KR20100117260A - 다이캐스팅용 고진공 주조장치 - Google Patents

다이캐스팅용 고진공 주조장치 Download PDF

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KR20100117260A
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깁스코리아다이캐스팅 유한회사
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Abstract

본 발명은 용탕이 주입되는 금형의 내부와 그 경로를 진공상태로 유지시키고 기압차에 의해 용탕이 금형의 내부로 주입되도록 하여 용탕이 주입될 때 산소와의 접촉으로 인하여 발생되는 산화물이 금형으로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 한 다이캐스팅용 고진공 주조장치에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명에 따른 다이캐스팅용 고진공 주조장치는 고정금형과; 상기 고정금형에 착탈 가능하게 설치되며, 상기 고정금형과 쌍을 이루어 용탕이 주입되는 캐비티를 형성하는 이동금형과; 상기 캐비티의 내부 공기를 외부로 배출시키는 진공부재; 및 용광로의 용탕이 공압차에 의해 상기 캐비티의 내부로 유입될 수 있도록 상기 용광로와 상기 캐비티를 연결하는 용탕주입부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다이캐스팅, 금형, 코어, 진공

Description

다이캐스팅용 고진공 주조장치{DIE CASTING MOLD}
본 발명은 다이캐스팅용 고진공 주조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용탕이 주입되는 금형의 내부와 그 경로를 진공상태로 유지시키고 기압차에 의해 용탕이 금형의 내부로 주입되도록 하여 용탕이 주입될 때 산소와의 접촉으로 인하여 발생되는 산화물이 금형으로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 한 다이캐스팅용 고진공 주조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 다이 주조라고도 불리는 다이캐스팅(Die casting)은 필요한 주조형상에 완전히 일치하도록 정확하게 기계 가공된 강제(鋼製)의 금형(金型)에 용융금속(熔融金屬)을 주입하여 금형과 똑같은 주물을 얻는 정밀 주조법이다.
이러한, 다이캐스팅 주조에 의해 제작되는 제품은 치수가 정확하여 다듬질할 필요가 거의 없으며, 또한 기계적 성질이 우수하고 대량생산이 가능하다는 장점이 있다.
또한, 다이캐스팅 주조에 사용하는 금속으로는 아연, 알루미늄, 주석, 구리, 마그네슘 등의 합금이 주를 이루며, 많이 생산하는 제품으로 자동차용 부품을 비롯하여 전기기기, 광학기기, 차량, 방직기, 건축, 계측기의 부품 등 산업 전반에 걸쳐 많은 제품이 생산되고 있다.
위와 같은 다이캐스팅 주조는 용광로의 용탕을 래들(Ladle)을 이용하여 압출기에 투입한 후, 플런저로 압출기에 투입된 용탕을 가압하여 주형 내부로 밀어 넣는 과정을 통해 주조제품을 생산한다.
상기와 같은 종래의 다이캐스팅 주조는 용광로의 용탕을 래들에 옮기는 과정과 플런저로 가압하는 과정에서 용탕이 공기와 접촉하게 되어 용탕에 산화물이 많이 발생하게 되므로, 생산되는 제품에 기포가 발생되어 품질이 저하되는 문제점이 내포되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 용탕이 주입되는 주형의 내부와 경로를 진공상태로 유지시키고 기압차에 의해 용탕이 금형의 내부로 흡입되므로, 용탕이 산소와 접촉되는 것이 방지되면서 금형의 내부로 주입되어 용탕에 발생되는 산화물을 줄임으로써, 주조제품의 품질을 상승시킬 수 있는 다이캐스팅용 고진공 주조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 다이캐스팅용 고진공 주조장치는, 고정금형과; 상기 고정금형에 착탈 가능하게 설치되며, 상기 고정금형과 쌍을 이루어 용탕이 주입되는 캐비티를 형성하는 이동금형과; 상기 캐비티의 내부 공기를 외부로 배출시키는 진공부재; 및 용광로의 용탕이 공압차에 의해 상기 캐비티의 내부로 유입될 수 있도록 상기 용광로와 상기 캐비티를 연결하는 용탕주입부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 진공부재는, 상기 캐비티와 연통되도록 상기 고정금형과 상기 이동금형 사이에 설치되는 공기흡입노즐; 및 상기 공기흡입노즐에 연결되어 상기 주형 내부의 공기를 흡입하여 배출시키는 진공펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 진공부재는 상기 공기흡입노즐에 설치되어 상기 공기흡입노즐을 밀폐 또는 개방시키는 진공밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 진공부재는 상기 진공펌프에 연결되어 상기 진공펌프를 통해 배출되는 상기 캐비티의 공기를 필터링하는 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 용탕주입부재는, 상기 용광로와 상기 캐비티가 연통되도록 상기 용광로와 상기 캐비티를 연결하는 연결구; 및 상기 연결구의 내부로 유입되는 상기 용탕을 상기 캐비티로 주입하는 인젝터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결구는 일단부가 상기 캐비티에 연결되도록 상기 고정금형에 설치되는 제1 연결부와, 상기 제1 연결부에서 분기되어 상기 용광로에 삽입되어 상 기 용탕이 흡입되는 제2 연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 인젝터는 상기 제1 연결부의 내부로 유입되는 상기 용탕이 상기 캐비티로 주입되도록 상기 제1 연결부의 내부에서 이동되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 용탕은 알루미늄 또는 마그네슘을 용융시킨 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 다이캐스팅용 고진공 주조장치에 의하면, 금형의 내부와 용탕이 공급되는 경로가 진공상태로 유지된 상태에서 용탕이 금형의 내부로 주입되므로, 용탕과 산소의 접촉이 방지되어 산화물의 발생을 감소시켜 주조제품의 품질이 상승되는 효과가 있다.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 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 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 다이캐스팅용 고진공 주조장치를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다이캐스팅용 고진공 주조장치의 구성을 나타낸 측면도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다이캐스팅용 고진공 주조장치에서 용탕이 용탕주입부재에 흡인된 상태를 나타낸 측면도이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다이캐스팅용 고진공 주조장치에서 용탕이 금형에 주입된 상태를 나타낸 측면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 고진공 주조장치(100)는 고정금형(110)과, 이 고정금형(110)과 쌍을 이루어 용탕이 주입되는 캐비티(Cavity)(101)를 형성하는 이동금형(120)과, 캐비티(101)의 내부 공기를 배출시키는 진공부재(130) 및 캐비티(101)의 내부로 용탕을 주입하는 용탕주입부재(140)를 포함한다.
고정금형(110)은 본체(111)와, 이 본체(111)의 내부에 착탈 가능하게 설치되는 코어(113)로 이루어져 있으며, 코어(113)의 내부에 일정 형태의 공간부가 형성된다. 또한, 고정금형(110)은 용광로(103)의 용탕이 주입될 수 있도록 본체(111)를 통해 용탕주입부재(140)가 코어(113)에 연결된다.
본체(111)의 내부에 코어(113)를 착탈 가능하게 설치하는 것은 주조하고자 하는 제품의 주형이 변형될 때 고정금형(110) 전체를 교체하지 않고 코어(113)만을 교체하여 제품에 맞는 주형을 간편하게 교체하기 위함이다. 즉, 주형의 변형에 따라 코어(113)를 교체함으로써, 금형의 제작원가가 절감된다.
고정금형(110)에 착탈되는 이동금형(120)은 본체(121)와, 이 본체(111)에 설치되며 고정금형(110)의 코어(113)와 쌍을 이루는 코어(123)로 이루어진다. 이동금 형(120)의 코어(123)에는 고정금형(110)의 코어(113) 공간과 하나의 쌍을 이루어 캐비티(101)가 형성될 수 있도록 공간이 형성된다.
또한, 이동금형(120)도 고정금형(110)과 마찬가지로 주조하고자 하는 제품의 주형에 따라 본체(121)에서 코어(123)를 교체할 수 있다.
한편, 본 실시 예에 따른 다이캐스팅용 고진공 주조장치(100)에는 코어(113, 123)의 캐비티(101) 내부를 진공으로 유지시킨 상태에서 공압차에 의해 용탕이 캐비티(101) 내부로 주입될 수 있도록 진공부재(130)와 용탕주입부재(140)가 마련된다. 이와 같이, 코어(113, 123)의 캐비티(101) 내부에 용탕을 주입할 때 캐비티(101) 내부를 진공상태로 유지시킨 상태에서 용탕을 주입하는 것은 용탕 주입시 산소의 접촉에 의해 발생되는 산화물을 최소화시켜 주조제품의 품질을 상승시키기 위함이다.
본 실시 예에 따른 진공부재(130)는 상기 주형과 연통되도록 이동금형(120)의 코어(123)와 고정금형(110)의 코어(113) 사이에 마련되는 공기흡입노즐(131)과, 이 공기흡입노즐(131)에 연결되어 캐비티(101) 내부의 공기를 외부로 배출시키는 진공펌프(133)를 포함한다. 이때, 공기흡입노즐(131)은 공기배출라인(도시생략)을 통해 캐비티(101)에 연통된다.
또한, 진공부재(130)는 공기흡입노즐(131)에 설치되어 공기흡입노즐(131)을 밀폐 또는 개방시키는 진공밸브(135)를 더 포함한다. 진공밸브(135)는 진공펌프(133)에 의해 캐비티(101)의 내부가 고진공상태로 유지되면 캐비티(101)의 내부가 고진공 상태를 유지할 수 있도록 공기흡입노즐(131)을 밀폐시켜 캐비티(101) 내 부로 외부의 공기가 유입되는 것을 방지한다.
즉, 진공부재(130)는 캐비티(101)의 내부 공기가 진공펌프(133)에 의해 배출될 때에는 진공밸브(135)가 개방되어 공기흡입노즐(131)을 개방시키고, 캐비티(101)의 내부 공가 배출되어 그 압력이 일정압력 예를 들어 20mmHg 이하가 되면 진공밸브(135)가 차단되어 공기흡입노즐(131)이 밀폐된다. 이때, 진공부재(130)의 진공펌프(133) 및 진공밸브(135)는 컨트롤러(도시생략)에 의해 제어된다.
더하여, 진공부재(130)는 캐비티(101) 내부에서 배출되는 공기에 포함되어 있는 이물질이 제거될 수 있도록 필터부(137)를 더 포함한다. 필터부(137)는 진공펌프(133)에 연결되어 진공펌프(133)를 통해 배출되는 캐비티(101)의 공기를 필터링한다.
이와 같이, 진공부재(130)를 통해 용탕이 주입되는 캐비티(101)의 내부를 진공상태로 만들어 주는 것은 캐비티(101)로 용탕 주입시 용탕에 공기가 접촉되는 것을 방지하여 공기에 의해 주조품에서 기포가 발생되는 것을 최소화하기 위함이다.
한편, 고정금형(110)의 코어(113)와 이동금형(120)의 코어(123) 사이에는 진공부재(130)에 의해 진공상태로 유지되는 캐비티(101)의 내부로 외부의 공기가 유입되는 것이 방지될 수 있도록 실링부재(150)가 마련된다.
캐비티(101)의 내부로 용탕을 주입하기 위한 용탕주입부재(140)는 용광로(103)와 캐비티(101)를 연결하는 연결구(141)와, 압력차에 의해 연결구(141)의 내부로 유입된 용탕을 캐비티(101)로 주입하는 인젝터(143)를 포함한다.
연결구(141)는 일단부가 캐비티(101)에 연결될 수 있도록 고정금형(110)에 설치되는 제1 연결부(141a)와, 이 제1 연결부(141a)에서 분기되어 용광로(103)에 삽입되어 용탕이 흡입되는 제2 연결부(141b)로 구성된다.
이때, 공압차에 의해 제2 연결부(141b)를 통해 연결구(141)로 유입되는 용탕은 캐비티(101)의 내부까지 흡입되지 않고 제1 연결부(141a)의 내부까지만 흡입되는데, 이는 공압에 의해서만 캐비티(101)의 내부로 용탕이 주입될 경우 용탕이 캐비티(101)에 완전하게 충진시킬 수 없기 때문이다.
이에 따라, 본 실시 예에 따른 용탕주입부재(140)는 공압차에 의해 용광로(103)의 용탕이 제2 연결부(141b)와 제1 연결부(141a)의 내부까지 흡입되면 제1 연결부(141a)에 설치되는 인젝터(143)가 이동되면서 제1 연결부(141a)의 내부에 흡입된 용탕을 캐비티(101) 내부로 주입시킨다.
이를 위하여, 본 실시 예에 따른 인젝터(143)로는 로드의 직선 왕복운동이 가능한 실린더를 사용하는 것이 바람직하며, 이때, 제1 연결부(141a)의 내부에 위치되는 실린더 로드에는 제1 연결부(141a)의 내면에 접촉되는 플런저(Plunger)(143a)가 마련된다.
즉, 인젝터(143)는 제1 연결부(141a)의 내부로 흡입된 용탕을 왕복 이동되는 플런저(143a)를 통해 캐비티(101)의 내부로 압출시킨다. 이로 인하여, 용탕이 캐비티(101)의 내부에 완전하게 충진된다.
한편, 제1 연결부(141a)의 용탕이 인젝터(143)에 의해 캐비티(101)의 내부로 압출되면 제2 연결부(141b)에 잔존하는 용탕은 제1 연결부(141a)와 연통된 부위가 플런저(143a)의 이동을 통해 개방되면서 용광로(103)의 내부로 흘러내린다. 이때, 제2 연결부(141b)는 내부의 용탕이 위치 에너지에 의해 용광로(103)의 내부로 흘러내릴 수 있도록 제1 연결부(141a)에 연결되는 일단부가 용광로(103)의 내부에 삽입되는 타단부보다 더 높게 위치될 수 있도록 설치된다.
정리하면, 용탕주입부재(140)는 캐비티(101)의 내부가 진공상태를 유지하는 동안 공압차에 의해 용광로(103)의 용탕이 제2 연결부(141b)를 통해 흡입되어 제1 및 제2 연결부(141a, 141b)의 내부로 주입되면, 인젝터(143)의 플런저(143a)가 이동되면서 제1 연결부(141a) 내부의 용탕을 캐비티(101)의 내부로 압출시켜 충진시킨다. 이로 인하여, 용탕이 캐비티(101) 내부에 완전하게 충진되어 우수한 품질의 주조제품을 생산할 수 있다.
한편, 본 실시 예에 따른 다이캐스팅용 고진공 주조장치(100)에 사용되는 용탕으로는 금속에 비하여 녹는점이 낮은 알루미늄 또는 마그네슘을 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 다이캐스팅용 고진공 주조장치의 작용을 상세하게 설명한다.
먼저, 용탕이 주입되는 캐비티(101)가 형성될 수 있도록 이동금형(120)을 이동시켜 고정금형(110)의 상측에 장착시킨다. 이때, 고정금형(110)의 코어(113)와 이동금형(120)의 코어(123) 사이가 실링부재(150)에 의해 긴밀하게 밀폐된다.
이후, 진공부재(130)의 진공펌프(133)를 작동시켜 캐비티(101) 내부의 공기를 공기흡입노즐(131)을 통해 외부로 배출시켜 캐비티(101) 내부를 진공상태로 유 지시킨다. 그러면, 압력차에 의해 용광로(103)의 용탕이 제2 연결부(141b)를 통해 제1 연결부(141a)의 내부로 유입된다. 이때, 진공펌프(133)를 통해 외부로 배출되는 공기는 필터부(137)에 의해 필터링되어 배출된다. 이는 캐비티(101) 내부의 이물질이 공기 중으로 비산되는 것을 방지하기 위함이다.
이와 같이 공압차에 의해 제1 연결부(141a)의 내부로 용탕이 일정량 주입되면 진공밸브(135)가 차단되어 공기흡입노즐(131)이 밀폐되면서 캐비티(101)의 내부가 완전하게 밀폐된다.
이후, 인젝터(143)를 작동시켜 제1 연결부(141a) 내부에 흡입된 용탕을 캐비티(101)의 내부로 강하게 압출시킨다. 그러면, 인젝터(143)의 의해 용탕이 강한 압력을 통해 캐비티(101)의 내부로 압출되므로, 캐비티(101)의 내부가 완전하게 충진된다.
또한, 캐비티(101) 및 제1 연결부(141a)의 내부가 진공상태인 상태에서 용탕이 캐비티(101)의 내부로 압출되므로, 용탕 주입시 용탕이 외부의 공기와 접촉되는 것이 방지되어 산화물의 발생이 현저하게 저하된다. 이로 인하여, 보다 고품질의 주형제품을 생산할 수 있다.
한편, 인젝터(143)의 플런저(143a) 이동을 통해 제1 연결부(141a)의 용탕이 캐비티(101)로 압출되면, 제2 연결부(141b)의 일단이 개방되면서 제2 연결부(141b)에 잔존하는 용탕이 높이차에 의해 용광로(103)의 내부로 흘러내린다. 이로 인하여, 제2 연결부(141b)가 용탕에 의해 막히는 것을 방지할 수 있다.
끝으로, 캐비티(101)의 내부로 압축된 용탕이 양생되면 이동금형(120)을 고 정금형(110)에서 분리시켜 캐비티(101) 내부에서 양생된 주조품을 이형시킨다.
상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다이캐스팅용 고진공 주조장치의 구성을 나타낸 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다이캐스팅용 고진공 주조장치에서 용탕이 용탕주입부재에 흡인된 상태를 나타낸 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다이캐스팅용 고진공 주조장치에서 용탕이 금형에 주입된 상태를 나타낸 측면도이다.
♠ 도면의 주요부분에 대한 부호설명 ♠
100 : 주조장치 110 : 이동금형
111, 121 : 본체 113, 123 : 코어
120 : 이동금형 130 : 진공부재
135 : 진공펌프 140 : 용탕주입부재
141 : 연결구 103 : 용광로
101 : 캐비티

Claims (7)

  1. 고정금형;
    상기 고정금형에 착탈 가능하게 설치되며, 상기 고정금형과 쌍을 이루어 용탕이 주입되는 캐비티를 형성하는 이동금형;
    상기 캐비티의 내부 공기를 외부로 배출시키는 진공부재; 및
    용광로의 용탕이 공압차에 의해 상기 캐비티의 내부로 유입될 수 있도록 상기 용광로와 상기 캐비티를 연결하는 용탕주입부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 고진공 주조장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 진공부재는,
    상기 캐비티와 연통되도록 상기 고정금형과 상기 이동금형 사이에 설치되는 공기흡입노즐; 및
    상기 공기흡입노즐에 연결되어 상기 주형 내부의 공기를 흡입하여 배출시키는 진공펌프;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 고진공 주조장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 진공부재는 상기 공기흡입노즐에 설치되어 상기 공기흡입노즐을 밀폐 또는 개방시키는 진공밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 고진공 주조장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 진공부재는 상기 진공펌프에 연결되어 상기 진공펌프를 통해 배출되는 상기 캐비티의 공기를 필터링하는 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 고진공 주조장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 용탕주입부재는,
    상기 용광로와 상기 캐비티가 연통되도록 상기 용광로와 상기 캐비티를 연결하는 연결구; 및
    상기 연결구의 내부로 유입되는 상기 용탕을 상기 캐비티로 주입하는 인젝터;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 고진공 주조장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 연결구는 일단부가 상기 캐비티에 연결되도록 상기 고정금형에 설치되는 제1 연결부와, 상기 제1 연결부에서 분기되어 상기 용광로에 삽입되어 상기 용탕이 흡입되는 제2 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 고진공 주조장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 인젝터는 상기 제1 연결부의 내부로 유입되는 상기 용탕이 상기 캐비티로 주입되도록 상기 제1 연결부의 내부에서 이동되는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 고진공 주조장치.
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