KR20090034119A - A cooling apparatus of combustion chamber mold in cylinder head for low pressure casting - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 저압 주조용 실린더 헤드 연소실 금형의 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실린더 헤드의 저압 주조 시, 하형에 설치되어 실린더 헤드의 연소실 부분의 성형 후 냉각 시, 냉각수와 냉각공기를 동시에 사용하여 냉각하도록 하는 저압 주조용 실린더 헤드 연소실 금형의 냉각장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling device of a cylinder head combustion chamber mold for low pressure casting, and more particularly, to a low pressure casting of a cylinder head, which is installed in a lower mold, and simultaneously uses cooling water and cooling air when cooling after molding a combustion chamber portion of a cylinder head. And a cooling device for a cylinder head combustion chamber mold for low pressure casting.
일반적으로 저압 주조 공법은 밀폐된 노(爐)내의 용탕 표면에 압축공기 혹은 불활성가스를 이용하여 압력을 가하여 상부에 설치된 금형내에 용탕을 압상시켜 주입하는 주조법으로써, 도 1에 도시된 바와 같이, 이를 이용한 알루미늄 실린더 헤드의 생산공정은, 먼저 용해로에서 알루미늄 잉곳(Al ingot)을 녹여 용탕(1)을 만들고, 이 용탕(1)을 히터(3)가 구비된 주조기(7)에 공급한다.In general, the low pressure casting method is a casting method in which a molten metal is pressed in a mold installed on the upper part by applying pressure using compressed air or an inert gas to a molten metal surface in a closed furnace, as shown in FIG. The production process of the used aluminum cylinder head first melts an aluminum ingot in a melting furnace to form a
그런 후, 중자 삽입공정에서 실린더 헤드의 워터 재킷(water jacket)이나, 오일 패시지 코어(oil passage core)(9)를 하부 금형인 하형(11)에 세팅(setting)하고, 흡기 및 배기 연소실에 흡기 포트 및 배기 포트를 하형(11)에 세팅한다. 이때 코어(9) 위를 잡아주는 곳을 코어 프린트(core print)(13)라고 한다.Then, in the core insertion process, the water jacket or
그리고 코어 프린트(13)와 상형(15) 및 하형(11)과의 간섭을 피하기 위하여 약간의 갭(gap)을 준다. 다음, 상기 상형(15)과 하형(11)을 합형시켜 탕구(5)를 통하여 용탕(1)을 주입하고 냉각시킨다.And a slight gap is given to avoid the interference between the
이와 같이, 성형한 후, 상형(15) 및 하형(11)을 분리하고, 제품을 취출한 후 도 실린더 헤드(10) 제품을 냉각하고, 가공 공정으로 이송하게 되는 것이다.In this manner, after molding, the
이러한 과정을 통하여 생산되는 실린더 헤드(10)는, 도 2에서와 같이, 그 구조가 엔진 형식에 따라 상당히 틀리지만, 혼합기가 연소실에 들어가는 흡기포트(21)와 연소가스를 배출하는 배기포트(23)가 있고, 내부는 실린더 블록으로부터 올라오는 냉각수가 통하는 워터 재킷(미도시)이 형성되어 있다.The
상기한 바와 같은 실린더 헤드(10)를 생산하기 위한 주조용 금형 중에서, 하형(11)은, 도 3에서 도시한 바와 같이, 외측으로 상형(15)과의 체결부(25)가 형성되고, 내측에는 각각의 연소실에 대응하는 실린더 헤드 연소실 금형(30; 이하, 연소실 금형이라 함)이 기통수 만큼 설치된다. Among the casting dies for producing the
이러한 하형(11)에서, 상기 연소실 금형(30)은, 도 4에서 도시한 바와 같이, 하부에 공기 냉각 홈(31)을 갖는 하나의 일체형 금형으로 이루어져 상기 하형(11)에 볼트 체결되어 장착되며, 상기 연소실 금형(30)의 하부에서 상기 공기 냉각 홈(31)에 대응하여 냉각공기를 분사할 수 있도록 에어 컴프레서(33)와 연결되는 냉각공기 공급관(35)을 배치하여 냉각이 이루어질 수 있도록 하고 있다.In this
그러나 상기와 같은 종래 연소실 금형의 냉각장치는 냉각공기를 사용하여 상기 연소실 금형(30)을 냉각시키는 것으로 냉각효율의 한계가 있으며, 즉, 도 5에서 도시한 바와 같이, 제품의 DAS(Dendrite Arm Spacing)가 높아져 그 기계적 성질이 낮아지고, 이로 인해, 고출력, 저연비 실현을 위해 폭발압력이 높은 엔진에 적용하기 어려운 문제점이 있다.However, the conventional apparatus for cooling the combustion chamber mold as described above has a limitation of cooling efficiency by cooling the
또한, 냉각장치의 냉각효율을 높이기 위해서는 냉각공기 대신 냉각수를 사용해야 하지만 냉각수는 누수의 위험이 있어 저압주조에서는 쉽게 사용하지 못하는 문제점이 있었다. In addition, in order to increase the cooling efficiency of the cooling device, the cooling water should be used instead of the cooling air.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 연소실 금형의 하부에 냉각블록을 장착하고, 상기 냉각블록과 연결되는 냉각공기 파이프 내부에 냉각수 파이프를 설치하여 냉각공기와 냉각수를 동시에 공급 및 배출하도록 하여 냉각수의 누수를 방지하고, 연소실 금형의 냉각효율을 더욱 높임으로써 제품의 DAS를 낮춰 기계적 성질이 우수한 금속조직을 갖는 실린더 헤드를 제작할 수 있도록 하는 저압 주조용 실린더 헤드 연소실 금형의 냉각장치를 제공하는 것이다.Therefore, the present invention was invented to solve the above problems, an object of the present invention is to install a cooling block in the lower portion of the combustion chamber mold, and to install a cooling water pipe inside the cooling air pipe connected to the cooling block Low pressure casting to prevent the leakage of cooling water by supplying and discharging the cooling air and cooling water at the same time, and to increase the cooling efficiency of the combustion chamber mold, thereby lowering the DAS of the product to produce a cylinder head having a metal structure with excellent mechanical properties. It is to provide a cooling device of the cylinder head combustion chamber mold.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 저압 주조용 실린더 헤드 연소실 금형의 냉각장치는 실린더 헤드 주조용 하형에 장착되는 실린더 헤드 연소실 금형의 냉각을 위한 저압 주조용 실린더 헤드 연소실 금형의 냉각장치에 있어서, 상기 연소실 금형의 하부에 장착되고, 외측면 상부와 하부에는 각각 유입구와 배출구가 형성되며, 상면 중앙에는 상기 연소실 금형의 냉각실을 향하여 돌출되어 상기 유입구와 공급통로를 통하여 연결되는 공급단이 형성되고, 상기 상면 상에는 상기 배출구와 배출통로를 통하여 연결되는 다수개의 유출구가 형성되는 냉각블록; 상기 냉각블록의 유입구에 장착되어 상기 냉각실에 냉각공기를 공급하는 냉각공기 공급파이프; 상기 냉각공기 공급파이프의 내부에 설치되어 상기 냉각실에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급파이프; 상기 냉각블록의 배출구에 장착되어 상기 냉각실로 공급된 냉각공기와 냉각수를 배출하는 배기 파이프로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The cooling device of the cylinder head combustion chamber mold for low pressure casting according to the embodiment of the present invention for achieving this purpose is the cooling device of the cylinder head combustion chamber mold for low pressure casting for cooling the cylinder head combustion chamber mold mounted on the lower mold for the cylinder head casting. In the lower part of the combustion chamber mold, the inlet and outlet are formed in the upper and lower portions of the outer surface, respectively, the upper end is projected toward the cooling chamber of the combustion chamber mold in the upper end connected to the inlet and the supply passage Is formed, the cooling block is formed on the top surface is formed with a plurality of outlets connected through the outlet and the discharge passage; A cooling air supply pipe mounted at an inlet of the cooling block to supply cooling air to the cooling chamber; A cooling water supply pipe installed inside the cooling air supply pipe to supply cooling water to the cooling chamber; It is mounted to the outlet of the cooling block is characterized in that consisting of an exhaust pipe for discharging the cooling air and the cooling water supplied to the cooling chamber.
상기 냉각블록은 원형으로 형성되며, 그 외주면 상의 일측에는 평평한 일면을 형성하여 상기 유입구 및 배출구를 형성하는 것을 특징으로 한다.The cooling block is formed in a circular shape, characterized in that to form a flat one surface on one side on the outer peripheral surface to form the inlet and outlet.
상기 냉각블록은 상기 연소실 금형의 하부에 용접되어 고정되고, 그 하부 내측에는 밀폐를 위한 플러그가 용접되는 것을 특징으로 한다.The cooling block is fixed by welding to the lower portion of the combustion chamber mold, the lower portion is characterized in that the plug for sealing is welded.
상기 냉각공기 공급파이프는 상기 하형의 내부에 삽입된 상태로 일단이 상기 냉각블록의 유입구에 나사 체결되어 장착되고, 그 타단에는 공압관을 통하여 에어 컴프레서와 연결되는 것을 특징으로 한다.The cooling air supply pipe is inserted into the lower mold and one end is screwed into the inlet of the cooling block, and the other end is connected to the air compressor through a pneumatic pipe.
상기 냉각수 공급파이프는 상기 냉각공기 공급파이프를 통하여 그 내부에 삽입된 상태로 그 일단이 공급통로 상에서 냉각실을 향하여 굽어져 형성되며, 그 타단은 상기 냉각공기 공급파이프에 니플을 통하여 장착된 상태로, 연결호스를 통하 여 냉각수 공급 매니폴드와 연결되는 것을 특징으로 한다.The cooling water supply pipe is inserted into it through the cooling air supply pipe and one end thereof is bent toward the cooling chamber on the supply passage, and the other end thereof is mounted to the cooling air supply pipe through the nipple. It is characterized in that it is connected to the coolant supply manifold through a connection hose.
상기 배기 파이프는 상기 하형의 내부에 삽입된 상태로, 그 일단이 상기 냉각블록의 배출구에 나사 체결되어 장착되는 것을 특징으로 한다.The exhaust pipe is inserted into the inside of the lower die, characterized in that one end is screwed to the outlet of the cooling block is mounted.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 저압 주조용 실린더 헤드 연소실 금형의 냉각장치에 의하면, 연소실 금형의 하부에 냉각블록을 장착하고, 상기 냉각블록과 연결되는 냉각공기 파이프 내부에 냉각수 파이프를 설치하여 냉각공기와 냉각수를 동시에 공급 및 배출하도록 하여 냉각수의 누수를 방지하고, 연소실 금형의 냉각효율을 더욱 높임으로써, 종래 냉각공기만을 사용한 냉각효율보다 연소실 금형의 냉각효율을 높일 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the cooling apparatus of the cylinder head combustion chamber mold for low pressure casting according to the present invention, a cooling block is mounted on the lower portion of the combustion chamber mold, and a cooling water pipe is installed inside the cooling air pipe connected to the cooling block. By simultaneously supplying and discharging the cooling water to prevent leakage of the cooling water and further increasing the cooling efficiency of the combustion chamber mold, there is an effect of increasing the cooling efficiency of the combustion chamber mold rather than the conventional cooling efficiency using only cooling air.
또한, 냉각효율을 상승시켜 제품의 DAS를 낮추고, 이로 인해, 기계적 성질이 우수한 금속조직을 갖는 실린더 헤드를 제작할 수 있는 효과가 있다.In addition, to increase the cooling efficiency to lower the DAS of the product, thereby, there is an effect that can produce a cylinder head having a metal structure with excellent mechanical properties.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail as follows.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 저압 주조용 실린더 헤드 연소실 금형의 냉각 장치가 적용된 하형 금형의 사시도이며, 도 7과 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 저압 주조용 실린더 헤드 연소실 금형의 냉각장치의 사시도 및 분해 사시도이고, 도 9는 도 7의 A-A선에 따른 단면도이며, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 저압 주조용 실린더 헤드 연소실 금형의 냉각장치가 적용된 실린더 헤드의 금속조직 을 도시한 도면이다.6 is a perspective view of a lower die mold to which a cooling device of a low pressure casting cylinder head combustion chamber mold according to an embodiment of the present invention is applied, and FIGS. 7 and 8 are cooling of a low pressure casting cylinder head combustion chamber mold according to an embodiment of the present invention. 9 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 7, and FIG. 10 shows a metal structure of a cylinder head to which a cooling device of a cylinder head combustion chamber mold for low pressure casting according to an embodiment of the present invention is applied. One drawing.
본 발명의 실시예에 따른 저압 주조용 실린더 헤드 연소실 금형의 냉각장치(100)는, 도 6에서 도시한 바와 같이, 실린더 헤드 주조용 하형(103)에 장착되는 실린더 헤드 연소실 금형(105; 이하, 연소실 금형이라 함)의 냉각을 위해 설치된다.As shown in FIG. 6, the
이러한 저압 주조용 실린더 헤드 연소실 금형의 냉각장치(100)는, 도 7과 도 8에서 도시한 바와 같이, 냉각블록(110), 냉각공기 공급파이프(120), 냉각수 공급파이프(130), 및 배기 파이프(140)로 구성된다.As shown in FIGS. 7 and 8, the
먼저, 상기 연소실 금형(105)의 하부에는 냉각블록(110)이 장착된다.First, a
상기 냉각블록(110)은, 도 9에서 도시한 바와 같이, 외측면 상부와 하부에 각각 유입구(111)와 배출구(113)가 형성되며, 상면 중앙에는 상기 연소실 금형(105)의 냉각실(107)을 향하여 돌출되어 상기 유입구(111)와 공급통로(115)를 통하여 연결되는 공급단(116)이 형성되고, 상기 상면 상에는 배출구(113)와 배출통로(117)를 통하여 연결되는 다수개의 유출구(118)가 형성된다.As illustrated in FIG. 9, the
여기서, 상기 냉각블록(110)은 원형으로 형성되며, 그 외주면 상의 일측에는 평평한 일면을 형성하여 상기 유입구(111) 및 배출구(113)가 형성된다.Here, the
또한, 상기 냉각블록(110)은 상기 연소실 금형(105)의 하부에 용접되어 고정되고, 그 하부 내측에는 밀폐를 위한 플러그(119)가 용접된다.In addition, the
그리고 상기 냉각블록(110)의 유입구(111)에는 상기 냉각실(107)에 냉각공기를 공급하는 냉각공기 공급파이프(120)가 장착된다.In addition, the
상기 냉각공기 공급파이프(120)는 상기 하형(103)의 내부에 삽입된 상태로 일단이 상기 냉각블록(110)의 유입구(111)에 나사 체결되어 장착되고, 그 타단에는 미도시된 공압관을 통하여 에어 컴프레서(미도시)와 연결된다.The cooling
이러한 냉각공기 공급파이프(120)의 내부에는 상기 냉각실(107)에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급파이프(130)가 설치된다.The cooling
상기 냉각수 공급파이프(130)는 상기 냉각공기 공급파이프(120)를 통하여 그 내부에 삽입된 상태로 그 일단이 상기 공급통로(115) 상에서 냉각실(107)을 향하여 굽어져 형성되고, 그 타단은 상기 냉각공기 공급파이프(120)에 니플(131)을 통하여 장착된 상태로, 연결호스(133)를 통하여 냉각수 공급 매니폴드(135)와 연결된다.The cooling
그리고 상기 냉각블록(110)의 배출구(113)에는 상기 냉각실(107)로 공급된 냉각공기와 냉각수를 배출하는 배기 파이프(140)가 장착된다.In addition, an
상기 배기 파이프(140)는 상기 하형(103)의 내부에 삽입된 상태로, 그 일단이 상기 냉각블록(110)의 배출구(113)에 나사 체결되어 장착된다.The
이러한 구성을 갖는 본 발명의 저압 주조용 실린더 헤드 연소실 금형의 냉각장치(100)에서 상기 냉각수 공급파이프(140)를 통하여 공급되는 냉각수는 냉각공기와 함께 상기 냉각실(107)로 공급되며, 상기 냉각실(107) 내부에서 냉각 작용을 한 후에 모두 수증기화 되어 상기 냉각공기와 함께 상기 배출통로(117)를 통하여 상기 배기 파이프(140)로 배출되어 상기 냉각수의 누수를 방지할 수 있게 된다.In the
본 실시예에서는 상기 하형(103) 상에 구성되는 상기 연소실 금형(105)을 3개로 하여 상기 각 연소실 금형(105)에 대응하여 냉각장치가 형성된다고 하고 있으 나, 이에 한정된 것을 아니며, 기통수에 따라 변경되는 상기 연소실 금형(105)의 수에 따라서 본 발명의 저압 주조용 실린더 헤드 연소실 금형의 냉각장치(100)의 개수를 변경하여 적용할 수 있다.In the present embodiment, three combustion chamber dies 105 formed on the
따라서 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 저압 주조용 실린더 헤드 연소실 금형의 냉각장치(100)를 적용하면, 상기 연소실 금형(105)의 냉각실(107) 내부에 냉각공기와 냉각수를 함께 공급하여 냉각효율을 높이게 되고, 공급된 냉각수를 모두 수증기화 하여 배출하여 냉각수의 누수를 방지할 수 있다.Therefore, when the
또한, 상기 연소실 금형(105)의 냉각효율을 더욱 높이게 됨으로써, 도 10에서 도시한 바와 같이, 종래에 비해 제품의 DAS를 높여 기계적 성질이 우수한 금속조직을 갖는 실린더 헤드를 제작할 수 있게 된다.In addition, by further increasing the cooling efficiency of the
본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is intended by those skilled in the art to which the present invention pertains, and claims to be described below. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents.
도 1은 일반적인 저압 주조 공법에서 소재의 생산공정을 도시한 개략적인 흐름도이다.1 is a schematic flowchart illustrating a production process of a material in a general low pressure casting process.
도 2는 저압 주조 공법을 통하여 생산되는 실린더 헤드의 사시도이다. 2 is a perspective view of a cylinder head produced through a low pressure casting method.
도 3은 도 2에서 도시한 바와 같은 실린더 헤드를 저압 주조하기 위한 하형금형의 사시도이다. 3 is a perspective view of a lower mold for low pressure casting of a cylinder head as shown in FIG.
도 4는 도 3의 A-A 선에 따른 종래 저압 주조용 실린더 헤드 연소실 금형의 냉각 장치를 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a cooling apparatus of a conventional low pressure casting cylinder head combustion chamber mold taken along the line A-A of FIG.
도 5는 종래 기술에 따른 저압 주조용 실린더 헤드 연소실 금형의 냉각장치가 적용된 실린더 헤드의 금속조직을 도시한 도면이다.5 is a view showing a metal structure of the cylinder head to which the cooling device of the cylinder head combustion chamber mold for low pressure casting according to the prior art is applied.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 저압 주조용 실린더 헤드 연소실 금형의 냉각 장치가 적용된 하형 금형의 사시도이다.6 is a perspective view of a lower die in which a cooling device of a cylinder head combustion chamber die for low pressure casting according to an embodiment of the present invention is applied.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 저압 주조용 실린더 헤드 연소실 금형의 냉각장치의 사시도이다.7 is a perspective view of a cooling apparatus of a cylinder head combustion chamber mold for low pressure casting according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 저압 주조용 실린더 헤드 연소실 금형의 냉각장치의 분해 사시도이다.8 is an exploded perspective view of a cooling apparatus of a cylinder head combustion chamber mold for low pressure casting according to an embodiment of the present invention.
도 9는 도 7의 A-A선에 따른 단면도이다.9 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 저압 주조용 실린더 헤드 연소실 금형의 냉각장치가 적용된 실린더 헤드의 금속조직을 도시한 도면이다.10 is a view showing a metal structure of the cylinder head to which the cooling device of the cylinder head combustion chamber mold for low pressure casting according to the embodiment of the present invention is applied.
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