KR20200072121A - 다이캐스팅 금형용 칠 벤트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저비용으로 제조할 수 있고, 열방출 특성이 우수하며, 금형장착 시에 공차 누적을 없앨 수 있는 칠 벤트에 관한 것이다.
본 발명에 따른 칠 벤트는, 다이캐스팅 금형을 구성하는 고정금형에 설치되며, 일면에 소정 형상의 요홈이 형성되어 있고, 내부에 수용공간이 형성되어 있는 제1 몸체와, 상기 고정금형에 대해 이동 가능하게 설치되는 가동금형에 설치되며, 일면에 소정 형상의 요홈이 형성되어 있고, 내부에 수용공간이 형성되어 있는 제2 몸체와, 상기 제1 몸체의 수용공간에 삽입되어, 상기 제1 몸체의 일면으로부터 타면으로 열을 빠르게 배출시킬 수 있도록 하는 제1 열전달부재와, 상기 제2 몸체의 수용공간에 삽입되어, 상기 제2 몸체의 일면으로부터 타면으로 열을 빠르게 배출시킬 수 있도록 하는 제2 열전달부재를 포함하고, 상기 제1 몸체의 요홈과 상기 제2 몸체의 요홈은 상호 대향되게 배치되었을 때, 다이캐스팅 금형의 캐비티 성형 과정에 발생하는 가스를 배출하는 통로를 형성하며, 상기 제1 열전달부재와 제2 열전달부재는, 각각 제1 물질로 이루어진 기지와, 상기 기지 내에 매립되며 상기 제1 물질에 비해 열전도도가 우수한 제2 물질로 이루어지며 상기 가스를 배출하는 통로로부터 소정 방향으로 열을 빠르게 전달할 수 있도록 배열된 열방출상을 다수 개 포함하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

다이캐스팅 금형용 칠 벤트 {CHILL VENT FOR DIE CASTING MOULD}

본 발명은 다이캐스팅 금형에 사용되는 칠 벤트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저비용으로 제조할 수 있고, 열방출 특성이 우수하여 다이캐스팅 시 제품 불량의 발생을 억제할 수 있는 칠 벤트에 관한 것이다.

다이캐스팅법은 금속을 주조하는 방법의 하나로, 금형에 형성된 캐비티(cavity) 내에 용융된 금속(용탕)을 고압으로 주입하여 원하는 형상의 제품을 생산하는 주조법이다. 다이캐스팅 제품은 제품의 치수 정밀도와 표면의 평활도가 우수하고 후가공 공정이 다른 주조방식에 비해 비교적 단순하기 때문에 다량의 제품을 단시간 내에 제조하는 데 널리 이용되고 있다.

도 4는 전형적인 다이캐스팅용 금형 구조를 나타낸 개략 단면도이다. 도시된 바와 같이, 다이캐스팅용 금형(100) 장치는, 금형 몸체부(200)와 슬리브(300), 플런저(400) 및 칠 벤트(500)를 포함하여 구성된다. 상기 금형 몸체부(200)는 다이캐스팅 제품의 형상에 대응되는 성형 캐비티(210)가 내부에 형성되며, 일측에 용탕이 가압되어 주입되는 용탕 주입구(220)가 형성되어 있고, 타측에 성형 캐비티(210)를 채우고 남은 용탕이 배출되는 오버플로우(230)가 형성된다. 또한, 상기 금형 몸체부(200)에는 오버플로우(230)와 연결되며 다이캐스팅용 칠 벤트(500)가 결합되는 벤트 캐비티(240)가 형성된다. 상기 슬리브(300)는 용탕 주입구(220)에 결합되며, 슬리브 주입구를 통하여 주입되는 용탕을 용탕 주입구(220)로 공급한다. 상기 플런저(400)는 슬리브(300) 내에 이동 가능하게 결합되며, 슬리브 주입구를 통하여 주입되는 용탕을 금형 몸체부의 용탕 주입구(220)로 가압하여 주입한다.

상기 칠 벤트(500)는 금형 몸체부(200)의 벤트 캐비티(240)에 삽입되어 결합되는데, 금형 몸체부(200)의 오버플로우(230)에 연통되어 용탕과 가스가 외부로 배출되는 경로를 형성한다. 상기 칠 벤트(500)는 요철 형상의 통로인 벤트 유출구(510)를 통해 오버플로우(230)로부터 유입되는 용탕의 흐름을 늦추면서 용탕을 냉각시켜 응고시킨다. 이를 통해, 다이캐스팅 과정에 발생하는 기포를 제거하면서도, 칠 벤트(500) 외부로 용탕이 비산되는 것을 막는다.

한편, 통상 칠 벤트는 다이 캐스팅용 금형과 동일하게 SKD61 또는 SKD11 강과 같은 재료로 제조하였다. 그런데 SKD61 또는 SKD11로 제조된 칠 벤트의 경우, 열전도도가 낮아 칠 벤트의 벤트 유출구를 형성하는 간격을 좁게 유지해야 하므로 가스 벤트로서의 역할을 충분히 하기 어려운 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로, 칠 벤트를 열전도도와 기계적 특성이 우수한 베릴륨-동(Be-Cu) 합금으로 제조하는 방법이 사용되고 있다. 그런데 베릴륨-동 합금은 고가의 재료이므로 다이캐스팅 금형 비용을 증가시켜 다이캐스팅 공정 비용을 높이는 하나의 원인이 될 뿐 아니라, 다이캐스팅 과정에서 고온으로 가열될 때 발생하는 베릴륨의 가스는 인체에 유해하여 작업성이 나빠지는 문제점이 있다.

이점을 고려하여, 하기 특허문헌에는, 칠 벤트를 구성하는 고정금형에 체결되는 블록과 가동금형에 체결되는 블록 중에 벤트 유출구를 형성하고 용탕과 접하는 부분을, 블록 본체보다 열전도도가 높은 금속으로 대체한 구조를 제안하고 있다. 이 구조는 칠 벤트의 제료비를 줄이면서, 일정한 수준의 열전도도를 얻고자 하는 것이다. 그런데 블록의 본체와 열전도도가 높게 구성된 부분을 조립하는 과정에 조립 공차가 추가되어 벤트 유출구의 간극이 설계 치수를 유지하지 못할 수 있고, 열전도도가 높은 재료의 경우 본체와의 체결과정에 파손이 발생할 수도 있으며, 열방출 특성도 충분하지 않은 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제2018-0007800호

본 발명의 과제는 베릴륨-동 합금으로 제조되는 칠 벤트에 비해 저비용으로 제조할 수 있고, 열방출 효율이 우수하면서, 요철형 간극의 치수를 유지하는데 어려움이 없도록 할 수 있는 칠 벤트를 제공하는데 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로 본 발명은, 다이캐스팅 금형을 구성하는 고정금형에 설치되며, 일면에 소정 형상의 요홈이 형성되어 있고, 내부에 수용공간이 형성되어 있는 제1 몸체와, 상기 고정금형에 대해 이동 가능하게 설치되는 가동금형에 설치되며, 일면에 소정 형상의 요홈이 형성되어 있고, 내부에 수용공간이 형성되어 있는 제2 몸체와, 상기 제1 몸체의 수용공간에 삽입되어, 상기 제1 몸체의 일면으로부터 타면으로 열을 빠르게 배출시킬 수 있도록 하는 제1 열전달부재와, 상기 제2 몸체의 수용공간에 삽입되어, 상기 제2 몸체의 일면으로부터 타면으로 열을 빠르게 배출시킬 수 있도록 하는 제2 열전달부재를 포함하고, 상기 제1 몸체의 요홈과 상기 제2 몸체의 요홈은 상호 대향되게 배치되었을 때, 다이캐스팅 금형의 캐비티 성형 과정에 발생하는 가스를 배출하는 통로를 형성하며, 상기 제1 열전달부재와 제2 열전달부재는, 각각 제1 물질로 이루어진 기지와, 상기 기지 내에 매립되며 상기 제1 물질에 비해 열전도도가 우수한 제2 물질로 이루어지며 상기 가스를 배출하는 통로로부터 소정 방향으로 열을 빠르게 전달할 수 있도록 배열된 열방출상을 다수 개 포함하는 구조로 이루어진, 다이캐스팅용 칠 벤트를 제공한다.

또한, 상기 칠 벤트에 있어서, 상기 제1 몸체 및 제2 몸체는, SKD61, SKD11 또는 SCM440으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 칠 벤트에 있어서, 상기 제1 열전달부재와 제2 열전달부재의 기지는 구리, 구리합금, 알루미늄 또는 알루미늄의 합금으로 이루어지고, 상기 열방출상은 흑연으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 칠 벤트에 있어서, 상기 열방출상은, 실질적으로 상기 제1 몸체 및 제2 몸체의 일면으로부터 타면으로 향하는 방향에 평행하게 배열되어 있을 수 있다.

또한, 상기 칠 벤트에 있어서, 상기 제1 몸체 및 제2 몸체와, 이에 수용되는 상기 제1 열전달부재와 제2 열전달부재의 계면에는, 열전도도가 우수한 물질의 입자상이 분산된 유기물로 채워질 수 있다.

본 발명에 따른 칠 벤트는, 제1 몸체와 제2 몸체를 베릴륨-동 합금에 비해 저렴한 물질을 사용하면서, 그 내부에 열전도도가 우수한 물질로 이루어진 제1 및 제2 열전달부재를 사용하여, 칠 벤트 내의 열을 신속하게 배출할 수 있어, 제품 불량을 방지할 수 있고, 칠 벤트를 저비용으로 제조할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 칠 벤트는, 제1 몸체와 제2 몸체의 일 면에 가스 배출구를 형성하는 요홈 구조를 가공하므로 가공이 용이하고, 표면에 다른 물질 구조를 가공하여 결합하는 구조와 달리 가공 공차가 추가로 발생하는 것을 막을 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 칠 벤트는, 제1 및 제2 열전달부재 내부에 배열된 매우 우수한 열전달 물질을 통해, 가스 배출부에서 발생하는 열을 최단거리 방향으로 열이 방출되도록 함으로써, 종래의 표면에만 열전도도가 우수한 물질층을 배치한 것에 비해 우수한 열방출 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 칠 벤트가 조립된 다이캐스팅 금형에 대한 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 칠 벤트의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 칠 벤트에 삽입되는 열방출층의 단면도이다.
도 4는 일반적인 다이캐스팅 금형에 대한 개략 단면도이다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 칠 벤트가 조립된 다이캐스팅 금형에 대한 개략 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 다이캐스팅 금형은, 크게, 고정금형(10), 이 고정금형(10)에 대해 주조 시에는 닫히고 제품의 이형 시에는 열리도록 이동 가능하게 배치되는 가동금형(20), 상기 고정금형(10)과 상기 가동금형(20)에 용탕이 주입될 때 주조품의 형상을 성형하는 공간인 캐비티(30), 상기 고정금형(10)과 상기 가동금형(20) 사이에 배치되는 칠 벤트(40)를 포함하여 구성된다.

상기 고정금형(10)은 고정되어 있는 고정 다이 플레이트(11)에 움직이지 않고 고정된 상태를 유지하도록 고정되는 금형으로, 그 일면에는 상기 캐비티(30)를 형성하도록 가공되어 있고, 일측에는 용탕을 공급하는 슬리브(미도시)와 상기 캐비티(30)를 연통하여 용탕이 주입되도록 하는 탕도(12)가 형성되어 있어, 플런저(50)를 통해 용탕을 가압하여 캐비티(30) 내로 용탕이 주입될 수 있도록 되어 있다. 또한, 상기 고정금형(10)의 일측에는 상기 칠 벤트(40)를 체결하기 위한 오목부가 형성되어 있다.

상기 가동금형(20)은 상기 고정금형(10)에 대해 이동 가능한 금형으로, 가동 다이 플레이트(21)에 고정되며, 그 일면에는 상기 고정금형(10)과 함께 캐비티(30)를 형성하도록 가공되어 있고, 상기 가동금형(20)의 일측에는 상기 칠 벤트(40)를 체결하기 위한 오목부가 형성되어 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 칠 벤트의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 칠 벤트에 삽입되는 열방출층의 단면도이다.

도 2와 도 3을 참조하면, 상기 칠 벤트(40)는, 상기 고정금형에 체결되는 고정측 칠벤트부(41)와, 상기 가동금형(20)에 배치되어 가동금형(20)과 함께 이동하는 가동측 칠벤트부(42)로 구성된다.

상기 고정측 칠벤트부(41)는, 그 내부의 일측에 개구부가 형성되어 있고 소정 두께를 판상 형태의 수용 공간이 형성되어 있는 제1 몸체(41a)와, 상기 제1 몸체(41a)의 수용 공간에 체결되는 제1 열전달부재(41b)와, 일면에 금형의 캐비티(30)와 교통하는 공기 배출구(43)을 형성하며, 용탕의 흐름을 일정 속도로 낮추기 위한 요철이 형성되어 있는 제1 요철부(41c)를 포함하여 이루어진다. 한편, 상기 제1 몸체(41a)와 상기 제1 열전달부재(41b)는 나사와 같은 기계적 체결수단을 사용하여 상호 고정될 수 있고, 열전도성이 우수한 접합제와 같은 수단을 사용하여 상호 고정될 수도 있으며, 그외 제시되지 않은 수단이라도 양자를 금형 사용시 분리되지 않게 할 수 있는 수단이라면 제한 없이 사용될 수 있다.

상기 가동측 칠벤트부(42)는, 그 내부의 일측에 개구부가 형성되어 있고 소정 두께를 판상 형태의 수용 공간이 형성되어 있는 제2 몸체(42a)와, 상기 제2 몸체(42a)의 수용 공간에 체결되는 제2 열전달부재(41b)와, 일면에 금형의 캐비티(30)와 교통하는 가스 배출구(43)을 형성하며, 용탕의 흐름을 일정 속도로 낮추기 위한 요철이 형성되어 있는 제2 요철부(42c)를 포함하여 이루어진다. 한편, 상기 제2 몸체(42a)와 상기 제2 열전달부재(42b)는 나사와 같은 기계적 체결수단을 사용하여 상호 고정될 수 있고, 열전도성이 우수한 접합제와 같은 수단을 사용하여 상호 고정될 수도 있으며, 그외 제시되지 않은 수단이라도 양자를 금형 사용시 분리되지 않게 할 수 있는 수단이라면 제한 없이 사용될 수 있다.

상기 가스 배출구(43)는, 주조 시에 상기 제1 몸체(41a)와 제2 몸체(42a)가 소정 간격을 두도록 함으로써 형성된다. 상기 가스 배출구(43)의 형상은 지그재그 형상 또는 물결 무늬 형상 등 다양한 형태가 가능하며, 간격은 당해 다이캐스팅 금형의 설계 시에 칠 벤트에 요구되는 특성을 고려하여 다양하게 조절될 수 있으나, 본 발명에 따른 칠 벤트는 열배출 효율이 우수하기 때문에, 간격을 좀 더 넓게 유지할 수도 있다. 이와 같은 간격을 넓게 유지할 경우 금형에서 발생하는 가스의 배출이 보다 원활해지는 효과를 얻을 수 있다.

상기 제1 몸체(41a) 및 제2 몸체(42a)는, 다이캐스팅 금형에 요구되는 물성을 갖는 물질이면 제한없이 사용될 수 있으나, 제조비용을 고려할 때, SKD61, SKD11 또는 SCM440으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제1 열전달부재(41b)는, 바람직하게, 소정 두께를 갖는 판상으로 만들어지는 기지(41ba)와, 상기 기지(41ba)에 매립되면, 상기 가스 배출구(43)를 형성하는 면에서도부터 타면의 방향에 대략 평행하게 배열되어 열 배출을 촉진시키는 다수의 열방출상(41bb)를 포함하여 이루어진다. 한편, 상기 기지(41ba)의 형상은 반드시 판상일 필요는 없으며, 다양한 형상으로 이루어질 수 있고, 그 표면에 제1 몸체(41a)와의 결합력을 증대시키고, 넓은 열전달 면적을 확보하기 위한 미세한 요철부가 형성될 수도 있다.

상기 제2 열전달부재(42b)는, 바람직하게, 소정 두께를 갖는 판상으로 만들어지는 기지(42ba)와, 상기 기지(42ba)에 매립되면, 상기 가스 배출구(43)를 형성하는 면에서도부터 타면의 방향에 대략 평행하게 배열되어 열 배출을 촉진시키는 다수의 열방출상(42bb)를 포함하여 이루어진다. 한편, 상기 기지(42ba)의 형상은 반드시 판상일 필요는 없으며, 다양한 형상으로 이루어질 수 있고, 그 표면에 제2 몸체(42a)와의 결합력을 증대시키고, 넓은 열전달 면적을 확보하기 위한 미세한 요철부가 형성될 수도 있다.

상기 제1 열전달부재(41b)와 제2 열전달부재(42b)를 구성하는 기지는, 제1 몸체(41a) 및 제2 몸체(42a)에 비해, 열전도도가 우수한 물질로 이루어지는 것이 바람직한데, 제조 비용을 고려할 때, 구리, 구리합금, 알루미늄, 알루미늄 합금과 같은 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 기지에 매립되어 배열을 이루는 열방출상(41bb, 42bb)은, 기지(41ba, 42ba)에 비해 열전도도가 우수한 물질이 사용되는 것이 바람직하며, 제조비용을 고려할 때, 흑연(graphite)가 바람직하다. 상기 열방출상(41bb, 42bb)의 형상은 일 방향으로 길이를 갖는 형상, 예를 들어 연속적인 파이버 형상, 불연속적인 파이버 형상, 침상, 플레이크 형상 등이 바람직하게 사용될 수 있다.

또한, 기지에 일 방향으로 배열되는 구조는 다양한 형태의 제조방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 기지를 구성하는 분말 내에 파이버 또는 플레이크 형상의 분말을 적층하는 형태를 사용할 수 있다.

또한, 상기 제1 몸체(41a) 및 제2 몸체(42a)와, 이에 수용되는 상기 제1 열전달부재(41b)와 제2 열전달부재(42b)의 계면에 의해 열전달이 지연될 수 있으므로, 이를 방지하기 위하여, 열전도도가 우수한 물질을 상기 계면에 채우는 것이 바람직하다.

상기 열전도도가 우수한 물질로는, 열전도성이 우수한 입자를 다수 포함하는 유기물질, 예를 들어 실리콘(silicone)이나 그리스 등이 사용될 수 있다. 상기 열전도성이 우수한 입자로는, 흑연 입자, 다이아몬드 입자, 은 입자, 구리 입자, 알루미늄 입자 등이 사용될 수 있다.

10: 고정금형 11: 고정 다이 플레이트
12: 탕도 20: 가동금형
21: 가동 다이 플레이트 30: 캐비티
40: 칠 벤트 41: 고정측 칠벤트부
41a: 제1 몸체 41b: 제1 열전달부재
41c: 제1 요철부 42: 가동측 칠벤트부
42a: 제2 몸체 42b: 제2 열전달부재
42c: 제2 요철부

Claims (5)

1. 다이캐스팅 금형을 구성하는 고정금형에 설치되며, 일면에 소정 형상의 요홈이 형성되어 있고, 내부에 수용공간이 형성되어 있는 제1 몸체와,
   상기 고정금형에 대해 이동 가능하게 설치되는 가동금형에 설치되며, 일면에 소정 형상의 요홈이 형성되어 있고, 내부에 수용공간이 형성되어 있는 제2 몸체와,
   상기 제1 몸체의 수용공간에 삽입되어, 상기 제1 몸체의 일면으로부터 타면으로 열을 빠르게 배출시킬 수 있도록 하는 제1 열전달부재와,
   상기 제2 몸체의 수용공간에 삽입되어, 상기 제2 몸체의 일면으로부터 타면으로 열을 빠르게 배출시킬 수 있도록 하는 제2 열전달부재를 포함하고,
   상기 제1 몸체의 요홈과 상기 제2 몸체의 요홈은 상호 대향되게 배치되었을 때, 다이캐스팅 금형의 캐비티 성형 과정에 발생하는 가스를 배출하는 통로를 형성하며,
   상기 제1 열전달부재와 제2 열전달부재는, 각각 제1 물질로 이루어진 기지와, 상기 기지 내에 매립되며 상기 제1 물질에 비해 열전도도가 우수한 제2 물질로 이루어지며 상기 가스를 배출하는 통로로부터 소정 방향으로 열을 빠르게 전달할 수 있도록 배열된 열방출상을 다수 개 포함하는 구조로 이루어진, 다이캐스팅용 칠 벤트.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 몸체 및 제2 몸체는, SKD61, SKD11 또는 SCM440으로 형성되는, 다이캐스팅용 칠 벤트.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1 열전달부재와 제2 열전달부재의 기지는 구리, 구리합금, 알루미늄 또는 알루미늄의 합금으로 이루어지고, 상기 열방출상은 흑연으로 이루어진, 다이캐스팅용 칠 벤트.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 열방출상은, 실질적으로 상기 제1 몸체 및 제2 몸체의 일면으로부터 타면으로 향하는 방향에 평행하게 배열되어 있는, 다이캐스팅용 칠 벤트.
   
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1 몸체 및 제2 몸체와, 이에 수용되는 상기 제1 열전달부재와 제2 열전달부재의 계면에는, 열전도도가 우수한 물질로 채워지는, 다이캐스팅용 칠 벤트.

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