KR20110121470A - 고융점 금속 주조장치 및 주조 방법 - Google Patents

고융점 금속 주조장치 및 주조 방법 Download PDF

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KR20110121470A
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김명균
김종호
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재단법인 포항산업과학연구원
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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 가압부, 상기 제1 챔버를 회동시켜 제1 챔버 측면에 연결된 제2 챔버를 하부에 위치시키고 제1 챔버는 제2챔버 상부에 위치시켜 도가니 내의 용탕을 제2 챔버의 주형으로 낙하시키기 위한 회동부를 포함하는 고융점 금속 주조장치 및 주조방법을 제공한다.

Description

고융점 금속 주조장치 및 주조 방법{DEVICE AND METHOD FOR CASTING HIGH MELTING POINT METAL}
본 발명은 주조장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 고융점 금속을 보다 정밀하고 용이하게 주조할 수 있도록 된 고융점 금속 주조장치 및 주조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 타이타늄이나 니켈, 구리 등의 고융점 금속은 용해가 상대적으로 어렵고 고온으로 인해 용해시 도가니의 오염, 분위기 제어 및 핸들링의 문제로 주조 결함 등이 쉽게 발생된다.
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 효과적이고 안정적으로 주입할 수 있도록 된 고융점 금속 주조장치 및 주조방법을 제공한다.
또한, 주조시 용탕의 유동성이 충분하지 않아 미세한 구조까지 건전하게 주조하지 못하며 표면 및 내부에 결함이 빈번하게 발생하는 문제점을 해결하기 위한 고융점 금속 주조장치 및 주조방법을 제공한다.
또한 기존 원심주조 및 반중력주조의 단점인 저생산성을 극복하여 생산성을 높일 수 있도록 된 고융점 금속 주조장치 및 주조방법을 제공한다.
또한, 용탕을 주형에 수직으로 주입하는 기존 구조에서 발생되는 노즐의 스토퍼 오염 문제나 실링 문제를 개선할 수 있도록 된 고융점 금속 주조장치 및 주조방법을 제공한다.
이를 위해 본 장치는 내부에 도가니가 구비되어 금속을 용해하는 제1 챔버와, 상기 제1 챔버 측면에 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, 상기 제1 챔버를 회동시켜 제1 챔버 측면에 연결된 제2 챔버를 하부에 위치시키고 제1 챔버는 제2챔버 상부에 위치시켜 도가니 내의 용탕을 제2 챔버의 주형으로 낙하시키기 위한 회동부를 포함할 수 있다.
상기 제2 챔버는 내부에 구비되는 주형이 제1 챔버의 측면을 향해 배치되어 주형의 탕구가 용탕 통로를 향하는 구조일 수 있다.
상기 용탕 통로는 제1 챔버 내부에 구비되는 도가니의 상단과 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
상기 개폐부는 제1 챔버와 제2 챔버 사이에 설치되어 용탕 통로를 개폐하는 개폐도어, 상기 개폐도어에 제어작동시키는 구동부를 포함할 수 있다.
상기 가압부는 제1 챔버 내부로 불활성가스를 공급하기 위한 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.
이상 설명한 바와 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.
또한, 챔버를 회동시켜 용탕을 주형에 주입하는 구조로, 기존 구조에서 발생되는 노즐의 스토퍼 오염 문제나 실링 문제를 원천적으로 차단하고, 제품의 결함을 최소화할 수 있게 된다.
도 1은 본 실시예에 따른 고융점 금속 주조장치를 도시한 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 고융점 금속 주조장치의 작동상태를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 고융점 금속 주조 과정을 도시한 개략적인 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명의 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.
이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하 설명에서는 고융점 금속의 일예로서 티타늄을 용해하여 주조하기 위한 주조장치 및 주조방법에 대해 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 티타늄 외에 다른 고융점 금속에도 적용가능하다 할 것이다.
도 1과 도 2는 본 실시예에 따른 주조장치를 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 본 장치(10)는 내부에 도가니(14)가 구비되어 티타늄을 용해하는 제1 챔버(12)와, 상기 제1 챔버(12)의 측면에 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 상기 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 가압부, 상기 제1 챔버(12)를 회동시켜 제1 챔버 측면에 연결된 제2 챔버(16)를 하부에 위치시키고 제1 챔버는 제2챔버 상부에 위치시켜 도가니(14) 내의 용탕을 제2 챔버의 주형(30)으로 주입하기 위한 회동부(70)를 포함한다.
상기 제1 챔버(12)와 제2 챔버(16)는 서로 기밀을 유지한 상태로 독립적으로 분리된 구조로 되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예에서 상기 제2 챔버(16)는 제1 챔버가 수직방향(도면상 X축 방향)으로 세워진 상태를 기준으로 제1 챔버(12)의 측면에 수평방향(도면상 Y축 방향)으로 눕혀져 설치된다.
제2 챔버(16) 내부에 구비되는 주형(30)은 수평 방향으로 눕혀져 주형(30)의 탕구(32)가 제1 챔버와 제2 챔버 사이를 연통하는 용탕 통로(18)를 향하는 구조로 되어 있다.
이에 챔버를 회동시켜 주형(30)을 도가니(14) 하부에 위치시키게 되면 도가니 내의 용탕이 중력에 의해 주형(30)의 탕구(32)로 주입될 수 있는 것이다.
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.
본 실시예에서 상기 각 챔버가 직각으로 배치됨에 따라 제1 챔버(12) 내에 구비된 도가니(14)와 제2 챔버(16) 내에 구비된 주형(30) 역시 90도 각도로 배치된다. 본 장치는 상기와 같이 두 개의 챔버 내에 설치된 도가니와 주형이 직각으로 배치된 구조에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 장치는 도가니에 대해 주형이 직각보다 작거나 큰 각도로 배치될 수 있으며, 두 챔버를 회동시켜 도가니 내의 용탕을 주형의 탕구(32)로 흘려 보낼 수 있는 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 밸브(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.
상기 도가니(14)는 수직 상태에서 제1 챔버(12)의 회동에 따라 기울어져 개방된 상단을 통해 용해된 용탕을 배출하게 된다. 이에 본 실시예에서 상기 도가니(14)의 상단은 용탕의 안정적인 배출을 위해 외측으로 돌출되어 주입부(15)를 형성한다.
또한, 상기 제1 챔버(12)는 내부를 관출하기 위한 윈도우(13)가 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 그 작용에 대해서는 뒤에서 다시 설명하도록 한다.
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)의 측면에 기밀을 유지한 상태로 연결된다.
본 실시예에서 상기 제2 챔버(16)는 제1 챔버(12)와 별도로 진공압을 형성할 수 있도록 독립적인 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. 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) 내부에 구비되는 주형(30)은 도 1에 도시된 바와 같이 주형 상단의 탕구(32)가 제1 챔버의 측면을 향하도록 Y축 방향으로 눕혀져 배치된다.
상기 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 플라스크에 왁스 모사재를 위치하고 슬러리 형태의 주형재(34)를 주입하고 건조한 후, 왁스 소재를 제거하여 패턴(36)을 형성한 후 일정 온도에서 소결함으로써 통기성이 우수한 주형(30)을 제조할 수 있다.
상기 제2 챔버(16) 내에 설치되는 주형(30)은 진공압이 내부까지 미칠수 있도록 통기성을 확보하는 구조로 되어 있다.
본 실시예에서 상기 주형(30)은 밀도가 40%를 넘지 않도록 소성하여 통기성을 확보한 구조로 되어 있다. 또한, 상기 플라스크는 표면에 홀이 간격을 두고 형성될 수 있다. 이에 제2 챔버(16)에 진공압이 형성되었을 때 주형(30) 내부까지 진공압이 가해져 진공압이 유지될 수 있는 것이다.
상기한 구조의 제1 챔버(12)와 제2 챔버(16)는 제1 챔버 측면에 형성되는 용탕 통로(18)를 통해 서로 연통된다. 본 실시예에서 상기 용탕 통로(18)는 대략 도가니(14) 상단의 주입부와 대응되는 위치에 형성된다. 이에 상기 도가니의 주입부로부터 낙하되는 용탕이 원활하게 용탕 통로(18)를 통과할 수 있다. 상기 용탕 통로의 크기는 특별히 한정되지 않는다. 그리고 상기 용탕 통로(18)는 개폐부(40)가 배치되어 상기 제1 챔버(12)와 제2 챔버(16) 사이에 기밀을 유지하며 용탕 통로(18)를 선택적으로 개폐하게 된다.
상기 개폐부(40)는 제 1 챔버(12)와 제2 챔버(16) 사이에 설치되며 용탕 통로를 개폐하는 개폐도어(46), 상기 개폐도어에 제어작동시키는 구동부(48)를 포함한다.
상기 개폐도어(46)는 제1 챔버와 제2 챔버 사이에서 슬라이딩가능하게 설치되며 구동부(48)에 의해 개폐작동된다. 상기 개폐도어(46)를 작동시키기 위한 구동부(48)는 개폐도어(46)를 슬라이딩시킬 수 있는 구조면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 에어 또는 유압에 의해 신축작동되는 구동실린더로 이루어질 수 있다.
이에 상기 제2 챔버(16)는 제1 챔버(12) 측면에 기밀을 유지하며 설치된 상태에서 개폐도어(46) 개방시 제1 챔버와 연통된다.
한편, 상기 회동부(70)는 상기 제1 챔버(12)를 회동시켜 제1 챔버(12)와 제1 챔버에 설치된 제2 챔버(16)의 위치를 전환시키게 된다.
상기 회동부(70)는 제1 챔버와 제2 챔버를 회동시킬 수 있는 구조면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 상기 회동부는 제1 챔버와 제2 챔버를 회동가능한 구조의 회전판 상에 배치하고 상기 회전판을 수동 또는 모터 등의 구동력을 이용하여 회전시키는 구조일 수 있다. 상기 회동부(70)의 구동에 따라 제1 챔버(12) 측면에 제2 챔버(16)가 위치한 상태에서 제2 챔버가 밑으로 가고 제1 챔버가 제2 챔버 상부에 위치하는 상태로 전환된다.
이하, 도 2와 도 3을 참조하여 본 주조장치에 의한 주조 공정을 설명하면 다음과 같다.
티타늄 용해전 제1 챔버(12)는 내부 도가니(14)의 바닥이 지면을 향하도록 수직방향(도 1의 X축 방향)으로 배치된다. 이에 제1 챔버(12)의 측면에 설치된 제2 챔버(16)는 수평방향(도 1의 Y축 방향)으로 놓여져 내부의 주형(30)이 눕혀진 상태가 된다. 그리고 개폐도어는 용탕 통로를 개방시키도록 작동되어 제1 챔버(12)와 제2 챔버(16)는 용탕 통로(18)를 통해 서로 연통되어 있다.
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 플라스크를 장착하여 준비한다. 제2 챔버(16)는 상기와 같이 제1 챔버와 연통된 상태에서 제1 챔버와 같이 진공상태를 유지하거나, 제1 챔버(12)와 별도로 제어부(20)의 제어에 따라 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)
본 실시예에서 용탕의 주입을 위해 제어부(20)는 회동부(70)를 제어 작동하여 제1 챔버(12)와 제2 챔버(16)를 직각으로 회동시킨다. 이와 동시에 용탕 통로를 개폐도어가 차단하고 있는 경우 구동부(48)를 제어하여 개폐도어(48)를 슬라이딩시킴으로써 용탕 통로(18)를 개방한다.
회동부의 구동에 따라 제1 챔버(12)와 제2 챔버(16)가 회동되면 각 챔버의 위치는 최초 제1 챔버 측면에 제2 챔버가 위치한 상태에서 제2 챔버가 밑으로 가고 제1 챔버가 제2 챔버 상부에 위치하는 상태로 전환된다. 이에 도 2에 도시된 바와 같이 제2 챔버는 내부 주형(30)의 탕구(32)가 상부를 향하도록 수직방향(도 2의 X축 방향)으로 배치된다. 그리고 제1 챔버(12)는 제2 챔버의 상부에서 수평방향(도 2의 Y축 방향)으로 놓여져 내부의 도가니(14)가 눕혀진 상태가 된다.
이에 도가니(14) 내부의 용탕은 도가니 상단의 주입부를 따라 중력에 의해 흘러내리게 된다. 이렇게 도가니로부터 배출되는 용탕은 개방되어 있는 용탕 통로(18)를 지나 제2 챔버(16)로 흘러내려 주형(30)의 탕구(32)를 통해 주형 내부로 주입된다.
챔버 회동에 따라 용탕이 제2 챔버의 주형 내부로 주입되면 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. 즉, 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.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.
10 : 주조장치 12 : 제1 챔버
14 : 도가니 16 : 제2 챔버
18 : 통로 19 : 온도센서
20 : 제어부 48 : 구동부
30 : 주형 32 : 탕구
40 : 개폐부 46 : 개폐도어
52,58 : 진공펌프 60 : 불활성가스탱크
70 : 회동부

Claims (9)

  1. 내부에 도가니가 구비되어 금속 용해하는 제1 챔버와,
    상기 제1 챔버에 측면에 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,
    상기 제1 챔버를 회동시켜 제1 챔버 측면에 연결된 제2 챔버를 하부에 위치시키고 제1 챔버는 제2챔버 상부에 위치시켜 도가니 내의 용탕을 제2 챔버의 주형으로 낙하시키기 위한 회동부
    를 포함하는 고융점 금속 주조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 챔버는 내부에 구비되는 주형이 제1 챔버의 측면을 향해 배치되어 주형의 탕구가 용탕 통로를 향하는 구조의 고융점 금속 주조장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 챔버 내의 도가니와 제2 챔버 내의 주형은 90도 각도로 배치된 고융점 금속 주조장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 용탕 통로는 제1 챔버 내부에 구비되는 도가니의 상단과 대응되는 위치에 형성된 고융점 금속 주조장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 도가니의 용탕 온도를 검출하기 위한 온도센서와, 상기 온도센서의 측정값을 연산하여 각 구성부를 제어작동하는 제어부를 더 포함하는 고융점 금속 주조장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개폐부는 제1 챔버와 제2 챔버 사이에 설치되어 용탕 통로를 개폐하는 개폐도어, 상기 개폐도어에 제어작동시키는 구동부를 포함하는 고융점 금속 주조장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 가압부는 제1 챔버 내부로 불활성가스를 공급하기 위한 불활성가스탱크와 제1 챔버를 연결하는 가스라인 상에 설치되는 밸브를 포함하는 고융점 금속 주조장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 진공부는 제1 챔버와 제2 챔버에 각각 연결되는 에어라인과, 상기 에어라인에 각각 연결설치되는 진공펌프, 상기 각 에어라인 상에 설치되는 밸브를 포함하는 고융점 금속 주조장치.
  9. 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,
    제1 챔버와 제2 챔버를 회동하여 도가니를 주형 위쪽으로 이동시킴으로써 도가니에서 용해된 금속 용탕을 낙하시켜 주형으로 공급하는 단계,
    제1 챔버 내의 압력을 높이는 단계
    를 포함하는 고융점 금속 주조방법.
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