KR20090123166A - 마그네슘 다이캐스트용 열가압실식 구스넥 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마그네슘 다이캐스트기의 열가압실식 구스넥에 관한 것으로, 마그네슘 용탕내에서 용탕을 다이캐스트 금형으로 가압하여 공급하는 구스넥의 재질을 바디는 SKD61 열간공구강으로 형성하고, 용탕을 가압하는 실린더 부분은 코발트 텅스텐강으로 형성되는 라이너를 열박음하여 결합하여 라이너 마모시 교환할 수 있게 하여 구스넥의 바디를 재활용할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

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Description

마그네슘 다이캐스트용 열가압실식 구스넥{Heat press type goose neck for magnesium die-cast}

본 발명은 마그네슘 다이캐스트 주조를 위한 열가압실식 다이캐스기에서 가압실과 주탕관을 형성하는 부분인 소위 구스넥이라 불리는 구조에 관한 것이다.

일반적으로 다이캐스트(Die Casting)주조는 튼튼한 금형에 융용상태 또는 반융용상태의 금속을 기계압, 공기압 또는 수압으로 가압주입하여 금형의 내용적과 정확하게 일치하는 주물을 생산하는 방법으로 비교적 저온에서 융용되는 주석, 납, 아연, 알루미늄, 마그네슘, 구리 등의 합금으로 된 중소형 주조제품생산에 적용되고 있다.

다이캐스트기에는 융용된 금속을 보호유지하는 챔버를 지니고 융용된 금속을 압입하는 장치의 일부가 챔버 가운데 설치되어 가압실이 항상 고온도를 유지하고 있는 열가압실(Hot chamber)식의 것과, 융용금속을 금형에 주입시키기 위하여 플런저로 가압하는 부분이 용해로와 별개로 떨어져 가열되지 않는 상태로 작동하는 냉 가압실(Cold chamber)식의 것이 있다.

열가압실식의 다이캐스트기는 통상 아연보다 낮은 융점을 가진 금속에 적용되고 냉가압실식은 알루미늄과 같이 비교적 높은 융점을 가진 금속에 적용되고 있으나, 마그네슘의 경우 비교적 높은 651℃의 융점을 가지고 있으나 융용상태에서 공기와 접촉하면 착화되어 심하게 연소되므로 융용마그네슘과 공기와의 접촉을 차단할 수 있는 열가압실식의 다이캐스트기를 적용하고 있다.

이에 따라 마그네슘 다이캐스트기에서 융용금속을 가압하고 주탕관을 통하여 금형으로 압송하는 구스넥(Goose neck)은 비교적 고온인 700℃ 전·후에서 상시 가열된 상태로 가압펌핑동작을 수행하여야 하므로 내열성과 내마모성이 요구되는 코발트, 텅스텐강으로 제작되고 있다.

코발트, 텅스텐강은 소재의 가격이 대단히 높고 취성이 강하여 절삭가공이 어려우므로 주조 후 와이어 커팅기로 가공되어 구스넥의 제작비용이 대단히 높은 수준이나, 구스넥은 상시 고온상태에서 반복되는 고압의 펌핑작업으로 가압부인 실린더와 피스톤 접촉부가 마모되므로 일정기간 사용시 교체한 후 재활용되지 못하고 폐기되었다.

본 발명은 구스넥의 재질을 비교적 저렴하고 가공이 용이한 내열강재로 대체할 수 있게 하면서, 코발트 텅스텐강으로 형성되는 통상의 구스넥과 동일한 내열내마모성을 유지할 수 있게 하고, 마모된 부분만 부분교체를 가능하게 하여 구스넥의 바디부분은 재활용할 수 있게 하는 것이다.

본 발명은 구스넥의 바디부분에서 마모가 발생하지 않는 부분은 700℃전·후에서 내열성이 크게 저하되지 않는 재질로 대체하고, 가압부인 피스톤과 직접 접촉하여 마모가 발생하는 실린더부분은 코발트 텅스텐강으로 형성되는 라이너를 삽입하여 고온내마모성을 유지하게 하면서 라이너의 마모시에는 라이너만 교환할 수 있게 하여 구스넥 바디부분은 재활용할 수 있게 한다.

본 발명은 코발트 텅스텐강에 비하여 10분의 1수준의 가격으로 구스넥의 바디를 형성할 수 있게 하면서 내열내마모성은 종래와 동일하게 유지할 수 있게 하고 마모시에도 마모된 부분만 교환할 수 있게 하여 구스넥의 바디를 재활용할 수 있게 하는 비용절감의 효과가 있다.

본 발명은 구스넥의 바디를 SKD61(STD61)공구강으로 형성하고 가압피스톤과 접촉하는 실린더부분은 코발트 텅스텐강으로 형성되는 라이너를 삽입하며 구스넥의 바디와 라이너는 열박음으로 견고하게 결합되게 하고 마모된 라이너는 절삭제거 후 새로운 라이너로 교환할 수 있게 구성된다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서 본 발명의 요지를 불명료하게 하지 않는 범위 내에서 당업자간에 공지·공용되는 구성에 대하여는 상세한 설명을 생략하거나 간략하게 하여 본 발명의 특징적인 구성을 더욱 명확하게 하기로 한다.

도 1은 본 발명 마그네슘 다이캐스트기에 적용되는 구스넥의 측면도이고, 도 2는 본 발명 구스넥의 평면도이며, 도 3은 본 발명 구스넥의 측단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 구스넥은 통상적인 구스넥과 동일하게 바디(1)의 측면에 용탕유입구(2)와 바디(1)의 가운데 상부에 가압핀 삽입공(3)이 형성되어 있고, 가압핀 삽입공(3)의 아래쪽으로는 가압핀과 일체로 형성되고 핀 형태로 길게 연장되는 피스톤(도면미도시)이 삽입되어 마그네슘 용탕을 가압할 수 있게 하는 실린더(4)가 형성되어 있다.

실린더(4)의 아래쪽으로는 마그네슘 용탕을 배출하는 주탕로(5)가 형성되어 있고, 주탕로(5)는 바디(1)의 측면을 따라 위쪽으로 연장되어 다이캐스트 금형(도면미도시)으로 융용금속을 주입할 수 있게 거위의 목과 같은 형태로 구성되어 있 다.

구스넥에서 용탕유입구(2)가 형성된 부분부터는 융용된 마그네슘에 잠겨있는 상태에 있으므로 상시 700℃ 전·후의 고온에 노출되어 있다.

SKD61 공구강은 열간금형공구강의 대표적인 것으로 고온강도가 우수하고 인성이 크며 가공성도 양호하므로 고온가공조건에서는 널리 사용되나 700℃ 전·후의 온도에서는 내마모성이 크게 저하되며 특히 공구강의 표면에 마그네슘 용탕이 달라붙는 성질이 있어 가압부인 피스톤과 실린더 사이에 마그네슘이 눌러붙는 현상이 발생하므로 실린더의 재질로는 부적합하다.

따라서 SKD61 공구강은 코발트 텅스텐강에 비하여 가격이 현저하게 저렴하고 상대적으로 가공성도 우수하므로 구스넥의 바디(1) 재료로는 사용이 가능하다.

마그네슘은 가열상태에서는 공기와의 접촉에 의하여 발화하고 급속하게 산화되므로 마그네슘 다이캐스트 작업에서는 다이캐스트 금형의 내용적과 정확하게 일치하는 용탕을 일정한 압력으로 주입하는 것이 필요하며, 과잉공급시 상·하 금형의 접합면 사이로 마그네슘 용탕이 유출되어 주조날개(casting fin)를 형성하거나 외부로 노출되는 마그네슘은 발화될 수 있으며, 공급되는 용탕이 부족하거나 가압력이 낮아지면 성형물에 기공 또는 수축공이 발생하여 내부가 치밀하게 만들어지지 않는 불량이 발생한다.

따라서 마그네슘 다이캐스트 작업에서 마그네슘 용탕을 가압하여 공급하는 실린더(4)가 마모될 경우 공급되는 용탕의 양이나 가압력을 변화시킬 수 있으므로 실린더(4)의 마모 정도를 엄격하게 관리할 필요가 있다.

앞서 설명한 바와 같이 구스넥의 실린더(4) 부분을 SKD61 공구강은 부적합하므로 실린더(4)는 고온내마모성이 우수하고 융용마그네슘이 달라붙지 않는 공지의 코발트 텅스텐강으로 실린더 라이너(6)를 형성하고 바디(1)에 삽입한다.

라이너(6)는 바디(1)를 가열한 후 압입하는 열박음 방법으로 고정되며, 열박음된 라이너(6)는 마그네슘 용탕내에서 바디(1)와 함께 팽창하므로 피스톤이 가압과정에서도 견고하게 고정상태를 유지할 수 있으며, 또 다른 방법으로는 라이너(6)를 액체질소로 냉각수축하여 바디(1)에 압입할 수도 있다.

또한 라이너(6)는 마모시 교환이 가능하므로 SKD61공구강으로 형성된 바디(1)는 재활용이 가능하다.

마모된 라이너(6)는 열박음되어 분리하기가 용이하지 않으므로 선반이나 보링머신을 이용하여 절삭방법으로 제거하는 것이 가능하다.

본 발명 마그네슘 다이캐스트용 구스넥은 휴대폰, 노트북 컴퓨터 케이스 등과 같은 마그네슘 다이캐스트 주조품의 생산에 이용가능하다.

도 1은 본 발명 마그네슘 다이캐스트기에 적용되는 구스넥의 측면도

도 2는 본 발명 구스넥의 평면도

도 3은 본 발명 구스넥의 측단면도

도 4는 종래 통상적인 구스넥의 측단면도

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1. 바디

2. 용탕유입구

3. 가입핀 삽입공

4. 실린더

5. 주탕로

6. 라이너

Claims (3)

1. 마그네슘 용탕을 다이캐스트 금형으로 가압하여 공급하는 열가압실식 구스넥에 있어서,

   구스넥의 바디(1)는 SKD61공구강으로 형성하고, 가압부인 실린더(4)에는 코발트 텅스텐강으로 된 라이너(6)가 삽입되는 것을 특징으로 하는 마그네슘 다이캐스트용 열가압실식 구스넥.
2. 제 1항에 있어서, 바디(1)에 삽입되는 라이너(6)는 열박음으로 압입되는 것을 특징으로 하는 마그네슘 다이캐스트용 열가압실식 구스넥.
3. 제 1항에 있어서, 바디(1)에 삽입되는 라이너(6)는 액체질소에 의하여 냉각수축된 후 압입되는 것을 특징으로 하는 마그네슘 다이캐스트용 열가압실식 구스넥.

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