KR20080031082A - 냉간 주조 장치의 샷 슬리브 및 이를 이용한 냉간 주조장치 - Google Patents

냉간 주조 장치의 샷 슬리브 및 이를 이용한 냉간 주조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 샷슬리브의 일부분(뜨거운 용융된 물질과 접촉하여 침식이 발생하는 부분)을 교체 가능하도록 하여 유지비용을 절감시키고 제품의 품질을 향상시키는 냉간 주조 장치의 샷 슬리브 및 이를 이용한 냉간 주조 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 냉간 주조 장치의 샷 슬리브는 다이 사이에 형성된 빈 공간에 용융된 물질을 주입하여 형상을 제작하는 것으로, 상기 샷 슬리브는 용융된 물질과 접촉하여 침식이 발생하는 부분을 교체하여 사용할 수 있다.
주조(die casting), 샷 슬리브(shot sleeve), 플래튼(platen)

Description

냉간 주조 장치의 샷 슬리브 및 이를 이용한 냉간 주조 장치{SHOT SLEEVE FOR COLD CHAMBER DIE CATING MACHINE AND COLD CHAMBER DIE CASTING MACHINE USING THE SHOT SLEEVE}
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 냉간 주조 장치를 보인 개략도이다.
도 2는 본 발명의 첫번째 실시예에 따른 냉간 주조 장치의 샷 슬리브의 구조를 보인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 첫번째 실시예에 따른 냉간 주조 장치의 샷 슬리브의 구조를 보인 정면도이다.
도 4는 본 발명의 두번째 실시예에 따른 냉간 주조 장치의 샷 슬리브의 구조를 보인 단면도이다.
도 5는 종래의 샷 슬리브에서 침식이 발생된 것을 보여주는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 고정 다이 (die) 20: 가동 다이
30: 고정 플래튼(platen) 40: 가동 플래튼
50: 샷 슬리브(shot sleeve) 60: 주입구
80: 플런저(plunger)
본 발명은 냉간 주조 장치의 샷 슬리브 및 이를 이용한 냉간 주조 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 샷 슬리브의 일부분(뜨거운 용융된 물질과 접촉하여 침식이 발생하는 부분)을 교체 가능하도록 하여 유지비용을 절감시키고 제품의 품질을 향상시키는 냉간 주조 장치의 샷 슬리브 및 이를 이용한 냉간 주조 장치에 관한 것이다.
주조(die casting)는 용융된 물질을 다이(die)에 주입하여 부품을 제조하는 방법이다. 주조는 다른 제조 방법에 비하여 강도가 떨어지나 비용이 싼 장점이 있다. 따라서, 자동차의 소모 부품, 휴대폰 케이스, 전기, 전자부품, 가정용품, 산업용품 등 전 분야에 걸쳐 주조에 의한 가공방법이 다양하게 적용되고 있다.
주조에 의하면, 용융된 물질은 샷 슬리브(shot sleeve)에 형성된 주입구에 부어진다. 상기 샷 슬리브에 부어진 용융된 물질은 유압에 의해 구동되는 플런저(plunger)에 의해 다이 사이에 형성된 캐비티(cavity)로 충진된 후 제품으로 성형된다.
일반적으로 주조에는 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 구리(Cu), 아연(Zn), 그리고 플라스틱 등의 물질이 사용된다. 특히, 알루미늄과 마그네슘은 660~720℃ 정도의 온도로 가열되며, 아연은 430℃ 정도의 온도로 가열되고, 구리는 1000℃ 이상의 온도로 가열되어 사용된다.
따라서, 높은 온도로 가열되어 용융된 물질을 샷 슬리브 내로 부으면, 샷 슬 리브 내에 용융된 물질과 최초로 접촉하는 부분에는 용융된 물질의 낙하에 따른 중력에 의한 충격이 생기게 된다. 또한, 용융된 물질과 샷 슬리브 사이의 온도차에 의한 열충격에 의하여 샷 슬리브에 크랙이 발생하게 되고, 이는 샷 슬리브의 조기 침식의 원인이 되고 있다.
따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 샷 슬리브 내에서 용융된 물질과 최초로 접촉하는 부분에 침식이 발생하여 샷 슬리브 내의 표면이 고르지 못하게 되었다.
이 경우, 플런저가 샷 슬리브 내부를 지나가며 용융된 물질을 밀어내는 동안고르지 못한 표면에 남아 있는 용융된 물질들에 의하여 그 움직임이 제한을 받았다. 따라서, 상기 플런저가 설정된 속도로 움직이지 못하고, 설정된 압력을 용융된 물질에 가하지 못하여 제품의 품질이 조악해지는 문제점이 있었다.
한편, 종래의 샷 슬리브는 일체형으로 형성되어 있으므로, 샷 슬리브의 일부에서 침식이 발생하면 전체를 교체해야 하였다. 따라서, 유지비용이 많이 드는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 샷 슬리브에서 용융된 물질과 최초로 접촉하는 부분을 코팅하여 사용하기도 하였다. 그러나, 샷 슬리브를 코팅하더라도 침식이 발생하는 것을 완전히 막지는 못하였으며, 샷 슬리브 전체를 교체해야 하는 문제점은 여전히 남아 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 샷 슬리브 에서 침식이 자주 발생하는 부분(슬리브 내로 부어지는 용융된 물질과 최초로 접촉하는 부분)을 교체 가능하도록 하여 유지비용 및 보수비용을 절감하고 제품의 품질을 향상시키는데 그 목적이 있다.
또한, 샷 슬리브의 교체를 편리하게 하는데 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 냉간 주조 장치의 샷 슬리브는 다이(die) 사이에 형성된 캐비티(cavity)에 주입되도록 용융된 물질을 가이드(guide)하는 것으로, 상기 샷 슬리브는 용융된 물질과 최초로 접촉하여 침식이 발생하는 부분을 교체하여 사용할 수 있다.
본 발명의 제1실시예에 따른 냉간 주조 장치의 샷 슬리브는, 일측부가 상기 다이에 결합되어 있는 제1부분; 그리고 상기 제1부분의 타면에 착탈 가능하게 결합되어 있으며, 용융된 물질이 부어지는 주입구가 형성되어 있는 제2부분;을 포함할 수 있다.
상기 제2부분은 상기 제1부분에 볼트로 결합되어 있을 수 있다.
본 발명의 제2실시예에 따른 냉간 주조 장치의 샷 슬리브는, 일측부가 상기 다이에 결합되어 있는 제1부분; 그리고 상기 제1부분의 타측부 내주면에 착탈 가능하게 결합되어 있는 제2부분;을 포함하되, 상기 제1부분과 상기 제2부분이 결합되어 있는 부분에 용융된 물질이 부어지는 주입구가 형성되어 있을 수 있다.
상기 제2부분은 상기 제1부분의 타측부 내주면에 압입되어 있을 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 냉간 주조 장치의 샷 슬리브에는, 상기 샷 슬리 브의 길이 방향으로 냉각제 통로가 형성되어 있을 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 냉간 주조 장치는, 고정 플래튼에 고정되어 있는 고정 다이; 가동 플래튼에 고정되어 있으며, 상기 가동 플래튼과 함께 슬라이딩 되고, 상기 고정 다이에 밀착하여 캐비티를 형성하는 가동 다이; 일단이 상기 캐비티에 연결되어 있으며, 용융된 물질이 부어지는 주입구가 형성된 샷 슬리브; 상기 샷 슬리브의 타단에 삽입되어 있으며, 용융된 물질을 상기 캐비티로 주입하는 플런저;를 포함하되, 상기 샷 슬리브는 용융된 물질과 최초로 접촉하여 침식이 발생하는 부분을 교체하여 사용할 수 있다.
본 발명의 제1실시예에 따른 냉간 주조 장치에서 상기 샷 슬리브는, 일측부가 상기 다이에 결합되어 있는 제1부분; 그리고 상기 제1부분의 타면에 착탈 가능하게 결합되어 있으며, 용융된 물질이 부어지는 주입구가 형성되어 있는 제2부분;을 포함할 수 있다.
상기 제2부분은 상기 제1부분에 볼트로 결합되어 있을 수 있다.
본 발명의 제2실시예에 따른 냉간 주조 장치에서 상기 샷 슬리브는, 일측부가 상기 다이에 결합되어 있는 제1부분; 그리고 상기 제1부분의 타측부 내주면에 착탈 가능하게 결합되어 있는 제2부분;을 포함하되, 상기 제1부분과 상기 제2부분이 결합되어 있는 부분에 용융된 물질이 부어지는 주입구가 형성되어 있을 수 있다.
상기 제2부분은 상기 제1부분의 타측부 내주면에 압입되어 있을 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 냉간 주조 장치에서, 상기 샷 슬리브의 길이 방 향으로 냉각/가열 통로가 형성되어 있을 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉간 주조 장치를 보인 개략도이다.
본 발명의 실시예들에 따른 냉간 주조 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 베이스(190)에 고정되어 있는 고정 플래튼(fixed platen)(30)과 베이스(base)(190) 위에서 슬라이딩 되는 가동 플래튼(movable platen)(40)을 포함한다.
상기 고정 플래튼(30)에는 고정 다이(fixed die)(10)가 고정 결합되어 있으며, 상기 가동 플래튼(40)에는 가동 다이(movable die)(20)가 고정 결합되어 있다.
상기 고정 다이(10)와 가동 다이(20) 사이에는 가공하고자 하는 제품의 형상과 같은 형상의 캐비티(cavity)(200)가 형성되어 있다. 따라서, 용융된 물질은 상기 캐비티(200)로 주입된 후 상기 캐비티(200) 내에서 냉각되어 제품으로 완성된다.
상기 가동 플래튼(40)은 클램프(clamp)(120)에 연결되어 있다. 상기 클램프(120)는 제품 성형시에는 상기 가동 플래튼(40)을 상기 고정 플래튼(30) 방향으로 밀어 상기 고정 다이(10)와 상기 가동 다이(20)가 밀착되게 한다. 또한, 제품 성형이 끝난 후에는 상기 클램프(120)는 상기 가동 플래튼(40)을 상기 고정 플래튼(30)의 반대 방향으로 움직여 성형된 제품이 방출되도록 한다.
상기 고정 플래튼(30)과 상기 고정 다이(10)에는 샷 슬리브(shot sleeve)(50)가 결합되어 있다. 상기 샷 슬리브(50)의 일단은 상기 캐비티(200)에 연결되어 있으며, 상기 샷 슬리브(50)의 타단에는 플런저(plunger)(80)가 삽입되어 있다. 또한, 상기 샷 슬리브(50)에는 높은 온도로 가열되어 용융된 물질이 부어지는 주입구(60)가 형성되어 있다. 상기 샷 슬리브(50)는 원통 형상으로 되어 있을 수 있다. 또한, 상기 샷 슬리브(50) 내에서 상기 주입구(60)와 마주보는 부분은 용융된 물질과 최초로 접촉하게 된다. 따라서, 상기 주입구(60)와 마주보는 부분은 용융된 물질의 낙하에 의한 충격과 열 충격에 의하여 침식이 발생하게 된다.
상기 플런저(80)는 피스톤(90)의 일단에 형성되어 있으며, 상기 피스톤(90)의 타단은 실린더(110)에 삽입되어 압력을 인가 받는다. 또한, 상기 실린더(110)에는 압력을 인가하는 어큐뮬레이터(accumulator)(100)가 연결되어 있다.
따라서, 사람이 레이들(ladle)(70)을 이용하거나 래들링 로보트(ladling robot)를 이용하여 용융된 물질을 상기 주입구(60)를 통해 샷 슬리브(50)로 부으면, 상기 피스톤(90)의 일단에 형성되어 있는 플런저(80)는 압력을 받아 용융된 물질을 샷 슬리브(50)를 통하여 고정 다이(10)와 가동 다이(20) 사이에 형성되어 있는 캐비티(200)에 주입한다.
그 후, 용융된 물질이 상기 캐비티(200)에서 냉각되면서 제품이 완성된다.
한편, 상기 샷 슬리브(50)에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 길이 방향으로 냉각/가열 통로가 형성되어 있다. 따라서, 상기 냉각/가열 통로(180)를 통하여 온도조절매체가 이동하며 샷 슬리브의 온도를 조절하게 된다. 여기에서는 냉각/가열 통로가 2개인 것을 예시하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 당업자가 바람직하다고 판단되는 바에 의하여 냉각/가열 통로의 개수를 정할 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조로, 본 발명의 실시예들에 따른 냉간 주조 장치의 샷 슬리브를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 냉간 주조 장치의 샷 슬리브의 구조를 보인 단면도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 냉간 주조 장치의 샷 슬리브의 구조를 보인 정면도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 냉간 주조 장치의 샷 슬리브(50)는 제1부분1(140)과 제2부분(130)을 포함한다.
상기 샷 슬리브(50)의 제1부분(140)은 그 일측부가 상기 고정 다이(10)에 결합되어 있다. 또한, 상기 샷 슬리브(50)의 제1부분(140)은 상기 캐비티(200)에 연결되어 있다.
상기 샷 슬리브(50)의 제2부분(130)의 일면은 상기 샷 슬리브(50)의 제1부분(140)의 타면에 착탈 가능하게 결합되어 있으며, 타단에는 상기 플런저(80)가 삽입되어 있다. 또한, 상기 샷 슬리브(50)의 제2부분(130)에는 주입구(60)가 형성되어 있다.
또한, 상기 샷 슬리브(50)의 제2부분(130)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 샷 슬리브(50)의 제1부분(140)에 볼트(170)로 결합될 수 있다. 따라서, 상기 주입구(60)를 통해 부어진 용융된 물질은 상기 샷 슬리브(50)의 제2부분(130)과 최초 접촉하게 되고, 이에 따라 상기 샷 슬리브(50)의 제2부분(130)에는 침식이 발생하게 된다. 이렇게 침식이 발생하게 되면 상기 샷 슬리브(50)의 제2부분(130)을 상기 제1부분(140)으로부터 분리하여 교체할 수 있다. 따라서, 샷 슬리브(50) 전체를 교체하지 않고 침식이 발생된 제2부분(130)만을 교체하므로 유지비용 및 수리비용을 절감할 수 있다.
여기에서는 상기 제1부분(140)과 제2부분(130)의 착탈이 용이하도록 볼트(170)를 이용하여 결합한 것을 예시하고 있으나, 이에 한정되지 아니하고 당업자가 바람직하다고 판단하는 결합 방법을 포함한다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 냉간 주조 장치의 샷 슬리브의 구조를 보인 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 냉간 주조 장치의 샷 슬리브(50)는 제1부분(160)과 제2부분(150)을 포함한다.
상기 샷 슬리브(50)의 제1부분(160)은 그 일측부가 상기 고정 다이(10)에 결합되어 있다. 또한, 상기 샷 슬리브(50)의 제1부분(160)은 상기 캐비티(200)에 연결되어 있다.
상기 샷 슬리브(50)이 제2부분(150)은 상기 샷 슬리브(50)의 제1부분(160)의 타측부 내주면에 착탈 가능하게 결합되어 있으며, 상기 샷 슬리브(50)의 제2부분(150)에는 상기 플런저(80)가 삽입되어 있다. 또한, 상기 샷 슬리브(50)의 제1부분(160)과 제2부분(150)이 결합된 부분에는 주입구(60)가 형성되어 있다.
상기 샷 슬리브(50)의 제2부분(150)은 상기 샷 슬리브(50)의 제1부분(160)의 타측부 내주면에 압입될 수 있다. 따라서, 상기 주입구(60)를 통해 부어진 용융된 물질은 상기 샷 슬리브(50)의 제2부분(150)과 최초 접촉하게 되고, 이에 따라 상기 샷 슬리브(50)의 제2부분(150)에는 침식이 발생하게 된다. 이렇게 침식이 발생하게 되면 상기 샷 슬리브(50)의 제2부분(150)을 제1부분(140)으로부터 분리하여 교체할 수 있다. 따라서, 샷 슬리브(50) 전체를 교체하지 않고 침식이 발생된 제2부분(150)만을 교체하므로 유지비용 및 수리비용을 절감할 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
본 발명에 의하면, 샷 슬리브 내로 부어진 용융된 물질 때문에 침식이 발생하는 경우 전체 샷 슬리브를 교체하는 대신에 침식이 발생된 부분(슬리브 내로 부어지는 용융된 물질과 최초로 접촉하는 부분)을 교체하도록 하여 유지비용 및 보수비용을 절감할 수 있으며, 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 샷 슬리브의 제1부분과 제2부분을 볼트를 이용하여 결합하거나 압입하는 방법으로 결합하므로 샷 슬리브를 용이하게 교체할 수 있다.

Claims (12)

  1. 다이(die) 사이에 형성된 캐비티(cavity)에 주입되도록 용융된 물질을 가이드(guide)하는 냉간 주조 장치의 샷 슬리브에 있어서,
    상기 샷 슬리브는 용융된 물질과 최초로 접촉하여 침식이 발생하는 부분을 교체하여 사용할 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 냉간 주조 장치의 샷 슬리브.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 샷 슬리브는,
    일측부가 상기 다이에 결합되어 있는 제1부분; 그리고
    상기 제1부분의 타면에 착탈 가능하게 결합되어 있으며, 용융된 물질이 부어지는 주입구가 형성되어 있는 제2부분;
    을 포함하는 냉간 주조 장치의 샷 슬리브.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제2부분은 상기 제1부분에 볼트로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 냉간 주조 장치의 샷 슬리브.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 샷 슬리브는,
    일측부가 상기 다이에 결합되어 있는 제1부분; 그리고
    상기 제1부분의 타측부 내주면에 착탈 가능하게 결합되어 있는 제2부분;
    을 포함하되,
    상기 제1부분과 상기 제2부분이 결합되어 있는 부분에 용융된 물질이 부어지는 주입구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 냉간 주조 장치의 샷 슬리브.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제2부분은 상기 제1부분의 타측부 내주면에 압입되어 있는 것을 특징으로 하는 냉간 주조 장치의 샷 슬리브.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 샷 슬리브의 길이 방향으로 냉각/가열 통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 냉간 주조 장치의 샷 슬리브.
  7. 고정 플래튼에 고정되어 있는 고정 다이;
    가동 플래튼에 고정되어 있으며, 상기 가동 플래튼과 함께 슬라이딩 되고, 상기 고정 다이에 밀착하여 캐비티를 형성하는 가동 다이;
    일단이 상기 캐비티에 연결되어 있으며, 용융된 물질이 부어지는 주입구가 형성된 샷 슬리브;
    상기 샷 슬리브의 타단에 삽입되어 있으며, 용융된 물질을 상기 캐비티로 주입하는 플런저;
    를 포함하되,
    상기 샷 슬리브는 용융된 물질과 최초로 접촉하여 침식이 발생하는 부분을 교체하여 사용할 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 냉간 주조 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 샷 슬리브는,
    일측부가 상기 다이에 결합되어 있는 제1부분; 그리고
    상기 제1부분의 타면에 착탈 가능하게 결합되어 있으며, 용융된 물질이 부어지는 주입구가 형성되어 있는 제2부분;
    을 포함하는 냉간 주조 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제2부분은 상기 제1부분에 볼트로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 냉간 주조 장치.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 샷 슬리브는,
    일측부가 상기 다이에 결합되어 있는 제1부분; 그리고
    상기 제1부분의 타측부 내주면에 착탈 가능하게 결합되어 있는 제2부분;
    을 포함하되,
    상기 제1부분과 상기 제2부분이 결합되어 있는 부분에 용융된 물질이 부어지는 주입구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 냉간 주조 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제2부분은 상기 제1부분의 타측부 내주면에 압입되어 있는 것을 특징으로 하는 냉간 주조 장치.
  12. 제 7항 내지 제 11항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 샷 슬리브의 길이 방향으로 냉각/가열 통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 냉간 주조 장치.
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