KR20110071439A - 압력제어 주조장치 및 주조 방법 - Google Patents

Abstract

주조시 용융된 금속을 주형에 보다 효과적으로 주입할 수 있도록, 내부에 도가니가 구비되어 금속을 용해하는 제1 챔버와, 상기 제1 챔버에 연결되고 내부에 주형이 구비되는 제2 챔버, 상기 제1 챔버와 제2 챔버 사이에 기밀을 유지하며 연통되는 용탕 통로를 선택적으로 개폐하는 개폐부, 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버에 연결되어 제1 챔버와 제2 챔버에 진공을 형성하기 위한 진공부, 상기 제1 챔버에 연결되어 제1 챔버에 압력을 가하는 가압부를 포함하는 압력제어 주조장치 및 주조방법을 제공한다.

주조, 제1 챔버, 제2 챔버, 진공, 가압,

Description

압력제어 주조장치 및 주조 방법{PRESSURE CONTROL CASTING DEVICE AND CASTING METHOD}

본 발명은 압력제어 주조장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 금속을 용이하게 주조할 수 있도록 된 압력제어 주조장치와 주조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 주조 공정에서 용융된 티타늄을 주형에 효과적으로 주입하는 기술은 중요한 요소 기술 중 하나이다. 티타늄 용탕의 주입 방법은 크게 그 구동력에 따라 정적주조, 원심주조 및 반중력주조로 크게 대별된다.

정적주조는 용융된 티타늄을 별도의 장치없이 중력을 이용하여 주형에 주입하는 가장 손쉬운 방법이다. 그러나 대부분의 티타늄 용탕은 유동성을 확보하기 위해 과열을 부여하기 어렵고 용탕의 주입속도 제어의 어려움이 있다. 일반적으로 정적주조시에는 탕구계의 치수를 크게하고 압탕을 설치하는 것이 필요하나 충분한 압탕을 설치하더라도 건전한 응고가 어려워 주조품에 결함이 빈번히 발생한다.

이러한 문제점을 해결하는 방안으로 원심주조 방법이 제시되었다. 원심주조는 과열, 주형 예열 방법에 의해서 유동성을 향상시키기보다는 원심력에 의하여 용탕의 유동성 또는 채움성을 향상시키는 방법이다.

원심주조 방법은 크게 수평형과 수직형으로 나눌수 있다. 수직형 원심주조는 원심력 확보를 위하여 회전속도를 높이고 주형 직경을 크게 하여야 한다. 이러한 원심력하에서는 30G이상을 견디는 주형이 필요하게 되어 실질적인 생산에 적용하기 곤란하다. 수평형 원심주조는 주형내에서 원심력을 발생키시는 것이 아니라 용탕 자체에 원심력을 부여하는 방법으로 10G 이하의 원심력과 최소한의 용탕 가열로 건전한 주조가 가능하다. 그러나 용탕의 흐름에 따라 일회성 주조만 가능하여 생산성이 저하되는 문제가 있으며 정밀주조 주형과 같은 경우는 고정 장치상의 난점이 있다.

반중력주조는 주조방안에 크게 영향을 받지 않으며 안정된 층류를 형성함으로써 건전한 주조품을 생산할 수 있으며 상대적으로 결함의 발생이 적다. 그러나 반중력과 저압에 따른 구동력이 감소하여 미세한 주조품을 제조할 시 주조성이 감소하여 생산 수율이 감소하는 문제점이 있다.

이에 주조시 용융된 금속을 주형에 보다 효과적으로 주입할 수 있도록 된 주조장치 및 주조방법을 제공한다.

또한, 주조시 용탕의 유동성이 충분하지 않아 미세한 구조까지 건전하게 주조하지 못하며 표면 및 내부에 결함이 빈번하게 발생하는 문제점을 해결하기 위한 주조장치 및 주조방법을 제공한다.

또한 기존 원심주조 및 반중력주조의 단점인 저생산성을 극복하여 생산성을 높일 수 있도록 된 주조장치 및 주조방법을 제공한다.

이를 위해 본 장치는 내부에 도가니가 구비되어 금속을 용해하는 제1 챔버와, 상기 제1 챔버에 연결되고 내부에 주형이 구비되는 제2 챔버, 상기 제1 챔버와 제2 챔버 사이에 기밀을 유지하며 연통되는 용탕 통로를 선택적으로 개폐하는 개폐부, 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버에 연결되어 제1 챔버와 제2 챔버에 진공을 형성하기 위한 진공부, 상기 제1 챔버에 연결되어 제1 챔버에 압력을 가하는 가압부를 포함할 수 있다.

여기서 상기 제1 챔버는 제2 챔버보다 상부에 위치하여 높이차를 갖는 구조일 수 있다.

상기 개폐부는 제2 챔버에 설치되며 상기 주형이 장착되는 트레이와, 상기 트레이와 상기 제1 챔버 사이에 설치되는 기밀유지용 실링패드, 상기 트레이와 주 형 사이에 설치되는 기밀유지용 실링패드, 상기 트레이 전면에 설치되어 필요시 트레이에 설치된 주형의 용탕입구를 개방하는 개폐도어, 상기 개폐도어를 제어작동시키는 구동부를 포함할 수 있다.

상기 제1 챔버는 도가니 내의 용탕을 용탕 통로로 배출하기 위한 배출부를 더 포함할 수 있다.

상기 배출부는 도가니 하부에 형성되어 용탕 통로와 연통되는 배출구와, 상기 도가니 내에 구비되어 배출구를 선택적으로 개폐하는 차단마개, 상기 배출구에서 차단마개를 이동시키켜 배출구를 막거나 개방하는 구동부를 포함할 수 있다.

상기 주형은 플라스크(flask) 표면에 홀이 형성되고, 내부에 채워지는 주형재는 밀도가 40%를 넘지 않아 통기성을 확보할 수 있는 구조일 수 있다.

상기 가압부는 제1 챔버 내부로 불활성가스를 공급하기 위한 불활성가스탱크, 불활성가스탱크와 제1 챔버를 연결하는 가스라인 상에 설치되는 밸브를 포함할 수 있다.

또한, 본 장치는 상기 도가니의 용탕 온도를 검출하기 위한 온도센서와, 이 온도센서의 측정값을 연산하여 주조 공정을 진행하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 주조 방법은 제1 챔버의 도가니에 금속을 장입하고 제1 챔버 내부 압력을 낮춰 진공압을 형성하는 단계와, 금속을 용해하는 단계, 주형이 설치된 제2 챔버 내부 압력을 낮춰 진공압을 형성하는 단계, 도가니에서 용해된 금속 용탕을 주형으로 공급하는 단계, 제1 챔버 내의 압력을 높이는 단계를 포함할 수 있다.

이와 같이 이중챔버의 압력제어를 통한 용탕 주입의 구동력을 극대화 할 수 있게 된다.

또한, 용탕을 보다 신속하게 주형에 주입하여 주조할 수 있게 되어 용탕의 오염 및 제품의 결함을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 중력과 압력차를 이용하여 용탕의 주입 구동력을 확보함으로써 미세한 구조의 패턴에도 용탕이 완벽하게 충진되어 고품질의 주조품을 생산할 수 있게 된다.

또한, 주형내로의 용탕 주입속도를 개선하여 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 다른 실시예에서 대응하거나 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

사시도를 참조하여 설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형, 예를 들면 제조 방법 및/또는 사양의 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다. 도면에 도시된 영역은 원래 대략적인 것에 불과하며, 이들의 형태는 영역의 정확한 형태를 도시하도록 의도된 것이 아니고, 본 발명의 범위를 좁히려고 의도된 것이 아니다.

이하 설명에서는 일예로서 티타늄을 용해하여 주조하기 위한 주조장치 및 주조방법에 대해 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 티타늄 외에 다른 다른 금속에도 적용가능하다 할 것이다.

도 1은 본 실시예에 따른 티타늄 주조장치의 구성을 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 본 장치(10)는 내부에 도가니(14)가 구비되어 티타늄을 용해하는 제1 챔버(12)와, 상기 제1 챔버(12)에 연결되고 내부에 주형(30)이 구비되는 제2 챔버(16), 상기 제1 챔버(12)와 제2 챔버(16) 사이에 기밀을 유지하며 연통되는 용탕 통로(18)를 선택적으로 개폐하는 개폐부(40), 상기 제1 챔버(12)와 상 기 제2 챔버(16)에 연결되어 제1 챔버(12)와 제2 챔버(16)에 진공을 형성하기 위한 진공부, 상기 제1 챔버(12)에 연결되어 제1 챔버(12)에 압력을 가하는 가압부를 포함한다.

본 실시예에서 두 챔버는 높이차를 이루도록 상기 제1 챔버(12)는 제2 챔버(16) 상단에 위치하여 상부챔버를 이루고 제2 챔버(16)는 하부챔버를 이룬다. 상기 제1 챔버(12)와 제2 챔버(16)는 서로 기밀을 유지한 상태로 독립적으로 분리된 구조로 되어 있다.

이와같이 본 장치는 독립적인 두 개의 챔버를 구비하며, 제1 챔버(12)에서 용해된 티타늄 용탕이 제1 챔버(12)와 제2 챔버(16)의 압력차 및 중력에 의해 보다 신속하고 정밀하게 주형(30)의 패턴으로 주입될 수 있게 된다.

여기서 본 장치는 상기와 같이 두 개의 챔버가 수직으로 배치된 구조에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 장치는 두 개의 챔버가 나란하게 배치될 수 있으며, 두 챔버가 별도로 구비되어 압력차를 발생시키고 용탕의 공급이 가능한 구조면 특별히 한정되지 않는다.

상기 제1 챔버(12)는 티타늄을 용해하여 용탕을 하부의 제2 챔버(16)로 공급하는 구성부이다. 상기 제1 챔버(12)의 일측에는 티타늄 용해시 진공상태를 유지할 수 있도록 진공부가 연결된다. 또한, 상기 제1 챔버(12) 일측에 용탕 주입시 압력을 가할 수 있도록 가압부가 연결된다.

상기 진공부는 제1 챔버(12) 상단에 연결되는 에어라인(50)과, 상기 에어라인(50)에 연결설치되는 진공펌프(52)를 포함한다. 상기 에어라인(50) 상에는 밸 브(54)가 설치되어 에어라인을 선택적으로 개폐하게 된다.

이에 진공펌프(52)가 구동되면 제1 챔버(12) 내부의 에어가 배출되면서 제1 챔버(12) 내부에 진공압이 형성된다.

또한, 상기 가압부는 제1 챔버(12) 내부로 불활성가스를 공급하기 위한 불활성가스탱크(60), 불활성가스탱크(60)와 제1 챔버(12) 상단을 연결하는 가스라인(62), 상기 가스라인(62) 상에 설치되는 밸브(64)를 포함한다. 따라서 밸브(64)가 개방 작동되면 불활성가스가 가스라인(62)을 통해 제1 챔버(12)로 유입되어 제1 챔버(12) 내부 압력을 높이게 된다.

상기 제1 챔버(12) 내에 설치되는 도가니(14)는 티타늄을 용해할 수 있도록 외주부에 인덕션코일(17)이 설치된다. 상기 도가니(14)는 상기한 구조에 한정되지 않으며, 수냉 도가니를 이용한 부양용해 또는 스컬용해 장비가 장착될 수 있다. 또한, 상기 제1 챔버(12)는 내부를 관출하기 위한 윈도우가 설치될 수 있다. 그리고 상기 도가니(14) 일측에는 도가니(14)내의 용탕 온도를 측정하기 위한 온도센서(19)가 설치된다. 상기 온도센서(19)는 제어부(20)로 연결되어 출력신호를 인가하게 된다. 상기 제어부(20)는 온도센서(19)의 출력값을 연산하여 각 구성부를 제어작동시키기 위한 것으로 뒤에서 다시 설명하도록 한다.

여기서 상기 제1 챔버(12)는 도가니(14) 내의 용탕을 용탕 통로(18)로 배출하기 위한 배출부를 포함한다. 본 실시예에서 상기 배출부는 도가니(14) 하부에 형성되어 용탕 통로(18)와 연통되는 배출구(22)와, 상기 도가니(14) 내에 구비되어 배출구(22)를 선택적으로 개폐하는 차단마개(24), 상기 배출구(22)에서 차단마 개(24)를 이동시키켜 배출구(22)를 막거나 개방하는 구동부(26)를 포함한다.

상기 배출구(22)는 도가니(14)의 바닥 중앙에 형성될 수 있으며, 상기 차단마개(24)는 바형태의 구조물로 도가니(14)의 내부에 수직으로 연장되어 그 선단이 배출구(22)를 막는 구조로 되어 있다.

상기 차단마개(24)에 연결되는 구동부(26)는 차단마개(24)를 승하강시키는 구조이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 에어 또는 유압에 의해 신축작동되는 구동실린더로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 제2 챔버(16)는 주형(30)을 장착하고 용탕을 주입하여 최종 제품을 제조하는 구성부이다. 상기 제2 챔버(16)는 제1 챔버(12)와 별도로 구비되며 개폐부(40)를 매개로 제1 챔버(12)와 기밀을 유지한 상태로 연결된다.

본 실시예에서 상기 제2 챔버(16)는 제1 챔버(12)와 별도로 진공압을 형성할 수 있도록 독립적입 진공부가 연결된다. 상기 진공부는 제2 챔버(16) 상단에 연결되는 에어라인(56)과, 상기 에어라인에 연결설치되는 진공펌프(58)를 포함한다. 상기 에어라인 상에는 밸브(59)가 설치되어 에어라인을 선택적으로 개폐하게 된다. 여기서 본 장치는 상기와 같이 제1 챔버(12)와 제2 챔버(16)에 진공펌프(52,58)가 각각 구비되어 설치된 구조 외에 하나의 진공펌프가 두 개의 챔버에 연결된 구조로 이루어질 수 있다.

여기서 상기 제2 챔버(16)는 개폐부(40)를 매개로 하여 제1 챔버(12) 하단에 연결된다.

도 2에 도시된 바와 같이 상기 개폐부(40)는 제2 챔버(16)에 설치되며 상기 주형(30)이 장착되는 트레이(42)와, 상기 트레이(42)와 상기 제1 챔버(12) 사이에 설치되는 기밀유지용 실링패드(44), 상기 트레이(42)와 주형(30) 사이에 설치되는 기밀유지용 실링패드(45), 상기 트레이(42) 전면에 설치되어 필요시 트레이(42)에 설치된 주형(30)의 용탕 입구를 개방하는 개폐도어(46)를 포함한다.

상기 개폐도어(46)는 트레이(42)에 슬라이딩가능하게 설치되며 별도의 구동부(48)에 의해 개폐작동될 수 있다. 상기 개폐도어(46)를 작동시키기 위한 구동부(48)는 차단마개(24)를 슬라이딩시키는 구조이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 에어 또는 유압에 의해 신축작동되는 구동실린더로 이루어질 수 있다.

이에 상기 트레이(42)가 설치되는 제2 챔버(16)는 제1 챔버(12)와의 연결부위에 실링패드(44)를 매개로 실링이 이루어진다. 또한 트레이(42)에 설치되는 주형(30)은 트레이(42)와의 사이에 설치되는 실링패드(45)에 의해 실링이 이루어진다. 이에 제2 챔버는 개폐도어 개방시에만 주형을 통해 제1 챔버와 연통된다.

상기 제2 챔버(16) 내에 설치되는 주형(30)은 진공압이 내부까지 미칠수 있도록 통기성을 확보하는 구조로 되어 있다.

여기서 도 3에 도시된 바와 같이 주형(30)은 일반적인 정밀주조 공정을 적용하여 제조할 수 있다. 왁스소재로 제조하고자 하는 주조품을 모사한 후 티타늄과 반응층 생성이 적은 알루미나, 지르코니아 소재 또는 석고계 소재를 사용하여 주형(30)을 제조한다.

즉, 본 실시예에서 주형(30)을 제조하기 위해서는 플라스크(32)에 왁스 모사재를 위치하고 슬러리 형태의 주형재(34)를 주입하고 건조한 후, 왁스 소재를 제거 하여 패턴(36)을 형성한 후 일정 온도에서 소결함으로써 통기성이 우수한 주형(30)을 제조할 수 있다.

본 실시예에서 상기 주형(30)은 밀도가 40%를 넘지 않도록 소성하여 통기성을 확보한 구조로 되어 있다. 또한, 상기 플라스크(32)는 표면에 홀(38)이 간격을 두고 형성된다. 이에 제2 챔버(16)에 진공압이 형성되었을 때 주형(30) 내부까지 진공압이 가해져 진공압이 유지될 수 있는 것이다.

이하,도 4와 도 5를 참조하여 본 주조장치에 의한 주조 공정을 설명하면 다음과 같다.

티타늄 용해전 도가니(14)의 바닥 배출구(22)는 차단마개(24)에 의해 폐쇄되어 있고, 트레이(42)에 설치된 개폐도어(46)는 닫혀져 제1 챔버(12)와 제2 챔버(16)는 서로 분리된 상태이다.

이 상태에서 도가니(14)에 티타늄을 장입하고 도가니(14)가 설치된 제1 챔버(12) 내부의 에어를 배출시켜 진공압을 형성한다.(S100 ~ S160)

제1 챔버(12) 내의 진공정도는 20mbar이하로 유지한다. 이와같이 진공상태를 유지한 상태에서 티타늄의 용해를 진행함에 따라여 티타늄이 최대한 공기와 반응하지 않게 된다.

티타늄의 용탕 온도는 도가니(14)에 설치된 온도센서(19)를 통해 검출된다. 이 온도센서(19)의 검출값은 제어부(20)로 인가되고 제어부(20)는 도가니(14)의 가열온도를 조절하여 용탕의 온도를 티타늄의 융점인 1668도보다 100에서 160도 높은 온도로 용융하게 된다.(S300)

티타늄의 용해가 완료되면 단시간내에 제2 챔버(16)로 이송하여 도가니(14)와 접촉시간을 줄여 오염을 최소화한다. 즉, 용융된 티타늄 용탕이 충분한 온도에 도달하여 유동성을 충분히 확보한 상태에서 용탕을 이송한다.

여기서 상기 제2 챔버(16)에는 티타늄 금속을 용융하기 전에 주형재가 포함된 주형(30)의 플라스크(32)를 장착하여 준비한다. 제2 챔버(16)는 제1 챔버(12)와 별도로 진공이 유지되는 독립적인 구조로, 제어부(20)는 진공부를 작동하여 내부에 진공압을 형성하여 대기상태를 유지시킨다.(S400)

이 상태에서 제어부(20)의 신호에 따라 용해된 티타늄 용탕을 주형(30) 내부로 주입하는 과정을 거친다.(S500)

용탕의 주입을 위해 제어부(20)는 도가니(14)로의 배출구(22)를 막고 있는 차단마개(24)를 위로 상승시켜 배출구(22)를 개방시킨다. 이와 동시에 제1 챔버(12)와 제2 챔버(16)를 구획하고 있는 트레이(42)의 개폐도어(46)를 개방작동시킨다. 이에 배출구(22)가 열리면서 도가니(14) 내부의 용탕은 배출구(22)를 통해 용탕 통로(18)로 흘러나가게 되고 개방되어 있는 트레이(42)를 통해 제2 챔버(16)의 주형(30) 내부로 주입된다.

이때, 제2 챔버(16)는 진공압 상태를 유지하며, 제1 챔버(12)는 진공압 상태에서 가압 상태로 급속도로 전환된다.(S600) 본 실시예에서 상기 제1 챔버(12)는 2bar로 압력이 높아진다.

제어부(20)는 밸브(54)를 폐쇄작동하고 진공펌프(52)의 구동을 정지시킴과 더불어 가스라인(62)에 설치된 밸브(64)를 개방작동한다. 이에 불활성가스탱크(60) 내에 충전되어 있던 불활성가스가 순식간에 제1 챔버(12)로 유입되어 제1 챔버(12) 내부 압력을 높이게 된다.

여기서 상기 제2 챔버(16)는 내부 진공압이 걸려 있는 상태로 진공압은 통기성이 확보되어 있는 주형(30)의 내부에까지 미치게 되어 주형(30)에 형성된 패턴에도 진공압이 걸려 있게 된다.

이에 제1 챔버(12) 내부로 유입된 불활성가스의 높은 압력이 도가니(14)에서 배출되는 용탕에 작용하고, 더불어 제2 챔버(16) 내부의 진공압이 주형(30) 내의 패턴에 걸려 용탕의 주입 구동력을 증대시킨다. 본 실시예에서 이와 같은 변환은 2초이내에 자동으로 진행되어 효과를 극대화하게 된다.

이와같이 도가니(14)로의 용탕은 제1 챔버(12)에 가해지는 불활성가스의 고압력과 제2 챔버(16)에 유지되는 진공압에 의한 압력차에 의해 순식간에 주형(30) 내로 모두 주입되게 된다. 또한, 상기 제1 챔버(12)는 제2 챔버(16) 위쪽에 위치함에 따라 용탕은 높이차에 의한 낙하에너지가 더해져 주입 속도는 더욱 빨라지게 된다.

따라서 용탕이 보다 신속하게 패턴의 미세한 부분까지 주입되어 용탕의 오염 및 제품의 결함을 최소화할 수 있게 된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

도 1은 본 실시예에 따른 금속 주조장치를 도시한 개략적인 도면이다.

도 2는 본 실시예에 따른 금속 주조장치의 기밀구조를 도시한 개략적인 도면이다.

도 3은 본 실시예에 따른 금속 주조장치의 주형(30)을 도시한 개략적인 도면이다.

도 4는 본 실시예에 따른 금속 주조장치의 작용을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.

도 5는 본 실시에에 따른 금속 주조 과정을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 주조장치 12 : 제1 챔버

14 : 도가니 16 : 제2 챔버

18 : 통로 19 : 온도센서

20 : 제어부 22 : 배출구

24 : 차단마개 26,48 : 구동부

30 : 주형 32 : 플라스크

40 : 개폐부 42 : 트레이

44,45 : 실링패드 46 : 개폐도어

52,58 : 진공펌프 60 : 불활성가스탱크

Claims (10)

1. 내부에 도가니가 구비되어 금속을 용해하는 제1 챔버와,

   상기 제1 챔버에 연결되고 내부에 주형이 구비되는 제2 챔버,

   상기 제1 챔버와 제2 챔버 사이에 기밀을 유지하며 연통되는 용탕 통로를 선택적으로 개폐하는 개폐부,

   상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버에 연결되어 제1 챔버와 제2 챔버에 진공을 형성하기 위한 진공부,

   상기 제1 챔버에 연결되어 제1 챔버에 압력을 가하는 가압부

   를 포함하는 압력제어 주조장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 챔버는 제2 챔버보다 상부에 위치하여 높이차를 갖는 구조의 압력제어 주조장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 주형은 플라스크(flask) 표면에 홀이 형성되고, 내부에 채워지는 주형재는 밀도가 40%를 넘지 않는 구조의 압력제어 주조장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 도가니의 용탕 온도를 검출하기 위한 온도센서와, 상기 온도센서의 측정값을 연산하여 각 구성부를 제어작동하는 제어부를 더 포함하는 압력제어 주조장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 개폐부는 제2 챔버에 설치되며 상기 주형이 장착되는 트레이와, 상기 트레이와 상기 제1 챔버 사이에 설치되는 기밀유지용 실링패드, 상기 트레이와 주형 사이에 설치되는 기밀유지용 실링패드, 상기 트레이 전면에 설치되어 필요시 트레이에 설치된 주형의 용탕입구를 개방하는 개폐도어, 상기 개폐도어를 제어작동시키는 구동부를 포함하는 압력제어 주조장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 제1 챔버는 도가니 내의 용탕을 용탕 통로로 배출하기 위한 배출부를 더 포함하는 압력제어 주조장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 배출부는 도가니 하부에 형성되어 용탕 통로와 연통되는 배출구와, 상기 도가니 내에 구비되어 배출구를 선택적으로 개폐하는 차단마개, 상기 배출구에서 차단마개를 이동시키켜 배출구를 막거나 개방하는 구동부를 포함하는 압력제어 주조장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 가압부는 제1 챔버 내부로 불활성가스를 공급하기 위한 불활성가스탱크, 불활성가스탱크와 제1 챔버를 연결하는 가스라인 상에 설치되는 밸브를 포함하는 압력제어 주조장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 진공부는 제1 챔버와 제2 챔버에 연결되는 에어라인과, 상기 에어라인에 각각 연결설치되는 진공펌프, 상기 에어라인 상에 설치되는 밸브를 포함하는 주압력제어 조장치.
10. 제1 챔버의 도가니에 금속을 장입하고 제1 챔버 내부 압력을 낮춰 진공압을 형성하는 단계와,

    금속을 용해하는 단계,

    주형이 설치된 제2 챔버 내부 압력을 낮춰 진공압을 형성하는 단계,

    도가니에서 용해된 금속 용탕을 주형으로 공급하는 단계,

    제1 챔버 내의 압력을 높이는 단계를

    포함하는 압력제어 주조방법.

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