KR20180085483A - 접합부의 강도가 향상된 고압주조용 솔트코어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고압주조용 솔트코어에 관한 것으로서, 솔트코어 단편의 접합부에 특정 형상이 포함되는 것으로 접합부의 접합력이 향상되어 복잡한 구조의 알루미늄 주조품을 형성할 수 있는 고압주조용 솔트코어에 관한 것이다.
상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 솔트코어 단편이 접합되는 부위인 접합부를 포함하는 고압주조용 솔트코어를 제공한다.

Description

접합부의 강도가 향상된 고압주조용 솔트코어{Saltcores Having Improved Strength of Adhesive Part For High Pressure For Die-casting}

본 발명은 고압주조용 솔트코어에 관한 것으로서, 솔트코어 단편의 접합부에 특정 형상이 포함되는 것으로 접합부의 강도가 향상되어 복잡한 구조의 알루미늄 주조품을 형성할 수 있는 고압주조용 솔트코어에 관한 것이다.

주조 공정(Casting Process)은 액체의 유동을 이용하는 것으로서, 용융된 금속재료를 준비된 금형(mold)에 넣어 금형을 채우고 응고시키는 재료 가공 방법의 일종이며, 금형의 형상과 주입 방법에 따라 여러 가지 공법이 이용되고 있다.

이러한 주조 공정은 한 단계의 공정만으로 용융 가능한 재료를 이용하여 복잡한 형상을 만들 수 있다는 장점이 있다. 주조 공정은 금형 제작 공정, 용해 공정, 주입 공정 및 주형 분리 공정 등으로 구성된다. 금형 제작 공정에서 금형은 원하는 주물이 제조될 수 있도록 그에 적합한 형상 및 크기를 가져야 하며, 응고 재료의 수축에 적합한 여유율을 가져야 한다. 용해 공정에서는 적정 온도로 금속을 가열하여 액체로 만든 후, 용융 금속 내의 수소가스로를 제거하여야 하고, 주입 공정에서는 주입 시 와류의 발생을 최소화하는 한편 응고 시에는 응고 수축을 만들지 않도록 설계되어야 한다. 그 후 주형을 분리하고, 분리된 후에는 주입구 및 탕구 절단, 세척, 열처리 및 검사 과정을 거쳐 주조 공정이 마무리된다.

한편, 주물의 내부 형상을 만들기 위해 주형 내에 삽입하는 것을 코어(core)라고 한다. 코어는 중공제품을 제조하는 데 사용되며, 코어는 주조 중 용융 금속의 열과 압력을 견디면서 그 형상을 유지하기에 충분한 기계적 강도를 가져야 하는 동시에, 주조 후에는 주조품으로부터 용이하게 제거될 수 있도록 비교적 쉽게 파손되거나 혹은 다른 물질에 용해될 수 있어야 한다.

이러한 코어의 재료로는 일반적으로 모래 혹은 열경화성 수지가 사용된다. 모래를 사용하는 방법, 즉 사형코어의 경우, 모래는 바인더와 함께 코어를 형성하는데, 원하는 구조를 코어 주변에 주조한 후 코어를 지지하는 바인더 및 모래를 제거하게 된다. 열경화성 수지를 사용하는 방법의 경우에는 코어의 재료로서 폼(foam)이 사용된다. 그러나 모래 혹은 열경화성 수지를 사용하는 방법들은 환경 문제를 유발하는 점이 지적되어 왔다.

나아가, 사형코어의 경우 주조품의 내부에 복잡한 유로 또는 역구배 형상이 존재하는 경우 고압주조로는 구현할 수 없는 문제점이 존재하였다. 따라서, 상기 문제점을 해결하기 위하여 생산성은 낮지만 사형코어를 통해 내부형상을 구현할 수 있는 중력주조공법을 사용할 수밖에 없는 문제점이 있었다.

또한, 종래기술의 솔트코어의 경우 고압주조로 주조품을 형성할 수 있지만 사형코어와 마찬가지로 내부에 복잡한 유로 또는 역구배 형상이 존재하는 솔트코어를 형성할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로 복잡한 유로나 역구배 형상이 존재하는 솔트코어를 형성하기 위해 솔트코어 단편을 형성하는 동시에 솔트코어 단편의 접합부의 강도를 증가시키는 형상을 포함시키는 고압주조용 솔트코어를 제시하고자 한다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 솔트코어의 접합부에 형상이 포함되는 것으로 접합부의 강도를 향상시켜 복합한 형상의 알루미늄 주조품을 성형할 수 있는 고압주조용 솔트코어를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 솔트코어 단편이 접합되는 부위인 접합부를 포함하는 고압주조용 솔트코어를 제공한다.

본 발명에서 상기 솔트코어 단편은 2개 이상인 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 솔트코어 단편의 성분은 Na⁺, K⁺, Cl^-, Mg^{2 +}, Ca^{2 +}, Br^-, SO₄ ^2-, Al^{3 +}, B³⁺, BO₃ ^3-, Si^{4 +} 또는 O^2- 중 적어도 어느 하나 이상의 이온을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 접합부는 적어도 하나 이상의 형상을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 접합부의 형상은 비대칭의 링 형상인 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 비대칭의 링 형상은 연속적으로 형성된 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 비대칭의 링 형상은 불연속적으로 형성된 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 접합부의 형상은 티어-링 형상인 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 티어-링 형상은 연속적으로 형성된 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 티어-링 형상은 불연속적으로 형성된 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 접합부는 무기물 계열 본드 또는 유기물 계열 본드로 접합되는 것이 바람직하다.

본 발명의 고압주조용 솔트코어에 의하면, 솔트코어의 접합부에 형상을 포함되는 것으로 접합부의 강도를 향상시켜 복합한 형상의 알루미늄 주조품을 성형할 수 있는 고압주조용 솔트코어를 제공하는 효과가 있다.

도 1은 주조에 의하여 성형된 실린더헤드의 사진도.
도2는 본 발명의 일실시예와 종래기술에 따른 강도 측정을 위한 솔트코어 시편을 제조하기 위한 금형의 구성도.
도3은 강도 측정을 위한 솔트코어 시편의 사진도.
도4는 솔트코어의 강도 측정을 위한 장치의 사진도.
도5는 수축률 측정을 위한 솔트코어 시편의 사진도.
도6은 수축률 측정을 위한 솔트코어 시편의 단면을 나타낸 사진도.
도7은 종래기술에 따른 솔트코어 시편의 균열 발생을 나타낸 사진도
도8은 종래기술에 따른 솔트코어 시편의 균열 발생을 나타낸 사진도
도9는 종래기술에 따른 솔트코어 시편의 균열 발생을 나타낸 사진도
도10은 종래기술과 본 발명의 일 실시예에 따른 솔트코어의 강도와 수축률을 동시에 나타낸 그래프도.
도11은 본 발명의 일실시예에 따른 돌로마이트 0.5 중량%를 포함한 솔트코어 시편의 단편을 나타낸 사진도.
도12는 본 발명의 일실시예에 따른 돌로마이트 0.1 중량%를 포함한 솔트코어 시편의 단편을 나타낸 사진도.
도13은 종래기술에 따른 돌로마이트 0 중량%를 포함한 솔트코어 시편을 나타낸 사진도.
도14는 본 발명의 일실시예에 따른 돌로마이트 0.1 중량%를 포함한 솔트코어 시편을 나타낸 사진도.
도15는 본 발명의 일실시예에 따른 돌로마이트 0.5 중량%를 포함한 솔트코어 시편을 나타낸 사진도.
도 16은 종래기술의 실린더헤드용 사형코어의 사진도.
도 17은 종래기술에 따른 사형코어를 이용한 중력주조의 단계별 구성도.
도18은 본 발명의 일실시예에 따른 솔트코어를 이용한 고압주조의 단계별 구성도.
도 19는 솔트코어 단편의 접합부 단면의 구성도.
도20은 종래기술에 따른 대응하는 각각 솔트코어 단편의 접합면의 구성도.
도21은 강도 측정을 위한 솔트코어 시편 제조 장치의 사진도.
도22는 종래기술에 따른 대응하는 각각 솔트코어 단편의 평면 형상으로 형성된 접합면의 사진도.
도23은 종래기술에 따른 대응하는 각각 솔트코어 단편의 링 형상으로 형성된 접합면의 사진도.
도24는 종래기술에 따른 대응하는 각각 솔트코어 단편의 티어 형상으로 형성된 접합면의 사진도.
도25는 본 발명의 일실시예에 따른 대응하는 각각 솔트코어 단편의 티어-링 형상으로 형성된 접합면의 사진도.
도26은 본 발명의 일실시예 따른 대응하는 각각 솔트코어 단편의 불연속적인 티어-링 형상으로 형성된 접합면의 사진도.
도27은 솔트코어 단편의 접합부의 강도를 측정하기 위한 장치의 구성도.
도28은 솔트코어 단편의 접합부의 강도를 측정하기 위한 장치의 사진도.
도29는 본 발명의 일실시예에 따른 솔트코어 단편의 접합부의 강도를 측정하기 전후를 비교한 사진도.
도30은 본 발명에 따른 일실시예와 종래기술에 따른 비교예의 솔트코어 접합부의 강도를 비교한 그래프도.
도31은 접합부 파손의 종류를 구분한 예시도.
도32는 본 발명의 일실시예에 따른 터보차져 컴프레셔 하우징의 사진도.
도33은 본 발명의 일실시예에 따른 후륜변속기 오일펌프 커버의 사진도.
도34는 본 발명의 일실시예에 따른 에어컨 컴퓨레셔 리어 커버의 사진도.
도35는 본 발명의 일실시예에 따른 디젤 고압펌프 하우징의 사진도.
도36은 본 발명의 일실시예에 따른 중공 프론트 너클의 사진도.
도37은 본 발명의 일실시예에 따른 클로즈드 덱 실린더블록의 사진도.
도38은 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 헤드의 사진도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은 고압주조용 솔트코어에 관한 것으로서, 솔트코어 단편의 접합부에 특정 형상이 포함되는 것으로 접합부의 강도가 향상되어 복잡한 구조의 알루미늄 주조품을 형성할 수 있는 접합부의 강도가 향상된 고압주조용 솔트코어에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 알루미늄 부품을 제조하는데 이용되는 제조방법으로 가장 많이 이용되는 방법은 고압주조 공법에 해당한다. 종래기술인 중력주조 공법 또는 저압주조 공법에 비하여 부품의 생산시간의 싸이클 타임이 약 10% 수준에 해당하여 생산성이 높을 뿐만 아니라 원가를 절감하는 장점이 있기 때문이다.

하지만, 알루미늄 주조품의 내부의 복잡한 유로 및 역구배(언더컷) 형상을 포함하고 있는 경우, 상술한 고압주조 공법으로는 용탕이 상기 복잡한 유로 등에 주입되지 않아 상기 알루미늄 주조품을 제조할 수 없는 문제점이 있다. 따라서, 내부의 복잡한 유로 및 역구배(언더컷) 형상을 형성하기 위하여 생산성이 낮으며 사형코어를 이용하는 중력주조공법을 사용할 수밖에 없는 문제점이 존재하였다.

종래기술의 사형코어(11)는 강도가 약하여 압력에 견디지 못하는 문제점이 있다. 따라서, 사형코어를 고압주조 공법에 이용하는 경우, 부품 제조시 금형에 주입되는 알루미늄 용탕의 높은 압력을 견디지 못하고 사형코어가 붕괴되는 문제점이 있어 고압주조 공법에서 용탕의 압력을 버틸 뿐만 아니라 주조품을 제조한 이후, 코어를 용이하게 제거할 수 있는 솔트코어를 이용한 고압주조 방법이 필요하였다.

도 1은 주조에 의하여 성형된 실린더헤드의 사진도이다. 상기 도1과 같이 실린더 헤드는 주조품 내부의 복잡한 유로를 포함하고 있어 3 내지4개의 코어가 필요한 복잡한 제품에 해당한다. 결국, 상기 실린더헤드는 하나 이상의 솔트코어 단편을 접합하여 고압주조시 솔트코어가 용탕의 높은 압력을 버텨야 한다.

즉, 본 발명에 있어서 솔트코어 단편이 접합되는 부위인 접합부를 포함하는 것이 바람직하다. 이는 복잡한 형상의 솔트코어 보다 구체적으로 주조품에 복잡한 유로나 역구배 형상을 포함하게 주조하기 어려운 문제점이 있어 하나의 완성된 솔트코어의 형상을 분리하여 제작한 솔트코어 단편을 접합하는 것이다.

또한, 본 발명에 있어서 상기 솔트코어 단편은 2개 이상인 것이 바람직하다. 즉, 복잡한 형상을 갖는 하나의 완성된 솔트코어를 형성하기 위하여 2개 이상의 솔트코어 단편을 사전에 제작한 후 이를 접합하는 것으로, 복잡한 유로나 역구배 형상을 포함하는 솔트코어를 주조공법만으로 형성하는 것보다 용이하게 형성할 수 있는 장점이 있다.

추가적으로, 본 발명에 있어서 상기 솔트코어 단편의 성분은 Na⁺, K⁺, Cl^-, Mg²⁺, Ca^{2 +}, Br^-, SO₄ ^2-, Al^{3 +}, B³⁺, BO₃ ^3-, Si^{4 +} 또는 O^2- 중 적어도 어느 하나 이상의 이온을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 솔트코어는 물에 용해될 수 있는 솔트(염)으로 형성될 수 있으며 상술한 음이온 및 양이온뿐만 아니라 종래기술에 이용되는 모든 염으로 상기 솔트코어 단편을 제조할 수 있다.

보다 구체적으로 상기 솔트코어 단편의 성분에 대하여 구체적으로 설명하면, 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 상기 솔트코어 단편의 성분은K⁺, Na⁺ 및 Mg²⁺ 중 하나 이상의 양이온을 포함하며, Cl^- 및 CO₃ ^2- 중 하나 이상의 음이온을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 K⁺는 약 35 내지 40 몰부, 상기 Na⁺는 약 110 내지 130 몰부 및 상기 Mg^{2 +}는 약 0 몰부 초과 1 몰부 미만이며, 상기 Cl^-는 약 35몰부 초과 42 몰부 미만 및 상기 CO₃ ^2- 는 약 55 내지 65 몰부인 것이 바람직하며, 상기 K⁺ 또는 Mg^{2 +}는 상기 Cl^-과 결합하며, 상기 Na⁺는 상기 CO₃ ^2- 과 결합하는 것이 바람직하다. 나아가, 상기 KCl은 약 35 내지 40 몰부, 상기 Na₂CO₃는 약 55 내지 65 몰부 및 상기 MgCl₂는 약 0 몰부 초과 1 몰부 미만인 것이 바람직하다.

더불어, 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 상기 솔트코어 단편의 성분은 K⁺ 및 Na⁺ 중 하나 이상의 양이온, Cl^- 및 CO₃ ^2- 중 하나 이상의 음이온 및 돌로마이트를 포함하는 것이 바람직하다. 나아가, 상기 K⁺은 약 35 내지 40 몰부 또는 상기 Na⁺는 약 110 내지 130 몰부이며, 상기 Cl^-이 약 35 내지 40 몰부 또는 상기 CO₃ ^2- 는 약 55 내지 65 몰부이며, 상기 돌로마이트는 전체 중량에 대하여 약 0 중량% 초과 1중량%미만인 것이 바람직하며, 상기 K⁺는 상기 Cl^-과 결합하며, 상기 Na⁺는 상기 CO₃ ^2- 과 결합하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 KCl은 약 35 내지 40 몰부, 상기 Na₂CO₃는 약 55 내지 65 몰부이며, 상기 돌로마이트는 전체 중량에 대하여 약 0 중량% 초과 1중량%미만인 것이 바람직하다.

한편, 종래기술에 있어서 솔트코어는 고압주조시 알루미늄 용탕의 주입 압력에 의하여 파손되는 문제와 알루미늄 용탕이 응고되는 과정에서 과도한 수축에 의하여 알루미늄 주조품이 변형되는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 강도를 향상시켰을 뿐만 아니라 솔트코어의 수축률을 감소시켜 알루미늄 주조품의 변형발생을 감소시키는 장점이 있다.

종래기술의 사형코어의 경우 약 3 내지 5MPa의 강도를 가지고 있어 고압주조시 용탕이 주입되는 압력을 견딜 수 없는 문제점이 있었다. 따라서, 고압주조시 용탕이 주입되는 압력을 견디기 위해서는 적어도 약 15MPa의 강도를 만족시켜야 한다. 또한, 솔트코어의 수축률은 상기 솔트코어를 삽입하여 주조할 주조품이 알루미늄을 이용하기 때문에 알루미늄의 수축률과 유사한 약 1.2%이하일 것을 요구한다.

결국, 상기 요건을 만족시키는 솔트코어를 개발하기 위하여 솔트코어의 강도와 수축률을 평가하는 방법을 검토한다. 솔트코어의 강도에 대한 측정방법을 구체적으로 살펴보면, 도2는 본 발명의 일실시예와 종래기술에 따른 강도 측정용 솔트코어 시편을 제조하기 위한 금형(221)의 구성도이다. 상기 도2와 같은 강도 측정용 솔트코어 시편을 제조하기 위한 금형(Diez-die)을 이용하여 강도 측정용 솔트코어 시편(223)을 제작하였다. 도3은 강도 측정용 솔트코어 시편(223)의 사진도이다. 상기 도2의 강도 측정용 솔트코어 시편을 제조하기 위한 금형(221)을 이용하여 만든 강도 측정용 솔트코어 시편(223)은 상기 도3과 같다. 도4는 솔트코어의 강도 측정을 위한 장치의 사진도이다. 상기 종래기술에 따른 강도 측정용 솔트코어 시편과 본 발명의 강도 측정용 솔트코어 시편을 도4와 같은 장치를 이용하여 강도를 측정하였다.

나아가, 솔트코어의 수축률에 대한 측정방법을 구체적으로 살펴보면, 도5는 수축률 측정을 위한 솔트코어 시편(225)의 사진도이다. 종래기술의 수축률 측정용 솔트코어 시편과 본 발명의 수축률 측정용 솔트코어 시편의 수축률을 평가하기 위하여 상기 도5와 같은 형상의 수축률 측정용 솔트코어 시편(Tatur sample)을 제작하였다. 도6은 수축률 측정을 위한 솔트코어 시편(225)의 단면을 나타낸 사진도이다. 상기 도6은 수축률 측정용 솔트코어 시편(225)을 포함한 알루미늄 주조품의 단면으로 상기 수축률 측정용 솔트코어 시편의 내부공간(227)이 형성되어 있음을 확인할 수 있다.

[수학식1]

고체화 수축률(%)=V_{수축률 측정용 솔트코어 시편의 내부 공간}/ V_{수축률 측정용 솔트코어 시편}

상기 수학식1은 고체화 수축률(Micro Shinkage)을 나타내는 것으로 수축률 측정용 솔트코어 시편의 내부공간의 부피를 수축률 측정용 솔트코어 시편의 부피로 나눈 값에 해당한다. 보다 구체적으로, 솔트코어 시편의 내부공간이 수축되어 생긴 부피(cavity)를 금형 전체의 부피(cavity)로 나눈 것으로, 솔트코어의 차이에 따라 수축률의 차이를 확인할 수 있는 지표에 해당한다. 즉, 일종의 내부 수축률이라고 할 수 있다.

[수학식2]

수축률(%)=(V_{수축률 측정용 솔트코어 시편} - V_염)/V_{수축률 측정용 솔트코어 시편}

상기 수학식2는 수축률 측정용 솔트코어 시편의 부피와 염의 부피의 차이값을 수축률 측정용 솔트코어 시편의 부피로 나눈 값으로 수축률(Macro Shinkage)에 해당한다. 솔트코어의 치수와 금형의 치수가 일치하는지 나타내는 지표에 해당하며, 본 발명의 솔트코어를 적용하기 위해서는 내부 수축률 즉, 고체화 수축률 이외에도 솔트코어의 외곽 치수의 일치성도 중요한 요소에 해당한다. 상기 수학식 1의 내부 수축률 이외에도 금형과 솔트코어의 외각 치수가 일치하는 것은 솔트코어의 주조시 수축되지 않기 위한 목적상 중요한 요소에 해당한다. 이에 따라, 상기 수축률(Macro Shinkage)을 가지고 종래기술과 본 발명의 솔트코어의 수축률을 비교하는 기준으로 하였다.

따라서, 상기 솔트코어의 강도 및 수축률 평가 방법 및 기준에 의하여 종래기술인 비교예와 본 발명인 실시예의 강도와 수축률을 측정하였다.

	NaCl	KCl	Na2CO3	CaCl2	MgCl2	돌로마이트
비교예1	40 mol%	X	60 mol%	X	X	X
비교예2	70 mol%	X	30 mol%	X	X	X
비교예3	X	40 mol%	60 mol%	X	X	X
비교예4	X	70 mol%	30 mol%	X	X	X
비교예5	10 mol%	30 mol%	60 mol%	X	X	X
비교예6	25 mol%	25 mol%	50 mol%	X	X	X
비교예7	40 mol%	X	X	60 mol%	X	X
비교예8	60 mol%	X	X	40 mol%	X	X
비교예9	X	70 mol%	X	30 mol%	X	X
비교예10	X	80 mol%	X	20 mol%	X	X
비교예11	X	X	10 mol%	90 mol%	X	X
비교예12	X	X	20 mol%	80 mol%	X	X
비교예13	X	X	30 mol%	70 mol%	X	X
비교예14	X	X	40 mol%	60 mol%	X	X
비교예15	X	X	50 mol%	50 mol%	X	X
비교예16	X	X	60mol%	40 mol%	X	X
비교예17	X	39 몰부	60 몰부	X	X	1 중량%
비교예18	X	35 몰부	60 몰부	X	X	5 중량%
비교예19	X	35 mol%	60 mol%	X	5 mol%	X
비교예20	X	37 mol%	60 mol%	X	3 mol%	X
비교예21	X	39 mol%	60 mol%	X	1 mol%	X

상기 표1은 종래기술인 비교예들의 성분을 나타낸 표이다. 상기 비교예1 및 비교예2는 NaCl과 Na₂CO₃만을 포함한 솔트코어에 해당하며 조성비를 달리한 것이다. 상기 비교예3 및 비교예4는 KCl과 Na₂CO₃만을 포함한 솔트코어에 해당하며 조성비를 달리한 것이다. 상기 비교예 5 및 비교예6은 NaCl, KCl과 Na₂CO₃만을 포함한 솔트코어에 해당하며 조성비를 달리한 것이다. 상기 비교예 7 및 비교예8은 NaCl 과 CaCl₂만을 포함한 솔트코어에 해당하며 조성비를 달리한 것이다. 상기 비교예 9 및 비교예10은 KCl과 CaCl₂만을 포함한 솔트코어에 해당하며 조성비를 달리한 것이다. 상기 비교예 11 내지 비교예16은 Na₂CO₃과 CaCl₂만을 포함한 솔트코어에 해당하며 조성비를 달리한 것이다. 상기 비교예 17 및 비교예18은 KCl, Na₂CO₃와 돌로마이트를 포함한 솔트코어에 해당하며 조성비를 달리하였고, 상기 돌로마이트의 조성비는 상기 솔트코어의 전체 중량에 대하여 1 중량%와 5 중량%를 포함한 것이다.

	NaCl	KCl	Na2CO3	CaCl2	MgCl2	돌로마이트
실시예1	X	39.9 몰부	60 몰부	X	X	0.1중량%
실시예2	X	39.7 몰부	60 몰부	X	X	0.3중량%
실시예3	X	39.5 몰부	60 몰부	X	X	0.5중량%

상기 표2는 본 발명의 알루미늄 주조용 솔트코어에서 돌로마이트를 포함한 솔트코어의 조성을 나타낸 표이다. 구체적으로 상기 실시예 1 내지 실시예3은 KCl, Na₂CO₃와 돌로마이트를 포함한 솔트코어에 해당하며 조성비를 달리하였고 상기 돌로마이트는 상기 솔트코어의 전체 중량에 대하여 각각0.1 중량%, 0.3중량%와 0.5 중량%를 포함한 것이다.

	NaCl	KCl	Na2CO3	CaCl2	MgCl2	돌로마이트
실시예4	X	39.5 몰부	60 몰부	X	0.5 몰부	X
실시예5	X	39.7 몰부	60 몰부	X	0.3 몰부	X
실시예6	X	39.9 몰부	60 몰부	X	0.1 몰부	X

상기 표3는 본 발명의 알루미늄 주조용 솔트코어에서 MgCl₂를 포함한 솔트코어의 조성을 나타낸 표이다. 구체적으로 상기 실시예 4 내지 실시예6은 KCl, Na₂CO₃와 MgCl₂를 포함한 솔트코어에 해당하며 조성비를 달리하였고 MgCl₂는 각각0.1 몰부, 0.3몰부와 0.5 몰부를 포함한 것이다.

	강도 (MPa)	수축률(%)
비교예1	19~22	2.85
비교예2	22~27	3.96
비교예3	20~22	2.80
비교예4	11~16	3.10
비교예5	19~23	2.60
비교예6	21~24	3.20
비교예17	21~24	1.37
비교예18	16~19	2.26
비교예19	8~12	3.20
비교예20	13~17	2.36
비교예21	15~19	1.30
실시예1	15~20	0.71
실시예2	18~21	0.94
실시예3	20~24	1.17
실시예4	15~22	1.08
실시예5	17~18	0.7
실시예6	17~19	0.8

상기 표4는 비교예와 실시예의 강도와 수축률을 나타낸 표이다. 본 발명의 알루미늄 주조용 솔트코어에 있어서 고압주조 공법을 적용하기 위해서는 솔트코어의 강도가 약 15MPa이상을 만족하여야 한다. 나아가, 알루미늄 용탕을 이용한 고압주조를 실시하기 위해서는 알루미늄 수축률과 솔트코어의 수출률의 차이로 인한 변형을 방지하기 위하여 알루미늄의 수축률과 유사한 약 1.2%이하의 값을 가질 것을 요구한다.

상기 실시예와 비교예를 구체적으로 살펴보면, 비교예 7 내지 비교예16과 같은 조성으로 솔트코어를 제작하는 경우, 강도 측정용 솔트코어 시편에 균열이 발생하여 솔트코어로 역할을 할 수 없을 뿐만 아니라 강도 측정도 불가능한 문제가 있다. 도7 내지 도9는 종래기술에 따른 솔트코어 시편의 균열 발생을 나타낸 사진도이다. 상기 도 7 내지 도 9와 같이 종래기술인 비교예 7 내지 비교예16의 조성비에 따라 제작된 강도 측정용 솔트코어 시편이 파괴된 것을 확인할 수 있다.

나아가, 상기 비교예1 내지 비교예6 및 비교예17 내지 비교예21은 수축률이 모두 1.2%를 초과하는 것으로 본 발명의 솔트코어의 수축률을 만족하지 못하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 상기 비교예4, 비교예19 및 비교예20은 모두 최저 강도가 15MPa보다 작은 것으로 본 발명의 솔트코어의 강도를 만족하지 못하는 것을 확인할 수 있다.

보다 구체적으로 실시예와 비교예의 강도와 수축률을 그래프로 확인하면, 도10과 같다. 도10은 종래기술과 본 발명의 일 실시예에 따른 솔트코어의 강도와 수축률을 동시에 나타낸 그래프도이다. 상기 그래프의 좌측의 세로축은 강도를 나타내며 단위는 MPa에 해당한다. 또한, 상기 그래프의 우측의 세로축은 수축률을 나타내며, 단위는 %이다. 나아가, 상기 그래프의 막대그래프는 강도를 나타내며, 상기 그래프의 선그래프는 수축률을 나타낸다. 상기 도10에서는 종래기술인 비교예 7 내지 비교예16의 조성비에 따라 제작된 강도 측정용 솔트코어 시편이 파괴되어 강도를 측정할 수 없어 표에서 제외되었다.

결국 상기 도10과 같이 수축률 약 1.2%이하인 기준과 강도 약 15MPa의 조건을 만족시키는 솔트코어는 본 발명의 실시예1 내지 실시예6인 것을 확인할 수 있다.

구체적으로 본 발명의 솔트코어의 수축률과 관련된 성분을 구체적으로 살펴보면, 마그네슘계 산화물 또는 칼슘계 산화물을 주 성분으로 화합물인 돌로마이트(Dolomite)를 솔트코어의 전체 중량에 대하여 약 0 중량% 초과 내지 1중량% 미만 또는 MgCl₂ 를 0몰부 초과 내지 1몰부 미만에 해당하는 양을 첨가하는 것에 따른 시험 결과는 다음과 같다.

상기 돌로마이트 및 MgCl₂의 역할은 상기 돌로마이트 및 MgCl₂를 첨가함에 따라 솔트코어 내에서 미세버블을 만들어 알루미늄 용탕이 응고되는 경우 발생하는 솔트코어의 수축을 보상하는 역할을 하며, 첨가량에 따라 미세버블의 효과는 돌로마이트 1중량% 또는 MgCl₂ 1몰부까지 증가한다. 만일 상기 첨가량이 돌로마이트 1중량% 또는 MgCl₂ 1몰부 이상인 경우 솔트코어 내의 미세버블이 과다발생하여 과도한 버블효과로 인한 솔트코어의 팽창으로 수축률 1.2%를 만족하지 못하게 된다.

도11은 본 발명의 일실시예에 따른 돌로마이트 0.5 중량%를 포함한 솔트코어 시편의 단편을 나타낸 사진도이며, 도12는 본 발명의 일실시예에 따른 돌로마이트 0.1 중량%를 포함한 솔트코어 시편의 단편을 나타낸 사진도이다. 상기 도 11 및 도12와 같이 솔트코어에 돌로마이트를 포함함으로써 미세버블이 발생한 것을 확인할 수 있다. 또한, 돌로마이트의 첨가량이 증가할수록 미세버블의 크기가 증가하는 것을 확인할 수 있다.

또한, 도 13은 종래기술에 따른 돌로마이트 0 중량% 초과하여를 포함한 솔트코어 시편을 나타낸 사진도이며, 도14는 본 발명의 일실시예에 따른 돌로마이트 0.1 중량%를 포함한 솔트코어 시편을 나타낸 사진도이고, 도15는 본 발명의 일실시예에 따른 돌로마이트 0.5 중량%를 포함한 솔트코어 시편을 나타낸 사진도이다. 상기 도 13과 다르게 도 14 및 도15와 같이 돌로마이트의 첨가량에 따라 솔트코어가 팽창하는 것을 확인할 수 있다. 상기 도13은 솔트코어 조성에 돌로마이트가 첨가되지 않은 것으로 솔트코어 제조시 내부에 수축으로 공간이 형성된 것을 확인할 수 있다. 또한, 상기 도14는 솔트코어 조성에 돌로마이트가 0.1 중량% 첨가된 것으로 솔트코어 제조시 솔트코어 내부에 미세버블 형성으로 내부공간이 형성되지 않은 것을 확인할 수 있다. 나아가, 도15는 솔트코어 조성에 돌로마이트가 0.5 중량% 첨가된 것으로 솔트코어 제조시 솔트코어 내부에 미세버블이 증가된 것을 확인할 수 있다.

한편, 본 발명에 있어서 솔트코어가 접합되는 접합부는 그의 형상에 따라 접합되는 강도가 달라지게 된다. 본 발명에서 하나의 완성된 솔트코어는 다수 개의 솔트코어 단편이 접합되어 형성되는 것이다. 따라서, 상기 접합부의 강도가 솔트코어 자체의 강도에 비하여 떨어지는 경우 고압주조 과정에서 상기 접합부가 용탕의 압력에 의하여 파괴되는 문제점이 발생하게 된다. 결국, 상기 접합부는 솔트코어 자체의 강도와 동일하거나 그 이상의 강도를 갖는 것이 필요하다.

도 16은 종래기술의 실린더헤드용 사형코어(10)의 사진도이다. 종래기술의 사형코어(11)는 중력주조 공법에서 이용되었다. 이는 중력주조과정에서 상기 솔트코어가 중력의 영향만을 받게 되어 큰 압력이 가해지지 않아 별도의 접합하는 과정이 없이 단지 사형코어의 단편을 적층하고 그 후 하나의 완성된 사형코어를 제작하여 주조에 사용되었다. 그러나, 상기 사형코어는 고압주조에서 발생하는 용탕의 큰 압력을 견딜 정도의 강도를 갖고 있지 않아, 고압주조 과정의 압력을 견디지 못하여 파손되는 문제점이 있어 중력주조에만 사용되었으며, 이로 인하여 주조품 제작의 사이클 타임이 증가 및 제조비용의 상승하는 문제점이 있었다.

도 17은 종래기술에 따른 사형코어(11)를 이용한 중력주조의 단계별 구성도이다. 종래기술은 역구배 형상을 포함하는 알루미늄 주조품을 제작하기 위하여 중력주조 공법을 이용하였다. 구체적으로 살펴보면, 금형(13) 내부에 사형코어(11)를 위치시킨 후 알루미늄 용탕을 금형 내부에 약 1kgf/cm²의 압력으로 주입시킨다. 이후 상기 알루미늄 용탕이 응고되면 금형을 제거시키고 응고된 알루미늄에 포함된 사형코어를 기계적 진동에 의하여 제거시켜 역구배 형상을 포함한 알루미늄 주조품(15)을 제작하였다. 그러나, 상기 중력주조 공법에 사용되는 사형코어(11)는 고압주조에 이용할 수 없어 주조품(15)의 제조에 많은 시간이 소요되어 생산비용이 증가하는 문제점이 존재하였다.

상기 중력주조 공법의 단점을 보완하기 위하여 본 발명은 고압주조 공법을 적용하였다. 그러나, 상기 종래기술에 이용되는 사형코어(11)는 고압주조 공법에서 알루미늄 용탕을 주입시 발생하는 압력을 견디지 못하는 문제점이 있어 본 발명은 사형코어가 아닌 솔트코어를 고압주조 공법에 적용하였다.

도18은 본 발명의 일실시예에 따른 솔트코어(17)를 이용한 고압주조의 단계별 구성도이다. 상기 도17과 같이 역구배 형상을 포함하는 솔트코어(17)를 금형(13) 내부에 위치시켜 약 700 내지 900kgf/cm²에 해당하는 고압으로 금형(13) 내에 용융된 알루미늄 용탕을 사출하여 주조품(15)을 제작하였다. 이후, 고압의 물 분사(워터젯)로 상기 솔트코어(17)를 제거하여 본 발명의 일실시예에 따른 주조품(15)을 제작하였다. 상기 솔트코어는 적어도 20MPa의 압력을 견딜 수 있으며, 상기 솔트코어(17)를 이용하는 경우 약 2mm이하로 살 두께를 형성하게 주조할 수 있어 박육 경량화가 가능할 뿐만 아니라 사이클 타임이 감소하여 생산성이 높아 약 10 내지 15%에 해당하는 원가절감이 가능한 장점이 있다.

그러나, 상기 솔트코어(17)를 하나의 주조를 통하여 만드는 경우 다수의 유로 또는 역구배 형상이 포함되어 복잡한 형상인 경우에는 하나의 주조를 통하여 형성할 수 없는 문제점이 있었다. 따라서, 상기 문제점을 해결하기 위하여 솔트코어 단편을 접합하여 하나의 완성된 솔트코어를 형성하는 방법을 적용하였다. 다만, 상기 솔트코어 단편이 접합되는 경우 고압주조 과정에서 발생하는 고압 즉, 20MPa 이상의 압력을 견디는 것이 필요로 하였다.

도 19는 솔트코어 단편의 접합부 단면의 구성도이다. 상기 솔트코어 단편의 접합면이 고압주조과정에서 발생하는 압력을 견디게 하기 위하여 본 발명은 접합면 즉, 접합부(107)의 강도를 향상시키기 위한 방법을 제안한다. 상기 도19는 솔트코어 단편의 접합면을 평면에 가깝게 만든 것이 아닌 일정한 형상을 포함하여 접합하게 하는 하나의 예를 나타낸 것이다. 상기 도19에서는 2개의 솔트코어 단편이 접합되는 것을 나타낸 것에 해당하며, 솔트코어 단편의 하나에는 특정한 형상의 돌출부(101)가 형성되어 있으며, 그에 대응하는 다른 솔트코어 단편에는 상기 돌출부에 대응하는 함몰부(103)가 형성되어 있음을 확인할 수 있다.

도20은 종래기술에 따른 대응하는 각각 솔트코어 단편의 접합면의 구성도이다. 상기 도20은 솔트코어 단편의 돌출부(101)가 원형의 링 형상으로 돌출 형성되어 있으며, 이에 대응하는 솔트코어 단편의 함몰부(103)가 원형의 링 형상으로 함몰되어 있음을 확인할 수 있다.

다만, 본 발명에 있어서 상기 접합부의 형상은 비대칭의 링 형상인 것이 바람직하다. 솔트코어의 접합부가 비대칭 형상이 아닌 경우 솔트코어 단편을 접합할 때 솔트코어 단편이 회전하여 특정한 형상의 하나의 완성된 솔트코어를 형성하기 어려워지는 문제점이 있다. 나아가, 상기 접합부의 형상은 티어-링 형상인 것이 바람직하다. 또한, 상기 비대칭의 링 형상은 연속적으로 형성된 것이 바람직하며, 상기 비대칭의 링 형상은 불연속적으로 형성된 것이 바람직하다. 나아가, 상기 티어-링 형상은 연속적으로 형성된 것이 바람직하고, 상기 티어-링 형상은 불연속적으로 형성된 것이 바람직하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

접합부의 강도 즉, 솔트코어 단편(31)과 접합제(33) 간의 접합 강도를 평가하기 위하여 전단강도 평가를 실시하여 도31과 같이 파괴모드를 분류하였다. 도31은 접합부(107) 파손의 종류를 구분한 예시도이다. 도 31(a)는 파괴모드 중 AF(Adhesion Fracture on one substrate)모드를 나타낸 예시도이다. 상기 AF모드는 전단강도 평가시 접합제(33)가 솔트코어 단편(31)에 접합이 되지 않은 상태로 상기 솔트코어를 고압주조로 형성하는 경우 접합제(33)가 솔트코어 단편(31)에서 떨어져 나가는 문제점이 있다. 또한, 도 31(b)는 파괴모드 중 CF(Cohesion Fracture)모드를 나타낸 예시도이다. 상기 CF모드는 접합제(33)와 솔트코어 단편(31)이 접합이 양호하지만 접합제 자체의 강도가 부족한 상태로 고압주조시 접합부(107)가 파손되는 문제점이 있다. 마지막으로 도 31(c)는 파괴모드 중 SF(Substrate Fracture)모드를 나타낸 예시도이다. 상기 SF모드는 접합제(33) 및 솔트코어 단편(31)의 강도가 모두 적합한 상태로 특히 접합제의 강도가 솔트코어 단편(31)의 강도 이상이 되어 고압주조시 솔트코어(17)의 강도 이상으로 용탕의 압력을 견딜 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기 SF모드가 적합한 파괴모드에 해당한다.

본 발명에서는 상기 솔트코어 단편(31)의 성분은 Na⁺, K⁺, Cl^-, Mg^{2 +}, Ca^{2 +}, Br^-, SO₄ ^2-, Al^{3 +}, B³⁺, BO₃ ^3-, Si^{4 +} 또는 O^2- 중 적어도 어느 하나 이상의 이온을 포함하는 다양한 염을 사용하였다. 추가적으로 본 발명에 있어서 상기 접합부(107)는 무기물 계열 접합제 또는 유기물 계열 접합제로 접합되는 것이 바람직하며, 상기 전단강도 평가에서 동일한 무기물 계열 접합제 또는 유기물 계열 접합제로 접합부를 접합시켰다.

상기 솔트코어 단편(31)의 접합부(107) 형상은 4가지 형상 즉, 도 22 내지 도26과 같은 형상으로 형성하였으며, 전단강도 평가를 통해 솔트코어 단편의 강도를 평가하였다.

상기 전단강도 평가는 도27및 도28과 같은 장치를 고안하여 상기 솔트코어 단편의 접합부 형상에 따른 강도를 평가하였다. 도27은 솔트코어 단편의 접합부의 강도를 측정하기 위한 장치(110)의 구성도이며, 도28은 솔트코어 단편의 접합부의 강도를 측정하기 위한 장치(110)의 사진도이다. 상기 도27과 같이 솔트코어 접합부(107)의 강도 측정장치(110)에 솔트코어 단편이 접합된 솔트코어(105) 즉, 하나의 완성된 솔트코어(17)를 삽입한 후 화살표 방향으로 힘을 가한다. 힘이 가해진 이후 상기 솔트코어가 전단되는 때의 강도를 측정하였으며, 상기 솔트코어의 전단된 면을 확인하였다.

도21은 강도 측정을 위한 솔트코어 시편 제조 장치(21)의 사진도이다. 상기 도21과 같은 솔트코어 시편 제조장치(21)를 이용하여 솔트코어 단편의 시편(23)을 제작한 후 접합제(33)를 이용하여 솔트코어 단편(31)을 접합하였다. 상기 솔트코어 단편의 접합부(107) 형상은5가지의 형상 즉, 형상이 포함되지 않은 평면형상, 링 형상, 티어 형상 및 티어-링 형상 및 불연속적인 티어-링 형상으로 형성하여 전단강도 평가를 실시하였다.

도22는 종래기술에 따른 대응하는 각각 솔트코어 단편의 평면 형상으로 형성된 접합면의 사진도이며, 도23은 종래기술에 따른 대응하는 각각 솔트코어 단편의 링 형상으로 형성된 접합면의 사진도이다. 또한, 도24는 종래기술에 따른 대응하는 각각 솔트코어 단편의 티어 형상으로 형성된 접합면의 사진도이며, 도25는 본 발명의 일실시예에 따른 대응하는 각각 솔트코어 단편의 티어-링 형상으로 형성된 접합면의 사진도이다. 또한, 도26는 본발명의 일실시예에 따른 대응하는 각각 솔트코어 단편의 불연속적인 티어-링 형상으로 형성된 접합면의 사진도이다.

상기 도 22와 같은 비교예22인 형상이 포함되지 않은 평면형상으로 형성된 솔트코어 접합부 및 상기 도23과 같은 비교예23인 링 형상을 포함한 솔트코어 접합부는 솔트코어 단편 간의 특정한 형상을 형성하기 위한 정확한 위치에 고정하는 어려운 문제점이 있었다.

그러나, 상기 도24와 같은 비교예24인 비대칭 형상인 티어 형상을 포함하는 솔트코어 접합부, 상기 도25와 같은 본 발명의 실시예7인 티어-링 형상을 포함하는 솔트코어 접합부 및 상기 도26과 같은 본 발명의 실시예8인 불연속적인 티어-링 형상을 포함하는 솔트코어 접합부는 솔트코어 단편 간의 위치에 고정하는 문제는 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다.

이하, 비교예22 내지 비교예24, 실시예7 및 실시예8의 전단강도 평가를 실시한 것이다. 솔트코어가 고압주조 과정에서 용탕에 의하여 압력이 발생한다. 따라서 상기 용탕의 압력을 견디기 위하여 솔트코어 자체를 전단강도 평가시 평균 10MPa 이상의 강도를 갖는 것을 상기 전단강도 평가를 통하여 확인하였다. 따라서, 상기 솔트코어 접합부의 적합한 강도는 상기 솔트코어 자체의 강도 또는 그 이상의 강도를 갖는 것이 바람직하므로 상기 솔트코어 접합부의 전단강도 평가가 10MPa 이상인 상기 솔트코어의 접합부에 특정한 형상이 필요하다.

도30은 본 발명에 따른 일실시예와 종래기술에 따른 비교예의 솔트코어 접합부의 강도를 비교한 그래프도이다. 상술한 바와 같이 솔트코어 자체는 3번의 전단강도 평가에서 9.82 내지 11.24MPa로 약 10MPa내외의 강도를 갖는 것을 확인할 수 있다. 이에 비하여 상기 접합부가 평면 형상인 비교예22는 3번의 전단강도 평가에서 0.75MPa, 0.92MPa 및 1.17MPa의 강도를 갖는 것으로 상기 솔트코어 접합부에서 요구되는 전단강도를 만족하지 못하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 상기 접합부가 링 형상인 비교예23 은 3번의 전단강도 평가에서 7.82MPa, 8.34MPa 및 6.24MPa의 강도를 갖는 것으로 상기 솔트코어 접합부에서 요구되는 전단강도를 만족하지 못하는 것을 확인할 수 있다. 나아가, 상기 접합부가 티어 형상인 비교예24 는 3번의 전단강도 평가에서 3.8MPa, 2.71MPa 및 3.92MPa의 강도를 갖는 것으로 상기 솔트코어 접합부에서 요구되는 전단강도를 만족하지 못하는 것을 확인할 수 있다.

이에 비하여, 상기 접합부가 티어-링 형상인 실시예7은 9.87MPa, 12.17 MPa 및 11.35MPa로 평균 11MPa의 전단강도를 갖는 것을 확인할 수 있으며, 실시예8은 10.23MPa, 9.96 MPa 및 9.87MPa로 평균 10MPa의 전단강도를 갖는 것을 확인할 수 있다. 상기 강도는 솔트코어 자체의 강도와 유사한 수준으로 고압주조 과정에서 용탕에 의하여 발생하는 압력을 견딜 수 있는 수준의 강도를 갖는 것을 확인할 수 있다. 나아가, 도29는 본 발명의 일실시예에 따른 솔트코어 단편의 접합부의 강도를 측정하기 전후를 비교한 사진도이다. 상기 도29와 같이 상기 솔트코어 단편이 접합하기 전에 티어-링 형상을 포함한 것을 확인할 수 있으며, 전단강도 평가 이후 전단된 면은 상술한 바와 같이 파괴모드가 SF모드로, 상기 접합부가 파손되지 않아 본 발명에서 이상적 파괴모드로 형성된 것을 확인할 수 있다. 나아가, 실시예8과 같이 불연속적인 티어-링 형상을 포함하는 솔트코어 접합부는 파손시 SF모드에 해당하며, 연속적인 티어-링 형상인 경우에 비하여 전단강도는 낮지만 솔트코어 자체의 전단강도와 동일한 수준임을 확인할 수 있다.

이를 종합하면, 비교예22및 비교예23은 상기 솔트코어 단편을 접합하는 경우 특정한 위치를 고정하는 것에 어려움이 있을 뿐만 아니라 상기 솔트코어 접합부의 전단강도가 낮아 고압주조 과정에서 용탕의 압력을 견디지 못하여 파손되는 문제점이 있다. 나아가, 비교예24는 상기 솔트코어 접합부에 비대칭 형상을 포함하고 있어 특정한 위치에 고정하는 것은 문제점이 없으나, 상기 솔트코어 접합부의 전단강도가 낮아 고압주조과정에서 용탕의 압력을 견디지 못하여 파손되는 문제점이 있다. 이에 비하여 본 발명인 실시예7 및 실시예8의 경우 상기 솔트코어 접합부에 비대칭 형상을 포함하고 있어 특정한 위치에 고정하는 것이 용이할 뿐만 아니라 상기 솔트코어 접합부의 전단강도가 솔트코어 자체의 전단강도와 유사하여 고압주조 과정에서 용탕의 압력을 견딜 수 있는 장점이 있다.

결국, 종래기술인 비교예23과 본 발명인 실시예7 및 실시예8을 비교하면, 상기 솔트코어 접합부 내부의 접합단면적보다 상기 접합부의 형상에 의하여 전단강도에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명인 실시예7 및 실시예8의 경우, 종래기술인 비교예23에 비하여 두 솔트코어 단편의 접합 위치를 별도로 맞추지 않아도 접합부 형상에 의해 매칭되는 장점이 있다.

본 발명에 있어서 솔트코어는 고압주조, 저압주조 또는 중력주조 등의 주조 공법으로 형성되는 것으로 상기 솔트코어 자체에 역구배(언더컷)이 포함된 복잡한 형상이나 복잡한 유를 포함하고 있는 경우, 상기 솔트코어를 하나의 형상으로 제조할 수 없는 문제점이 있다. 종래기술인 저압주조 또는 중력주조를 적용하는 경우, 사형코어를 적용하여 상기 사형코어를 1 내지 5개의 단편으로 제작 및 적층하여 주조하는 것에 비하여, 상기 솔트코어를 하나의 형상만으로 제조하는 경우, 솔트코어의 적용 범위는 제한되는 문제점이 있다.

그러나, 본 발명인 솔트코어 단편의 접합부에 형상을 포함하는 것으로 솔트코어 자체의 전단강도와 유사한 약 10MPa강도 즉, 솔트코어 단편의 접합부의 전단강도를 최대 10배 이상까지 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 본 발명에 의하여 솔트코어 내부의 복잡한 유로 및 형상이 있는 부품에도 솔트코어를 적용할 수 있는 장점이 있다. 보다 구체적으로 도32는 본 발명의 일실시예에 따른 터보차져 컴프레셔 하우징의 사진도이며, 도33은 본 발명의 일실시예에 따른 후륜변속기 오일펌프 커버의 사진도이다. 나아가, 도34는 본 발명의 일실시예에 따른 에어컨 컴퓨레셔 리어 커버의 사진도이고, 도35는 본 발명의 일실시예에 따른 디젤 고압펌프 하우징의 사진도이다. 추가적으로, 도36은 본 발명의 일실시예에 따른 중공 프론트 너클의 사진도이며, 도37은 본 발명의 일실시예에 따른 클로즈드 덱 실린더블록의 사진도이고, 도38은 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 헤드의 사진도이다. 상기 도 32 내지 도38과 같은 복잡한 형상에 적용되는 솔트코어를 형성할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 솔트코어 단편의 접합부에 특정한 형상을 포함하는 것으로써, 언더컷 형상을 포함한 복잡한 유로를 가진 부품을 고압주조로 제조하여 부품의 경량화 즉, 중력주조 또는 저압주조 공법에서 고압주조 공법으로 변경함에 따라 박육의 경량화 및 부품의 실형상으로 성형하여 종래기술에 의하여 제작된 부품에 비하여10% 이상의 경량화가 가능하다. 나아가, 중력주조공법은 생산에 소요되는 시간이 약 500초인 것에 비하여 고압주조 공법은 약 60초가 소요되여 생산시간의 절감으로 인해 종래기술에 비하여 10 내지 15%의 원가를 절감할 수 있는 장점이 있다. 추가적으로 본 발명의 솔트코어 단편의 접합부에 특정한 형상을 포함함으로 인하여 다양한 주조 부품에 적용가능한 장점이 있다.

이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

10 : 실린더헤드용 사형코어
11 : 종래기술의 사형코어
13 : 금형
15 : 주조품
17 : 솔트코어
21 : 솔트코어 시편 제조장치
23 : 솔트코어 단편의 시편
31 : 솔트코어 단편
33 : 접합제
101 : 솔트코어 단편의 돌출부
103 : 솔트코어 단편의 함몰부
105 : 솔트코어 단편이 접합된 솔트코어
107 : 접합부
110 : 솔트코어 접합부의 강도 측정장치
221 : 강도 측정용 솔트코어 시편을 제조하기 위한 금형
223 : 강도측정용 솔트코어 시편
225 : 수축률 측정용 솔트코어 시편
227 : 수축률 측정용 솔트코어 시편의 내부공간

Claims (11)

1. 솔트코어 단편이 접합되는 부위인 접합부를 포함하는 고압주조용 솔트코어.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 솔트코어 단편은 2개 이상인 것을 특징으로 하는 고압주조용 솔트코어.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 솔트코어 단편의 성분은 Na⁺, K⁺, Cl^-, Mg^{2 +}, Ca^{2 +}, Br^-, SO₄ ^2-, Al^{3 +}, B³⁺, BO₃ ^3-, Si^{4 +} 또는 O^2- 중 적어도 어느 하나 이상의 이온을 포함하는 것을 특징으로 하는 고압주조용 솔트코어.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 접합부는 적어도 하나 이상의 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 고압주조용 솔트코어.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 접합부의 형상은 비대칭의 링 형상인 것을 특징으로 하는 고압주조용 솔트코어.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 비대칭의 링 형상은 연속적으로 형성된 것을 특징으로 하는 고압주조용 솔트코어.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 비대칭의 링 형상은 불연속적으로 형성된 것을 특징으로 하는 고압주조용 솔트코어.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 접합부의 형상은 티어-링 형상인 것을 특징으로 하는 고압주조용 솔트코어.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 티어-링 형상은 연속적으로 형성된 것을 특징으로 하는 고압주조용 솔트코어.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 티어-링 형상은 불연속적으로 형성된 것을 특징으로 하는 고압주조용 솔트코어.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 접합부는 무기물 계열 접합제 또는 유기물 계열 접합제로 접합되는 것을 특징으로 하는 고압주조용 솔트코어.

Images