KR20170055037A - 폭발확관을 이용한 다이스캐스팅 금형의 냉각채널 이종접합방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폭발확관을 이용한 다이스캐스팅 금형의 냉각채널 이종접합방법과 이에 의해 형성된 다이캐스팅 금형에 관한 것으로, 그 목적은 폭발확관에 의해 열처리된 다이캐스트 금형의 냉각홀에 구리관을 일체로 이종접합하여, 다이캐스트 금형의 생산성 및 냉각효율을 향상시키고, 금형의 수명을 연장할 수 있는 폭발확관을 이용한 다이스캐스팅 금형의 냉각채널 이종접합방법과 이에 의해 형성된 다이캐스팅 금형을 제공하는 것이다.
본 발명은 다이캐스팅 금형의 냉각홀내에 이종접합되는 구리관의 길이 및 형상에 맞게 확장관을 가공하고, 확장관의 중앙에 길이방향으로 폭약삽입홀을 가공하는 확장관 가공단계; 상기 폭약삽입홀내로 줄폭약을 삽입하는 폭약설치단계; 상기 냉각홀과 일정한 갭(G)이 유지되도록 냉각홀내로 구리관을 삽입하는 구리관 삽입단계; 상기 구리관내로 확장관을 끼움설치하는 확장관 설치단계; 전기뇌관에 의한 줄폭약의 폭발에 의해, 줄폭약의 폭발에너지가 확장관에 전달되고, 폭발에너지에 의해 확장관이 구리관방향으로 폭발확관되어 냉각홀의 내면에 구리관을 접합시키는 구리관 접합단계;를 통해, 냉각홀내에 열전도도가 우수한 구리관이 폭발확관에 의해 일체화된 다이캐스팅 금형을 제조하도록 되어 있다.

Description

폭발확관을 이용한 다이스캐스팅 금형의 냉각채널 이종접합방법과 이에 의해 형성된 다이캐스팅 금형{Bonding method for cooling line of die-casting mold using explosive welding and, die-casting mold manufactured by the same}

본 발명은 폭발확관을 이용한 다이스캐스팅 금형의 냉각채널 이종접합방법과 이에 의해 형성된 다이캐스팅 금형에 관한 것으로, 열처리된 금형의 냉각라인에 강도가 낮은 이종재료의 관을 확장관의 폭발확관에 의해 일체로 냉각홀에 접합시키는 다이스캐스팅 금형의 냉각채널 이종접합방법과 이에 의해 형성된 다이캐스팅 금형에 관한 것이다.

일반적으로 다이캐스팅은 필요한 주조 형상에 완전히 일치하도록 정확하게 기계가공된 강제의 금형에 용융금속을 주입하여 금형과 똑같은 주물을 얻는 정밀주조법으로, 이러한 다이캐스팅에 의한 방법은 주물의 치수가 정확하므로 다듬질할 필요가 거의 없는 장점 외에 기계적 성질이 우수하고, 대량생산이 가능하다는 특징이 있다.

상기 다이캐스팅 공법의 중요한 3요소는 금형(제품형상, 주조방안), 주조기(주조 조건), 재료(합금특성, 용해 및 용탕처리)이며, 이러한 3요소에 의해 제품의 품질, 가격 및 생산성이 결정된다. 그 중에서도, 금형은 다이캐스트 제품의 품질과 생산성에 직접적으로 영향을 끼칠 뿐만 아니라 생산원가에 미치는 비중도 약 70%로 가장 높다고 할 수 있다.

특히, 자동차 자동변속기 핵심인 트랜스미션(Transmission)을 주조하기 위한 다이캐스팅 금형의 경우, 일반적인 금형과는 달리 복잡한 유로 및 두꺼운 두께의 형상을 갖고 두께편차가 심할 뿐 아니라 높은 내압기밀성을 요하는 높은 수준의 기술력을 요하고 있으며, 이와 같은 트랜스미션(Transmission) 주조용 다이캐스트 금형은 냉각성능 여하에 따라 제품의 치수정밀도와 금형수명이 결정된다.

상기 다이캐스팅 공법은 제품 생산시 약 650℃ 이상의 고온과 700 ㎏/㎠의 고압 상태로 금형에 사출해 응고 냉각시키는 방식으로, 다이캐스트 주조기를 사용하여 공기압이나 수압 또는 유압 등에 의해 금형내로 주입하여 냉각 응고시킴으로서 제품을 주조하게 되며, 이와 같은 다이캐스팅 금형은 반드시 금형의 온도 조절이 이루어지도록 외부에서 급수 및 배수라인과 연결되어 금형 내부를 냉각하기 위한 냉각수가 공급 및 배출되는 냉각라인이 내부에 형성되어 있다.

상기 다이캐스팅에 사용되는 금형은 금속성(金屬性)의 형(型)으로서, 도 1 에서 도시한 바와 같이, 가동측 금형과 고정측 금형으로 나뉘어지며, 가동측 금형과 고정측 금형 사이에 제품형상에 따른 캐비티가 형성되고, 상기 캐비티에서 소정거리 이격되도록 고정측 금형 및 고정측 금형이 고정되는 홀더에 냉각라인이 각각 형성되어 있다.

상기와 같은 냉각라인은 캐비티와 냉각라인 사이의 간격이 짧을 수록 냉각성능이 우수하나, 종래의 다이캐스팅 금형 즉, 고정측 금형은 스트레이트 드릴(straight drill)에 의해 냉각홀을 1차 홀 가공하고, 볼엔드밀(Ball end mill)에 의해 냉각홀을 2차 홀 가공하여, 캐비티와 소정거리 이격되도록 냉각라인을 직접 드릴가공한 후, 이와 같이 가공된 냉각라인을 통해 저온의 냉각수를 공급하여 고정측 금형에 직접적으로 냉각수가 접촉되도록 되어 있어,

저온의 냉각수가 금형 냉각홀 끝단부위에 직접적으로 접촉되고, 반복적인 사이클로 인한 고온 열피로 인하여 금형에 크랙(열팽창수축에 따른 응력부식균열)발생이 수반되고 있으며, 이로 인해 결과적으로 금형 수명이 짧아지고, 냉각수의 유출현상이 발생되어, 제품 불량 및 작업자의 안전성 확보가 어려운 문제점이 있었다.

또한, 상기와 같은 문제점으로 인하여, 캐비티와 냉각홀의 사이간격(d)이 약 20㎜ 이상으로 설정되어 있어, 냉각성능에 한계가 발생되는 등 여러가지 문제점이 있었다.

또한, 상기와 같은 문제점을 개선하고자, 본 발명의 출원인이 출원하여 등록받은, 폭발용접에 의해 다이캐스팅 금형의 냉각채널을 이종접합하는 방법(특허등록 제 1487215 호)도 있으나,

이와 같은 폭발용접은 폭약의 폭발력이 직접적으로 구리관 및 금형의 냉각홀에 전달되도록 되어 있어, 열처리전 황삭가공 이후에 진행되면 금형의 손상없이 냉각홀에 구리관이 밀착되게 접합되나,

상기 폭발용접을 열처리에 의해 강도와 경도가 높아진 금형(열처리된 금형)에 실시하게 될 경우, 폭발용접에 따른 폭발에너지에 의해 금형자체에 크랙이 발생되고 이로 인해 금형이 파손될 위험성을 구비하는 문제점이 있었다.

즉, 다이캐스팅 금형재질은 SKD61종, DAC-P재질로 이루어지고, 상기 SKD61종, DAC-P재질의 금형은 모두 Q-T 공정을 거치게 되며, 이와 같이 열처리된 금형에 대하여 폭발용접이 실시될 경우, 그 폭발력에 의해 금형자체에 크랙이 발생될 소지가 높아, 열처리 이후에는 폭발용접에 의해 냉각채널에 이종재질을 접합할 수 없는 문제점이 발생되었다.

또한 폭약의 직접 폭발에 의하여 구리관내부가 오염될 뿐만 아니라, 냉각채널 전부분에 걸쳐 균일한 접합두께를 가지지 못하며, 부분적으로 경화된 조직이 발생될 수 있다. 이러한 경화부는 시간의 경과에 의해 미세크랙으로 전진될 소지가 있다.

또한, 수리 다이캐스팅 금형 및 재생 금형의 경우, 냉각채널 및 금형 캐비티부에 수 많은 미세크랙이 잔존하고 있어, 이를 종래 폭발용접에 의해 구리관을 이종접합할 경우, 금형의 파손위험성이 매우 커지게 되는 등 여러가지 문제점이 있었다.

공개특허공보 공개번호 10-2009-0000389(2009.01.07) 공개특허공보 공개번호 특2003-0087721(2003.11.15) 공개특허공보 공개번호 특1998-016129(1998.05.25) 공개특허공보 공개번호 95-16983(1995.07.20)

본 발명의 목적은 폭발확관에 의해 열처리된 다이캐스트 금형의 냉각홀에 구리관을 일체로 이종접합하여, 다이캐스트 금형의 생산성 및 냉각효율을 향상시키고, 금형의 수명을 연장할 수 있는 폭발확관을 이용한 다이스캐스팅 금형의 냉각채널 이종접합방법과 이에 의해 형성된 다이캐스팅 금형을 제공하는 것이다.

본 발명은 다이캐스팅 금형의 냉각홀내에 이종접합되는 구리관의 길이 및 형상에 맞게 확장관을 가공하고, 확장관의 중앙에 길이방향으로 폭약삽입홀을 가공하는 확장관 가공단계; 상기 폭약삽입홀내로 줄폭약을 삽입하는 폭약설치단계; 상기 냉각홀과 일정한 갭(G)이 유지되도록 냉각홀내로 구리관을 삽입하는 구리관 삽입단계; 상기 구리관내로 확장관을 끼움설치하는 확장관 설치단계; 전기뇌관에 의한 줄폭약의 폭발에 의해, 줄폭약의 폭발에너지가 확장관에 전달되고, 폭발에너지에 의해 확장관이 구리관방향으로 폭발확관되어 냉각홀의 내면에 구리관을 접합시키는 구리관 접합단계;를 통해, 냉각홀내에 열전도도가 우수한 구리관이 폭발용접에 의해 일체화된 다이캐스팅 금형을 제조하도록 되어 있다.

본 발명은 다이캐스팅 금형의 냉각홀내에 줄폭약 및 확장관에 의한 폭발확관에 의해 구리관을 일체로 접합하도록 되어 있어, 열처리에 의해 강도 및 경도가 높아진 다이캐스팅 금형, 수리 다이캐스팅 및 재생 다이캐스트 금형에 적용할 경우, 금형의 손상 및 파손없이 열전도율이 우수한 이종금속을 냉각홀내에 일체로 접합시킬 수 있다.

본 발명은 금형의 냉각홀내에 접합되는 이종금속(구리관)의 형상과 길이에 맞게 확장관이 가공되고, 줄폭약이 설치되는 폭약삽입홀이 끝단라운드부로 부터 소정거리 이격되도록 확장관에 가공형성되어 있어, 줄폭약의 폭발에너지에 의해 확장관 전체가 균일하게 확관되고, 이러한 확장관의 균일한 확관에 의해 구리관 전체에 줄폭약의 폭발에너지가 전달되어 냉각홀내에 구리관이 접합되므로, 적은 량의 줄폭약에 의해서도 이종금속의 접합이 이루어진다.

본 발명은 다이캐스팅 금형의 냉각홀내에 폭발확관에 의해 구리관이 일체화되는 이중구조로 이루어져 있어, 냉각수의 누출이 방지될 뿐 아니라, 냉각홀을 캐비티에 최대한 근접되도록 형성하여 냉각효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

즉, 종래에는 고온 열피로 인하여 금형에 크랙(열팽창수축에 따른 응력부식균열)발생으로 인하여, 캐비티와 냉각수 라인의 간격이 약 20㎜ 이상으로 설정되어 있었으나, 본 발명은 캐비티와 냉각수 라인의 간격을 약 5㎜ 이내를 유지하도록 설정하여도 종래의 문제점이 발생되지 않는다.

본 발명은 다이캐스트 금형의 냉각라인이 이중구조로 이루어져 있어, 반복적인 고온 열피로에 긴 시간동안 견딜 수 있으며, 이로 인해 금형의 수명이 현재보다 더욱 향상된다.

본 발명은 우수한 냉각성능을 구비하고 있어, 자동차 변속기의 핵심부품인 Transmission 금형에 적용할 경우, 제품의 치수정밀도를 향상시키고, 제품품질을 향상시키며, 불량품 양산의 저감 및 작업자의 안정성을 확보할 수 있다.

즉, 본 발명은 내식성을 겸비함과 동시에 열전도도가 우수한 Cu Bush를 삽입하여 폭발확관을 이용하여 제작하며, 이로 인하여 반복적인 고온 열피로에 긴 시간동안 견딜 수 있음과 동시에 높은 냉각효율의(균일한 금형온도 유지) 기술을 확보함으로써 Transmission 금형 등과 같은 복잡한 다이캐스팅 금형의 수명을 현재보다 높이고(장수명화), 제품의 품질 및 생산성 향상 그리고 장수명화에 따른 제조원가 경쟁력 확보 및 DC금형 냉각수라인부의 피로균열로 인한 냉각수의 누출 방지 효과가 있다.

본 발명은 종래 다이캐스팅 금형의 구조적 변화없이도 설치가 가능하고, 다이캐스팅 금형은 금형의 단품 또는 부품으로의 판매가 가능하므로, 대형 다이캐스팅 금형 및 인서트금형 부품의 품질이 대폭적으로 향상될 수 있을 뿐아니라, 기 생산된 금형에 대해서도 적용가능하여 금형의 냉각효율 향상 및 장수명화를 추구할 수 있다.

본 발명은 열처리 전후의 다이캐스팅 금형, 황삭가공후의 다이캐스팅 금형에 모두 적용가능할 뿐 만 아니라, 저압, 중력등의 주조금형 및 소성가공 금형에도 적용될 수 있는 등 많은 효과가 있다.

도 1 은 냉각홀이 형성된 다이캐스팅 금형을 보인 예시도
도 2 은 본 발명에 따른 이종접합과정을 보인 블록예시도
도 3 은 본 발명에 따른 냉각홀의 구성을 보인 예시도
도 4 는 본 발명에 따른 냉각홀내 줄폭약 및 확장관의 설치상태를 보인 예시도
도 5 는 본 발명 실시예에 따른 접합단면을 보인 예시도
도 6 은 종래 폭발용접에 따른 결과를 보인 예시도
도 7 은 본 발명에 따른 폭발확관에 따른 하중을 나타낸 예시도

도 1 은 냉각홀이 형성된 다이캐스팅 금형을 보인 예시도를 도시한 것으로, 다이캐스팅 금형(10)은 가동측 금형(11)과 고정측 금형(12)으로 나뉘어지고, 가동측 금형(11)과 고정측 금형(12) 사이에 제품형상에 따른 캐비티(13)가 형성되고, 상기 캐비티(13)에서 소정거리 이격되도록 고정측 금형(12)에 냉각홀(20)이 형성되어 있다. 이때, 상기 냉각홀(20)은 일측이 폐쇄된 형상의 실린더 타입으로 이루어져 있다.

상기 냉각홀은 다이캐스팅 금형(10)에 일측단이 폐쇄된 2단구조로 이루어져 있으며, 상기 냉각홀(20)은 메인냉각홀(21)과, 상기 메인냉각홀(21)과 층을 이루도록 구리관(30)을 고정하기 위한 확장고정홀(22)을 포함한다 .

상기 메인냉각홀(21)은 냉각수가 공급 및 배출되는 실질 냉각라인으로, 라운드 형상을 구비하는 냉각홀 끝단(23)과, 상기 냉각홀 끝단(23)과 일체로 형성되고 원통형상을 구비하는 냉각홀 주단(24)을 포함한다. 즉, 상기 메인냉각홀(21)은 소정의 깊이를 구비하며 일측단이 개방되고 타측단이 막혀있는 홈 형상으로 금형내에 형성되어 있다.

상기 확장고정홀(22)은 구리관(30)의 고정을 위한 것으로, 메인냉각홀(21)의 입구측 즉, 금형표면으로부터 소정깊이를 구비하도록 형성되어 있으며, 메인냉각홀(21) 보다 큰 직경을 구비하고, 메인냉각홀(21)과 동일한 중심선(CL)을 구비하도록 금형에 형성되어 있다. 즉, 상기 메인냉각홀(21) 및 확장고정홀(22)은 서로 연통되도록 단을 이루고 형성되어 있으며, 드릴 등의 가공수단(도시없음)에 의해 금형에 형성된다.

도 2 은 본 발명에 따른 이종접합과정을 보인 블록예시도를, 도 3 은 본 발명에 따른 냉각홀의 구성을 보인 예시도를, 도 4 는 본 발명에 따른 냉각홀내 폭약 및 확장관의 설치상태를 보인 예시도를 도시한 것으로,

본 발명은 다이스캐스팅 금형의 냉각홀(20)내에 이종접합되는 구리관(30)의 길이 및 형상에 맞게 확장관(90)을 가공하고, 확장관(90)의 중앙에 길이방향으로 폭약삽입홀(91)을 가공하는 확장관 가공단계;

상기 폭약삽입홀(91)내로 줄폭약(40)을 삽입하는 폭약설치단계;

상기 냉각홀(20)과 일정한 갭(G)이 유지되도록 냉각홀(20)내로 구리관(30)을 삽입하는 구리관 삽입단계;

상기 구리관(30)내로 확장관(90)을 끼움설치하는 확장관 설치단계;

전기뇌관(80)에 의한 줄폭약(40)의 폭발에 의해, 줄폭약(40)의 폭발에너지가 확장관(90)에 전달되고, 폭발에너지에 의해 확장관이 구리관(30)방향으로 폭발확관되어 냉각홀(20)의 내면에 구리관(30)을 접합시키는 구리관 접합단계;를 포함하도록 되어 있다.

상기 확장관 가공단계는 금형의 냉각홀(20)에 이종접합되는 구리관의 내부(33)의 형상과 길이에 맞도록 즉, 확장관(90)의 외경(D3)은 구리관(30)의 내경(D2)보다 0∼0.2㎜의 작은공차를 구비하도록 형성되고, 확장관의 길이(L3)는 구리관의 내부길이(L2)와 동일하거나 그 이상을 구비하도록 가공되어 형성된다.

또한, 확장관(90)의 길이방향으로 줄폭약(40)의 설치를 위한 폭약삽입홀(91)이 가공형성되며, 상기 폭약삽입홀(91)은 줄폭약(40)의 설치를 위해 일측이 개방된 형상을 구비하고, 타측이 확장관의 끝단 라운드부(92)로부터 약 2∼4㎜ 정도의 간격(S)을 구비하도록 깊이가 가공된다. 이와 같은 간격(S)는 구리관 라운드부(34)가 냉각홀의 냉각끝단(23)에 정확하게 접합되도록 하기 위해 설정된 것으로, 이와 같은 적정범위를 벗어나면 냉각끝단(23)와 구리관 라운드부(34) 사이에 접합불량이 발생된다.

이때, 상기 폭약삽입홀(91)의 내경(D4)은 설치되는 줄폭약(40)에 따라 약 3.5∼5㎜를 구비하도록 형성된다.

이와 같이 형성된 확장관(90)은 줄폭약(40)의 폭발에너지에 의해 폭발확관(지름증가)되어 구리관(30)을 냉각홀(20)에 접합시키게 된다. 또한, 상기 확장관(90)은 폴리에틸렌, 바람직하게는 고밀도 폴리에틸렌으로 이루어져 있다.

상기 고밀도 폴리에틸렌으로 이루어진 확장관(90)은 줄폭약(40)에 의한 폭발에너지에 의해 균열 및 파손 현상없이 균일하게 확관되어 줄폭약의 폭발에너지를 구리관(30)에 전달하는 기능을 구비한다. 즉, 상기 고밀도 폴리에틸렌으로 이루어진 확장관은 줄폭약(40)의 폭발에 의한 폭발에너지를 단순히 흡수하여 저감(완충)시키는 것이 주요기능이 아니라, 폭발에너지를 균일하게 분산시키면서 전달하는 기능이 주요기능에 해당된다.

또한, 상기 확장관 가공단계는 구리관(30)의 내부로 끼움접촉되는 확장관(90)의 외부면(93) 또는, 줄폭약이 삽입되는 폭약삽입홀(91) 내면 또는, 외부면(93)과 폭약삽입홀(91) 내면을 플라즈마 표면처리하는 표면처리단계를 더 포함한다.

이와 같은 플라즈마 표면처리된 외부면(93) 또는 폭약삽입홀(91) 내면은 접촉각이 110°∼160°를 구비하게 되어, 줄폭약(40)에 의한 폭발에너지가 손실없이 균일하게 확장관(90)에 전달되고, 폭발에너지에 의한 확장관(90)의 확관력 즉, 늘어나는 에너지가 구리관(30)에 균일하게 전달되어 냉각홀(20)내에 구리관(30)을 밀착 접합시키게 된다.

상기와 같은 확장관(90)의 형상과 길이 및 깊이의 설정은 줄폭약(30)에 의한 폭발에너지가 구리관(30)에 균일하게 전달되어, 냉각홀(20)에 구리관(30)이 안정적으로 밀착 접합되도록 하기 위한 것이다.

상기 폭약설치단계는 확장관(90)의 폭약삽입홀(30)내로 줄폭약(40)을 삽입설치하는 단계로, 줄폭약(40)을 확장관(90)의 중앙에 위치하도록 확장관(90)의 길이방향으로 형성된 줄폭약삽입홀(91)내로 삽입하는 줄폭약 삽입단계; 상기 줄폭약(40)의 상단에 전기뇌관(80)을 연결설치하는 뇌관설치단계; 를 포함한다.

상기 줄폭약(40)은 내부에 소량의 폭약이 삽입되어 있는 라인 타입으로 이루어져 있으며, 한쪽이 기폭되면 매우 짧은 시간내에 연결된 모든 폭약이 폭발하도록 되어 있다. 이러한 줄폭약(40)의 폭발 전파속도는 대략 6,800m/sec 정도로 매우 빠른 특성을 구비하고 있어, 서로 연결된 줄폭약은 거의 동시에 폭발이 이루어지게 된다.

상기 줄폭약(40)은 냉각홀의 내경이 12㎜를 초과하면 10g/ｍ의 줄폭약이 설치되고, 냉각홀의 내경이 12㎜ 이하이면 5g/ｍ의 줄폭약이 설치되며,

10g/ｍ의 줄폭약이 설치될 경우, 확장관의 폭약설치홀 내경은 5㎜를 구비하도록, 또한, 5g/ｍ의 줄폭약이 설치될 경우, 확장관의 폭약설치홀 내경은 3.5㎜를 구비하도록 형성된다.

이와 같은 폭약설치홀의 길이(확장관의 끝단 라운드부(92)로부터 약 2∼4㎜ 정도의 간격(S)을 유지), 줄폭약(40)의 설치 및 확장관의 폭약설치홀 내경설정은 줄폭약(30)의 폭속을 고려하여 확장관(90)의 확관이 최적화되도록 즉, 확장관(90)의 확관에 의해 냉각홀(20)에 구리관(30)이 효율적으로 이종접합되도록 특히, 확장관의 끝단라운드부(92)에서 확관이 잘 일어나, 냉각홀의 냉각끝단에 구리관의 구리관 라운드부(34)가 밀착되게 접합되도록 하기 위한 것이다.

상기 구리관 설치단계는 금형에 형성된 냉각홀(20)내로 구리관(30)을 삽입설치하는 단계로, 냉각홀(20)내의 이물질을 제거하고, 상기 냉각홀(20)내로 구리관(30)을 삽입설치한다.

이때, 상기 구리관(30)은 냉각홀의 확장고정홀(22)에 구리관의 상단플랜지(32)가 끼움결합되고, 메인냉각홀(21)에 구리관의 몸체(31)가 삽입되어, 상단플랜지(32)와 확정고정홀(22)의 끼움결합에 의해 메인냉각홀(21)과 구리관 몸체(31)가 약 0.3∼0.6㎜ 이내의 갭(G)이 유지하도록 바람직하게는 약 0.35㎜ 의 갭(G)이 유지되도록 설치된다.

즉, 상기 구리관(30)은 상단플랜지(32)의 직경이 냉각홀의 확장고정홀(22) 직경과 동일하도록 형성되고, 구리관 몸체(31)는 냉각홀의 메인냉각홀(21)과 약 0.4∼0.6㎜ 이내의 갭(G)을 유지하도록 형성되며, 두께(t) 2∼3㎜를 구비하도록 형성되어 있다.

상기 확장관 설치단계는 냉각홀(20)내에 위치가 고정되어 있는 구리관(30)의 내부로 확장관(90)을 끼움설치한다. 이때, 확장관(30)은 폭약삽입홀(91)내로 줄폭약(40)이 삽입설치된 상태에서 구리관(30) 내부(31)로 끼움설치되거나, 구리관(30)내부로 확장관(90)을 끼움설치한 후, 확장관(90)의 폭약삽입홀(91)내로 줄폭약(40)이 삽입설치될 수 있다.

이와 같이 폭약삽입홀(91)내에 줄폭약(40)이 설치될 경우, 줄폭약(40)의 끝단은 확장관의 끝단 라운드부(92)로부터 약 2∼4㎜ 정도의 간격(S)을 구비하게 된다.

상기 구리관 접합단계는 확장관(90)의 확관에 의해 냉각홀(20)내에 구리관(30)을 접합하는 단계로, 전기뇌관(80)의 작동에 의해 냉각홀(20)내에 위치하는 줄폭약(40)이 폭발되고, 줄폭약의 폭발에너지에 의해 확장관(90)이 구리관 내부(31)에서 확관되며, 상기 확장관(90)의 확관에 의해 냉각홀(20)의 내면에 구리관(30)을 접합되게 된다.

상기와 같은 방법에 의해 형성된 다이캐스팅 금형은 냉각홀내에 열전도도가 우수한 구리관이 폭발확관에 의해 밀착되게 이종접합되게 되며, 캐비티와 냉각홀 사이 간격(d)이 약 5㎜ 이내까지 유지하도록 형성될 수 있다.

또한, 상기와 같은 본 발명의 폭발확관은 열처리된 다이캐스팅 금형의 냉각홀내에 구리관을 접합하도록 되어 있으나, 열처리 전의 다이캐스팅 금형의 냉각홀내 구리관의 접합에도 적용가능하다.

이하 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예

열처리된 금형(SKD61)의 냉각홀(직경 15㎜, 길이 100㎜)내로 구리관(두께 2㎜)이 0.5㎜의 갭을 유지하도록 삽입설치하고, 구리관의 내부로 확장관의 외부면이 접촉되도록 끼움설치한 후, 10g/ｍ의 줄폭약에 의해 확장관을 확관하여 냉각홀에 구리관을 확관접합하였으며, 그 결과는 도 5 에 나타내었다.

이때, 확장관의 폭약삽입홀은 직경 5㎜를 구비하고, 깊이는 확장관의 끝단 라운드부로부터 약 3㎜ 정도의 간격(S)이 유지되도록 가공하여 줄폭약을 삽입설치하였다.

도 5 는 본 발명에 따른 접합단면을 보인 예시도를 도시한 것으로, 열처리된 금형의 냉각홀내에 구리관이 밀착되게 일체로 접합되어 있음을 알 수 있다.

비교예

실시예와 동일한 조건하에서 열처리된 금형(SKD61)의 냉각홀내로 구리관을 삽입설치하고, 구리관내에 줄폭약을 설치한 후, 냉각홀의 입구측에 마개를 설치한 다음, 줄폭약을 폭발시켜, 냉각홀에 구리관을 폭발확관에 의해 접합하였으며, 그 결과는 도 6 에 나타내었다.

도 6 은 종래 폭발용접에 따른 결과를 도시한 것으로, 확장관의 설치없이 폭발용접에 의해 구리관을 냉각홀에 접합할 경우, 구리관이 접합되는 것이 아니라, 금형의 파손현상이 발생됨을 알 수 있다. 이는 폭발용접의 경우, 약 1500ｍ/s 이상의 폭속을 구비하여야 하나, 열처리된 금형에 1500ｍ/s 의 폭속으로 구리관을 이종접합하게 되면, 열처리에 의해 강도와 경도가 높아진 금형에 폭발에너지가 불균일하게 분산될 경우, 금형 자체가 파손되는 현상이 발생됨을 알 수 있었다.

도 7 은 본 발명에 따른 폭발확관에 따른 하중을 나타낸 예시도로, 폭발용접의 경우, 약 100KN의 하중값을 나타내지만 본 발명에 따른 폭발확관은 약 20∼30KN을 나타내고 있어, 열처리된 금형의 냉각홀에 대하여 손상 및 파손현상없이 구리관을 안정적으로 밀착되게 접합할 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

(10) : 다이캐스팅 금형 (11) : 가동측 금형
(12) : 고정측 금형 (13) : 캐비티
(20) : 냉각홀 (21) : 메인냉각홀
(22) : 확장고정홀 (23) : 냉각 끝단
(24) : 냉각주단 (30) : 구리관
(31) : 구리관 라운드부 (40) : 줄폭약
(80) : 전기뇌관 (90) : 확장관
(91) : 폭약삽입홀 (92) : 끝단 라운드부
(93) : 외부면

Claims (5)

1. 다이캐스팅 금형(10)의 냉각홀(20)내에 이종접합되는 구리관(30)의 길이 및 형상에 맞게 확장관(90)을 가공하고, 확장관(90)의 중앙에 길이방향으로 폭약삽입홀(91)을 가공하는 확장관 가공단계;
   상기 폭약삽입홀(91)내로 줄폭약(40)을 삽입하는 폭약설치단계;
   상기 냉각홀(20)과 일정한 갭(G)이 유지되도록 냉각홀(20)내로 구리관(30)을 삽입하는 구리관 삽입단계;
   상기 구리관(30)내로 확장관(90)을 끼움설치하는 확장관 설치단계;
   전기뇌관(80)에 의한 줄폭약(40)의 폭발에 의해, 줄폭약(40)의 폭발에너지가 확장관(90)에 전달되고, 폭발에너지에 의해 확장관이 구리관(30)방향으로 폭발확관되어 냉각홀(20)의 내면에 구리관(30)을 접합시키는 구리관 접합단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폭발확관을 이용한 다이스캐스팅 금형의 냉각채널 이종접합방법.
   
2. 청구항 1 에 있어서;
   폭약삽입홀(91)은, 줄폭약(40)의 설치를 위해 일측이 개방된 형상을 구비하고, 타측이 확장관의 끝단 라운드부(92)로부터 2∼4㎜ 정도의 간격(S)을 구비하도록 깊이가 가공된 것을 특징으로 하는 폭발확관을 이용한 다이스캐스팅 금형의 냉각채널 이종접합방법.
   
3. 청구항 1 에 있어서;
   상기 확장관은 고밀도폴리에틸렌으로 이루어진 것을 특징으로 하는 폭발확관을 이용한 다이스캐스팅 금형의 냉각채널 이종접합방법.
   
4. 청구항 1 에 있어서;
   확장관 가공단계는, 구리관(30)의 내부로 끼움접촉되는 확장관(90)의 외부면(93) 또는, 줄폭약이 삽입되는 폭약삽입홀(91) 내면 또는, 외부면(93)과 폭약삽입홀(91) 내면을 플라즈마 표면처리하는 표면처리단계를 더 포함하되,
   상기 표면처리단계는 확장관의 외부면(93) 또는 폭약삽입홀(91) 내면이 접촉각 110°∼160°를 구비하도록 표면처리된 것을 특징으로 하는 폭발확관을 이용한 다이스캐스팅 금형의 냉각채널 이종접합방법.
   
5. 청구항 1 에 있어서;
   상기 줄폭약(40)은 냉각홀의 내경이 12㎜를 초과되면 10g/ｍ의 줄폭약이 설치되고, 냉각홀의 내경이 12㎜ 이하이면 5g/ｍ의 줄폭약이 설치되며,
   10g/ｍ의 줄폭약이 설치될 경우, 확장관의 폭약설치홀 내경은 5㎜를 구비하도록, 또한, 5g/ｍ의 줄폭약이 설치될 경우, 확장관의 폭약설치홀 내경은 3.5㎜를 구비하도록 형성된 것을 특징으로 하는 폭발확관을 이용한 다이스캐스팅 금형의 냉각채널 이종접합방법.

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