KR20180133705A - 수평형 진공 원심 주조 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공, 불활성가스 환경 등에서 원심력을 이용하여 정밀한 형상의 주형물을 제조할 수 있는 수평형 진공 원심 주조 장치 및 방법에 관한 것으로서, 회전축을 중심으로 회전이 가능하게 형성되고, 상기 회전축으로부터 제 1 방향으로 돌출되게 형성되는 제 1 수용부와 상기 제 1 방향의 반대 방향인 제 2 방향으로 돌출되게 형성되는 제 2 수용부가 형성되는 회전 프레임; 상기 회전 프레임의 상기 제 1 수용부에 착탈 가능하게 수용되고, 내부에 제 1 도가니와 제 1 주형이 설치될 수 있는 제 1 챔버; 및 상기 회전 프레임의 상기 제 2 수용부에 착탈 가능하게 수용되고, 내부에 제 2 도가니와 제 2 주형이 설치될 수 있는 제 2 챔버;를 포함할 수 있다.

Description

수평형 진공 원심 주조 장치 및 방법{Horizontal type vacuum centrifugal casting apparatus and method}

본 발명은 수평형 진공 원심 주조 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진공, 불활성가스 환경 등에서 원심력을 이용하여 정밀한 형상의 주형물을 제조할 수 있는 수평형 진공 원심 주조 장치 및 방법에 관한 것이다.

타이타늄 등의 고융점 활성 금속은 진공 및 불활성 분위기에서 성형을 해야하며, 특히 엔진 부품과 같은 정밀한 부품은 원심 주조 공정을 통하여 주조 결함을 제어하고 치수 정밀도를 높일 수 있다.

현재까지 개발된 수평형 진공 원심 주조 장치는 작업 시간이 대략 2시간 내지 4시간 정도 소요되는 것으로서, 주조 시간과 주조 비용이 증대되어 생산성이 낮아지고, 챔버가 원심 주조기에서 분해가 불가능하기 때문에 원심주조 공정의 전처리, 후처리 공정을 분리하여 수행하는 것이 원천적으로 불가능하기 때문에 연속적인 생산이 불가능했었다.

또한, 용융에 필요한 전원이 외부의 유도가열 코일이며, 이것이 원심 주조시에는 하강을 하는 구조이기 때문에, 하강이 완벽하게 이루어질 때까지 기다려야 하며, 석영 도가니를 이용이 반드시 필요하여 석영 도가니와 챔버 사이의 진공 리크 문제 및 불활성 가스 가압의 한계로, 지속적인 건전한 주조품 양산이 불가능했었다.

이러한 종래의 수평형 진공 원심 주조 방법은 크게 4가지 문제점이 있는 것으로서, 첫째, 재료와 주형을 장입하고 주조를 마친 후에 주조품 회수 및 재료 장입시 주조품 산화와 도가니 손상을 최소화 하는 조건으로 냉각하는 과정을 통하여 1회 작업에 통상 최소 2시간 최대 5시간까지 소요되어 생산성이 크게 떨어지고, 둘째, 전원에 해당하는 유도가열 코일이 원심주조 챔버 외부에서 상승하여 석영 도가니를 통하여 유도가열 되는 구조이기 때문에 석영 도가니가 챔버와 연결되는 부위의 문제점으로 인하여 진공 배기 및 불활성 가스 가압시 한계가 있어서 용탕의 품질이 저하되는 문제점이 있었으며, 셋째, 진공 배기와 불활성 가스 주입을 같은 라인을 이용하여, 챔버에 미세한 리크가 발생된 경우에는, 작업 과정인 진공 배기를 중지하고, 불활성 가스를 주입하는 짧은 시간에 챔버의 진공도가 급격하게 저하되어 용탕의 품질이 저하되는 문제점이 있었고, 넷째, 용융된 용탕이 도가니에서 주형으로 충전되는 과정에서 원심주조 공정에서 발생되는 원심력을 극대화 시키는 챔버 형상이 아니기 때문에 주조의 충진율 저하와 주형의 미세한 크랙이 존재할 경우용탕이 챔버 상단을 손상시키는 문제점들이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 챔버를 회전 프레임의 양단부에 착탈 가능한 교체식 챔버를 이용하여 원심 주조를 제외한 나머지 시간에는 챔버를 분리하여 유도코일 및 챔버를 냉각수로 냉각하여 냉각 시간을 단축시키고, 불활성 분위기의 별도 공간에서 주조품 회수, 재료 장입 및 새로운 주형의 장착을 진행한 후에, 챔버에 장착된 밸브를 이용하여 진공 배기 및 불활성 가스 주입 과정과 용융 직전까지의 유도가열 전원을 인가한 후에 원심주조 과정만을 원심주조기에서 진행하여 여러 개의 챔버를 활용하여 연속적인 작업을 통하여 생산성을 극대화할 수 있고, 2개 이상의 챔버를 회전 프레임에 대칭되게 설치하여 별도의 발란스 웨이트가 불필요하여 생산량을 늘릴 수 있고, 유도가열 코일을 외부에서 상승 및 하강으로 장착하는 것이 아니라 챔버 내부에 장착을 하고, 원심축을 중심으로 회전이 되어도 유도가열 전원 및 냉각을 담당하는 냉각수가 공급이 되는 방안을 구축하여 챔버의 진공 배기 및 불활성 가스 주입을 통하여 고융점 금속 용탕의 품질을 확보할 수 있으며, 챔버에 진공 배기 및 불활성 가스 주입 밸브를 별도로 설치하여 진공 배기 중에 불활성 가스의 주입 시작으로 챔버에 미세한 리크가 발생되어도 고융점 금속의 용탕 품질 확보에 유리하며, 원심력이 극대화 될 수 있는 가이드 도가니 주입구 형상 및 주형 장착 축이 상향이 되게 구성하며, 주형에서 용탕이 새어나오더라도 챔버를 보호할 수 있는 보호 커버를 장착하여 생산성과 주조품질을 동시에 향상시키는 원심 주조 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 수평형 진공 원심 주조 장치는, 회전축을 중심으로 회전이 가능하게 형성되고, 상기 회전축으로부터 제 1 방향으로 돌출되게 형성되는 제 1 수용부와 상기 제 1 방향의 반대 방향인 제 2 방향으로 돌출되게 형성되는 제 2 수용부가 형성되는 회전 프레임; 상기 회전 프레임의 상기 제 1 수용부에 착탈 가능하게 수용되고, 내부에 제 1 도가니와 제 1 주형이 설치될 수 있는 제 1 챔버; 및 상기 회전 프레임의 상기 제 2 수용부에 착탈 가능하게 수용되고, 내부에 제 2 도가니와 제 2 주형이 설치될 수 있는 제 2 챔버;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 회전 프레임은, 미케니컬 씰링 스트럭처가 설치되는 상기 회전축; 상기 회전축의 상기 제 1 방향으로 연장되게 형성되는 제 1 연장대; 상기 제 1 연장대의 외측에 형성되고, 상방으로 개방된 제 1 수용홀이 형성되는 링 형상의 상기 제 1 수용부; 상기 회전축의 상기 제 2 방향으로 연장되게 형성되는 제 2 연장대; 및 상기 제 2 연장대의 외측에 형성되고, 상방으로 개방된 제 2 수용홀이 형성되는 링 형상의 상기 제 2 수용부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 챔버는, 상기 제 1 수용홀에 안착되고, 내부에 수용 공간이 형성되며, 상방이 개방된 사각 박스 형태로 형성되는 챔버 몸체; 상기 수용 공간에 설치되는 상기 제 1 도가니; 상기 제 1 도가니를 가열하는 제 1 가열 장치; 및 상기 수용 공간에 설치되고, 가열된 상기 제 1 도가니로부터 용융된 용탕이 원심력으로 충전되는 상기 제 1 주형; 상기 수용 공간에 공정 환경을 조성할 수 있도록 상기 챔버 몸체를 밀폐시키는 챔버 덮개; 및 상기 챔버 몸체와 상기 챔버 덮개를 개폐시키는 개폐 장치;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 주형은, 용탕의 흐름 방향을 나타내는 주축이 원심력이 작용하는 방향을 기준으로 상방으로 제 1 각도만큼 경사지게 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 가열 장치는, 상기 회전축에 설치된 전원 단자로부터 전원을 공급받아서 상기 제 1 도가니를 유도 가열하는 유도 코일을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 개폐 장치는, 일단부가 상기 챔버 몸체에 접철 가능하게 설치되고, 타단부가 상기 챔버 덮개를 가압할 수 있도록 조임 나사가 설치되며, 상기 챔버 몸체의 4개의 측면에 분산되어 배치되는 복수개의 클램프를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 챔버는, 상기 챔버 몸체에 설치되고, 상기 수용 공간에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 라인; 및 상기 챔버 몸체에 설치되고, 상기 수용 공간에 진공 압력을 형성하는 진공 라인;을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 챔버는, 상기 챔버 몸체에 설치되고, 상기 수용 공간에 진공 배기를 형성하는 진공 라인; 및 상기 챔버 몸체에 설치되고, 상기 수용 공간에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 라인;을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 챔버는, 내부의 천정면과 외측면을 보호할 수 있도록 하방 또는 일측방이 개방된 박스 형태의 보호 커버;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 회전축에 상기 회전 프레임이 다단으로 설치될 수 있다.

한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 원심 주조 방법은, 분리된 제 1 챔버의 내부에 각각 제 1 도가니와 제 1 주형을 설치하는 제 1 챔버 준비 단계; 분리된 제 2 챔버의 내부에 각각 제 2 도가니와 제 2 주형을 설치하는 제 2 챔버 준비 단계; 상기 제 1 챔버와 상기 제 2 챔버를 회전축에 설치된 회전 프레임의 제 1 수용부와 제 2 수용부에 각각 안착시키는 챔버 안착 단계; 상기 제 1 챔버와 상기 제 2 챔버에 각각 설치된 제 1 가열 장치와 제 2 가열 장치에 전원을 공급하여 상기 제 1 도가니와 상기 제 2 도가니를 가열하는 도가니 가열 단계; 상기 회전축을 회전시켜서 상기 제 1 도가니와 상기 제 2 도가니의 용탕을 원심력을 이용하여 상기 제 1 주형과 제 2 주형에 충전시키는 원심 주조 단계; 상기 제 1 주형과 제 2 주형에 충전된 상기 용탕을 냉각시키는 냉각 단계; 및 상기 제 1 주형과 제 2 주형으로부터 냉각된 주형물을 인출하는 주형물 인출 단계;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 챔버 준비 단계 또는 상기 챔버 안착 단계에서, 상기 제 1 챔버 내부에 진공을 형성하는 진공 형성 단계; 상기 제 1 도가니를 예열하여 불순물을 제거하는 도가니 예열 단계; 및 상기 제 1 챔버 내부에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 단계;를 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 원심 주조 이전 또는 원심 주조 이후에 챔버 작업을 미리에 수행할 수 있기 때문에 연속적인 작업을 통해서 생산성을 극대화할 수 있고, 2개 이상의 챔버를 회전 프레임에 대칭되게 설치하여 별도의 발란스 웨이트가 불필요하기 때문에 작업 시간 및 작업 비용을 크게 절감할 수 있고, 챔버 내부에 설치되는 유도 코일 등의 가열 수단으로 원심 주조 직전까지 정밀한 온도 제어 및 진공/불활성 가스 환경 제어가 가능하여 양질의 주형물을 제조할 수 있으며, 챔버에 진공 배기와 불활성 가스 주입 밸브를 별도로 설치하여 챔버에 미세한 리크가 발생되더라도, 진공 배기 중에 불활성 가스의 주입을 시작하여 고융점 금속의 용탕 품질을 확보할 수 있으며, 원심력이 극대화될 수 있도록 주형을 주축을 상향으로 경사지게 형성하여 주조 성능을 향상시키며, 다단 설치나 진공 형성/도가니 예열/불활성 가스 공급 등의 작업을 별도의 장소에서 수행할 수 있어서 공간 및 비용을 크게 절감할 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 수평형 진공 원심 주조 장치를 나타내는 외관 사시도이다.
도 2는 도 1의 수평형 진공 원심 주조 장치의 부품 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 수평형 진공 원심 주조 장치의 단면도이다.
도 4는 도 1의 수평형 진공 원심 주조 장치의 미케니컬 씰링 스트럭처의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4의 수평형 진공 원심 주조 장치의 미케니컬 씰링 스트럭처의 다른 일례를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 1의 수평형 진공 원심 주조 장치의 제 1 챔버를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 6의 수평형 진공 원심 주조 장치의 제 1 챔버의 보호 커버를 나타내는 부분 절단 사시도이다.
도 8은 도 1의 수평형 진공 원심 주조 장치의 챔버 몸체를 활용하여 수평 진공 원심 주조 장치에 장착하기 이전의 전처리 공정의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 9는 도 1의 수평형 진공 원심 주조 장치의 챔버 몸체를 활용하여 수평 진공 원심 주조 장치에서 원심주조 후에 후처리 공정의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 10은 도 1의 복수개의 수평 진공 원심 주조 장치에서 원심주조 후에 후처리, 주조품 회수 및 재료 장입 및 전처리 공정의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 11은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 수평형 진공 원심 주조 장치를 나타내는 외관 사시도이다.
도 12는 도 11의 수평형 진공 원심 주조 장치를 나타내는 평면도이다.
도 13은 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 수평형 진공 원심 주조 장치를 나타내는 외관 사시도이다.
도 14는 도 11의 수평형 진공 원심 주조 장치를 나타내는 평면도이다.
도 15는 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 수평형 진공 원심 주조 장치를 나타내는 외관 사시도이다.
도 16은 도 15의 수평형 진공 원심 주조 장치를 나타내는 평면도이다.
도 17은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 원심 주조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 18은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 원심 주조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 19는 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 원심 주조 방법을 나타내는 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.

명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.

또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 수평형 진공 원심 주조 장치(100)를 나타내는 외관 사시도이고, 도 2는 도 1의 수평형 진공 원심 주조 장치(100)의 부품 분해 사시도이고, 도 3은 도 1의 수평형 진공 원심 주조 장치(100)의 단면도이다.

먼저, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 수평형 진공 원심 주조 장치(100)는, 크게 회전 프레임(10)과, 제 1 챔버(C1) 및 제 2 챔버(C2)를 포함할 수 있다.

예컨대, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 회전 프레임(10)은 회전축(11)을 중심으로 회전이 가능하게 형성되는 일종의 프레임 구조체로서, 상술된 상기 제 1 챔버(C1)와 상기 제 2 챔버(C2)를 지지할 수 있도록 충분한 강도와 내구성을 갖는 금속이나 세라믹 또는 합성 수지 재질의 회전체일 수 있다.

여기서, 예컨대, 상기 회전축(11)은 모터나 실린더나 각종 동력전달장치 등과 기계적으로 연결되어 회전 동력을 전달받아 상기 회전 프레임(10)을 회전시킬 수 있는 축구조물일 수 있다.

또한, 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 각종 수직 부재와 수평 부재와 절곡 부재를 조립하거나 용접하거나 일체형상으로 형성되는 것으로서, 예를 들면, 상기 회전축(11)을 중심으로 무게가 균등하게 배분되도록 양방향이 서로 대칭되게 형성될 수 있다.

더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 회전 프레임(10)은 상술된 상기 제 1 챔버(C1)와 상기 제 2 챔버(C2)를 양편에 수용할 수 있도록 상기 회전축(11)으로부터 제 1 방향으로 돌출되게 형성되는 제 1 수용부(13)와 상기 제 1 방향의 반대 방향인 제 2 방향으로 돌출되게 형성되는 제 2 수용부(15)가 형성될 수 있다.

예를 들면, 상기 회전 프레임(10)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 회전축(11)과, 상기 회전축(11)의 상기 제 1 방향으로 연장되게 형성되는 제 1 연장대(12)와, 상기 제 1 연장대(12)의 외측에 형성되고, 상방으로 개방된 제 1 수용홀(H1)이 형성되는 사각링 형상의 상기 제 1 수용부(13)와, 상기 회전축(11)의 상기 제 2 방향으로 연장되게 형성되는 제 2 연장대(14) 및 상기 제 2 연장대(14)의 외측에 형성되고, 상방으로 개방된 제 2 수용홀(H2)이 형성되는 사각링 형상의 상기 제 2 수용부(15)를 포함할 수 있다.

따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 회전 프레임(10)은 상기 제 1 수용부(13)에 상기 제 1 챔버(C1)가 착탈 가능하게 수용 또는 안착될 수 있고, 상기 제 2 수용부(15)에 상기 제 1 챔버(C2)가 착탈 가능하게 수용 또는 안착될 수 있다.

여기서, 도시하지 않았지만, 상기 제 1 수용부(13)와 상기 제 2 수용부(15)는 상기 제 1 챔버(C1) 및 상기 제 2 챔버(C2)를 더욱 견고하게 고정시키거나 안착시킬 수 있도록 각종 착탈구나 착탈 장치나 홈이나 돌기 등이 부가적으로 설치될 수 있다.

그러나, 상기 회전 프레임(10)이나 사각링 구조의 수용부들은 도면에 반드시 국한되지 않고, 다양한 형상의 패널 형상이나, 트레이 형상이나, 블록 형상이나 링 또는 홈 형상 등 회전이나 수용이 가능한 매우 다양한 형상의 구조체들이 모두 적용될 수 있다.

한편, 예컨대, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 챔버(C1)는 상기 회전 프레임(10)의 상기 제 1 수용부(13)에 착탈 가능하게 수용될 수 있는 것으로서, 내부에 제 1 도가니(F1)와 제 1 주형(M1)이 설치될 수 있는 밀폐 가능한 박스 형상의 구조체일 수 있다.

더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 챔버(C1)는, 상기 제 1 수용홀(H1)에 안착되고, 내부에 수용 공간이 형성되며, 상방이 개방된 사각 박스 형태로 형성되는 챔버 몸체(21)와, 상기 수용 공간에 설치되는 상기 제 1 도가니(F1)와, 상기 제 1 도가니(F1)를 가열하는 제 1 가열 장치(D1)와, 상기 수용 공간에 설치되고, 가열된 상기 제 1 도가니(F1)로부터 용융된 용탕(1)이 원심력으로 충전되는 상기 제 1 주형(M1)과, 상기 수용 공간에 공정 환경을 조성할 수 있도록 상기 챔버 몸체(21)를 밀폐시키는 챔버 덮개(22) 및 상기 챔버 몸체(21)와 상기 챔버 덮개(22)를 개폐시키는 개폐 장치(23)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제 1 가열 장치(D1)과 상기 제 1 도가니(F1) 사이에 가이드 도가니(G1)가 추가로 설치될 수 있다. 이러한 상기 가열 장치들과 도가니들과 가이드 도가니들의 구조는 도면에 국한되지 않고 매우 다양하게 수정 및 변경이 가능하다.

또한, 여기서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 주형(M1)은, 용탕(1)의 흐름 방향을 나타내는 주축(A2)이 원심력이 작용하는 방향(A1)을 기준으로 상방으로 제 1 각도(K1)만큼 경사지게 형성될 수 있다.

따라서, 물을 회전하는 그릇에 넣고 수면을 살펴 보면 회전 중심은 수위가 낮으나 회전 중심으로부터 멀어지면 멀어질수록 수위가 높아지는 것을 보면 알 수 있듯이 상기 용탕(1) 역시, 상기 회전축(11)으로부터 멀어지면 멀어질수록 수평 방향의 원심력과 상방으로 작용하는 압력의 합력인 방향, 즉 용탕(1)의 흐름 방향을 나타내는 주축(A2)이 원심력이 작용하는 방향(A1)을 기준으로 상방으로 제 1 각도(K1)만큼 경사지게 형성하는 것이 보다 치밀하고 불량이 없는 양질의 주조물을 생산할 수 있음을 반복적인 실험으로 알 수 있었다.

여기서, 상기 제 1 각도(K1)는 용탕의 재질이나 주형의 형태나 주조 환경 등에 따라 최적화될 수 있는 것으로서, 반복적인 실험 결과, 원심력인 회전수에 따라서 대략 3도 내지 60도에서 양질의 주조물이 생산되는 것을 확인할 수 있었다. 그러나, 이에 반드시 국한되지 않는다.

한편, 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 가열 장치(D1)는, 상기 회전축(11)에 설치된 전원 단자로부터 전원을 공급받아서 상기 제 1 도가니(F1)를 유도 가열하는 유도 코일을 포함할 수 있다. 그러나 이에 반드시 국한되지 않고 매우 다양한 전기로나 유도로나 연소로 형태의 가열 장치들이 모두 적용될 수 있다.

따라서, 상기 제 1 가열 장치(D1)를 이용하여 원심 주조 직전 또는 도중에도 전원을 공급받아서 원심 주조시 매우 정밀한 온도는 물론이고, 주조 후 도가니 냉각을 통하여 챔버 내부의 진공 및 불활성 가스의 온도 제어가 가능하다.

또한, 예컨대, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 개폐 장치(23)는 일단부가 상기 챔버 몸체(21)에 접철 가능하게 설치되고, 타단부가 상기 챔버 덮개(22)를 가압할 수 있도록 조임 나사(231)가 설치되며, 상기 챔버 몸체(21)의 4개의 측면에 적어도 하나 이상 분산되어 배치되는 복수개의 클램프(232)를 포함할 수 있다. 그러나, 상기 개폐 장치(23)는 이에 국한되지 않고 매우 다양한 고정구나 조임구나 패스너 등을 이용할 수 있다.

따라서, 작업자는 상기 회전 프레임(10)으로부터 떨어진 별도의 장소에서 상기 제 1 챔버(C1)의 상기 개폐 장치(23)를 해체하고, 상기 챔버 덮개(22)를 개방하여 상기 챔버 몸체(21)의 내부에 상기 제 1 도가니(F1)나 용탕(1)의 재료나 또는 상기 제 1 주형(M1)을 설치한 다음, 상기 챔버 덮개(22)를 폐쇄하고, 상기 개폐 장치(23)를 체결한 다음, 준비된 상기 제 1 챔버(C1)를 상기 회전 프레임(10)의 상기 제 1 수용부(13)에 안착시켜서 상기 회전 프레임(10)을 회전시키는 원심 주조 공정을 준비할 수 있다.

한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 챔버(C1)는, 상기 챔버 몸체(21)에 설치되고, 상기 수용 공간에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 라인(L1) 및 상기 챔버 몸체(21)에 설치되고, 상기 수용 공간에 진공 압력을 형성하는 진공 라인(L2)을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 불활성 가스 공급 라인(L1) 및 상기 진공 라인(L2)은 상기 회전축(11)에 설치된 미케니컬 씰링 스트럭처(mechanical sealing structure), 즉 한 쪽이 회전되더라도 밀폐는 유지하면서 진공압 전달이나 가스 공급을 가능하게 하는 씰링 장치 등을 이용하여, 원심 주조시에도 상기 제 1 챔버(C1)에 불활성 가스를 공급하거나 진공압을 형성하는 것만이 아니라 챔버 내부에 유도 코일을 장착하고, 기존 설비와 같이 코일의 하강 없이 원심주조가 가능하게 할 수 있다.

그러나, 이에 반드시 국한되지 않고, 상기 제 1 챔버(C1)에 불활성 가스를 공급하거나 진공압을 형성하는 것은 상기 회전 프레임(10)에서 떨어진 별도의 장소에서 이루어지는 것도 가능하다.

따라서, 작업자는 상기 제 1 챔버(C1)에 서로 별도로 형성된 상기 불활성 가스 공급 라인(L1) 및 상기 진공 라인(L2)을 이용하여 언제든지 수시로 진공 환경과 불활성 가스 환경을 정밀하게 제어할 수 있다.

또한, 상기 제 1 챔버(C1)에는 유도가열시 전원 역할과 원심 주조 후 냉각의 역할을 하는 냉각수 유입 라인 (L3) 및 냉각수 배출 라인 (L4)이 설치될 수 있다.

여기서, 이러한 상기 냉매 유입 라인(L3)과 상기 냉매 배출 라인(L4)은 전원 공급 라인의 역할을 겸할 수도 있는 것으로서, 상기 미케니컬 씰링 스트럭처(mechanical sealing structure)에 의해 상기 회전축(11)으로부터 유도가열 전원을 공급받고 원심 주조 후 냉매를 공급받아 순환시킬 수 있다. 이외에도 도면에 국한되지 않고 매우 다양한 장치들이 추가로 설치될 수 있다.

이외에도, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 챔버(C1)에는 원심 주조 이전의 전처리 작업이나 이후의 후처리 작업시 상기 제 1 챔버(C1)를 냉각시킬 수 있도록 별도의 냉매 유입 라인(L5)과 상기 냉매 배출 라인(L6)이 추가로 설치될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 국한되지 않고 매우 다양한 위치나 개수의 각종 라인들이 추가로 설치될 수 있다.

도 4는 도 1의 수평형 진공 원심 주조 장치(100)의 미케니컬 씰링 스트럭처(MS)의 일례를 나타내는 사시도이고, 도 5는 도 4의 수평형 진공 원심 주조 장치(100)의 미케니컬 씰링 스트럭처(MS)의 다른 일례를 나타내는 사시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 미케니컬 씰링 스트럭처(MS)의 일례를 설명하면 예컨대, 상기 회전축(11)이 회전되면 상대적 회전부(11b)가 회전되더라도 상대적 고정부(11a)는 고정되어 상기 회전축(11)을 통해서 유출입될 수 있다.

보다 구체적으로 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 중공의 상기 회전축(11)은 상대적으로 고정 상태인 내측(11-1)과 상기 내측(11-1)을 둘러싸는 형태인 외측(11-2)으로 이중으로 형성되고, 상기 외측(11-2)은 상대적 고정부(11a1)(11a2)와, 상기 상대적 고정부(11a1)(11a2)에 의해 회전이 자유롭게 지지되는 상대적 회전부(11b1)(11b2)로 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 내측(11-1)의 내부에는 예컨대 제 1 라인과 제 2 라인이 형성되고, 상기 제 1 라인은 제 1 높이의 토출구(E1)과 연결되고, 상기 제 2 라인은 상기 제 1 높이와는 다른 제 2 높이의 유입구(E2)와 연결될 수 있다.

이러한, 상기 제 1 라인과 상기 제 2 라인은 냉매와 더불어 전원을 공급하는 전원 공급 라인의 역할을 할 수 있는 것으로서, 이러한 경우에는 원하지 않는 유도 가열이 되지 않도록, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 라인과 상기 제 2 라인은 서로 나선으로 꼬인 형태로 형성되는 것도 가능하다. 그러나, 이러한 형태는 도면에 반드시 국한되지 않고 직선이나 절곡된 형태 등 매우 다양한 형태로 형성될 수 있다.

따라서, 새로운 냉매는 상기 제 1 라인을 따라 상기 토출구(E1)로 토출되어 상기 상대적 회전부(11b1)에 형성된 상기 냉매 유입 라인(L3)으로 공급될 수 있고, 사용된 냉매는 상기 냉매 배출 라인(L4)을 통해 배출되어 상기 상대적 회전부(11b2)를 거쳐서 상기 유입구(E2)로 유입되어 상기 제 2 라인을 따라 외부로 배출될 수 있다.

그러므로, 상기 냉매 유입 라인(L3)과 상기 냉매 배출 라인(L4)이 각각 상기 상대적 회전부(11b1)(11b2)에 고정되어 회전되더라도 안정적으로 냉매를 순환시킬 수 있다. 아울러, 이러한 상기 냉매에는 전원이 인가되어 상기 냉매 유입 라인(L3)과 상기 냉매 배출 라인(L4)이 유도 가열용 전원 공급 장치의 역할을 하게 하는 것도 가능하다. 그러나, 이러한 구체적인 형상은 도면에 국한되지 않고 매우 다양한 실시예들이 가능하다.

도 6은 도 1의 수평형 진공 원심 주조 장치(100)의 제 2 챔버(C2)를 확대하여 나타내는 단면도이고, 도 7은 도 6의 수평형 진공 원심 주조 장치(100)의 제 1 챔버(C1)의 보호 커버(PC)를 나타내는 부분 절단 사시도이다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 챔버(C1) 또는 상기 제 2 챔버(C2)는, 내부의 천정면과 외측면을 보호할 수 있도록 하방 또는 일측방이 개방된 박스 형태의 보호 커버(PC)를 더 포함할 수 있다.

따라서, 상기 제 1 챔버(C1) 또는 상기 제 2 챔버(C2)의 내부에 발생할 수 있는 크랙이나 파손을 방지할 수 있고, 상기 보호 커버(PC)가 파손되더라도 진공을 유지할 수 있으며 이를 통해서 상기 제 1 챔버(C1) 또는 상기 제 2 챔버(C2)의 내구성을 크게 향상시킬 수 있다.

한편, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 챔버(C2)는 상기 회전 프레임(10)의 상기 제 2 수용부(15)에 착탈 가능하게 수용되고, 내부에 제 2 도가니(F2)와 제 2 주형(M2)이 설치될 수 있는 밀폐 가능한 박스 형상의 구조체일 수 있다.

더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 챔버(C1)는, 상기 제 2 수용홀(H2)에 안착되고, 내부에 수용 공간이 형성되며, 상방이 개방된 사각 박스 형태로 형성되는 챔버 몸체(21)와, 상기 수용 공간에 설치되는 상기 제 2 도가니(F2)와, 상기 제 2 도가니(F2)를 가열하는 제 2 가열 장치(D2)와, 상기 수용 공간에 설치되고, 가열된 상기 제 2 도가니(F2)로부터 용융된 용탕(1)이 원심력으로 충전되는 상기 제 2 주형(M2)과, 상기 수용 공간에 공정 환경을 조성할 수 있도록 상기 챔버 몸체(21)를 밀폐시키는 챔버 덮개(22) 및 상기 챔버 몸체(21)와 상기 챔버 덮개(22)를 개폐시키는 개폐 장치(23)를 포함할 수 있다.

여기서, 이러한 상기 제 2 챔버(C2)는, 상기 제 1 챔버(C1)와 호환될 수 있도록 상기 제 1 챔버(C2)의 규격과, 구성 및 역할이 서로 동일할 수 있다. 따라서, 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.

그러므로, 상기 챔버(C1)(C2)를 상기 회전 프레임(10)의 양단부에 착탈 가능한 교체식 챔버를 이용하여 원심 주조를 제외한 나머지 시간에는 상기 챔버(C1)(C2)를 분리하여 미리 여러 개의 챔버(C1)(C2)를 준비시키거나 냉각시키거나, 완성된 주형물을 분리하는 등의 원심 주조 이전 또는 원심 주조 이후 챔버 작업을 미리에 수행할 수 있기 때문에 반연속적인 작업을 통해서 생산성을 극대화할 수 있고, 상기 챔버(C1)(C2) 내부에 설치되는 유도 코일 등의 가열 수단으로 원심 주조 도중에도 정밀한 온도 제어 및 진공/불활성 가스 환경 제어가 가능하여 양질의 주형물을 제조할 수 있으며, 2개 이상의 상기 챔버(C1)(C2)를 상기 회전 프레임(10)에 대칭되게 설치하여 별도의 발란스 웨이트가 불필요하기 때문에 작업 시간 및 작업 비용을 크게 절감할 수 있고, 원심력이 극대화될 수 있도록 주형을 주축을 상향으로 경사지게 형성하여 주조 성능을 향상시키며, 다단 설치나 진공 형성/도가니 예열/불활성 가스 공급 등의 작업을 별도의 장소에서 수행할 수 있어서 공간 및 비용을 크게 절감할 수 있다.

도 8은 도 2의 챔버 몸체 (21)을 활용하여, 수평 진공 원심 주조 장치 (100)에 장착하기 전의 전처리 공정의 일례를 나타내는 평면도이고, 도 9는 도 2의 챔버 몸체(21)를 수평 진공 원심 주조 장치(100)에서 주조 후의 후처리 공정의 일례를 나타내는 평면도이고, 도 10은 도1의 복수개 수평 진공 원심 주조 장치(100)의 활용을 위한 전처리 및 후처리 공정을 모두 나타내는 평면도이다.

예컨대, 도 8에 도시된 바와 같이, 상술된 상기 제 1 챔버(C1) 또는 상기 제 2 챔버(C2) 복수개는 상기 회전 프레임에 체결되기 이전에 불활성 가스를 공급하거나 진공압을 형성하거나 유도 가열 전원을 인가하여 예비 가열하는 등 사전에 연속적으로 전처리 작업을 수행할 수 있다. 따라서, 원심 주조 이전에 불활성 가스 공급이나, 진공압 형성이나, 예비 가열을 수행할 수 있어서 원심 주조 시간과 비용을 절감할 수 있다.

또한, 예컨대, 도 9에 도시된 바와 같이, 원심 주조 이후에도 상기 제 1 챔버(C1) 또는 상기 제 2 챔버(C2) 복수개는 챔버 냉각이나 코일 냉각 등 후처리 작업을 연속적으로 수행할 수 있다. 따라서, 원심 주조 이후에 챔버 냉각이나, 코일 냉각을 수행할 수 있어서 원심 주조 시간과 비용을 절감할 수 있다.

또한, 예컨대, 도 10에 도시된 바와 같이, 챔버와 코일이 냉각된 이후에 주조된 주조품을 회수하거나, 새로운 주형을 장착하거나, 재료를 장입하거나, 도가니 상태를 점검하여 도가니를 교체하는 등 각종 작업을 수행할 수 있고, 다시 상기 제 1 챔버(C1) 또는 상기 제 2 챔버(C2) 복수개는 상기 회전 프레임에 체결되기 이전에 불활성 가스를 공급하거나 진공압을 형성하거나 유도 가열 전원을 인가하여 예비 가열하는 등 연속적인 모든 공정을 연계하여 공정 시간을 최소로 단축시킬 수 있다.

도 11은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 수평형 진공 원심 주조 장치(200)를 나타내는 외관 사시도이고, 도 12는 도 11의 수평형 진공 원심 주조 장치(200)를 나타내는 평면도이다.

도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 1개의 상기 회전 프레임(10)에 4개의 챔버, 즉 제 1 챔버(C1), 제 2 챔버(C2), 제 3 챔버(C3) 및 제 4 챔버(C4)를 서로 대칭되게 등각 배치하여 원심 주조하는 것도 가능하다.

도 13은 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 수평형 진공 원심 주조 장치(300)를 나타내는 외관 사시도이고, 도 14는 도 13의 수평형 진공 원심 주조 장치(300)를 나타내는 평면도이다.

도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 회전축(11)에 3개의 상기 회전 프레임(10)을 3단으로 다단 배치하고, 이들 각각에 2개씩 총 6개의 챔버, 즉 제 1 챔버(C1), 제 2 챔버(C2), 제 3 챔버(C3)와, 제 4 챔버(C4)와, 제 5 챔버(C5) 및 제 6 챔버(C6)를 서로 대칭되게 등각 배치하여 원심 주조하는 것도 가능하다.

도 15는 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 수평형 진공 원심 주조 장치(400)를 나타내는 외관 사시도이고, 도 16은 도 15의 수평형 진공 원심 주조 장치(400)를 나타내는 평면도이다.

이외에도, 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 회전축(11)에 1개의 상기 회전 프레임(10)을 1단으로 설치하고, 여기에 총 6개의 챔버, 즉 제 1 챔버(C1), 제 2 챔버(C2), 제 3 챔버(C3)와, 제 4 챔버(C4)와, 제 5 챔버(C5) 및 제 6 챔버(C6)를 서로 대칭되게 등각 배치하여 원심 주조하는 것도 가능하다.

그러나, 이에 반드시 국한되지 않고, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개 등 상기 챔버들을 등각 배치하여 생산성을 극대화할 수 있다.

도 17은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 원심 주조 방법을 나타내는 순서도이다.

도 1 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 수평형 진공 원심 주조 장치(100)(200)(300)(400)을 이용한 원심 주조 방법을 설명하면, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 원심 주조 방법은, 분리된 제 1 챔버(C1)의 내부에 각각 제 1 도가니(F1)와 제 1 주형(M1)을 설치하는 제 1 챔버 준비 단계(S1)와, 분리된 제 2 챔버(C2)의 내부에 각각 제 2 도가니(F2)와 제 2 주형(M2)을 설치하는 제 2 챔버 준비 단계(S2)와, 상기 제 1 챔버(C1)와 상기 제 2 챔버(C2)를 회전축(11)에 설치된 회전 프레임(10)의 제 1 수용부(13)와 제 2 수용부(15)에 각각 안착시키는 챔버 안착 단계(S3)와, 상기 제 1 챔버(C1)와 상기 제 2 챔버(C2)에 각각 설치된 제 1 가열 장치(D1)와 제 2 가열 장치(D2)에 전원을 공급하여 상기 제 1 도가니(F1)와 상기 제 2 도가니(F2)를 가열하는 도가니 가열 단계(S4)와, 상기 회전축(11)을 회전시켜서 상기 제 1 도가니(F1)와 상기 제 2 도가니(F2)의 용탕(1)을 원심력을 이용하여 상기 제 1 주형(M1)과 상기 제 2 주형(M2)에 충전시키는 원심 주조 단계(S5)와, 상기 제 1 주형(M1)과 상기 제 2 주형(M2)에 충전된 상기 용탕(1)을 냉각시키는 냉각 단계(S6) 및 상기 제 1 주형(M1)과 상기 제 2 주형(M2)으로부터 냉각된 주형물을 인출하는 주형물 인출 단계(S7)를 포함할 수 있다.

여기서, 도시하지 않았지만, 각종 공랭식 또는 수냉식으로 상기 챔버들을 냉각시킬 수 있고, 이러한 냉각 장치들은 상기 챔버들 내부에 설치되거나 외부에 설치되는 것도 가능하다.

따라서, 복수개의 상기 제 1 챔버(C1)와 복수개의 상기 제 2 챔버(C2)를 준비하고, 원심 주조한 다음, 신속하게 다음 챔버들을 교체하는 경우, 반연속적으로 대량의 원심 주형물을 생산할 수 있기 때문에 생산성을 극대화할 수 있다.

도 18은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 원심 주조 방법을 나타내는 순서도이다.

한편, 상기 제 1 챔버 준비 단계(S1)와 상기 챔버 안착 단계(S3) 및 상기 원심 주조 단계(S5) 중 어느 한 단계에서, 상기 제 1 챔버(C1) 내부에 진공을 형성하는 진공 형성 단계(S11)와, 상기 제 1 도가니(F1)를 예열하여 불순물을 제거하는 도가니 예열 단계(S12) 및 상기 제 1 챔버(C1) 내부에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 단계(S13)를 포함할 수 있다.

따라서, 언제 어디서든 챔버 내부에 진공이나 예열이나 불활성 가스 공급 등의 작업을 수행할 수 있기 때문에 다양한 원심 주조 환경 하에서 작업의 자유도가 매우 높아져서 이 역시 생산성을 크게 증대시킬 수 있다.

도 19는 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 원심 주조 방법을 나타내는 순서도이다.

도 19에 도시된 바와 같이, 먼저, 상기 제 1 챔버(C1)에 주형 및 재료를 장입하고(S100), 상기 제 1 챔버(C1)를 진공 배기시킨 후(S101), 불활성 가스를 주입하고(S102), 도가니를 용융 직전까지 예열시킬 수 있다(S103).

한편, 이와 동일하게 상기 제 2 챔버(C2)에 주형 및 재료를 장입하고(S200), 상기 제 2 챔버(C2)를 진공 배기시킨 후(S201), 불활성 가스를 주입하고(S202), 도가니를 용융 직전까지 예열시킬 수 있다(S203).

이어서, 상기 챔버들(C1)(C2)을 원심 주조기에 장착하고(S300), 재료를 최종 장입하여 금속을 용융시킨 후(S400), 원심 주조를 수행할 수 있다(S500).

이어서, 상기 챔버들(C1)(C2)을 원심 주조기에서 분리하고(S600), 챔버의 외각 및 유도 코일을 수냉식으로 냉각시킬 수 있다(S700).

이어서, 불활성 분위기 공간으로 챔버를 장입시킨 후(S800), 주조품을 회수한 다음(S900), 새로운 주형과 새로운 재료를 장입할 수 있다(S1000).

이어서, 불활성 분위기 공간에서 챔버를 취출한 다음(S1100), 일련의 과정을 반복하여 수행함으로써 연속적으로 최단 시간 안에 고품질의 주조품을 생산할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 회전 프레임
11: 회전축
12: 제 1 연장대
13: 제 1 수용부
14: 제 2 연장대
15: 제 2 수용부
C1: 제 1 챔버
C2: 제 2 챔버
F1: 제 1 도가니
M1: 제 1 주형
F1: 제 2 도가니
M2: 제 2 주형
H1: 제 1 수용홀
H2: 제 2 수용홀
21: 챔버 몸체
22: 챔버 덮개
23: 개폐 장치
D1: 제 1 가열 장치
D2: 제 2 가열 장치
L1: 불활성 가스 공급 라인
L2: 진공 라인
L3, L5: 냉매 유입 라인
L4, L6: 냉매 배출 라인
MS: 미케니컬 씰링 스트럭처
E1: 토출구
E2: 유입구
PC: 보호 커버
100, 200, 300, 400: 수평형 진공 원심 주조 장치

Claims (11)

1. 회전축을 중심으로 회전이 가능하게 형성되고, 상기 회전축으로부터 제 1 방향으로 돌출되게 형성되는 제 1 수용부와 상기 제 1 방향의 반대 방향인 제 2 방향으로 돌출되게 형성되는 제 2 수용부가 형성되는 회전 프레임;
   상기 회전 프레임의 상기 제 1 수용부에 착탈 가능하게 수용되고, 내부에 제 1 도가니와 제 1 주형이 설치될 수 있는 제 1 챔버; 및
   상기 회전 프레임의 상기 제 2 수용부에 착탈 가능하게 수용되고, 내부에 제 2 도가니와 제 2 주형이 설치될 수 있는 제 2 챔버;
   를 포함하는, 수평형 진공 원심 주조 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전 프레임은,
   미케니컬 씰링 스트럭처가 설치되는 상기 회전축;
   상기 회전축의 상기 제 1 방향으로 연장되게 형성되는 제 1 연장대;
   상기 제 1 연장대의 외측에 형성되고, 상방으로 개방된 제 1 수용홀이 형성되는 링 형상의 상기 제 1 수용부;
   상기 회전축의 상기 제 2 방향으로 연장되게 형성되는 제 2 연장대; 및
   상기 제 2 연장대의 외측에 형성되고, 상방으로 개방된 제 2 수용홀이 형성되는 링 형상의 상기 제 2 수용부;
   를 포함하는, 수평형 진공 원심 주조 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 챔버는,
   상기 제 1 수용홀에 안착되고, 내부에 수용 공간이 형성되며, 상방이 개방된 사각 박스 형태로 형성되는 챔버 몸체;
   상기 수용 공간에 설치되는 상기 제 1 도가니;
   상기 제 1 도가니를 가열하는 제 1 가열 장치;
   상기 수용 공간에 설치되고, 가열된 상기 제 1 도가니로부터 용융된 용탕이 원심력으로 충전되는 상기 제 1 주형;
   상기 수용 공간에 공정 환경을 조성할 수 있도록 상기 챔버 몸체를 밀폐시키는 챔버 덮개; 및
   상기 챔버 몸체와 상기 챔버 덮개를 개폐시키는 개폐 장치;
   를 포함하는, 수평형 진공 원심 주조 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제 1 주형은, 용탕의 흐름 방향을 나타내는 주축이 원심력이 작용하는 방향을 기준으로 상방으로 제 1 각도만큼 경사지게 형성되는, 수평형 진공 원심 주조 장치.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 제 1 가열 장치는, 상기 회전축에 설치된 전원 단자로부터 전원을 공급받아서 상기 제 1 도가니를 유도 가열하는 유도 코일을 포함하는, 수평형 진공 원심 주조 장치.
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 개폐 장치는,
   일단부가 상기 챔버 몸체에 접철 가능하게 설치되고, 타단부가 상기 챔버 덮개를 가압할 수 있도록 조임 나사가 설치되며, 상기 챔버 몸체의 4개의 측면에 분산되어 배치되는 복수개의 클램프를 포함하는, 수평형 진공 원심 주조 장치.
7. 제 3 항에 있어서,
   상기 제 1 챔버는,
   상기 챔버 몸체에 설치되고, 상기 수용 공간에 진공 배기를 형성하는 진공 라인; 및
   상기 챔버 몸체에 설치되고, 상기 수용 공간에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 라인;
   을 더 포함하는, 수평형 진공 원심 주조 장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 챔버는,
   내부의 천정면과 외측면을 보호할 수 있도록 하방 또는 일측방이 개방된 박스 형태의 보호 커버;
   를 더 포함하는, 수평형 진공 원심 주조 장치.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전축에 상기 회전 프레임이 다단으로 설치되는, 수평형 진공 원심 주조 장치.
10. 분리된 제 1 챔버의 내부에 각각 제 1 도가니와 제 1 주형을 설치하는 제 1 챔버 준비 단계;
    분리된 제 2 챔버의 내부에 각각 제 2 도가니와 제 2 주형을 설치하는 제 2 챔버 준비 단계;
    상기 제 1 챔버와 상기 제 2 챔버를 회전축에 설치된 회전 프레임의 제 1 수용부와 제 2 수용부에 각각 안착시키는 챔버 안착 단계;
    상기 제 1 챔버와 상기 제 2 챔버에 각각 설치된 제 1 가열 장치와 제 2 가열 장치에 전원을 공급하여 상기 제 1 도가니와 상기 제 2 도가니를 가열하는 도가니 가열 단계;
    상기 회전축을 회전시켜서 상기 제 1 도가니와 상기 제 2 도가니의 용탕을 원심력을 이용하여 상기 제 1 주형과 제 2 주형에 충전시키는 원심 주조 단계;
    상기 제 1 주형과 제 2 주형에 충전된 상기 용탕을 냉각시키는 냉각 단계; 및
    상기 제 1 주형과 제 2 주형으로부터 냉각된 주형물을 인출하는 주형물 인출 단계;
    를 포함하는, 원심 주조 방법.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 챔버 준비 단계 또는 상기 챔버 안착 단계에서,
    상기 제 1 챔버 내부에 진공을 형성하는 진공 형성 단계;
    상기 제 1 도가니를 예열하여 불순물을 제거하는 도가니 예열 단계; 및
    상기 제 1 챔버 내부에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 단계;
    를 포함하는, 원심 주조 방법.

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