KR20190043762A - Manufacturing method of plunger tip for die casting - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다이캐스팅용 플런저 팁 제조방법에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 다이캐스팅 머신의 플런저 로드에 결합하는 플런저 팁을 제조함에 있어 이종 소재를 이용해 상단부와 하단부를 별도로 단조 방식에 의해 성형하고, 마찰용접으로 상호 접합하도록 구성함으로써 플런저 팁의 기계적, 물리적 특성을 향상하고 내외경 홈 가공 공정을 단축하는 플런저 팁 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a plunger tip for die casting, and more particularly, to manufacturing a plunger tip to be coupled to a plunger rod of a die casting machine, the upper end portion and the lower end portion are separately formed by using a different material, So as to improve the mechanical and physical properties of the plunger tip and shorten the process of forming the inner and outer diameter grooves.
일반적으로, 다이캐스팅은 목적하는 형상으로 이루어진 강제의 금형에 금속을 용해한 용탕을 주입하여 금속 부품을 생산하는 정밀 주조법이다.In general, die casting is a precision casting method in which a metal melt is injected into a metal mold having a desired shape to produce metal parts.
다이캐스팅 공정을 개략적으로 살펴보면, 윤활제로 코팅된 다이 내부에 용탕을 주입하고 주물이 응고되도록 일정 압력하에서 유지한 다음 다이를 개방하여 몰드를 제거한 후 주물을 취출하여 금속 부품을 완성하는 방식으로 이루어진다.In general, the die casting process is performed by injecting molten metal into a die coated with a lubricant, holding the die at a predetermined pressure to solidify the casting, opening the die to remove the mold, and removing the casting to complete the metal part.
다이캐스팅에 적용되는 금속은 주로 알루미늄, 아연, 구리, 주석, 마그네슘 등의 합금을 사용하며 다이캐스팅 머신을 이용해 공압 또는 유압으로 용탕을 주입하여 냉각 및 응고시킨다. 다이캐스팅은 금속 부품의 대량 생산이 가능한 이점으로 인해 자동차, 전기, 광학, 건축 등의 다양한 분야에 사용되는 다양한 금속 부품이 다이캐스팅에 의해 제조된다.Metals used in die casting mainly use alloys such as aluminum, zinc, copper, tin, and magnesium, and are poured by pneumatic or hydraulic pressure using a die casting machine to cool and solidify. Due to the advantage of mass production of metal parts, diecasting is produced by diecasting of various metal parts used in various fields such as automobile, electric, optical, and architectural.
통상적인 다이캐스팅 머신의 개략적인 구성을 도 1을 참고하여 살펴보면, 목적하는 주조형상에 일치하는 캐비티를 내부에 형성하는 금형(102)과, 상기 캐비티와 연통하는 중공을 형성하는 일직선상의 슬리브(101)를 구비한다. 슬리브(101)의 일측에는 중공으로 용탕을 주입하는 노즐(104)을 구비하며, 슬리브(101)의 중공 내에는 플런저 로드(103)가 공압 또는 유압에 의해 왕복 작동하도록 구비된다. 상기 플런저 로드(103)의 선단에는 플런저 팁(200)을 결합하여 용탕을 고압으로 캐비티로 주입시킨다.1, a conventional die casting machine includes a
공지된 기술의 예로는, 한국실용신안등록 제 20 - 0351599 호에서와 같이 상단에 주입구가 형성되는 금형 슬리브와, 상기 주입구 상단에 위치하고 성형소재를 주입구 측으로 주입하는 노즐부와, 노즐부를 통하여 성형재료가 금형 슬리브 내부로 주입되면 피스톤 로드에 의해 좌우 왕복 운동하면서 성형소재를 일정량씩 캐비티 쪽으로 이동시키는 플런저 팁으로 이루어진 다이캐스팅 장치를 구성한다.Examples of the known technology include a mold sleeve in which an injection port is formed at an upper end thereof as disclosed in Korean Utility Model Registration No. 20-0351599, a nozzle part positioned at the upper end of the injection port and injecting the molding material into the injection port side, And a plunger tip for moving the molding material toward the cavity by a predetermined amount while reciprocating right and left by the piston rod when the mold is injected into the mold sleeve.
다른 예로는, 한국실용신안등록 제 20 - 0357100 호에는 슬리브로 주입된 성형소재를 일정량씩 밀어내는 주입부의 후단부에 피스톤로드와 결합되는 다각형의 장착부가 일체로 연이어 형성되고, 주입부의 내부에는 용융금속 주입시 수축상태 및 충격을 용이하게 수용할 수 있도록 하는 중공부가 형성되며, 상기 장착부의 내부에는 피스톤로드의 단부와 나사 결합되도록 하는 나사공이 중공부와 연통되도록 형성되어, 상기 피스톤로드의 푸쉬 풀에 의해 슬리브를 따라 이송되면서 슬리브에 유입된 용융금속을 금형의 캐비티에 주입시키는 다이캐스팅용 플런저 팁을 구성한다.As another example, in Korean Utility Model Registration No. 20-0357100, a polygonal mounting portion connected to a piston rod is integrally formed continuously at the rear end of an injection portion for pushing a molding material injected into a sleeve by a predetermined amount, Wherein a hollow portion is formed in the mounting portion so as to be able to receive the shrinkage state and impact when the metal is injected, and a screw hole for screwing the end portion of the piston rod is formed in the mounting portion so as to communicate with the hollow portion, To thereby form a plunger tip for die casting which injects the molten metal introduced into the sleeve into the cavity of the mold while being transported along the sleeve.
상기와 같은 다이캐스팅용 플런저 팁은 일반적으로 플런저 로드의 선단을 수용하는 결합홈을 구비하는 원통형 본체를 형성한다. 종래 기술에서는 도 5에 도시한 바와 같이 원소재를 주조하여 본체를 성형한 후 내외경은 CNC 홈 가공 공정을 거쳐 목적하는 규격으로 제조한다.Such a diecasting plunger tip generally forms a cylindrical body having an engagement groove for receiving the tip of the plunger rod. In the prior art, as shown in FIG. 5, a raw material is cast to form a main body, and then the inside and outside diameter are manufactured to a target standard through a CNC groove processing process.
예컨대, 한국등록특허 제 10 - 0594369 호에 공지된 다이캐스팅용 플런저 팁을 제조하는 방법을 살펴보면, 플런저 팁의 원소재를 소정 직경과 길이로 주조 성형하는 단계와, 주조 성형된 소재를 최종 플런저 팁의 정밀가공에 필요한 가공여유를 갖도록 1차 가공하는 단계와, 1차 가공된 소재를 열처리하는 단계와, 열처리된 소재를 최종 플런저 팁의 직경 및 길이로 2차 정밀 가공하는 단계를 포함하여 구성한다.For example, a method of manufacturing a plunger tip for a die casting known in Korean Patent No. 10-0594369 includes casting a raw material of a plunger tip to a predetermined diameter and length, A step of primary machining to have a machining allowance necessary for precision machining, a step of heat treating the primary machined workpiece, and a step of secondary precision machining of the heat treated workpiece to the diameter and length of the final plunger tip.
상기와 같은 종래 기술이 적용되는 다이캐스팅용 플런저 팁은 플런저 로드의 선단을 수용하는 결합홈을 구비하는 캡 형상의 본체를 일체로 형성하는 형태로 이루어지며, 도 5에 도시한 흐름도에서와같이 원소재를 이용해 플런저 팁 본체 일체를 주조한 후 내외경 홈 가공 공정을 거쳐 열처리하여 완성하도록 제조된다.The plunger tip for die casting to which the conventional technique as described above is applied is formed by integrally forming a cap-shaped main body having an engaging groove for receiving a tip end of a plunger rod. As shown in the flow chart of FIG. 5, To complete the plunger tip body by casting and then subjecting the plunger tip body to a heat treatment through an inner and outer diameter groove forming process.
따라서, 종래 기술에서는 플런저 팁 일체가 동일 소재를 이용해 주조되므로 용탕에 직접 접촉하는 플런저 팁의 선단과 플런저 로드에 결합하는 후단의 기계적 특성을 차별화할 수 없다. 결국, 다이캐스팅 머신 작업 과정에서 마모 상태가 선단과 후단에서 상이한 양상으로 나타나는 플런저 팁의 사용수명 및 유지보수성을 현저히 저하시키는 원인이 될 수 있다.Therefore, in the prior art, since the plunger tip is cast using the same material, it is impossible to differentiate the tip end of the plunger tip, which directly contacts the molten metal, and the mechanical characteristic of the rear end coupled to the plunger rod. As a result, the abrasion condition in the die casting machine working process may cause the service life and maintainability of the plunger tip, which appear differently at the front end and the rear end, to be significantly lowered.
또한, 플런저 팁은 주지된 바와 같이 용탕에 의한 고온의 환경에서 플런저 로드에 결합하여 슬리브 내경을 따라서 고속, 고압으로 작동하는 부품인 특성상 높은 치수정밀도가 요구되는바, 종래 기술에서는 플런저 팁 본체를 주조한 후 내외경은 별도의 절삭 및 황삭 등 CNC 홈 가공 공정을 추가적으로 실시하여야 하므로, 가공에 장시간이 소요되어 생산성 저하를 초래하는 등의 문제점이 있다.As known in the art, the plunger tip is required to have high dimensional accuracy due to its characteristics of being a component that operates at a high speed and a high pressure along the inner diameter of the sleeve by being coupled with the plunger rod in a high temperature environment by the molten metal. In the prior art, The CNC grooving process such as cutting and roughing needs to be additionally performed inside and outside, which requires a long time for machining, resulting in a problem of deteriorating productivity.
이에 본 발명에서는 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서,Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art,
다이캐스팅 머신의 슬리브에 주입된 용탕을 가압하여 금형에 주입하는 플런저 로드에 결합하는 플런저 팁의 제조방법에 있어서,A method of manufacturing a plunger tip for pressurizing a molten metal injected into a sleeve of a die casting machine and coupling the plunger rod to a plunger rod for injection into a mold,
다이캐스팅 머신의 슬리브(101)에 주입된 용탕을 가압하여 금형(102)에 주입하는 플런저 로드(103)에 결합하는 플런저 팁(200)의 제조방법에 있어서,1. A method of manufacturing a plunger tip (200) that presses a molten metal injected into a sleeve (101) of a die casting machine to be coupled to a plunger rod (103) for injection into a mold (102)
플런저 팁(200)의 선단을 형성하는 상단부(210) 소재와, 플런저 로드(103)에 결합하는 하단부(220) 소재를 각각 단조프레스로 가압하여 해당 규격으로 단조하는 상단부단조공정, 및 하단부단조공정과,An upper end forging process in which the material of the
상기 단조된 상단부(210)의 하측단 및 하단부(220)의 상측단을 마찰용접하여 상호 접합하는 상, 하단부접합공정을 포함하고, A lower end of the forged
상기 상단부(210) 및 하단부(220)가 접합된 플런저 팁(200)을 열처리 및 연마하여 기계적 특성을 부여하는 가공공정을 포함하여 이루어진다.And a machining process for imparting mechanical properties by heat-treating and polishing the
또한, 상기 가공공정은,Further, in the processing step,
상, 하단부접합공정을 거친 플런저 팁(200)을 가열 및 냉각하여 내부 응력을 제거하는 전처리공정과,A pretreatment step of heating and cooling the
상기 전처리공정을 거친 플런저 팁(200)의 상, 하단부(210,220)의 접합부위(A) 표면을 연마하는 제1차연마공정과,A first polishing step of polishing the surface of the joining portion A of the upper and
상기 전처리 및 제1차연마공정을 거친 플런저 팁(200)의 표면을 경화하는 열처리공정과,A heat treatment step of hardening the surface of the
상기 열처리공정을 거친 플런저 팁(200)의 표면을 연마하는 제2차연마공정을 포함하여 이루어진다.And a second polishing step of polishing the surface of the
또한, 상기 상단부단조공정 및 하단부단조공정에 의해 단조되는 플런저 팁(200)의 상단부(210), 및 하단부(220)는 이종의 소재로 이루어지고,The
상단부(210) 소재는 SKD61, 질화강, 베릴륨동, 하이스강으로 이루어진 군 중에서 선택된 1종이고,The material of the
하단부(220) 소재는 SKD61, 질화강, 베릴륨동, 하이스강, SS41, S45C, 구리로 이루어진 군 중에서 선택된 1종으로 이루어지도록 구성한다.The material of the
따라서, 상단부와 하단부가 서로 동일 또는 이종의 소재로 이루어지면서 종래 기술에 따른 내외경 홈 가공 공정을 단축하는 플런저 팁 제조방법을 제공하는 목적 달성이 가능하다.Accordingly, it is possible to achieve the object of providing a method of manufacturing a plunger tip in which the upper end portion and the lower end portion are made of the same or different materials, thereby shortening the inner and outer diameter groove forming process according to the prior art.
본 발명은 종래 기술에 따른 플런저 팁 제조방법에서 플런저 팁 일체를 동일 소재를 이용해 주조 방식에 의해 성형 후 가공하는 구성과 차별하여, 상단부 및 하단부를 단조 방식에 의해 별도로 성형하고 이들을 마찰용접에 의해 접합하여 플런저 팁을 제조한다.The present invention is different from the construction in which the plunger tip is integrally formed by using the same material in the casting method in the method of manufacturing the plunger tip according to the prior art, and the upper end portion and the lower end portion are separately formed by the forging method, Thereby manufacturing a plunger tip.
특히, 용탕과 직접 접촉하여 고압 주입하는 플런저 팁의 상단부와, 플런저 로드에 결합하는 하단부를 이종 소재로 구성할 수 있으므로 재료비 절감에 따른 경제적 이득은 물론, 상이한 기계적 특성을 부여하여 제품의 성능 및 사용수명을 연장할 수 있는 효과를 도출한다.Particularly, since the upper end of the plunger tip which is directly contacted with the molten metal and the lower end coupled with the plunger rod can be constituted of different materials, economical gain due to material cost reduction as well as different mechanical characteristics are imparted, The effect of extending the life time is derived.
또한, 상단부단조공정 및 하단부단조공정과, 상, 하단부접합공정, 및 전처리공정 내지 제2차연마공정으로 이루어진 가공공정을 통하여 기계적 특성과 함께 조직의 세밀화 등 물리적 특성을 증진하여 고품질의 플런저 팁을 제조할 수 있는 이점이 있다.In addition, by improving the physical properties such as the mechanical properties and the fineness of the tissue through the processing including the upper part forging process and the lower part forging process, the upper and lower bonding process, and the pre-process and second polishing process, There is an advantage that it can be manufactured.
아울러, 종래 기술과 같이 플런저 팁 일체를 주조한 후 내외경은 별도의 절삭 및 황삭 등 CNC 홈 가공 공정을 추가 실시해야 하는 단점을 개선하여 가공 시간을 단축하고 생산성을 향상할 수 있는 이점이 있다.In addition, as in the prior art, there is an advantage in that the machining time can be shortened and the productivity can be improved by improving the disadvantage that the CNC grooving process such as cutting and roughing is additionally performed after casting the plunger tip integrally.
도 1은 일반적인 다이캐스팅 머신의 개략적인 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 다이캐스팅용 플런저 팁 제조방법의 공정 흐름도.
도 3은 본 발명에 따른 다이캐스팅용 플런저 팁 제조방법의 상단부단조공정 및 하단부단조공정과, 상, 하단부접합공정에 의한 플런저 팁 사시도 및 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 다이캐스팅용 플런저 팁 제조방법에 의해 완성된 플런저 팁의 정,배면 사시도 및 단면도.
도 5는 종래 기술에 의한 플런저 팁 제조방법의 공정 흐름도.1 is a schematic cross-sectional view of a typical die casting machine;
2 is a process flow diagram of a method for manufacturing a plunger tip for die casting according to the present invention.
3 is a perspective view and a cross-sectional view of a plunger tip according to an embodiment of the method for manufacturing a plunger tip for die casting according to the present invention, the upper end forging process and the lower end forging process, and the upper and lower end bonding process.
4 is a front, rear, and cross-sectional view of a plunger tip completed by a method for manufacturing a plunger tip for die casting according to the present invention.
5 is a process flow diagram of a conventional method of manufacturing a plunger tip.
이하, 본 발명의 다이캐스팅용 플런저 팁 제조방법의 바람직한 실시 예에 따른 구성과 작용을 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기의 설명에서 당해 기술분야의 통상의 기술자가 용이하게 구현할 수 있는 부분에 대한 구체적인 설명은 생략될 수 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the construction and operation of a method of manufacturing a plunger tip for die casting according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, a detailed description of parts that can be easily implemented by those skilled in the art may be omitted.
도 1은 일반적인 다이캐스팅 머신의 개략적인 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 다이캐스팅용 플런저 팁 제조방법의 공정 흐름도이고, 도 3은 본 발명에 따른 다이캐스팅용 플런저 팁 제조방법의 상단부단조공정 및 하단부단조공정과, 상, 하단부접합공정에 의한 플런저 팁 사시도 및 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 다이캐스팅용 플런저 팁 제조방법에 의해 완성된 플런저 팁의 정,배면 사시도 및 단면도이고, 도 5는 종래 기술에 의한 플런저 팁 제조방법의 공정 흐름도를 도시한 것이다.FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a general die casting machine, FIG. 2 is a process flow chart of a method of manufacturing a plunger tip for die casting according to the present invention, FIG. 3 is a top end forging process, 4 is a perspective view, rear perspective view, and cross-sectional view of the plunger tip completed by the method for manufacturing a plunger tip for die casting according to the present invention, and Fig. 5 is a cross- Fig. 3 is a flow chart of a method of manufacturing a plunger tip according to the present invention.
본 발명의 기술이 적용되는 다이캐스팅용 플런저 팁 제조방법은 다이캐스팅 머신의 슬리브(101)에 주입된 용탕을 가압하여 금형(102)에 주입하는 플런저 로드(103)에 결합하는 플런저 팁(200)을 제조함에 있어서, 이종 소재를 이용해 상단부(210)와 하단부(220)를 단조 방식에 의해 별도 성형하고, 마찰용접으로 상호 접합하도록 구성함으로써 플런저 팁(200)의 기계적, 물리적 특성을 향상하고 종래 기술에 따른 내외경 홈 가공 공정을 단축하는 플런저 팁 제조방법에 관한 기술임을 주지한다.The method of manufacturing a plunger tip for die casting to which the technique of the present invention is applied is to manufacture a
이를 위한 본 발명의 다이캐스팅용 플런저 팁 제조방법은 도 2에 도시한 바와 같이 상단부단조공정 및 하단부단조공정과, 상, 하단부접합공정과, 가공공정을 포함하여 이루어지며 구체적으로는 하기와 같다.As shown in FIG. 2, the method for manufacturing a plunger tip for die casting according to the present invention includes an upper end forging process, a lower end forging process, an upper and lower end joining process, and a machining process.
상기 상단부단조공정 및 하단부단조공정은 플런저 팁(200)의 선단을 형성하는 상단부(210) 소재와, 플런저 로드(103)에 결합하는 하단부(220) 소재를 각각 단조프레스로 가압하여 해당 규격으로 단조하는 공정이다.The upper end forging process and the lower end forging process are performed by forging press the material of the
본 발명에서는 종래 플런저 팁의 제조에 적용되는 주조 방식과 차별하여 단조 방식으로 플런저 팁(200)의 상단부(210)와 하단부(220)를 각각 단조한다.In the present invention, the
단조는 고체로 이루어진 금속 소재를 강제공구 사이에서 압축하여 금속 소재에 소성 변형을 주는 성형 방식이다. 소재를 일정 온도로 가열한 후 해머나 프레스로 가압하는 기계적 방법에 의해 목적하는 규격의 형태를 형성한다.Forging is a molding method in which a solid metal material is compressed between forced tools to give a plastic deformation to the metal material. After the material is heated to a certain temperature, the shape of the desired standard is formed by a mechanical method in which the material is pressurized with a hammer or a press.
본 발명의 상단부단조공정 및 하단부단조공정은 플런저 팁(200)의 상단부(210) 및 하단부(220) 소재를 각각의 형상으로 성형함과 동시에 고체 금속 소재의 입자 밀도를 조밀하게 하고 조직을 균일화하는 작용을 한다. 따라서, 종래의 일반적인 주조에 의해 제조되는 플런저 팁에 비해 기계적 특성이 현저히 향상된 제품을 제조할 수 있다.The upper end forging process and the lower end forging process of the present invention are performed by molding the
상기 상단부단조공정에 의해 성형되는 플런저 팁(200)의 상단부(210)와, 하단부단조공정에 의해 성형되는 플런저 팁(200)의 하단부(220)에는 플런저 로드(103)를 수용하여 결합하기 위한 결합홈이 형성되는바, 단조프레스에 의해 소재를 단조하는 과정에서 높은 치수정밀도를 도출할 수 있으므로 종래 주조 방식과 같은 별도의 내외경 홈 가공 공정을 단축할 수 있다.An
또한, 상기 상단부단조공정 및 하단부단조공정에서는 플런저 팁(200)의 상단부(210)와 하단부(220)가 상호 대향하는 접합부위(A)의 면은 도 3의 단면도에 도시한 바와 같이 소정의 돌출부를 형성하도록 단조한다. 이는 후술하게 될 상, 하단부접합공정에서 마찰용접에 의한 압접의 용이성을 도출하고 열변형을 배제하기 위함이다.3, the
한편, 본 발명에서는 상기 상단부단조공정 및 하단부단조공정에 의해 단조되는 플런저 팁(200)의 상단부(210), 및 하단부(220)를 이종의 소재로 구성한다.Meanwhile, in the present invention, the
구체적으로, 플런저 팁(200)의 상단부(210) 소재는 SKD61, 질화강, 베릴륨동, 하이스강으로 이루어진 군 중에서 선택된 1종을 이용해 상단부단조공정에 투입한다.Specifically, the
플런저 팁(200)의 하단부(220) 소재는 SKD61, 질화강, 베릴륨동, 하이스강, SS41, S45C, 구리로 이루어진 군 중에서 선택된 1종을 이용해 하단부단조공정에 투입한다.The
상기 SKD61은 열간용 합금공구강으로 열처리시 높은 경도와 내마모성을 가진다. Cr, W, Si, Mn, V, Ci 등의 합금원소를 함유하며 단조공정을 거치면서 탄화물을 형성하여 연화저항성 및 경화성, 내산화성 등의 기계적 특성을 향상하게 된다. 단조에 의한 기계적 스트레스 및 열 스트레스 강도가 높다.The SKD61 is a hot alloy tool steel having high hardness and wear resistance during heat treatment. Cr, W, Si, Mn, V, and Ci, and forms a carbide while undergoing a forging process to improve mechanical properties such as softening resistance, curability and oxidation resistance. Mechanical stress and heat stress intensity due to forging are high.
상기 질화강은 강의 표면에 질화처리에 의해 표면을 경화시킨 강이다. 정밀 기계부품에 요구되는 내마모성, 내열성, 내식성, 및 스트레스 강도가 높은 기계적 특성을 가진다. 질화강은 함유된 합금원소의 종류에 따라서 Al-Cr-Mo계, Cr-Mo계, Cr-Mo-V계, Al-Cr계 등이 있다.The nitrided steel is a steel obtained by hardening the surface of the steel by nitriding treatment. It has mechanical characteristics with high abrasion resistance, heat resistance, corrosion resistance, and stress intensity required for precision machine parts. The nitrided steel includes an Al-Cr-Mo system, a Cr-Mo system, a Cr-Mo-V system, and an Al-Cr system depending on the type of alloy element contained therein.
상기 베릴륨동은 고내식성의 동에, 강도 및 내마모성이 우수한 베릴륨을 0.1 ~ 2.7% 합금하여 높은 강도 및 탄성, 경도와 내마모성, 내식성 등의 기계적 특성을 향상한 합금이다. 특히 단조에 의한 기계적 스트레스 강도가 높으며 방향성이 없어 정밀 프레스에 적합하다. 열처리에 의한 시효경화 시 변형이 방지되어 장기간 사용에도 내피로성을 발휘할 수 있다.The beryllium copper is alloy of 0.1 to 2.7% beryllium which is excellent in strength and abrasion resistance and has improved mechanical properties such as high strength, elasticity, hardness, abrasion resistance and corrosion resistance. Especially, it is suitable for precision press because it has high mechanical stress intensity due to forging and has no directionality. Deformation is prevented during the age hardening by the heat treatment, and fatigue resistance can be exhibited even for long-term use.
상기 하이스강은 고속도 공구강으로 탄소강에 Cr, W, V, Mo 등의 금속을 합금하여 높은 경도 및 인장강도 등의 기계적 특성을 가진다. The high-speed steel is a high-speed tool steel which is made of a metal such as Cr, W, V, or Mo by alloying with carbon steel and has mechanical properties such as high hardness and tensile strength.
상기 SS41은 일반구조용 압연강재로 C, Si, Mn 등의 금속을 함유하되 취성을 높이는 P와 S의 최대 함량이 0.050%이고 최소 인장강도가 41Kg/mm2 인 강재이다.The SS41 is a general-purpose rolled steel material containing a metal such as C, Si, Mn, etc. and having a maximum content of P and S of 0.050% and a minimum tensile strength of 41 kg / mm 2 .
상기 S45C는 기계구조용 탄소강으로 C의 함량이 0.45%이고 Si, Mn 등의 금속을 함유하며 열처리에 의해 경도를 향상한다.The above-mentioned S45C is a carbon steel for machine structural use, and the content of C is 0.45% and contains a metal such as Si and Mn, and the hardness is improved by the heat treatment.
상기 상단부단조공정 및 하단부단조공정에서는 상술한 바와 같은 각 소재의 재결정 반응 온도 조건에 따라서 열간 또는 온간 또는 냉간 단조를 실시할 수 있다. 본 발명에서는 다이캐스팅 머신에 투입되는 용탕의 종류에 따라서 플런저 팁(200)의 상단부(210)와 하단부(220) 소재를 상술한 군 중에서 서로 다른 종류로 선택하여 각각 단조한 후 후속하는 상, 하단부접합단계를 통해 일체화된 플런저 팁(200)을 형성하도록 구성한다.In the upper end forging process and the lower end forging process, hot, warm or cold forging may be performed according to the recrystallization reaction temperature condition of each material as described above. According to the present invention, the
상기 상, 하단부접합공정은 상술한 바와 같은 상단부단조공정 및 하단부단조공정을 거쳐 성형된 상단부(210)의 하측단과, 하단부(220)의 상측단을 마찰용접하여 상호 접합하는 공정이다.The upper and lower end joining process is a process of friction welding and bonding the lower end of the
마찰용접은 마찰에 의한 발열을 이용하여 금속 간을 접합하는 압접 방식이다. 상기 상, 하단부접합공정에서는 상기 상단부(210) 또는 하단부(220) 중 일측을 고정한 상태에서 타측을 고속 회전하고, 상단부(210)의 하측단과 하단부(220)의 상측단을 근접하여 마찰열이 발생하면 회전을 중단하고 양측을 상호 압접하여 용접시킨다. Friction welding is a pressure welding method in which metals are welded using heat generated by friction. The other side is rotated at a high speed while one side of the
전술한 바와 같이, 상단부단조공정 및 하단부단조공정에 의해 성형된 플런저 팁(200)의 상단부(210)와 하단부(220)의 접합부위(A) 면은 도 3의 단면도에 도시한 바와 같이 소정의 높이로 돌출하는바, 돌출 부위가 마찰용접 시 소성 변형되어 압접되므로 해당 부위를 제외한 상단부(210) 및 하단부(220)의 열변형 가능성을 배제하고 제 형상을 유지하면서 플런저 팁(200)을 성형할 수 있다.As shown in the cross-sectional view of FIG. 3, the plane (A) of the
상기 가공공정은 상기 상단부(210) 및 하단부(220)가 접합된 플런저 팁(200)을 열처리 및 연마하여 기계적, 물리적 특성을 부여하는 공정이다.The processing step is a step of applying heat and polishing the
상술한 바와 같이 본 발명은 플런저 팁(200)의 상단부(210)와 하단부(220)를 이종의 소재로 단조한 후 마찰용접에 의해 상호 접합하여 성형하는 것을 특징으로 하므로, 상단부(210)와 하단부(220)를 구성하는 합금 조직 및 접합부위의 조직이 비균일한 성질을 가진다. 따라서, 플런저 팁(200) 전반에 안정적인 기계적 특성을 구현하기 위하여 가공공정을 실시한다.As described above, the present invention is characterized in that the
구체적으로, 상기 가공공정은 상기 상, 하단부접합공정을 거친 플런저 팁(200)을 가열 및 냉각하여 내부 응력을 제거하는 전처리공정과, 상기 전처리공정을 거친 플런저 팁(200)의 상, 하단부(210,220)의 접합부위(A) 표면을 연마하는 제1차연마공정과, 상기 전처리 및 제1차연마공정을 거친 플런저 팁(200)의 표면을 경화하는 열처리공정과, 상기 열처리공정을 거친 플런저 팁(200)의 표면을 연마하는 제2차연마공정으로 이루어진다.Specifically, the processing step includes a pretreatment step of heating and cooling the
상기 전처리공정은 이종 소재로 이루어진 플런저 팁(200)의 상단부(210) 및 하단부(220)가 단조공정 및 접합공정을 거치면서 금속의 내부에 형성되는 잔류응력을 제거하여 사용 시 변형, 뒤틀림을 방지하고 치수정밀도를 유지하도록 처리한다. 상단부(210) 및 하단부(220) 소재의 종류 및 기계적 특성에 따라서 소정의 온도범위에서 열처리 및 공랭 처리를 반복하여 잔류응력을 제거한다.The preprocessing process removes the residual stress formed inside the metal while the
상기 제1차연마공정은 상기 상, 하단부접합공정에 의해 일체화된 플런저 팁(200)의 접합부위(A) 표면을 연마하여 이종 소재의 접합에 의해 불가피하게 발현되는 질감 및 광택차를 평활화한다.The first polishing step polishes the surface of the bonding portion A of the
상기 열처리공정은 상단부(210)와 하단부(220)가 접합되어 일체화된 플런저 팁(200)의 표면 전반을 경화하여 기계적, 물리적 특성을 향상하도록 열처리한다.In the heat treatment process, the
상기 제2차연마공정은 플런저 팁(200)의 전반에 걸처 표면을 연마하여 최종 제품을 완성한다.The second polishing step polishes the surface over the first half of the
전술한 바와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 기술이 적용된 다이캐스팅용 플런저 팁 제조방법에 의해 제조된 플런저 팁(200)은 도 4에 도시한 바와 같이 이종 소재로 이루어진 플런저 팁(200)의 상단부(210)와 하단부(220)가 마찰용접에 의해 접합한 형태로 일체화되어 제조되며, 도 1에 도시한 바와 같이 다이캐스팅 머신의 플런저 로드(103)의 선단을 수용홈에 결합하여 장착된 상태로 슬리브(101)에 주입된 용탕을 가압하여 금형(102)에 주입하도록 작동한다.The
이상에서와 같은 본 발명에 따른 다이캐스팅용 플런저 팁 제조방법은, 종래 플런저 팁의 제조방법에서 플런저 팁 일체를 동일 소재를 이용해 주조 방식에 의해 성형 후 치수정밀도를 위해 내외경은 CNC 홈 가공 공정을 거치는 구성과 차별하여, 이종 소재로 이루어진 상단부(210) 및 하단부(220)를 단조 방식에 의해 별도 성형한 후 이들을 마찰용접에 의해 접합하여 플런저 팁(200)을 제조하도록 구성한다.The method of manufacturing a plunger tip for die casting according to the present invention as described above is characterized in that, in the conventional method of manufacturing the plunger tip, the plunger tip is formed by the casting method using the same material, and the inside and outside surfaces are subjected to the CNC grooving process The
따라서, 용탕과 직접 접촉하여 고압 주입하는 플런저 팁(200)의 상단부(210)와, 플런저 로드(103)에 결합하는 하단부(220)에 각각 요구되는 기계적, 물리적 특성을 부여할 수 있으므로 플런저 팁(200)의 품질 및 성능, 사용수명을 현저히 향상할 수 있고, 재료비 절감에 따른 경제적 이득을 도모할 수 있는 효과가 있다.The
특히, 종래 기술과 같이 플런저 팁(200) 일체를 주조한 후 내외경은 별도의 절삭 및 황삭 등 CNC 홈 가공 공정을 추가적으로 실시해야 하는 단점을 해소하여 가공 시간을 단축하고 생산성을 향상할 수 있는 등의 이점이 있으므로 산업상 이용 가능성이 매우 클 것으로 기대된다.Particularly, as in the prior art, it is possible to solve the disadvantage that the CNC grooving process such as cutting and roughing is additionally performed after the
101: 슬리브
102: 금형
103: 플런저 로드
104: 노즐
200: 플런저 팁
210: 상단부
220: 하단부
A: 접합부위101: Sleeve
102: Mold
103: plunger rod
104: Nozzle
200: Plunger tip
210:
220:
A:
Claims (3)
플런저 팁(200)의 선단을 형성하는 상단부(210) 소재와, 플런저 로드(103)에 결합하는 하단부(220) 소재를 각각 단조프레스로 가압하여 해당 규격으로 단조하는 상단부단조공정, 및 하단부단조공정과,
상기 단조된 상단부(210)의 하측단 및 하단부(220)의 상측단을 마찰용접하여 상호 접합하는 상, 하단부접합공정을 포함하고,
상기 상단부(210) 및 하단부(220)가 접합된 플런저 팁(200)을 열처리 및 연마하여 기계적 특성을 부여하는 가공공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 플런저 팁 제조방법.1. A method of manufacturing a plunger tip (200) that presses a molten metal injected into a sleeve (101) of a die casting machine to be coupled to a plunger rod (103) for injection into a mold (102)
An upper end forging process in which the material of the upper end portion 210 forming the tip end of the plunger tip 200 and the material of the lower end portion 220 coupled to the plunger rod 103 are respectively pressed by a forging press and forging the material into a corresponding standard, and,
A lower end of the forged upper end 210 and an upper end of the lower end 220 are joined by friction welding,
And a machining step of imparting mechanical properties by heat treating and polishing the plunger tip (200) to which the upper end (210) and the lower end (220) are joined.
상기 가공공정은,
상, 하단부접합공정을 거친 플런저 팁(200)을 가열 및 냉각하여 내부 응력을 제거하는 전처리공정과,
상기 전처리공정을 거친 플런저 팁(200)의 상, 하단부(210,220)의 접합부위(A) 표면을 연마하는 제1차연마공정과,
상기 전처리 및 제1차연마공정을 거친 플런저 팁(200)의 표면을 경화하는 열처리공정과,
상기 열처리공정을 거친 플런저 팁(200)의 표면을 연마하는 제2차연마공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 플런저 팁 제조방법.The method according to claim 1,
In the processing step,
A pretreatment step of heating and cooling the plunger tip 200 that has undergone the upper and lower bonding processes to remove internal stress,
A first polishing step of polishing the surface of the joining portion A of the upper and lower ends 210 and 220 of the plunger tip 200 subjected to the pre-
A heat treatment step of hardening the surface of the plunger tip 200 after the pre-treatment and the first polishing step,
And a second polishing step of polishing the surface of the plunger tip (200) after the heat treatment process.
상기 상단부단조공정 및 하단부단조공정에 의해 단조되는 플런저 팁(200)의 상단부(210), 및 하단부(220)는 이종의 소재로 이루어지고,
상단부(210) 소재는 SKD61, 질화강, 베릴륨동, 하이스강으로 이루어진 군 중에서 선택된 1종이고,
하단부(220) 소재는 SKD61, 질화강, 베릴륨동, 하이스강, SS41, S45C, 구리로 이루어진 군 중에서 선택된 1종으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 플런저 팁 제조방법.The method according to claim 1,
The upper end portion 210 and the lower end portion 220 of the plunger tip 200 to be forged by the upper end forging process and the lower end forging process are made of different materials,
The material of the upper portion 210 is one selected from the group consisting of SKD61, nitrided steel, beryllium copper, and high steel,
Wherein the material of the lower end portion 220 is one selected from the group consisting of SKD61, nitrided steel, beryllium copper, high steel, SS41, S45C, and copper.
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