치의 가압상태에서, 소재가 응고될 때까지 유압식으로 상기 상부금형을 더 가압하는 제2가압장치를 포함하여 구성되는 것을 기술적 요지로 하고 있다. The rheology casting forging composite forging apparatus according to the present invention for achieving the above object is a forging device having an upper mold and a lower mold having a cavity for forming a material therein; A first pressurizing device which pressurizes the upper mold mechanically to pressurize the material put into the lower mold; In the pressurized state of the first pressurizing device, the technical gist of the present invention includes a second pressurizing device for pressurizing the upper mold by hydraulic pressure until the material is solidified.
그리고 본 발명의 실시예에 의한 복합단조장치는, 프레임에 고정된 하부금형과; 상기 하부금형과 결합하여 내부에 소재의 성형을 위한 캐비티가 형성되는 상부금형; 회전수 제어 가능한 구동모터; 상기 구동모터의 회전력을 직선운동으로 변환시켜서, 상기 상부금형을 하부금형에 대하여 1차가압하는 변환수단; 상기 변환수단의 하부에 설치되고, 상기 변환수단에 의하여 가압되는 상태에서, 소재가 응고될 때까지 유압으로 상기 상부금형을 더 가압하는 성형제어용 실린더를 포함하여 구성되고 있다. And the composite forging device according to an embodiment of the present invention, the lower mold fixed to the frame; An upper mold coupled to the lower mold to form a cavity for forming a material therein; A drive motor capable of controlling the rotation speed; Converting means for converting the rotational force of the drive motor into linear motion to pressurize the upper mold against the lower mold; It is provided in the lower part of the said conversion means, and it is comprised including the molding control cylinder which pressurizes the said upper mold by hydraulic pressure until a raw material solidifies in the state pressurized by the said conversion means.
그리고 상기 변환수단에 대한 실시예에 의하면, 구동모터에 의하여 회전하는 구동휠과; 상기 구동휠의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 크랭크기구로 구성되고; 상기 크랭크기구의 하단에 상기 성형제어용 실린더가 설치되어, 상부금형은 상기 성형제어용실린더의 하부에 설치되어 하부금형을 가압할 수 있도록 구성되고 있다. And according to the embodiment for the conversion means, the driving wheel rotated by the drive motor; A crank mechanism for converting the rotational movement of the drive wheel into a linear movement; The molding control cylinder is installed at the lower end of the crank mechanism, and the upper mold is installed under the molding control cylinder to pressurize the lower mold.
그리고 상기 하부금형을 관통할 수 있는이젝트핀과, 상기 이젝트핀을 승하강시키는 취출실린더를 더 포함할 수 있다. And it may further include an eject pin to penetrate the lower mold, and the ejection cylinder for raising and lowering the eject pin.
본 발명의 다른 실시예에 의한 복합단조장치는, 프레임에 고정된 하부금형과; 상기 하부금형과의 사이에서 소재의 성형을 위한 캐비티를 형성하고, 상하 이동 가능한 상부금형; 상기 하부금형과 상부금형을 체결상태로 유지할 수 있는 체결수단; 상기 상부금형에 설치되는 슬리브; 상기 슬리브 내부로 삽입되어 소재를 가압할 수 있는 플런저; 상기 플런저를 상기 슬리브 내부로 하강시켜 소재를 가압하는 제1가압수단; 상기 제1가압수단의 가압상태에서, 상기 플런저를 이용하여 응고시까지 소재를 더 가압하는 제2가압수단을 포함하여 구성되고 있다. Complex forging apparatus according to another embodiment of the present invention, the lower mold fixed to the frame; An upper mold which forms a cavity for forming a material between the lower mold and is movable up and down; Fastening means capable of maintaining the lower mold and the upper mold in a fastened state; A sleeve installed in the upper mold; A plunger inserted into the sleeve to pressurize the material; First pressing means for pressing the material by lowering the plunger into the sleeve; And a second pressurizing means for further pressurizing the raw material until solidifying using the plunger in the pressurized state of the first pressurizing means.
그리고 상기 체결수단에 대한 실시예에 의하면, 유압에 의하여 동작하고, 하부에 돌출부가 형성되며, 하단부가 외측으로 경사진 하단경사부를 구비하는 샤프트를 포함하는 금형개폐 실린더와; 상기 샤프트의 돌출부가 걸리는 단턱부를 구비하는 상부금형의 관통공; 상기 하단경사부와 접촉할 수 있는 경사부를 내측단부에 구비하고, 하부금형의 수평관통공에 삽입되어 좌우방향으로 운동하는 수평이동부재; 상기 수평이동부재의 외측단부와 하단부가 접촉하고, 지지축에 의하여 프레임에 회동가능하게 연결되며, 내측단부에는 상부금형의 걸림턱에 걸리는 걸림부를 구비하는 잠금레버로 구성되고 있다. And according to the embodiment for the fastening means, the mold opening and closing cylinder including a shaft which is operated by hydraulic pressure, the protrusion is formed in the lower portion, the lower end has an inclined lower inclined portion; A through hole of the upper mold having a stepped portion to which the protrusion of the shaft is caught; A horizontal moving member having an inclined portion at the inner end portion which is in contact with the lower slope portion and inserted into a horizontal through hole of a lower mold to move in a horizontal direction; The outer end portion and the lower end portion of the horizontal movable member are in contact with the frame pivotally connected by the support shaft, the inner end portion is composed of a locking lever having a locking portion that is caught on the locking jaw of the upper mold.
그리고 상기 제1가압수단은, 구동모터와, 구동모터에 의하여 회전하는 구동휠과, 상기 구동휠의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 크랭크기구로 구성되고, 상기 크랭크기구가 플런저를 하강시켜, 슬리브를 통하여 소재를 가압하도록 구성된 다. The first pressurizing means includes a drive motor, a drive wheel that is rotated by the drive motor, and a crank mechanism that converts the rotational movement of the drive wheel into a linear motion, wherein the crank mechanism lowers the plunger, It is configured to pressurize the material through.
그리고 상기 제2가압수단은, 상기 크랭크기구의 하단부에 설치된 성형제어용 실린더로 구성되고 있다. The second pressing means is constituted by a molding control cylinder provided at the lower end of the crank mechanism.
본 발명의 다른 실시예에 의한 복합단조장치는, 프레임에 고정된 하부금형과; 상기 하부금형과의 사이에서 소재의 성형을 위한 캐비티를 형성하고, 상하 이동 가능한 상부금형; 하부금형에 소재가 투입된 후, 상기 상부금형을 하강시켜 하부금형과 맞물린 상태 체결하여, 소재를 가압하는 가압 및 체결수단; 상기 상부금형에 설치되는 슬리브; 상기 슬리브 내부로 삽입되어 소재를 가압할 수 있는 플런저; 상기 플런저를 상기 슬리브 내부로 하강시켜 소재를 가압하는 제1가압수단; 상기 제1가압수단의 가압상태에서, 상기 플런저를 이용하여 응고시까지 소재를 더 가압하는 제2가압수단을 포함하여 구성된다. Complex forging apparatus according to another embodiment of the present invention, the lower mold fixed to the frame; An upper mold which forms a cavity for forming a material between the lower mold and is movable up and down; After the material is put into the lower mold, the upper mold is lowered and engaged with the lower mold to engage, the pressing and fastening means for pressing the material; A sleeve installed in the upper mold; A plunger inserted into the sleeve to pressurize the material; First pressing means for pressing the material by lowering the plunger into the sleeve; And a second pressurizing means for further pressurizing the material until solidification using the plunger in the pressurized state of the first pressurizing means.
이하에서는 도면에 도시한 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 레오로지 소재의 주조 단조 복합단조장치의 작용을 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the embodiment shown in the drawings will be described in detail the operation of the forging composite forging device of rheologic material according to the present invention.
본 발명의 제1실시예에 의한 복합단조장치를 도시한 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 복합단조장치는, 상부금형(7)과 하부금형(8) 사이에 형성된 캐비티에 투입된 소재에 대하여 1차적인 압력을 기계식으로 가하는 제1가압장치(F1)와, 상기 제1가압장치(F1)에 의하여 가압된 상태에서 유압식으로 2차적 압력을 가하는 제2가압장치(F2)를 포함하고 있다. As shown in FIG. 1 showing the composite forging apparatus according to the first embodiment of the present invention, the composite forging apparatus of the present invention is applied to a material injected into a cavity formed between an
상기 제1가압장치(F1)은 실질적으로 상부금형(7)과 하부금형(8) 사이에 형성되는 캐비티에 투입된 소재를 가압하기 위한 것으로, 도시한 실시예에 있어서는 고 정된 상태의 하부금형(8)에 대하여 상부금형(7)을 하방으로 이동시키는 것에 의하여, 캐비티에 투입된 상태의 레오로지 소재를 1차적으로 가압하게 된다. 상기 제1가압장치(F1)은 상기 상부금형(7)을 기계적방식으로 가압하도록 구성되어 있다. The first pressing device (F1) is for pressing the material injected into the cavity formed between the upper mold (7) and the lower mold (8), in the illustrated embodiment the lower mold (8) in a fixed state By moving the
먼저 상기 제1가압장치(F1)에 대하여 도 1 및 도 5에 기초하면서 구체적으로 살펴보기로 한다. 도시한 실시예에서 상기 제1가압장치(F1)는, 회전수의 제어가 가능한 구동모터(5)와, 상기 구동모터의 구동력에 의하여 회전하는 구동휠(2), 그리고 상기 구동휠(2)의 회전운동을 직선 왕복운동으로 변환하는 크랭크기구(3)를 포함하고 있다. 상기 구동휠(2)은, 상기 구동모터(5)에서의 회전동력에 의하여 회전하는 것으로, 도 5에 도시한 실시예에 있어서는 중간기어(Ga)에 의하여 회전동력이 전달되도록 구성되고 있다. 즉, 상기 구동모터(5)의 출력축과 연결된 상기 중간기어(Ga)는, 상기 구동휠(2)의 외주연에 형성된 치형과 맞물림으로써, 구동모터(5)에서의 회전동력을 상기 구동휠(2)에 전달하게 된다. 그 이외에도 상기 구동모터(5)에서의 회전력을 상기 구동휠(2)에 전달하는 구성에는 여러가지 변형이 가능할 것이고, 예를 들면, 도 1에 도시한 바와 같은 벨트(Ba)에 의하여 동력을 전달하도록 구성하는 것도 가능할 것이다. 상기 구동휠(2)의 회전은, 그 중심에 설치된 구동축(2a)을 회전시키게 된다. First, the first pressing device F1 will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 5. In the illustrated embodiment, the first pressure device F1 includes a
그리고 상기 크랭크기구(3)는, 상기 구동축(2a)와 연결되어 같이 회전하는 크랭크축(3a)과, 상기 크랭크축(3a)의 회전을 직선운동으로 변환하는 크랭크로드(3d)를 포함하여 구성된다. 상기 크랭크축(3a)는 상기 구동축(2a)과 같이 회전하는 회전부(3c)와, 상기 회전부(3c)에 편심 연결된 축부분(3b)로 구성되어 있다. 그리고 상기 크랭크로드(3d)는 상기 축부분(3b)에 연결되어 있다. 따라서 상기 크랭크축(3a)가 구동축(2a)에 의하여 회전하게 되면 상기 축부분(3b)가 회전하게 되고, 상기 크랭크로드(3d)는 상기 축부분(3b)의 회전운동에 의하여, 상하방향의 진선 왕복운동을 수행하게 된다. 본 실시예에 있어서, 상기 구동모터(5)의 회전운동이 상기 성형제어용 실린더(4)의 상하 직선왕복운동으로 변환되는 것은, 크랭크기구(3)에 의존하고 있음을 알 수 있다. 그러나 구동모터의 회전운동을 상기 성형 제어용실린더(4)의 상하방향 직선운동으로 변환하는 구성에는 다른 변형이 가능함은 물론이다. 어떠한 기구적 구성에 의하더라도, 상기 구동모터(5)의 회전력을 성형제어용 실린더(4)의 상하방향 직선운동으로 변환할 수 있는 것이면, 본 발명에서 충분히 적용될 수 있을 것이다. The
상기 크랭크기구(3)의 외측단부에는 로타리 엔코더(32)가 부착되어 구동모터(5)의 정확한 회전을 감지할 수 있도록 구성되어 있다. The outer end of the
그리고 상기 크랭크로드(3d)의 하단부에는 성형제어용 실린더(4)가 설치되어 있다. 상기 성형제어용 실린더(4)는 실질적으로 제2가압장치(F2)에 대한 구체적인 실시예에 해당한다. 상기 성형제어용 실린더(4)는, 상술한 제1가압장치(F1)에 의하여 상부금형(8)이 하강하여 하부금형(8)과 맞물린 상태에서 1차적인 가압후, 상대적으로 고압으로 가압상태를 유지하기 위한 것이다. At the lower end of the
상기 성형제어용 실린더(4)는 유압실린더로써, 유압의 출입에 의하여 샤프트(4a)가 상하방향으로 운동할 수 있는 것이다. 따라서 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 성형제어용 실린더(4)에는 유압이 출입하는 제1, 제2유압포트(Pa,Pb)가 형성 되어 있다. 상기 유압포트(Pa,Pb)에는 한 쌍의 유압라인(La,Lb)이 설치되어 있고, 상기 유압라인(La,Lb)을 통하여 유압원과 연결된다. 그리고 상기 일측의 유압라인(Lb)에는 상기 실린더(4)의 내부에 있는 유압을 유지할 수 있는 축압기(6)가 설치되어 있다. 상기 축압기(6)는 유압펌프(1)에 의하여 고압화된 오일을 저장하는 것이고, 이렇게 저장된 고압의 작동오일은 후술하는 바와 같이, 유압에 의한 2차가압시 사용된다. The
그리고 상기 상부금형(7)은 상부플레튼(9)에 체결되어 고정되어 있고, 상기 하부금형(8)은 하부플레튼(10)에 체결된 상태로 고정되어 있다. 상기 상부금형(7) 및 하부금형(8)은 서로 결합된 상태에서, 내부에 상술한 레오로지 소재에 의하여 성형하고자 하는 형태의 캐비티를 구비하고 있음은 당연하다. 예를 들면 상기 상부금형(7)과 하부금형(8)이 분리된 상태에서 고고상율의 레오로지 소재로 제조된 예비성형체 혹은 저고상율의 레오로지 소재가 하부금형(8)에 투입될 수 있다. The
그리고 하부금형(8)의 하부에는 완성된 제품을 위한 이젝트핀(EP)이 하부금형(8)을 관통한 상태로 설치되어 있다. 상기 이젝트핀(EP)는 예를 들면 이젝트플레이트(11a)를 통하여, 취출실린더(11)에 의하여 상하방향으로 운동하면서, 상기 하부금형(8)에 있는 완성된 제품을 이젝트시킬 수 있도록 설치되는 것이다. 상기 취출실린더(11)는 유압실린더로 구성되는 것이 바람직하고, 도시의 편의상 유압 출입포트 및 유압원의 도시는 생략하고 있다. 그리고 도시에서 구동모터(5), 유압펌프(1), 하부플레튼(10) 등과 같이 고정된 상태로 지지되는 구성요소는 프레임(F)에 지지되고 있다. And the lower mold (8) is installed in a state in which the eject pin (EP) for the finished product penetrates the lower mold (8). The eject pin EP is installed to eject the finished product in the
다음에는 도 1에 도시한 실시예에 의한 복합단조장치의 구동에 대하여 살펴보기로 한다. Next, the driving of the composite forging apparatus according to the embodiment shown in FIG. 1 will be described.
상기 상부금형(7)과 하부금형(8)이 분리된 상태에서 고고상율의 레오로지 소재로 제조된 예비 성형체 또는 저고장율의 레오로지 소재가 하부금형(8)에 투입된다. 그 후이에는 제1가압장치(F1)에 의한 1차가압을 위한 동작이 수행된다. 즉, 구동모터(5)의 구동에 의하여 상기 구동휠(2)이 회전하고, 구동휠(2)의 회전은 크랭크기구(3)를 통하여 성형 제어용 실린더(4)를 하강시키게 된다. 성형 제어용 실린더(4)의 하강은 실질적으로 상부 플레튼(9)을 하강시켜 상부금형(7)이 하부금형(8)과 맞물리게 하는 것이다. In the state in which the
그리고 상기 제1가압장치(F1)에 의하여 상부금형(7)이 하부금형에 대하여 소정의 압력으로 가압되면 실질적으로 상부금형(7)과 하부금형(8) 사이의 소재는 일정한 형상으로 성형되는 것은 당연하다. 그리고 이렇게 1차가압이 실시되는 동안에는 상기 제2가압장치(F2)에 의한 2차가압이 진행된다. 2차가압은 보다 높은 압력으로 일정시간 유지하는 것에 의하여 진행된다. And when the
예를 들면 상기 상부금형의 하강전에 유압펌프(1)에서는 유압을 축압기(6)에 저장하게 된다. 그리고 상부금형이 완전히 하강한 상태에서 축압기(6)에 축적된 유압을 이용하여 상부금형(7)을 가압하게 된다. 그리고 상기 성형제어용 실린더(4)의 성형속도와 성형압력은, 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 압력제어밸브(22)와 속도제어밸브(23)에 의하여 수행된다. 그리고 상기 성형제어용 실린더(4)는 가압상태는, 제품의 응고가 완료될 때 까지 유지되어야 한다. For example, before descending the upper mold, the
이와 같이 레오로지 소재의 응고 과정에서 상술한 바와 같은 2차압력이 가해지고 있기 때문에, 수축공의 발생 등의 기계적 결함을 제거할 수 있으며, 보다 치밀한 미세조직으로 형성되어 기계적 성질이 우수한 제품을 얻을 수 있게 된다. In this way, since the secondary pressure as described above is applied in the solidification process of the rheology material, mechanical defects such as the generation of shrinkage pores can be removed, and a product having excellent mechanical properties can be obtained by forming a finer microstructure. It becomes possible.
이렇게 하여 제품의 응고가 완료되면, 상기 성형 제어용 실린더(4)에 의한 가압이 종료되고, 이어서 상기 구동모터(5)가 역회전함으로써 제1가압장치(F1)가 상기 상부플레튼(9)을 상방으로 이동시키게 된다. When the solidification of the product is completed in this way, the pressurization by the
상부 플레튼(9)의 상방이동에 의하여 상부금형(7)이 하부금형(8)에서 분리되면, 취출실린더(11)의 동작에 의하여 완성된 제품이 하부금형(8)에서 분리된다. 즉, 취출실린더(11)가 유압에 의하여 동작하면 이젝트핀(EP)이 상승하여, 하부금형(8)에 있던 완성된 제품을 하부금형(8)에서 분리하게 되는 것이다. When the
다음에는 도 2에 도시된 본 발명의 다른 실싱에 대하여 살펴보기로 한다. Next, another sink of the present invention shown in FIG. 2 will be described.
본 실시예는 상부금형과 하부금형이 닫힌 상태에서 레오로지 소재를 성형할 수 있는 실시예이다. 본 실시예의 설명에 있어서, 상기 제1실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략하기로 한다. This embodiment is an embodiment capable of molding the rheology material in the upper mold and the lower mold is closed. In the description of the present embodiment, the same components as those of the first embodiment will be denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.
도시된 바와 같이, 상부금형(7)과 하부금형(8) 사이에는 소재의 성형을 위한 캐비티가 형성되어 있고, 상부금형(7)에는 슬리브(16)이 설치되어 있다. 상기 슬리브(16)는, 소재를 상하부금형(7,8) 사이에 투입하기 위한 것이다. As shown, a cavity for forming a material is formed between the
그리고 상기 슬리브(16)로 삽입되어 소재를 가압하기 위한 플런저(13)가 상부플레튼(9)에 설치되어 있다. 상기 상부플레튼(9)을 하강시키기 위한 구성은 상술한 제1실시예와 동일하다. And the
그리고 프레임(F)의 양측에는 상부금형을 하부금형(8)에 체결한 상태를 유지하기 위한 금형개폐실린더(14)가 설치되어 있다. 상기 금형개폐실린더(14)는 유압의 출입에 의하여 샤프트(14a)를 승하강시키는 것으로, 도시의 편의상 유압의 출입포트는 도시는 생략하고 있다. 그리고 상기 샤프트(14a)의 하단부에는 외측(방사상)으로 돌출된 돌출부(14b)가 형성되어 있다. And the mold opening and closing
그리고 도 4에 더욱 상세하게 도시된 바와 같이, 상기 상부금형(7)에는 상기 샤프트(14a)이 관통하는 관통공(7b)이 형성되어 있고, 상기 관통공(7b)의 내부에는 상기 돌출부(14b)가 걸리는 단턱부(7a)가 형성되어 있다. 그리고 상기 샤프트(14a)의 하단부는 외측을 향하여 경사진 하단경사부(14c)로 형성되어 있으며, 하부금형(8)의 관통공(8b)의 대략 중심부분까지 연장되어 있다. And as shown in more detail in Figure 4, the
상기 하부금형(8)의 외측에는 수평이동부재(15c)가 하부금형(8)의 외측에서 대략 수평방향으로 성형된 수평관통공(15b)에 삽입되어 있다. 상기 수평이동부재(15b)는 상기 수평관통공(15b)의 내부에 삽입되어 좌우방향으로 이동 가능하다. 상기 수평이동부재(15c)의 외측에는 잠금레버(15)가 상기 프레임(F)에 지지축(15a)를 중심으로 회동 가능하게 설치되어 있다. 상기 수평이동부재(15c)의 내측단부는, 상기 샤프트(14a)의 하단 경사부(14c)와 접촉하는 경사부(15d)가 형성되어 있다. On the outside of the lower mold (8), a horizontal moving member (15c) is inserted into the horizontal through hole (15b) formed in the substantially horizontal direction from the outside of the lower mold (8). The horizontal moving
상기 금형개폐실린더(14)의 샤프트(14a)가 완전히 하강하게 되면, 상기 상부금형(7)은 하부금형(8)에 접촉한 상태가 된다. 여기서 상기 샤프트(14a)이 완전히 하강한 상태에서는 그 하단부의 하단경사부(14c)가 수평이동부재(15c)의 경사부(15d)와 접촉하게 된다. 따라서 상기 샤프트(14a)가 하방으로 이동하는 과정에서 상기 하단경사부(14c)가 수평이동부재(15c)의 내측단부에 형성된 경사부(15d)와 접하게 되면, 상기 수평이동부재(15c)는 외측으로 수평방향으로 이동하게 된다. 그리고 상기 수평이동부재(15c)의 외측이동은, 상기 잠금레버(15)를 지지축(15a)을 중심으로 회동시키게 된다. When the
상기 잠금레버(15)가 지지축(15a)를 중심으로 시계방향으로 회동하게 되면, 상기 잠금레버(15)의 상단부 내측에 형성된 걸림부(15m)는 상부금금(7)의 외측 하부에 형성된 걸림턱(7m)에 걸리게 된다. 이렇게 하여 상기 잠금레버(15)의 걸림부(15m)이 상부금형(7)의 걸림턱(7m)에 걸리게 되면, 실질적으로 상부금형(7)은 고정된 하부금형(8)에 완전히 밀착된 상태를 유지할 수 있게 된다. When the locking
본 실시예에 의한 복합단조장치는, 상술한 바와 같이 잠금레버(15)에 의하여 상부금형(7)이 하부금형(8)에 완전히 밀착된 상태에서 프레스과정이 진행된다. 즉, 상부금형(7)에 장착된 슬리브(16)를 통하여 빌렛 형상의 고고상율의 레오로지 소재 혹은 저고상율의 레오로지 소재를 상부금형(7)과 하부금형(8) 사이의 캐비티에 주입한다. In the composite forging device according to the present embodiment, as described above, the pressing process is performed in a state where the
그리고 상기 실시예에서 설명한 바와 같이, 제1가압장치(F1)이 동작하여 상부플래튼(9)을 하강시켜서 플런저(13)가 슬리브(16) 내벽을 따라 하강하여 레오로지 소재를 가압한다. 그리고 연속하여 제2가압장치(F2), 즉 성형제어 실린더(4)가 동작하여 소재가 완전히 응고될 때까지 상기 플런저(13)를 이용하여 소재의 2차가압상태를 유지하게 된다. 그리고 가압유지가 끝난 후(완성된 제품이 응고된 후), 상부플래튼(9)이 상승하면서 플런저(13)도 상승한다. As described in the above embodiment, the first pressure device F1 operates to lower the
그리고 금형개폐실린더(14)의 샤프트(14a)이 상승하게 되면, 샤프트(14a)의 돌출부(14b)가 상승하면서 하부금형(7)의 단턱부(7a)에 걸리게 되어, 실질적으로 상부금혐(7)을 상승시킬 수 있게 된다. 여기서 상기 샤프트(14a)의 하단경사부(14c)가 수평이동부재(15)의 내측 경사부(15d)와의 접촉상태가 해제되면, 상기 잠금레버(15)의 걸림부(15m)가 하부금형(7)의 걸림턱(7m)에서 해제된다. 예를 들면 상기 걸림레버(15)는 스프링[예를 들면 상기 지지축(15a)에 개재되어 상기 걸림레버를 반시계방향으로 탄성지지하는 토션스프링]에 의하여 반시계방향으로 탄성지지되도록 구성하는 것에 의하여, 상기 샤프트(14a)와 수평이동부재(15c)와의 접촉관계가 해제되면 상기 잠금레버(15)는 상부금형(7)과의 체결관계가 해제되도록 하는 것이 바람직하다. When the
상기 잠금레버(15)가가 분리되고 상부금형(8)이 상승한 후에는, 상술한 실시예와 동일하게 취출용 실린더(11)가 상승하여 이젝트핀(EP)에 의하여 제품을 하부금형(8)에서 취출시킨 후 하강한다. After the locking
다음에는 도 3에 도시된 실시예에 대하여 살펴보기로 한다. 본 실시예의 실질적 구성은 상기 제2실시예와 거의 유사하다. 본 실시예는, 동작 과정을 예로 들면서 설명하기로 한다. 그리고 상기 제2실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고 있고, Next, the embodiment shown in FIG. 3 will be described. The practical configuration of this embodiment is almost similar to that of the second embodiment. This embodiment will be described taking an operation process as an example. The same components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals.
상부금형(7)이 금형개폐실린더(14)에 의해서 하부금형(7)과 분리된 상태에서, 고고상율의 레오로지 소재 예비성형체 혹은 저고상율의 레오로지 소재가 하부 금형에 주입된다. 여기서 상부금형(7)이 분리된 상태라고 함은, 상기 제2실시예에 서 설명한 바와 같이, 금형개폐실린더(14)의 샤프트(14a)이 상승하여 상부금형(7)이 하부금형(8)에서 분리된 상태를 의미한다. In the state where the
이렇게 상부금형이 분리된 상태에서 레오로지 수재가 투입된 후, 금형개폐실린더(14)에 의해서 상부금형(7)이 하부금형(8)과 결합되면서 1차적으로 가압하게 된다. 이 때 상술한 바와 같이, 잠금레버(15)가 상부금형(7)을 하부금형(8)에 대하여 체결상태로 유지하게 되고, 이러한 잠금레버(15)의 동작은 상술한 바와 같다. 따라서 상기 상하부금형(7,8) 내부의 레오로지 소재는 금형내부의 캐비티에 대응하는 형상으로 1차적으로 성형된다. After the rheology resin is put in the state in which the upper mold is separated, the
이렇게 하여 상부금형(7)이 하부금형(8)에 체결된 상태 이후에는, 극히 짧은 시간 이내에 상부플래튼(9)에 고정되어 있는 플런저(13)의 하강으로 2차적인 가압이 이루어진다. 여기서 플런저(14)의 하강은, 구동모터(5)와 구동휠(2), 그리고 크랭크기구(3) 등으로 구성되는 제1가압장치(F1)에 의한 것임은 상기 제1실시예에서 상세하게 설명한 바와 같다. 그리고 상기 플런저(14)가 하강한 상태에서 성형제어실린더(4)의 동작에 의하여 상기 플런저(14)는 상하부금형(7,8) 사이의 소재가 응고될 때까지 소재를 가압하는 압력을 유지하게 되고, 이렇게 제2가압장치(F2)에 의한 가압유지도 제1실시예에서 설명한 바와 같다. After the
이와 같이 제1가압장치(F1)과 제2가압장치(F2)에 의한 가압으로 인하여 레오로지 소재의 미세조직은 더욱 치밀하게 되고, 내부의 수축결함, 미성형 등이 방지될 수 있다. 소재가 완전히 성형되어 응고된 후에는, 상부플래튼(9)의 상승과 동시에 플런저(13)가 상승하고, 이후 금형개폐실린더(14)에 의해서 상부금형(7)이 하 부금형(8)과 분리된다. 그리고 취출실린더(11)의 상승으로 제품을 취출한 후 취출실린더(11)는 하강하는 공정으로 구성된다. As described above, due to the pressurization by the first pressurizing device F1 and the second pressurizing device F2, the microstructure of the rheologic material may be more dense, and shrinkage defects, unmolding, and the like may be prevented. After the material is completely molded and solidified, the
도 6은 상술한 실시예를 구동하기 위한 예시적인 유압회로도이다. 도시된 바와 같이, 예를 들면 유압탱크와 같은 유압원(Os)에는 유면계(25)가 설치되어 있음과 동시에 온도감지를 위한 온도계(26), 과열된 오일을 냉각시키기 위한 냉각기(30), 그리고 오일의 가열을 위한 히터(31)가 설치되어 있다. 그리고 유압펌프(1)에 의하여 상기 유압원(Os)에서의 유압이 상기 성형제어용 실린더(4) 및 금형개폐실린더(14)로 공급될 수 있게 된다. 6 is an exemplary hydraulic circuit diagram for driving the above-described embodiment. As shown, for example, the oil source (Os), such as the hydraulic tank is provided with the
상기 유압펌프(1)에 의하여 공급되는 오일은 속도제어밸브(23)을 통하여 성형제어용 실린더(4)로 공급되기 때문에, 상기 성형제어용실린더(4)의 이송속도를 조절할 수 있게 된다. 그리고 상기 성형제어용 실린더(4)에는 축압기(6)가 연결되어 있어서 가압상태를 유지할 수 있도록 구성되는 것은 상술한 바와 같이, 상기 축압기(6)의 하류측에는 압력제어밸브(22)가 설치되어 있어서 상기 성형제어용 실린더(4)의 유압을 조절하는 것에 의하여 실질적으로 제2가압장치(F2)에 의하여 소재에 가하는 압력을 조절할 수 있게 된다. Since the oil supplied by the
그리고 상기 유압펌프(1)에 의한 일부의 오일은 방향제어밸브(29) 및 유량조절밸브(28)를 통하여 금형개폐실린더(14)로 공급된다. 상기 방향제어밸브(29)는 금형개폐실린더(14)의 동작을 위하여, 한 쌍의 출입포트를 통한 오일의 방향을 제어하기 위한 것임은 당연하다. And a part of the oil by the
이상과 같이 본 발명에 의하면, 기계적 가압에 의한 1차가압과 유압식 2차가 압을 통하여, 레오로지 소재가 응고될 때까지 가압상태를 유지할 수 있음을 알 수 있다. 그리고 본 발명의 실시예들에 의하면, 상부금형(7)과 하부금형(8)이 분리된 상태에서 레오로지 소재를 주입하여 성형하거나, 상부금형(7)과 하부금형(8)이 결합된 상태에서 레오로지 소재를 주입하여 성형하거나, 금형이 분리된 상태에서 레오로지 소재를 주입하여 상부금형(7)으로 1차적인 가압을 하고, 플런저(13)로 2차적인 가압을 하는 방식을 취할 수 있도록 구성되고 있음을 알 수 있다. According to the present invention as described above, it can be seen that through the primary pressure by the hydraulic pressure and the hydraulic secondary pressure, the pressurized state can be maintained until the rheology material solidifies. And according to the embodiments of the present invention, the upper mold (7) and the lower mold (8) in a state in which the injection molding rheology material, or the upper mold (7) and the lower mold (8) combined state Injection by molding the rheology material, or by injecting the rheology material in the state that the mold is separated, the primary pressure to the upper mold (7), the secondary pressure with the plunger (13) can be taken. It can be seen that it is configured to.
따라서 본 발명의 복합단조장치는 기존의 중력주조, 저압주조, 중압주조, 스퀴즈캐스팅, 냉간단조, 열간단조 등에 적용되던 부품들을 본 발명 장치에 적용가능하다. 또한 일반적인 기계식, 유압식 프레스를 개조하는 것만으로 고가의 틱소 및 레오로지 성형장비를 대체할 수 있다. Therefore, the composite forging apparatus of the present invention can be applied to the present invention the components applied to the existing gravity casting, low pressure casting, medium pressure casting, squeeze casting, cold forging, hot forging and the like. In addition, modifications to conventional mechanical and hydraulic presses can replace expensive thixotropic and rheologic forming equipment.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 의하면, 알미늄, 마그네슘 등의 소재를 이용한 레오로지 소재의 주조 및 단조가 가능함을 알 수 있다. 따라서 본 발명의 장치를 이용하는 것에 의하여, 주조용 합금뿐만 아니라 구조용 합금의 주조 및 단조가 가능하고, 1차, 2차에 의한 가압유지에 의하여 보다 치밀하고 결함이 적으며, 기계적 성질이 우수한 제품을 제조할 수 있다. 따라서, 고가의 장비투자비가 소요되는 레오로지 성형장비를 저가의 일반 기계식, 유압식 프레스로 대체할 수 있는 효과를 기대할 수 있다. 또한, 제품의 형상과 크기에 따라서 금형교체만으로 상기 서술한 3가지 공정을 선택하여 사용할 수 있다. According to the present invention as described above, it can be seen that casting and forging of rheology materials using materials such as aluminum and magnesium is possible. Therefore, by using the apparatus of the present invention, it is possible to cast and forge not only cast alloys but also structural alloys, and to achieve a more compact, less defect and excellent mechanical property by pressurized holding by primary and secondary. It can manufacture. Therefore, it can be expected to replace the rheology molding equipment, which requires expensive equipment investment cost, with a low-cost general mechanical and hydraulic press. In addition, according to the shape and size of the product, the above three processes can be selected and used only by replacing the mold.
그리고 본 발명에 의하면 고상율에 관계없이 레오로지 소재의 주조 및 단조 가 가능하게 됨을 알 수 있을 것이다. 본 발명에 의한 복합단조장치는, 기존의 주조, 단조 공정을 레오로지 주조 및 단조공정으로 대체할 수 있으며, 상기에서 지적한 종래의 단점을 충분히 해소할 수 있음을 알 수 있다. In addition, according to the present invention, it will be understood that casting and forging of a rheologic material can be performed regardless of a solid phase rate. The composite forging apparatus according to the present invention can replace the existing casting and forging processes with rheology casting and forging processes, and it can be seen that the above-mentioned conventional disadvantages can be sufficiently solved.
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
G170 | Publication of correction | ||
FPAY | Annual fee payment |
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |