KR20170105698A - 가스벤트의 제조방법 - Google Patents

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KR20170105698A KR1020160028473A KR20160028473A KR20170105698A KR 20170105698 A KR20170105698 A KR 20170105698A KR 1020160028473 A KR1020160028473 A KR 1020160028473A KR 20160028473 A KR20160028473 A KR 20160028473A KR 20170105698 A KR20170105698 A KR 20170105698A
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Abstract

본 발명에 따른 가스벤트의 제조방법은 다수 개의 플레이트(112)가 일체로 연결된 형상으로 이루어진 코어(110) 및 내부에 상기 코어(110)가 삽입되는 삽입홀(122)이 형성되고, 상기 코어(110)가 삽입됐을 시 상기 삽입홀(122)에 가스배출공간(124)이 형성되는 블록(120)으로 이루어지는 가스벤트(100)를 제조하는 방법에 있어서, 금속분말 준비단계(S10); 금속분말과 바인더를 혼합하는 혼합단계(S20); 코어성형틀(200) 및 블록성형틀(300)에 상기 혼합단계(S20)에서 혼합된 금속분말(400)을 부은 뒤 압력을 가하여 블록(120) 및 코어(110)를 성형하는 성형단계(S30); 상기 성형단계(S30)에서 성형된 상기 블록(120) 및 상기 코어(110)를 소결로에서 소결하는 소결단계(S40)를 포함하여 구성된다.
이에 따라, 가스배출효율이 우수한 가스벤트를 정교하게 형성할 수 있고, 별도의 가공과정 필요 없어 대량 생산에 유리하다.

Description

가스벤트의 제조방법 {PRODUCTION METHOD OF GAS-VENT}
본 발명은 가스벤트의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분말야금을 이용하여 정교하면서도 가스배출 효율이 높은 가스벤트를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
사출성형은 가열에 의해 녹은 플라스틱 재료를 금형 속으로 사출시켜 고화 또는 경화시킴으로써 성형품을 만드는 가공방법이다. 압출성형과 함께 열가소성수지의 성형법 중 하나이며 열경화성수지에서도 압축성형에 비해 생산속도가 빨라 대량생산이 가능한 장점이 있다.
구체적으로 사출성형은, 성형재료가 사출성형기의 가열 실린더 속에서 스크류의 회전으로 균일한 용융체가 되어 스크류의 앞쪽 끝부분에 축적된다. 그리고 높은 압력으로 상기 용융체를 금형 속에 충전시킨 뒤 냉각시킴으로써 용융체가 굳어져 완성된다.
사출성형은 용융체를 금형 내부에 충전시키는 과정에서 내부의 가스가 배출되지 않을 경우 성형물의 형상에 변형이 발생되는 문제가 있는데, 금형에 가스벤트를 형성시킴으로써 이와 같은 문제를 방지할 수 있다. 종래의 가스벤트는 ‘특허문헌 1’과 같이 금형에 설치되고, 내부에 틈이 형성되어 이를 통해 가스가 배출되는 방식이다.
그러나 종래의 가스벤트는 제조방법에 있어 틈을 형성하기 위해 와이어 커팅, 밀링, 엠씨티, 성형연마와 같은 가공방법을 이용하나, 블록에 홈이 형성되기 때문에 이를 가공하기 위해 시간 소요가 많고, 지출 비용이 큰 문제점이 있다. ‘특허문헌 1’의 홈은 블록의 내부면에 형성되어 있으므로 이를 가공하기 위해서는 블록을 반으로 쪼개어 홈을 가공한 뒤 이를 다시 합치는 등 부가적인 단계가 필수적으로 이루어져야 한다. 이러한 공정으로는 대량생산이 어렵고, 블록을 일체형으로 제조하기 어려운 문제점이 있다.
KR 10-1243239 B1 (2013. 03. 13.)
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 분말야금을 이용하여 가스벤트를 제조할 수 있는 가스벤트의 제조방법을 제공하는 것이다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 가스벤트의 제조방법는 다수 개의 플레이트가 일체로 연결된 형상으로 이루어진 코어 및 내부에 상기 코어가 삽입되는 삽입홀이 형성되고, 상기 코어가 삽입됐을 시 상기 삽입홀에 가스배출공간이 형성되는 블록으로 이루어지는 가스벤트를 제조하는 방법에 있어서, 금속분말 준비단계; 금속분말과 바인더를 혼합하는 혼합단계; 코어성형틀 및 블록성형틀에 상기 혼합단계에서 혼합된 금속분말을 부은 뒤 압력을 가하여 블록 및 코어를 성형하는 성형단계; 상기 성형단계에서 성형된 상기 블록 및 상기 코어를 소결로에서 소결하는 소결단계를 포함하여 구성되고, 상기 코어성형틀은, 상기 코어의 형상에 맞게 코어성형홀이 형성되되, 상기 플레이트와 맞닿는 면에 가스배출홈 형성돌기가 형성되는 코어다이; 상기 코어성형홀에 삽입되어 상기 코어성형틀 내의 금속분말의 상부를 가압하는 코어상부펀치; 및 상기 코어성형홀에 삽입되어 상기 코어성형틀 내의 금속분말의 하부를 가압하는 코어하부펀치를 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명에 따른 가스벤트의 제조방법은 가스배출효율이 우수한 가스벤트를 정교하게 형성할 수 있고, 별도의 가공과정 필요 없어 대량 생산에 유리하다.
도 1은 본 발명에 따른 가스벤트의 제조방법의 블록도
도 2는 본 발명에 따른 가스벤트의 제조방법에 따라 제조된 가스벤트의 사시도
도 3은 도 2의 분해사시도
도 4는 본 발명에 따른 가스벤트의 제조방법에 따라 제조된 가스벤트의 이면 사시도
도 5는 코어성형틀의 사시도
도 6는 도 5의 분해사시도
도 7은 도 5의 단면도
도 8은 블록성형틀의 사시도
도 9 내지 11은 도 8의 단계별 분해사시도
도 12은 도 8의 단면도
아래에서는 본 발명에 따른 가스벤트의 제조방법을 첨부된 도면을 통해 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은 가스벤트의 제조방법에 관한 것으로, 도 1은 본 발명에 따른 가스벤트의 제조방법의 블록도, 도 2는 본 발명에 따른 가스벤트의 제조방법에 따라 제조된 가스벤트의 사시도, 도 3은 도 2의 분해사시도, 도 4는 본 발명에 따른 가스벤트의 제조방법에 따라 제조된 가스벤트의 이면 사시도, 도 5는 코어성형틀의 사시도, 도 6는 도 5의 분해사시도, 도 7은 도 5의 단면도, 도 8은 블록성형틀의 사시도, 도 9 내지 10은 도 8의 단계별 분해사시도, 도 12은 도 8의 단면도이다.
본 발명에 따른 가스벤트의 제조방법은 다수 개의 플레이트(112)가 일체로 연결된 형상으로 이루어진 코어(110) 및 내부에 상기 코어(110)가 삽입되는 삽입홀(122)이 형성되고, 상기 코어(110)가 삽입됐을 시 상기 삽입홀(122)에 가스배출공간(124)이 형성되는 블록(120)으로 이루어지는 가스벤트(100)를 제조하는 방법에 있어서, 금속분말 준비단계(S10); 금속분말과 바인더를 혼합하는 혼합단계(S20); 코어성형틀(200) 및 블록성형틀(300)에 상기 혼합단계(S20)에서 혼합된 금속분말(400)을 부은 뒤 압력을 가하여 블록(120) 및 코어(110)를 성형하는 성형단계(S30); 상기 성형단계(S30)에서 성형된 상기 블록(120) 및 상기 코어(110)를 소결로에서 소결하는 소결단계(S40)를 포함하여 구성되고, 상기 코어성형틀(200)은, 상기 코어(110)의 형상에 맞게 코어성형홀(212)이 형성되되, 상기 플레이트(112)와 맞닿는 면에 가스배출홈 형성돌기(214)가 형성되는 코어다이(210); 상기 코어성형홀(212)에 삽입되어 상기 코어성형틀(200) 내의 금속분말(400)의 상부를 가압하는 코어상부펀치(220); 및 상기 코어성형홀(212)에 삽입되어 상기 코어성형틀(200) 내의 금속분말(400)의 하부를 가압하는 코어하부펀치(230)를 포함하여 구성된다.
본 발명은 분말야금을 이용하여 가스벤트(100)를 제조하는 방법에 관한 것으로, 가스벤트(100)는 다수 개의 플레이트(112)가 일체로 연결된 형상으로 이루어진 코어(110) 및 내부에 코어(110)가 삽입되는 삽입홀(122)이 형성되고, 코어(110)가 삽입됐을 시 삽입홀(122)에 가스배출공간(124)이 형성되는 블록(120)으로 이루어진다.
코어(110)는 다수 개의 플레이트(112)가 연결된 형상에 따라 여러 실시예가 존재하는데, 먼저 도 2에 도시된 바와 같이 네 개의 플레이트(112)가 평행하게 위치되고, 그 중심부분을 연결하는 연결바(113)가 형성되는 구조로 이루어질 수 있다(실시예 1). 물론, 플레이트(112)의 수는 필요에 따라 조절이 가능하다. 그리고 실시예 1의 변형된 형태로서 가장 바깥쪽의 플레이트(112)가 반원 형태로 휘어진 형상으로 이루어질 수 있다(실시예 2). 그리고 여섯 개의 플레이트(112)가 방사상으로 연결된 형태로 이루어질 수 있다(실시예 3). 이와 같은 각 실시예에 따른 가스벤트(100)는 공통적으로 플레이트(112)의 각 끝단을 제외한 측면에 가스배출홈(114)이 형성된다. 그리고 코어(110)의 플레이트(112)의 길이방향을 따라 소정의 구간에서 받침돌기(116)가 돌출 형성되는데, 이는 코어(110)가 블록(120)에 삽입됐을 시 블록(120)을 지지하기 위한 구성이다.
블록(120)은 사출금형에 삽입됐을 시 사출금형에 직접 결합되는 부분으로, 코어(110)의 실시예 1 및 2에 대응하는 블록(120)은 육면체 형상으로 이루어지고, 실시예 3에 대응하는 블록(120)은 원기둥 형상으로 이루어진다. 블록(120)에는 코어(110)가 삽입되는 삽입홀(122)이 형성되고, 도 4에 도시된 바와 같이 코어(110)가 삽입됐을 시 삽입홀(122) 내에는 가스배출공간(124)이 형성된다. 그리고 블록(120)의 내부 중 하부측에는 가스확장공간(126)이 형성되어 코어(110)의 받침돌기(116)가 위치된다. 가스확장공간(126)은 가스배출공간(124)을 통해 배출되는 가스가 지나가는 공간이다.
아래에서 설명할 가스벤트(100)의 제조방법은 실시예 1을 기준으로 설명한다.
금속분말 준비단계(S10)는 제조될 가스벤트(100)를 이루는 재료인 금속분말을 준비하는 단계로서, 본 발명은 기본적으로 직경이 0.5에서 0.01 mm 사이의 금속분말을 사용한다.
혼합단계(S20)는 금속분말 준비단계(S10)에서 준비된 금속분말을 바인더와 혼합하는 단계이다. 구체적으로, 더블콘(DOUBLE CONE)이나 브이콘(V CONE)과 같은 혼합기에 금속분말과 바인더를 넣은 다음 혼합한다.
성형단계(S30)는 혼합단계(S20)에서 바인더가 첨가된 금속분말을 코어성형틀(200)과 블록성형틀(300)에 넣은 뒤 소정의 압력으로 가압하여 반제품의 형태로 만드는 단계이다.
코어성형틀(200)은 코어(110)를 성형하는 틀로서, 코어(110)의 형상에 맞게 코어성형홀(212)이 형성되되, 플레이트(112)와 맞닿는 면에 가스배출홈 형성돌기(214)가 형성되는 코어다이(210); 코어성형홀(212)에 삽입되어 코어성형틀(200) 내의 금속분말(400)의 상부를 가압하는 코어상부펀치(220); 및 코어성형홀(212)에 삽입되어 코어성형틀(200) 내의 금속분말(400)의 하부를 가압하는 코어하부펀치(230)를 포함하여 구성된다.
코어다이(210)는 코어(110)의 형태를 결정하는 구성으로, 도 6에 도시된 바와 같이 내부에 코어성형홀(212)이 형성되고, 코어성형홀(212)에는 금속분말(400)이 투입된다. 코어성형홀(212)은 코어(110)가 형성되는 공간이기 때문에 코어(110)의 형상과 동일하게 형성된다. 구체적으로 실시예 1에 따른 가스벤트(100)의 코어(110)의 경우, 코어성형홀(212)은 도 6에 도시된 바와 같이 나란하게 배치되는 다수 개의 플레이트(112) 및 플레이트(112)들을 연결하는 연결바(113)가 일체로 이루어진 코어(110)의 형태(도 2 참조)와 동일하게 형성된다. 또한, 코어다이(210)의 코어성형홀(212)이 형성된 내측면에는 도 6에 도시된 바와 같이 가스배출 형성돌기(214)가 형성되어 코어(110)가 성형됐을 시 가스배출홈(114)이 형성된다.
한편, 코어다이(210)의 코어성형홀(212)은 도 7에 도시된 바와 같이 상부의 폭(W1)이 하부의 폭(W2)보다 넓게 형성되는데, 이는 코어(110)에 받침돌기(116)가 형성되도록 하기 위함이다.
코어상부펀치(220)는 코어다이(210) 내부에 있는 금속분말(400)의 상부를 가압하는 구성으로, 도 6에 도시된 바와 같이 코어상부타격부(220a) 및 코어상부가압부(220b)로 이루어진다. 코어상부타격부(220a)는 힘을 전달받는 부분으로 힘을 받는 면이 넓게 형성된다. 코어상부가압부(220b)는 코어다이(210)의 코어성형홀(212)에 삽입되어 코어상부타격부(220a)로부터 전달된 힘을 코어다이(210) 내부의 금속분말(400)에 전달한다. 코어상부가압부(220b)는 코어성형홀(212)에 삽입되기 위해 코어(110)와 동일한 형상으로 이루어진다.
코어하부펀치(230)는 코어다이(210) 내부에 있는 금속분말(400)의 하부를 가압하는 구성으로, 도 6에 도시된 바와 같이 코어하부타격부(230a) 및 코어하부가압부(230b)로 이루어진다. 코어하부타격부(230a)는 힘을 전달받는 부분으로 힘을 받는 면이 넓게 형성된다. 코어하부가압부(230b)는 코어다이(210)의 코어성형홀(212)에 삽입되어 코어하부타격부(230a)로부터 전달된 힘을 코어다이(210) 내부의 금속분말(400)에 전달한다. 코어하부가압부(230b)는 코어성형홀(212)에 삽입되기 위해 코어(110)와 동일한 형상으로 이루어지되, 도 6에 도시된 바와 같이 선단에는 연통홈형성돌기(222)이 형성된다. 연통홈형성돌기(222)은 코어(110)에 연통홈(115)이 형성되도록 하기 위한 것으로, 참고적으로 연통홈(115)은 코어(110)가 사출금형(미도시)의 바닥면에 닿더라도 가스가 연통홈(115)을 통해 이동될 수 있도록 하는 역할을 한다.
블록성형틀(300)은 블록(120)을 성형하는 틀로서, 블록(120)의 형상에 맞게 블록성형홀(312)이 형성되는 블록다이(310); 블록성형홀(312)을 관통하고, 단면의 형상이 블록(120)의 삽입홀(122) 단면의 형상과 동일하게 형성되는 삽입홀형성코어(320); 블록성형틀(300)과 삽입홀형성코어(320) 사이에 개재되어 블록성형틀(300) 내의 금속분말(400)의 상부를 가압하는 블록상부펀치(330); 및 블록성형틀(300)과 삽입홀형성코어(320) 사이에 개재되어 블록성형틀(300) 내의 금속분말(400)의 하부를 가압하는 제1, 제2 블록하부펀치(350)로 이루어진다.
블록다이(310)는 블록(120)의 전체 형태를 결정하는 구성으로, 도 9에 도시된 바와 같이 내부에 블록성형홀(312)이 형성되고, 코어성형홀(212)에는 금속분말(400)이 투입된다. 코어성형홀(212)은 블록(120)의 외형크기에 맞게 형성되고, 실시예 1을 기준으로는 단면이 사각형 형상으로 형성된다.
삽입홀형성코어(320)는 블록(120)에 형성되는 삽입홀(122)을 형성하기 위한 구성으로, 평단면이 삽입홀(122) 평단면의 형상과 동일하게 형성된다. 즉, 삽입홀형성코어(320)는 도 11에 도시된 바와 같이 평행하게 위치되는 네 개의 삽입홀형성 플레이트(322) 및 삽입홀형성 플레이트(322) 중간을 연결시키는 세 개의 삽입홀형성 연결바(324)로 이루어진다. 삽입홀형성코어(320)는 블록다이(310) 내부를 관통하여 설치된다.
블록상부펀치(330)는 블록다이(310) 내부에 있는 금속분말(400)의 상부를 가압하는 구성으로, 도 8에 도시된 바와 같이 블록상부타격부(330a) 및 블록상부가압부(330b)로 이루어지고, 삽입홀형성코어(320)가 관통될 수 있도록 내부에 상부결합홀(332)이 형성된다. 블록상부타격부(330a)는 힘을 전달받는 부분으로 힘을 받는 면이 넓게 형성된다. 블록상부가압부(330b)는 상부결합홀(332)을 통해 삽입홀형성코어(320)가 관통된 뒤 블록다이(310)의 블록성형홀(312) 상부에 삽입되어 블록상부타격부(330a)로부터 전달된 힘을 블록다이(310) 내부의 금속분말(400)에 전달한다.
제1 블록하부펀치(340)는 블록다이(310) 내부에 있는 금속분말(400)의 하부를 가압하는 구성으로, 도 10에 도시된 바와 같이 제1 블록하부타격부(340a) 및 제1 블록하부가압부(340b)로 이루어지고, 삽입홀형성코어(320)가 관통될 수 있도록 내부에 하부결합홀(342)이 형성된다. 제1 블록하부타격부(340a)는 힘을 전달받는 부분으로 힘을 받는 면이 넓게 형성된다. 제1 블록하부가압부(340b)는 하부결합홀(342)을 통해 삽입홀형성코어(320)가 관통된 뒤 블록다이(310)의 블록성형홀(312) 하부에 삽입되어 제1 블록하부타격부(340a)로부터 전달된 힘을 블록다이(310) 내부의 금속분말에 전달한다.
제2 블록하부펀치(350)는 제1 블록하부펀치(340)와 함께 블록다이(310) 내부에 있는 금속분말(400)의 하부를 가압하는 구성으로, 도 10에 도시된 바와 같이 제2 블록하부타격부(350a) 및 제2 블록하부가압부(350b)로 이루어진다. 제2 블록하부가압부(350b)는 중공(352)이 형성되는 박스 형태로 이루어진다. 제2 블록하부펀치(350)가 구비되는 이유는 블록(120) 내부에 가스확장공간(126)을 형성하도록 하기 위함으로, 도 10에 도시된 바와 같이 제1 블록하부펀치(340)가 제2 블록하부펀치(350)를 관통하고, 제1 블록하부펀치(340)의 상단이 제2 블록하부펀치(350)의 상단보다 소정 구간(T) 높게 위치된다. 이로 인해 블록다이(310) 내부에 있는 금속분말(400)은 상기 소정 구간(T) 만큼 내부에 가스확장공간(126)이 형성된다.
소결단계(S40)는 성형단계(S30)에서 반제품으로 성형된 가스벤트(100)를 소결로에서 가열하여 금속분말을 하나의 덩어리로 만드는 단계이다. 소결단계(S40)는 성형단계(S30)를 거친 코어(110) 및 블록(120)을 700 내지 1350℃의 온도로 셋팅된 소결로에서 20 내지 60분간 소결한다. 이와 같은 온도에 편차가 발생하는 이유는 재료에 따른 소결온도의 차이에서 기인한 것으로, 가령 황동의 경우에는 소결온도가 830 내지 930℃이고, 청동의 경우에는 700 내지 800℃이며, 철의 경우에는 1050 내지 1250℃이다. 온도를 높일 경우에는 금속분말간에 밀착력을 높임으로써 강도를 높일 수 있는 장점이 있으나, 동일 분말양 대비 크기가 작아진다.
100: 가스벤트 110: 코어
112: 플레이트 113: 연결바
114: 가스배출홈 115: 연통홈
116: 받침돌기 120: 블록
122: 삽입홀 124: 가스배출공간
126: 가스확장공간 200: 코어성형틀
210: 코어다이 212: 성형홀
214: 가스배출홈 형성돌기 220: 코어상부펀치
220a: 코어상부타격부 220b: 코어상부가압부
222: 연통홈형성돌기 230: 코어하부펀치
230a: 코어하부타격부 230b: 코어하부가압부
300: 블록성형틀 310: 블록다이
312: 블록성형홀 320: 삽입홀형성코어
322: 삽입홀형성 플레이트 324: 삽입홀형성 연결바
330: 블록상부펀치 330a: 블록상부타격부
330b: 블록상부가압부 332: 상부결합홀
340: 제1 블록하부펀치 340a: 제1 블록하부타격부
340b: 제1 블록하부가압부 342: 하부결합홀
350: 제2 블록하부펀치 350a: 제2 블록하부타격부
350b: 제2 블록하부가압부 352: 중공

Claims (3)

  1. 다수 개의 플레이트(112)가 일체로 연결된 형상으로 이루어진 코어(110) 및 내부에 상기 코어(110)가 삽입되는 삽입홀(122)이 형성되고, 상기 코어(110)가 삽입됐을 시 상기 삽입홀(122)에 가스배출공간(124)이 형성되는 블록(120)으로 이루어지는 가스벤트(100)를 제조하는 방법에 있어서,
    금속분말 준비단계(S10);
    금속분말과 바인더를 혼합하는 혼합단계(S20);
    코어성형틀(200) 및 블록성형틀(300)에 상기 혼합단계(S20)에서 혼합된 금속분말(400)을 부은 뒤 압력을 가하여 블록(120) 및 코어(110)를 성형하는 성형단계(S30) 및
    상기 성형단계(S30)에서 성형된 상기 블록(120) 및 상기 코어(110)를 소결로에서 소결하는 소결단계(S40)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가스벤트의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 코어성형틀(200)은,
    상기 코어(110)의 형상에 맞게 코어성형홀(212)이 형성되되, 상기 플레이트(112)와 맞닿는 면에 가스배출홈 형성돌기(214)가 형성되는 코어다이(210);
    상기 코어성형홀(212)에 삽입되어 상기 코어성형틀(200) 내의 금속분말의 상부를 가압하는 코어상부펀치(220) 및
    상기 코어성형홀(212)에 삽입되어 상기 코어성형틀(200) 내의 금속분말의 하부를 가압하는 코어하부펀치(230)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가스벤트의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 블록성형틀(300)은,
    상기 블록(120)의 형상에 맞게 블록성형홀(312)이 형성되는 블록다이(310);
    상기 블록성형홀(312)을 관통하고, 단면의 형상이 상기 블록(120)의 삽입홀(122) 단면의 형상과 동일하게 형성되는 삽입홀형성코어(320);
    상기 블록성형틀(300)과 삽입홀형성코어(320) 사이에 개재되어 상기 블록성형틀(300) 내의 금속분말의 상부를 가압하는 블록상부펀치(330) 및
    상기 블록성형틀(300)과 삽입홀형성코어(320) 사이에 개재되어 상기 블록성형틀(300) 내의 금속분말의 하부를 가압하는 제1, 제2 블록하부펀치(350)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가스벤트의 제조방법.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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