KR20100089171A

KR20100089171A - 왁스모형 금형어셈블리

Info

Publication number: KR20100089171A
Application number: KR1020090008294A
Authority: KR
Inventors: 하준평
Original assignee: 태창정공(주)
Priority date: 2009-02-03
Filing date: 2009-02-03
Publication date: 2010-08-12

Abstract

본 발명은 내부에 단차지게 형성된 중공영역을 갖는 피주조품의 주조를 위한 왁스모형 금형어셈블리에 관한 것으로, 피주조품의 외관형상에 대응하는 상부금형과; 상기 상부금형과 결합되어 상기 피주조품의 외관형상을 형성하는 하부금형과;상기 상부금형과 상기 하부금형 사이에 배치되며 상기 피주조품의 중공영역에 대응하는 코어조립체를 포함하며, 상기 코어조립체는 상기 중공영역의 가운데영역에 위치하는 중심코어와; 상기 중심코어의 테두리영역을 감싸도록 배치되는 복수의 외곽코어를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여 외관형상 및 내부형상이 복잡한 피주조품의 경우에도 금속코어를 통해 짧은 시간에 간편하게 왁스모형을 제조할 수 있다.

정밀주조, 금속코어, 분할코어

Description

왁스모형 금형어셈블리{WAX MODEL METALIC PATTERN ASSEMBLY}

본 발명은 왁스모형 금형어셈블리에 관한 것으로, 구체적으로는 정밀주조에서 피주조품의 주조를 위해 사용되는 왁스모형을 사출하기 위한 왁스모형 금형어셈블리에 관한 것이다.

정밀주조방법(INVESTMENT 주조법, LOST WAX법)은 정밀한 형태의 제품을 제조할 때 사용하는 주조방법이다.

도1은 일반적인 정밀주조방법의 과정을 개략적으로 도시한 개략도이다. 도시된 바와 같이 정밀주조를 하기 위해서는 (A)제조하고자 하는 제품과 동일한 형상을 갖는 왁스모형(b)을 제작한다. 왁스모형(b)의 제작은 일반적으로 사출금형(a)에 반응고(반유동) 상태의 왁스를 사출하여 이루어진다. (B) 사출로 제작된 각각의 왁스 모형은 생산효율을 높이기 위해 왁스트리에 상호 조립 된다(WAX TREE). 조립형태는 제품의 크기에 따라 조립되는 수가 결정되며, 왁스모형의 형태에 따라 변화될 수 있다.

(C) 제작된 왁스트리는 물, 알코올 및 콜로이달 상태의 실리카와 함께 세라믹 분말을 적정한 점도를 유지하도록 적절히 혼합하여 일정한 시간 동안 교반된 슬 러리(Slurry, d)에 침적시키고, 정해진 입도의 세라믹 알갱이를 표면에 뿌려 도포(coating)한 후 충분히 건조시킨다. 이러한 세라믹 도포작업을 8-16여 차례 반복하여 원하는 세라믹 셸(shell)의 두께를 얻는다.

(D)도포 작업이 완료된 후, 세라믹 셸(e)의 주형을 고온고압에서 가열하여 왁스모형(b)을 녹여 제거하면, 세라믹 셸 내부에는 제작하고자 하는 목적품의 모양과 같은 동공이 형성된다. 이 과정을 탈왁스라 한다.

(E)주형 내에 남아있는 왁스 및 불순물을 완전히 제거하고 동시에 고온 강도를 얻기 위하여 고온(f)에서 장시간 소성시킨다.

(F)이렇게 소성 처리된 주형(e) 속에 목적하는 재질의 용융 금속(용탕,g)을 주입한 후 상온으로 냉각시킨다. (G)주물이 냉각되면 세라믹으로 형성된 주형을 제거한다(탈사 공정). (H) 그리고, 각각의 제품(g)을 서로 분리하고, (I)제품의 표면을 연마처리하여 (J)치수와 외형을 검사하여 제품을 완성한다.

여기서, 제품의 외관형상 및 내부 형상이 복잡한 제품을 주조하기 위해서는 왁스모형(b)을 사출하는 금형(a)의 내부에 제품의 중공형상에 대응하는 코어를 삽입하여 왁스모형을 완성한다. 이 때, 중공의 형상이 복잡할 경우 물에 녹는 가용성 왁스(soluble wax)를 사용하여 코어를 제조하고, 가용성 왁스 코어를 금형 내부에 삽입하고 사출하여 왁스모형을 완성하였다.

그런데, 가용성 왁스코어를 사용할 경우 가용성 왁스를 이용한 코어의 제조단계 및 왁스 모형을 사출하는 단계, 사출된 왁스 모형에서 가용성 왁스를 용융하는 단계 등이 종래 정밀 주조 공정에 추가되므로 소요되는 시간이 길어 전체 제품 생산 시간이 증가되는 단점이 있었다. 특히, 가용성 왁스를 용융하기 위해서는 물과 황산이 혼합된 용액에 24시간 용융하여야 하므로 제품 생산을 위해서는 최소 2일 이상이 소요되므로 생산효율이 저하되었다. 더구나, 가용성 왁스는 재활용이 되지 않으므로 환경오염의 문제점도 안고 있다. 또한, 가용성 왁스의 비용이 높아 제품 생산 단가도 증가되는 부수적인 문제가 있었다.

또한, 제품의 중공 형상이 상호 단차를 갖거나 중공 내부에 별도의 중공 형상이 있는 복잡항 형태인 경우 가용성 왁스를 이용한 경우에도 가용성 왁스가 왁스모형 외부로 완전히 배출되지 않아 불량제품의 발생확률이 높아졌으며 가용성 왁스를 제조하기 위해서 소요되는 시간이 증가되는 문제가 있었다.

또한, 가용성 왁스를 사용하기위해서는 먼저 가용성왁스를 사출한 후 다시 금형에 조립하여 사용하므로 치수안정성이 떨어지는 문제가 있다. 즉, 왁스를 사출하게 되면 반고체상태에서 고체상태로 응고하게 되므로 수축이 발생하게 된다. 이에 따라 치수 변화가 일어나며 부분적으로 변형이 발생되는 문제가 있다.

그리고, 가용성 왁스는 두께가 아주 얇은 제품을 사출할 경우 파손위험성 때문에 사출압력이 제한되는 문제가 있어서 가용성 왁스를 사용할 수 있는 제품의 두께가 제한적이었다.

본 발명의 목적은 가용성 왁스코어를 사용하지 않고 간편하게 복잡한 중공형상을 갖는 왁스모형을 사출할 수 있는 왁스모형 금형어셈블리를 제공하는데 그 목 적이 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 내부에 단차지게 형성된 중공영역을 갖는 피주조품의 주조를 위한 왁스모형 금형어셈블리에 관한 것이다. 본 발명의 왁스모형 금형어셈블리는 피주조품의 외관형상에 대응하는 상부금형과; 상기 상부금형과 결합되어 상기 피주조품의 외관형상을 형성하는 하부금형과; 상기 상부금형과 상기 하부금형 사이에 배치되며 상기 피주조품의 중공영역에 대응하는 코어조립체를 포함하며, 상기 코어조립체는 상기 중공영역의 가운데영역에 위치하는 중심코어와; 상기 중심코어의 테두리영역을 감싸도록 배치되는 복수의 외곽코어를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 외곽코어는 표면이 단차지게 형성되며 상기 중심코어에 착탈가능하게 결합된다.

여기서, 상기 중심코어는 상기 상부금형과 상기 하부금형의 외측으로 연장형성된다.

여기서, 상기 상부금형과 상기 하부금형을 통해 왁스모형이 사출되면, 상기 중심코어는 상기 상부금형과 상기 하부금형의 외측으로 분리된다.

또한, 상기 외곽코어는 상기 중심코어가 분리된 공간을 통해 상기 상부금형과 상기 하부금형의 외측으로 배출된다.

본 발명에 따른 왁스모형 금형어셈블리는 코어어셈블리가 금속재료로 제조되 므로 종래 가용성 왁스를 사용할 경우 요구되던 왁스 용해시간이 소요되지 않는다. 이에 따라 피주조품의 전체 제조시간이 단축될 수 있다.

또한, 상호 착탈가능하게 마련된 중심코어와 외곽코어가 금형으로부터 용이하게 조립 및 분리되므로 작업자의 작업능률도 향상시킬 수 있다. 그리고, 코어어셈블리가 금속재료로 마련되므로 반복적으로 사용될 수 있으므로 제조단가도 줄일 수 있다.

또한, 금속재질의 코어어셈블리를 사용하게 되면 사출공정이 진행되더라도 치수변화가 없으므로 별도의 치수가공없이 사용할 수 있다.

그리고, 금속재질의 코어어셈블리를 사용하면 사출압력에 의해 파손되지 않으므로 제품의 두께에 구애받지 않고 아주 얇은 제품까지도 사출이 가능하다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도2는 본 발명에 따른 왁스모형 금형어셈블리(10)의 구성을 분해하여 도시한 분해사시도와 단면도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 왁스모형 금형어셈블리(10)는 왁스모형(300)의 외관을 사출하기 위한 금형(100)과, 금형(100) 내부에 배치되며 왁스모형 내부의 중공을 형성하기 위한 코어조립체(200)와, 금형(100)과 코어조립체(200)를 통해 사출된 왁스모형(300)을 포함한다.

여기서, 도면에 도시된 형태는 설명을 위한 일 예시일 뿐이며 피주조품의 내부 중공형상이 단차를 갖거나 복잡한 형상을 갖는 경우는 모두 적용될 수 있다.

금형(100)은 상부금형(120)과 하부금형(110)을 포함한다. 상부금형(120)과 하부금형(110)은 각각 내부에 왁스모형(300)의 외관형상에 대응하는 사출용 캐버티(111,121)를 갖는다. 상부금형(120)과 하부금형(110)은 상호 결합되어 하나의 완성된 외관형상을 완료한다.

코어조립체(200)는 금형(100)의 내부에 배치되어 왁스모형(300)의 내부에 중공형상이 형성되도록 한다. 코어조립체(200)는 금형의 외부로부터 연장형성되며 코어조립체(200)의 중심영역에 배치되는 중심코어(210)와, 중심코어(210)의 테두리영역을 감싸도록 배치되는 복수의 외곽코어(220)를 포함한다. 중심코어(210)는 금형의 외부로 일단부가 노출된다. 중심코어(210)의 타단부에는 금형의 중심영영역에 배치되는 외곽코어결합부(211)가 마련된다. 중심코어(210)는 외곽코어결합부(211)의 외측으로 연장형성되어 금형(100)의 외부로 일단부가 노출된다.

즉, 도4에 도시된 바와 같이 상부금형(120)과 하부금형(110)이 상호 맞물리 고 왁스모형(300)의 사출이 진행되면 중심코어(210)는 금형(100)의 외측으로 노출된다. 작업자는 사출과정이 완료되면 도4에 도시된 바와 같이 금형(100)의 외측으로 노출된 중심코어(210)를 외측으로 가압하여 중심코어(210)를 금형(100) 외부로 분리한다.

여기서, 외곽코어결합부(211)는 도3에 도시된 바와 같이 복수의 외곽코어(220)와 분리가능하게 결합된다. 외곽코어결합부(211)는 결합시 도2의 하단부의 단면도에 도시된 바와 같이 외곽코어(221,222,223,224,225,226)의 중심영역에 배치된다. 외곽코어결합부(211)는 테두리영역에 결합되는 외곽코어(221,222,223,224,225,226)의 개수에 따라 단면형상이 사각형, 또는 오각형 등의 다각형 형상으로 마련된다. 각 결합면에는 각 외곽코어(221,222,223,224,225,226)가 착탈가능하게 결합할 수 있도록 가이드리브(211a,211b,211c)가 마련된다.

외곽코어(220)는 중심코어(210)의 외측에 결합되며 왁스모형(300)의 중공형상에 대응하는 외곽형상을 갖는다. 즉, 왁스모형(300)의 중공형상이 단차를 갖는 경우 외곽코어(220)의 외곽면에는 이에 대응하는 단차가 형성된다. 각 외곽코어(221,222,223,224,225,226)는 중심코어(210)의 테두리영역을 감싸도록 복수개가 마련된다. 복수의 외곽코어(221,222,223,224,225,226)의 개수와 분할 형태는 중심코어(210)가 금형 외부로 분리된 후 중심코어(210)가 분리된 공간을 통해 외부로 배출되기 용이하도록 마련되는 것이 바람직하다.

각각의 외곽코어(221,222,223,224,225,226)에는 외곽코어결합부(211)의 가이드리브(211a,211b,211c)에 슬라이딩 결합되는 가이드홈(222a, 223a)이 마련된다. 가이드홈(222a, 223a)에 의해 중심코어(210)는 외부로 분리가 용이해질 수 있다.

여기서, 코어조립체(200)는 금속재질로 마련된다. 이에 의해 코어조립체(200)는 복수회에 걸쳐 사용할 수 있다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 왁스모형 금형어셈블리(10)의 왁스모형 제조과정을 도2 내지 도5를 참조로 설명한다.

먼저, 도2에 도시된 바와 같이 중심코어(210)에 복수의 외곽코어(220)를 상호 조립한다. 이렇게 조립된 코어조립체(200)를 하부금형(110)에 배치하고 상부금형(120)을 하부금형(110)과 조립한다. 그리고, 사출을 진행하여 왁스모형(300)을 사출한다.

각 외곽코어(221,222,223,224,225,226)는 중심코어(210)와 상호 결합되어 왁스모형(300)이 사출되도록 한다. 이때, 외곽코어(220)에 의해 왁스모형(300)의 내부에는 중공형상이 완성된다. 사출이 완료된 후 작업자는 도4에 도시된 바와 같이 금형(100)으로부터 중심코어(210)를 분리한다. 중심코어(210)가 분리되고 나면 금형(100) 내부에는 중심코어(210)의 체적만큼 공간이 형성된다. 작업자는 중심코어(210)가 분리된 공간을 통해 각 외곽코어(221,222,223,224,225,226)를 외부로 순차적으로 배출시킬 수 있다.

이렇게 사출이 완료된 왁스모형(300)은 왁스트리에 결합되며 후속되는 정밀주조과정이 진행된다.

이상 설명한 본 발명에 따른 왁스모형 금형어셈블리는 코어어셈블리가 금속재료로 제조되므로 종래 가용성 왁스를 사용할 경우 요구되던 왁스 용해시간이 소 요되지 않는다. 또한, 상호 착탈가능하게 마련된 중심코어와 외곽코어가 금형으로부터 용이하게 조립 및 분리되므로 작업자의 작업능률도 향상시킬 수 있다. 그리고, 코어어셈블 리가 금속재료로 마련되므로 반복적으로 사용될 수 있으므로 제조단가도 줄일 수 있다.

한편, 도6는 자동차의 배기가스 재순환에 사용되는 부품(klappengehaeuse, 20)을 도시한 사시도이고, 도7은 해당 부품(20)의 왁스모형 사출시 사용되는 금형어셈블리(400)를 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이 내부형상과 외부형상이 복잡한 경우 서로 다른 코어조립체(430, 440)이 동시에 결합되어 사용될 수 있다.

여기서, 제1코어조립체(430)는 도8에 도시된 바와 같이 코어본체(431)에 서브코어(435)가 삽입되어 결합되는 형태로 마련된다. 즉, 코어본체(431)의 원형돌기(432)에 서브코어(435)의 수용홈(436)이 수용되어 결합된다. 사출이 완료된 후 코어본체(431)는 수용홈(436)을 통해 간편하게 외부로 분리될 수 있다.

한편, 제2코어조립체(440)는 도9에 도시된 바와 같이 상호 조립된다. 제2코어조립체(440)의 조립형태는 앞서 설명한 코어조립체(220)와 같으므로 자세한 설명은 생략한다.

여기서, 제1코어조립체(430)와 제2코어조립체(440)는 도7에 도시된 바와 같이 상호 결합되게 금형(410, 420) 내에 배치되며 부품(20)의 왁스모형이 사출되도록 한다.

각 코어조립체는 왁스모형의 외관형상과 중공형상에 따라 분리 및 결합이 용이하도록 착탈구조를 가질 수 있다.

또한, 코어조립체는 왁스모형의 외관형상과 중공형상에 따라 세 개 이상이 상호 결합된 형태로 마련될 수도 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 왁스모형 금형어셈블리의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 일반적인 정밀주조 방법을 도시한 개략도이고,

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 왁스모형 금형어셈블리의 구성을 도시한 분해사시도,

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 왁스모형 금형어셈블리의 외곽코어의 구성을 도시한 분해사시도이고,

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 왁스모형 금형어셈블리의 조립된 상태에서의 단면구성을 도시한 단면도이고,

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 왁스모형 금형어셈블리에서 중심코어가 분리된 상태를 도시한 단면도이고,

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 자동차 부품의 왁스모형의 외관구성을 도시한 사시도이고,

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 자동차 부품의 왁스모형 금형어셈블리의 구성을 도시한 사시도이고,

도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 자동차 부품의 왁스모형 금형어셈블리의 제1코어조립체의 구성을 도시한 분해사시도이고,

도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 자동차 부품의 왁스모형 금형어셈블리의 제2코어조립체의 구성을 도시한 분해사시도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 왁스모형 금형어셈블리 100: 금형

110: 하부금형 111: 하부캐버티

120: 상부금형 121: 상부캐버티

200: 코어조립체 210: 중심코어

211: 외곽코어결합부 211a,211b,211c,211d: 가이드리브

220: 외곽코어 221: 제1외곽코어

221a: 가이드홈 222: 제2외곽코어

223: 제3외곽코어 224: 제4외곽코어

300: 왁스모형

Claims

내부에 단차지게 형성된 중공영역을 갖는 피주조품의 주조를 위한 왁스모형 금형어셈블리에 있어서,

피주조품의 외관형상에 대응하는 상부금형과;

상기 상부금형과 결합되어 상기 피주조품의 외관형상을 형성하는 하부금형과;

상기 상부금형과 상기 하부금형 사이에 배치되며 상기 피주조품의 중공영역에 대응하는 코어조립체를 포함하며,

상기 코어조립체는 상기 중공영역의 가운데영역에 위치하는 중심코어와;

상기 중심코어의 테두리영역을 감싸도록 배치되는 복수의 외곽코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 왁스모형 금형어셈블리.
제1항에 있어서,

상기 외곽코어는 표면이 단차지게 형성되며 상기 중심코어에 착탈가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 왁스모형 금형어셈블리.
제2항에 있어서,

상기 중심코어는 상기 상부금형과 상기 하부금형의 외측으로 연장형성된 것 을 특징으로 하는 왁스모형 금형어셈블리.
제3항에 있어서,

상기 상부금형과 상기 하부금형을 통해 왁스모형이 사출되면, 상기 중심코어는 상기 상부금형과 상기 하부금형의 외측으로 분리되는 것을 특징으로 하는 왁스모형 금형어셈블리.
제3항에 있어서,

상기 외곽코어는 상기 중심코어가 분리된 공간을 통해 상기 상부금형과 상기 하부금형의 외측으로 배출되는 것을 특징으로 하는 왁스모형 금형어셈블리.