KR20160109328A - 보호가스 퍼징장치를 가진 마그네슘 합금용 저압주조기 및 이를 이용한 차량용 휠 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마그네슘 주조용 저압 주조기에 관한 것으로, 상부금형(11)과 하부금형(12) 및 좌우금형(13,14)을 포함하여 마그네슘 용탕을 가압하여 주조하는 저압 주조기로서, 상기 좌우금형이 횡방향으로 개방되는 지점에 위치하여, 마그네슘 용탕이 주입되도록 상기 하부금형에 형성된 주입구(12a)를 향해 보호가스를 분사하는 퍼징장치(100);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 마그네슘 합금용 저압주조기는 상기 구성에 의해서, 마그네슘 합금 주조시 제품 취출시에 스토크 상부의 주입관에 존재하는 마그네슘 용탕 표면의 산화를 방지할 수 있는 효과가 발생한다.

Description

보호가스 퍼징장치를 가진 마그네슘 합금용 저압주조기 및 이를 이용한 차량용 휠 제조방법{Low Pressure Die Casting Machine for Magnesium Alloy having Protection gas Purging System and Manufacturing Method for Road wheel for vehicle using the same}

본 발명은 마그네슘 합금용 저압주조기에서 보호가스를 분사하여 퍼징하는 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저압주조기를 사용하여 마그네슘 합금을 주조하는 과정 중 탈형 과정에서 주조품으로 보호가스를 분사하여 산화를 방지하는 기술에 관한 것이다.

저압주조는 주조기 하부에 설치된 용해로 내에 공기(dry air) 또는 질소가스 등의 불활성 가스류로 가압하여 용해로와 상부에 안착된 금형으로 연결된 용탕주입관(스토크, stalk)을 통하여 용융금속(용탕)이 금형 내로 주입되는 주조법이다. 일반적으로 이러한 저압주조공법은 자동차용 알루미늄 로드휠 주조에 널리 적용되고 있다. 최근 국내외에서는 자동차 경량화를 통한 연비향상을 목표로 자동차용 알루미늄 휠을 마그네슘으로 제조하고자 하는 연구가 많이 진행되고 있으며, 일부에서는 마그네슘 휠이 생산되고 있다. 특히, 구조용 재료 중 가장 가벼운 마그네슘 합금으로 저압주조공법을 적용한 경량부품 개발이 국내외적으로 적극 추진되고 있다.

이러한 마그네슘 합금 주조에 있어서 어려움을 겪고 있는 것은 마그네슘 합금 용탕은 산화성이 극히 심하여 대기중의 공기와 접촉할 경우 산화에 의한 발화, 화재 등의 위험성이 항상 존재하고 있어, 이러한 산화성을 방지하기 위해 용해로 내에 육불화황(SF6) 가스 등의 산화방지용 보호가스를 투입하여 주조하게 된다. 특히, 마그네슘 용탕은 대기 중의 산소와 반응하여 마그네슘 산화물(MgO)을 형성하게 되고, 마그네슘 산화물이 계속해서 쌓이게 되면 공기중의 수분이나 산소와 반응하여 발화하거나 폭발하는 등의 위험이 존재하는 것을 고려하면, 마그네슘 용탕이 공기와 접촉하는 영역에 존재하는 경우 보호가스를 이용하여 이러한 현상을 방지할 필요가 있었다.

이러한 저압주조기술에 대한 출원인의 종래 특허로는 특허 제10-1460572호가 있는데, 이것은 스토크(stalk) 내에 충진되어 있는 용탕의 경우는 용탕 표면의 산화를 방지하기 어려워 표면 산화에 따른 스토크 내부 산화물 생성 및 이에 의한 막힘 현상으로 주조하기가 어려운 점을 극복하기 위해서, 중간 스토크에 보호가스 주입장치를 설치하여 스토크 내부 마그네슘 합금 용탕의 산화물 발생 및 이에 의한 스토크 막힘 현상을 방지하도록 한 것이다.

출원인의 위 특허를 간단히 살펴보면, 하부에 마그네슘 합금을 용해하는 용해로(1); 상기 용해로(1) 내에 설치되고 마그네슘 합금(3)을 용융하는 용기인 도가니(2); 상기 도가니(2)에 마그네슘 합금 용탕(3)을 1차 주입하는 메인 스토크(5)를 포함하고, 또한, 메인 스토크(5)와 금형 주입구 2곳을 연결하는 중간 스토크(10)가 설치된다. 그리고, 중간 스토크(10)의 보온을 위한 세라믹 소재의 단열재(16)가 더 결합될 수 있고, 중간 스토크 몸체(11)의 중앙에는 보호가스 주입관(18)이 관통하여 설치된다. 그리고, 용해로(1) 내의 공기 및 질소 가압 초기에 마그네슘 합금 용탕(3)이 상승하기 시작할 때 자동적으로 보호가스의 주입이 정지시키며, 마그네슘 합금 용탕(3)이 금형 내에 완전히 충진되고 중간 스토크(10) 내의 잔류용탕이 가압해제에 따라 하강할 경우 다시 보호가스를 주입하도록 제어함으로써, 마그네슘 합금 용탕(3)의 산화 및 산화물에 의한 스토크 내부 막힘 현상을 방지하는 것이다.

그러나, 이러한 종래기술은 스토크 내부에 존재하는 마그네슘 합금 용탕의 산화 방지에는 효과가 있으나, 제품이 응고된 후 취출될 때, 스토크 상부의 하부금형 주입관인 용탕주입구로 공기가 들어가므로 이 부분에 존재하는 마그네슘 용탕의 산화를 방지하지는 못하는 한계가 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 마그네슘 합금 주조시 제품 취출시에 스토크 상부의 주입관에 존재하는 마그네슘 용탕 표면의 산화를 방지할 수 있는 마그네슘 합금용 저압주조기를 제공하는 것이다.

본 발명은, 상부금형(11)과 하부금형(12) 및 좌우금형(13,14)을 포함하여 마그네슘 용탕을 가압하여 주조하는 저압 주조기로서, 상기 좌우금형이 횡방향으로 개방되는 지점에 위치하여, 마그네슘 용탕이 주입되도록 상기 하부금형에 형성된 주입구(12a)를 향해 보호가스를 분사하는 퍼징장치(100);를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 주조용 저압 주조기를 제공한다.

상기 퍼징장치는, 상기 하부금형에 결합되고, 보호가스가 분사되는 분사홀(110)이 내측을 향해 하향 경사져서 형성되며, 상기 분사홀(110)은 내측을 향해 수평방향을 기준으로 30°에서 40°의 각도를 이루도록 한다.

상기 퍼징장치에서 보호가스는 주조 완료후 좌우금형이 개방되기 직전에 분사되고 상기 퍼징장치에서 보호가스는 주조 완료후 좌우금형이 개방되기 직전에 분사되기 시작해서 상기 금형이 개방된 후 주조 완료 후 다음 회의 주조를 위해 상기 금형이 합형된 후에 분사가 정지한다.

또한, 본 발명은 마그네슘 주조용 저압 주조기를 이용하여 마그네슘 소재의 차량용 로드 휠을 제조하는 방법으로서, 마그네슘 용탕을 가압하여 금형 내부로 주입하여 응고시키는 단계; 응고완료 후, 상기 퍼징장치에서 보호가스를 분사하는 단계; 좌우금형을 횡방향으로 이동시켜 분리하는 단계; 상부금형을 상측으로 이동시켜 분리하는 단계; 주조된 제품을 탈거하는 단계; 상기 좌우금형 및 상부금형을 합형하는 단계: 및 상기 퍼징장치의 보호가스 분사를 중단시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 소재의 차량용 로드 휠을 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 마그네슘 합금용 저압주조기는 상기 구성에 의해서, 마그네슘 합금 주조시 제품 취출시에 스토크 상부의 주입관에 존재하는 마그네슘 용탕 표면의 산화를 방지할 수 있는 효과가 발생한다.

도 1은 본 발명에 따른 마그네슘 주조용 저압 주조기의 개략적인 단면도이며,
도 2는 본 발명에 따른 마그네슘 저압 주조기의 금형을 도시한 사시도이며,
도 3은 도 2의 금형에서 좌우금형이 횡방향으로 개방된 모습이며,
도 4는 도 3의 상태에서 상부금형이 상측으로 이동한 모습이며,
도 5는 본 발명에 따른 상기 금형에서 보호가스 퍼징장치을 도시한 모습이며,
도 6은 본 발명에 따른 상기 보호가스 퍼징장치의 종단면도이며,
도 7은 본 발명에 따른 상기 보호가스 퍼징장치의 평면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 상기 보호가스 퍼징장치가 금형 탈거과정에서 작동하는 구간을 보여주고 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.

본 발명에 따른 마그네슘 주조용 저압 주조기는, 마그네슘 주조품이 주조되는 금형(10); 마그네슘 용탕(M)이 수용되는 도가니(20); 상기 도가니(20)의 상부에 결합된 도가니 덮개(30); 상기 도가니(20)의 내부에 수용된 마그네슘 용탕(M)을 가압하여 금형(10)으로 공급되게 하는 가압장치(40); 상기 도가니(20)의 내부에 보호가스를 주입하는 제1보호가스 주입장치(50); 상기 도가니(20) 내의 마그네슘 용탕(M)을 금형(10)으로 공급하는 복수의 스토크(stalk, 60); 상기 복수의 스토크(60)로부터 공급된 마그네슘 용탕(M)을 금형(10)에 주입하는 복수의 용탕 주입구(70); 및 상기 복수의 스토크(60) 내부에 보호가스를 주입하는 제2보호가스 주입장치(80)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 복수의 스토크(60)와 복수의 용탕 주입구(70) 등을 포함하여, 마그네슘 용탕(M)이 금형(10)의 내부로 빠르게 주입되고, 금형(10) 내부의 전체 영역에 효율적으로 주입된다. 또한, 제1보호가스 주입장치(50) 및 제2보호가스 주입장치(80)에 의해, 도가니(20) 내부에는 물론, 스토크(50) 내부에 보호가스가 주입되어, 마그네슘 용탕(M)의 산화 및 발화 현상 등이 방지된다.

본 발명에서, 마그네슘은 마그네슘과 마그네슘 합금을 통칭하며, "마그네슘 용탕"은 마그네슘(Mg)의 용융물 및 마그네슘 합금(Mg Alloy)의 용융물을 포함한다 상기 금형(10)은, 마그네슘 용탕(M)이 유입되어 마그네슘 주조품이 주조(성형)되는 것으로서, 상부 금형(11), 하부 금형(12), 및 좌우금형(13)(14)을 포함한다. 그리고 금형(10)의 내부에는 캐비티(C, Cavity)가 형성되어 있다. 캐비티(C)는 목적하는 주조품(제품)에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다. 도면에서는, 자동차용 로드 휠에 대응되는 캐비티(C)의 형상을 예시한 것이다.

이때, 상기 상부 금형(11), 하부 금형(12) 및 좌우금형(13)(14) 중에서 선택된 하나 이상은 수직 방향이나 수평 방향으로 이동이 가능할 수 있다. 도 1을 참조하면, 예를 들어 상부 금형(11)은 수직 이동수단(16)에 의해 수직 방향으로 이동될 수 있다. 또한, 상기 좌우금형(13)(14)은 각각 수평 이동수단(17)(18)에 의해 수평 방향으로 이동될 수 있다.

상기 수직 이동수단(16)과 수평 이동수단(17)(18)은 전기, 유압 또는 공압 등으로 작동하는 액추에이터를 포함할 수 있으며, 도 1은 상기 수직 이동수단(16)과 수평 이동수단(17)(18)으로서, 유압이나 공압에 의해 작동되는 실린더 구조를 예시한 것이다. 금형(10)은 수직 지지부재(F1) 및 수평 지지부재(F2)에 의해 지지될 수 있다. 또한, 상기 금형(10)에는 마그네슘 용탕(M)이 주입되는 용탕 주입구(70)가 형성되어 있다. 상기 용탕 주입구(70)는, 마그네슘 용탕(M)이 금형(10)의 캐비티(C) 내부로 주입될 수 있는 유로를 제공하며, 본 발명에서는, 금형(10)에는 복수의 용탕 주입구(70)가 형성되어 있다. 상기 용탕 주입구(70)에는 스토크(60)가 연결되어 용탕을 주입한다. 상기 도가니(20)의 외측에는 하우징(housing, 25)이 설치될 수 있다. 상기 하우징(25)은 도가니(20)를 보호하거나 보온성을 부여할 수 있다. 하우징(25)은, 예를 들어 도가니(20)에 수용된 마그네슘 용탕(M)이 응고되지 않도록 하는 보온로의 기능을 가질 수 있다. 상기 도가니(20)의 상부에는 도가니 덮개(30)가 결합된다.

상기 가압장치(40)는 도가니(20)의 내부에 수용된 마그네슘 용탕(M)을 가압하여 금형(10)으로 공급되게 한다. 본 발명에서, 가압장치(40)는 도가니(20) 내의 마그네슘 용탕(M)을 금형(10)으로 공급되게 하는 압력을 제공할 수 있는 것이면 좋다. 상기 가압장치(40)는, 예를 들어 가압가스 저장탱크(41)와, 상기 가압가스 저장탱크(41)에 저장된 가압가스를 도가니(20)의 내부로 주입하는 가압가스 주입관(42)을 포함할 수 있다. 또한, 가압장치(40)는 선택적인 구성요소로서, 상기 도가니(20) 내부로 주입되는 가스의 압력을 조절하는 압력 조절기(43), 및 상기 압력 조절기 등을 제어하는 제어부(44)를 더 포함할 수 있다.

제1보호가스 주입장치(50)는 도가니(20)의 내부에 보호가스를 주입한다. 본 발명에서, 보호가스는 마그네슘 용탕(M)의 산화를 방지할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 육불화황(SF6), 아르곤(Ar) 및 불화탄소(C-F) 화합물 가스 등으로부터 선택될 수 있다. 상기 제1보호가스 주입장치(50)는 도가니(20)의 내부에 보호가스를 주입할 수 있는 구조를 가지는 것이면 좋다. 제1보호가스 주입장치(50)는, 보호가스 저장탱크(52)와, 상기 보호가스 저장탱크(52)에 저장된 보호가스를 도가니(20)의 내부로 주입하는 제1보호가스 주입관(54)을 포함할 수 있다. 도가니(20) 내에 수용된 마그네슘 용탕(M)은 가압장치(40)의 가압력에 의해 스토크(60)의 내부로 유입된 후, 스토크(60)를 따라 상승하여 용탕 주입구(70)를 통해 금형(10)의 캐비티(C)로 주입된다. 이때, 도 1에 도시된 바와 같이, 금형(10)이 도가니(20)의 상부에 설치된 경우, 상기 스토크(60)는 도가니 덮개(30)를 관통하여 설치될 수 있다. 즉, 도 1에 도시한 바와 같이 스토크(60)는 도가니 덮개(30)를 관통하여, 그의 일측은 도가니(20) 내부에 장입되고, 그의 타측은 용탕 주입구(70)와 연결될 수 있다.

상기 가압장치(40)에서 압력이 가해지면, 마그네슘 용탕(M)은 복수의 스토크(60)와 복수의 용탕 주입구(70)를 따라 빠른 속도로 금형(10)으로 주입된다. 이에 따라, 마그네슘 용탕(M)이 응고되기 전에, 금형(10) 내부의 전체 영역에 마그네슘 용탕(M)이 빠르게 주입 충진되어, 금형(10)의 상부나 후육부에서 미성형 부분의 존재 없이 양질의 마그네슘 주조품이 주조(성형)된다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따라서, 상기 스토크(60)는 도가니(20) 내부에 장입된 메인 스토크(main-stalk, 62)와, 상기 메인 스토크(62)와 용탕 주입구(70)를 연결하는 서브 스토크(sub-stalk, 64)를 포함한다. 이때, 메인 스토크(62)와 서브 스토크(64)는 도가니 덮개(30)에서 체결될 수 있다. 그리고 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 서브 스토크(64)는 외부로 노출될 수 있다.

아울러, 상기 제2보호가스 주입관(84)은 서브 스토크(64)에 보호가스를 주입할 수 있도록, 서브 스토크(64)의 벽을 관통하여 설치되는 것이 좋다. 이와 같이, 제2보호가스 주입관(84)을 서브 스토크(64)에 설치하는 경우, 서브 스토크(64)는 외부에 노출되어 있으므로 제2보호가스 주입관(84)의 설치 작업이 용이할 수 있다. 이때, 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 제2보호가스 주입관(84)의 가스 주입 포트(84a, gas injection port)는 서브 스토크(64)의 벽을 관통하여 서브 스토크(64)의 내부에 위치될 수 있다. 상기 가스 주입 포트(84a)를 통해 주입된 보호가스는 서브 스토크(64)를 통과하여 메인 스토크(62) 내에 충진된 마그네슘 용탕(M)의 산화를 방지한다.

또한, 상기 제1보호가스 주입장치(50)와 제2보호가스 주입장치(80)는 보호가스의 주입을 제어하는 제어밸브(V)를 더 포함할 수 있다. 이러한 제어밸브(V)는 각 주입관(54)(84), 즉 상기 제1보호가스 주입관(54)과 제2보호가스 주입관(84)에 설치될 수 있다. 아울러, 상기 제2보호가스 주입장치(80)의 제어밸브(V)를 제어하는 보호가스 주입 제어부는 상기 도가니(20) 내의 가압가스에 의한 가압 초기에 상기 마그네슘 용탕(M)이 상승하기 시작할 때 자동적으로 보호가스의 주입을 정지(닫힘)시키며, 상기 마그네슘 용탕(M)이 금형 내에 완전히 충진되고 상기 서브 스토크(64) 내의 잔류 용탕(M)이 가압해제에 따라 메인 스토크(62) 하부로 하강하였을 경우, 보호가스를 주입(열림)하도록 제어할 수 있다.

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 저압 주조기의 금형(10)은, 마그네슘 용탕(M)이 유입되어 마그네슘 주조품이 주조되는 것으로서, 상부금형(11), 하부 금형(12), 및 좌우금형(13)(14)으로 이루어진다.

또한, 본 발명에 따른 저압 주조기의 금형(10)에는 마그네슘 용탕이 금형 내부로 주입되는 통로인 용탕 주입구(70)를 향해서 보호가스를 분사하는 퍼징장치가 더 구비되는 것이 특징이다. 다만, 도 1에서는 저압 주조기 구조 설명 편의상 본 발명의 퍼징장치 형상은 생략되어 도시되어 있다.

이하에서는 본 발명의 가장 큰 특징인 보호가스 퍼징장치(이하, 간단히 '퍼징장치'이라 함)에 대해 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 마그네슘 저압 주조기의 금형을 도시한 사시도이며, 도 3은 도 2의 금형에서 좌우금형이 횡방향으로 개방된 모습이며, 도 4는 도 3의 상태에서 상부금형이 상측으로 이동한 모습이며, 도 5는 본 발명에 따른 상기 금형에서 보호가스 퍼징장치을 도시한 모습이며, 도 6은 본 발명에 따른 상기 보호가스 퍼징장치의 종단면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 상기 보호가스 퍼징장치의 평면도이다.

도 2 내지 도 3을 보면, 본 발명에 따른 퍼징장치(100)는, 하부금형(12)의 양측에 결합되어 보호가스를 분사하는 것으로, 좌우금형(13,14)이 결합된 상태에서 분리되는 지점에 위치하며, 마그네슘 용탕이 금형 내부로 공급되는 통로인 용탕 주입구(70)에 인접하여 위치한다. 상기 하부금형(12)에 형성된 상기 용탕 주입구(70)의 상부 끝단부를 편의상 하부금형(12)의 주입구(12a)이라고 한다. 상기 퍼징장치(100)에서 분사되는 보호가스는 상기 주입구(12a)을 향해서 분사되는 것이 바람직하다. 이것은 금형 개방시에 마그네슘 용탕이 상기 주입홈에 존재하기 때문이다(이하 설명함).

도 2에 도시된 마그네슘 저압 주조기의 금형을 도시하고 있으며, 좌우금형이 개방되는 지점에서 하부금형에 퍼징장치(100)가 결합되어 있으며, 이 상태에서 금형 내부로 마그네슘 용탕이 주입되어 주조가 이루어지며, 이때에는 퍼징장치가 작동하지 않는다(보호가스가 분사되지 않는다).

도 2의 상태에서 주조가 완료되면, 제품 탈거를 위해 좌우금형(13,14)이 횡방향으로 개방되는데, 도 3에서 도시한 모습이다. 이때 좌우금형이 횡방향으로 개방되기 직전에 퍼징장치(100)에서 보호가스가 분사되기 시작함으로써, 용탕 주입구 즉 주입구(12a)을 보호가스가 보호하게 된다. 도면에서 미설명부호 W는 응고된 주조품으로 본 실시예에서는 차량용 로드 휠을 도시하고 있다.

즉, 본 발명의 퍼징장치(100)는, 주조 제품이 응고되기까지 상태(즉, 좌우금형이 합형된 상태)에서는 보호가스를 분사하지 않고 있다가, 제품이 응고된 후 취출되는 순간 용탕의 상기 주입구(12a)를 향해서 집중적으로 보호가스를 분사하는 장치이다. 이것은, 제품이 주조된 후 용탕 주입구부에서 제품이 이탈될 때부터 공기가 주입구(12a)로 들어가게 되므로 제품이 취출되기 직전부터 집중적으로 보호가스를 분사할 필요가 있기 때문이다. 이로써, 스토크의 주입관 상부에 존재하는 마그네슘 용탕을 보호하는 것이다.

도 4는 도 3의 상태에서 상부금형이 상측으로 이동하여 제품 탈거를 준비하는 모습이며, 퍼징장치(100)에서 보호가스는 계속하여 분사되고 있는 상태이다. 이후 상부금형(11)에서 주조된 제품이 탈거된다. 이때, 보호가스의 분사는 다음 주조 사이클을 위해 금형이 합형될 때까지 계속해서 분사되도록 한다. 다시 말하면, 용탕주입구 하부의 마그네슘 용탕 표면이 대기 중의 공기와 접촉하지 않도록 하기 위해서 다음 회의 주조를 위해 금형이 합형될 때까지 보호가스를 분사하고, 금형이 합형되면 자동적으로 보호가스의 분사가 정지되도록 한다.

도 5은 본 발명에 따른 상기 금형에서 보호가스 퍼징장치을 도시한 모습이며, 도 6은 상기 보호가스 퍼징장치의 종단면도이며, 도 7은 보호가스 퍼징장치의 평면도이다.

상기 퍼징장치(100)는 하부금형(12)에 결합되는 브라켓 형상이며 보호가스 분사를 위한 분사홀(110)이 형성되되, 상기 하부금형의 주입구(12a)를 향해서 분사될 수 있도록 내측으로 하향 경사진 형상이 좋다. 상기 분사홀(110)의 하향 경사각은 수평방향을 기준으로 30°에서 40°의 각도를 이루도록 하는 것이 좋으며, 바람직하게는 35°정도의 각도를 이루도록 한다. 상기 주입구(12a)를 향해서 보호가스를 분사하되 분사되는 보호가스는 대략 45°정도의 각도로 분사범위(S)를 형성하는 것이 좋다. 상기 퍼징장치는 별도의 부재로서 하부금형에 볼트 등의 체결수단을 통해 체결되며 통상의 체결방식을 사용하므로 이 부분 설명은 생략하도록 한다. 상기 퍼징장치(100)는 상기 분사홀(110)에 연결되거나 장작되어 보호가스를 분사하는 분사용 파이브(150)를 더 포함한다. 상기 분사용 파이프에 공급되는 보호가스는 위에서 설명한 육불화황(SF6) 내지 아르곤(Ar)등이며, 보호가스 공급을 위해 보호가스 저장탱크와, 상기 보호가스 저장탱크에 저장된 보호가스를 상기 퍼징장치로 이송하는 연결관 등의 구성을 구비하고 있으나, 이것은 위에서 설명한 보호가스 이송기술과 유사하므로 반복설명을 피하기 위해 구체적인 내용은 생략하도록 한다.

그리고, 상기 퍼징장치의 분사홀(110)은 상기 주입구(12a)를 향해 보호가스를 분사하여 마그네슘 용탕을 효율적으로 보호하기 위해 일정 간격을 두고 두개 이상의 분사홀로 이루어지는 것이 좋다.

도 8은 본 발명에 따른 상기 보호가스 퍼징장치가 금형 탈거과정에서 작동하는 구간을 보여주고 있는데, 위에서 설명한 바와 같이 금형 개방 직전에 분사를 시작하고 제품을 탈거할 때까지 분사하는 것을 알 수 있다.

위에서 설명한 저압 주조기를 이용하여 다양한 마그네슘 소재의 제품을 주조할 수 있으며, 예를 들어 마그네슘 소재의 차량용 로드 휠을 제조하는 과정을 간략히 설명하면 다음과 같다.

마그네슘 용탕을 가압하여 금형 내부로 주입하여 응고시키는 단계; 응고완료 후, 상기 퍼징장치에서 보호가스를 분사하는 단계; 좌우금형을 횡방향으로 이동시켜 분리하는 단계; 상부금형을 상측으로 이동시켜 분리하는 단계; 주조된 제품을 탈거하는 단계; 상기 좌우금형 및 상부금형을 합형하는 단계: 및 상기 퍼징장치의 보호가스 분사를 중단시키는 단계;를 포함하여 저압 주조과정을 달성할 수 있다.

본 발명에 따른 마그네슘 합금용 저압주조기는 보호가스를 분사하는 퍼징장치를 구비함으로써, 마그네슘 합금 제품 취출시에 스토크 상부의 주입관에 존재하는 마그네슘 용탕 표면의 산화를 방지하게 되는 효과가 발휘된다.

Claims (5)

1. 상부금형(11)과 하부금형(12) 및 좌우금형(13,14)으로 이루어진 금형을 포함하여 마그네슘 용탕을 가압하여 주조하는 저압 주조기로서,
   상기 좌우금형이 횡방향으로 개방되는 지점에 위치하여, 마그네슘 용탕이 주입되도록 상기 하부금형에 형성된 주입구(12a)를 향해 보호가스를 분사하는 퍼징장치(100);를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 주조용 저압 주조기.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 퍼징장치는,
   상기 하부금형에 결합되고, 보호가스가 분사되는 분사홀(110)이 내측을 향해 하향 경사져서 형성되는 것을 특징으로 하는 마그네슘 주조용 저압 주조기.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 분사홀(110)은 내측을 향해 수평방향을 기준으로 30°에서 40°의 각도를 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 주조용 저압 주조기.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 퍼징장치에서 보호가스는 주조 완료후 좌우금형이 개방되기 직전에 분사되기 시작해서 상기 금형이 개방된 후 주조 완료 후 다음 회의 주조를 위해 상기 금형이 합형된 후에 분사가 정지하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 주조용 저압 주조기.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 마그네슘 주조용 저압 주조기를 이용하여 마그네슘 소재의 차량용 로드 휠을 제조하는 방법으로서,
   마그네슘 용탕을 가압하여 금형 내부로 주입하여 응고시키는 단계;
   응고완료 후, 상기 퍼징장치에서 보호가스를 분사하는 단계;
   좌우금형을 횡방향으로 이동시켜 분리하는 단계;
   상부금형을 상측으로 이동시켜 분리하는 단계;
   주조된 제품을 탈거하는 단계;
   상기 좌우금형 및 상부금형을 합형하는 단계: 및
   상기 퍼징장치의 보호가스 분사를 중단시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 소재의 차량용 로드 휠을 제조방법.
   

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