KR20170141938A - 용락 및 산화방지를 위한 주단조 금형의 용탕주입방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 용락 및 산화방지용 주단조용 용탕주입장치에 관한 것으로서, 철 또는 비철금속을 용융하여 형성된 용탕을 금형의 캐비티부에 주입할 때 용락현상과 산화현상을 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 용락 및 산화방지용 주단조용 용탕주입장치에 관한 것으로서, 특히 철 또는 비철금속을 용융하여 형성된 용탕을 금형의 캐비티부에 주입할 때 용락현상과 산화현상을 효과적으로 방지할 수 있는 주단조용 용탕주입장치에 관한 것이다.
일반적으로 기존 비철분야의 주조법에 있어서 근간이 되어 왔던 것들을 살펴보면 중력주조, 저압주조, 진공주조법 등이 있으며, 최근 들어 단조방식의 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. 이러한 연구개발의 활성화는 본질적으로 품질의 고급화 요구에 따른 기업의 고부가가치 창출이라는 목적뿐만 아니라, 환경적, 경제적 측면에서의 경량화 요구와 결부되어 있다.
기존의 주조법중 중력주조와 저압주조는 응고 속도가 느려 수축 및 가스 결함에 의한 밀도가 낮으며, 부위별 기계적 성질이 낮고, 그 차가 크며 다이케스팅은 주조시 주입속도가 매우 빨라 산화물의 혼입과 가스 혼입 등으로 기계적 성질의 규격이 낮게 요구되는 케이스류의 주조에 이용되고 있으며, 스퀴즈법 또한 금형 온도가 낮고 빠른 주입속도로 인해 제품의 형상과 두께에 제약을 받고 있고, 기존의 개발된 용탕 단조법은 대부분이 간접 가압방식으로 금형 제작 및 기계제작비가 높아 가격 경쟁력 및 개발과 양산에 애로사항이 있다.
상기한 바와 같이 종래의 중력주조와 저압주조는 기본적으로 형상과 크기 그리고, 제품 두께에 제약을 받지 않는다고는 하나, 상대적으로 금형 온도 및 용탕 온도가 높고 응고시간이 길어지기 때문에 수축 및 핀홀과 같은 제품 내 결함에 따른 밀도 하락과 기계적 성질의 하락으로 경량화 요구에 따른 제품중량 감소 등이 실현되지 못하고 있는 것이다. 특히 자동차용 알루미늄 휠과 같은 비교적 대형이면서 형상이 복잡한 자동차 부품의 경우에서는 자동차의 경량화 추세에 부응하지 못하여 부품의 후진성을 탈피하지 못하고 있는 것이 현실이다.
이와 같은 새로운 공법의 개발필요성에 따라 직접 가압식 용탕 단조장치가 등록특허 제10-403568호 등으로 개발되었고, 나아가, 직접 가압식 용탕 단조장치에 용락현상없이 용탕을 주입하기 위한 용탕주입장치가 특허문헌 0001 내지 0004 등으로 제안되었다.
특허문헌 0001은 공지한 깔대기형으로 넓은 상부로 되고 하부은 좁게된 주입컵에 있어서 하부에 다수의 배출공이 형성된 분배판을 형성하고 외주연 하부 상단에 수개의 걸림턱을 형성시켜서 됨을 특징으로 한 주조용 용탕 주입컵에 관한 것으로서, 용탕이 금형에서 튀지않고 적정한 압력으로 주입되도록 유도하고 불필요한 과잉공기의 유입을 효과적으로 막을 수 있고 주탕시 용탕의 온도 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다. 그러나 여전히 용락현상이 발생하고, 주입컵의 하단부와 주입된 용탕사이의 공간에 의해 용탕에 산화현상이 발생할 우려가 있는 문제가 있다.
특허문헌 0002는 주단조용 급탕장치에 관한 것으로, 철 또는 비철금속을 용융하여 형성된 용탕을 하부로 가면서 직경이 축소되는 내주연이 형성된 급탕부와, 급탕부의 중앙 내주면에 고정되는 1차 필터부와, 급탕부의 하부 내주면에 고정되는 2차 필터부로 구성됨에 따라 용락현상을 방지할 수 있고, 산화물의 혼입을 최소화할 수 있으나, 여전히 용락현상이 발생하고, 급탕부의 하단부와 주입된 용탕사이의 공간에 의해 용탕에 산화현상이 발생할 우려가 있는 문제가 있다.
특허문헌 0003은 주형의 용탕 주입 장치에 관한 것으로, 주형 내부로 용탕을 주입시키는 주입관에 주입구를 개폐하는 마개부재를 구비하여 주조 작업 중 용탕 주입 시 일시적으로 중지되는 경우 주입구를 마개부재로 막아 주입관 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다. 그러나 용탕이 주형 내로 서서히 공급되지 않아 용락현상 및 산화현상이 발생할 우려가 있다.
특허문헌 0004는 주단조용 용탕주입장치에 관한 것으로, 용탕주입방식에 있어서 기존의 직하방식을 배제하는 대신 라이저 튜브의 입구측의 런너를 구비시켜 흘려넣는 방식으로 개선함으로서, 용락현상을 방지할 수 있도록 하였으나, 용탕이 하부금형에서 튀는 현상에 의해 공기에 산화되어 산화물이 형성되는 문제점이 있어 최종 제품이 품질이 좋지못한 문제점이 있다.
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 철 또는 비철금속을 용융하여 형성된 용탕을 금형의 캐비티부에 주입할 때 용락현상과 산화현상을 효과적으로 방지할 수 있는 주단조용 용탕주입장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 금형의 캐비티부에 용탕을 주입하기 위한 주단조용 용탕주입장치에 있어서, 상측에서 하측으로 갈수록 내경이 작아지도록 형성되는 주입튜브몸체와; 상단부가 상기 주입튜브몸체의 하부의 내주면에 고정된 상태로 하측으로 연장형성되고, 용탕주입시 용통주입높이보다 용탕주입시 주입된 용탕 내에 침지된 상태로 배치되는 산화방지 보조튜브와; 상기 산화방지 보조튜브 내에 고정되는 세라믹 필터;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용락 및 산화방지용 주단조용 용탕주입장치를 제공한다.
여기서, 상기 상기 산화방지 보조튜브는 세라믹재질로 이루어지는 것이 좋다.
그리고, 상기 산화방지 보조튜브의 상측의 내주면에 단차형성된 환형홈이 형성되고, 상기 세라믹 필터는 상기 산화방지 보조튜브의 환형홈에 안착되는 것이 바람직하다.
나아가, 상기 산화방지 보조튜브의 환형홈의 바닥면으로부터 상기 산화방지 보조튜브의 하단까지의 길이는 20~70mm이고, 용탕 내에 침지되는 상기 산화방지 보조튜브의 하부의 침지깊이는 10 ~ 50mm인 것이 바람직하다.
본 발명은 철 또는 비철금속을 용융하여 형성된 용탕을 금형의 캐비티부에 주입할 때 용락현상과 산화현상을 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 용락 및 산화방지용 주단조용 용탕주입장치를 개략적으로 나타내는 단면도이고,
도 2는 금형의 케비티부에 주입된 용탕에 산화방지 보조튜브가 침지된 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 금형의 케비티부에 주입된 용탕에 산화방지 보조튜브가 침지된 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 물론 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진자에 의하여 다양하게 변형 실시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 용락 및 산화방지용 주단조용 용탕주입장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
본 발명의 일실시예인 용락 및 산화방지용 주단조용 용탕주입장치는 금형의 캐비티부(3)에 용탕을 주입하기 위한 것으로서, 도 1에서 보는 바와 같이 크게, 주입튜브몸체(10), 산화방지 보조튜브(20), 및 세라믹 필터(30)를 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 주입튜브몸체(10)의 내경크기는 상기 주입튜브몸체(10)의 상측에서 하측으로 갈수록 점차 작아지도록 형성된다.
다음으로, 상기 산화방지 보조튜브(20)의 상단부가 상기 주입튜브몸체(10)의 하부의 내주면에 고정된 상태로 상기 주입튜브몸체(10)의 하측으로 일정길이로 연장형성된다.
일예로, 상기 주입튜브몸체(10)의 하부 내주면과 상기 산화방지 보조튜브(20)의 상단부 외주면에 각각 환형형상 등으로 형성될 수 있는 경사면(40)이 형성될 수 있다.
상기 경사면(40)의 상부에서 하부방향으로 갈수록 상기 경사면(40)은 상기 주입튜브몸체(10)의 내측방향 및 상기 산화방지 보조튜브(20)의 내측방향으로 각각 하향경사질 수 있다.
상기 주입튜브몸체(10)의 경사면(40)에 상기 산화방지 보조튜브(20)의 경사면(40)이 접한상태로 상기 산화방지 보조튜브(20)의 상단부가 상기 주입튜브몸체(10)의 하부의 내주면에 밀착고정될 수 있다.
도 2는 금형의 케비티부에 주입된 용탕에 산화방지 보조튜브가 침지된 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2에서 보는 바와 같이 상기 산화방지 보조튜브(20)의 하부는 상기 캐비티부(3)에 주입된 용탕(31)에 일정깊이로 침지된 상태로 수직배치된다.
이와 같이 상기 산화방지 보조튜브(20)의 하부가 용탕(31)에 일정깊이로 침지된 경우, 보다 용이하게 용락현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 상기 캐비티부(3)에 용탕을 주입하는 과정 중에 용탕(31)이 상기 캐비티부(3)의 상부방향으로 튀는 현상에 의해 공기에 산화되어 산화물이 발생되는 것을 보다 용이하게 방지할 수 있게 되고, 이로 인해 최종 제품의 품질이 우수해질 수 있게 된다.
상기 산화방지 보조튜브(20)는 다양한 재질로 이루어질 수 있겠으나, 특히 상기 산화방지 보조튜브(20)가 고온의 용탕(31)에 의해 파손되는 것을 방지하기 위해, 상기 산화방지 보조튜브(20)는 내열재질인 세라믹재질로 이루어지는 것이 좋다.
상기 주입튜브몸체(10) 또한 다양한 재질로 이루어질 수 있겠으나, 특히 고온의 용탕(31)에 의해 상기 주입튜브몸체(10)가 파손되는 것을 방지하기 위해, 상기 주입튜브몸체(10) 역시 내열재질인 세라믹재질로 이루어지는 것이 좋다.
다음으로, 상기 세라믹필터(30)는 상기 산화방지 보조튜브(20)내에 고정되어 용탕(31)내의 산화물을 여과하게 된다.
상기 세라믹필터(30)를 상기 산화방지 보조튜브(20)내에 보다 용이하게 수평고정시키기 위해, 일예로, 도 1에서 보는 바와 같이 상기 산화방지 보조튜브(20)의 상측의 내주면에는 상기 산화장지 보조튜브(20)의 내측으로 수평돌출되는 환형형상 등으로 형성될 수 있는 돌출턱(210)이 형성될 수 있다.
상기 돌출턱(210)의 상부에 '┗'형상 등으로 환형홈(220)이 형성될 수 있고, 상기 환형홈(220)에 상기 세라믹 필터(30)가 수평안착될 수 있다.
다음으로, 상기 산화방지 보조튜브(20)의 용이한 하강제어와 상기 산화방지 보조튜브(20)의 하단부와 상기 캐비티부(3) 사이의 틈새(G)사이로 용탕이 원활히 공급될 수 있도록 하기 위해, 상기 산화방지 보조튜브(20)의 환형홈(220)의 바닥면으로부터 상기 산화방지 보조튜브(20)의 하단까지의 길이(L1)는 20~70mm이고, 용탕(31) 내에 침지되는 상기 산화방지 보조튜브(20)의 하부의 침지깊이(L2)는 10 ~ 50mm인 것이 좋다.
상기 산화방지 보조튜브(20)의 환형홈(220)의 바닥면으로부터 상기 산화방지 보조튜브(20)의 하단까지의 길이(L1)가 20mm 미만인 경우, 상기 주입튜브몸체(10)를 따라 하강하는 상기 산화방지 보조튜브(20)의 하강제어가 쉽지 않은 문제점이 있다.
상기 산화방지 보조튜브(20)의 환형홈(220)의 바닥면으로부터 상기 산화방지 보조튜브(20)의 하단까지의 길이(L1)가 70mm 초과인 경우, 상기 산화방지 보조튜브(20)의 하단부와 상기 캐비티부(3) 사이의 틈새(G)사이로 용탕이 원활히 통과하기가 어려운 문제점이 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명은 철 또는 비철금속을 용융하여 형성된 용탕(31)을 금형의 캐비티부(3)에 주입할 때 용락현상과 산화현상을 효과적으로 방지할 수 있는 이점이 있다.
10; 주입튜브몸체,
20; 산화방지 보조튜브,
30; 세라믹필터.
30; 세라믹필터.
Claims (4)
- 금형의 캐비티부에 용탕을 주입하기 위한 주단조용 용탕주입장치에 있어서,
상측에서 하측으로 갈수록 내경이 작아지도록 형성되는 주입튜브몸체와;
상단부가 상기 주입튜브몸체의 하부의 내주면에 고정된 상태로 하측으로 연장형성되고, 용탕주입시 주입된 용탕 내에 침지된 상태로 배치되는 산화방지 보조튜브와;
상기 산화방지 보조튜브 내에 고정되는 세라믹 필터;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용락 및 산화방지용 주단조용 용탕주입장치.
- 제1항에 있어서,
상기 산화방지 보조튜브는 세라믹재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용락 및 산화방지용 주단조용 용탕주입장치.
- 제2항에 있어서,
상기 산화방지 보조튜브의 상측의 내주면에 단차형성된 환형홈이 형성되고,
상기 세라믹 필터는 상기 산화방지 보조튜브의 환형홈에 안착되는 것을 특징으로 하는 용락 및 산화방지용 주단조용 용탕주입장치.
- 제3항에 있어서,
상기 산화방지 보조튜브의 환형홈의 바닥면으로부터 상기 산화방지 보조튜브의 하단까지의 길이는 20~70mm이고,
용탕 내에 침지되는 상기 산화방지 보조튜브의 하부의 침지깊이는 10 ~ 50mm인 것을 특징으로 하는 용락 및 산화방지용 주단조용 용탕주입장치.
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