KR20190041567A - 다이캐스팅 주조 공정에서 이용되는 파이프의 강도를 보강하기 위한 링형 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다이캐스팅 주조 공정에서 이용되는 파이프의 강도를 보강하기 위한 링형 구조물 및 그 이용 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명에 따른 링형 구조물은, 중공을 가지는 코어 본체 및 상기 중공 내에 배치되는 적어도 하나의 충진재를 포함하는 고압 다이캐스팅용 코어의 적어도 일부를 포위하도록 구성됨으로써 상기 고압 다이캐스팅용 코어의 기계적 강도를 보강하며, 소정의 두께를 지닌다.

Description

다이캐스팅 주조 공정에서 이용되는 파이프의 강도를 보강하기 위한 링형 구조물 및 그 이용 방법{RING-SHAPED STRUCTURE FOR ENHANCING STRENGTH OF PIPE USED IN DIE CASTING AND METHOD USING THE SAME}

본 발명은 다이캐스팅 주조 공정에서 이용되는 파이프의 강도를 보강하기 위한 링형 구조물 및 그 이용 방법에 관한 것이다.

금속이나 플라스틱 제품의 성형에 적용되는 공정인 각종 주조 공정(중력 주조, 저압 주조, 고압 주조 등) 사출 공정 등은 내부에 중공이 형성된 제품을 만들기 위한 것이다. 그 중 다이캐스팅 주조는 유압으로 작동하는 실린더를 이용하여 플런저를 용융 금속(용탕)이 주입된 금형 내에 고속, 고압으로 압입하여 주조하는 방식이다.

이러한 다이캐스팅 주조는 생산성이 높을 뿐만 아니라 후처리에 의한 기계 가공이 거의 없기 때문에 자동차의 트랜스미션 하우징 등과 같은 하우징이나 케이스 류의 제품을 생산하는 데 많이 이용되고 있다.

이러한 다이캐스팅 주조시 주물의 내부 형상, 즉 중공을 만들기 위해 금형 내에 삽입되는 것을 코어라고 한다. 코어는 주조 중에 용융 금속의 열과 압력에 대하여 그 형상을 유지하기에 충분한 기계적 강도를 지녀야 하는 반면, 주조 후 주조품으로부터 용이하게 제거될 수 있도록 비교적 쉽게 파손되어야 한다. 이러한 코어의 재료로서는 모래, 열경화성 수지(예컨대, foam) 및 솔트(salt)가 일반적으로 이용된다.

그런데 대한민국 공개특허공보 제10-2002-0055054호에 개시된 종래의 고압 다이캐스팅용 코어는 그 코어의 내부가 비어 있는 상태이고, 고압 주조시에 용탕의 압력을 받아 코어의 변형이 일어날 수 있는 문제점이 있었는바, 본 발명자는 그와 같은 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 특허출원 제10-2016-0045870호를 통하여 그 코어 본체의 내부에 충진재를 포함하는 고압 다이캐스팅용 코어, 즉, 인서트 파이프(insert pipe)를 이용하여 중공 제품을 제조하는 방법을 제안한 바 있다.

간략하게 설명하면, 이 중공 제품 제조를 위한 고압 다이캐스팅 공정은, 제품 성형시의 용탕 압력에 금속 인서트 파이프가 견딜 수 있도록 그 금속 인서트 파이프의 내부에 충진재(즉, 지지소재)를 충전하는 단계; 제품의 형상을 형성하기 위한 몰드 내부의 캐비티에 그 충진재가 충전된 강관을 투입하는 단계; 상기 몰드 내부의 상기 캐비티에 용탕을 투입하여 금속 인서트 파이프의 외주면을 감싸는 몰드 제품을 성형하는 단계; 및 제품의 성형 완료 후에 충진재를 금속 인서트 파이프의 내부에서 제거하는 단계를 포함한다. 이와 같은 중공 제품 제조 방법은 중공을 형성하기 위한 충진재를 제거하는 작업이 쉽다는 장점이 있다.

그러나 그와 같은 충진재를 포함하고 있더라도 여전히 용탕의 압력에 의하여 인서트 파이프의 구조적 강도가 취약한 부분에서는 파이프가 내부로 휘어 들어가는 현상이 일어나는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2002-0055054호

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고압 다이캐스팅용 코어가 용탕의 압력에 의하여 내부로 휘는 것을 방지하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면 링형 구조물이 제공되는바, 그 링형 구조물은, 중공을 가지는 코어 본체 및 상기 중공 내에 배치되는 적어도 하나의 충진재를 포함하는 고압 다이캐스팅용 코어의 적어도 일부를 포위하도록 구성됨으로써 상기 고압 다이캐스팅용 코어의 기계적 강도를 보강하며, 소정 두께를 지닌다. 상기 소정 두께는 1mm와 같거나 그보다 클 수 있다.

여기에서 상기 링형 구조물은 상기 고압 다이캐스팅용 코어를 금형의 캐비티 내에 배치하기 위한 적어도 하나의 고정 핀에 인접하도록 구성될 수 있는데, 예를 들어, 상기 적어도 하나의 고정 핀 및 상기 고압 다이캐스팅용 코어의 만곡부 중 적어도 둘 사이에서 원통 형상으로 연장될 수 있다.

바람직하게는 상기 링형 구조물은 주물 또는 상기 고압 다이캐스팅용 코어와 동일한 재질로 된 것일 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 고압 다이캐스팅 공정도 제공되는바, 그 고압 다이캐스팅 공정에서는 전술한 링형 구조물을 이용하여 상기 고압 다이캐스팅용 코어의 기계적 강도를 보강한다.

본 발명에 따른 링형 구조물 및 그 링형 구조물을 이용한 고압 다이캐스팅 공정에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

중공 형상인 코어 본체의 내부에 충진재가 형성되어 있어 코어의 기계적 강도가 최소한으로 보장될 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 링형 구조물을 이용하면 코어 본체의 강도를 손쉽게 향상시킬 수 있어 고압 다이캐스팅 공정에 코어를 적용하는 것이 용이할 뿐만 아니라 코어 본체의 변형을 최소화할 수 있다.

도 1은 고압 다이캐스팅용 코어에 본 발명에 따른 링형 구조물을 이용하지 않을 때 나타나는 휘어짐 현상이 예시적으로 나타난 도면이다.
도 2는 중공 형상의 고압 다이캐스팅용 코어를 포위하도록 구성된 링형 구조물을 개략적으로 나타낸 개념도이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 다만 발명의 요지와 무관한 일부 구성은 생략 또는 압축할 것이나, 생략된 구성이라고 하여 반드시 본 발명에서 필요가 없는 구성은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람(이하 “통상의 기술자”라 함)에 의해 결합되어 사용될 수 있다.

본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위하여 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.

본 명세서에서 언급되는 고압 다이캐스팅용 코어는 주조품 내에 중공을 형성하기 위하여 금형의 캐비티 내에 배치되는 것이며, 코어를 이용하여 주조되는 주조품은 그 내부에 유로를 구비한 모터 하우징, 컨트롤러 하우징 또는 이차 전지의 각 배터리 팩 사이에 개재되는 쿨링 플레이트 등의 제조에 적용할 수 있으며, 이와 같은 제품들 외에도 여러가지 다양한 중공 제품에 용이하게 적용할 수 있다.

도 1은 고압 다이캐스팅용 코어에 본 발명에 따른 링형 구조물을 이용하지 않을 때 나타나는 휘어짐 현상이 예시적으로 나타난 도면이다.

구체적으로, 본 명세서에서 언급되는 고압 다이캐스팅용 코어는 코어 본체 및 그 내부의 충진재를 포함한다. 코어 본체는 중공을 가지며, 도 1 및 도 2에 예시적으로 도시된 바와 같이 주로 파이프 형상으로 구성된다. 설명의 편의상, 본 명세서에서 고압 다이캐스팅용 코어와 인서트 파이프는 서로 대체 가능한 의미로 사용되는 것이다.

코어 본체는 중공을 가지며, 양단이 개방되어 있는 것이 바람직하다. 도면으로 도시된 예시에서는 코어 본체가 양단이 개방된 지그재그 형태의 파이프 형상으로 형성되어 있지만, 실시예에 따라 일자형과 같이 다양한 형태로 달라질 수 있다.

코어 본체의 물성은 주물과 유사한 재질로 선정되는데, 주물과 코어 본체 사이에 현저한 열저항이 형성되지 않는 범위의 합금 재질인 것이 바람직하다. 혹은, 주물과 코어 본체 모두가 알루미늄 용융 원액으로 형성될 수도 있는데, 이는 예시에 지나지 않는다는 것이 통상의 기술자에 의해 쉽게 이해될 것이다.

중공에 충진재로서 충진되는 물질은 분말 형태의 충진물로서, 고압 주조 성형 이후 형태를 갖추고 있으나, 서로 엉기는 성질이 약해서 워터젯을 분사할 경우 쉽게 제거되는 성질을 가진 분말인 것이 바람직하다. 충진재의 일례에는 솔트(salt), 마그네시아(magnesia), 스틸 메시(steel mesh) 등이 있으나 이에 한정되지는 않는바, 샌드(sand), 세라믹 비즈(ceramic biz), 유기 화합물도 이용될 수 있다. 이들 물질은 단독으로 이용되거나 혼용될 수 있다.

이와 같은 고압 다이캐스팅용 코어에 있어서 충진재는 상온 이상의 특정 범위에 이르기까지 그 온도의 변화에도 물성의 변화가 거의 없는 분말 또는 알갱이 형태의 충진물인 것이 바람직할 것이다.

하기에서는 도면들을 참조하여 본 발명에 따라 고압 다이캐스팅용 코어의 기계적 강도를 보강하기 위하여 그 고압 다이캐스팅용 코어의 적어도 일부를 포위하도록 구성되는 링형 구조물을 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 전술한 고압 다이캐스팅용 코어, 즉 인서트 파이프(100)를 이용하여 제조된 제품의 단면이 예시적으로 도시되어 있는바, 인서트 파이프(100)를 금형의 캐비티 내에 배치하기 위한 고정 핀이 안착되어 있던 파이프 고정 부위(110)와 인서트 파이프의 일부가 용탕의 압력에 의하여 내부로 휜 파이프 변형 부위(120)가 나타나 있다.

다음으로 도 2는 중공 형상의 고압 다이캐스팅용 코어를 포위하도록 구성된 링형 구조물(200)을 개략적으로 나타낸 개념도이다.

이와 같은 링형 구조물(200)은 중공을 가지는 코어 본체 및 상기 중공 내에 배치되는 적어도 하나의 충진재를 포함하는 고압 다이캐스팅용 코어(100)의 적어도 일부를 포위하도록 구성된다. 이 링형 구조물은 소정 두께를 가지는데, 예컨대, 충분한 기계적 강도를 가지도록 이는 1mm와 같거나 그보다 클 수 있다.

도 2를 참조하면, 링형 구조물(200)이 적어도 하나의 파이프 고정 핀(210) 및 파이프 만곡부(220) 사이에 개재되어 있는 것으로 도시되는바, 예를 들어 링형 구조물(200)은 고정 핀이나 인서트 파이프의 만곡부(220)에 인접하도록 구성될 수 있으며, 원통 형상으로 길이 방향으로 연장될 수 있다. 바람직하게는 그 연장되는 길이는 고정 핀들 사이의 간격과 일치하거나 고정 핀들의 열팽창을 고려하여 그보다 조금 작도록 구성될 수도 있다.

앞서 설명한 바와 같이 주물과 고압 다이캐스팅용 코어(100)가 서로 유사한 재질로 구성되는 것과 마찬가지로 링형 구조물(200)도 주물이나 고압 다이캐스팅용 코어(100)와 동일하거나 유사한 재질로 구성될 수 있다.

고압 다이캐스팅 공정에 이와 같은 링형 구조물(220)을 이용하는 것은 고압 다이캐스팅용 코어(100)의 기계적 강도를 보강하는 효과가 있는바, 이로써 용탕이 인서트 파이프(100)에 가하는 압력에 의하여 도 1에 나타났던 바와 같은 파이프 변형 부위(120)와 같은 현저한 변형이 방지될 수 있다. 결과적으로 링형 구조물은 고압 다이캐스팅용 코어(100)와 마찬가지로 주조 성형된 제품의 일부가 되는바, 그 재질이 서로 동일 또는 유사해야 함은 앞서 설명한 바와 같다.

이 고압 다이캐스팅용 코어(100)가 고압 다이캐스팅 공정에 이용되면, 을 통하여 코어 및 링형 구조물의 일부가 녹아서 용탕과 일체형으로 성형되는 한편, 충진재는 그 형상 그대로 유지되어 인서트 파이프가 용탕의 주입 압력에 견딜 수 있는 것인바, 전술한 본 발명의 모든 실시예에 걸쳐, 링형 구조물에 의하여 코어 본체의 강도가 손쉽게 보강될 수 있어 중공의 변형이 최소화될 수 있는 장점이 있다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 통상의 기술자라면, 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가에 의한 다양한 균등물 및 변형례들은 본 발명의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

100: 인서트 파이프
110: 파이프 고정 부위
120: 파이프 변형 부위
200: 링형 구조물
210: 파이프 고정 핀
220: 파이프 만곡부

Claims (6)

1. 중공을 가지는 코어 본체 및 상기 중공 내에 배치되는 적어도 하나의 충진재를 포함하는 고압 다이캐스팅용 코어의 적어도 일부를 포위하도록 구성됨으로써 상기 고압 다이캐스팅용 코어의 기계적 강도를 보강하는 소정 두께의 링형 구조물.
2. 제1항에 있어서,
   상기 고압 다이캐스팅용 코어를 금형의 캐비티 내에 배치하기 위한 적어도 하나의 고정 핀에 인접하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 링형 구조물.
3. 제2항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 고정 핀 및 상기 고압 다이캐스팅용 코어의 만곡부 중 적어도 둘 사이에서 원통 형상으로 연장되는 것을 특징으로 하는 링형 구조물.
4. 제1항에 있어서,
   상기 소정 두께는 1mm와 같거나 그보다 큰 것을 특징으로 하는 링형 구조물.
5. 제1항에 있어서,
   주물 또는 상기 고압 다이캐스팅용 코어와 동일한 재질로 된 것을 특징으로 하는 링형 구조물.
6. 고압 다이캐스팅 공정에 있어서,
   제1항에 따른 링형 구조물을 이용하여 상기 고압 다이캐스팅용 코어의 기계적 강도를 보강하는 것을 특징으로 하는 고압 다이캐스팅 공정.

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