KR20070057236A

KR20070057236A - 합금주조장치

Info

Publication number: KR20070057236A
Application number: KR1020077007599A
Authority: KR
Inventors: 존 프란시스 캐리그; 제프리 드 루즈; 탕 트란 응웬; 블라디미르 니콜라이 알귄
Original assignee: 커먼웰쓰 사이언티픽 앤드 인더스트리얼 리서치 오가니제이션
Priority date: 2004-09-01
Filing date: 2005-09-01
Publication date: 2007-06-04
Also published as: EP1789219B1; ES2433365T3; NZ553868A; WO2006024090A2; TW200618891A; CN101039767B; JP5044401B2; JP2008511442A; US9427803B2; EP1789219A2; CA2585791C; US20080257519A1; MY145167A; CA2585791A1; KR101234171B1; TWI386262B; EP1789219A4; CN101039767A; WO2006024090A3

Abstract

주조 작업에서 합금의 중력 유동 및 피딩을 위한 장치는 합금의 공급을 유지하는 공급 용기, 상기 용기가 포함되고 적절한 주조 온도로 합금의 공급을 유지하기 위해 상기 용기가 가열될 수 있는 노, 및 상기 노와 관련하여 상기 용기로부터 측방향 바깥쪽으로 장착되는 다이를 구비한다. 도관은 상기 용기와 상기 다이 사이에 연통을 제공한다. 상기 장치는 상기 용기로부터 상기 다이에 의하여 형성되는 다이 캐비티로의 상기 합금의 유동을 가능하게 하거나 방지하기 위하여 실질적으로 수평방향의 축선에 대해, 상기 노, 상기 용기 및 상기 다이를 포함하는 조립체를 가역적으로 경사지게 하는 수단을 포함한다.

Description

합금주조장치{ALLOY CASTING APPARATUS}

본 발명은 합금주조장치에 관한 것이다.

높은 완성도의(integrity) 구성요소들의 경제적인 생산을 위한 주물공장들의 필요성에 잘 부합하는 다용도 중력 주조장치(versatile gravity casting apparatus)에 대한 필요성이 존재한다. 본 발명은 이러한 필요성을 충족시키는 것에 관한 것으로, 특히 마그네슘 합금들의 주형제품들의 생산에 유용한 주조장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 의해 제공되는 주조 장치는 주조 작업에서 합금의 중력 유동(gravity flow) 및 피딩을 가능하게 하는 가역적으로 피봇가능한 조립체(reversibly pivotable assembly)를 갖는다. 상기 조립체는 저장 포트(reservoir pot) 형태의 합금 공급 용기(alloy supply vessel), 증류기(retort) 또는 탱크, 상기 용기가 포함되는 노(furnace), 및 상기 용기가 연통되는 다이를 포함한다. 상기 조립체는 다이에 의하여 형성되는 1 이상의 다이 캐비티로 합금의 유동을 가능하게 하기 위하여 실질적으로 수평방향의 축선에 대해 일 방향으로 경사질 수 있고 상기 흐름을 방지하기 위하여 반대되는 방향으로도 경사질 수 있다.

상기 장치는 중력 주조가능한 합금을 사용하도록 최적화되거나 또는 그에 적합하게 이루어질 수 있다. 하지만, 본 명세서에서는 집합적으로 마그네슘 합금으로 언급되는, 마그네슘 및 마그네슘 합금들을 사용하기에 특히 적합하다. 이는 상기 장치가 용융된 마그네슘 합금들을 핸들링하고 주조하는 것과 연관된 특정 이슈들이 수용될 수 있도록 하기 때문이다. 따라서, 본 발명이 보다 넓은 응용예를 가질 수 있으나, 본 명세서에서는 주로 마그네슘 합금을 기준으로 하여 기술된다.

본 발명에 따른 주조장치는 합금의 공급을 유지하는 공급 용기, 상기 용기가 포함되고 합금의 공급을 유지하기 위해 상기 용기가 적합한 주조 온도로 가열될 수 있는 노, 상기 용기로부터 측방향 바깥쪽으로, 그리고 상기 노 상에 또는 상기 노와 관련하여 장착되는 다이, 상기 용기와 상기 다이 간의 연통을 제공하는 도관(conduit), 및 상기 용기로부터 상기 다이에 의하여 형성되는 다이 캐비티로의 상기 합금의 유동을 가능하게 하거나 또는 방지하기 위하여 실질적으로 수평방향 축선에 대하여 상기 노, 상기 용기 및 상기 다이를 포함하는 조립체를 가역적으로 경사지게 하는 수단을 구비한다.

상기 장치에서, 상기 조립체를 가역적으로 경사지게 하는 수단은 2 가지 가능한 모드들 중 적어도 제 1 모드에서 작동할 수 있다. 상기 두 모드 중 제 1 모드는 여러 번 반복되는 주조 사이클들에서의 상기 장치의 작동을 위해 사용될 수 있다. 제 1 모드에서, 상기 조립체는 일 사이클의 완료시 그리고 다음 사이클의 개시 전에 점유하고 상기 용기로부터 다이로의 합금의 유동이 방지되는 제 1 비-주조(non-casting) 위치와, 용기로부터 다이로의 유동을 가능하게 하는 제 2 주조 위치 사이에서 경사질 수 있다. 제 2 모드는 주조 실행(run)의 완료시 사용되거나 또는 장치의 유지 또는 수리를 가능하게 할 수 있다. 제 2 모드에서, 조립체는 주조 위치로부터 멀어지는 방향으로 비-주조 위치를 넘어 있는 제 3 저장 위치로 경사질 수 있다. 조립체가 저장 위치에 있는 경우, 제 1 모드에서 피봇되는 동안 도관 내에 포함되어 있던 합금은 다시 용기 내로 흘러 들어갈(drain) 수 있다.

용기는 주조 사이클에서 소비되는 합금의 볼륨보다 실질적으로 더 큰 용융된 합금의 볼륨을 유지할 수도 있다. 용기는 조립체가 비-주조 위치에 있는 경우 용기에 대해 실질적으로 일정한 레벨로 상기 합금의 상부 자유 표면을 유지하기 위해 필요할 때 새로운 합금을 수용할 수 있는 것이 바람직하다. 하지만, 합금의 표면은 비교적 좁은 범위 내에서 일정한 레벨로부터 가변적일 수도 있다. 상기 범위의 크기는 장치의 크기에 따라 변할 수 있으나, 예를 들어 대략 바람직한 레벨의 ±30 mm보다 많지 않은, 예컨대 ±15 mm일 수 있다. 합금은 흡입 작용(syphon action)에 의한 것과 같이 장치에 인접한 보다 큰 유지(holding) 노로부터 용기로 공급될 수 있다. 대안적으로, 연속적인 사이클들 사이에서 필요할 경우, 때때로 예컨대 용기에서 용융될 솔리드 합금을 부가함으로써 용기에 합금이 부가될 수도 있다.

조립체가 경사질 수 있는 위치들은 고정된 각도 위치들에 대한 피봇팅에 의해 달성될 수 있다. 이는 상술된 각각의 3 가지 위치들 및 본 명세서에서 후술되는 제 4 위치를 포함한다. 하지만, 각 사이클에 대해 실질적으로 균일한 압력 수두(pressure head)를 얻기 위하여 연속하는 주조 사이클들에서 충분히 증가하는 각도만큼 비-주조 위치로부터 주조 위치까지 경사질 수 있는 조립체에 장점이 존재할 수 있다. 즉, 경사 각의 증가는 각 주조 사이클에서 용융된 금속의 손실을 허용하도록 설계될 수 있다. 물론, 용기 내의 합금의 볼륨을 증가시킬 필요가 있기 전에 증가된 경사 각이 실용적인 사이클들의 수에 대한 제한들이 존재한다.

일 형태에서, 도관은, 가장 바람직하게는 조립체가 비-주조 위치에 있을 경우 용기 내의 합금의 레벨 아래에 있는 위치에서 용기의 제 1 단부를 갖는다. 그 구성은 상기 위치 위의 용융된 합금의 압력 수두가 제 1 모드에서의 조립체의 피복팅 동안 유지될 수 있고 합금의 압력 수두는 조립체가 비-주조 위치에서 주조 위치로 경사짐에 따라 증가되도록 이루어진다. 조립체가 주조 위치에 있을 때, 압력 수두는 최대에 이르고, 용기 내의 합금의 레벨은 다이 캐비티의 가장 높은 지점보다 충분히 위쪽에 있어 다이 캐비티의 완전한 충전을 가능하게 한다.

도관이 연장되는 위치로부터, 도관은 용기로부터 먼 쪽으로 지나고, 측방향으로는 노의 벽을 통해 그리고 바깥쪽으로는 다이의 제 2 단부로 나아간다. 조립체가 주조 위치에 있는 경우, 적어도 본 발명의 바람직한 형태들에서는 용기 내에 조성된 합금의 압력 수두 아래의 다이 캐비티 내로 합금이 위쪽으로 유동해 들어가 상기 다이 캐비티를 채울 수 있도록 하는 방식으로 도관이 다이와 연통된다. 필수적인 것은 아니나, 도관은 비-주조 위치의 조립체에 의하여 다이 캐비티 바로 아래에 있는 위치에서 상기 다이 캐비티와 연통되는 것이 바람직하다. 어떠한 경우에서도, 비-주조 위치의 다이가 개방된 조립체에 의하여, 용기 및 도관 각각의 합금의 레벨이 도관의 제 2 단부 및 다이의 고정된 부분에 인접하게 연장되는 동일한 수평면 내에 있도록 하는 높이에 그리고 용기로부터 측방향 바깥쪽으로 다이가 배치되는 것이 가장 바람직하다.

도관은 비교적 길다. 노 내의 도관의 제 1 부분은 노에 의해 가열되어, 다이로 흐르는 합금의 연속적인 냉각의 위험을 저감시킨다. 노와 다이 사이의 도관의 제 2 부분은 연속적인 냉각으로부터 보호되는 것이 바람직하다. 이러한 보호를 위하여, 도관은 내열성 절연재료로 이루어지거나 제 2 부분에 절연 슬리브가 제공될 수 있다. 하지만, 특히 강과 같은 적합한 재료로 이루어지는 도관의 제 2 부분은 제 2 부분 주위의 전기 저항 코일의 제공하는 등의 방법에 의해 가열되는 것이 바람직하다.

도관은 노를 통해 그리고 노로부터 바깥쪽으로 연장되되, 비-주조 위치에 있는 경우의 조립체에 대해 하향 경사지는 제 1 단부로부터의 길이의 주요 부분을 가질 수도 있다. 상기 주요 부분은, 예를 들어 수평으로부터 대략 5°내지 15°의 각도로 경사질 수 있다. 용기로부터 먼 주요 부분의 단부로부터, 도관은 다이에 대해 위쪽으로, 예컨대 실질적으로 수직방향으로 연장되는 보다 짧은 부분을 갖는다. 주요하고 보다 짧은 부분들의 상대적인 길이들 및 주요 부분이 수평으로부터 하향 경사지는 각도는, 조립체를 비-주조 위치와 주조 위치 사이에서 피봇팅할 수 있도록 하는데에 비교적 작은 각도의 피폿팅이 필요하도록 이루어진다. 상기 피봇팅의 각도는, 예를 들어 대략 15°내지 30°, 예컨대 20°내지 25°일 수 있다. 보다 짧은 부분은 주요 부분이 수평으로부터 경사지는 각도의 보충각(complement)에 실질적으로 대응되는 예각으로 상기 주요 부분으로부터 상향 연장될 수도 있다. 대안적으로, 도관은 주요 부분으로부터 보다 짧은 부분까지의 만곡된 전이부를 제공하는 중간 부분을 가질 수도 있다.

용기로부터 도관이 연장되는 위치는, 예컨대 비-주조 위치와 주조 위치 사이의 피봇팅의 상대적으로 작은 각도의 사용을 촉진하기 위한 것이다. 상술된 바와 같이, 상기 위치는 조립체가 비-주조 위치에 있을 경우 용기 내의 합금 레벨의 아래에 있는 것이 가장 바람직하다. 상기 용기는 도관이 연장되는 직립(upstanding) 벽을 갖는 것이 가장 바람직하며, 상기 벽은 수직방향에 대해 소정의 작은 각도를 넘지 않으며, 조립체는 비-주조 위치에 있는 것이 바람직하다. 따라서, 조립체가 상기 위치로부터 피봇팅될 때, 도관이 연장되는 위치 위의 합금의 압력 수두는 조립체가 주조 위치로 피봇팅될 때 실질적으로 증가될 수 있다. 또한, 이러한 효과를 최대화 시키기 위하여, 조립체가 피봇가능한 축선은 상기 위치로부터 멀어지는 쪽으로 용기의 중심선을 넘어 수평방향으로 이격되어, 상기 축선과 상기 위치 간의 간격이 도관의 주요 부분의 길이에 대해 상당 범위에 걸쳐 있도록 한다. 예를 들어, 상기 간격은 상기 길이의 40% 이상일 수 있으나, 상기 길이의 대략 50%를 초과하는 것이 바람직하다.

적절한 일 형태에서, 용기는 피봇 축선에 대해 수직한 U자형 단면의 트러프(trough)를 포함한다. 상기 형태에서, 도관은 상기 U자 형상에 의해 형성되는 대향되는 측벽들 중 하나로부터 연장되는 한편, 피봇 축선은 상기 벽들 중 다른 하나를 향하여 오프셋되거나 또는 필요하다면 그를 넘어 이어질 수 있다. 상기 형태의 용기는 각 단부에서 각각의 상향 연장되는 벽을 가질 수 있으며, 상기 벽들은 피봇 축선에 대해 가로방향으로, 예컨대 실질적으로 수직방향으로 연장된다. 상기 형태 또는 다른 형태에서, 용기는 필요하다면 합금의 표면에 걸쳐 보호 분위기(protective atmosphere)의 유지를 가능하게 하는 커버를 갖는 것이 가장 바람직하다. 상기 커버는 새로운 합금이 용기로 공급될 수 있는 개방가능한 포트를 가질 수 있다. 대안적으로, 흡입 파이프는 흡입 작용에 의해 용기 내의 합금의 레벨의 유지를 가능하게 하기 위해 커버를 통해 연장될 수도 있다.

상기 용기는 용기의 내부를 2 개의 챔버들 또는 섹션들로 나누는 가로방향 배플(baffle) 또는 파티션을 가질 수도 있다. 용기가 상술된 바와 같은 트러프인 경우, 가로방향 배플은 단부 벽들의 중간, 예를 들어 단부 벽들 사이의 중앙-로(mid-way)에 있을 수 있다. 도관은 챔버들 중 제 1 챔버 또는 섹션들 중 제 1 섹션들로부터 연장될 수 있는 한편, 새로운 합금은 제 2 챔버 또는 섹션으로 공급될 수 있다. 배플은 그를 관통하는 개구부들을 갖거나, 또는 배플의 에지와 용기의 베이스 표면 사이에 개구부들이 형성되어 있어, 제 2 챔버로 공급되는 새로운 합금이 도관이 연장되는 제 1 챔버까지 그를 통과해 유동할 수 있다. 그 구성은 주조 작업 동안 합금이 제 1 주조 챔버로부터 도관으로 유동하는 것을 방해하지 않고 고체 덩어리의 합금(solid lumps of alloy)이 합금이 제 2 충전(charging) 챔버에 존재할 수 있도록 되어 있다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 다이는 다이가 노 상에 또는 노와 관련하여 장착되는 하부 및 다이를 개방 및 폐쇄하기 위하여 노에 대해 이동가능한 상부를 갖는다. 상기 실시예에서, 다이에는 다이가 개방될 때 도관의 제 2 단부에서 용융된 합금의 표면을 보호하기 위하여 보호 커버 가스를 다이 캐비티에 공급하는 공급 수단이 제공된다. 공급 수단은 내부의 합금의 고체화시 그리고 주조 위치로부터 비-주조 위치로의 조립체의 경사부여 직전에 다이 캐비티 내로의 유동을 위해 다이에 보호 가스를 제공하도록 작동가능한 것이 바람직하다. 그 구성은 용융된 합금을 다이로부터 빼낼 때, 도관의 제 2 단부에서 초래된 압력의 저감이 보호 가스를 도관의 제 2 단부 내로 유동시키도록 되어 있다. 이해할 수 있겠지만, 보호 가스는 약간 양압으로 공급되어, 다이 캐비티 및 도관의 제 2 단부 내로의 유동을 가능하게 한다. 다이 캐비티 내 보호 가스의 도관으로의 유동은 제품의 표면과 다이 캐비티를 형성하는 다이 표면들 사이에 약간의 간극을 제공하는 주조물인 제품의 본질적인 수축에 의해 촉진된다.

커버 가스는 분할 평면에서 다이 부분들 중 하나 또는 그 각각에 형성되는 1 이상의 채널들을 따라 다이 캐비티 내로 유동할 수 있는 것이 바람직하다. 상기 가스는 분할 평면이 형성되는 다이 부분들의 표면의 외주부로 공급될 수도 있다. 적절한 일 형태에서, 가스는 적절한 공급 소스로부터 상기 외주부 주위에서 연장되는 챔버로 공급되고, 예를 들어 다이의 분할 평면에서 형성되는 복수의 통로를 따라 챔버로부터 다이 캐비티로 유동할 수 있다.

조립체가 주조 위치에 대해 경사질 때, 다이 캐비티 내로 유동하는 합금은 공기 및 보호 가스를 변위시킨다. 따라서, 각각의 주조 사이클에서 새로운 보호 가스가 공급될 필요가 있다. 상기 장치는 관련 작동 파라미터들에 반응하여 보호 가스의 공급 타이밍을 적절하게 잡아주는 수단을 포함하는 것이 바람직하다.

보호 커버 가스를 공급하는 수단은 가스가 소스로부터 공급될 수 있는 다이의 공급 포트와 다이 캐비티 사이의 연통을 제공하는 통로들의 시스템을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 통로들의 시스템은 주조 작업 개시시 다이 캐비티 내의 가스가 다이 캐비티 내로 유동하는 용융된 합금에 의하여 정화될 수 있도록 하며, 정화된 가스는 통로들로부터 방출 포트를 통해 방출된다. 각각의 밸브들은 포트들 중 하나가 개방되는 경우 포드들 중 다른 하나를 폐쇄시킬 수 있다.

다이가 장시간 동안 개방되어 유지된다면, 커버 가스를 도관의 다이 단부로 공급하는 것이 바람직하다. 이는, 공급 호스, 건, 스프레이 등에 의해 이루어질 수 있다.

본 발명이 보다 쉽게 이해될 수 있도록, 첨부 도면을 참조한다.

도 1은 본 발명에 따른 주조 장치의 도로서, 비-주조 위치에서의 장치를 나타내는 단면도,

도 2는 도 1에 대응되는 도로서, 주조 위치에서의 장치를 나타내는 도;

도 3은 도 2에 도시된 장치의 확대된 스케일의 부분도;

도 4는 도 3과 유사하지만, 제어 시스템의 일부를 약간 수정된 구성으로 나타낸 도;

도 5는 도 4의 구성 일부의 확대 분해 사시도;

도 6은 도 1 및 2에 나타낸 장치의 확대된 스케일의 추가 부분도;

도 7은 도 6에 나타낸 구성요소의 사시도;

도 8은 도 7의 구성요소를 해제시키는 기구의 개략도;

도 9는 도 1 및 2에 나타낸 장치 일부의 컷-어웨이 사시도;

도 10 내지 13은 도 1 및 2를 참조하여 기술된 노의 개략도이나, 4 가지 상이한 각각의 위치들을 나타내고 있는 도;

도 14 내지 16은 도 4 및 5에 나타낸 제어 시스템에 대한 대안례들의 각각의 도이다.

도 1 및 2를 참조하면, 본 명세서에 도시된 장치(10)는 용융된 합금(15)의 공급을 유지하는 공급 용기(14) 및 상기 용기(14)가 포함되고 주조 온도로 합금(15)을 유지시키기 위해 가열가능한 노(16)를 포함하는 조립체(12)를 갖는다. 조립체(12)는 노(16) 상에 또는 노(16)와 관련하여 용기(14)의 일 측으로부터 측방향 바깥쪽으로 장착되는 다이(18), 및 용기(14)와 다이(18) 간의 연통을 제공하는 도관(12)을 더 포함한다.

조립체(12)는 도 1 및 2에 도시된 도면들에 대해 직각으로 연장되는 실질적으로 수평방향의 축선 "X" 상에서 경사질 수 있도록 장착된다. 이를 가능하게 하기 위해, 노(16)의 각 단부로부터 돌출되는 포이(trunnion;22)가 베이스(B)에 고정되는 스텐션들(stanchions;24)의 쌍 각각에 저널링된다(journalled). 또한, 노(16)의 각 단부에, 조립체(12)를 경사지도록 하기 위해 연장가능하고(extendable) 수축가능한(retractable) 각각의 유압 램(26)이 존재한다.

용기(14)는 U자형상의 주변 플레이트(28) 및 그에 대향되는 단부 벽들(30)에 의하여 형성되는 비교적 짧은 트러프의 형태로 되어 있다. 또한, 단부 벽들(30)의 중간에서, 용기(14)는 개구부들(31)을 가지며 보다 상세히 후술되는 파티션(29) 상의 가로방향 배플을 갖는다. 도관(20)은 플레이트(28)의 일 측 벽(34)으로부터 노(16)의 인접한 측 벽(36)을 통해 다이(18) 아래로 이격된 위치까지 연장되는 주요 부분(32)을 갖는다. 상기 주요 부분(32)의 외측 단부로부터, 도관(20)은 다이(18)와의 연통을 제공하는 보다 짧게 위로 연장되는 부분(38)을 갖는다. 도 6에 가장 잘 나타나 있듯이, 도관 부분들(32)의 내측 단부는 용기(14)의 커넥터(42) 상에 제공되는 환형 플랜지(40)에 연결된다. 상기 플랜지(40)는 도관(20)의 유사 플랜지(44)에 의해 맞댐되는(abutted) 한편, 플랜지들(40, 44)은 보다 상세히 후술되는 클램프 디바이스(45)에 의하여 함께 고정된다.

다이(18)는 하부(46) 및 상부(48)를 갖는다. 상기 부분(46)은 노(16) 상에 또는 노(16)와 관련하여 장착된다. 약간 개략적으로 표현된 도 1 및 2에서는, 기본적으로 부분(46)이 도관(20)의 부분(38)의 상단부상에 장착되는 것으로 도시되어 있다. 하지만, 49로 개략적으로 도시된 바와 같이, 노(16)가 부분(46)이 지지되는 측 브래킷 또는 에이프론(apron)을 갖는 보다 통상적인 구성으로 이루어질 수도 있다. 상부(48)는 부분들(46 및 48)이 다이 캐비티(50)(도 3 참조)를 형성하는 도 2에 도시된 위치와 도 1에 도시된 상승된 위치 사이에서 이동될 수 있다. 이러한 움직임을 위하여, 장치는 유압 램(54)이 장착되는 상단부 상에 직립 가이드들(52)을 갖는다. 램(54)은 다이 부분(46)에 대해 다이의 부분(48)을 상승 및 하강시키기 위해 수축가능하고 연장가능하다.

용기(14)는, 도 1에 도시된 비-주조 위치에서의 조립체(12)에 의하여 합금 (15)의 자유 표면이 커넥터(42)가 용기(14)와 도관(20) 사이의 연통을 제공하는 부분의 위치 위에 있도록 용융된 합금(15)의 볼륨을 유지하도록 설계된다. 상기 위치로부터, 도관(20)의 부분(32)은 용기(14)에 대하여 바깥쪽으로 및 아래쪽으로 연장된다. 그 구성은, 비-주조 위치에서의 조립체(12)에 의하여, 그리고 (도관(20)의 외측 단부가 대기압 상태에 있도록) 다이(18)가 개방되어, 도관(20) 내 합금(15)의 자유 표면이 다이(18) 바로 아래에 있도록 되어 있다. 유압 램(26)의 수축에 의하여, 조립체(12)가 도 2에 도시된 주조 위치로 옮겨지도록 조립체(12)는 도 1 및 2에 도시된 것들에 대해 시계방향으로 축선(X) 상에서 경사질 수 있다. 하지만, 이러한 경사부여 이전에, 램(52)은 하부 다이 부분(46)을 맞물어 주고 이로 인해 주조 위치로의 준비를 위해 다이(18)를 폐쇄시키기 위하여 상부 다이 부분(48)을 아래로 이동시키도록 연장된다.

조립체(12)가 도 1의 비-주조 위치로부터 도 2의 주조 위치로 경사짐에 따라, 도관(20)이 용기(14)로부터 연장되는 위치는 용기(14) 내의 합금(15)의 표면 아래로 더 떨어진다. 상기 위치 위의 압력 수두는 주조 위치에서 최대치까지 증가된다. 또한, 폐쇄된 다이(18) 및 도관(20)의 외측 단부는 용기(14) 내의 합금(15)의 자유 표면에 대해 하강된다. 결과적으로, 합금은 중력의 영향하에 도관(20) 내로, 그리고 도관(20)으로부터 다이 캐비티(50) 내로 유동하게 된다. 캐비티(50)의 최상부는 실질적인 압력 수두 "H"가 캐비티(50) 위에 존재하는 주조 위치에서 용기(14) 내 합금의 표면 아래에 있다. 따라서, 다이 캐비티의 충전은 충전의 완료 및 오프셋된 수축(shrinkage)의 측정을 확실히 하는 충분한 압력 하에서 달성될 수 있 다.

도관(20)의 주요 부분(32)의 길이로 인하여, 조립체(12)가 비-주조 위치로부터 주조 위치로의 이동시 압력 수두(H)를 조성함에 있어 단지 비교적 작은 각도를 통해 경사지도록 하면 충분하다. 상기 각도는, 예를 들어 대략 15°내지 30°, 예컨대 대략 20°내지 25°일 수 있다. 실질적인 압력 수두의 달성은, 비-주조 위치로 조립체(12)와 용기(14)에 대한 도관(20)의 하향 경사, 및 상호 경사지는 부분들(32 및 38)로부터 생성되는 도관(20)의 구부러진 형태 또는 급하게 굽은(dog-leg) 형태에 의한 도움을 받는다. 또한, 압력 수두의 발전(development)은, 도관(20)이 연장되는 용기(14)의 측으로부터 멀어지는 방향으로 용기(14)의 중심선을 넘어 이격되는 축선(X)에 의한, 그리고 플레이트(28)의 측벽(34)의 비교적 직립된 부분으로부터 연장되는 도관(20)에 의한 도움을 받는다.

적어도 마그네슘 합금을 이용한 주조의 경우, 그리고 합금의 산화 및 연소의 위험을 방지하기 위하여 도관(20)의 유출 단부에서 다이(18)가 개방되는 경우, 용기(14) 내에 보호 분위기가 제공되는 것이 가장 바람직하다. 용기(14)에서, 합금(15) 위의 볼륨은 비교적 쉽게 보호된다. 적합한 보호 가스들은 공기 보다 밀도가 높아서 상대적으로 쉽게 보존되는 한편, 가스의 보존은 용기(14)를 커버링하는 리드(lid;55)의 제공으로 인한 도움을 받는다. 도관(20)의 부분(38)의 상단부의 합금에 의하여, 재료는 전방으로 덜 직선이다. 하지만, 도 3 내지 5에 예시된 것과 같은 구성이 유리한 결과를 제공하는 것으로 알려져 있다.

도 3은 비-주조 위치로부터 조립체(12)의 경사부여 개시 직전의 다이(18)를 나타내고 있다. 따라서, 다이(18)가 폐쇄된다. 도 4는 다이 캐비티(50)로부터 캐스팅(56)을 해제하기 위해 다이(18)를 개방하기 직전의, 비-주조 위치로의 조립체(12)의 복귀 후의 상황을 나타내고 있다.

도 3 내지 5에 나타낸 바와 같이, 각각의 하부 및 상부 다이 부분들(46 및 48)은 각각의 주변 플랜지(58, 60)를 갖는다. 도 3에서, 다이 부분(48)의 플랜지(60)는 아래를-향하는(down-turned) 외측 림(62)을 갖는 한편, 시일(64)은 부분(46)의 플랜지(58)의 상부 면에 대해 지지될 수 있도록 림(62)의 하부 에지의 홈(65) 주위에 피팅된다. 도 4 및 5에서, 부분(46)의 플랜지(58)는 위를 향하는(upturned) 외측 림(62)을 갖는 한편, 림(62)의 상부 에지에 대해 지지되는 시일(64)은 부분(48)의 플랜지(60)의 하부 면의 홈(65) 주위에서 피팅된다. 그 구성은, 분할 평면(P) 상에서 부분들(46 및 48)이 접촉하도록 폐쇄되는 다이에 의하여, 플랜지들(58 및 60)이 매니폴드(66)을 형성하도록 이루어진다. 매니폴드(66)에서, 챔버(68)가 부분들(46 및 48)의 주변부 주위에 형성되고 그를 통해 평면(P)이 연장된다. 다이 캐비티(50) 주위에서, 챔버(68) 및 캐비티(50)는 그들 사이에 얇은 통로들(71)을 형성하기 위하여 -부분 46에서, 예시된 구성으로- 부분들 46 및 48 중 1 이상의 표면에 형성되는 복수의 슬롯(70)에 의하여 연통된다.

매니폴드(66)는 챔버(68)와 연통하는 1 이상의 커넥터(72)를 포함한다. 커넥터(72)는 보호 커버 가스가 챔버(68)로 공급될 수 있는 공급 라인(74)에 연결가능하다. 또한, 매니폴드(66)는 가스가 방출 라인(76)을 통한 수집을 위해 챔버(68)로부터 방출될 수 있는 1 이상의 커넥터(75)를 포함한다.

상술된 바와 같이, 조립체(12)가 비-주조 위치에 있고 다이(18)가 개방된 도관(20) 내 합금(15)의 표면은 다이(18) 바로 아래에 있다. 이는, 도 3에 예시된 바와 같이 상기 위치로부터 경사부여되기 이전의 폐쇄된 다이(81) 상에서 케이스를 유지한다. 조립체(12)가 주조 위치로 경사짐에 따라, 도관(20) 내에서 합금이 상승하고, 유입 탕구(78)를 통해 다이로 들어가 그 내부로 흘러 다이 캐비티(50)를 채운다. 다이 캐비티의 충전 확보하기 위한 프로세스들에서, 합금은 도관(20)의 유출 단부 및 캐비티(50) 내에 존재하는 가스를 변위시킨다. 변위된 가스는 통로들(71)을 따라 챔버(68)로 나아간다. 챔버(68)로부터, 변위된 가스는 라인(76)을 통해 방출된다. 이를 확실히 하기 위해, 라인(76) 내의 밸브(80)는 개방되는 한편, 라인(74) 내의 밸브는 폐쇄된다. 밸브들(80 및 82)은 솔레노이드 밸브들인 것이 바람직하다. 주조 위치로의 경사부여에서 다이 캐비티에 의하여 생성되는 캐스팅(56)의 고체화시, 합금은 탕구(78)로의 유입부에서 캐스팅으로부터 좁은 넥(neck)으로 거꾸로(back) 고체화된다. 고체화의 완료시 조립체(12)는 비-주조 위치로 복귀된다. 조립체가 주조 위치로부터 멀어지도록 경사짐에 따라, 도관(20) 내의 용융된 합금의 표면과 탕구(78) 내의 고체화된 합금 사이에 간극(void)을 생성시키는 경향이 있는, 도관(20) 내의 여전히 용융된 합금은 용기(14)를 향하여 다시 빼내어진다.

주조 위치로부터 경사부여의 개시 이전에, 밸브(80)가 폐쇄되고 밸브(82)는 개방된다. 밸브(82)의 개방에 의하여, 보호 가스가 챔버(68) 내로 공급되고, 보호 가스는 통로들(71) 및 다이 캐비티(50)를 통해 도관(20)의 단부 내로 나아갈 수 있다. 이는 고체화시 캐비티(50) 내의 합금의 수축에 의하여 가능해져, 생성된 캐스 팅(56) 주위에 캐스팅(56) 및 탕구 금속 주위의 통로들(71)로부터 도관(20)으로 보호 가스의 유동을 위한 상당히 작은 틈(clearance)을 제공한다. 또한, 보호 가스는 챔버(68) 내로 공급될 수 있도록 대기압을 초과하는 소정의 압력으로 공급되는 한편, 나타낸 바와 같이 도관(20) 내에서 수축된 합금은 도관(20) 내에서 압력의 저감이 발생되도록 하는 경향이 있다.

조립체(12)가 비-주조 위치로 복귀되는 경우, 밸브(82)가 폐쇄된다. 그 다음, 다이의 부분(48)이 상승되고 캐스팅이 제거된다. 하지만, 다이(18)가 개방되는 경우에도, 보호 가스는 공기보다 높은 밀도로 인해 도관(20)의 단부에서 충분히 유지될 수 있다. 따라서, 상기 가스는 주조 사이클들 사이의 비교적 짧은 기간 동안 도관(20) 내의 합금의 상부 표면이 산화되는 것을 방지할 수 있다.

주조 위치와 비-주조 위치 사이에서 조립체(12)에 경사를 부여할 수 있는 것 이외에, 램(26)은 조립체(12)를 저장 위치로 경사시키도록 작동될 수 있다. 이를 위해, 램(26)은 주조 위치로부터 비-주조 위치로 조립체(12)를 복귀시키는데 필요한 것보다 큰 정도로 연장된다. 즉, 조립체(12)는 도 1의 비-주조 위치를 넘어 도 1 및 2의 도면들에 대해 반-시계 방향으로 경사진다. 조립체(12)는 비-주조 위치로부터 저장 위치로 경사질 수 있는 각도는 도관(20) 내의 모든 합금이 다시 용기(14) 내로 유동하기에 충분하게 이루어질 필요가 있다.

용기(14) 내에서 고체화되는 합금은 노(16)로부터 유입되는 열 에너지에 의하여 재용융될 수 있다. 하지만, 합금은 재용융시킬 때의 어려움으로 인해 도관(20) 내에서 고체화되게 해서는 안된다. 저장 위치로의 조립체(12)의 경사부여는 도관(20) 내에서의 합금의 고체화를 회피할 수 있도록 한다. 도시된 바와 같이, 노(16)는 저장 위치의 조립체(12)에 의하여 다이(18)로부터 먼 노(16)의 측을 따라 장착되는 챔버(86) 내로 용융된 합금이 배출되어 들어갈 수 있는 배액 포트(drainage port;84)를 갖는다. 챔버(86)에는 용융된 합금과 함께 슬래그(slag)를 형성하기에 적합한 플럭스(87)가 제공될 수도 있다. 챔버(86)가 비교적 냉온으로 유지될 수 있을 때, 플럭스는 합금과의 접촉시 용융되어 그들의 내용물들을 방출할 수 있는 플라스틱 백들 내에서 유지될 수도 있다. 슬로핑 베이스(sloping base;88)는 챔버(86) 내로의 합금의 배출을 촉진한다.

도관(20)은 때때로 서비스 또는 교체를 위해 제거될 필요가 있을 수도 있다. 이는, 도 6에 도시된 클램프 디바이스(45) 및 구성에 의하여 촉진된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 플랜지들(40 및 44)의 면들은 후퇴된 시트(89)를 갖는 플랜지(44) 및 돌출된 중앙 허브(90)를 갖는 플랜지(40)로 인하여 상호피팅된다. 시트(89)와 허브(90) 사이에는 골이진 개스킷(corrugated gasket;91)이 제공되고, 플랜지들(40 및 44)은 디바이스(45)에 의해 함께 압박되어(urged) 개스킷(91)에서 시일을 달성한다.

각각의 플랜지 40과 44는 테이퍼진 외측 측면을 갖는다. 디바이스(45)는 대향되는 쌍의 클램프 부재들(92 및 93)을 가지며, 그 각각은 플랜지들(40 및 44)이 자리할 수 있는 반원형 홈을 형성한다. 하부 부재(92)에는 평행한 쌍의 나사가공된 로드들(94)이 돌출되어 있으며 상부 부재(93)에는 관통 구멍들이 있다. 부재(93)의 위에는, 압축 스페이서 튜브(92)가 각각의 로드(94) 상에 피팅되어, 로드(94) 상에 서 조여져 튜브(95) 상으로 하향되는 너트(96)가 부재들(92 및 93)이 함께 끌어당겨지도록 한다. 각 부재(92 및 93)의 홈은 플랜지들(40 및 44)의 테이퍼진 측들에 대해 지탱되는 테이퍼진 측들을 갖는다. 따라서, 너트들(96) 또는 로드들(94)을 조이는 것은 개스킷(91)을 잡아주도록 플랜지들(40 및 44)을 함께 견고하게 가압하는 역할을 한다.

도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 로드들(94) 및 튜브들(95)의 상단부들은 노(16)의 최상부들을 통해 돌출해 있다. 따라서, 너트들(96)은 필요에 따라 쉽게 조여지거나 해제될 수 있다. 또한, 도 7에 가장 잘 나타나 있듯이, 상부 부재(93)는 로드들(94) 사이에서 위쪽으로 돌출된 로드(97)를 갖는다. 로드(97)는 매뉴버링 디바이스(manoeuvring device;45)에서 사용하기 위한 핸들로서의 역할을 한다. 하지만, 도 8에 도시된 바와 같이, 너트(98)는 로드(97) 상에 중량의 슬리브(99)를 위치설정한 후에 로드(97)의 나사가공된 상단부 상에 제공될 수 있으며, 그 구성은 너트들(96)을 느슨해지도록 한 후에 부재들(92 및 93)을 분리시키는데 사용하기 위한 충격 해머(impact hammer)로서 작동가능하게 되어 있다.

도 9를 참조하면, 본 명세서에서 나타낸 용기(14)의 사시도가 배플(29)을 나타내기 위해 잘려져 나가 있다(cut-away). 배플은 플레이트(28)의 내측 U자형상 표면에 합치하는(conform) 형상으로 되어 있고 플레이트(28)에 대한 용접에 의해 제 위치에 고정된다. 배플(29)은 용기(14)의 단부 벽들(30)과 실질적으로 평행하며 그들 사이의 중앙-로에 배치된다. 따라서, 용기(24)의 내부는 도관(20)이 연장되는 제 1 챔버(14a)와 제 2 챔버(14b)로 나누어진다. 챔버(14b)에 새로운 합금이 공급 될 수 있으며, 챔버(14a) 내의 용융된 합금을 필요한 레벨로 유지하기 위하여, 합금이 챔버(14b)로부터 챔버(14a)로 유동할 수 있도록 하기 위한 구멍들(31)이 배플(29)에 제공된다. 배플(29)은 비-주조 위치의 조립체(12)에 대하여 실질적으로 수평방향의 중앙-섹션(29a)을 갖는 상부 에지를 가지며, 상기 중앙-섹션(29a)의 각 단부에는, 바깥쪽으로 그리고 위쪽으로 경사진 단부 섹션(29b)이 있다. 용기(14) 내의 합금의 요구되는 레벨은 조립체(12)가 비-주조 위치에 있을 경우 29a의 중앙부 아래에 있고 조립체(12)가 주조 위치 및 저장 위치 각각에 있는 경우 각각의 단부(29b) 아래에 있도록 되어 있다.

도 10 내지 13 각각을 참조하여, 본 명세서에서 나타낸 장치(110)는 도 1 및 2의 장치(10)과 매우 유사하다. 일반적으로, 장치(110)의 구조 및 장치(110)를 이용하는 주조 작업들은 도 1 및 2의 설명으로부터 이해될 것이다. 장치(110)의 구성요소들에 대한 언급이 있을 때까지, 그들은 장치(10)의 대응되는 구성요소들에 100을 더한 것과 같은 참조부호를 갖는다. 하지만, 도 1 및 2의 스타운첸들(staunchens;24) 및 램(26)에 대응되는 스타운첸들 및 램은 설명을 간명히 하기 위해 생략되었다.

도 11 및 12는 도 1의 것에 대응되는 비-주조 위치에서 장치 및 도 2의 것에 대응되는 주조 위치에서의 장치를 각각 나타내고 있다. 따라서, 도 11에서, 조립체(112)는 도 12에 나타낸 주조 위치로의 움직임에 대비하는 비-주조 위치에 있다. 이들 위치들 간의 움직임에서 작동의 실시형태들은 기본적으로 도 1 및 2에 기술된 것과 같다.

도 10은 도 12의 주조 위치로부터 도 11의 비-주조 위치로 이동된 후의 장치(110)를 나타내고 있으며, 그 후 비-주조 위치를 넘어 파크(park) 또는 저장 위치로 이동된다. 예를 들어, 주조 활동의 종료시 취해질 수 있는 후자의 위치에서, 도관(120)의 주요 부분(132)은 수평 위로 약간 경사지도록 용기(114)로부터 상향 경사진다. 결과적으로, 합금(115)은 개방된 다이(118)의 하부 다이 부분(146)으로부터 그리고 도관(120)으로부터 용기(114) 내로 다시 배출된다.

도 13은 비어진 위치에서의 조립체(112)를 나타내고 있다. 도 11의 비-주조 위치를 통해 그리고 도 12의 주조 위치로 그리고 그를 넘도록 조립체에 경사를 부여함으로써, 도 10의 파크 또는 저장 위치로부터 비어진 위치로 이동된다. 하지만, 파크 또는 저장 위치를 떠나기 이전에, 도관(20)이 수정된다. 제 1 구성에서는, 도관(210)이 제거될 수 있도록 클램프 디바이스가 느슨해지며, 그 후 상기 도관은 또 다른 도관(120a)으로 교체된다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 도관(120a)은 직선형이며 용기(114) 커넥터(142)의 직렬의 연속성(in-line continuation)을 제공한다. 그 구성은, 조립체(112)가 비어진 위치로 경사짐에 따라, 합금이 용기(114)로부터 방출되어 적절한 저장용기(receptacle;100) 내에 수용될 수 있도록 되어 있다. 도 13에서, 조립체는 어느 정도(part-away) 비어진 위치에 있다. 조립체(112)는 용기(114) 내의 모든 합금이 저장용기(100) 내로 방출될 수 있는 비어진 위치에 이르도록 도 12의 주조 위치를 넘어 더욱 경사질 필요가 있다.

도 12에 예시된 제 2 구성에서, 커넥터(142)로부터 먼 주요 부분(132)의 단부는 제거가능한 캡(101)을 갖는다. 용기(114)를 비울 필요가 있을 경우, 조립체 (112)가 도 10의 파크 위치에 있을 때 캡(101)이 제거된 다음, 도 12에서 점선으로 도시된 직렬의 짧은 도관(102)이 피팅된다. 추가 변형례로서, 101은 도관(102)이 부착될 수 있는 밸브 부재를 나타내고 있다. 밸브 부재(101)는 조립체가 어떠한 위치에 있든지 도관(102)이 피팅될 수 있도록 하며, 상기 밸브 부재(101)는 도관(102)을 통한 유동을 방지하는 위치 또는 가능하게 하는 위치들 사이에서 조정가능하다. 도 14 내지 16은 보호 가스를 분배하고(distribute) 대기 가스를 변위시키는 시스템 및 다이의 형태에 있어서의 도 4 및 5의 구성에 대한 대안례들을 나타내고 있다. 도 14 내지 16의 구성의 부분들은 도 4 및 5의 부분들에 대응되며, 100을 더한 참조부호를 갖는다.

도 14는 하부 및 상부 다이 부분들(146 및 148)을 갖는 다이(118)의 부분단면도이며, 다이(118)가 폐쇄되는 경우 부분들 146과 148 사이에는 주변 다이 몸체 조립체(peripheral die body assembly;102)가 있다. 부분들(146 및 148)은 몸체 조립체(102)와 함께 다이 캐비티(150)를 형성한다. 따라서, 부분들(146 및 148)이 만나는 분할 평면이 존재하기 보다, 부분들(146 및 148) 각각의 몸체 조립체(102)의 각각의 표면과 만난다.

몸체 조립체(102)는 복수의 세장형(elongate) 부재(103)를 포함하며, 그 중 하나의 일부가 도 15 및 16에 도시되어 있다. 상기 부재들(103)은 인접한 부재들(103)이 만나는 연귀맞춤(mitred) 단부들을 갖는다. 또한, 상기 부재들(103)은 보호 가스를 다이 캐비티(150)로 공급하고 다이 캐비티(150)로부터 대기 가스를 정화시킬 수 있는 유동 시스템을 형성한다.

각 부재(103)의 상부 및 하부 표면들(103a)에는, 외측 면(103b)에 인접한 길이방향 홈(104)이 형성된다. 각각의 홈(104)으로부터, 복수의 얕지만 비교적 넓은 채널들(105)이 내측의 다이 캐비티 형성 면(103c)까지 연장된다. 보어(106)는 각 홈(104) 간의 연통을 제공하는 한편, 외측 면(103b)에서의 유입 포트(107)는 보어(106)와 연통한다. 도 14에 도시된 바와 같이 폐쇄된 다이에 의하면, 각각의 홈(104) 및 그것의 채널들(105)은 길이방향 통로(104a) 및 얕은 통로(105a)를 각각 형성하기 위하여 다이 부분들(146 및 142)의 인접한 부분들에 의하여 커버링된다. 그 구성은, 가스가 108에서 부분적으로 도시된 가스 유동 라인으로부터 포트(107)를 통해 통로(104a)로 유동한 다음, 통로(105a)를 통해 다이 캐비티(150) 내로 유동하거나 또는 라인(108)을 통한 방출을 위해 역방향으로 캐비티로부터 유동될 수 있도록 되어 있다.

각 부재(103)의 일 연귀맞춤 단부(103d), 각각의 교번적(alternate) 부재(103)의 각각의 단부(103d), 또는 각 부재(103)의 각각의 단부(103d)에는, 가스 유동을 위한 유사한 설치물(facility)이 존재한다. 따라서, 도 15 및 16에 나타낸 바와 같이, 외측 면(103b)에 인접한 수직방향 홈(109) 및 홈(109)으로부터 내측 면(103c)까지 연장되는, 얕지만 비교적 넓은 복수의 채널(111)이 존재한다. 홈(109)과 연통하는 포트(113)는 다이 캐비티(105)로의 가스의 유동 또는 다이 캐비티(150)로부터의 가스의 유동을 가능하게 한다. 폐쇄된 다이에 의하면, 홈(109) 및 채널들(111)이 다이 캐비티(105)와 포트(113) 사이에 통로를 제공하도록 인접한 부재들(103)의 대향되는 단부들은 맞댐된다.

그 구성은 도 4 및 5를 참조하여 기술된 구성과 유사하다. 따라서, 1 이상의 부재(103)에 대한 유동 시스템은 필요할 때 다이 캐비티로 공급될 보호 커버 가스의 공급 소스에 연결되는 가스 유동 라인(108)을 구비할 수도 있으며, 1 이상의 다른 부재(103)는 필요할 때 캐비티(150)로부터 가스의 방출을 가능하게 하는 라인(108)을 가질 수 있다. 이 경우에, 연귀맞춤 단부들(103d)에서의 가스 유동을 위한 설치물은 라인(108) 내에서의 유동을 위해 시스템과 상호-연결될 수도 있다. 전체적인 요건은 다이 캐비티(150)가 유입되는 합금에 의한 가스로부터 정화될 수 있고 필요할 경우 보호 가스를 수용할 수 있도록 하는 것이지만, 다수의 구성들이 가능하다.

본 발명의 주조 장치의 실행상의 중요한 다수의 장점들은 도면을 참조한 설명으로부터 이해될 것이다. 따라서, 장치는 용량성을 상당히 확대시키고, 높은 성능의 구성요소들을 포함하는 폭 넓은 범위의 구성요소들을 위한 영구적 몰드 캐스팅의 비용을 절감한다. 또한, 상기 장치는 적은 자본적(capital), 세공적(tooling) 및 운영(running) 비용을 가능하게 하는 한편, 전기 저항 가열에 대해 수정가능하다. 상기 장치는 작은 기계 풋프린트(small machine footprint)를 갖는 한편, 공기를 통한 래들링(ladling)에 대한 필요를 회피할 수 있으며 다이 캐비티를 충전하기 위해 가해지는 압력을 요하지 않는다. 상기 장치는 캐스트 금속의 높은 수율, 통상적으로 대략 95%의 수율을 가능하게 한다.

상기 주조 장치는 열처리가능하고 용접가능한 높은 완성도의 캐스팅들의 생산을 가능하게 하는 것으로 판명되었다. 샌드 코어들을 이용하여, 복잡한 내부 형 상들을 갖는 캐스팅들이 가능하다. 상기 장치는 자동화 산업 및 여타 산업들에 위한 넓은 범위의 제품들을 대해 소량에서 대량의 생산량까지 적절하게 이용될 수 있다.

(본 발명에 따른 장치를 이용하여 생산되는) 캐스팅들은 다이를 벗어나 뛰어난 마감도(excellent finish)를 갖는 것으로 판명되었고, 유동 라인들 또는 변색이 없으며 전체적으로 양호한 외관을 갖는다. 상기 캐스팅들은 뛰어난 표면 디테일 및 명확성(definition)을 가지며 미스런들(misruns)이 없다. 또한, 기계가공된 캐스팅들은 양호하고 확실한(bright) 마무리를 나타낸다. 상기 장치를 이용하여 생산된 캐스팅들에 대하여 측정된 인장 특성들은 중력 영구 몰드-캐스트 합금(gravity permanent mold-cast alloy), 예컨대 AZ-91에 대해 같거나 그를 뛰어 넘어 필적할만한 특성들로 판명되었다.

본 발명의 장치는 등가의 마그네슘 중력 영구 몰드 캐스팅들보다 빠른 사이클 타임들을 가능하게 하며, 급탕구(riser)들을 필요로 하지 않는다. 또한, 상기 사이클 타임들은 등가의 알루미늄 중력 영구 몰드 캐스팅들보다 상당히 더 빠르다. 추가적으로, 예컨대 보호 가스를 이용하는 등의 비용이 대체로 적게 소비되며, 상업적으로 이용가능한 다이 코팅(coat)이 사용될 수 있다. 캐스팅 벽의 두께들은 통상적인 영구 몰드 캐스팅의 두께이다. 또한, 노동비가 적은 수준으로 유지될 수 있다.

마지막으로, 본 발명의 기술적사상 및 범위를 벗어나지 않는, 상술된 부분들의 구조 및 구성들에 다양한 변경, 수정 및/또는 추가가 도입될 수 있다는 것을 이 해해야 한다.

Claims

주조 작업에서 합금의 중력 유동 및 피딩(feeding)을 가능하게 하는 주조 장치에 있어서,

합금의 공급을 유지하는 공급 용기, 상기 용기가 포함되고 적절한 주조 온도로 합금의 공급을 유지하기 위해 상기 용기가 가열될 수 있는 노, 상기 노와 관련하여 상기 용기로부터 측방향 바깥쪽으로 장착되는 다이, 상기 용기 및 상기 다이 간의 연통을 제공하는 도관, 및 상기 용기로부터 상기 다이에 의하여 형성되는 다이 캐비티로 상기 합금의 유동을 가능하게 하거나 또는 방지하도록 상기 노, 상기 용기 및 상기 다이를 포함하는 조립체를 실질적으로 수평방향의 축선에 대해 가역적으로(reversibly) 경사지게 하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 조립체를 가역적으로 경사지게 하는 수단은 일 사이클의 완료시 그리고 다음 사이클의 개시 이전에 상기 조립체가 점유하며 상기 용기로부터 상기 다이로의 합금의 유동이 방지되는 제 1의 비-주조 위치와, 상기 용기로부터 상기 다이로의 유동을 가능하게 하는 제 2의 주조 위치 사이에서 상기 조립체를 경사지게 할 수 있는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 조립체를 가역적으로 경사지게 하는 수단은 상기 주조 위치로부터 멀어지는 방향으로 상기 비-주조 위치를 넘어서 있으며 상기 도관 내의 합금이 상기 용기 내로 배출될 수 있는 제 3의 저장 위치로 상기 조립체를 경사지게 할 수 있는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 조립체를 가역적으로 경사지게 하는 수단은 상기 제 3의 저장 위치로부터 멀어지도록 상기 주조 위치를 통해 그리고 상기 주조 위치를 넘어 제 4의 합금이 비어진 위치로 상기 조립체를 경사지게 할 수 있는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 용기는 주조 사이클 내에 소모되는 합금의 볼륨보다 실질적으로 더 많은 용융된 합금의 볼륨을 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 용기는 상기 조립체가 상기 비-주조 위치에 있는 경우 상기 용기에 대해 실질적으로 일정한 레벨로 상기 용기 내의 상기 합금의 상부 자유 표면을 유지시키기 위하여 필요할 때 새로운 합금을 수용할 수 있는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 도관은 상기 조립체가 상기 비-주조 위치에 있을 경우 상기 용기 내의 합금의 레벨 아래에 있는 위치의 상기 용기에서 제 1 단부를 가져, 상기 비-주조 위치로부터 상기 주조 위치로의 상기 조립체의 피봇팅 동안 상기 위치 위에서 용융된 합금의 압력 수두가 유지될 수 있도록 하고 상기 조립체가 상기 비-주조 위치로부터 상기 주조 위치로 경사짐에 따라 합금의 상기 압력 수두가 증가되도록 하는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 조립체가 상기 주조 위치에 있는 경우, 상기 압력 수두는 최대치에 있고, 상기 용기 내의 합금의 레벨은 완전한 다이 캐비티의 충전을 확실히 하기 위해 상기 다이 캐비티 내의 최고 지점 상당히 위에 있는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

상기 도관이 연장되는 위치로부터, 상기 도관은 상기 용기로부터 멀어지도록, 그리고 상기 노의 벽을 통해 측방향으로 및 상기 다이의 제 2 단부에 대해 바깥쪽으로 나아가고, 상기 도관은, 상기 조립체가 상기 주조 위치에 있는 경우 합금 이 상기 다이 캐비티 내에서 위로 그리고 상기 용기 내에 조성되는 합금의 압력 수두 아래에서 상기 다이 캐비티를 채우도록 하는 방식으로 상기 다이와 연통되는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 도관은 상기 조립체가 상기 비-주조 위치에 있을 경우 상기 다이 캐비티 바로 아래에 있는 위치에서 상기 다이 캐비티와 연통되는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 다이는 상기 용기로부터 측방향 바깥쪽으로 배치되는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 노 내의 상기 도관의 제 1 부분은 상기 노에 의하여 가열가능하여, 상기 다이로의 유동시 상기 합금의 과도한 냉각의 위험을 저감시키고, 상기 노와 상기 다이 사이의 상기 도관의 제 2 부분은 과도한 냉각으로부터 보호되는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 12 항에 있어서,

상기 도관은 내열성 절연재료로 이루어지고, 상기 도관의 제 2 부분에는 절연 슬리브가 제공되는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 12 항에 있어서,

상기 도관의 제 2 부분은 상기 제 2 부분 주위의 전기 저항 코일에 의하여 가열가능한 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 도관은 상기 노를 통해 그리고 상기 노로부터 바깥쪽으로 연장되는 길이의 주요 부분을 가지며 상기 비-주조 위치에 있을 경우 상기 조립체에 대해 하향 경사지는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 15 항에 있어서,

상기 도관의 주요 부분은 수평으로부터 대략 5°내지 15°의 각도로 경사지는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,

상기 도관은 상기 용기로부터 먼 주요 부분의 단부로부터 상기 다이로 상향 연장되는 보다 짧은 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 17 항에 있어서,

상기 주요 부분 및 상기 보다 짧은 부분의 상대적인 길이들 및 상기 주요 부분이 상기 수평으로부터 하향 경사지는 각도는, 상기 조립체가 상기 비-주조 위치와 상기 주조 위치 사이에서 피봇팅될 수 있도록 하는데 비교적 작은 각도의 피봇팅이 필요하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 18 항에 있어서,

상기 피봇팅 각도는 대략 15°내지 30°인 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 용기는 상기 도관이 연장되는 직립 벽을 가지며, 상기 벽은 상기 조립체가 상기 비-주조 위치에 있는 경우 수직에 대해 소정의 작은 각도보다 크지 각도로 이루어져, 상기 조립체가 상기 위치로부터 피봇팅됨에 따라, 상기 조립체가 상기 주조 위치로 피봇팅될 때 상기 도관이 연장되는 위치 위로 합금의 압력 수두가 실질적으로 증가될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 20 항에 있어서,

상기 조립체가 피봇가능한 축선은 상기 위치로부터 멀어지는 방향으로 상기 용기의 중심선을 넘어 수평방향으로 이격되어, 상기 축선과 상기 위치 사이의 간격이 상기 도관의 주요 부분의 길이에 대해 상당 범위에 이르도록 되어 있으며, 상기 간격은 상기 길이의 대략 40% 이상인 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 용기는 상기 피봇 축선에 수직한 단면에서 U자형인 트러프(trough)를 포함하며, 상기 도관은 상기 U자 형상에 의하여 형성되는 대향되는 측벽들 중 하나의 측벽으로부터 연장되고, 상기 피봇 축선은 상기 측벽들 중 다른 하나를 향하여 또는 그를 넘도록 오프셋되는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 22 항에 있어서,

상기 용기는 상기 합금의 표면에 걸쳐 보호 분위기의 유지를 가능하게 하는 커버를 갖는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,

상기 용기는 상기 용기의 내부를 2 개의 챔버 또는 섹션으로 나누는 가로방향의 배플 또는 파티션을 가지며, 상기 도관은 상기 챔버들 중 제 1 챔버 또는 섹션들 중 제 1 섹션으로부터 연장되고, 상기 용기는 제 2 챔버 또는 제 2 섹션으로 새로운 합금이 공급될 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 24 항에 있어서,

상기 배플은 상기 제 2 챔버로 공급되는 새로운 합금이 그를 통해 상기 도관 이 연장되는 상기 제 1 챔버로 유동될 수 있도록 하는 한편, 상기 제 2의 충전 챔버 내에 존재하는 합금의 솔리드 럼프들이 주조 작업 동안 상기 제 1의 주조 챔버로부터 상기 도관으로 유동하는 합금을 방해하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 1 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 다이는 상기 다이가 상기 노와 관련하여 장착되는 하부 및 상기 다이를 개방 및 폐쇄하기 위해 상기 노에 대해 이동가능한 상부를 갖는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 26 항에 있어서,

상기 다이에는 상기 다이가 개방되는 경우 상기 도관의 제 2 단부에서, 용융된 합금의 표면을 보호하기 위해 상기 다이 캐비티에 보호 커버 가스를 공급하는 공급수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 27 항에 있어서,

상기 공급수단은 상기 다이 캐비티 내에서의 합금의 고체화시 그리고 상기 주조 위치로부터 상기 비-주조 위치로의 상기 조립체의 경사부여 직전에 상기 다이 캐비티 내로의 유동을 위해 상기 다이에 보호 가스를 제공할 수 있어서, 용융된 다이가 상기 다이로부터 빼내어질 때, 상기 도관의 제 2 단부에서 초래된 압력 강하 가 보호 가스를 상기 도관의 제 2 단부 내로 유동하도록 하는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 28 항에 있어서,

상기 커버 가스는 분할 평면에서 상기 다이 부분들 중 하나 또는 그들 각각에 형성되는 1 이상의 채널들을 따라 상기 다이 캐비티 내로 유동할 수 있는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 29 항에 있어서,

상기 가스는 복수의 통로를 따르는 상기 챔버로부터 상기 다이 캐비티로의 유동을 위해 상기 다이의 주변부 주위에서 연장되는 챔버로 공급될 수 있는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 27 항 내지 제 30 항에 있어서,

상기 장치는 주조 작업 파라미터들에 반응하여, 적절하게 보호 가스의 공급 타이밍을 조절하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 주조 장치.