KR20180007800A - 다이캐스팅용 칠 벤트 - Google Patents

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KR20180007800A KR1020160089170A KR20160089170A KR20180007800A KR 20180007800 A KR20180007800 A KR 20180007800A KR 1020160089170 A KR1020160089170 A KR 1020160089170A KR 20160089170 A KR20160089170 A KR 20160089170A KR 20180007800 A KR20180007800 A KR 20180007800A
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Abstract

본 발명은 다이캐스팅용 금형에 사용되는 칠 벤트로서 용탕이 직접 접촉되는 영역은 상기 다이캐스팅용 금형의 금속보다 열전도도가 높은 금속으로 형성되며, 다른 영역은 상기 다이캐스팅용 금형과 동일한 금속으로 형성되는 다이캐스팅용 칠 벤트를 개시한다.
본 발명에 따른 다이캐스팅용 칠 벤트는 열전도도가 높아 다이캐스팅 과정에서 용탕 내부의 가스를 효율적으로 제거하여 다이캐스팅 제품의 내부에 결합이 생성되는 것을 최소화하는 효과가 있다.

Description

다이캐스팅용 칠 벤트 {Chill Vent for Die Casting}
본 발명은 알루미늄 합금 또는 마그네슘 합금의 다이캐스팅(Die Casting)용 금형에 설치되는 다이캐스팅용 칠 벤트에 관한 것이다.
일반적으로 다이캐스팅용 금형은 합금강인 SKD61 또는 SKD11로 제조되며, 용해된 금속과 직접적으로 접촉한다. 다이캐스팅 과정에서 고온의 용탕은 금형의 열전도도에 따라 냉각 속도가 빨라지거나 느려지게 되며, 냉각 속도는 다이캐스팅 제품의 조직과 특성 및 불량률에 영향을 미치게 된다. 또한, 다이 캐스팅 과정에서 용탕 내부에 존재하는 가스가 용이하게 배출되어야 하는데 금형의 열전도도가 낮은 경우에 오버플로우(Over Flow)에서 충분하게 가스 배출이 이루어지지 않는다. 다이캐스팅 과정에서 다이캐스팅 금형의 내부에서 용탕의 응고가 진행되어 미쳐 빠져나가지 못한 가스는 다이캐스팅 제품 내부의 기공 불량을 초래하며, 이는 후처리 공정(예를 들어 도색 또는 도금)에서 불량을 초래한다.
다이캐스팅 과정에서 다이캐스팅용 금형의 가스 배출을 용이하게 하기 위하여 금형의 오버플로우에 벤트를 설치한다. 일반적으로 칠 벤트는 다이 캐스팅용 금형과 동일한 금속인 SKD61 또는 SKD11로 제조된다. 칠 벤트는 SKD61 또는 SKD11로 제조되는 경우에 낮은 열전도도로 인하여 열 전달이 늦어 가스 벤트로서의 충분한 역할을 할 수가 없다. 또한 다이캐스팅 과정에서 사출 압력을 높여 고압으로 주조하는 경우에 용탕이 응고되기 전에 높은 사출 압력으로 인해 용탕이 칠 벤트의 외부로 비산하는 현상이 발생하여 작업 환경에 좋지 않은 영향을 미친다.
SKD61 또는 SKD11로 제조되는 칠 벤트의 낮은 열전도도와 높은 사출 압력으로 인한 문제를 해결하기 위하여 전체가 베릴륨동합금으로 형성되는 칠 벤트가 개발되었다. 베릴륨동합금은 열 전도도가 높고 기계적 특성이 우수한 특성을 갖고 있다. 그러나 베릴륨동합금이 고가이므로, 베릴륨동합금으로 제조되는 칠 벤트는 제조 비용이 증가된다. 또한, 베릴륨동합금은 고체 상태에서는 인체에 큰 문제가 되지 않으나, 다이캐스팅 과정에서 고온으로 가열될 때 발생되는 베릴륨의 흄(fume)은 인체에 치명적인 영향을 미치므로 작업 환경에 나쁜 영향을 줄 수 있다. 이러한 이유로 상기 베릴륨동합금으로 제조되는 칠 벤트는 고가이면서도 제조 환경이 좋지 않은 실정이다.
본 발명은 열전도도가 높아 다이캐스팅 과정에서 다이캐스팅 제품에 내부 결합이 발생되는 것을 최소화시키며, 제조 원가가 낮은 다이캐스팅용 칠 벤트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다이캐스팅용 칠 벤트는 다이캐스팅용 금형에 사용되는 칠 벤트로서 용탕이 직접 접촉되는 영역은 상기 다이캐스팅용 금형의 금속보다 열전도도가 높은 금속으로 형성되며, 다른 영역은 상기 다이캐스팅용 금형과 동일한 금속으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다이캐스팅용 칠 벤트는 블록 형상이며 상면에 하부 방향으로 하부 본체 홈이 형성되는 하부 본체와, 상면 일측에서 상기 하부 본체 홈으로 관통되는 하부 본체 유입구 및 상면 타측에서 상기 하부 본체 홈으로 관통되는 하부 본체 유출구를 구비하는 하부 본체부와, 상기 하부 본체보다 열전도도가 높은 금속으로 형성되며 상기 하부 본체 홈에 삽입되는 하부 벤트 몸체와, 상기 하부 본체 유입구와 연통되는 하부 벤트 유입구 및 상기 하부 본체 유출구와 연통되는 하부 벤트 유출구를 구비하는 하부 벤트부와, 블록 형상이며 하면에 상부 방향으로 상부 본체 홈이 형성되는 상부 본체를 구비하는 하부 본체부와, 상기 상부 본체보다 열전도도가 높은 금속으로 형성되며, 상기 상부 본체 홈에 삽입되는 상부 벤트 몸체를 구비하며, 상기 하부 벤트와 함께 벤트 통로를 형성하는 상부 벤트부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부 본체부와 상부 본체부는 SKD61 또는 SKD 11 또는 SCM440등의 합금강으로 형성되며, 상기 하부 벤트부와 상부 벤트부는 동합금으로 이종접합되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 하부 벤트부는 상기 하부 벤트 몸체의 상면에서 하부 방향으로 연장되며, 상기 벤트 통로의 영역에 형성되는 하부 벤트 메인 홈과,
상기 하부 벤트 메인 홈의 바닥면에서 하부 방향으로 형성되는 하부 벤트 서브 홈을 구비하며, 상기 상부 벤트부는 상기 상부 벤트 몸체의 하면에서 하부 방향으로 돌출되어 상기 하부 벤트 서브 홈에 삽입되며 외주면이 상기 하부 벤트 서브 홈의 내주면과 이격되어 상기 벤트 통로를 형성하는 상부 벤트 돌기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 하부 벤트 서브 홈은 상기 하부 벤트 메인 홈의 폭에 대응되는 길이로 형성되며, 복수 개가 상기 하부 벤트 몸체의 길이 방향으로 서로 이격되어 형성되며, 상기 상부 벤트 돌기는 상기 상부 벤트 몸체가 상기 하부 벤트 몸체와 결합될 때 상기 하부 벤트 서브 홈의 위치에 대응되는 위치에 하부 벤트 서브 홈의 형상에 반대되는 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 하부 벤트 서브 홈은 바닥면이 폭 방향으로 호 형상의 곡면을 이루도록 형성되고, 인접한 상기 하부 벤트 서브 홈과 연결되는 연결부가 호 형상의 곡면을 이루도록 형성되며, 상기 상부 벤트 돌기는 하단부가 폭 방향으로 호 형상의 곡면을 이루도록 형성되며, 인접한 상기 상부 벤트 돌기와 연결되는 연결부가 호 형상의 곡면을 이루도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 하부 벤트 서브 홈은 상기 하부 벤트 메인 홈의 폭에 대응되는 길이로 형성되며, 복수 개가 상기 하부 벤트 몸체의 길이 방향으로 서로 이격되어 형성되며, 상기 상부 벤트 돌기는 가장 일측에 위치하는 상기 상부 벤트 돌기의 돌기 폭이 다른 위치의 상기 상부 벤트 돌기의 돌기 폭보다 넓도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 하부 본체부는 하부 본체 홈의 하부에 통로는 상기 하부 본체 홈의 바닥면으로 하부로 1 ~ 5mm의 위치에 형성되는 하부 냉각 통로를 더 포함하며, 상기 상부 본체부는 상기 상부 본체 홈의 상면으로 하부로 1 ~ 5mm의 위치에 형성되는 상부 냉각 통로를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 다이캐스팅용 칠 벤트는 열전도도가 높아 다이캐스팅 과정에서 용탕 내부의 가스를 효율적으로 제거하여 다이캐스팅 제품의 내부에 결합이 생성되는 것을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 다이캐스팅용 칠 벤트는 열전도도가 높아 다이캐스팅 과정에서 오버플로우를 작게 형성하여 다이캐스팅 공정의 제조 원가를 감소시키는 효과가 있다.
본 발명에 따른 다이캐스팅용 칠 벤트는 SKD61 또는 SKD11로 제조되는 칠 벤트보다 우수한 열전도 특성을 가지며, 베릴륨동합금으로 제작된 칠 벤트보다 제조 가격이 낮으면서도 동등한 특성을 가지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이캐스팅용 칠 벤트의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A에 대한 수직 단면도이다.
도 3은 도 1의 B-B에 대한 수직 단면도이다.
도 4는 도 1의 하부 본체부와 상부 본체부가 결합된 상태의 수직 단면도이다.
도 5는 도 1의 다이캐스팅용 칠 벤트가 다이캐스팅용 금형에 결합된 상태의 수직 단면도이다.
이하에서 실시예와 첨부한 도면을 통하여 본 발명의 다이캐스팅용 칠 벤트에 대하여 구체적으로 설명한다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 다이캐스팅용 칠 벤트에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이캐스팅용 칠 벤트의 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 A-A에 대한 수직 단면도이다. 도 3은 도 1의 B-B에 대한 수직 단면도이다. 도 4는 도 1의 하부 본체부와 상부 본체부가 결합된 상태의 수직 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다이캐스팅용 칠 벤트(10)는, 도 1내지 도 4를 참조하면, 하부 본체부(110)와 하부 벤트부(120)와 상부 본체부(130) 및 상부 벤트부(140)를 포함하여 형성된다.
상기 다이캐스팅용 칠 벤트(10)는 하부 본체부(110)의 상면에 하부 벤트부(120)가 삽입되어 결합되고, 상부 본체부(130)의 하면에 상부 벤트부(140)가 삽입되어 결합되며, 하부 본체부(110)의 상면과 상부 본체부(130)의 하면이 접촉되도록 결합된다. 상기 하부 벤트부(120)와 상부 벤트부(140)는 용탕과 가스가 수용되는 벤트 통로(a)를 형성한다. 상기 벤트 통로(a)는 용탕이 최초 유입되는 영역과 마지막으로 유출되는 영역을 제외하고는 하부 벤트부(120)와 상부 벤트부(140)에 의하여 둘러 쌓여져 형성된다.
상기 다이캐스팅용 칠 벤트(10)는 알루미늄 합금 또는 마그네슘 합금과 같은 비철 합금 금속의 다이캐스팅에 사용되는 다이캐스팅용 금형에 장착되는 칠 벤트로서 용탕이 직접 접촉되는 영역이 다이캐스팅용 금형의 금속보다 열전도도가 높은 금속으로 형성되며, 다른 영역은 상기 다이캐스팅용 금형과 동일한 금속으로 형성된다. 여기서, 상기 용탕이 직접 접촉되는 영역은 하부 벤트부(120)와 상부 벤트부(140)에 의하여 형성되며, 다른 영역은 하부 본체부(110)와 상부 본체부(130)에 의하여 형성된다. 상기 다이캐스팅용 칠 벤트(10)는 다이캐스팅 과정에서 생성되는 가스를 벤트 통로(a)를 통하여 용이하게 배출하면서, 유입되는 용탕을 빠르게 냉각시켜 용탕이 다이캐스팅용 칠 벤트(10)의 외부로 유출되는 것을 방지한다.
상기 다이캐스팅용 칠 벤트(10)는 하부 본체부(110)와 상부 본체부(130)가 SKD61 또는 SKD 11, SCM440과 같은 합금강으로 형성되며, 하부 벤트부(120)와 상부 벤트부(140)가 인청동, 황동과 같은 동합금으로 형성된다. 상기 다이캐스팅용 칠 벤트(10)는 전체적인 구조를 형성하는 하부 본체부(110)와 상부 본체부(130)가 상대적으로 기계적 강도가 높은 합금강으로 형성되며, 하부 본체부(110)와 상부 본체부(130)의 내측에 위치하며 용탕과 접촉하는 부분인 하부 벤트부(120)와 상부 벤트부(140)가 하부 본체부(110)와 상부 본체부(130)보다 열전도도가 높은 동합금으로 형성된다.
상기 다이캐스팅용 칠 벤트(10)는 합금강과 동합금이 이종접합되어 형성되며, 하부 본체부(110)와 상부 본체부(130)가 기계적 강도를 확보하면서 용탕의 냉각 속도를 증가시킨다. 상기 다이캐스팅용 칠 벤트(10)는 용탕의 냉각 효과를 증가시켜 하부 벤트부(120)와 상부 벤트부(140)로 유입되는 용탕의 응고 속도를 증가시키며 다이캐스팅 제품의 내부 결함을 감소시킨다. 상기 다이캐스팅용 칠 벤트(10)는 용탕의 냉각 속도를 증가시킴으로써 용탕의 비산을 감소시켜 작업 환경으로 오염 물질이 배출되는 것을 감소시킨다.
상기 하부 본체부(110)는 하부 본체(111)와 하부 본체 홈(112)과 하부 본체 유입구(113)와 하부 본체 유출구(114) 및 하부 냉각 통로(115)를 포함하여 형성된다.
상기 하부 본체(111)는 다이캐스팅용 칠 벤트(10)의 절반에 대응되는 형상인 블록 형상으로 형성된다. 예를 들면, 상기 하부 본체(111)는 육면체 또는 반원기둥과 같은 블록 형상으로 형성될 수 있다.
상기 하부 본체(111)는 금형 제작에 사용되는 다양한 합금강으로 형성되며, 바람직하게는 SKD61, SKD 11, SCM 440등과 같은 합금강으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 하부 본체(111)는 저탄소강(0.1 ~ 0.5wt%C)을 열처리하여 HRC 55이상의 경도를 갖도록 형성될 수 있다. 상기 하부 본체(111)는 칠 벤트가 충분한 강도를 갖도록 받침 역할을 한다. 또한, 상기 하부 본체(111)는 다이캐스팅 과정에서 다이캐스팅 압력에 의하여 하부 벤트부(120)가 변형되는 것을 방지한다.
<하부 본체가 하부 벤트부를 감싸므로 하부 본체로 표현하는 것이 적정한 것으로 보입니다.>
상기 하부 본체 홈(112)은 하부 본체(111)의 상면에서 하부 방향으로 형성되는 홈으로 형성된다. 상기 하부 본체 홈(112)은 하부 본체(111)의 각 측면을 따라 측벽이 존재하도록 형성된다. 상기 하부 본체 홈(112)은 하부 벤트부(120)를 내부에 수용한다. 상기 하부 본체 홈(112)에 수용되는 하부 벤트부(120)는 각 측벽에 의하여 감싸지도록 결합된다. 상기 하부 본체 홈(112)은 하부 벤트부(120)를 내부에 수용할 수 있도록 소정 깊이와 넓이 및 길이로 형성된다.
상기 하부 본체 유입구(113)는 하부 본체(111)의 상면 일측에서 일측면으로부터 하부 본체 홈(112)으로 관통되도록 형성된다. 상기 하부 본체 유입구(113)는 다이캐스팅용 금형의 오버플로우와 연결되어 용탕과 가스가 배출되어 벤트 통로(a)로 유입되는 경로를 제공한다. 상기 하부 본체 유입구(113)는 다이캐스팅용 금형의 오버플로우의 형상에 대응되는 형상으로 형성되며, 소정 폭과 높이로 형성된다.
상기 하부 본체 유출구(114)는 하부 본체(111)의 상면 타측에서 타측면으로부터 하부 본체 홈(112)으로 관통되도록 형성된다. 상기 하부 본체 유출구(114)는 벤트 통로(a)로 유입된 가스와 용탕이 외부로 유출되는 경로를 제공한다. 상기 하부 본체 유입구(113)는 다이캐스팅용 금형의 오버플로우의 형상에 대응되는 형상으로 형성되며, 소정 폭과 높이로 형성된다.
상기 하부 냉각 통로(115)는 하부 본체 홈(112)의 하부에 형성되어 냉각수가 흐르는 냉각수 통로로 형성된다. 상기 하부 냉각 통로(115)는 타측면에 형성되는 유입구와 유출구 및 하부 본체(111)의 내부에 형성되는 냉각수 통로를 포함한다. 상기 하부 냉각 통로(115)는 하부 본체(111)의 내부에 다양한 형상의 냉각수 통로로 형성될 수 있다. 상기 하부 냉각 통로(115)는 하부 본체(111)의 타측면에서 내부 방향으로 연장되어 형성되고 다시 타측면으로 관통되어 전체적으로 "ㄷ"자 형상을 이루도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 하부 냉각 통로(115)는 하부 본체(111)의 내부에서 지그재그 형상으로 형성될 수 있다.
상기 하부 냉각 통로(115)는 하부 본체(111)와 하부 벤트부(120)를 냉각시키기 위한 냉각수가 흐르는 경로를 제공한다. 따라서, 상기 하부 냉각 통로(115)는 하부 본체 홈(112)의 바닥면으로 하부로 1 ~ 5mm의 깊이에 형성된다. 상기 하부 냉각 통로(115)의 깊이가 너무 깊으면, 하부 벤트부(120)가 효율적으로 냉각될 수 없다. 또한, 상기 하부 냉각 통로(115)의 깊이가 너무 낮으면 하부 냉각 통로(115)의 가공이 어려울 수 있다.
상기 하부 벤트부(120)는 하부 벤트 몸체(121)와 하부 벤트 메인 홈(122)과 하부 벤트 서브 홈(123)과 하부 벤트 유입구(124) 및 하부 벤트 유출구(125)를 포함하여 형성된다. 상기 하부 벤트부(120)는 상부 벤트부(140)와 함께 용탕과 가스가 유입되는 벤트 통로(a)를 형성한다. 상기 벤트 통로(a)는 하부 벤트 유입구(124)와 하부 벤트 유출구(125) 사이에 형성된다.
상기 하부 벤트 몸체(121)는 하부와 측부가 하부 본체 홈(112)의 형상에 대응되는 블록 형상으로 형성된다. 예를 들면, 상기 하부 본체 홈(112)이 육면체 형상의 홈으로 형성되는 경우에 하부 벤트 몸체(121)도 육면체 형상으로 형성된다. 상기 하부 본체 홈(112)이 반원기둥 형상의 홈으로 형성되는 경우에 하부 벤트 몸체(121)도 반원기둥 형상으로 형성된다.
상기 하부 벤트 몸체(121)는 바람직하게는 두께가 10 ~ 40mm의 두께를 가지도록 형성된다. 상기 하부 벤트 몸체(121)의 두께가 너무 얇으면 하부 벤트부(120)의 냉각 효과가 감소한다. 상기 하부 벤트 몸체(121)의 두께가 너무 두꺼우면 제조 비용이 증가하는 등 다이캐스팅용 칠 벤트(10)를 이종 접합 금속으로 사용하는 의미가 없다.
상기 하부 벤트 몸체(121)는 하부 본체 홈(112)에 삽입되어 결합된다. 상기 하부 벤트 몸체(121)는 하부 본체 홈(112)의 깊이에 대응되는 높이로 형성된다. 상기 하부 벤트 몸체(121)는 상면이 하부 본체(111)의 상면과 동일 평면을 이루도록 하부 본체 홈(112)에 결합된다.
상기 하부 벤트 몸체(121)는 하부 본체(111)보다 열전도도가 높은 금속으로 형성된다. 상기 하부 벤트 몸체(121)는 바람직하게는 동합금으로 형성되며, 인청동, 황동과 같은 동합금으로 형성될 수 있다. 상기 하부 벤트 몸체(121)는 하부 본체 홈(112)에 삽입된 후에 이종접합에 의하여 결합된다.
상기 하부 벤트 몸체(121)를 하부 본체 홈(112)에 삽입하여 하부 본체(111)와 접합하는 접합 방법은 여러 방법으로 접합 방법이 사용될 수 있다. 상기 다이캐스팅용 칠 벤트(10)는 접합계면이 우수하고 접합강도가 10kgf/㎟이상일 것을 필요로 한다. 상기 다이캐스팅용 칠 벤트(10)에 사용되는 접합 방법은 하부 본체 홈(112)에 동합금을 용해하여 주입한 후 열처리하는 주조 방법이 사용될 수 있다. 또한, 상기 접합 방법은 하부 벤트 몸체(121)를 하부 본체 홈(112)을 각각 가공하고 하부 본체 홈(112)에 하부 벤트 몸체(121)를 삽입한 후에 흑연 지그등을 이용하여 가압하면서 가열하여 확산 접합하는 방법이 사용될 수 있다. 상기와 같은 접합 방법은 하부 본체(111)에 하부 벤트 몸체(121)의 금속에 의한 충분한 확산층을 형성하여 하부 벤트 몸체(121)가 하부 본체 홈(112)으로부터 분리 또는 탈락되는 것을 막을 수 있는 충분한 접합 강도를 부여한다.
상기 하부 벤트 메인 홈(122)은 하부 벤트 몸체(121)의 상면에서 하부 방향으로 연장되는 홈 형상으로 형성된다. 상기 하부 벤트 메인 홈(122)은 벤트 통로(a)가 형성되는 영역에 형성된다. 상기 하부 벤트 메인 홈(122)은 벤트 통로(a)를 형성하므로 하부 벤트 몸체(121)의 길이 방향으로 연장되는 메인 홈 길이를 가지며, 폭 방향으로 연장되어 메인 홈 폭을 가진다. 이때, 상기 메인 폭 길이는 상기 하부 벤트 몸체(121)의 길이보다 작은 길이로 형성되어 일측과 타측에 하부 벤트 유입구(124) 및 하부 벤트 유출구(125)가 형성될 수 있도록 한다. 상기 메인 홈 폭은 하부 벤트 몸체(121)의 전체 폭보다 작은 폭으로 형성되어 하부 벤트 몸체(121)의 전후측에 측벽이 형성되도록 한다. 상기 하부 벤트 메인 홈(122)은 필요로 하는 벤트 통로(a)의 높이에 대응되는 메인 홈 깊이를 가진다.
상기 하부 벤트 서브 홈(123)은 하부 벤트 메인 홈(122)의 바닥면에서 하부 방향으로 형성되며, 복수 개가 하부 벤트 몸체(121)의 길이 방향으로 서로 이격되어 형성된다. 상기 하부 벤트 서브 홈(123)은 하부 방향으로 수직 방향에 대하여 경사지게 형성되며, 바람직하게는 30 ~ 45°로 경사지게 형성될 수 있다. 상기 하부 벤트 서브 홈(123)이 경사지게 형성되는 경우에 용탕과 하부 벤트 몸체(121)의 접촉 면적을 증가시켜 용탕을 보다 효율적으로 냉각시킬 수 있다.
상기 하부 벤트 서브 홈(123)은 하부 벤트 메인 홈(122)의 폭에 대응되는 길이로 형성된다. 상기 하부 벤트 서브 홈(123)은 하부 벤트 몸체(121)의 길이 방향으로 복수 개가 이격되어 형성되므로, 형성되는 전체 개수에 따라 각각의 폭이 결정될 수 있다. 다만, 상기 하부 벤트 서브 홈(123)에서 가장 일측에 위치하는 하부 벤트 서브 홈(123a)의 폭이 다른 위치의 하부 벤트 서브 홈(123b)보다 폭이 넓도록 형성된다. 여기서, 일측은 용탕이 벤트 통로(a)로 유입되는 방향을 의미한다. 상기 하부 벤트 서브 홈(123)에서 가장 일측에 위치하는 하부 벤트 서브 홈(123a)은 다른 위치의 하부 벤트 서브 홈(123b)보다 5 ~ 15%로 폭이 크게 형성될 수 있다.
상기 하부 벤트 서브 홈(123)은 바닥면이 폭 방향으로 호 형상의 곡면을 이루도록 형성된다. 또한, 상기 하부 벤트 서브 홈(123)은 인접한 하부 벤트 서브 홈(123)과 연결되는 연결부가 호 형상의 곡면을 이루도록 형성된다. 상기 하부 벤트 서브 홈(123)은 하부 벤트 몸체(121)의 길이 방향으로 바닥면과 연결부가 곡면을 이루도록 형성되어, 벤트 통로(a)에서 용탕과 가스가 원활하게 흐르도록 한다.
상기 하부 벤트 유입구(124)는 하부 벤트부(120)의 일측에서 하부 본체 유입구(113)와 하부 벤트 메인 홈(122)에 연결하도록 형성된다. 상기 하부 벤트 유입구(124)는 일단이 하부 본체 유입구(113)에 대응되는 형상으로 형성되어 하부 본체 유입구(113)와 연통된다. 또한, 상기 하부 벤트 유입구(124)는 타단이 하부 벤트 메인 홈(122)에 대응되는 형상으로 형성되어 하부 벤트 메인 홈(122)에 연통된다. 상기 하부 벤트 유입구(124)는 하부 본체 유입구(113)와 하부 벤트 메인 홈(122)의 형상에 따라 중간 부분이 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 하부 벤트 유입구(124)는 하부 벤트 메인 홈(122) 방향으로 가면서 폭이 넓어지고 높이가 감소되도록 형성될 수 있다.
상기 하부 벤트 유입구(124)는 하부 본체 유입구(113)를 통하여 유입되는 용탕과 가스가 벤트 통로(a)로 유입되도록 한다. 한편, 상기 하부 벤트 유입구(124)는 벤트 통로(a)의 일부를 형성할 수 있다.
상기 하부 벤트 유출구(125)는 하부 벤트부(120)의 타측에서 하부 벤트 메인 홈(122)과 하부 본체 유출구(114)를 연결하도록 형성된다. 상기 하부 벤트 유출구(125)는 일단이 하부 벤트 메인 홈(122)에 대응되는 형상으로 형성되어 하부 벤트 메인 홈(122)에 연통된다. 또한, 상기 하부 벤트 유입구(124)는 타단이 하부 본체 유출구(114)에 대응되는 형상으로 형성되어 하부 본체 유출구(114)와 연통된다. 상기 하부 벤트 유출구(125)는 벤트 통로(a)로 유입된 가스가 칠 벤트의 외부로 유출되도록 한다. 한편, 상기 하부 벤트 유출구(125)는 벤트 통로(a)의 일부를 형성할 수 있다.
상기 상부 본체부(130)는 상부 본체(131)와 상부 본체 홈(132) 및 상부 냉각 통로(135)를 포함하여 형성된다.
상기 상부 본체(131)는 다이캐스팅용 칠 벤트(10)의 절반에 대응되는 형상인 블록 형상으로 형성된다. 예를 들면, 상기 상부 본체(131)는 육면체 또는 반원기둥과 같은 블록 형상으로 형성될 수 있다. 상기 상부 본체(131)는 하면이 하부 본체(111)의 상면과 대향하도록 결합된다.
상기 상부 본체(131)는 금형 제작에 사용되는 다양한 합금강으로 형성되며, 바람직하게는 하부 본체(111)와 동일한 재질로 형성된다.
상기 상부 본체 홈(132)은 상부 본체(131)의 하면에서 상부 방향으로 형성되는 홈으로 형성된다. 상기 하부 본체 홈(112)은 상부 본체(131)의 각 측면을 따라 측벽이 존재하도록 형성된다. 상기 상부 본체 홈(132)은 하부 본체 홈(112)에 대칭인 형상으로 형성될 수 있다. 상기 상부 본체 홈(132)은 상부 벤트부(140)를 내부에 수용한다. 상기 상부 본체 홈(132)에 수용되는 상부 벤트부(140)는 각 측벽에 의하여 감싸지도록 결합된다. 상기 상부 본체 홈(132)은 상부 벤트부(140)를 내부에 수용할 수 있도록 소정 깊이와 넓이 및 길이로 형성된다.
상기 상부 본체 홈(132)은 길이가 하부 본체 홈(112)의 길이와 동일하게 형성될 수 있다. 또한, 상기 상부 본체 홈(132)은 폭이 하부 벤트 메인 홈(122)의 폭과 동일한 폭 또는 하부 본체 홈(112)의 폭과 동일한 폭으로 형성될 수 있다. 상기 상부 본체(131)는 길이 방향의 양측에서는 하면이 하부 본체(111)의 상면과 전체적으로 접촉한다. 또한, 상기 상부 본체(131)는 폭 방향의 양측에서는 하면이 하부 벤트 몸체(121)의 상면과 전체적으로 접촉하거나, 일부가 하부 벤트 본체의 상면과 접촉한다.
상기 상부 냉각 통로(135)는 상부 본체(131)를 냉각시키기 위한 냉각수가 흐르는 냉각수 통로로 형성된다. 상기 상부 냉각 통로(135)는 타측면에 형성되는 유입구와 유출구 및 상부 본체(131)의 내부에 형성되는 냉각수 통로를 포함한다. 상기 상부 냉각 통로(135)는 상부 본체(131)의 내부에 다양한 형상의 냉각수 통로로 형성될 수 있다. 상기 상부 냉각 통로(135)는 상부 본체(131)의 타측면에서 내부 방향으로 연장되어 형성되고 다시 타측면으로 관통되어 전체적으로 "ㄷ"자 형상을 이루도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 상부 냉각 통로(135)는 상부 본체(131)의 내부에서 지그재그 형상으로 형성될 수 있다.
상기 상부 냉각 통로(135)는 상부 본체(131)와 상부 벤트부(140)를 냉각시키기 위한 냉각수가 흐르는 경로를 제공한다. 따라서, 상기 상부 냉각 통로(135)는 상부 본체 홈(132)의 상면으로 하부로 1 ~ 5mm의 위치에 형성된다. 상기 상부 냉각 통로(135)의 위치가 너무 멀면 상부 벤트부(140)가 효율적으로 냉각될 수 없다. 또한, 상기 상부 냉각 통로(135)의 위치가 너무 가까우면 상부 냉각 통로(135)의 가공이 어려울 수 있다.
상기 상부 벤트부(140)는 상부 벤트 몸체(141) 및 상부 벤트 돌기(143)를 포함하여 형성된다. 상기 상부 벤트부(140)는 하부 벤트부(120)와 함께 용탕과 가스가 유입되는 벤트 통로(a)를 형성한다.
상기 벤트 통로(a)는 그 높이가 0.5 ~ 1.5mm가 되도록 형성되며, 벤트 통로(a)로 진입된 용탕이 하부 벤트 유출구(125)에 도달하기 전에 응고되도록 용탕을 냉각시킨다.
상기 상부 벤트 몸체(141)는 하부와 측부가 상부 본체 홈(132)의 형상에 대응되는 블록 형상으로 형성된다. 예를 들면, 상기 상부 본체 홈(132)이 육면체 형상의 홈으로 형성되는 경우에 상부 벤트 몸체(141)도 육면체 형상으로 형성된다. 상기 상부 본체 홈(132)이 반원기둥 형상의 홈으로 형성되는 경우에 상부 벤트 몸체(141)도 반원기둥 형상으로 형성된다. 상기 상부 벤트 몸체(141)는 상부 본체 홈(132)에 삽입되어 결합된다. 상기 상부 벤트 몸체(141)는 상부 본체 홈(132)의 깊이에 대응되는 높이로 형성된다. 상기 상부 벤트 몸체(141)는 하면이 상부 본체(131)의 하면과 동일 평면을 이루도록 하부 본체 홈(112)에 결합된다.
상기 상부 벤트 몸체(141)는 바람직하게는 두께가 10 ~ 40mm의 두께를 가지도록 형성된다. 상기 상부 벤트 몸체(141)의 두께가 너무 얇으면 상부 벤트부(140)의 냉각 효과가 감소한다. 상기 상부 벤트 몸체(141)의 두께가 너무 두꺼우면 제조 비용이 증가하는 등 이종 접합 금속을 사용하는 의미가 없다.
상기 상부 벤트 몸체(141)는 상부 본체(131)보다 열전도도가 높은 금속으로 형성된다. 상기 상부 벤트 몸체(141)는 하부 벤트 몸체(121)와 동일한 금속으로 형성될 수 있다. 상기 상부 벤트 몸체(141)는 바람직하게는 동합금으로 형성되며, 인청동, 황동과 같은 동합금으로 형성될 수 있다. 상기 상부 벤트 몸체(141)는 상부 본체 홈(132)에 삽입된 후에 이종접합에 의하여 결합된다. 상기 이종접합 방법에 대하여는 하부 벤트 몸체(121)의 이종접합 방법에서 설명한 바 있으므로 여기서 상세한 설명은 생략한다.
상기 상부 벤트 돌기(143)은 상부 벤트 몸체(141)의 하면에서 하부 방향으로 돌출되어 형성된다. 상기 상부 벤트 돌기(143)는 하부 벤트 서브 홈(123)에 삽입되며, 외주면이 하부 벤트 서브 홈(123)의 내주면과 이격되어 벤트 통로(a)를 형성한다.
상기 상부 벤트 돌기(143)는 수직 방향에 대하여 경사지게 형성되며, 바람직하게는 30 ~ 45°로 경사지게 형성될 수 있다. 이 경우에 상기 벤트 통로(a)가 수직 방향에 대하여 경사지게 형성된다. 따라서, 상기 벤트 통로(a)는 벤트 통로(a)를 흐르는 용탕과 상부 벤트 몸체(141)와의 접촉 면적을 증가시켜 용탕을 보다 효율적으로 냉각시킨다.
상기 상부 벤트 돌기(143)는 상부 벤트 몸체(141)가 하부 벤트 몸체(121)와 결합될 때 하부 벤트 서브 홈(123)이 형성되는 위치에 대응되는 위치에 형성된다. 상기 상부 벤트 돌기(143)는 상부 벤트 몸체(141)의 하면에 하부 벤트 서브 홈(123)의 형상에 반대되는 형상으로 형성된다. 상기 상부 벤트 돌기(143)는 하부 벤트 서브 홈(123)에 삽입될 때 외주면이 하부 벤트 서브 홈(123)의 내주면과 소정 거리로 이격되도록 형성된다. 상기 상부 벤트 돌기(143)는 하부 벤트 서브 홈(123)과 함께 용탕 및 가스가 흐르는 벤트 통로(a)를 형성한다.
상기 상부 벤트 돌기(143)는 하부 벤트 서브 홈(123)과 같이 복수 개가 상부 벤트 몸체(141)의 길이 방향으로 서로 이격되어 형성된다. 상기 상부 벤트 돌기(143)는 상부 벤트 몸체(141)의 폭에 대응되는 길이 또는 작은 길이로 형성될 수 있다. 상기 상부 벤트 돌기(143)는 상부 벤트 본체의 길이 방향으로 복수 개가 이격되어 형성되므로, 형성되는 전체 개수에 따라 돌기 폭이 결정될 수 있다. 다만, 상기 상부 벤트 돌기(143)에서 가장 일측에 위치하는 상부 벤트 돌기(143a)의 돌기 폭이 다른 위치의 상부 벤트 돌기(143b)의 돌기 폭보다 넓도록 형성된다. 여기서, 일측은 용탕이 벤트 통로(a)로 유입되는 방향을 의미한다. 상기 상부 벤트 돌기(143)에서 가장 일측에 있는 상부 벤트 돌기(143a)는 상대적으로 높은 온도 및 압력의 용탕과 접촉하므로 강도를 증가시키는 것이 필요하므로, 다른 위치의 상부 벤트 돌기(143b)보다 5 ~ 15%로 두께가 두껍게 형성될 수 있다.
상기 상부 벤트 돌기(143)는 하단부가 폭 방향으로 호 형상 또는 일정한 각도를 형성하는 복수의 평면의 곡면을 이루도록 형성된다. 또한, 상기 상부 벤트 돌기(143)는 인접한 상부 벤트 돌기(143)와 연결되는 연결부가 호 형상의 곡면을 이루도록 형성된다. 상기 상부 벤트 서브 홈은 하부 벤트 몸체(121)의 길이 방향으로 바닥면과 연결부가 곡면을 이루도록 형성되어, 벤트 통로(a)에서 용탕과 가스가 원활하게 흐르도록 한다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 다이캐스팅용 칠 벤트의 작용에 대하여 설명한다.
도 5는 도 1의 다이캐스팅용 칠 벤트가 다이캐스팅용 금형에 결합된 상태의 수직 단면도이다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 다이캐스팅용 칠 벤트(10)가 결합되는 다이캐스팅용 금형은, 도 5를 참조하면, 금형 몸체부(20)와 슬리브(30) 및 플런저(40)를 포함하여 형성된다. 다만, 상기 다이캐스팅용 금형은 제조되는 다이캐스팅 제품의 형상에 따라 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 추가적인 구성을 포함하여 형성될 수 있다.
상기 금형 몸체부(20)는 다이캐스팅 제품의 형상에 대응되는 성형 캐비티(21)가 내부에 형성되며, 일측에 용탕이 성형 캐비티(21)로 유입되는 경로인 용탕 주입구(22)가 형성되고, 타측에 성형 캐비티(21)를 채우고 남은 용탕이 배출되는 오버플로우(23)가 형성된다. 또한, 상기 금형 몸체부(20)는 오버플로우(23)와 연결되며 다이캐스팅용 칠 벤트(10)가 결합되는 벤트 캐비티(24)가 형성된다.
상기 슬리브(30)는 용탕 주입구(22)에 결합되며, 슬리브 주입구(31)를 통하여 주입되는 용탕을 용탕 주입구(22)로 공급한다. 상기 슬리브(30)는 일측에 플런저(40)가 삽입되는 플런저 주입구(32)가 형성된다.
상기 플런저(40)는 슬리브(30)의 플런저 주입구(32)에 이동 가능하게 결합되며, 슬리브 주입구를 통하여 주입되는 용탕을 금형 몸체부의 용탕 주입구로 주입한다.
상기 다이캐스팅용 칠 벤트(10)는 금형 몸체부의 벤트 캐비티에 삽입되어 결합된다. 상기 다이캐스팅용 칠 벤트(10)는 하부 본체 유입구(113)가 오버플로우에 결합되며 용탕과 가스가 외부로 배출되는 경로를 형성한다. 상기 다이캐스팅용 칠 벤트(10)는 용탕과 가스가 유입되는 벤트 통로(a)가 열전도도가 상대적으로 높은 동합금으로 형성되므로 용탕의 냉각 효율이 높다. 따라서, 상기 다이캐스팅용 칠 벤트(10)는 오버플로우를 통하여 유입되는 가스를 배출시키고 용탕을 신속하게 냉각시킨다.
상기 다이캐스팅용 칠 벤트(10)는 벤트 통로(a)가 U자 또는 일정한 각도를 갖는 곡면이 반복되는 형상으로 형성되며 수직 방향에 대하여 소정 각도로 경사지게 형성되므로, 용탕이 하부 벤트부(120) 및 상부 벤트부(140)와 접촉되는 면적을 증가시키고 용탕이 벤트 통로(a)로 유입되면서 상부 벤트 돌기(143)에 의하여 저항을 받아 흐름이 늦어지게 된다. 따라서, 상기 벤트 통로(a)로 유입되는 용탕은 빠른 시간에 냉각되어 응고될 수 있다.
10: 다이캐스팅용 칠 벤트
110: 하부 본체부
111: 하부 본체 112: 하부 본체 홈
113: 하부 본체 유입구 114: 하부 본체 유출구
115: 하부 냉각 통로
120: 하부 벤트부
121: 하부 벤트 몸체 122: 하부 벤트 메인 홈
123: 하부 벤트 서브 홈 124: 하부 벤트 유입구
125: 하부 벤트 유출구
130: 상부 본체부
131: 상부 본체 132: 상부 본체 홈
135: 상부 냉각 통로
140: 상부 벤트부
141: 상부 벤트 몸체 143: 상부 벤트 돌기
20: 금형 몸체부 30: 슬리부
40: 플런저

Claims (8)

  1. 다이캐스팅용 금형에 사용되는 칠 벤트로서
    용탕이 직접 접촉되는 영역은 상기 다이캐스팅용 금형의 금속보다 열전도도가 높은 금속으로 형성되며, 다른 영역은 상기 다이캐스팅용 금형과 동일한 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 칠 벤트.
  2. 블록 형상이며 상면에 하부 방향으로 하부 본체 홈이 형성되는 하부 본체와, 상면 일측에서 상기 하부 본체 홈으로 관통되는 하부 본체 유입구 및 상면 타측에서 상기 하부 본체 홈으로 관통되는 하부 본체 유출구를 구비하는 하부 본체부와,
    상기 하부 본체보다 열전도도가 높은 금속으로 형성되며 상기 하부 본체 홈에 삽입되는 하부 벤트 몸체와, 상기 하부 본체 유입구와 연통되는 하부 벤트 유입구 및 상기 하부 본체 유출구와 연통되는 하부 벤트 유출구를 구비하는 하부 벤트부와,
    블록 형상이며 하면에 상부 방향으로 상부 본체 홈이 형성되는 상부 본체를 구비하는 하부 본체부와,
    상기 상부 본체보다 열전도도가 높은 금속으로 형성되며, 상기 상부 본체 홈에 삽입되는 상부 벤트 몸체를 구비하며, 상기 하부 벤트와 함께 벤트 통로를 형성하는 상부 벤트부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 칠 벤트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 본체부와 상부 본체부는 SKD 61, SKD 11 또는 SCM440로 형성되며, 상기 하부 벤트부와 상부 벤트부는 동합금으로 이종접합되는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 칠 벤트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 벤트부는
    상기 하부 벤트 몸체의 상면에서 하부 방향으로 연장되며, 상기 벤트 통로의 영역에 형성되는 하부 벤트 메인 홈과,
    상기 하부 벤트 메인 홈의 바닥면에서 하부 방향으로 형성되는 하부 벤트 서브 홈을 구비하며,
    상기 상부 벤트부는 상기 상부 벤트 몸체의 하면에서 하부 방향으로 돌출되어 상기 하부 벤트 서브 홈에 삽입되며 외주면이 상기 하부 벤트 서브 홈의 내주면과 이격되어 상기 벤트 통로를 형성하는 상부 벤트 돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 칠 벤트.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하부 벤트 서브 홈은 상기 하부 벤트 메인 홈의 폭에 대응되는 길이로 형성되며, 복수 개가 상기 하부 벤트 몸체의 길이 방향으로 서로 이격되어 형성되며,
    상기 상부 벤트 돌기는 상기 상부 벤트 몸체가 상기 하부 벤트 몸체와 결합될 때 상기 하부 벤트 서브 홈의 위치에 대응되는 위치에 하부 벤트 서브 홈의 형상에 반대되는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 칠 벤트.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 하부 벤트 서브 홈은 바닥면이 폭 방향으로 호 형상의 곡면을 이루도록 형성되고, 인접한 상기 하부 벤트 서브 홈과 연결되는 연결부가 호 형상의 곡면을 이루도록 형성되며,
    상기 상부 벤트 돌기는 하단부가 폭 방향으로 호 형상의 곡면을 이루도록 형성되며, 인접한 상기 상부 벤트 돌기와 연결되는 연결부가 호 형상의 곡면을 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 칠 벤트.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 하부 벤트 서브 홈은 상기 하부 벤트 메인 홈의 폭에 대응되는 길이로 형성되며, 복수 개가 상기 하부 벤트 몸체의 길이 방향으로 서로 이격되어 형성되며,
    상기 상부 벤트 돌기는 가장 일측에 위치하는 상기 상부 벤트 돌기의 돌기 폭이 다른 위치의 상기 상부 벤트 돌기의 돌기 폭보다 넓도록 형성되는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 칠 벤트.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 본체부는 하부 본체 홈의 하부에 통로는 상기 하부 본체 홈의 바닥면으로 하부로 1 ~ 5mm의 위치에 형성되는 하부 냉각 통로를 더 포함하며,
    상기 상부 본체부는 상기 상부 본체 홈의 상면으로 하부로 1 ~ 5mm의 위치에 형성되는 상부 냉각 통로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 칠 벤트.
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