KR20190046190A

KR20190046190A - 붕괴코어 고정을 위한 고압주조용 금형 어셈블리

Info

Publication number: KR20190046190A
Application number: KR1020170139472A
Authority: KR
Inventors: 이지용
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2017-10-25
Filing date: 2017-10-25
Publication date: 2019-05-07
Also published as: KR102429058B1

Abstract

본 발명은 고압주조 제품의 형상을 위해 금형 내 삽입되는 붕괴코어 및 상기 붕괴코어가 삽입되기 위한 내측 공간을 가지고, 합형되어 상기 붕괴코어를 고정시키는 한 쌍의 금형을 포함하고, 상기 붕괴코어가 삽입되는 상기 내측 공간의 깊이는 상기 붕괴코어의 높이보다 크게 형성되어, 상기 한 쌍의 금형 중 어느 하나의 금형과 상기 붕괴코어 간의 간격에는 상기 붕괴코어의 삽입면과 나란한 평면을 가지는 슬라이드 코어가 개재되는 것을 특징으로 하는 붕괴코어 고정을 위한 고압주조용 금형 어셈블리로서, 본 발명에 의하면, 고압주조를 위한 붕괴코어를 안전하게 안착시켜 공차를 해소할 수가 있다.

Description

붕괴코어 고정을 위한 고압주조용 금형 어셈블리{MOLD ASSEMBLY FOR HIGH-PRESSURE DIE CASTING}

본 발명은 고압주조를 위한 금형 어셈블리에 관한 것으로서, 특히 붕괴코어의 고정을 위한 금형 어셈블리에 관한 것이다.

자동차에 적용되는 알루미늄 부품에 가장 많이 사용되는 제조 공법은 고압주조 공법이다. 이는 기존의 중력주조나 저압주조 공법에 대비하여 사이클 타임(cycle time)이 10% 수준으로 생산성이 높아 원가절감 경쟁력이 높기 때문이다.

하지만, 내부의 복잡한 유로 및 언더컷(undercut) 형상이 있을 경우에는 고압주조 공법으로는 구현할 수 없기 때문에 생상성은 낮지만 사형코어를 통해 내부형상을 구현할 수 있는 중력주조 공법을 사용할 수밖에 없었다.

즉, 도 1과 같이 사형코어를 이용하여 1bar(0.98Mpa) 이하의 압력으로 중력주조에 의해 주물을 생산하고 기계적 진동으로 사형코어를 제거하는 공정에 의해 제조하게 된다.

만약, 사형코어를 고압주조에 사용하게 되면, 부품 제조시에 알루미늄 용탕의 높은 압력을 버티지 못하고 붕괴되기 때문에 고압주조의 압력을 버티는 동시에 제품 제조 이후에 쉽게 제거할 수 있는 코어 재질에 대한 개발이 필요하게 되었고, 이러한 니즈를 반영하여 고강도 붕괴코어가 개발되게 되었다.

고강도 붕괴코어(Collapse Core/Lost Core)는 20Mpa 이상의 강도를 갖기 때문에 도 2와 같이, 50~80MPa의 압력을 견디며, 부품 제조 후 고압의 물분사(워터젯)으로 쉽게 제거가 가능하다.

먼저, 붕괴코어를 인써트로 사용하기 위해서 도 3과 같이 금형을 열고 붕괴코어를 삽입한 후 금형을 닫아 붕괴코어를 고정시켜야 한다.

붕괴코어의 수축율은 0.6~2%로 코어 제조시 공차가 코어의 크기에 따라 0.1mm~2mm가 발생하게 된다.

그런데, 고강도 붕괴코어는 세라믹이기 때문에 충격에 취약한 점이 있다.

그래서, 금형을 닫을 때, 붕괴코어의 공차로 인해서 0.2mm 이상이 금형에 눌리게 되면 코어에 크랙이 발생하게 된다.

반대로, 붕괴코어의 공차로 인해서 금형과 코어 사이에 0.2mm 이상의 갭이 발생하면, 알루미늄 주조시 갭 부위로 알루미늄 용탕이 유입되어 제품 불량이 발생하게 되며, 이와 같은 붕괴코어의 공차로 인한 제조 불량률은 10~25% 수준에 달한다.

이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

한국등록특허공보 제10-1371313호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 고압주조를 위한 붕괴코어를 안전하게 안착시켜 공차를 해소할 수 있도록 하는 붕괴코어 고정을 위한 고압주조용 금형 어셈블리를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 관점에 의한 붕괴코어 고정을 위한 고압주조용 금형 어셈블리는, 고압주조 제품의 형상을 위해 금형 내 삽입되는 붕괴코어 및 상기 붕괴코어가 삽입되기 위한 내측 공간을 가지고, 합형되어 상기 붕괴코어를 고정시키는 한 쌍의 금형을 포함하고, 상기 붕괴코어가 삽입되는 상기 내측 공간의 깊이는 상기 붕괴코어의 높이보다 크게 형성되어, 상기 한 쌍의 금형 중 어느 하나의 금형과 상기 붕괴코어 간의 간격에는 상기 붕괴코어의 삽입면과 나란한 평면을 가지는 슬라이드 코어가 개재되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 슬라이드 코어는 상기 한 쌍의 금형의 합형시 상기 붕괴코어의 삽입면과 면접촉을 유지하면서 상기 내측 공간의 깊이 방향으로 슬라이딩 이동 가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 슬라이드 코어와 상기 붕괴코어 간에는 간격이 존재하지 않는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 슬라이드 코어의 측면은 상기 금형의 내측면과 면접촉하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 슬라이드 코어가 개재되는 금형의 내측 저면과 상기 슬라이드 코어 간에는 탄성부재가 결합되어, 상기 슬라이드 코어를 탄성 지지하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 합형에 의해 상기 붕괴코어가 상기 슬라이드 코어를 밀어서 후퇴시키는 깊이 b는 0.1mm 내지 5mm인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 슬라이드 코어의 두께는 a+b이며, 상기 a는 100mm 이하인 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 탄성부재는 0.3~12kgf/mm의 스프링 상수를 가지는 스프링인 것을 특징으로 한다.

다음으로, 본 발명의 다른 일 관점에 의한 붕괴코어 고정을 위한 고압주조용 금형 어셈블리는, 고압주조 제품의 형상을 위해 금형 내 삽입되는 붕괴코어 및 상기 붕괴코어가 삽입되기 위한 내측 공간을 가지고, 합형되어 상기 붕괴코어를 고정시키는 한 쌍의 금형, 상기 한 쌍의 금형 중 어느 하나의 금형과 상기 붕괴코어 간에 개재되는 슬라이드 코어 및 상기 슬라이드 코어가 개재되는 금형의 내측 저면과 상기 슬라이드 코어 간에 결합되는 탄성부재를 포함한다.

그리고, 합형에 의해 상기 붕괴코어가 상기 슬라이드 코어를 밀어서 후퇴시키는 깊이 b는 0.1mm 내지 5mm인 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 탄성부재는 0.3~12kgf/mm의 스프링 상수를 가지는 스프링인 것을 특징으로 한다.

붕괴코어의 사용 목적은 언더컷 현상이 있어 사형코어를 이용해 중력/저압 주조 공법으로 제조하던 알루미늄 부품을 생산성이 우수한 고압주조에 의해 알루미늄 부품을 제조하여 제조원가를 낮추는 것이다.

그러나, 현재 붕괴코어는 자체의 공차(0.1~2mm)로 인해서 알루미늄 고압주조 금형에 인써트할 때, 10~25%의 불량률이 발생한다.

따라서, 붕괴코어를 적용한 고압주조 알루미늄 부품 양산을 위해서는 불량률을 1% 이하로 낮추어야 하는데, 본 발명의 금형 어셈블리는 스프링 및 슬라이드 코어를 적용함으로써 붕괴코어의 공차를 흡수하고 금형 닫힘시 붕괴코어에 가해지는 충격을 낮춤으로써 불량률을 1% 이하로 낮출 수 있게 된다.

이러한 본 발명은 붕괴코어를 적용하는 모든 부품에 적용이 가능한 기술인 바 붕괴코어를 이용한 부품 양산에 기여하는 바가 클 것으로 예상된다.

구체적으로는, 고압주조에 의해 알루미늄 부품을 제조 가능하므로, 중력/저압주조에 비해 약 10%의 경량화가 가능해진다.

또한, 사이클 타임 또한 중력주조 500sec 대비 고압주조 60sec로 단축이 가능하고, 3,000원/kg의 AC4C 소재 대신 2,500원/kg의 ADC12 소재로 변경이 가능하여 약 10~15%의 원가 절감이 실현될 수가 있다.

도 1은 종래의 중력주조 공정을 대략적으로 도시한 것이다.
도 2는 종래의 붕괴코어를 이용한 고압주조 공정을 대략적으로 도시한 것이다.
도 3은 붕괴코어 인써트시 문제점을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 고압주조용 금형 어셈블리의 금형이 열린 상태를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 고압주조용 금형 어셈블리의 금형이 닫힌 상태를 도시한 것이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.

도 4는 본 발명의 고압주조용 금형 어셈블리의 금형이 열린 상태를 도시한 것이고, 도 5는 본 발명의 고압주조용 금형 어셈블리의 금형이 닫힌 상태를 도시한 것이다.

이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 붕괴코어 고정을 위한 고압주조용 금형 어셈블리를 설명하기로 한다.

본 발명에 의한 고압주조용 금형 어셈블리는 고압주조 공법에서 붕괴코어(Collapse Core/Lost Core)를 인써트로 사용함에 있어서, 붕괴코어를 금형 내에 삽입하여 안착시킬 때, 공차가 발생되지 않게 하여 공차로 인한 크랙 발생 및 제품 불량을 해소하기 위한 것이다.

이를 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 붕괴코어 고정을 위한 고압주조용 금형 어셈블리는 붕괴코어의 외주 형상에 대응되는 내주 형상을 가지는 제1 금형(10)과 제2 금형(20)을 포함하고, 슬라이드 코어(40) 및 스프링(50)과 같은 탄성부재를 포함한다.

제조할 주물에 필요한 형상의 붕괴코어(30)를 제1 금형(10) 또는 제2 금형(20)에 삽입하고(도 4의 실시예에서는 제2 금형에 해당), 제1 금형(10)과 제2 금형(20)을 합형하여 닫게 된다.

붕괴코어(30)가 삽입된 금형과 대응되는 타 측 금형에 해당하는 제2 금형(20)에 삽입되는 붕괴코어(30)의 삽입면과 나란하게 대응되는 면을 가지는 슬라이드 코어(40)가 구비되고, 제2 금형(20)의 내면과 슬라이드 코어(40) 간에 탄성부재(50)가 개재되어 슬라이드 코어(40)가 붕괴코어(30) 삽입 방향과 나란한 방향으로 이동이 가능하게 된다.

예시에서는 탄성부재로서 스프링(50)을 나타냈으며, 그 외에 형태 변형되어 슬라이드 코어(40)의 슬라이딩 동작이 가능하게 하는 여타의 탄성부재도 적용이 가능하다.

즉, 제1 금형(10)의 내부 공간은 붕괴코어(30)가 제1 금형(10)에 삽입되는 폭보다 큰 깊이를 가지도록 형성되고, 붕괴코어(30)의 삽입면(도시상 좌측면에 해당함)이 제1 금형(10)의 내면에 직접 안착되지 않고, 슬라이드 코어(40)에 접하여 안착되도록 스프링(50)과 슬라이드 코어(40)가 일정한 깊이를 차지하도록 구성이 된다.

그래서, 안착되는 붕괴코어(30)의 삽입면이 슬라이드 코어(40)와 접한 후 일정 정도 슬라이드 코어(40)를 밀어서 후퇴시켜 안착되게 됨으로써, 붕괴코어(30)의 삽입면은 슬라이드 코어(40)와 사이에 공차가 없게 되고, 제1 금형(10)에 의해 삽입면이 충격을 받지 않게 되는 것이다.

그러므로, 정상상태의 스프링(50) 상태에서의 슬라이드 코어(40)의 위치는 붕괴코어(30)가 삽입되는 깊이에 해당하는 일점 쇄선의 깊이보다 b만큼 높은 위치가 되고, 도 5와 같이 금형이 닫히게 되면 붕괴코어(30)가 슬라이드 코어(40)를 b만큼 후퇴시키고 안착되게 된다.

여기서, 슬라이드 코어(40)는 a+b의 전체 폭만큼 밀리게 되면 탄성력이 과하게 발생할 수 있으므로, b만큼만 밀리게 위치되는 것이 바람직하다.

a의 경우에는 100mm 이하인 것이 바람직한데, 이를 초과하게 되면 금형이 지나치게 커지게 된다.

그리고, 정상상태에서 붕괴코어(30) 안착 깊이보다 얕은 위치에 놓이게 되는 슬라이드 코어(40)의 폭인 b(슬라이드 코어(40)가 밀어서 후퇴하는 길이)는 0.1~5mm로 하는 것이 바람직하다.

b가 0.1mm보다 작으면 충격 흡수율이 떨어지게 되므로 붕괴코어(30)의 파손 가능성이 있게 되므로 바람직하지 못하며, (-)값을 갖게 되면 금형이 닫혔을 때 갭이 발생할 수가 있게 된다.

또한, b가 5mm보다 크면 슬라이드 코어(40)가 3mm 이상으로 과도하게 후퇴하면서 스프링(50)의 장력이 커지기 때문에 붕괴코어(30)의 파손을 초래할 우려가 있다.

이와 같은 슬라이드 코어(40)의 b 값 설정에 의해서 붕괴코어(30)의 공차(0.1~2mm)를 흡수하여 붕괴코어(30)가 금형 내에 갭 없이 고정 안착되게 된다.

그리고, 스프링(50)은 슬라이드 코어(40)와 붕괴코어(30)의 중량에 따라 규격을 달리할 수 있는데, 대체로 내경 4~10mm, 외경 8~18mm, 스프링 상수 0.3~12kgf/mm인 것이 바람직하다.

여기서, 스프링 상수가 0.3kgf/mm 미만이면 붕괴코어(30)를 고정하는 힘이 약하기 때문에 주조시 붕괴코어(30)가 움직여서 불량이 발생할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 고압주조용 금형 어셈블리는 슬라이드 코어 및 탄성부재를 구비함으로써 금형 내에 삽입 안착되게 하는 붕괴토어를 갭 없이 안착시키고 안착시 충격이 흡수될 수 있게 함으로써, 최종 주물의 불량률을 줄일 수가 있게 한다.

이상과 같은 본 발명은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

10 : 제1 금형
20 : 제2 금형
30 : 붕괴코어
40 : 슬라이드 코어
50 : 스프링

Claims

고압주조 제품의 형상을 위해 금형 내 삽입되는 붕괴코어; 및
상기 붕괴코어가 삽입되기 위한 내측 공간을 가지고, 합형되어 상기 붕괴코어를 고정시키는 한 쌍의 금형을 포함하고,
상기 붕괴코어가 삽입되는 상기 내측 공간의 깊이는 상기 붕괴코어의 높이보다 크게 형성되어, 상기 한 쌍의 금형 중 어느 하나의 금형과 상기 붕괴코어 간의 간격에는 상기 붕괴코어의 삽입면과 나란한 평면을 가지는 슬라이드 코어가 개재되는 것을 특징으로 하는,
붕괴코어 고정을 위한 고압주조용 금형 어셈블리.
청구항 1에 있어서,
상기 슬라이드 코어는 상기 한 쌍의 금형의 합형시 상기 붕괴코어의 삽입면과 면접촉을 유지하면서 상기 내측 공간의 깊이 방향으로 슬라이딩 이동 가능한 것을 특징으로 하는,
붕괴코어 고정을 위한 고압주조용 금형 어셈블리.
청구항 2에 있어서,
상기 슬라이드 코어와 상기 붕괴코어 간에는 간격이 존재하지 않는 것을 특징으로 하는,
붕괴코어 고정을 위한 고압주조용 금형 어셈블리.
청구항 3에 있어서,
상기 슬라이드 코어의 측면은 상기 금형의 내측면과 면접촉하는 것을 특징으로 하는,
붕괴코어 고정을 위한 고압주조용 금형 어셈블리.
청구항 2에 있어서,
상기 슬라이드 코어가 개재되는 금형의 내측 저면과 상기 슬라이드 코어 간에는 탄성부재가 결합되어, 상기 슬라이드 코어를 탄성 지지하는 것을 특징으로 하는,
붕괴코어 고정을 위한 고압주조용 금형 어셈블리.
청구항 5에 있어서,
합형에 의해 상기 붕괴코어가 상기 슬라이드 코어를 밀어서 후퇴시키는 깊이 b는 0.1mm 내지 5mm인 것을 특징으로 하는,
붕괴코어 고정을 위한 고압주조용 금형 어셈블리.
청구항 6에 있어서,
상기 슬라이드 코어의 두께는 a+b이며, 상기 a는 100mm 이하인 것을 특징으로 하는,
붕괴코어 고정을 위한 고압주조용 금형 어셈블리.
청구항 5에 있어서,
상기 탄성부재는 0.3~12kgf/mm의 스프링 상수를 가지는 스프링인 것을 특징으로 하는,
붕괴코어 고정을 위한 고압주조용 금형 어셈블리.
고압주조 제품의 형상을 위해 금형 내 삽입되는 붕괴코어; 및
상기 붕괴코어가 삽입되기 위한 내측 공간을 가지고, 합형되어 상기 붕괴코어를 고정시키는 한 쌍의 금형;
상기 한 쌍의 금형 중 어느 하나의 금형과 상기 붕괴코어 간에 개재되는 슬라이드 코어; 및
상기 슬라이드 코어가 개재되는 금형의 내측 저면과 상기 슬라이드 코어 간에 결합되는 탄성부재를 포함하는,
붕괴코어 고정을 위한 고압주조용 금형 어셈블리.
청구항 9에 있어서,
합형에 의해 상기 붕괴코어가 상기 슬라이드 코어를 밀어서 후퇴시키는 깊이 b는 0.1mm 내지 5mm인 것을 특징으로 하는,
붕괴코어 고정을 위한 고압주조용 금형 어셈블리.
청구항 10에 있어서,
상기 슬라이드 코어의 두께는 a+b이며, 상기 a는 100mm 이하인 것을 특징으로 하는,
붕괴코어 고정을 위한 고압주조용 금형 어셈블리.
청구항 9에 있어서,
상기 탄성부재는 0.3~12kgf/mm의 스프링 상수를 가지는 스프링인 것을 특징으로 하는,
붕괴코어 고정을 위한 고압주조용 금형 어셈블리.