KR20190109839A

KR20190109839A - 냉각효율이 향상된 알루미늄 주조용 다이캐스팅 금형의 냉각 분류자와 그 제조방법

Info

Publication number: KR20190109839A
Application number: KR1020180031391A
Authority: KR
Inventors: 신상수
Original assignee: 주식회사 오성테크; 신상수
Priority date: 2018-03-19
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2019-09-27
Also published as: WO2019182298A1

Abstract

본 발명은 냉각효율이 향상된 알루미늄 주조용 다이캐스팅 금형의 냉각분류자와 그 제조방법에 관한 것으로, 그 목적은 분류자의 일측에 냉각홀을 형성하고, 혼합비율이 다른 제1,2혼합폭약에 의해 냉각홀에 냉각부시를 일체로 접합하여, 냉각효율을 향상시키면서 분류자의 수명을 연장할 수 있는 냉각효율이 향상된 알루미늄 주조용 다이캐스팅 금형의 냉각 분류자와 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 다이캐스팅 금형의 냉각 분류자에 있어서; 상기 냉각 분류자는, 내부에 끝단이 라운드 형상으로 폐쇄된 냉각홀이 형성되고, 상기 냉각홀내에 냉각부시가 서로 다른 혼합비율을 구비하는 제1,2혼합폭약의 폭발력에 의해 일체로 접합되며, 상기 냉각부시가 접합된 냉각홀내에 나선형 냉각유로를 구비하는 어댑터가 일체로 결합되도록 구성되어 있다.

Description

냉각효율이 향상된 알루미늄 주조용 다이캐스팅 금형의 냉각 분류자와 그 제조방법{Distribute of die-casting mold enhanced in Cooling Efficiency and method of manufacturing the same}

본 발명은 냉각효율이 향상된 알루미늄 주조용 다이캐스팅 금형의 냉각분류자와 그 제조방법에 관한 것으로, 라운드 형상으로 폐쇄된 분류자의 냉각홀내에 열전도율이 우수한 재질의 냉각부시를 일체로 접합하고, 상기 냉각부시가 접합된 냉각홀내로 나선형 냉각유로를 구비하는 어댑터를 결합하여, 냉각효율이 증대되도록 한 알루미늄 주조용 다이캐스팅 금형의 냉각 분류자와 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 다이캐스팅은 필요한 주조 형상에 완전히 일치하도록 정확하게 기계 가공된 강재의 금형에 용융금속(용탕)을 대기압 이상의 압력으로 압입, 응고하여 금형과 똑같은 주물을 얻는 주조법으로, 치수의 정밀도 향상, 표면의 평활도 유지, 절삭가공의 절감 및 고속 대량생산이 가능하다는 이점이 있어 널리 사용되고 있다.

다이캐스팅에 사용되는 금형은 금속성(金屬性)의 형(型)으로서, 가동측 금형과 고정측 금형으로 나뉘어지고, 가동측 금형과 고정측 금형 사이에 제품형상에 따른 캐비티가 형성되어 있으며, 피스톤이 삽입되어 용융 금속인 인입되는 슬리브 및, 분류자에 의해 용탕이 캐비티로 압입되도록 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 다이캐스팅 금형은 슬리브를 통해 공급된 약 680도 (합금의 종류에 따라 상이함)의 용융 알루미늄이 플런저에 의해 슬리브로부터 고속고압으로 금형공간(캐비티, cavity-형상부)에 채워지게 된다.

이때, 용탕 흐름의 길목이 되는 역할을 하는 것이 분류자(distribute)로, 상기 분류자(distribute)는 고형금형에 위치하여, 용탕을 초기에 각 길목(런너(탕도)부 또는 게이트부)으로 분배시키는 경로를 정해주게 된다.

그러나, 상기와 같은 분류자는 용탕을 캐비티내로 압입하기 위한 고압, 약 700bar 이상의 높은 정압이 정면에서 바로 인가될 뿐 아니라, 용탕에 의하여 높은 온도로 가열되므로, 냉각이 매우 중요하다.

종래에 사용되어지고 있는 분류자는 냉각채널에 냉각쿨러들이 결합되어 냉각되는 방식으로 이루어져 있으나, 이와 같은 냉각방식은 냉각효율이 낮고, 저온의 냉각수가 직접적으로 분류자에 접촉되도록 되어 있어, 저온의 냉각수와 금형 냉각홀의 반복적인 접촉에 의해 분류자에 크랙(열팽창수축에 따른 응력부식균열)발생이 수반되고 있으며, 이로 인해 분류자의 수명이 더욱 짧아지고, 냉각수의 유출현상이 발생되어, 제품 불량 및 작업자의 안전성 확보가 어려운 문제점이 있었다.

특허등록공보 등록번호 10-1693645(2017.01.02)

본 발명의 목적은 분류자의 일측에 냉각홀을 형성하고, 혼합비율이 다른 제1,2혼합폭약에 의해 냉각홀에 냉각부시가 일체로 접합되어, 냉각효율이 향상되면서 분류자의 수명이 연장될 수 있는 냉각효율이 향상된 알루미늄 주조용 다이캐스팅 금형의 냉각 분류자와 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 알루미늄 주조용 다이캐스팅 금형의 냉각 분류자에 있어서; 상기 냉각 분류자는, 끝단이 라운드 형상으로 폐쇄된 냉각홀이 형성되고, 상기 냉각홀내에 냉각부시가 일체로 접합되며, 상기 냉각부시가 접합된 냉각홀내에 나선형 냉각유로를 구비하는 어댑터가 결합되어, 나선형 냉각유로에 의한 냉각수의 흐름 및 냉각부시에 의해 냉각분류자의 냉각효율이 증대되도록 구성되어 있다.

본 발명은 다이캐스팅 금형의 분류자 냉각홀에 열전도율이 우수한 구리재질의 냉각부시가 일체로 접합되고, 냉각부시내로 나선형 유로를 구비하는 어댑터가 결합되도록 되어 있어, 냉각부시의 열전도와 나선형 유로의 냉각수 흐름에 의해 분류자의 냉각효율이 증대되고, 분류자 표면의 알루미늄 용탕의 소착이 방지되는 효과가 있다.

본 발명은 냉각수가 나선형 유로를 통해 빠르게 그리고 효율적으로 흐르도록 되어 있어, 분류자 냉각홀 내면이 고르게 냉각될 뿐 아니라, 냉각홀 주단부에서 냉각홀 끝단부까지 균일하고 효율적인 냉각이 이루어지는 효과가 있다.

본 발명은 라운드 형상을 구비하는 냉각홀 끝단부와 냉각부시 폐쇄부의 접합 및, 직선관형상을 구비하는 냉각홀 주단부와 냉각부시 주단부가 혼합비율이 상이한 제1혼합폭약과 제2혼합폭약의 폭발력에 의해 각각 접합되도록 되어 있어, 라운드 형상의 폐쇄구간을 구비하더라도 냉각홀과 냉각부시가 완벽하게 접합되는 효과가 있다.

본 발명은 뇌관이 뇌관고정관의 중공홀내에 삽입장착되고, 상기 뇌관고정관이 방사형 지그에 의해 냉각홀내에서 수직으로 위치하도록 지지되게 되므로, 분류자에 형성된 냉각홀의 직경이 크고 깊더라도 뇌관이 냉각홀의 정중앙 하부에 수직하여 설치될 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 냉각홀의 직경, 냉각부시의 두께에 따라 뇌관고정관의 두께를 조절하여, 냉각홀과 냉각부시 사이의 공간내로 장입되는 혼합폭약의 양을 조절할 수 있도록 되어 있어, 최적의 폭약에 의한 냉각홀과 냉각부시의 효율적인 접합이 가능하다.

본 발명은 뇌관고정관이 혼합폭약의 폭발력에 의해 연소되도록 되어 있어, 뇌관고정관으로 인해 냉각부시에 손상이 발생되지 않는 효과가 있다.

본 발명은 분류자의 냉각홀내에 냉각부시가 이종접합되어 일체화되는 이중구조로 이루어져 있어, 냉각수의 누출이 방지될 뿐 아니라, 냉각홀을 분류자 표면에 최대한 근접되도록 형성하여 냉각효율을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 분류자의 냉각라인이 이중구조로 이루어져 있어, 반복적인 고온 열피로에 긴 시간동안 견딜 수 있으며, 이로 인해 분류자의 수명이 현재보다 더욱 향상되는 효과가 있다.

본 발명은 우수한 냉각성능을 구비하고 있어, 알루미늄 주조에 적용할 경우, 제품의 치수정밀도를 향상시키고, 제품품질을 향상시키며, 불량품 양산의 저감 및 작업자의 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

즉, 본 발명은 내식성을 겸비함과 동시에 열전도도가 우수한 Cu Bush 이 혼합폭약의 폭발력에 의해 냉각홀에 일체화되도록 되어 있어, 반복적인 고온 열피로에 긴 시간동안 견딜 수 있음과 동시에 높은 냉각효율의(균일한 금형온도 유지) 기술을 확보함으로써 용탕과 반응하여 분류자 표면에 소착(솔더링-Al+Fe반응)현상 및 히트체크(미세균열)발생이 방지되며, 이를 통해 분류자의 수명을 현재보다 높일 수 있는 등 많은 효과가 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 냉각 분류자의 구성을 보인 예시도
도 2 는 본 발명에 따른 냉각 분류자의 조립구성을 보인 예시도
도 3 은 본 발명에 따른 냉각부시의 구성을 보인 예시도
도 4 는 본 발명에 따른 어댑터의 구성을 보인 예시도
도 5 는 본 발명에 따른 냉각 분류자의 구성을 보인 또다른 예시도
도 6 은 본 발명에 따른 냉각분류자의 제조과정을 보인 블록예시도
도 7 은 본 발명에 따른 뇌관고정관의 구성을 보인 예시도
도 8 은 본 발명에 따른 뇌관고정관 및 혼합폭약의 장입상태를 보인 예시도
도 9 는 본 발명에 따른 뇌관고정관 및 혼합폭약의 장입상태를 보인 사진예시도
도 10 는 본 발명에 따른 이종접합 단면상태를 보인 사진 예시도

도 1 은 본 발명에 따른 냉각 분류자의 구성을 보인 예시도를, 도 2 는 본 발명에 따른 냉각 분류자의 조립구성을 보인 예시도를, 도 3 은 본 발명에 따른 냉각부시의 구성을 보인 예시도를, 도 4 는 본 발명에 따른 어댑터의 구성을 보인 예시도를, 도 5 는 본 발명에 따른 냉각 분류자의 구성을 보인 또다른 예시도를 도시한 것으로,

본 발명은 다이캐스팅 금형의 냉각 분류자에 있어서; 상기 냉각 분류자는 내부에 끝단이 라운드 형상으로 이루어진 냉각홀(10)을 구비하고, 상기 냉각홀(10)내에 냉각부시(20)가 일체로 접합되며, 상기 냉각부시(20)가 접합된 냉각홀(10)내에 나선형 냉각유로(33)를 구비하는 어댑터(30)가 결합되도록 구성되어 있다.

상기 냉각홀(10)은 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 일측단이 폐쇄된 구조를 구비하고 냉각부시(20)가 일체로 접합되는 메인냉각홀(11)과, 어댑터가 고정되는 고정홀(12)이 다단으로 형성되어 있다.

상기 메인냉각홀(11)은 냉각수가 공급 및 배출되는 실질 냉각라인으로, 라운드 형상을 구비하는 냉각홀 끝단부(13)와, 상기 냉각홀 끝단부(13)와 일체로 형성되고 원통형상을 구비하는 냉각홀 주단부(14)를 포함하고, 상기 냉각홀 주단부(14)에 연통되도록 냉각수공급홀(15)이 형성되어 있다.

즉, 상기 메인냉각홀(11)은 소정의 깊이를 구비하며 냉각홀 끝단부(13)가 폐쇄된 라운드 형상을 구비하고 상기 냉각홀 끝단부와 연결되는 냉각홀 주단부(14)가 개방되어 있는 홈 형상으로 냉각 분류자(100)내에 형성되어 있다.

상기 고정홀(12)은 제조시 냉각부시(20)의 위치설정 및 어댑터(30)의 고정을 위한 것으로, 메인냉각홀(11)과 단차를 구비하며 냉각 분류자 표면으로부터 소정깊이를 구비하도록 형성되어 있다. 즉, 상기 고정홀(12)은 메인냉각홀(11) 보다 큰 직경을 구비하고, 메인냉각홀(11)과 동일한 중심선(CL)을 구비하도록 냉각 분류자 일측에 형성되어 있다.

상기 냉각부시(20)는 열전도성이 우수한 구리(Cu)재질로 이루어져 있으며, 폭발용접에 의해 냉각 분류자의 냉각홀(10)내에 이종접합된다. 상기 냉각부시(20)는 도 2 및 도 3 에 도시된 바와 같이, 냉각홀(10)의 형상 즉, 메인냉각홀(11)의 형상에 대응되도록 일측단이 라운드형상으로 폐쇄된 구조를 구비하고, 어댑터(30)가 삽입되도록 타측단이 개방된 구조로 이루어진 부시몸체(21)와, 상기 부시몸체(21)의 타측단에 형성되어 냉각홀의 고정홀(12)내로 삽입되어 결합되는 플랜지(22)와, 상기 플랜지(22)를 관통하여 형성된 복수의 방출구(23)를 포함한다.

상기 부시몸체(21)는 냉각홀의 냉각홀 끝단부에 대응되도록 라운드형상으로 형성된 냉각부시 폐쇄부(25)와, 냉각홀의 냉각홀 주단부에 대응되도록 원통형상으로 형성된 냉각부시 주단부(26)를 포함한다.

상기 부시몸체(21)는 두께 1.5∼15㎜, 바람직하게는 3∼10㎜, 더욱 바람직하게는 3∼5㎜를 구비한다. 상기 부시몸체(21)는 두께 1.5㎜ 미만일 경우, 폭발용접에 의해 균일한 접합 형태(morphology)가 이루어지지 않아 최종 접합된 냉각부시(20)의 두께가 불안정하게 나타나게 되며, 두께 15㎜를 초과할 경우, 냉각 분류자의 냉각홀 지름이 대략 50∼60㎜ 임을 감안할 경우, 폭약의 설치가 곤란할 뿐 아니라, 폭발용접에 의한 접합이 이루어지지 않게 된다.

상기 플랜지(22)는 냉각홀의 고정홀(12)내에 끼움결합되어 메인냉각홀(11)의 중앙에 부시몸체가(21) 위치하도록 고정하는 기능을 구비한다. 이때, 상기 플랜지(22)는 메인냉각홀(11)과 고정홀(12) 사이에 형성된 단차면(16)에 일면이 접촉지지되며, 플랜지(22)의 직경은 고정홀(12)의 내경과 일치되어 흔들림이 발생되지 않도록 형성되어 있다.

상기 방출구(23)는 폭발용접에 의한 냉각부시(20)의 이종접합 시, 폭발기류(제트기류)가 빠져나오도록 형성된 것으로, 플랜지(22)를 관통하도록 다수개가 형성되어 있다. 일 예로, 상기 방출구(23)는 도 3 에 도시된 바와 같이, 소정의 너비로 자리파기를 하여 4개소에 형성될 수 있다. 이와 같은 방출구(23)의 형성에 의해, 폭발기류(제트기류)가 용이하게 분출되어 미접합구간이 없이 냉각홀내에 냉각부시가 일체로 접합되게 된다.

상기 방출구(23)를 구비하는 플랜지(22)는 메인냉각홀(11)내에 냉각부시(20)가 일체로 접합된 후, 가공에 의해 제거되게 된다.

상기 어댑터(30)는 도 1, 도 2 및 도 4 에 도시된 바와 같이, 나선형 냉각유로(33)가 형성된 나선유로부(31)와, 상기 나선유로부(31)가 끼움결합되어 고정되고 냉각홀의 고정홀(12)내에 고정되는 고정단부(32)과, 상기 나선유로부(31)에서 고정단부(32)를 관통하도록 형성되는 냉각홀(34)을 포함한다.

상기 나선유로부(31)는 유로몸체(35)와, 유로몸체(35)의 둘레를 따라 형성된 나선돌기(39)에 의해 형성된 나선형 냉각유로(33)를 포함한다.

상기 유로몸체(35)는 상측부분(36)이 라운드 형상으로 형성된 냉각부시 폐쇄부(25)의 형상에 대응되도록 또한, 소정거리 이격되도록 라운드진 형상으로 이루어져 있으며, 하측부분(37)이 고정단부(32)내로 삽입결합되어 스크류결합 또는 무두볼트 등의 체결수단에 의해 결합되도록 구성되어 있다.

상기 나선형 냉각유로(33)는 유로몸체(35)의 둘레를 따라 형성된 나선돌기(39)와 유로몸체(35)의 외부면에 의해 형성되는 사이공간을 의미하며, 나선돌기와 같이 나선형으로 형성되어 있다.

또한, 상기 나선돌기(39)는 유로몸체(35)의 상측부분(36)에서 냉각부시 폐쇄부(25)의 형상에 대응되도록 라운드진 돌기형상의 상측냉각돌기(39a)를 구비한다.

이때, 상기 나선돌기(39)는 냉각부시(20)내로 어댑터가 삽입될 시, 다이캐스팅 작업시 가해지는 고속고압 충진시의 충격 및 정압에 견딜 수 있도록 냉각부시(20)와 공차적용되어 돌출형성되며, 나선형유로(33)는 냉각수가 충분히 유입되도록 소정의 깊이를 구비하며 형성된다.

또한, 상기 나선형 냉각유로(33)는 유로몸체(35)의 둘레를 따라 소정깊이로 형성될 수 있으며, 이와 같이 유로몸체의 둘레를 따라 나선형 냉각유로(33)가 형성될 경우, 유로몸체의 상측부분(36)이 라운드 형상으로 형성되어 상측냉각돌기(39a)의 기능을 구비하도록 형성될 수 있다.

상기 고정단부(32)는 냉각 분류자(100)에 형성된 냉각홀의 고정홀(12)내로 삽입되어, 용접 등에 의해 일체로 고정설치되며, 냉각홀(34)이 관통형성되어 있다.

상기 나선유로부(31)는 고전도성 재질 일예로 열전도율이 우수한 구리 또는 알루미늄으로 이루어지고, 상기 고정단부(32)는 냉각 분류자(100)와 동일한 재질 일 예로, SKD61, DAC-P 등의 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 나선유로부(31)와 고정단부(32) 사이에는 오링이 더 설치될 수 있다.

또한, 상기 나선유로부(31)와 고정단부(32)는 동일한 재질에 의해 일체로 형성될 수다.

상기 냉각홀(34)은 나선형 냉각유로(33)내로 냉각수가 공급되도록 또한, 나선형 냉각유로(33)를 경유한 냉각수가 어댑터(30) 외측으로 배출되도록 나선유로부(31)에서 고정단부(32)를 관통하도록 형성되어 있다.

상기 냉각홀(34)은 일 예로, 도 1, 도 2 및 도 4 에 도시된 바와 같이, 유로몸체(35)의 상측부분(36)에 개구부가 위치하도록 형성되고 냉각수 배출관(81)이 삽입설치되는 제1냉각홀(34a)과, 상기 제1냉각홀(34a)과 단차를 구비하며 연통되도록 형성되고 냉각수 유입관(82)이 삽입설치되는 제2냉각홀(34b)과, 상기 제2냉각홀(34b) 및 나선형유로(33)에 연통되도록 유도몸체(35)를 관통하여 형성된 제3냉각홀(34c)를 포함하도록 형성될 수 있다.

상기 냉각수 배출관(81)과 냉각수 유입관(82)은 도 1 에 도시된 바와 같이, 냉각수 배출관(81)이 냉각수 유입관(82)내에 위치하는 이중관 형태로 냉각수 공급부(80)에 일체로 연결설치되어, 냉각수 유입관(82)으로 공급된 냉각수가 제2냉각홀(34b) 및 제3냉각홀(34c)을 통해 나선형유로(33)로 공급되어 이동된 후, 제1냉각홀(34a)에 결합된 냉각수 배출관(81)을 통해 배출되도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 어댑터(30)는 도 5 에 도시된 바와 같이, 냉각홀(34)이 냉각수 배출기능만을 구비하도록 형성될 수 있으며, 이와 같이, 냉각홀(34)이 냉각수 배출기능만을 구비할 경우, 냉각분류자(100)의 일측에 냉각홀(10)과 연통되는 냉각수 공급홀(15)이 더 형성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 반드시 알루미늄 주조에 한정되는 것은 아니며, 다이캐스팅 금형에 널리 사용되어질 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 냉각 분류자의 제조방법을 첨부된 도면에 연계하여 상세히 설명한다.

도 6 은 본 발명에 따른 냉각분류자의 제조과정을 보인 블록예시도를, 도 7 은 본 발명에 따른 뇌관고정관의 구성을 보인 예시도를, 도 8 은 본 발명에 따른 뇌관고정관 및 혼합폭약의 장입상태를 보인 예시도를, 도 9 는 본 발명에 따른 뇌관고정관 및 혼합폭약의 장입상태를 보인 사진예시도를, 도 10 는 본 발명에 따른 이종접합 단면상태를 보인 사진 예시도를 도시한 것으로,

본 발명은, 분류자에 일측이 밀폐된 냉각홀(10)을 가공하는 냉각홀 가공단계; 분류자의 냉각홀(10)내로 냉각부시(20)가 삽입되는 냉각부시 삽입단계; 냉각부시(20)내로 뇌관(50)이 구비된 뇌관고정관(40)이 설치되는 뇌관설치단계; 냉각부시(20)와 뇌관고정관(40) 사이의 공간(60)내로 혼합폭약(70)이 충전되는 폭약충전단계; 혼합폭약(70)의 폭발에 의해 냉각홀(10)에 냉각부시(20)가 접합되는 냉각부시 접합단계; 냉각홀(10)에 접합된 냉각부시(20)내로 어댑터(30)가 결합되어 조립되는 어댑터 조립단계; 를 포함하되,

상기 뇌관고정관(40)은, 뇌관이 삽입되는 중공홀(43)을 구비하는 관몸체(41)와, 관몸체(41)에 형성 또는 설치된 방사형 지그(52)를 포함하도록 하여, 냉각홀(10)의 정중앙에 뇌관(50)이 위치하도록 설치된다.

상기 냉각홀 가공단계는, 드릴 등의 가공수단에 의해 분류자(100)에 냉각홀(10)이 가공된다. 이때, 상기 냉각홀(10)은 메인냉각홀(11)이 가공된 후, 상기 메인냉각홀(11)과 단차를 이루도록 고정홀(12)이 가공되어 형성된다. 또한, 상기 냉각홀(10)은 기존 금형의 냉각홀 보다 더 큰 직경, 대략 직경 50㎜ 이상을 구비하도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 냉각부시 삽입단계는 냉각홀(10)내의 이물질을 제거하고, 이물질이 제거된 냉각홀(10)내로 냉각부시(20)를 삽입설치한다. 이때, 상기 냉각부시(20)는 냉각홀의 고정홀(12)에 냉각부시의 플랜지(22)가 끼움결합되고, 메인냉각홀(11)에 냉각부시의 부시몸체(21)가 삽입되어, 플랜지(22)와 고정홀(12)의 끼움결합에 의해 메인냉각홀(11)과 부시몸체(21)가 소정간격 이격된 상태를 유지하도록 설치된다.

이때, 냉각홀 내면(14)과 이에 접합되는 냉각부시의 표면(27)은 사포 등에 의해 폴리싱 전처리된 후, 알콜 등에 의해 세척하여 모든 오염물질이 제거되도록 한 후, 냉각홀(10)내로 냉각부시(20)가 조립된다.

상기 뇌관설치단계는 뇌관고정관의 중공홀(43)내로 뇌관(50)이 삽입되는 뇌관삽입단계; 뇌관(50)이 삽입된 뇌관고정관(40)을 냉각홀(10)내로 삽입설치하는 뇌관고정관 설치단계;를 포함한다.

상기 뇌관고정관(40)은 냉각홀(10)의 정중앙에 뇌관(50)이 위치하도록 하는 기능, 냉각홀(10)내로 충전되는 혼합폭약(70)의 폭약량을 조절하는 기능 및, 냉각부시(20)와 뇌관고정관(40) 사이로 혼합폭약(70)이 일정한 두께로 균일하게 충전되도록 하는 기능을 구비한다.

상기 뇌관고정관(40)은 도 7 및 도 8 에 도시된 바와 같이, 중공홀(43)을 구비하는 파이프 형상의 관몸체(41)와, 관몸체(41)의 외부면에 형성 또는 설치된 방사형 지그(42)를 포함한다.

상기 관몸체(41)는 냉각부시의 두께(ｔ1) 및 내경(ｄ)에 맞추어 폭약량이 조절될 수 있도록 두께(ｔ)가 설정된다. 즉, 상기 관몸체(41)는 폭약량 두께(ｔ2)가 약 10∼20㎜, 바람직하게는 10∼15㎜를 구비하도록 냉각부시 내면(24)에서 관몸체 외부면(44) 까지의 두께(ｔ)가 설정되어 형성된다. 이때, 뇌관이 삽입설치되는 관몸체의 중공홀 내경은 치수가 고정적으로 형성될 수 있다.

일 예로, 상기 관몸체(41)는 냉각부시의 두께(ｔ1)가 약 2㎜를 구비하게 될 경우, 폭약량 두께(ｔ2)가 약 10㎜를 구비하도록 관몸체의 두께(ｔ)가 설정되고, 냉각부시의 두께(ｔ1)가 약 3㎜ 이상을 구비하게 될 경우, 폭약량 두께(ｔ2)가 약 15㎜ 이상을 구비하도록 관몸체의 두께(ｔ)가 설정될 수 있다.

상기 방사형 지그(42)는 뇌관(50)이 설치된 관몸체(41)가 냉각홀(10)내에 수직으로 위치하도록 지지하는 것으로, 도 7 에 도시된 바와 같이, 뇌관고정관(40)이 끼움설치되는 원통형 지그(45)와, 상기 원통형 지그(42)에서 방사형으로 형성되어 냉각홀의 고정홀에 접촉지지되는 접촉지그(46)를 포함하도록 형성될 수 있다.

즉, 상기 방사형 지그(42)는 뇌관(50)을 직각으로 세움과 동시에, 냉각부시(20)와 뇌관고정관(40) 사이의 공간(60)내로 혼합폭약(70)의 폭약량이 정확하고 일정하게 장입되도록 관몸체(41)를 지지하여, 냉각홀(10)의 중앙에 뇌관고정관(40) 및 뇌관(50)이 수직으로 위치되도록 하는 기능을 구비한다.

상기와 같이 구성된 방사형 지그(42)는, 관몸체(41)와 별도형성하여 끼움결합에 의해 일체화될 수 있으며, 3D 프린터에 의해 관몸체(41)와 일체로 프린팅 될 수 있다.

또한, 상기 방사형 지그(42)는 3D 프린터에 의해 일체로 프린팅 될 경우, 원통형 지그(45) 없이 관몸체의 외부면(44)으로부터 접촉지그(46)가 바로 돌출되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 방사형 지그(42)는 하나 이상이 설치 또는 돌출형성 된다.

또한, 상기 방사형 지그(42)는 냉각홀(10)의 깊이가 깊을 경우, 즉, 냉각홀내에 설치되는 뇌관고정관(40)의 길이가 길 경우, 끝단이 냉각부시의 내면(24)에 접촉지지되도록 뇌관고정관의 관몸체(41)에 하나 이상이 더 설치될 수 있다.

또한, 상기 뇌관고정관(40)은 폭발용접 시, 분류자의 외관 또는 금형벽면에 손상을 줄 수 있으므로, 혼합폭약에 의해 연소되는 재질로 이루어져 있다. 즉, 상기 뇌관고정관(40)은 연소가 이루어질 수 있는 수지재질로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 3D 프린팅이 가능한 생분해성 플라스틱재료인 PLA(폴리유산수지)로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 이와 같은 재질로 이루어진 뇌관고정관(40)은 혼합폭약의 폭발력이 균일한 속도와 방향으로 냉각부시(20)에 전달되도록 하는 기능도 구비한다.

상기 뇌관삽입단계는, 뇌관고정관(40)의 하측으로 뇌관(50)이 돌출되어 위치하도록 중공홀(43)의 하단까지 뇌관(50)을 밀어넣어 뇌관(50)의 위치를 설정한다. 이때, 상기 뇌관(50)은 도 8 에 도시된 바와 같이, 뇌관고정관의 하측으로부터 대략 3∼5㎜ 정도 돌출되도록 설정되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 뇌관은 전기뇌관 또는 비전기뇌관이 사용될 수 있으며, 뇌관연결선은 중공홀을 통해 외부로 연결되게 된다.

상기 뇌관고정관 설치단계는, 도 8 의 (a) 에 도시된 바와 같이, 뇌관(50)이 라운드형상으로 이루어진 냉각부시의 폐쇄부(25)로부터 소정거리 이격되도록 냉각부시(20)내로 뇌관고정관(40)이 삽입설치된다. 이때, 뇌관고정관의 방사형 지그(42)는 냉각부시의 내면(24)에 접촉지지되게 되므로, 냉각부시(20)가 설치된 냉각홀(10)의 정중앙에 뇌관고정관(40)이 위치하게 되며, 뇌관고정관의 중공홀(43)내에 위치하는 뇌관(50)은 냉각홀(10)의 정중앙에 수직으로 위치하게 된다.

즉, 본 발명은 뇌관(50)이 뇌관고정관의 중공홀(43)에 끼움설치되고, 뇌관(50)이 설치된 뇌관고정관(40)이 방사형지그(42)에 의해 냉각부시(20)내에서 지지되도록 되어 있어, 분류자의 냉각홀(10)이 직경 50∼60㎜ 이상, 깊이 100㎜ 이상을 구비하더라도 냉각홀 끝단부의 중앙에 뇌관(50)이 수직으로 정확하게 셋팅될 수 있을 뿐 아니라, 냉각부시(20)와 뇌관고정관의 관몸체(41) 사이의 공간(60)이 일정하게 유지되므로, 정확한 폭약량이 장입될 수 있게 된다. (폭발이 고루 일어나 분류자 내부 냉각홀 전체면에 냉각부시가 균일하게 접합될 수 있게 된다. )

또한, 상기 뇌관고정관 설치단계는, 냉각부시(20)내로 뇌관(50)이 접촉될 수 있도록 소정의 제1혼합폭약이 가충전된 후, 냉각부시(20)내로 뇌관(50)이 구비된 뇌관고정관(40)이 삽입설치되도록 이루어질 수 있다.

상기 폭약충전단계는 냉각부시(20)와 뇌관고정관(40) 사이의 공간(60)내로 혼합폭약(70)이 장입되는 단계로, 도 8 의 (b) 및 도 9 에 도시된 바와 같이, 냉각부시(20)와 뇌관고정관(40) 사이의 공간(60)내로 혼합폭약(70)이 장입된다.

즉, 폭약충전단계는, 라운드 형상을 구비하는 냉각부시 폐쇄부(25)와 뇌관이 설치된 뇌관고정관(40) 사이에 위치하는 곡선구간 공간부(61)내로 제1혼합폭약(71)이 장입되는 곡선구간 폭약장입단계; 상기 끝단 폭약 장입단계 후, 냉각부시 주단부(26)와 뇌관고정관(40) 사이에 위치하는 직선구간 공간부(62)내로 제2혼합폭약(72)이 장입되는 직선구간 폭약장입단계;를 포함하되,

상기 제1혼합폭약(71)은 다이나마이트 폭약과 안포폭약이 6∼8 : 2∼4, 바람직하게는 6∼8 : 3∼4, 더욱 바람직하게는 약 7 : 3 의 중량비로 혼합되고, 제2혼합폭약은 다이나마이트 폭약과 안포폭약이 1.5∼3 : 7∼9, 바람직하게는 약 1.5∼2 : 8∼9, 더욱 바람직하게는 2 : 8 의 중량비로 혼합된 것이 사용된다.

상기 제1혼합폭약(71)은 라운드 형상을 구비하는 냉각홀 끝단부(13)에 냉각부시 폐쇄부(25)가 일체로 접합되도록 하기 위한 것으로, 다이나마이트 폭약이 6 중량비 미만으로 혼합될 경우, 폭발력 낮게 되어 균일한 접합상태가 이루어지기 어려우며, 8 중량비를 초과하여 혼합될 경우, 높은 폭발력에 의해 냉각부시에 손상이 발생될 뿐 아니라, 균일한 접합상태가 이루어지지 않게 된다. 즉, 본 발명은 제1혼합폭약의 구성성분 및 혼합비를 특정에 의해 라운드 부위(SR)에서의 냉각홀과 냉각부시가 균일한 접합면을 구비할 수 있도록 되어 있다.

또한, 제2혼합폭약(72)은 냉각홀 주단부(14)에 냉각부시 주단부(26)가 일체로 이종접합되도록 하기 위한 것으로, 다이나마이트 폭약이 1.5중량비 미만으로 혼합될 경우, 폭발력이 낮게 형성되어 균일한 접합상태가 이루어지기 어려우며, 3 중량비를 초과하여 혼합될 경우, 제1혼합폭약에 의해 발생되는 폭발력에 제2혼합폭약에 의해 발생되는 폭발력이 합쳐져 냉각부시와 냉각홀의 접합면이 불균일하게 되는 문제점이 발생된다.

즉, 상기 제2혼합폭약(72)의 다이나마이트 폭약과 안포폭약의 혼합비율은, 제1혼합폭약(71)의 폭발력을 고려하여 직선구간으로 이루어진 냉각부시 주단부(26)와 냉각홀 주단부(14)가 균일한 접합면을 구비하도록 하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 다이나마이트 폭약과 안포폭약 혼합된 제1,2혼합폭약 대신에 줄폭약이 적용될 경우, 뇌관고정관의 완전연소가 이루어지지 않아 냉각부시에 손상이 발생될 뿐 아니라, 냉각홀 끝단부와 냉각부시 폐쇄부의 라운드 부위에 대한 접합이 완벽하게 이루어지지 않는 현상이 발생되므로, 다이나마이트 폭약과 안포폭약이 혼합된 혼합폭약이 사용되어야 한다.

상기 폭발용접단계는 뇌관(50)의 작동에 의해 냉각부시와 뇌관고정관 사이의 공간(60)내로 충전된 제1,2혼합폭약(71,72)이 폭발되어 냉각홀 내면(17)에 냉각부시(20)가 일체로 접합된다.

이때, 상기 뇌관고정관(40)은 제1,2혼합폭약(71,72)의 폭발력에 의해 완전 연소되어 제거되므로, 냉각부시(20)에 손상을 주지 않게 된다.

상기 어댑터 조립단계는 냉각부시가 냉각홀 내면에 이종접합된 냉각 분류자(100)를 설계도면에 따라 NC황삭 한 후, Q-T (열처리) 열처리하고, 이를 정삭가공하여 최종 치수를 확인 및 검사한 다음, 본 발명에 따른 어댑터(30)가 결합되어 조립된다. 이때, 상기 냉각부시의 플랜지는 제거된 후, 어댑터가 결합된다.

도 8 은 본 발명에 따른 이종접합 단면상태를 보인 사진 예시도를 도시한 것으로, 냉각홀(직경 50㎜, 깊이 120㎜)내로, 구리부시(두께 3㎜)를 제1,2혼합폭약에 의해 이종접합한 후, 가공처리된 냉각 분류자를 절단한 것으로, 열전도도가 우수한 구리부시가 혼합폭약의 폭발력에 의해 완벽하게 밀착접합되었음을 확인할 수 있다.

이때, 제1혼합폭약은 다이나마이트 폭약(K-nec폭약)과 안포폭약이 7 : 3 의 중량비로 혼합된 것을 사용하였으며, 제2혼합폭약은 다이나마이트 폭약(K-nec폭약)과 안포폭약이 2 : 8 의 중량비로 혼합된 것을 사용하였다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

(10) : 냉각홀 (11) : 메인냉각홀
(12) : 고정홀 (13) : 냉각홀 끝단부
(14) : 냉각홀 주단부 (15) : 냉각수 공급홀
(16) : 단차면 (17) : 냉각홀 내면
(20) : 냉각부시 (21) : 부시몸체
(22) : 플랜지 (23) : 방출구
(24) : 냉각부시 내면 (25) : 냉각부시 폐쇄부
(26) : 냉각부시 주단부 (27) : 냉각부시 표면
(30) : 어댑터 (31) : 나선유로부
(32) : 고정단부 (33) : 나선형 냉각유로
(34) : 냉각홀 (34a) : 제1냉각홀
(34b) : 제2냉각홀 (34c) : 제3냉각홀
(35) : 유로몸체 (36) : 상측부분
(37) : 하측부분 (38) : 체결수단
(39) : 나선돌기 (39a) : 상측나선돌기
(40) : 뇌관고정관 (41) : 관몸체
(42) : 방사형 지그 (43) : 중공홀
(44) : 관몸체 외부면 (45) : 원통형 지그
(46) : 접촉지그 (50) : 뇌관
(60) : 공간 (70) : 혼합폭약
(71) : 제1혼합폭약 (72) : 제2혼합폭약
(80) : 냉각수 공급부 (81) : 냉각수 배출관
(82) : 냉각수 유입관 (100) : 냉각 분류자

Claims

알루미늄 주조용 다이캐스팅 금형의 냉각 분류자에 있어서;
상기 냉각 분류자는, 끝단이 라운드 형상으로 폐쇄된 냉각홀(10)이 형성되고, 상기 냉각홀(10)내에 냉각부시(20)가 일체로 접합되며, 상기 냉각부시(20)가 접합된 냉각홀(10)내에 나선형 냉각유로(33)를 구비하는 어댑터(30)가 결합되어, 냉각부시 및, 나선형 냉각유로에 의한 냉각수의 흐름에 의해 냉각분류자의 냉각효율이 증대되도록 구성된 것을 특징으로 하는 알루미늄 주조용 다이캐스팅 금형의 냉각 분류자.
청구항 1 에 있어서;
상기 냉각홀(10)은 일측단이 폐쇄된 구조를 구비하고 냉각부시(20)가 일체로 접합되는 메인냉각홀(11)과, 어댑터가 고정되는 고정홀(12)이 다단으로 형성되고,
상기 메인냉각홀(11)은, 라운드 형상을 구비하는 냉각홀 끝단부(13)와, 상기 냉각홀 끝단부(13)와 일체로 형성되고 원통형상을 구비하는 냉각홀 주단부(14)를 포함하며,
상기 냉각부시(20)는 냉각홀의 냉각홀 끝단부(13)에 대응되도록 라운드형상으로 형성된 냉각부시 폐쇄부(25)와, 냉각홀의 냉각홀 주단부(14)에 대응되도록 원통형상으로 형성된 냉각부시 주단부(26)를 포함하도록 부시몸체(21)가 형성된 것을 특징으로 하는 냉각효율이 향상된 알루미늄 주조용 다이캐스팅 금형의 냉각 분류자.
청구항 1 에 있어서;
어댑터(30)는, 냉각부시(20)내로 삽입설치되고 나선형 냉각유로(33)가 형성된 나선유로부(31)와, 상기 나선유로부(31)가 끼움결합되어 고정되고 냉각홀의 고정홀(12)내에 고정되는 고정단부(32)과, 상기 나선유로부(31)에서 고정단부(32)를 관통하도록 형성되는 냉각홀(34)을 포함하고,
상기 나선유로부(31)는, 유로몸체(35)와, 유로몸체(35)의 둘레를 따라 형성된 나선돌기(39)에 의해 형성된 나선형 냉각유로(33)를 포함하며,
상기 나선돌기(39)는 유로몸체(35)의 상측부분(36)에서 냉각부시 폐쇄부(25)의 형상에 대응되도록 라운드진 돌기형상의 상측냉각돌기(39a)를 구비하도록 하여,
냉각부시(20)내로 어댑터가 삽입될 시, 다이캐스팅 작업시 가해지는 고속고압 충진시의 충격 및 정압에 견딜 수 있도록 나선돌기(39)가 냉각부시(20)와 공차적용되어 돌출형성된 것을 특징으로 하는 냉각효율이 향상된 알루미늄 주조용 다이캐스팅 금형의 냉각 분류자.
청구항 3 에 있어서;
상기 나선유로부(31)는 열전도율이 우수한 구리 또는 알루미늄으로 이루어지고, 상기 고정단부(32)는 냉각 분류자(100)와 동일한 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉각효율이 향상된 알루미늄 주조용 다이캐스팅 금형의 냉각 분류자.
분류자에 일측이 밀폐된 냉각홀(10)을 가공하는 냉각홀 가공단계;
분류자의 냉각홀(10)내로 냉각부시(20)가 삽입되는 냉각부시 삽입단계;
냉각부시(20)내로 뇌관(50)이 구비된 뇌관고정관(40)이 설치되는 뇌관설치단계;
냉각부시(20)와 뇌관고정관(40) 사이의 공간(60)내로 혼합폭약(70)이 충전되는 폭약충전단계;
혼합폭약(70)의 폭발에 의해 냉각홀(10)에 냉각부시(20)가 접합되는 냉각부시 접합단계;
냉각홀(10)에 접합된 냉각부시(20)내로 어댑터(30)가 결합되어 조립되는 어댑터 조립단계; 를 포함하되,
상기 뇌관고정관(40)은, 뇌관이 삽입되는 중공홀(43)을 구비하는 관몸체(41)와, 관몸체(41)에 형성 또는 설치된 방사형 지그(52)를 포함하도록 하여, 냉각홀(10)의 정중앙에 뇌관(50)이 위치하도록 설치된 것을 특징으로 하는 냉각효율이 향상된 알루미늄 주조용 다이캐스팅 금형의 냉각 분류자 제조방법.
청구항 5 에 있어서;
뇌관고정관(40)은 혼합폭약의 폭발력에 의해 연소되어 제거되는 수지재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉각효율이 향상된 알루미늄 주조용 다이캐스팅 금형의 냉각 분류자 제조방법.
청구항 5 또는 청구항 6 에 있어서;
뇌관고정관(40)은 PLA(폴리유산수지)로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉각효율이 향상된 알루미늄 주조용 다이캐스팅 금형의 냉각 분류자 제조방법.
청구항 5 에 있어서;
상기 뇌관고정관 설치단계는, 냉각부시(20)내로 뇌관(50)이 접촉될 수 있도록 소정의 제1혼합폭약이 가충전된 후, 냉각부시(20)내로 뇌관(50)이 구비된 뇌관고정관(40)이 삽입설치되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 냉각효율이 향상된 알루미늄 주조용 다이캐스팅 금형의 냉각 분류자 제조방법.
청구항 5 에 있어서;
폭약충전단계는,
라운드 형상을 구비하는 냉각부시 폐쇄부(25)와 뇌관이 설치된 뇌관고정관(40) 사이에 위치하는 곡선구간 공간부(61)내로 제1혼합폭약(71)이 장입되는 곡선구간 폭약장입단계; 상기 끝단 폭약 장입단계 후, 냉각부시 주단부(26)와 뇌관고정관(40) 사이에 위치하는 직선구간 공간부(62)내로 제2혼합폭약(72)이 장입되는 직선구간 폭약장입단계;를 포함하되,
상기 제1혼합폭약(71)은 다이나마이트 폭약과 안포폭약이 6∼8 : 2∼4 의 중량비로 혼합되고, 제2혼합폭약은 다이나마이트 폭약과 안포폭약이 1.5∼3 : 7∼9 의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 하는 냉각효율이 향상된 알루미늄 주조용 다이캐스팅 금형의 냉각 분류자 제조방법.
청구항 5 에 있어서
상기 관몸체(41)는, 폭약량 두께(ｔ2)가 약 10∼20㎜를 구비하도록 냉각부시 내면(24)에서 관몸체 외부면(44) 까지의 두께(ｔ)가 설정되고,
상기 방사형 지그(42)는, 뇌관고정관(40)이 끼움설치되는 원통형 지그(45)와, 상기 원통형 지그(42)에서 방사형으로 형성되어 냉각홀의 고정홀에 접촉지지되는 접촉지그(46)를 포함하도록 형성된 것을 특징으로 하는 냉각효율이 향상된 알루미늄 주조용 다이캐스팅 금형의 냉각 분류자 제조방법.