KR20140069835A

KR20140069835A - 다이캐스팅 금형장치

Info

Publication number: KR20140069835A
Application number: KR1020120137602A
Authority: KR
Inventors: 홍기원; 오종민; 구대현; 전연도
Original assignee: 주식회사 에스티아이씨앤디; 한국전기연구원
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2014-06-10

Abstract

본 발명에 따른 다이캐스팅 금형장치에서는, 용탕과 접촉되는 플런저팁의 가압면을 경사지게 형성함으로써, 플런저팁의 가압면이 용탕을 가압할 때, 용탕의 출렁거림을 최소화할 수 있으므로, 공기가 용탕의 내부에 갇히게 되는 현상을 방지할 수 있으며, 이에 따라, 용탕 내의 공기혼입 및 기포발생으로 인하여 성형품에 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 구성에 대하여 제시한다.

Description

다이캐스팅 금형장치 {MOLDING APPARATUS FOR DIE CASTING}

본 발명은 다이캐스팅 금형장치에 관한 것이다.

일반적으로, 다이캐스팅은 금형에 용탕을 가압 주입하여 응고시키는 금형방법으로서, 높은 생산성, 높은 치수정밀도, 미려한 주조표면, 두께가 얇은 성형품을 얻을 수 있는 등의 이점이 있어 많은 종류의 자동차부품에서부터 전기부품, 일용품에 이르기까지 광범위하게 이용되고 있다.

다이캐스팅은 가압력, 용탕주입속도, 구조 등에 따라 여러 타입으로 분류될 수 있다.

도 1 내지 도 3은 종래기술에 따른 다이캐스팅 금형장치에 의한 성형과정을 보여주는 도면이다.

종래의 다이캐스팅 금형장치는 용탕(L)이 주입되어 성형품이 성형되는 성형공간(2)이 형성된 금형장치(1)와, 금형장치(1)의 성형공간(2) 내로 용탕(L)을 주입하기 위해 금형장치(1)의 성형공간(2)에 연결되어 용탕(L)이 공급되는 슬리브(20)와, 슬리브(20)의 내부로 공급된 용탕(L)을 가압하여 용탕(L)이 금형장치(1)의 성형공간(2)으로 주입되게 하는 플런저(30)를 포함한다.

슬리브(20)의 상부에는 가열로(40) 등을 통해 용탕(L)을 공급받을 수 있도록 용탕공급구(22)가 형성된다. 슬리브(20)로 공급되는 용탕(L)은 슬리브(20)의 하측부터 채워진다.

플런저(30)는 슬리브(20)의 내부에 위치되어 슬리브(20)의 내부로 공급된 용탕(L)과 접촉하는 플런저팁(32)과, 플런저팁(32)과 연결되고 슬리브(20)의 길이방향으로 연장되어 선형의 구동력을 제공하는 구동장치(미도시)와 연결되는 플런저로드(34)로 구성된다. 용탕(L)이 플런저팁(32)와 접촉되는 가압면(321)은 플런저팁(32)의 이동방향에 대하여 수직인 수직축과 평행한 수직면으로 형성된다.

이와 같이 구성된 종래의 다이캐스팅 금형장치를 이용한 성형품의 성형과정은 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 플런저(30)가 후방으로 물러나 있는 상태, 즉, 플런저(30)가 슬리브(20)를 중심으로 금형장치(1)로부터 이격된 상태에서 가열로(40) 등에 의해 슬리브(20)에 용탕(L)이 공급된다. 용탕(L)이 공급된 후, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 플런저(30)가 전방을 향하여 이동되면, 즉, 플런저(30)가 금형장치(1)를 향하여 이동되면, 슬리브(20)의 내부로 공급된 용탕(L)이 플런저(30)에 의하여 가압되면서 금형장치(1)의 성형공간(2) 내로 주입된다. 그리고, 금형장치(1)의 성형공간(2)의 내부에 주입된 용탕(L)이 응고되는 것에 의해 성형품의 성형이 이루어진다.

그런데, 종래의 다이캐스팅 금형장치는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.

먼저, 용탕(L)이 슬리브(20)의 내부로 공급될 때, 슬리브(20)의 내부에서 공기에 노출되는 표면 쪽 용탕(L)이 상대적으로 장시간 동안 공기에 노출되어 산화피막과 응고층이 생성되기 쉬운데, 이러한 산화피막과 응고층이 걸러지지 않고 성형공간(2)에 주입되는 경우 성형품의 불량을 초래할 수 있는 문제점이 있다.

또한, 복수의 성형품을 성형하는 과정에서, 플런저팁(32)이 슬리브(20)의 내부에서 반복적으로 이동하게 되는데, 이와 같은 과정에서 플런저팁(32)의 외주면과 슬리브(20)의 내주면 사이에 마찰이 발생된다. 이러한 마찰로 인하여 플런저팁(32)의 외주면 및/또는 슬리브(20)의 내주면이 손상되는 문제가 발생되며, 이에 따라, 플런저(30) 및/또는 슬리브(20)의 수명이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 플런저팁(32)의 가압면(321)이 수직면으로 형성되므로, 플런저팁(32)의 전방으로의 이동에 의하여, 용탕(L)이 슬리브(20)의 내부에서 출렁거리게 된다. 이러한 용탕(L)의 출렁거림으로 인하여 공기(A)가 용탕(L)의 내부에 갇히게 되어 용탕(L)의 내부에 기포가 발생하게 되고, 이러한 기포가 성형공간(2)의 내부로 그대로 유입될 수 있다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 이와 같은 용탕(L) 내의 공기혼입 및 기포발생으로 인하여 성형품에 불량(A)이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 용탕 내의 공기혼입 및 기포발생을 방지할 수 있는 다이캐스팅 금형장치를 제공하는 데에 있다.

또한, 본 발명의 목적은, 금형의 성형공간의 내부로 용탕을 주입하기 위한 슬리브 및 플런저 사이에서의 마찰을 저감시킬 수 있는 다이캐스팅 금형장치를 제공하는 데에 있다.

또한, 본 발명의 목적은, 산화피막, 응고층 등이 성형품의 성형공간 내에 유입되는 것을 방지할 수 있는 다이캐스팅 금형장치를 제공하는 데 있다

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다이캐스팅 금형장치는, 내부에 성형공간이 마련되는 금형과, 상기 성형공간과 연통되도록 상기 금형과 연결되며 내부로 용탕이 공급되는 슬리브와, 상기 슬리브의 내부에 배치되며 상기 슬리브의 내부로 공급된 용탕과 접촉되는 가압면을 가지는 플런저팁과, 구동장치와 연결되어 상기 플런저팁을 Y축방향으로 이동시키는 플런저로드를 포함하는 플런저를 포함하고, 상기 플런저팁의 가압면은 상기 플런저팁의 상기 Y축에 대하여 경사지게 형성될 수 있다.

여기에서, 상기 플런저팁의 가압면은 하측을 향하도록 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 플런저팁의 가압면의 중심에서의 법선과 상기 Y축이 이루는 각도는 1° ~ 30°인 것이 바람직하다.

또한, 상기 플런저팁은 상기 플런저로드에 탈착이 가능하게 연결되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 다이캐스팅 금형장치는, 상기 슬리브에 설치되어 상기 플런저팁의 외주면으로 윤활유를 공급하는 윤활유공급부를 더 포함할 수 있다.

상기 윤활유공급부는, 상기 플런저팁이 수용되는 수용부와, 상기 슬리브와 연결되며 상기 플런저팁이 통과하는 통공과, 상기 수용부에 형성되며 윤활유가 주입되는 주입구를 가지는 하우징; 및 상기 하우징의 주입구와 연결되어 상기 주입구를 통하여 상기 수용부의 내부로 윤활유를 공급하는 윤활유공급기를 포함할 수 있다.

여기에서, 상기 수용부는, 상기 플런저팁의 외주면과의 사이에 윤활유가 수용되는 수용공간이 마련되도록, 상기 플런저팁의 외경에 비하여 큰 내경을 가지는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 수용부는 상기 수용공간이 상기 플런저팁의 외주면 전체를 둘레방향으로 감싸는 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 윤활유공급부는, 상기 플런저팁이 상기 하우징의 수용부의 내부에 수용될 때 상기 플런저팁의 외주면으로 윤활유가 공급되도록, 상기 윤활유공급기의 작동을 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.

한편, 상기 다이캐스팅 금형장치는 상하방향으로 관통되게 형성된 복수의 용탕주입홀들이 원주방향을 따라서 배치된 성형대상물에 대하여 다이캐스팅에 의하여 상기 용탕주입홀에 구리를 주입하여 로터를 제조하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 금형은, 고정금형과, 상기 로터가 삽입되는 성형공간을 형성하도록 상기 고정금형과 수평이동에 의하여 탈착이 가능하게 결합되는 가동금형을 포함하고, 상기 고정금형은 상기 성형공간으로 용탕이 주입될 수 있도록 상기 슬리브의 배출구와 상기 성형공간을 연결하는 주입유로가 형성되며, 상기 고정금형은 상기 슬리브의 배출구와 상기 주입유로 사이에 설치되고 상기 슬리브의 배출구보다 작은 연통홀을 가지는 런너형성부가 설치될 수 있다.

그리고, 상기 런너형성부는 상기 가동금형의 이동방향과 수직을 이루어 설치되며 상기 고정금형에 대하여 이동이 가능하게 설치되는 한 쌍의 슬라이드부재를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 다이캐스팅 금형장치는, 용탕과 접촉되는 플런저팁의 가압면이 경사지게 형성되므로, 플런저팁의 가압면이 용탕을 가압할 때, 용탕의 출렁거림을 최소화할 수 있으므로, 공기가 용탕의 내부에 갇히게 되는 현상을 방지할 수 있으며, 이에 따라, 용탕 내의 공기혼입 및 기포발생으로 인하여 성형품에 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 다이캐스팅 금형장치는, 플런저의 플런저팁으로 윤활유를 공급하는 윤활유공급부가 마련됨으로써, 용탕의 주입과정에서 발생하는 슬리브와 플런저팁 사이에서의 마찰을 저감시킬 수 있으므로, 슬리브와 플런저팁 사이의 마찰로 인한 플런저팁 및/또는 슬리브의 손상을 줄일 수 있으며, 이에 따라, 플런저 및/또는 슬리브의 수명을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

특히, 본 발명에 따른 다이캐스팅 금형장치는, 윤활유가 수용되는 수용공간이 플런저팁의 외주면 전체를 둘레방향으로 감싸도록 배치됨으로써, 플런저팁의 외주면 전체에 윤활유를 균일하게 도포할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 다이캐스팅 금형장치는 용탕이 주입되는 주입유로와 슬리브의 배출구 사이에 슬리브의 배출구보다 작은 연통홀을 가지는 런너형성부가 설치됨으로써 슬리브의 배출구보다 작은 연통홀을 통하여 용탕이 성형공간에 주입되기 때문에, 공기, 산화피막, 응고물 등의 유입이 방지되어 성형품의 품질을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 다이캐스팅 금형장치의 용탕공급상태가 도시된 단면도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 다이캐스팅 금형장치의 용탕주입상태가 도시된 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 다이캐스팅 금형장치의 용탕공급상태가 도시된 단면도이다.
도 5는 도 4의 C-C선 단면도이다.
도 6은 도 4의 다이캐스팅 금형장치의 용탕주입상태가 도시된 단면도이다.
도 7은 도 4의 다이캐스팅 금형장치의 용탕 저속주입상태를 도시한 단면도이다.
도 8은 도 4의 다이캐스팅 금형장치의 용탕 고속주입상태를 도시한 단면도이다.
도 9는 도 4의 다이캐스팅 금형장치의 성형품 취출 후 상태를 도시한 단면도이다.
도 10은 도 4의 다이캐스팅 금형장치의 고정금형의 배면도이다.
도 11은 도 7의 다이캐스팅 금형장치 중 런너형성부를 상측에서 본 일부 평면도이다.
도 12는 도 4의 다이캐스팅 금형장치에 의하여 성형되는 성형대상물이 도시된 사시도이다.
도 13은 도 4의 다이캐스팅 금형장치에 의하여 성형되는 성형대상물이 도시된 단면도이다.
도 14는 도 4의 다이캐스팅 금형장치에 의하여 형성된 후의 성형품이 도시된 사시도이다.
도 15는 도 4의 다이캐스팅 금형장치에 의하여 형성된 후의 성형품이 도시된 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다이캐스팅 금형장치에 관한 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 4에 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다이캐스팅 금형장치(101)는, 고정금형(110)과, 고정금형(110)과 함께 성형대상물(50)이 삽입되는 성형공간(102)을 형성하도록 고정금형(110)과 수평이동에 의해 탈착이 가능하게 결합되는 가동금형(112)과, 고정금형(110)의 하측에 결합되며 내부로 용탕(L)이 공급되는 슬리브(120)와, 슬리브(120)의 내부에서 슬리브(120)를 따라 이동이 가능하게 배치되어 슬리브(120)의 내부로 공급된 용탕(L)을 고정금형(110)과 가동금형(112) 사이의 성형공간(102)의 내부로 주입시키는 플런저(130)를 포함한다.

이하, 실시예의 설명을 위하여, 용탕(L)이 성형공간(102)의 내부로 주입되도록 플런저(130)가 슬리브(120)의 내부에서 용탕(L)을 가압하면서 이동하는 방향을 전방이라고 정의하고, 플런저(130)가 성형공간(102)으로부터 후퇴하는 방향을 후방이라고 정의한다. 다만, 본 발명은 이러한 방향에 한정되지 않는다.

고정금형(110) 및 가동금형(112)은 그 사이에 성형공간(102)을 형성하기 위한 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

고정금형(110) 및 가동금형(112)은 상호 결합 및 분리를 위해, 고정금형(110) 및 가동금형(112)이 모두 이동이 가능하게 설치될 수 있고, 고정금형(110) 및 가동금형(112) 중 어느 하나는 고정되고 다른 하나는 이동이 가능하게 설치될 수 있다. 바람직하게는, 고정금형(110)에 슬리브(120)가 연결되는바, 고정금형(110)이 고정되고, 가동금형(112)이 고정금형(110)에 대하여 상대적으로 이동이 가능하게 설치될 수 있다.

슬리브(120)는 성형공간(102)의 내부에 용탕(L)을 주입하는 구성으로서, 용탕(L)의 종류 및 주입방식에 따라 다양한 구성이 가능하다. 용탕(L)이 성형공간(102)으로 수평방향으로 주입될 수 있도록 고정금형(110)에 수평으로 연결될 수 있다. 여기에서, 수평이라 함은 상하방향(도 4에서의 Z축방향)과 실질적으로 직각을 이루는 방향(도 4에서의 Y축방향)을 의미하며, 상하방향(Z축방향)과 직각을 이루는 방향(Y축방향)에 대하여 상하방향으로 약간 기울어진 것도 포함할 수 있다.

슬리브(120)는 성형공간(102)과 연통되도록 배치되어 용탕(L)이 성형공간(102)의 내부로 주입되는 통로로서의 역할을 하는 것으로, 용탕(L)의 주입이 원활하게 수행될 수 있는 구조로 형성되는 것이 바람직하다. 슬리브(120)의 길이방향으로의 단면 및 폭방향으로의 단면은 원형, 사각형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

슬리브(120)의 상부에는 가열로(140) 등을 통해 용탕(L)을 공급받을 수 있도록 용탕공급구(122)가 형성된다. 슬리브(120)의 전방에는 용탕(L)이 배출되는 배출구(121)가 형성된다.

플런저(130)는 슬리브(120)의 내부에 배치되고, 슬리브(120)의 길이방향을 따라 이동하면서, 슬리브(120)의 내부로 공급된 용탕(L)을 성형공간(102)을 향하는 방향으로 가압하여, 성형공간(102)의 내부로 용탕(L)을 주입하는 작동을 한다. 이러한 플런저(130)는 슬리브(120)의 내경과 대응되는 외경을 가지는 피스톤과 같이 다양하게 구성될 수 있다.

예를 들면, 플런저(130)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 슬리브(120)의 내부에서 슬리브(120)의 내부로 공급된 용탕(L)과 접촉하는 플런저팁(132)과, 플런저팁(132)과 연결되고 슬리브(120)의 길이방향으로 연장되며 선형의 구동력을 제공하는 구동장치(136)와 연결되어 플런저팁(132)를 이동시키는 플런저로드(134)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 구동장치(136)로는 유압 또는 공압에 의하여 작동되는 액추에이터, 리니어모터 또는 볼스크류장치 등과 같은 선형이동기구가 사용될 수 있다.

플런저팁(132)에는 용탕(L)과 접촉되는 가압면(133)이 형성된다. 가압면(133)은, 용탕(L)이 성형공간(102)의 내부로 주입될 때, 용탕(L)을 성형공간(102)쪽으로 가압하는 부분이 된다. 이러한 가압면(133)은 플런저팁(132)의 이동방향의 중심이 되는 축인 Y축에 대하여 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 플런저팁(132)의 가압면(133)은 수직축(Z축)에 대하여 소정의 각도(R)로 경사진 경사면으로 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같이, 플런저팁(132)의 가압면(133)이 플런저팁(132)의 이동중심축인 Y축에 대하여 소정의 각도로 경사지게 형성되는 경우에는 가압면(133)이 수직면으로 형성되는 경우에 비하여 용탕(L)과 접촉되는 면적을 증가시킬 수 있다. 이와 같이, 가압면(133)이 용탕(L)과 접촉되는 면적을 증가시키는 것에 의해, 가압면(133)에 의하여 가압되는 용탕의 양을 증가시킬 수 있으므로, 가압면(133)에 의하여 가압되는 용탕의 출렁거림을 줄일 수 있다.

여기에서, 플런저(130)가 후방으로 후퇴한 상태에서, 슬리브(120)의 내부에 용탕(L)이 공급된 경우, 슬리브(120)의 내부의 하측에 용탕(L)이 소정의 높이로 수용된다. 따라서, 플런저팁(132)이 이동되지 않고 가압면(133)이 용탕(L)을 가압하기 전에는 가압면(133)의 하측에만 용탕(L)이 접촉되고 상측에는 용탕(L)이 접촉되지 않는 상태가 유지된다. 그리고, 플런저팁(132)이 이동됨에 따라 가압면(133)이 용탕(L)을 가압하는 경우에는, 슬리브(120)의 배출구(121)와 플런저팁(132) 사이의 체적이 축소됨에 따라, 가압면(133)에서 용탕(L)이 접촉되는 부분의 면적이 하측으로부터 상측으로 점차 증가하게 된다. 이때, 용탕(L)이 가압면(133)을 따라 상승하면서 전방으로 굽어져 용탕(L) 내에 공기가 갇히는 현상이 발생할 수 있다(도 2 참조).

따라서, 이러한 현상을 방지하기 위하여, 플런저팁(132)의 가압면(133)은 하측을 향하도록 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 플런저팁(132)의 가압면(133)의 중심에서의 법선과 Y축이 이루는 각도(즉, 수직축(Z축)에 대한 가압면(133)의 각도(R))는 1° 이상이고 30° 이하인 것이 바람직하다.

이와 같이, 용탕(L)과 접촉되는 플런저팁(132)의 가압면(133)이 하측을 향하도록 경사지게 형성되므로, 도 6에 도시된 바와 같이, 플런저팁(132)의 가압면(133)이 용탕(L)을 가압할 때, 용탕(L)의 출렁거림(난류발생)을 최소화하여, 용탕(L)이 가압면(133)을 따라 상승하면서 전방으로 굽어져 용탕(L) 내에 공기가 갇히는 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 용탕(L) 내의 공기혼입 및 기포발생으로 인하여 성형품에 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 플런저팁(132)은 플런저로드(134)에 탈착이 가능하게 연결되는 것이 바람직하며, 이와 같은 경우에는, 용탕(L)의 성질에 따라 가압면(133)의 경사각도가 서로 다른 복수의 플런저팁(132)을 교체하면서 사용할 수 있는 이점이 있다.

한편, 고정금형(110)과 가동금형(112) 사이의 성형공간(102)은 제조하고자 하는 성형대상물(50)을 성형하기 위한 구성으로서, 성형품의 형상에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다.

성형공간(102)은, 최종적인 성형품이 성형되는 성형부(102c)와, 슬리브(120)로부터 용탕(L)이 주입될 수 있도록 슬리브(120)의 배출구(121)와 성형부(102c)를 연결하도록 형성되는 주입유로(102b)를 포함할 수 있다.

또한, 성형공간(102)은, 용탕(L)이 성형부(102c) 내에 충분하게 주입될 수 있도록 성형부(102c)의 끝단과 연통되는 성형부 측 오버플로우(overflow)부 등을 더 포함할 수 있다.

한편, 용탕(L)이 슬리브(120)의 내부로 공급될 때, 슬리브(120)의 내부에서 공기에 노출되는 표면 쪽 용탕(L)이 상대적으로 장시간 동안 공기에 노출되어 산화피막과 응고층이 생성되기 쉬운데, 이러한 산화피막과 응고층이 걸러지지 않고 성형공간(102)으로 주입되는 경우에는 성형품의 불량을 초래할 수 있는 문제가 있다. 따라서, 산화피막과 응고층의 주입으로 인한 성형품의 불량을 방지하기 위하여, 고정금형(110)에는, 슬리브(120)의 배출구(121)와 주입유로(102b) 사이에 슬리브(120)의 배출구(121)에 비하여 작은 연통홀(230)을 가지는 런너형성부(200)가 추가로 마련될 수 있다.

예를 들면, 런너형성부(200)는 가동금형(112)의 이동방향과 수직이 되는 방향으로 이동이 가능하게 설치될 수 있다. 이러한 런너형성부(200)은, 고정금형(110)에 대하여 이동이 가능하게 설치되는 한 쌍의 슬라이드부재(210, 220)를 포함할 수 있다.

한 쌍의 슬라이드부재(210, 220)는 가동금형(112)의 이동방향을 전후방향(도 4에서의 Y축방향)이라고 할 때, 그 전후방향과 수직인 좌우방향(도 10에서의 X축방향)으로 이동이 가능하게 설치되며, 이에 따라, 한 쌍의 슬라이드부재(210, 220)가 서로 결합되었을 때, 연통홀(230)이 슬리브(120)의 배출구(121) 및 주입유로(102b)와 서로 연통될 수 있다.

한편, 슬라이드부재(210, 220)는 서로 반대방향으로 선형으로 이동되어 연통홀(230)을 형성하도록 구성됨이 바람직하며, 유압실린더, 앵귤러핀 등에 의하여 선형으로 구동될 수 있다.

한편, 한 쌍의 슬라이드부재(210, 220)에 의하여 연통홀(230)이 다양한 방식에 의하여 형성될 수 있으며, 서로 결합되는 면에 연통홀(230)과 수직방향으로 단차(240)가 형성될 수 있다.

도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 단차(240)는, 용탕(L)이 주입되는 방향, 즉, 연통홀(230)의 길이방향을 따라서 한 쌍의 슬라이드부재(210, 220)가 서로 결합되는 면에 형성되며, 한 쌍의 슬라이드부재(210, 220)가 서로 결합되는 면을 통하여 용탕이 주입되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 단차(240)는 연통홀(230)을 연결하여 형성될 수 있다.

여기에서, 한 쌍의 슬라이드부재(210, 220)가 서로 결합되는 면을 통하여 용탕이 주입되는 것을 방지하기 위한 구성으로서, 단차(240) 대신에 그 결합면이 용탕(L)이 주입되는 방향, 즉 연통홀(230)의 길이방향과 경사를 이룰 수도 있다.

런너형성부(200)의 연통홀(230)은 슬리브(120)의 배출구(121)에 투영시켰을 때, 배출구(121) 내에 위치되도록 형성됨이 바람직하다.

또한, 런너형성부(200)에는 슬리브(120)의 배출구(121)를 향하는 면에 외부와 연통되는 공기배출구(250)가 추가로 형성될 수 있다.

공기배출구(250)는 용탕(L)의 주입과정에서 발생되는 공기를 배출하기 위한 구성으로서 다양한 형태로 형성될 수 있다.

상기와 같이, 연통홀(230)이 슬리브(120)의 배출구(121)에 투영시켰을 때, 배출구(121) 내에 위치되면 슬리브(120)의 배출구(121)보다 작게 형성됨으로써 용탕(L)의 상면에 형성된 산화물, 공기 등이 연통홀(230)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

특히, 연통홀(230)의 최하단은 슬리브(120)의 배출구(121)의 최하단의 높이와 같은 위치에 형성될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 연통홀(230)의 최하단은 슬리브(120)의 배출구(121)의 최하단의 높이에 비하여 더 높은 위치에 형성될 수 있다. 연통홀(230)의 최하단이 슬리브(120)의 배출구(121)의 최하단의 높이에 비하여 높은 위치에 형성되는 경우에는, 슬리브(120)의 바닥에 형성될 수 있는 산화물 등이 연통홀(230)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 한 쌍의 슬라이드부재(210, 220)는 서로 결합된 상태에서 일방향, 즉 좌측방향 또는 우측방향으로 이동하여 연통홀(230)을 이동시킬 수 있다. 이와 같은 연통홀(230)의 이동에 의하여 주입유로(102b)와 연통홀(230) 내에서 응고된 용탕(L)을 분리할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 다이캐스팅 금형장치(101)는 용탕(L)이 주입되는 주입유로(102b)와 슬리브(120)의 배출구(121) 사이에 슬리브(120)의 배출구(121)보다 작은 연통홀(230)을 가지는 런너형성부(200)가 설치됨으로써 슬리브(120)의 배출구(121)보다 작은 연통홀(230)을 통하여 용탕(L)이 성형공간(102)으로 주입될 수 있으므로, 공기, 산화피막, 응고물 등의 유입이 방지되어 성형품의 품질을 높일 수 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다이캐스팅 금형장치(101)는, 슬리브(120)와 연결되도록 설치되어 플런저팁(132)의 외주면에 윤활유를 공급하는 윤활유공급부(150)를 포함할 수 있다.

윤활유공급부(150)는, 플런저팁(132)이 수용되는 수용부(161)와, 슬리브(120)와 연통되며 플런저팁(132)이 통과하는 통공(162, 164)과, 수용부(161)에 형성되며 윤활유가 주입되는 주입구(163)를 가지는 하우징(160)을 포함할 수 있다. 그리고, 윤활유공급부(150)는, 하우징(160)의 주입구(163)와 연결되어 주입구(163)를 통하여 수용부(161)의 내부로 윤활유를 공급하는 윤활유공급기(170)를 포함할 수 있다.

하우징(160)의 전후방향(Y축방향)으로의 길이는 수용부(161)의 내부에 플런저팁(132)이 수용될 때, 플런저팁(132)이 한 쌍의 통공(162, 164) 사이에 위치될 정도의 길이가 되는 것이 바람직하며, 이에 따라, 수용부(161)의 내부에 수용된 플런저팁(132)의 외주면으로 윤활유가 공급될 때, 윤활유가 통공(162, 164)을 통하여 유출되는 것이 방지될 수 있다.

윤활유공급기(170)로는 윤활유를 일정한 압력으로 공급하는 펌프 등이 사용될 수 있다.

하우징(160)의 수용부(161)는, 플런저팁(132)의 외주면과의 사이에 윤활유가 수용되는 수용공간(165)이 마련되도록 플런저(132)의 외경에 비하여 큰 내경을 가지는 것이 바람직하다. 따라서, 주입구(163)를 통하여 주입된 윤활유는 일단 수용공간(165) 내에 수용된 후 플런저팁(132)의 외주면에 도포될 수 있다.

여기에서, 수용부(161)는 수용공간(165)이 플런저팁(132)의 외주면 전체를 플런저팁(132)의 둘레방향으로 감싸는 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같은 경우에는, 플런저팁(132)의 외주면 전체는 둘레방향을 따라 윤활유와 접촉될 수 있으며, 이에 따라, 플런저팁(132)의 외주면 전체에 윤활유를 균일하게 도포할 수 있다.

하우징(160)의 통공(162, 164)은 슬리브(120)의 내경과 일치되는 내경으로 형성될 수 있으며, 이에 따라, 플런저팁(132)이 통공(162)를 통과한 후 곧바로 슬리브(120)의 내부로 진입할 수 있다. 플런저팁(132)이 하우징(160)의 내부에 위치되었을 때, 통공(162, 164)의 내주면과 플런저팁(132)의 외주면은 서로 밀착될 수 있으며, 이에 따라, 수용공간(165)의 기밀이 유지될 수 있다.

하우징(160)은 슬리브(120)가 고정금형(110)과 연결되는 부분과 반대되는 부분에 배치될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 하우징(160)이 슬리브(120)의 중간에 배치될 수 있다. 이러한 하우징(160)은 간단한 구성을 가지므로, 종래의 다이캐스팅 금형장치(101)에 용이하게 탈부착될 수 있다.

하우징(160)에는 하나의 주입구(163)가 형성될 수 있으며, 복수의 주입구(163)가 하우징(160)의 둘레방향을 따라 소정의 간격으로 형성될 수 있다.

한편, 윤활유공급부(150)는 플런저팁(132)이 하우징(160)의 수용부(161)의 내부에 수용될 때 플런저팁(132)의 외주면에 윤활유가 공급될 수 있도록 윤활유공급기(170)의 작동을 제어하는 제어기(180)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 용탕(L)을 성형공간(102)으로 주입하는 작동이 완료된 후, 플런저팁(132)이 슬리브(120)의 후방으로 후퇴하여 하우징(160)의 수용부(161)의 내부에 수용될 때, 제어기(180)의 제어에 의하여 윤활유공급기(170)가 작동하면서, 플런저팁(132)으로 윤활유가 공급될 수 있다. 그리고, 용탕(L)을 성형공간(102)으로 주입하기 위하여, 플런저팁(132)이 하우징(160)의 수용부(161)의 내부로부터 슬리브(120)의 전방으로 이동하는 때 또는 그 이전에는, 제어기(180)의 제어에 의하여 윤활유공급기(170)가 작동하면서, 플런저팁(132)으로의 윤활유의 공급이 차단될 수 있다.

이와 같은 제어기(180)는 구동장치(136)의 작동상태(예를 들면, 구동장치(136)가 액추에이터인 경우, 유압 또는 공압의 압력공급상태 등)로부터 플런저팁(132)의 현재위치를 판단하는 것을 통하여 플런저팁(132)이 하우징(160)의 수용부(161)의 내부에 수용되었는지 여부를 판단하고, 판단된 정보를 이용하여 윤활유공급기(170)의 작동을 제어할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 다이캐스팅 금형장치(101)에는, 플런저팁(132)의 외주면으로 윤활유를 공급하는 윤활유공급부(150)가 마련됨으로써, 용탕(L)의 주입과정에서 발생하는 슬리브(120)와 플런저팁(132) 사이에서의 마찰을 저감시킬 수 있으므로, 슬리브(120)와 플런저팁(132) 사이의 마찰로 인한 플런저팁(132) 및/또는 슬리브(120)의 손상을 줄일 수 있으며, 이에 따라, 플런저(130) 및/또는 슬리브(120)의 수명을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 다이캐스팅 금형장치(101)에 의한 성형과정은 다음과 같이 이루어질 수 있다.

도 4는 용탕공급과정으로서, 고정금형(110)과 가동금형(112)이 서로 결합되고 런너형성부(200)에 의하여 연통홀(230)이 형성된 상태이며 슬리브(120)가 성형공간(102)에 수평으로 연결되며 플런저(130)가 후방으로 후퇴한 상태이다.

이와 같은 상태에서, 슬리브(120)의 용탕공급구(122)를 통해 슬리브(120)에 용탕(L)이 공급된다.

여기서 슬리브(120)에 용탕(L)이 공급될 때, 용탕(L)이 연통홀(230)로 유입되는 것을 방지하기 위하여 런너형성부(200)는 연통홀(230)이 형성된 부분을 좌측 또는 우측으로 이동시켜 연통홀(230)이 슬리브(120)의 배출구(121)와 연통되는 것을 차단할 수 있다.

용탕(L) 공급이 끝나면, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이 플런저(130)가 슬리브(120)를 따라 전방, 즉, 성형공간(102)를 향해 이동된다. 그러면, 플런저(130)의 이동에 의해 슬리브(120)에 공급된 용탕(L)이 가압되면서 성형공간(102)에 주입된다.

플런저(130)의 이동속도는 처음부터 끝까지 일정할 수도 있고, 점진적 또는 단계적으로 가변될 수 있다. 바람직하게는 플런저(130)는 저속속도구간과 고속속도구간으로 나뉘어 저속, 고속으로 이동될 수 있다. 예를 들면, 플런저(130)의 이동 시작지점부터 일정 지점까지는 플런저(130)가 저속으로 이동되는 저속속도구간이 되고(도 7 참조), 이후 구간은 플런저(130)가 고속으로 이동되는 고속속도구간이 될 수 있다(도 8 참조).

여기서 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 용탕(L)이 주입될 때 슬리브(120)의 배출구(121)보다 작은 연통홀(230)을 형성하는 런너형성부(200)에 의하여 용탕(L)의 상면에 형성된 산화물, 공기 등이 성형공간(102) 내로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 연통홀(230)을 형성하는 한 쌍의 슬라이드부재(210, 220)가 결합되는 부분을 통하여 용탕(L)이 유입될 수 있는바 서로 결합되는 면에 단차(240)를 형성함으로써 연통홀(230)의 길이방향을 따라서 용탕(L)이 유입되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 런너형성부(200)에는 슬리브(120)의 배출구(121)를 향하는 면에 외부와 연통되는 공기배출구(250)가 추가로 형성됨으로써 용탕(L) 주입 초기에 존재할 수 있는 공기를 배출할 수 있다.

도 9는 성형공간(102)에 용탕(L)이 주입된 후 응고되어 성형대상물(50)이 성형된 후, 고정금형(110)과 가동금형(112)이 분리되며 성형대상물(50)이 취출된 상태를 도시한다.

이때, 한 쌍의 슬라이드부재(210, 220)는 서로 결합된 상태에서 일방향, 즉 좌측방향 또는 우측방향으로 이동하여 연통홀(230)을 이동시켜 주입유로(102b)와 연결된 부위를 끊어 슬리브(120) 쪽의 응고된 용탕(L)으로부터 분리할 수 있다.

그리고, 슬리브(120)의 배출구(121) 부근에 응고된 용탕(L)의 일부가 잔류할 수 있는바, 가동금형(112)이 고정금형(110)에서 분리될 때 슬라이드부재(210, 220)들이 좌우로 이동하여 성형대상물(50)의 취출과 함께 같이 취출되거나, 성형대상물(50)과는 분리된 상태로 슬라이드부재(210, 220)들이 좌우로 이동에 의하여 외부로 배출될 수 있다.

한편 본 발명에 따른 다이캐스팅 금형장치(101)의 성형대상물(50)은 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 복수의 용탕주입홀(52A)들이 원주방향으로 상하방향으로 관통되게 형성되어 1차로 제조된 로터(rotor)로서, 본 발명에 따른 다이캐스팅 금형장치(101)에 의하여 용탕주입홀(52A)에 용탕이 주입된다.

특히, 성형대상물(50)은 자기력이 작용할 수 있는 철 재질을 가질 수 있으며, 복수의 원판들(52)이 상하방향으로 적층되는 것에 의해 제조될 수 있으며, 이때 용탕주입홀(52A)에 주입되는 용탕은 동 재질일 수 있다.

또한, 용탕주입홀(52A)은 원주형상의 측면에 홈 형상으로 형성되는 등 다양한 형상이 가능하다.

또한, 성형대상물(50)은 중앙에 회전축과 같은 축부재(미도시)가 삽입되는 삽입부(52B)가 형성될 수 있다.

한편 도 14 및 도 15는 성형대상물(50)이 본 발명에 따른 다이캐스팅 금형장치(101)에 의하여 성형, 연마 및 절단 후의 상태를 보여주는 사시도 및 단면도로서, 상단 및 하단에 용탕으로 이루어진 상부링(20) 및 하부링(30)이 성형과정에서 추가로 형성될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

102: 성형공간 110: 고정금형
112: 가동금형 120: 슬리브
130: 플런저 133: 가압면
150: 윤활유공급부 200: 런너형성부

Claims

내부에 성형공간이 마련되는 금형;
상기 성형공간과 연통되도록 상기 금형과 연결되며 내부로 용탕이 공급되는 슬리브; 및
상기 슬리브의 내부에 배치되며 상기 슬리브의 내부로 공급된 용탕과 접촉되는 가압면을 가지는 플런저팁과, 구동장치와 연결되어 상기 플런저팁을 Y축방향으로 이동시키는 플런저로드를 포함하는 플런저를 포함하고,
상기 플런저팁의 가압면은 상기 플런저팁의 상기 Y축에 대하여 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형장치.
제1항에 있어서,
상기 플런저팁의 가압면은 하측을 향하도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형장치.
제2항에 있어서,
상기 플런저팁의 가압면의 중심에서의 법선과 상기 Y축이 이루는 각도는 1° ~ 30°인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 다이캐스팅 금형장치.
제1항 내지 제3항에 있어서,
상기 플런저팁은 상기 플런저로드에 탈착이 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형장치.
제1항 내지 제3항에 있어서,
상기 슬리브에 설치되어 상기 플런저팁의 외주면으로 윤활유를 공급하는 윤활유공급부를 더 포함하는 다이캐스팅 금형장치.
제5항에 있어서,
상기 윤활유공급부는,
상기 플런저팁이 수용되는 수용부와, 상기 슬리브와 연결되며 상기 플런저팁이 통과하는 통공과, 상기 수용부에 형성되며 윤활유가 주입되는 주입구를 가지는 하우징; 및
상기 하우징의 주입구와 연결되어 상기 주입구를 통하여 상기 수용부의 내부로 윤활유를 공급하는 윤활유공급기를 포함하는 다이캐스팅 금형장치.
제6항에 있어서,
상기 수용부는, 상기 플런저팁의 외주면과의 사이에 윤활유가 수용되는 수용공간이 마련되도록, 상기 플런저팁의 외경에 비하여 큰 내경을 가지는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형장치.
제7항에 있어서,
상기 수용부는 상기 수용공간이 상기 플런저팁의 외주면 전체를 둘레방향으로 감싸는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형장치.
제6항에 있어서,
상기 윤활유공급부는,
상기 플런저팁이 상기 하우징의 수용부의 내부에 수용될 때 상기 플런저팁의 외주면으로 윤활유가 공급되도록, 상기 윤활유공급기의 작동을 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형장치.
제1항에 있어서,
상기 다이캐스팅 금형장치는 상하방향으로 관통되게 형성된 복수의 용탕주입홀들이 원주방향을 따라서 배치된 성형대상물에 대하여 다이캐스팅에 의하여 상기 용탕주입홀에 구리를 주입하여 로터를 제조하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형장치.
제10항에 있어서,
상기 금형은, 고정금형과, 상기 로터가 삽입되는 성형공간을 형성하도록 상기 고정금형과 수평이동에 의하여 탈착이 가능하게 결합되는 가동금형을 포함하고,
상기 고정금형은 상기 성형공간으로 용탕이 주입될 수 있도록 상기 슬리브의 배출구와 상기 성형공간을 연결하는 주입유로가 형성되며,
상기 고정금형은 상기 슬리브의 배출구와 상기 주입유로 사이에 설치되고 상기 슬리브의 배출구보다 작은 연통홀을 가지는 런너형성부가 설치된 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형장치.
제11항에 있어서,
상기 런너형성부는 상기 가동금형의 이동방향과 수직을 이루어 설치되며 상기 고정금형에 대하여 이동이 가능하게 설치되는 한 쌍의 슬라이드부재를 포함하는 것을 특징으로 다이캐스팅 금형장치.