KR20100010063U - 금형의 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 금형의 냉각장치에 관한 것으로, 본 고안의 일실시예는, 제품의 주조 또는 사출성형을 위해 내부에 제품의 형상대로 캐비티가 구비되는 금형을 냉각시키기 위한 금형의 냉각장치에 있어서, 캐비티를 감싸도록 금형의 내부에 구비되고 속이 빈 나선 코일 형상의 쿨러를 포함하되, 쿨러의 일단에는 냉각수 유입구가 형성되고 타단에는 냉각수 유출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 금형의 냉각장치를 제공한다.

금형, 냉각장치, 주조, 사출, 캐비티, 나선, 코일, 쿨러, 냉각수

Description

금형의 냉각장치{COOLING DEVICE OF MOLD}

본 고안은 금형의 냉각장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제품의 주조 또는 사출성형을 위해 내부에 제품의 형상대로 캐비티가 구비되는 금형을 냉각시키는 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로, 금형은 성형에 사용되는 금속제 몰드(mold)로서, 보통 다수개의 금형이 모여 하나의 유닛(unit)을 이루며, 이들 금형의 상호 면접하는 대향면에는 면접한 상태로 생산할 제품의 모양을 이루는 내부공간, 즉 캐비티(cavity)가 형성된다.

여기서, 합성수지인 성형재료를 녹여 유동성을 갖게 한 상태에서 캐비티에 강한 압력으로 주입하는 성형방법을 사출(injection molding)이라 하고, 용융금속을 주입하여 캐비티의 형상대로 정밀한 주물을 얻는 방법을 주조(die casting)라 한다.

이때, 특히 주조의 경우에는 금속의 용융점이 높아 매우 고온인 상태에서 성 형하여야 하므로, 주조중 금형의 냉각은 필수적이며, 또한 주조과정에서 제품의 생산주기, 제품의 기계적 성질 등을 변화시킬 수 있는 가장 중요한 요소 중의 하나이다.

종래에는 이러한 금형 냉각에 있어서 공냉과 수냉을 병행하여 실시하였지만, 공냉방식의 경우에는 냉각효율이 크게 저하되기 때문에 현재는 수냉방식이 주로 사용되고 있다.

그런데, 수냉방식의 경우 금형에 홀(hole)을 가공하고 그 홀에 냉각파이프를 삽입하는 형태로 되는데, 냉각효율 향상을 위해서는 금형 전체에 냉각파이프를 설치해야 하므로 금형상에서 설치공간이 부족하거나, 설치비가 증가하는 문제가 있으며, 냉각수가 대량으로 사용됨에 따라 생산성 저하와 환경오염의 문제도 있다.

본 고안은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 고안의 일실시예는 제품의 주조 또는 사출성형을 위해 내부에 제품의 형상대로 캐비티가 구비되는 금형을 냉각시키기 위한 금형의 냉각장치에 있어서, 캐비티를 감싸도록 금형의 내부에 구비되고 속이 빈 나선 코일 형상의 쿨러를 포함하되, 쿨러의 일단에는 냉각수 유입구가 형성되고 타단에는 냉각수 유출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 금형의 냉각장치와 관련된다.

본 고안의 일실시예에 의하면, 제품의 주조 또는 사출성형을 위해 내부에 제품의 형상대로 캐비티가 구비되는 금형을 냉각시키기 위한 금형의 냉각장치에 있어서, 캐비티를 감싸도록 금형의 내부에 구비되고 속이 빈 나선 코일 형상의 쿨러를 포함하되, 쿨러의 일단에는 냉각수 유입구가 형성되고 타단에는 냉각수 유출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 금형의 냉각장치가 제공된다.

여기서, 쿨러는, 금형의 일측에 형성되어 제품의 중공부를 형성하는 중자의 내부에 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 금형의 내부에 열을 공급하는 히팅라인과, 냉각수가 흐르는 냉각라인을 더 포함할 수 있다.

이때, 쿨러의 냉각수 유출구가 히팅라인의 일단에 연결되어, 쿨러를 통과한 냉각수가 히팅라인으로 유입되면서 금형 내에서 재순환되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 고안의 일실시예에 따른 금형의 냉각장치에 의하면, 캐비티를 감싸도록 나선 코일 형상으로 쿨러가 구비되며, 이 쿨러의 내부를 냉각수가 통과하는 과정에서 캐비티를 중심으로 나선 방향으로 유동하게 됨에 따라, 캐비티와 금형의 냉각에 필요한 시간을 충분히 확보하게 되므로 냉각성능이 향상된다.

또한, 쿨러를 통과하면서 데워진 냉각수가 금형의 일측에 구비되는 히팅라인으로 유입되어 금형 내에서 재순환되도록 함으로써, 비용을 절감하고 생산성을 향상시킬 수 있다.

아울러, 캐비티로부터 전달되는 열에 의해 금형이 열팽창 하는 경우, 쿨러의 코일 사이에 형성되는 공간이 금형의 열변형을 일부 흡수함으로써, 크랙(crack) 등의 손상 발생을 방지할 수 있다.

이하, 본 고안의 일실시예에 따른 금형의 냉각장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 고안에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

아울러, 아래의 실시예는 본 고안의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 고안의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 고안의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 고안의 권리범위에 포함될 수 있다.

실시예

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 금형의 냉각장치 단면도, 도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 쿨러의 사시도, 도 3은 본 고안의 다른 실시예에 따른 금형의 냉각장치 단면도이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 고안의 일실시예에 따른 금형의 냉각장치(10)는, 제품의 주조를 위해 준비되며 제품의 형상에 대응되는 캐비티(21,31)가 각각 형성되는 상금형(20)과 하금형(30), 그리고 금형(20,30)의 내부에서 캐비티(21,31)를 감싸게끔 설치되는 속이 빈 나선 코일 형상의 쿨러(40)를 포함한다.

여기서, 쿨러(40)는 금형(20,30) 내부에 나선형의 빈 공간으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 금속 재질의 파이프가 금형(20,30) 내부에 나선형 코일 형상으로 설치되는데, 쿨러(40)를 통과하는 냉각수가 캐비티(21,31)의 높이 방향을 따 라 나선형태로 유동하게 됨으로써, 종래의 직선형태에 비해 금형(20,30)으로부터 열을 전달받는 시간을 충분히 확보할 수 있어 냉각효율이 향상된다.

한편, 도 3은 본 고안의 다른 실시예를 도시한 것으로, 도 3에 도시된 실시예와 같이, 상금형(20) 또는 하금형(30)에 제품의 중공부를 형성하기 위해 중자(50)가 구비되는 경우, 중자(50)의 냉각효율 향상을 위해 중자(50)의 내부에 전술한 쿨러(40)를 설치하는 것이 바람직하다.

이때, 쿨러(40)의 일단은 금형(20,30)의 외부로 연장되어 냉각수가 유입되는 냉각수 유입구(41)가 구비되고, 타단에는 냉각수 유출구(42)가 구비되어 금형(20,30)의 외부로 냉각수를 배출하게 되는데, 냉각수 유입구(41)의 일측에 압축펌프(미도시) 또는 압축실린더(미도시)를 마련하여, 냉각수가 쿨러(40)를 통과하여 유동하게끔 가압하는 것이 바람직하다.

또한, 금형(20,30)의 내부에는 내부에 열을 공급하는 히팅라인(60)과, 냉각수가 흐르는 냉각라인(70)이 다수 설치될 수 있는데, 히팅라인(60)의 경우 전열선을 삽입하여 금형(20,30)에 열을 공급할 수도 있고, 고온의 유체를 통과시켜 열을 공급하는 것도 가능하며, 다수의 히팅라인(60)이 서로 연결되게끔 구성하거나 독립적으로 형성되게 하는 것도 가능하다.

냉각라인(70)의 경우 금형(20,30)에 파이프 형상으로 빈 공간을 형성하거나, 속이 빈 파이프를 금형(20,30)의 내부에 삽입하고 이 파이프에 냉각수 또는 냉각오일 등 온도가 낮은 유체를 통과시키게 되는데, 전술한 쿨러(40)와 연결될 수 있음은 물론이다.

이처럼, 금형(20,30)에 히팅라인(60)과 냉각라인(70) 및 쿨러(40)가 구비됨으로써 제품 성형중 금형(20,30)의 온도를 적절하게 제어하여, 금형(20,30) 내부의 온도 불균일에 따른 국부적인 변형과 손상, 또는 제품의 결함을 방지할 수 있게 되는 것이다.

이때, 쿨러(40)와 히팅라인(60)이 서로 연결되도록 구성하는 것도 가능하다. 이 경우, 쿨러(40)를 통과하면서 온도가 상승한 냉각수를 히팅라인(60)으로 유도하여 금형 (20,30)내에서 재순환시킴으로써, 냉각수의 재사용에 따른 생산성 향상을 기대할 수 있으며, 비용 절감에도 도움이 된다.

도 1과 도 3에서는 금형(20,30)의 외부에서 연결관(43)에 의해 쿨러(40)의 냉각수 유출구(42)와 히팅라인(60)이 연결되는 모습을 도시하였으나, 별도의 연결관(43) 없이 금형의 내부에서 직접 연결되는 것도 물론 가능하다.

한편, 미설명된 도면부호 (C)는 용탕주입컵을 가리킨다.

전술한 실시예에서는 상금형(20)과 하금형(30)이 합형된 금형에 용탕을 주입한 후 응고시켜 주조제품을 성형하는 과정을 예를 들어 설명하였으나, 사출성형용 금형에 있어서도 본 고안인 금형의 냉각장치가 적용 가능함은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에게 자명한 것이다.

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 금형의 냉각장치 단면도.

도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 쿨러의 사시도.

도 3은 본 고안의 다른 실시예에 따른 금형의 냉각장치 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 금형의 냉각장치

20 : 상금형 30 : 하금형

40 : 쿨러

41 : 냉각수 유입구 42 : 냉각수 유출구

43 : 연결관

50 : 중자

60 : 히팅라인

70 : 냉각라인

Claims (4)

1. 제품의 주조 또는 사출성형을 위해 내부에 제품의 형상대로 캐비티가 구비되는 금형을 냉각시키기 위한 금형의 냉각장치에 있어서,

   상기 캐비티를 감싸도록 상기 금형의 내부에 구비되고 속이 빈 나선 코일 형상의 쿨러를 포함하되, 상기 쿨러의 일단에는 냉각수 유입구가 형성되고 타단에는 냉각수 유출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 금형의 냉각장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 쿨러는,

   상기 금형의 일측에 형성되어 제품의 중공부를 형성하는 중자의 내부에 구비되는 것을 특징으로 하는 금형의 냉각장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 금형의 내부에 열을 공급하는 히팅라인과, 냉각수가 흐르는 냉각라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금형의 냉각장치.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 쿨러의 냉각수 유출구가 상기 히팅라인의 일단에 연결되어, 상기 쿨러를 통과한 냉각수가 상기 히팅라인으로 유입되면서 금형 내에서 재순환되는 것을 특징으로 하는 금형의 냉각장치.

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