KR20170118309A - 중공제품 제조방법 - Google Patents

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KR20170118309A KR1020160045870A KR20160045870A KR20170118309A KR 20170118309 A KR20170118309 A KR 20170118309A KR 1020160045870 A KR1020160045870 A KR 1020160045870A KR 20160045870 A KR20160045870 A KR 20160045870A KR 20170118309 A KR20170118309 A KR 20170118309A
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Abstract

본 발명은 중공 제품 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로, 본 발명의 구성은 제품 성형시의 용탕 압력에 강관(10)이 견딜 수 있도록 상기 강관(10)의 내부에 지지소재(20)를 충전하는 단계; 상기 제품의 형상을 형성하기 위한 몰드(4) 내부의 캐비티에 상기 지지소재(20)가 충전된 강관(10)을 투입하는 단계; 상기 몰드(4) 내부의 상기 캐비티에 용탕을 투입하여 상기 강관(10) 외주면을 감싸는 몰드(4) 제품을 성형하는 단계; 상기 제품의 성형 완료 후에 상기 지지소재(20)를 강관(10)의 내부에서 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

중공제품 제조방법{Method for manufacturing product with inner hole}
본 발명은 중공제품 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이차전지의 전지팩 사이에 들어가는 쿨링판의 내부에 냉각수가 지나가는 냉각수 순환용 중공을 형성하는 것과 같이 내부에 중공이 있는 다양한 중공제품을 성형할 수 있도록 하는 새로운 중공제품 제조방법에 관한 것이다.
금속이나 플라스틱 제품의 성형에 적용되는 공법인 각종주조 공법과(중력주조, 저압주조, 고압주조 등) 사출 공법 등은 내부에 중공이 형성된 제품을 만들기 위한 것이다. 이러한 중공제품 제조방법은 중공이 형성된 긴 관의 내부에 물에 녹을 수 있는 물질을 채워 넣은 뒤, 그 긴 관을 제품 제작용 금형에 안착시키고, 금형을 닫는다. 제품의 형상을 만들기 위해서 금형 내로 용탕을 공급하여 제품을 성형하게 된다.
그런데, 기존에는 중공의 제품을 성형한 다음에는 중공을 형성하기 위한 재료를 제거하는 작업이 쉽지 않은 문제가 있다. 기존에는 특정 공구나 장치 등을 이용하여 중공제품을 만든 다음에는 상기 공구나 장치에 쓰인 중공 형성기구 등을 제거해야 하므로 중공제품을 만들기가 복잡하고 특정 공구나 설비가 요구되는 등의 단점이 있어 왔다.
국내공개특허 특1997-0058879호(1997.08.12 공개) 국내등록특허 제10-0552647호(2006.02.09 등록)
본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 개발된 것으로, 본 발명의 주요 목적은 본 발명의 목적은 중공제품 성형이 완료된 이후, 제품 내에 묻혀있는 강관의 내부에 남아 있는 용해 가능한 물질을 효과적으로 제거하기 위한 제품 내부 중공 형성 방법을 제공하고자 하는 것이다. 본 발명의 강관과 용해성 물질을 이용한 중공제품 제조방법을 제공하는 것이 목적이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 제품 성형시의 용탕 압력에 강관이 견딜 수 있도록 상기 강관의 내부에 지지소재를 충전하는 단계; 상기 제품의 형상을 형성하기 위한 몰드 내부의 캐비티에 상기 지지소재가 충전된 강관을 투입하는 단계; 상기 몰드 내부의 상기 캐비티에 용탕을 투입하여 상기 강관 외주면을 감싸는 몰드 제품을 성형하는 단계; 상기 제품의 성형 완료 후에 상기 지지소재를 상기 강관의 내부에서 제거하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 강관을 이용한 중공제품 제조방법이 제공된다.
상기 지지소재는 물에 녹는 수용성 물질로 이루어져, 상기 제품 성형 이후에 상기 강관의 내부에 물을 주입하여 상기 물에 의해 상기 강관 내부의 지지소재를 녹여주어 상기 강관을 비우고, 상기 지지소재가 비워진 상기 강관이 내부에 매설되어 내부에 중공이 있는 제품을 성형하도록 구성된다.
상기 지지소재는 상기 용탕의 압력에 상기 강관이 버틸 수 있는 강도를 가진 입자상 물질로 구성되어, 상기 강관에 의해 상기 제품의 내부에 중공이 형성된 다음에 상기 지지소재를 상기 강관에서 제거하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 중공제품 제조방법은 강관의 내부에 솔트(소금)를 채워넣은 다음, 강관을 몰드 내부의 캐비티에 투입하고, 상기 몰드의 캐비티에 용탕(제품 성형을 위한 액상의 원료)를 주입하여 경화시키면, 상기 강관이 매설된 예비 몰드 제품을 만들고, 상기 워터 튜브의 내부로 물을 주입하면 주입된 물의 압력과 온도에 의해서 용해되는 충진제(솔트와 같은 지지소재을 의미함)가 제거되어 제품 내부에 중공을 형성하기 위한 재료를 제거하는 작업이 쉽다는 장점이 있다. 특정 공구나 장치 등을 이용하여 중공제품을 만들 필요가 없어서 공구나 장치에 쓰인 중공 형성기구 등을 제거해야 하는 경우가 없으므로, 중공제품을 만들기가 간단하고 특정 공구나 설비가 요구되는 경우를 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 중공제품 제조방법에서 이용되는 강관의 일례를 보여주는 사시도
도 2는 도 1의 강관에 지지물질이 채워진 상태에서 강관의 유입구를 캡으로 막아준 상태를 보여주는 사시도
도 3은 도 2에 도시된 강관을 몰드의 내부의 캐비티에 투입한 상태를 보여주는 사시도
도 4는 도 3의 측단면도
도 5는 도 4에 도시된 몰드의 캐비티에 용탕을 주입하여 중공제품을 성형하는 과정을 개략적으로 보여주는 측단면도
도 6은 본 발명의 중공제품 제조방법에 의해 성형된 중공제품의 일례를 보여주는 사시도
도 7은 도 1에 도시된 강관에 캡과 스크린이 결합된 상태를 보여주는 사시도
도 8은 도 7에 도시된 강관을 몰드 내부의 캐비티에 안치시킨 상태를 보여주는 단면도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다. 상기 본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다. 도면에서 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 사용한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 중공제품 제조방법은 강관(10)의 내부에 지지소재(20)를 충전하는 단계와, 상기 지지소재(20)가 충전된 강관(10)의 입구를 캡(12)으로 막아주고 상기 강관(10)을 용탕(예를 들어, 알루미늄 원재료 액) 주입을 위한 몰드(4)(금형) 내부의 캐비티에 투입하는 단계와, 상기 몰드(4)의 캐비티에 용탕을 주입하는 단계와, 상기 강관(10)에 의해 내부에 중공이 형성된 중공 제품이 성형된 다음 상기 강관(10) 내부에서 지지물질을 제거하는 단계를 포함한다.
상기 강관(10)의 내부에 충전되는 지지물질은 물에 녹을 수 있는 수용성 물질로 이루어진다. 상기 중공 제품 성형 이후에 강관(10)의 내부에 물을 주입하면, 물에 의해 강관(10) 내부의 지지소재(20)를 녹여주어 강관(10)을 비우고, 상기 지지소재(20)가 비워진 강관(10)이 내부에 매설되어 내부에 중공이 있는 제품을 성형할 수 있다. 이때, 수용성 지지소재(20)는 솔트로 구성되어, 상기 강관(10)의 내부에 물이 투입되면 물에 의해 솔트가 녹아서 제거될 수 있다. 이때, 강관(10)이 알루미늄이고 용탕도 고온의 알루미늄 용융 원액일 경우, 솔트의 용융 온도가 알루미늄의 용융 온도보다 높아서 강관(10)의 일부가 녹아서 용탕과 일체형으로 성형되는 한편, 솔트는 그 형상 그대로 유지되어, 강관(10)이 용탕의 주입 압력에 견딜 수 있도록 한다. 강관(10)이 용탕의 주입 압력에 의해 찌그러지는 것이 방지되는 것이다. 솔트에 의해 강관(10)이 지지된 상태에서 용탕과 강관(10)이 일체화되고 동시에 강관(10)에 의해 내부에 중공이 있는 중공 제품이 성형될 수 있다.
상기 솔트에 의해 강관(10)이 지지된 상태에서 용탕이 주입되어 중공 제품이 성형된 다음에는 상기 강관(10)의 유입구에 결합되어 있던 캡(12)을 빼내고, 상기 강관(10)에 물을 주입하여 솔트를 녹여주면 강관(10) 내부에서 솔트가 제거될 수 있다.
이하, 본 발명의 중공제품 제조방법에서는 중공제품(8)의 성형이 완료된 이후, 제품 내에 묻혀있는 강관(10)의 내부에 남아 있는 용해 가능한 물질을 효과적으로 제거하기 위하여 다음의 방법을 사용한다.
강관(10)의 내부에 솔트를 충전한 다음, 몰드(4)의 캐비티에 강관(10)을 투입한 상태에서 용탕을 몰드(4)의 캐비티에 일정 압력으로 주입하여 강관(10)과 용탕이 일체화된 예비 중공제품(8)을 성형한다. 이때, 몰드(4)는 어퍼 몰드(4A)와 로워 몰드(4B)로 구성될 수 있고, 어퍼 몰드(4A)와 로워 몰드(4B)가 결합된 상태에서 몰드(4) 내부에 중공제품(8) 성형을 위한 캐비티가 형성된다.
상기 강관(10)의 내부에 솔트(소금)을 채워넣고 강관(10)을 제품 성형용 몰드(4) 내부의 캐비티에 투입한 상태에서 몰드(4)의 캐비티에 용탕을 주입하여 제품의 외관을 만드는 것이다. 다음, 강관(10)의 내부로 일정 압력의 물을 주입하면, 물이 솔트를 녹이므로, 솔트가 제거되며, 솔트가 제거되면 강관(10)이 내부에 매설되어 빈 강관(10)에 의해 내부에 중공이 있는 중공제품(8)을 성형할 수 있다.
한편, 상기 지지소재(20)는 용탕의 주입 압력에 강관(10)이 버틸 수 있는 강도를 가진 입자상 물질로 구성되어, 상기 강관(10)에 의해 제품의 내부에 중공이 형성된 다음에 지지소재(20)를 강관(10)에서 제거할 수도 있다. 이때, 입자상 물질은 세라믹, 샌드, 볼(금속볼, 다시 말해 강구)와 같이 용탕의 고온과 강관(10)의 용융 온도보다 더 용융 온도가 높은 재질로 구성할 수 있다. 상기와 같이, 강관(10)이 알루미늄이고 용탕도 고온의 알루미늄 용융 원액일 경우, 세라믹이나 강구 등으로 이루어진 입자상 지지소재(20)(입자상 물질)의 용융 온도가 알루미늄의 용융 온도보다 높아서 강관(10)의 일부가 녹아서 용탕과 일체형으로 성형되는 한편, 입자상 지지소재(20)는 그 형상 그대로 유지되어, 강관(10)이 용탕의 주입 압력에 견딜 수 있도록 한다. 강관(10)이 용탕의 주입 압력에 의해 찌그러지는 것이 방지되는 것이다. 상기 입자상 지지소재(20)에 의해 강관(10)이 지지된 상태에서 용탕과 강관(10)이 일체화되고 동시에 강관(10)에 의해 내부에 중공이 있는 중공 제품이 성형될 수 있다.
상기 입자상 지지소재(20)에 의해 강관(10)이 지지된 상태에서 용탕이 주입되어 중공 제품이 성형된 다음에는 강관(10)의 유입구에 결합되어 있던 캡(12)을 빼낸 다음, 입자상 지지소재(20)를 강관(10)의 내부에서 털어내서 제거할 수 있다. 필요에 따라 강관(10)의 내부에 일정 압력의 압력수를 주입하여, 물의 주입 압력에 의해 입자상 지지소재(20)를 제거할 수도 있다.
한편, 상기 몰드(4)는 어퍼 몰드(4A)와 로워 몰드(4B)가 결합되어 구성될 수 있는데, 상기 강관(10)에 결합되어 있는 캡(12)이 몰드(4) 내부의 캐비티 밖에 있도록 어퍼 몰드(4A)와 로워 몰드(4B)에 하프 캡(12)홈이 구비되어, 하프 캡(12)홈이 만나서 이루어진 캡(12)홈에 상기 캡(12)이 수용되도록 한 상태에서 강관(10)만 몰드(4) 내부의 캐비티에 투입한 다음, 상기 몰드(4)의 캐비티에 용탕을 주입하여 상기 중공 제품을 성형한다. 그러면, 캡(12)은 중공 제품의 외부로 노출되므로, 캡(12)을 강관(10)에서 제거할 수 있다. 캡(12)이 강관(10)에서 제거된 다음, 상기 강관(10)의 내부에 솔트가 채워진 경우 물을 주입하여 솔트를 녹여서 제거하고, 상관 내부에 세라믹이나 강구와 같은 입자상 지지물질이 채워져 있는 경우, 캡(12)을 빼내고 강관(10) 내부에서 입자상 물질을 털어내서 제거하면 된다.
이때, 상기 강관(10)은 용탕과 동일한 재질의 금속으로 이루어져, 상기 강관(10)이 중공제품(8)에 일체형으로 성형된 다음, 상기 강관(10)의 내부에서 지지소재(20)를 제거하도록 구성된다. 상기와 같이, 상기 강관(10)과 용탕이 알루미늄으로 구성될 수 있다.
한편, 본 발명에서는 상기 강관(10)의 한쪽 단부는 유입구가 되고 다른 쪽 단부는 배출구가 되도록 상기 강관(10)을 연속적으로 이어진 루프형 관으로 성형하여, 상기 제품의 내부의 중공이 연속적으로 이어진 단일 경로로 형성할 수 있다. 즉, 상기 중공제품(8) 내부의 중공은 복수개의 서로 나란한 평행 중공부(10A)와, 서로 나란한 평행 중공부(10A)들을 잇는 복수개의 연결 중공부(10B)(곡선형 연결 중공부(10B))를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 강관(10)을 지그재그로 연속되도록 이어진 루프형 강관(10)으로 성형하여, 상기 중공이 지그재그로 연속되도록 이어진 루프형 중공으로 형성할 수 있다. 방바닥에 매설되는 보일러의 온수관처럼 상기 강관(10)을 지그재그 파이프 형상으로 구성하면, 중공제품(8) 내부에 서로 나란한 복수개의 평행 중공부(10A)와, 이러한 평행 중공부(10A)를 이어주는 복수개의 연결 중공부(10B)를 구비한 중공이 형성될 수 있다.
이때, 본 발명에서 이용되는 강관(10)은 상기와 같은 지그재그 코일 형상의 강관이지만, 이러한 지그재그 코일형 강관(10) 이외에 일자형 강관(10)과 같이 중공제품(8)의 내부에 중공을 형성할 수 있는 것이면 모두 강관(10)으로 이용될 수 있음을 이해해야 할 것이다.
한편, 본 발명에서 성형되는 중공제품(8)은 이차전지의 각 전지팩 사이에 개재되는 쿨링판 등으로 채용될 수 있으며, 이러한 경우, 상기 중공제품(8) 내부의 중공으로 냉각수가 순환되어 이차전지의 전지팩을 냉각시킬 수 있다. 물론, 본 발명에서 제조되는 중공제품(8)은 상기 쿨링판 이외에 여러 가지 다양한 중공제품(8)으로 활용될 수 있다.
한편, 상기 캡(12)은 강관(10)의 단부에 끼워지는 플러그라 할 수 있는데, 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 캡(12)의 내부에는 내측단에서 외측단으로 연통된 구멍(MH)이 형성되고, 캡(12)에는 스크린(SC)이 결합된다. 스크린(SC)은 메시망과 같이 양면으로 연통된 미세한 구멍이 있는 부재로 구성될 수 있다. 스크린(SC)은 캡(12)에 끼워져서 접착제나 클립과 같은 공지의 고정수단으로 캡(12)에 고정될 수 있다.
상기 캡(12)에 작은 구멍(MH)이 형성되고, 캡(12)은 스크린(SC)으로 막아주고, 스크린(SC)으로 캡(12)을 막아준 상태에서 중공 제품(8)을 성형한다. 캡(12)에 작은 구멍(MH)이 형성되어, 몰드(4)(금형) 내부의 캐비티에 용탕을 주입하여 중공제품(8)을 성형하는 과정에서 강관(10) 내부에서 생기는 가스가 캡(12)의 작은 구멍을 통해 외부로 빠지면서 강관(10)이 부풀어올라 중공제품(8) 내부의 중공의 형상이 변형되거나 중공제품(8)이 원하는 형상대로 나오지 않거나 강관(10)이 터지는 것과 같은 현상을 방지할 수 있는 한편, 캡(12)에 의해서는 파우더나 솔트와 같은 상기 지지소재(20)가 강관(10)의 외부로 빠지는 것을 방지한다. 즉, 몰드(4) 내부의 캐비티에 용탕 주입시 강관(10) 내부에서 생기는 가스와 같이 강관(10)(파이프)가 부풀어올라서 강관(10)이 터지는 경우를 초래하는 것과 같은 방해물질이 캡(12)의 작은 구멍(MH)을 통해 빠질 수 있도록 구성되고 동시에 강관(10) 내부의 지지소재(4)가 강관(10)의 밖으로 빠지는 것을 방지하는 복합적인 효과를 발휘하게 된다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
4. 몰드 8. 중공제품
10. 강관 12. 캡
20. 지지소재

Claims (9)

  1. 제품 성형시의 용탕 압력에 강관(10)이 견딜 수 있도록 상기 강관(10)의 내부에 지지소재(20)를 충전하는 단계;
    상기 제품의 형상을 형성하기 위한 몰드(4) 내부의 캐비티에 상기 지지소재(20)가 충전된 강관(10)을 투입하는 단계;
    상기 몰드(4) 내부의 상기 캐비티에 용탕을 투입하여 상기 강관(10) 외주면을 감싸는 몰드(4) 제품을 성형하는 단계;
    상기 제품의 성형 완료 후에 상기 지지소재(20)를 상기 강관(10)의 내부에서 제거하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 중공제품 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지소재(20)는 물에 녹는 수용성 물질로 이루어져, 상기 제품 성형 이후에 상기 강관(10)의 내부에 물을 주입하여 상기 물에 의해 상기 강관(10) 내부의 지지소재(20)를 녹여주어 상기 강관(10)을 비우고, 상기 지지소재(20)가 비워진 상기 강관(10)이 내부에 매설되어 내부에 중공이 있는 제품을 성형하도록 구성된 것을 특징으로 하는 중공제품 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지지소재(20)는 솔트로 구성되어, 상기 강관(10)의 내부에 물이 투입되면 상기 물에 의해 상기 지지소재(20)가 녹아서 제거되도록 구성된 것을 특징으로 하는 중공제품 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지지소재(20)는 상기 용탕의 압력에 상기 강관(10)이 버틸 수 있는 강도를 가진 입자상 물질로 구성되어, 상기 강관(10)에 의해 상기 제품의 내부에 중공이 형성된 다음에 상기 지지소재(20)를 상기 강관(10)에서 제거하도록 구성된 것을 특징으로 하는 중공제품 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 강관(10)의 양단부에 캡(12)을 결합하여, 상기 강관(10)의 내부에 채워진 상기 지지소재(20)가 충전된 상태로 유지하고, 상기 제품 성형시에 상기 캡(12)을 분리하여 상기 강관(10)의 내부에서 상기 지지소재(20)를 제거하도록 구성된 것을 특징으로 하는 중공제품 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 강관(10)은 상기 용탕과 동일한 재질의 금속으로 이루어져, 상기 강관(10)이 상기 중공제품(8)에 일체형으로 성형된 다음, 상기 강관(10)의 내부에서 상기 지지소재(20)를 제거하도록 구성된 것을 특징으로 하는 중공제품 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 강관(10)과 상기 용탕은 알루미늄으로 구성된 것을 특징으로 하는 중공제품 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 강관(10)의 한쪽 단부는 유입구가 되고 다른 쪽 단부는 배출구가 되도록 상기 강관(10)을 연속적으로 이어진 루프형 관으로 성형하여, 상기 제품의 내부의 상기 중공이 연속적으로 이어진 단일 경로로 형성하는 것을 특징으로 하는 중공제품 제조방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 캡(12)의 내부에는 내측단에서 외측단으로 연통된 구멍(MH)이 형성되고, 상기 캡(12)에는 스크린(SC)이 결합된 것을 특징으로 하는 중공제품 제조방법.
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