KR20080053901A - 차량 조향장치용 밸브하우징의 제조방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 방향을 설정하기 위해 운전자가 핸들을 조작시 조작하는 힘을 줄여주는 기능을 하는 밸브하우징을 정밀한 압착공정이 가미된 다이캐스트 금형에서 제조하여 응고수축 결함을 제거함은 물론 원가절감과 생산성을 향상시킨 차량 조향장치용 밸브하우징의 제조방법 및 그 장치에 관한 것이다.

즉 고정금형(10)의 양측에 형성한 고정공간(14)에 고정블록(43)를 각각 장착 고정하여 고정금형(10)의 양측에 측면 가압수단(40)을 구비하고, 고정금형(10)의 상부에 형성한 구성공간(11)의 슬라이드 가이드(13)가 상부 가압수단(50)의 슬라이드 홈(57)에 안착하도록 하고 안내핀(21)이 안착홀(52)을 관통하여 안내홈(12)에 삽입하도록 하여 구성공간(11)에 상부 가압수단(50)이 구비되도록 하는 압착금형(1)으로 통상적인 다이캐스팅 주조법을 이용하여 밸브하우징을 제조함에 있어 압착금형 내부의 원료주입 속도를 40~50m/sec로 하고, 가압은 830~870 ㎏f/㎠ 로 180~220초 동안 하여서 밸브하우징을 생산하는 것을 특징으로 한다

압착금형, 고정금형, 가동금형, 성형틀, 가압수단, 중형자, 다이캐스팅 장치

Description

차량 조향장치용 밸브하우징의 제조방법 및 그 장치 { Manufacturing method and that system of vehicle steering apparatus for valae housing}

본 발명은 차량 조향장치용 밸브하우징의 제조방법 및 그 장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 차량의 방향을 설정하기 위해 운전자가 핸들을 조작시 조작하는 힘을 줄여주는 기능을 하는 밸브하우징을 압착공정이 가미된 다이캐스트 주조법으로 제조하여 응고수축 결함을 제거함은 물론 원가절감과 생산성을 향상시킨 차량 조향장치용 밸브하우징의 제조방법 및 그 장치에 관한 것이다.

차량 조향장치용 밸브하우징은 구조가 복잡하여 일반적으로 각각의 부품을 별도로 생산하여 용접작업을 거쳐 형상을 구성하거나, 보편적으로 주형으로 형성된 사주형에 레진에 의해 경화된 사중자를 넣은 후 용탕을 주입하는 사형 주조법으로 생산함에 따라 생산되는 밸브하우징의 품질이 일정하지 않을 뿐만 아니라 주조기술이 낙후되어 있어 고기능품인 밸브하우징이 필요로 하는 고밀도와 고강도의 품질을 유지하지 못하여 신뢰성이 확보되지 못할 뿐만 아니라 완성품을 생산하기 위한 후 공정 작업이 수동작업으로 이루어지고 있어 밸브하우징의 실제 생산에 많은 문제점이 있어 왔다.

이에 최근에는 차량 조향장치용 밸브하우징을 금형주조라고 통칭하는 주조법으로써, 금속제의 주형에 용탕을 중력에 의해 주입한 다음 생산품 내부에 발생하는 기포를 제거하는 함침 작업을 실시하여 밸브하우징을 생산하는 중력주조(gravity casting) 공법으로 생산함에 따라 내압을 강화하여 고밀도와 고강도를 유지하는 밸브하우징을 생산하고 있는 실정이다.

하지만, 중력주조공법으로 밸브하우징을 생산하기 위해서는 500톤 이상의 다이캐스팅 장비가 필요하며 냉각속도가 늦어지고 연실율이 낮아 표면의 조도가 나빠서 차후 절삭가공이 필요하게 되어 생산성이 저하될 뿐만 아니라 수축공과 기공이 많이 존재하여 조직이 조대하고 표면에 수축이 일어나 균열이 형성됨에 따라, 생산된 밸브하우징을 조향장치에 장착하여 장기간 사용될 경우 균열이나 파손이 되는 경우가 빈번하게 발생하는 등 차량용 조향장치에 사용되는 밸브하우징에 필요로 하는 고품질로 생산하기 위해서는 주조장비의 대형화하여야 함에 따라 작업공간 활용도가 저하될 뿐만 아니라 투자비용의 과다한 지출에 비하여 생산성이 저하되고 생산비용 증가하는 등의 여러 가지 문제점이 있음에도 관련 업체에서는 이에 적절한 해결방안을 제시하지 못하고 있는 실정이다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 제반 문제점들을 일소하기 위하여 발명한 것으로서 금형 내부에 구비된 주형의 중앙부에 형성하는 중자형을 금형 외부에 장착한 실린더의 로드에 장착하여 이동하도록 구성함으로써, 오버프로우와 에어벤트를 최소화하는 다이캐스팅 금형을 구비하여 알루미늄 합금을 용융한 용탕을 주형 내부로 고속분사한 다음 실린더로 중형자를 전진하여 주형 내부에 주입된 용탕에 일정압력을 가한 상태로 사출작업을 완성하여 응고수축 결함을 제거함에 따라 고밀도와 고강성을 겸비하면서도 정밀한 밸브하우징을 불량률을 최소화하여 고품질로 생산할 수 있도록 하는데 종래의 문제점을 해결하고자 하는 과제로 완성한 것이다.

고정금형(10)의 양측에 형성한 고정공간(14)에 고정블록(43)를 각각 장착 고정하여 고정금형(10)의 양측에 측면 가압수단(40)을 구비하고, 고정금형(10)의 상부에 형성한 구성공간(11)의 슬라이드 가이드(13)가 상부 가압수단(50)의 슬라이드 홈(57)에 안착하도록 하고 안내핀(21)이 안착홀(52)을 관통하여 안내홈(12)에 삽입하도록 하여 구성공간(11)에 상부 가압수단(50)이 구비되도록 하는 압착금형(1)을 이용하여 알루미늄합금 원재료를 용융하는 용융공정과; 압착금형 내부에 형성한 주형에 용융된 원재료를 주입하는 원료주입공정과; 주형에 주입한 다음 원재료를 가압하여 형성하도록 하는 가압공정과; 가압된 상태로 응고된 성형물을 냉각하는 냉각공정으로 되는 통상적인 다이캐스팅 주조법을 이용하여 밸브하우징을 제조함에 있어 압착금형 내부의 원료주입 속도를 40~50m/sec로 하고, 가압은 830~870 ㎏f/㎠ 로 180~220초 동안 하여서 밸브하우징을 생산하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 차량 조향장치용 밸브하우징의 제조방법 및 그 장치는 오버프로우와 에어벤트를 최소화하는 다이캐스팅 금형을 구비하여 알루미늄 합금을 용융한 용탕을 주형 내부로 고속분사한 다음 실린더로 중형자를 전진하여 주형 내부에 주입된 용탕에 일정압력을 가한 상태로 사출작업을 완성하여 응고수축 결함을 제거함으로써, 고밀도와 고강성을 겸비하면서도 정밀한 밸브하우징을 불량률을 최소화할 뿐만 아니라 고품질로 생산하여 조향장치에 장착함에 다라 장기간 사용할 경우에도 균열이나 파손이 되지 않고 주조장비의 소형화로 작업공간 활용도가 상승하여 적은 투자비용으로 생산성이 향상되고 생산비용을 절감할 수 있는 등의 여러 가지 효능 효과를 얻을 수 있어 품질향상과 원가절감을 기본으로 하는 자동차 업계에서 꼭 적용하여야할 필요한 발명으로써, 생산자와 소비자 모두에게 유익한 그 기대되는 바가 매우 큰 발명이다.

이하 첨부된 도면을 통하여 본 발명에서 제공하는 차량 조향장치용 밸브하우징의 제조방법 및 그 장치에 대한 상세한 구성 및 작용을 방법과 함께 설명하면 다음과 같다.

즉 차량의 방향을 설정하기 위해 운전자가 핸들을 조작시 조작하는 힘을 줄여주는 기능을 하는 차량 조향장치용 밸브하우징을 다이캐스팅 장치에 장착되는 가압실린더가 구비된 압착금형 내부에 알루미늄합금 원재료를 용융하여 주입한 다음 가압실린더로 압착금형 내부에 주입되는 원재료를 가압하여 형성하도록 하는 다이케스트 주조법으로 차량 조향장치용 밸브하우징을 형성하는 것으로서 하기의 차량 조향장치용 밸브하우징의 제조 방법으로 형성시킨다.

우선, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명으로 생산하는 밸브하우징에 필요한 원 소재인 ADC12 알루미늄합금을 수입검사하여 구매한 다음 630~700℃로 용탕에서 용해시키는 용해공정을 거쳐서 용해된 원재료를 다이캐스팅 장치(100) 내부에 구성되는 본 발명의 다이캐스팅용 압착금형(1)을 닫은 상태에서 주형(31) 내부로 40~50m/sec의 속도로 주입하는 원료주입 공정과; 주형(31) 내부에 주입된 원재료에 상부와 좌우에 구성되는 상부 가압수단(50)과 측면 가압수단(40)의 가압실린더(53)와 실린더(41)를 작동하여 주형(31) 내부로 로드(42, 54) 끝단에 장착된 측면 중형자(44)와 가압중형자(55)를 전진하여 주형(31) 내부에 830~870 ㎏f/㎠의 압력으로 180~220초 동안 원재료를 가압한 상태로 응고시키는 가압 공정과; 가압 공정이 완료되어 용융상태로 주입된 원재료가 주형 내부의 형상으로 압축 응고되어 형성된 밸브하우징을 압착금형(1)의 통기공(도면 미도시)을 통해 8~12초 동안 차가운 바람을 유입하여 냉각시키는 냉각 공정 이후 사출작업에 의해 형성된 밸브 하우징을 배 출장치(도면 미도시)로 배출하여 사출작업을 완성한 다음 통상적인 단계인 사상작업과 검사단계를 각각 거쳐서 차량 조향장치용 밸브하우징을 완성하는 제조 방법으로서 이는 하기의 차량 조향장치용 밸브하우징의 제조장치에 의하여 이루어진다.

도 8에 도시된 바와 같이 내부에 성형틀(30)을 각각 구비한 고정금형(10)과 가동금형(20)이 결합하여 성형틀(30) 내부에 주형(31)을 형성하는 다이캐스팅용 압착금형(1)을 다이캐스팅 장치(100)에 구성하는 차량 조향장치용 밸브하우징의 제조 장치에 있어서;

도 2에 도시된 바와 같이 전면에 성형틀(30)을 구비하고 그 상부에 형성한 일정공간을 유지하는 구성공간(11) 중심부에 주입 부가 하단으로 경사진 안내홈(12)을 형성하고 그 양측에 슬라이드 가이드(13)를 형성한 고정금형(10)과;

중심부에 전면에서 후면으로 관통하되 후면 부가 상승하는 경사진 안착홀(52)을 구성한 본체(51)의 상단에 가압실린더(53)를 고정하여 하단으로 작동하는 로드(54) 끝단에 가압중형자(55)를 장착편(56)으로 고정하여 형성한 상부 가압수단(50)과;

실린더(41)을 고정블록(43)으로 고정하고 실린더 로드(42) 끝단에 고정블록(43)을 기준으로 슬라이드 되는 측면 중형자(44)를 장착시킨 측면 가압수단(40)과;

전면 중심부에 성형틀(30)을 구비하고 그 상부 중심부에 끝단이 상부로 경사 진 안내핀(21)을 형성하며 하부 중심부에 주물이 유입되는 유입구(22)를 형성한 가동금형(20)을 각각 형성하여;

고정금형(10)과 가동금형(20)의 성형틀(30)이 서로 밀착되도록 함에 있어서, 고정금형(10)의 양측에 형성한 고정공간(14)에 고정블록(43)를 각각 장착 고정하여 고정금형(10)의 양측에 측면 가압수단(40)을 구비하고, 고정금형(10)의 상부에 형성한 구성공간(11)의 슬라이드 가이드(13)가 상부 가압수단(50)의 슬라이드 홈(57)에 안착하도록 하고 안내핀(21)이 안착홀(52)을 관통하여 안내홈(12)에 삽입하도록 하여 구성공간(11)에 상부 가압수단(50)이 구비되도록 구성한 것이다.

상기와 같이 구성된 차량 조향장치용 밸브하우징의 제조장치는 도 8에 도시된 바와 같이 다이캐스팅 장치(100)에 다이캐스팅용 압착금형(1)을 장착하여 구성하는 것으로서, 고정금형(10)을 다이캐스팅 장치(100)에 고정하고 가동금형(30)을 안내가이드(2)를 타고 이동되도록 하여 제조장치를 구성하고 작용하도록 하는 것이다.

특히 고정금형(10)과 가동금형(30)을 결합할 때, 상부 가압수단(50)이 함께 구성될 수 있도록 하는 것으로서 도 7에 도시된 바와 같이 상부 가압수단(50)의 슬라이드 홈(57)에 고정금형(10)의 슬라이드 가이드(13)를 삽입하여 고정금형(10)의 상부에 형성한 구성공간(11)에 상부 가압수단(50)을 구비한 상태에서 가동금형(30)의 안내핀(21)이 상부 가압수단(50)의 안착홀(52)에 삽입하여 상부 가압수단(50)이 고정금형(10)의 슬라이드 가이드(13)를 타고 상하로 이동하도록 함에 따라, 가동금형(30)을 고정금형(10)에 결합하면 상부 가압수단(50)에 안내핀(21)에 의해 결합위치로 이동하고 가동금형(30)을 고정금형(10)에서 분리하면 가압수단()이 안내핀(21)에 의해 고정금형(10)의 슬라이드 가이드(13)를 타고 상부로 이동하여 밸브하우징()의 배출이 용이하도록 구성되어 작동되는 것이다.

또한, 상기와 같은 원리로 결합하여 구성한 압착금형(1) 내에 형성한 주형(30) 내부에 원 소재인 ADC12 알루미늄합금을 수입검사하여 구매한 다음 630~700℃로 용탕에서 용해시키는 용해공정을 거쳐서 용해된 원재료를 40~50m/sec의 속도로 주입하여 원료주입 공정을 거친 다음 주형(31) 내부에 주입된 원재료에 상부와 좌우에 구성되는 상부 가압수단(50)과 측면 가압수단(40)의 가압실린더(53)와 실린더(41)를 작동하여 주형(31) 내부로 로드(42, 54) 끝단에 장착된 측면 중형자(44)와 가압중형자(55)를 전진하여 주형(31) 내부에 830~870 ㎏f/㎠의 압력으로 180~220초 동안 원재료를 가압한 상태로 응고시켜서 가압 공정을 완성한다.

상기와 같이 용융된 원재료를 40~50m/sec의 속도로 주입하는 것은 알루미늄합금이 일정한 점도를 유지함에 따라 주형(30) 내부로 주입하는데 시간이 걸리게 되면 주입도중에 주형(30) 내부에 먼저 주입된 원재료에 일정한 압력이 가해져서 나중에 주입되는 원재료의 주입을 저해하기 때문에 선 유입된 원재료가 일정한 압력을 형성하기 전에 필요로 하는 원재료의 량을 주입할 수 있도록 하는 것이다.

이때 원재료의 주입속도가 너무 빠르게 될 경우 원재료를 주입하는 주입장치를 별도로 설치하여야할 뿐만 아니라 주입되는 과정에서 러너() 내부에 높은 압력이 생성되어 주형()까지의 원만한 주입을 방해하게 되어 주형() 내부의 일정부분에만 높은 압력이 발생하여 생산된 밸브하우징의 일정부위에만 높은 밀도를 유지하게 되어 가압하고 응고하는 작업도중 밸브하우징의 표면에 수축결함에 발생하게 되어 품질이 저하됨을 알 수 있는 것이다.

또한, 상기와 같이 주형(30) 내부의 압력을 830~870 ㎏f/㎠로 유지하기 위하여 압착금형(1)의 구성체인 상부 가압수단(50)과 측면 가압수단(40)을 개별적으로 작동하여 주형(30) 내부의 압력을 조절하도록 하는 것으로서, 이를 도 3에서 도 5까지 도시된 바와 같이 하나의 금형에 두 개의 주형(30)을 형성하여 하나의 압착금형(1)에서 두 개의 밸브하우징을 한꺼번에 생산할 수 있도록 순차적으로 작동함을 알 수 있는 것으로서 필요에 따라 하나의 압착금형(1) 내부에 주형(30)의 수량을 하나 또는 복수로 구성할 수 있는 것이다.

즉 도 3에 도시된 바와 같이 상부 가압수단(50)의 가압중형자(55)를 상승하고 측면 가압수단(40)의 측면 중형자(44)를 일정 거리로 전진한 상태에서 밸브하우징으로 형성될 용융된 알루미늄합금 원료를 유입구(22)로 필요한 량을 주입한다.

이후, 도 4에 도시된 바와 같이 상부 가압수단(50)의 가압실린더(53)의 로드(54)를 전진하여 가압중형자(55)를 하강시켜서 주형(30)에 주입된 원재료를 1차로 가압한 다음, 도 5에 도시된 바와 같이 측면 가압수단(40)의 실린더(41)의 로드(42)를 전진하여 측면 중형자(44)로 상부 가압수단(50)으로 설정한 1차 가압을 측면 가압수단(40)으로 보충할 수 있도록 함으로서 미세한 가압압력을 보충하여 조절할 수 있도록 하여 미세한 가압 압력까지도 설정할 수 있도록 하는 것이다.

이때 필요로 하는 가압압력이 미세하지 않을 경우 측면 가압수단(40)을 바로잡지 않고 원재료를 공급할 때, 측면 가압수단(40)의 측면 중형자(44)를 완전히 전진 시킨 다음 원재료를 주입한 다음 상부 가압수단(50)의 가압중형자(55)만을 하강하여 일정한 가압압력을 설정할 수도 있는 것이다.

상기와 같이 주형(30) 내부에 주입된 원재료에 필요한 압력을 가한 다음, 도 6에 도시된 바와 같이 일정한 시간 동안 원재료가 응고되도록 한 다음 상부 가압수단(50)과 측면 가압수단(40)을 동시 또는 순차적으로 작동하여 가압중형자(55)와 측면 중형자(44)를 주형(30)에서 배출한 다음 고정금형(10)에서 가동금형(30)을 분리한 다음 액상의 원재료가 응고되어 형성된 밸브하우징을 압착금형(1)에서 배출하여 밸브하우징의 사출작업을 완성하는 것이다.

이때 유입구(22)로 유입된 원재료를 주형(30) 내부로 원활하게 유입되도록 안내하는 러너(31)나 주형(30) 일정한 부위에 형성한 에어벤트(32) 뿐만 아니라 가압중형자(55)와 측면 중형자(44)로 주형(30) 내부에 유입된 원재료를 가압하면 일정량의 원재료가 주형(30) 외부에 형성한 오버플로(33)로 유입되어 제품상의 기포와 수축 발생부위의 결함을 제거할 수 있도록 하는 것으로서 이는 사출금형의 기본공지 사항임에 더 이상의 구체적인 상세한 설명을 생략하기로 한다.

상기와 같이 구성되어 작용하는 압착금형(1)으로 인하여 차량 조향장치에 사용하는 밸브 하우징을 고밀도의 내구성과 고강성을 겸비하면서도 정밀하게 생산함으로써, 불량률을 최소화할 뿐만 아니라 고품질로 생산함은 물론 다이캐스팅 장치를 소형화하여 투자비용과 생산비용을 최소화하면서도 생산성을 향상할 수 있는 것이다.

이로써, 상기에 기술된 본 발명의 제조방법과 제조장치로 생산한 밸브하우징을 차량용 조향장치에 장착함에 따라 장기간 사용할 경우에도 균열이나 파손이 되지 않아 품질향상과 원가절감을 기본으로 하는 자동차 업계에서 꼭 적용할 것임에 따라 자동차 부품을 생산하는 부품 업체뿐만 아니라 완성차를 생산하는 자동차 생산업체와 자동차를 구입하여 사용하는 소비자들에게 모두에게 유일한 발명이 분명한 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 제조공정 블록도

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 사시도.

도 3과 도 4와 도 5와 도 6은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 가압공정에 따른 작동상태도.

도 7의 (가)(나)은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 압착금형의 장착상태를 도시한 단면 구성도.

도 8의 (가)(나)는 본 발명의 압착금형이 다이캐스팅 장치에 장착된 상태를 도시한 작동 예시도.

* 도면의 주요부분에 사용된 주요부호의 설명 *

1: 압착금형 10: 고정금형

11: 구성공간 12: 안내홈

13: 슬라이드 가이드 20: 가동금형

21: 안내핀 22: 유입구

30: 성형틀 40: 측면 가압수단

41: 실린더 42, 54: 실린더 로드

43: 공정블록 44: 측면중형자

50: 상부 가압수단 51: 본체

52: 안착홀 53: 가압실린더

55: 가압중형자 56: 장착편

100: 다이캐스팅 장치

Claims (2)

1. 알루미늄합금 원재료를 용융하는 용융공정과; 압착금형 내부에 형성한 주형에 용융된 원재료를 주입하는 원료주입공정과; 주형에 주입한 다음 원재료를 가압하여 형성하도록 하는 가압공정과; 가압된 상태로 응고된 성형물을 냉각하는 냉각공정으로 되는 통상적인 다이캐스팅 주조법을 이용하여 밸브하우징을 제조함에 있어 압착금형 내부의 원료주입 속도를 40~50m/sec로 하고, 가압은 830~870 ㎏f/㎠ 로 180~220초 동안 하여서 됨을 특징으로 하는 차량 조향장치용 밸브하우징의 제조방법
2. 내부에 성형틀(30)을 각각 구비한 고정금형(10)과 가동금형(20)이 결합하여 성형틀(30) 내부에 주형(31)을 형성하는 다이캐스팅용 압착금형(1)을 다이캐스팅 장치(100)에 구성하는 차량 조향장치용 밸브하우징의 제조장치에 있어서;

   전면에 성형틀(30)을 구비하고 그 상부에 형성한 일정공간을 유지하는 구성공간(11) 중심부에 주입 부가 하단으로 경사진 안내홈(12)을 형성하고 그 양측에 슬라이드 가이드(13)를 형성한 고정금형(10)과;

   중심부에 전면에서 후면으로 관통하되 후면 부가 상승하는 경사진 안착홀(52)을 구성한 본체(51)의 상단에 가압실린더(53)를 고정하여 하단으로 작동하는 로드(54) 끝단에 가압중형자(55)를 장착편(56)으로 고정하여 형성한 상부 가압수단(50)과;

   실린더(41)을 고정블록(43)으로 고정하고 실린더 로드(42) 끝단에 고정블록(43)을 기준으로 슬라이드 되는 측면 중형자(44)를 장착시킨 측면 가압수단(40)과;

   전면 중심부에 성형틀(30)을 구비하고 그 상부 중심부에 끝단이 상부로 경사진 안내핀(21)을 형성하며 하부 중심부에 주물이 유입되는 유입구(22)를 형성한 가동금형(20)을;

   각각 형성하여 고정금형(10)의 양측에 형성한 고정공간(14)에 고정블록(43)를 각각 장착 고정하여 고정금형(10)의 양측에 측면 가압수단(40)을 구비하고, 고정금형(10)의 상부에 형성한 구성공간(11)의 슬라이드 가이드(13)가 상부 가압수단(50)의 슬라이드 홈(57)에 안착하도록 하고 안내핀(21)이 안착홀(52)을 관통하여 안내홈(12)에 삽입하도록 하여 구성공간(11)에 상부 가압수단(50)이 구비되도록 구성한 것을 특징으로 하는 차량 조향장치용 밸브하우징의 제조장치.

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