KR20080102550A - 알루미늄 다이캐스팅용 플런져 팁 냉각 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알루미늄 다이캐스팅용 플런져 팁 냉각 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 알루미늄 다이캐스팅용 부품의 주조시, 플런져 팁의 냉각 성능을 강화할 수 있는 그 구조를 새롭게 개선시킨 알루미늄 다이캐스팅용 플런져 팁 냉각 장치에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 알루미늄 다이캐스팅용 부품의 주조에 사용되는 플런져 팁의 구조를 냉각 성능을 강화할 수 있는 구조로 새롭게 개선하여, 플런져 팁의 냉각 성능을 강화시키는 것에 의해 사출시 슬리브와 플런져 팁간의 마찰 마모를 최소화함으로써, 플런져 팁의 마찰 마모없이 주조 압력을 제대로 전달시켜서 제품의 품질을 향상시키고, 또한 플런져 팁의 수명을 연장하는 것에 의해 플런져 팁 교환 주기를 연장하여 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 알루미늄 다이캐스팅용 플런져 팁 냉각 장치를 제공하고자 한 것이다.

플런져 팁, 냉각 장치, 고압주조 장치, 슬리브, 다이캐스팅

Description

알루미늄 다이캐스팅용 플런져 팁 냉각 장치{Plunger tip cooling device for Al die casting}

도 1는 일반적인 자동차용 알루미늄 실린더블록의 고압주조 장치를 나타내는 개략적 단면도,

도 2a는 종래의 플런져 팁의 구조를 나타내는 단면도,

도 2b는 본 발명에 따른 플런져 팁의 구조를 나타내는 단면도.

도 3은 종래의 플런져 팁 사용시, 알루미늄 합금 용탕의 침입에 의해 손상된 플런져 팁 사진,

도 4는 종래의 플런져 팁과 본 발명에 의한 플런져 팁의 수명(Life Cycle)을 비교하여 나타낸 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 금형 12: 슬리브

14a,14b : 플런져 팁 15: 래들

16 : 플런져 팁 조인트 18 : 냉각수 공급통로

20 : 냉각수 복귀통로 22 : 냉각수 순환통로

22a : 제1순환통로 22b : 제2순환통로

22c : 제3순환통로

본 발명은 알루미늄 다이캐스팅용 플런져 팁 냉각 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 알루미늄 다이캐스팅용 부품의 주조시, 플런져 팁의 냉각 성능을 강화할 수 있는 그 구조를 새롭게 개선시킨 알루미늄 다이캐스팅용 플런져 팁 냉각 장치에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 슬리브에 알루미늄 합금 용탕을 부은 다음 사출을 할 때, 사출 플런져 팁의 냉각 성능을 강화하는 것에 의해 슬리브와 플런져 팁 사이의 마모 및 마찰을 감소시킴으로써, 주조압력의 손실을 최소화하여 용탕의 충진성 향상 및 제품의 품질을 향상시킬 수 있도록 한 알루미늄 다이캐스팅용 플런져 팁 냉각 장치에 관한 것이다.

통상적으로, 고압주조에 의해 알루미늄 실린더블록을 제조하는 공정은, 도 1에 도시한 바와 같이 주철제(혹은 알루미늄제) 라이너를 금형(10)의 보아 핀에 고정한 후, 래들(15)을 통하여 알루미늄 합금 용탕을 슬리브(12)에 부은 다음, 플런져 팁(14b)가 슬리브(12)내에서 이동하여 용탕을 고압 사출함으로써, 용탕이 라이너 외주면을 둘러싸는 동시에 실린더블록의 각 형상부를 채워 나가면서 금형 형상부내를 충진하여 이루어진다.

여기서, 기존의 플런져 팁(14b)은 도 2a에 도시된 바와 같이 왕복피스톤의 끝단에 형성된 플런져 팁 조인트(16)와 단순 결합되는 빈 공간 형태를 이루고 있다.

이와 같은 과정에 의해 제조된 실린더블록은 금형내에서의 응고과정을 거쳐서 금형 밖으로 빼내게 된다.

이러한 주조 과정 중, 플런져 팁이 슬리브 내를 움직여서 사출이 이루어지게 되는데, 이때 플런져 팁의 냉각 성능이 나쁠 경우, 슬리브의 내경면과의 마찰 마모에 의해 완전한 주조 압력의 전달이 어렵게 되고, 이로 인해 용탕의 충진성에 영향을 미치게 되어 제품의 품질 저하를 가져오게 된다.

또한, 플런져 팁 및 슬리브의 마모가 심하게 되므로, 플런져 팁 및 슬리브의 수명이 짧아지며, 플런져 팁 손상에 따른 교환 전후에는 제품의 주조 품질에 나쁜 영향을 미치는 등의 문제점이 발생한다.

특히, 첨부한 도 3에서 보는 바와 같이, 알루미늄 합금 용탕의 침입(알루미늄 Burr)이 슬리브와 플런져 팁간의 습동면에 발생되어, 플런져 팁이 작동 정지되는 문제점이 있었다.

즉, 기존의 플런져 팁(14b)의 내부 구조는, 도 2a에서 보는 바와 같이 팁 내부가 대부분의 공간이 비워져 있는 상태이기 때문에, 냉각 파이프를 통하여 팁으로 들어간 냉각수가 플런져 팁 내부에서 가장 온도가 높은 표면부(열적인 부압이 작용)에 접촉하지 못함으로써, 냉각이 가장 필요한 부위를 냉각시키지 못하는 현상이 발생하는 문제점이 있었다.

플런져 팁의 냉각이 부족할 경우, 플런져 팁은 서서히 팽창하게 되어 플런져 팁을 둘러싸게 되는 슬리브와의 간격이 좁아지게 되면서 마찰 마모가 심하게 되어 플런져 팁과 슬리브의 표면부에 손상이 발생하게 되며, 이러한 슬리브 및 플런져 팁 표면의 손상 부위로 알루미늄이 침입하게 되어 표면의 손상은 더욱 더 심하게 되면서, 플런져 팁의 전진 및 후퇴시에 상당히 큰 굉음을 발생하게 된다.

결국, 주조 압력의 손실을 가져오게 되면서 제품에 필요한 주조 압력이 제대로 전달되지 못하게 됨으로써, 용탕 충진 불량에 의한 주조 품질 저하를 일으키게 되고, 그리고 손상된 플런져 팁과 슬리브의 수명이 짧아지기 때문에 팁의 교환 주기 또한 빨라지게 되며, 이로 인해 슬리브와 플런져 팁 교환 비용 증대와 교환 주기 전후의 주조 품질 불안정 및 연속적인 생산이 불가능하게 되어 생산성의 저하로 이어지게 된다.

따라서, 플런져 팁의 냉각 성능을 향상시키는 것에 의해 슬리브와 플런져 팁간의 마찰 마모 및 알루미늄 용탕의 침입을 억제하는 것은, 플런져 팁 수명의 관점뿐만이 아니라 제품의 품질을 보증한다는 점에 있어서도, 플런져 팁의 건전성 관리는 무엇보다 중요하다고 할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 알루미늄 다이캐스팅용 부품의 주조에 사용되는 플런져 팁의 구조를 냉각 성능을 강화할 수 있는 구조로 새롭게 개선하여, 플런져 팁의 냉각 성능을 강화시키는 것에 의해 사출시 슬리브와 플런져 팁간의 마찰 마모를 최소화함으로써, 플런져 팁의 마찰 마모없이 주조 압력을 제대로 전달시켜서 제품의 품질을 향상시키고, 또한 플런져 팁의 수명을 연장하는 것에 의해 플런져 팁 교환 주기를 연장하여 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 알루미늄 다이캐스팅용 플런져 팁 냉각 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 알루미늄 실린더블록의 고압주조 장치의 슬리브를 통해 왕복 운동하는 플런져 팁의 내부와, 이 플런져 팁과 연결되는 왕복피스톤의 플런져 팁 조인트 내부에 냉각수 순환에 의하여 플런져 팁의 내표면을 직접적으로 냉각시킬 수 있는 냉각수단을 형성한 것을 특징으로 하는 알루미늄 다이캐스팅용 플런져 팁 냉각 장치를 제공한다.

바람직한 구현예로서, 상기 플런져 팁 조인트와 플런져 팁에는 그 중심을 따라 냉각수 공급통로가 관통 형성되고, 이 냉각수 공급통로의 외경에는 냉각수 복귀통로가 형성되며, 상기 냉각수 공급통로와 냉각수 복귀통로간에는 플런져 팁의 내표면을 직접적으로 냉각시킬 수 있는 냉각수 순환통로가 형성된 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 냉각수 순환통로는: 냉각수 공급통로의 출구와 이어지면서 상기 플런져 팁 조인트의 전단면과 플런져 팁의 내벽면 사이에 형성된 제1순환통로; 이 제1순환통로와 연통되면서 상기 플런져 팁 조인트의 외경면 과 플런져 팁의 내경면 사이에 형성된 제2순환통로; 이 제2순환통로와 연통되는 동시에 상기 냉각수 복귀통로와 연통되도록 플런져 팁 조인트의 중간부분에 수직 관통된 제3순환통로; 로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 알루미늄 다이캐스팅용 부품 주조시, 플런져 팁의 내부 냉각수 통수 구조를 변경하여, 사출 공정에 있어서 플런져 팁과 슬리브와의 마찰 마모를 최소화하는 것에 의해, 금형내 제품에 완전한 주조압력을 전달하게 함으로써 제품 품질을 향상시키고, 또한 플런져 팁 수명 연장에 의해 플런져 팁 교환 주기를 연장함으로써 팁 교환에 따른 시간 절약 및 연속 작업을 가능하게 하는 것에 의해 생산성을 향상시키는 것을 가능하게 하는 플런져 팁 구조를 제공하는데 그 주안점이 있다.

이를 위한 본 발명의 플런져 팁 냉각장치를 첨부한 도 2b를 참조로 설명하면 다음과 같다.

도 2b에서 보는 바와 같이, 알루미늄 실린더블록의 고압주조 장치의 슬리브(12)의 내부를 왕복 운동하는 플런져 팁(14a)과 이 플런져 팁(14a)에 왕복 운동을 위한 힘을 제공하는 왕복피스톤의 플런져 팁 조인트(16)가 서로 결합된다.

이때. 상기 플런져 팁(14a)과 플런져 팁 조인트(16) 내부에 냉각수 순환에 의하여 플런져 팁(14a)의 내표면을 직접적으로 냉각시킬 수 있는 본 발명의 냉각수단이 구비된다.

보다 상세하게는, 상기 플런져 팁의 냉각수단은 냉각수 공급통로(18)와, 냉각수 순환통로(22), 그리고 냉각수 복귀통로(20)로 구성되며, 이 통로들을 냉각수가 순환하여 플런져 팁(14a)의 냉각이 이루어지게 된다.

상기 냉각수 공급통로(18)는 상기 플런져 팁 조인트(16)와 플런져 팁(14a)에서 그 중심을 따라 파이프 형태로 관통 형성되고, 이 냉각수 공급통로(18)의 끝단(출구)은 플런져 팁(14a)의 내벽면에 근접된 상태로 배치된다.

또한, 상기 냉각수 공급통로(18)의 외경에는 하기의 냉각수 순환통로(22)와 연통되는 냉각수 복귀통로(20)가 형성된다.

미도시되었지만, 상기 냉각수 공급통로(18)와 냉각수 복귀통로(20)는 냉각수 공급수단(예를들어, 냉각수 저장탱크 및 냉각수 순환용 펌프)와 연결된 상태이다.

여기서, 상기 냉각수 공급통로(18)와 냉각수 복귀통로(20)간에는 플런져 팁(14a)의 내표면을 직접적으로 냉각시킬 수 있는 냉각수 순환통로가 형성되는 바, 이를 상세히 살펴보면 다음과 같다.

상기 냉각수 순환통로(22)는 제1순환통로(22a)와, 제2순환통로(22b)와, 제3순환통로(22c)로 구분해볼 수 있는데, 상기 제1순환통로(22a)는 냉각수 공급통로(18)의 출구와 이어지면서 상기 플런져 팁 조인트(16)의 전단면과 플런져 팁(14a)의 내벽면 사이에 형성된 통로이고, 상기 제2순환통로(22b)는 제1순환통로(22a)와 연통되면서 상기 플런져 팁 조인트(16)의 외경면과 플런져 팁(14a)의 내경면 사이에 형성된 통로이며, 상기 제3순환통로(22c)는 제2순환통로(22b)와 연통되는 동시에 상기 냉각수 복귀통로(20)와 연통되도록 플런져 팁 조인트(16)의 중간 부분에 수직 관통된 통로이다.

따라서, 상기 냉각수 공급수단으로부터 냉각수가 냉각수 공급통로(18)로 공급되면, 냉각수는 냉각수 순환통로(22)의 제1순환통로(22a)를 경유하여 제2순환통로(22b)를 흐르게 되는 바, 이에 실제 슬리브(12)와 접촉하면서 열적 압력을 제일 많이 받는 플런져 팁(14a)의 내표면에 대한 직접적인 냉각이 이루어질 수 있게 된다.

이에 따라, 본 발명은 플런져 팁의 온도가 가장 많이 올라가는 팁 내부 표면 부위를 자동적으로 냉각수가 접촉되도록 함으로써, 직접적으로 팁을 냉각시키는 것에 의해 플런져 팁과 슬리브의 마찰 마모를 최소화하여, 주조 품질 확보 및 팁 수명 연장(교환 주기 연장)에 따른 비용 절감은 물론이며, 생산성 향상을 도모할 수 있게 된다.

또한, 실린더 블록 주조공장에서의 교환주기 실측치로서, 첨부한 도 4에 종래 및 본 발명의 플런져 팁의 수명(Life Cycle)을 비교하여 나타낸 바와 같이, 종래의 플런져 팁에 비하여 본 발명의 플런져 팁이 두 배 가량 교환 주기를 연장할 수 있는 효과가 있는 것으로 확인되었다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 알루미늄 다이캐스팅용 플런져 팁 냉각 장치에 의하면, 알루미늄 다이캐스팅용 부품의 주조 사출시, 플런져 팁의 내부 냉각수 통수 구조를 변경하여, 플런져 팁과 슬리브와의 마찰 마모를 최소화하는 것에 의해, 제품에 완전한 주조압력을 전달하게 함으로써 주조 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 슬리브 및 플런져 팁의 수명을 연장하는 것에 의해 플런져 팁 교환 주기를 연장함으로써, 팁 교환에 따른 시간 절약 및 연속 주조를 가능하여 생산성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (3)

1. 알루미늄 실린더블록의 고압주조 장치의 슬리브를 통해 왕복 운동하는 플런져 팁의 내부와, 이 플런져 팁과 연결되는 왕복피스톤의 플런져 팁 조인트 내부에 냉각수 순환에 의하여 플런져 팁의 내표면을 직접적으로 냉각시킬 수 있는 냉각수단을 형성한 것을 특징으로 하는 알루미늄 다이캐스팅용 플런져 팁 냉각 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 플런져 팁 조인트와 플런져 팁에는 그 중심을 따라 냉각수 공급통로가 관통 형성되고, 이 냉각수 공급통로의 외경에는 냉각수 복귀통로가 형성되며, 상기 냉각수 공급통로와 냉각수 복귀통로간에는 플런져 팁의 내표면을 직접적으로 냉각시킬 수 있는 냉각수 순환통로가 형성된 것을 특징으로 하는 알루미늄 다이캐스팅용 플런져 팁 냉각 장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 냉각수 순환통로는:

   상기 냉각수 공급통로의 출구와 이어지면서 상기 플런져 팁 조인트의 전단면과 플런져 팁의 내벽면 사이에 형성된 제1순환통로;

   상기 제1순환통로와 연통되면서 상기 플런져 팁 조인트의 외경면과 플런져 팁의 내경면 사이에 형성된 제2순환통로;

   상기 제2순환통로와 연통되는 동시에 상기 냉각수 복귀통로와 연통되도록 플런져 팁 조인트의 중간부분에 수직 관통된 제3순환통로;

   로 구성된 것을 특징으로 하는 알루미늄 다이캐스팅용 플런져 팁 냉각 장치.

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