KR20210010746A - 다이캐스트 주물 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다이캐스트 주물의 제조시 발생하는 박육부의 주조 불량을 방지할 수 있고, 기공과 수축기공을 제거함으로써, 품질 향상을 이루도록 하는 다이캐스트 주물 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 다이캐스트 주물 제조방법은, (a) 제1 금형과 제2 금형을 상호 마주하도록 합형시, 설계된 캐비티 치수에 비해 제1 금형의 캐비티를 형성하는 부분 전체 또는 일부를 후방으로 소정거리 이격시키는 단계와; (b) 상기 제1 금형과 제2 금형의 합형으로 형성된 캐비티 내부로 용탕을 주입하는 단계와; (c) 상기 후방으로 소정거리 이격된 제1 금형의 부분을 전진시켜 용탕을 가압하는 단계와; (d) 상기 제1 금형과 제2 금형을 이형시켜 성형된 다이캐스트 주물을 분리하는 단계;를 포함한다.

Description

다이캐스트 주물 제조방법 {Dicast casting method}

본 발명은 다이캐스트 주물 제조방법에 관한 것으로서, 특히 박육부을 포함하는 다이캐스트 주물의 제조시 박육부에서 발생하는 주조 불량을 방지할 수 있고, 주물 내의 기공과 수축기공을 줄임으로써, 품질 향상을 이루도록 하는 다이캐스트 주물 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 아연ㆍ알루미늄ㆍ주석ㆍ구리ㆍ마그네슘 등의 합금과 같은 용융 금속(熔融金屬)을 필요한 주물 형상에 완전히 일치하도록 정확하게 기계가공된 강제(鋼製)의 금형(金型)에 주입(압입)하여 금형의 캐비티 형상과 똑같은 주물을 얻는 정밀주조법인 다이캐스팅(die casting)이 사용되고 있다.

이러한 다이캐스팅(Die castiong)은 기계 자동화율이 높고 고정밀도 및 대량 생산이 가능하므로 주로 자동차부품 제조에 사용되고 있으며 전기기기ㆍ광학기기ㆍ차량ㆍ방직기ㆍ건축ㆍ계측기 부품 등의 제조에도 사용되고 있다.

한편, 다이캐스팅은 용탕이 고속, 고압으로 충진되기 때문에 내부 함유 가스량의 과다로 인해 내압성이 떨어지고, 주물형성부보다 탕도부가 먼저 응고하기 때문에 얇고 구조가 복잡한 제품의 경우 다이캐스팅 금형의 캐비티(cavity) 내부 전체로 용탕이 고르게 주입되지 못하여 강도를 저하시키거나 열처리, 용접을 불가능하게 하는 기공이나 수축기공을 발생시키는 등의 주원인이 된다.

이에 따라 다이캐스트 주조시 발생하는 기공이나 수축기공의 발생을 방지할 수 있는 진공 다이캐스트 주조법 또는 무공성(無孔性) 다이캐스트 주물 제조방법이 요구되었고, 이에 부합하여 다양한 구성의 다이캐스트 주물 제조방법이 제시되고 있다.

그러나, 종래의 진공 다이캐스트 주물 제조방법과 무공성 다이캐스트 주물 제조방법은 기공의 생성은 억제하지만, 다이캐스트 주물의 후육부에 발생하는 수축기공의 생성을 확실하게 방지하지 못하거나 박육부에 용탕이 부족한 현상을 방지하지 못하는 문제점이 있었다.

최근 자동차 업계 등에서는 경량화 차원에서 다이캐스트 부품의 박육화가 급격하게 진행되고 있고 그 두께도 점차로 얇아지고 있기 때문에, 박육부에서 발생하는 주조 불량을 줄일 수 있는 다이캐스트 제조방법의 개발이 요구되고 있다.

대한민국 공개특허공보 10-2016-0111764

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다이캐스팅 주조시 박육부에서 발생하는 주조 결함을 줄일 뿐 아니라, 주물 전체의 기공생성을 억제하고 수축결함을 줄일 수 있어, 조직이 치밀하고 기계적 성질이 우수한 제품을 제공할 수 있도록 하는, 다이캐스트 주물 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 다이캐스트 주물 제조방법에 있어서, (a) 제1 금형과 제2 금형을 상호 마주하도록 합형시, 설계된 치수에 비해 제1 금형의 캐비티를 형성하는 부분 전체 또는 일부를 후방으로 소정거리 이격시키는 단계와; (b) 상기 제1 금형과 제2 금형의 합형으로 형성된 캐비티 내부로 용탕을 주입하는 단계와; (c) 상기 후방으로 소정거리 이격된 제1 금형의 부분을 전진시켜 용탕을 가압하는 단계와; (d) 상기 제1 금형과 제2 금형을 이형시켜 성형된 다이캐스트 주물을 분리하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 (a) 단계에서, 후방으로 제1 금형의 이격 거리는 0.1㎜ ∼3㎜ 일 수 있다.

상기 (a) 단계에서, 상기 제2 금형의 캐비티를 형성하는 부분 전체 또는 일부를 후방으로 소정거리 이격시키는 단계를 포함할 수 있다.

상기 (a) 단계에서, 제1 금형은 고정금형이고 제2 금형은 이동금형일 수 있다.

상기 제1 금형의 캐비티를 형성하는 일부는 박육부가 형성된 부분일 수 있다.

상기 (a) 단계에서, 상기 소정거리 이격시키는 것은, 제1 금형과 제2 금형의 합형 전, 합형과 동시 또는 합형 후 용탕 주입 전에 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 방법에 의하면, 용탕 주입전 일측의 금형을 약 0.1㎜∼3㎜ 후퇴시킨 상태에서 용탕을 주입하여 제품으로 설계된 캐비티 부피에 비해 많은 양의 용탕이 캐비티 내에 주입되도록 한 후, 응고과정에 후방으로 이격된 부분을 가압하여 박육부에 용탕이 잘 전달되도록 함으로써, 박육부의 주조불량을 줄임과 동시에, 주물 전체의 기공이나 수축기공의 발생을 억제하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 다이캐스트 주물 제조방법에 대한 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 다이캐스팅 설비를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 제1 금형과 제2 금형을 합형한 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 제1 금형의 캐비티 부분 전체를 후방으로 소정거리 이격시킨 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 슬리브에 용탕을 공급한 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 제1 금형과 제2 금형의 캐비티 내부로 용탕을 주입하는 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 후방으로 이격된 제1 금형을 전진시킨 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 제1 금형과 제2 금형을 이형시켜 다이캐스트 주물을 분리시킨 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다.

여기서, 하기의 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 반복적인 설명은 생략하며, 아울러 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이것은 고유의 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.

도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다이캐스트 주물 제조방법은 (a) 제1 금형(111)과 제2 금형(121)을 상호 마주하도록 합형시, 설계된 캐비티 치수에 비해 제1 금형(111)의 캐비티(111a)를 형성하는 부분 전체 또는 일부를 후방으로 소정거리 이격시키는 단계(S10)와; (b) 상기 제1 금형(111)과 제2 금형(121)의 합형으로 형성된 캐비티(111a),(121a) 내부로 용탕을 주입하는 단계(S20)와; (c) 상기 후방으로 소정거리 이격된 제1 금형(111)의 캐비티(111a) 부분을 전진시켜 용탕을 가압하는 단계(S30)와; (d) 상기 제1 금형(111)과 제2 금형(121)을 이형시켜 성형된 다이캐스트 주물을 분리하는 단계;를 포함한다.

먼저, 본 발명에 따른 다이캐스트 주물 제조방법을 실시할 수 있는 다이캐스팅 설비는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 금형다이(110)(고정부 금형)에 장착되고 내부에 캐비티(111a)를 구비하는 제1 금형(111)과, 상기 제1 금형다이(110)와 마주하는 제2 금형다이(120)(가동부 금형)에 장착되며 내부에 캐비티(121a)를 구비하는 제2 금형(121)과, 상기 제1 금형(111)의 일측을 통해 설치되는 용탕 주입을 위한 슬리브(130)와, 상기 슬리브(130)로 공급되는 용탕을 상기 제1 금형(111)과 제2 금형(121)의 캐비티(111a),(121a)에 주입시키기 위한 용탕 가압수단(140)을 포함하여 이루어진다.

또, 상기 제1 금형다이(110)와 제2 금형다이(120)의 일측면 중앙으로는 상기 제1 금형(111)과 제2 금형(121)의 전, 후 이동을 위한 제1 이동수단(112)과 제2 이동수단(122)이 형성된다.

여기서, 상기 제1 이동수단(112)과 제2 이동수단(122)은 필요에 따라 1개 또는 복수 개로 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 금형(111)과 제2 금형(121) 사이에는 외부로 교통 가능한 요철형 간극(163)을 갖춘 벤트(vent) 구조물(160), 및 상기 벤트 구조물(160)의 냉각을 위해 냉각수를 공급하고 열교환 후 온도가 상승된 냉각수를 다시 회수하여 냉각 처리하는 냉각설비(미도시)를 포함하여 구성된다.

상기 벤트 구조물(160)은 제1 금형(111)에 배치되는 제1 벤트부(161), 상기 제2 금형(121)에 배치되어 제2 금형(121)과 함께 이동하는 제2 벤트부(162)로 구성된다.

상기 요철형 간극(163)은 제1 벤트부(161)와 제2 벤트부(162) 사이에서 상호 마주보는 대응부위로 적정의 거리를 두고 이격되게 형성되어 제1 금형(111)과 제2 금형(121)의 캐비티(111a),(121a)와 교통하는 공기 배출구(150)와 대기와 교통하는 벤트 배출구(164) 사이를 교통 가능하게 한다.

또한, 상기 요철형 간극(163)은 제1 금형(111)과 제2 금형(121)의 캐비티(111a),(121a)로부터 공기 배출구(150)와 벤트 배출구(164) 사이를 교통 가능하게 함으로써 주조시 캐비티(111a),(121a)의 내부에서 발생되는 공기를 외부로 효과적으로 배출시킬 수 있게 된다.

상기 냉각설비(미도시)는 벤트 구조물(160)을 냉각수로 냉각하기 위한 일련의 장비로서, 상기 벤트 구조물(160)의 내부에 형성되는 냉각경로와 열교환에 따라 온도가 상승된 냉각수를 다시 회수하여 냉각 처리하는 장비를 포함하여 구성된다.

이러한 냉각설비는 통상적으로 적용되는 것이므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

그리고, 상기 용탕 가압수단(140)과 제1 이동수단(112) 및 제2 이동수단(122)은 실린더(141),(112a),(122a)와 플런저(plunger)(142),(112b),(122b)로 이루어져 유압에 의해 플런저(plunger)(142),(112b),(122b)를 왕복 직선 운동시켜 기계적인 일을 행하게 하는 유압 실린더(oil hydraulic cylinder)로 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 구성의 다이캐스팅 설비를 이용한 본 발명에 따른 다이캐스트 주물제조방법을 설명하면 다음과 같다.

상기 (a) 단계는, 제1 금형(111)과 제2 금형(121)을 상호 마주하도록 합형시, 설계된 캐비티 치수에 비해 제1 금형(111)의 캐비티(111a)를 형성하는 부분 전체 또는 일부를 후방으로 소정거리 이격시킨다.(S10)

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제2 이동수단(122)의 플런저(122b)를 신장동작시켜 제2 금형다이(120)와 제2 금형(121)을 전진토록 하여 제1 금형(111)과 합형시킨다.

그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 이동수단(112)의 플런저(112b)를 수축동작시켜 제1 금형(111)의 캐비티(111a)를 형성하는 부분 전체 또는 일부를 후방으로 약 0.1㎜∼3㎜ 이격시킨다. 이를 위해 제1 금형(111)이 소정 거리 이동할 수 있는 공간이 구비된다.

이때, 상기 제1 금형(111)의 캐비티(111a)를 형성하는 부분 전체 또는 일부를 후방으로 소정거리 이격시키는 시점은 제1 금형(111)과 제2 금형(121)의 합형 전, 합형과 동시 또는 합형 후 용탕 주입 전에 이루어질 수 있다.

또, 본 발명은 상기 제1 금형(111)의 캐비티(111a)를 형성하는 부분의 전체를 이격시키는 것이 바람직하나, 필요에 따라서는 금형을 분할하여 박육부가 있는 일부만(미도시)을 후방으로 소정거리 이격시킬 수도 있다.

이와 같이, 상기 제1 금형(111)의 캐비티(111a)를 형성하는 부분 전체 또는 일부를 후방으로 소정거리 이격시키는 것은 합형된 제1 금형(111)과 제2 금형(121)의 내부로 주입되는 용탕이 설계된 캐비티(111a),(121a)의 부피에 비해 좀 더 많은 용탕이 주입되도록 한 후, 용탕의 응고과정에 박육부에 부족한 용탕이 더 주입된 용탕으로 충당되도록 함으로써, 박육부의 주조불량을 막기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 제1 금형(111)과 제2 금형(121)을 상호 마주하도록 합형시 소정 거리가 후방으로 이격되는 금형은 고정부 금형에 설치하는 것이, 복잡한 구성이 많이 구비되는 가동부 금형에 비해 유리하므로, 고정부 금형측에 설치하는 것이 바람직하다.

그러나, 필요에 따라서는 상기 소정거리가 후방으로 이격되는 금형은 제2 금형(121)이 될 수도 있다.

즉, 상기 제2 금형(121)의 캐비티(121a)를 형성하는 부분 전체 또는 일부를 후방으로 소정거리 이격시킬 수도 있다.

또, 상기 제1 금형(111)은 고정금형이고 제2 금형(121)은 가동금형인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 제1 금형(111)이 캐비티(111a)를 형성하는 부분 전체 또는 일부가 후방으로 이격되는 거리는 0.1㎜ ∼3㎜인 것이 바람직하다.

이는, 상기 제1 금형(111)이 캐비티(111a)를 형성하는 부분 전체 또는 일부가 후방으로 이격되는 거리가 0.1㎜ 미만이면 제1 금형(111)과 제2 금형(121)의 캐비티(111a),(121a) 내로 충분한 양의 용탕을 주입하기 어렵고, 상기 제1 금형(111)이 캐비티(111a)를 형성하는 부분 전체 또는 일부가 후방으로 이격되는 거리가 3㎜ 초과이면 용탕이 과잉될 수 있으므로 바람직하지 않기 때문이다.

상기 (b) 단계는, 상기 제1 금형(111)과 제2 금형(121)의 합형으로 형성된 캐비티(111a),(121a) 내부로 용탕을 주입한다.(S20)

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 금형(111)의 일측으로 설치된 슬리브(130)에 용탕을 공급하고, 도 6에 도시된 바와 같이, 용탕 가압수단(140)인 플런저(142)를 신장(전진)시켜 용탕을 가압함으로써 상기 슬리브(130)에 공급된 용탕이 상기 제1 금형(111)과 제2 금형(121)의 내부 캐비티(111a),(121a)에 주입되도록 한다.

이때, 상기 제1 금형(111)의 캐비티(111a)를 형성하는 부분 전체 또는 일부가 후방으로 소정거리 이격되어 있기 때문에 이격되지 않은 경우에 비해 제1 금형(111)과 제2 금형(121)의 캐비티(111a),(121a) 내로 주입되는 용탕의 양이 늘어나게 된다.

따라서, 상기 제1 금형(111)과 제2 금형(121)의 캐비티(111a),(121a) 내부 전체로 실제 부품으로 설계된 캐비티 치수에 비해 많은 부피의 용탕을 채울 수 있게 된다.

상기 (c) 단계는, 상기 후방으로 소정거리 이격된 제1 금형(111)의 캐비티(111a)를 형성하는 부분을 전진시켜 용탕을 가압한다.(S30)

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1 이동수단(112)의 플런저(112b)를 신장동작시켜, 후방으로 이격된 제1 금형(111)의 캐비티(111a)를 형성하는 부분을 전진시킨다.

이에 따라, 상기 제1 금형(111)과 제2 금형(121)의 캐비티(111a),(121a) 내에 주입된 용탕에 가해지는 압력에 의해 박육부와 같이 용탕의 흐름이 좋지 않은 부분에 용탕을 공급하여, 박육부의 주조불량을 방지하고, 동시에 주조품 전체의 기공을 줄이면 수축기공 결함을 방지할 수 있다. 이에 따라서, 본 발명은 고품질의 다이캐스트 주물(주조제품)을 얻을 수 있게 된다.

상기 (d) 단계는, 상기 제1 금형(111)과 제2 금형(121)을 이형(분리)시켜 성형된 다이캐스트 주물을 분리한다.(S40)

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 (c) 단계 후, 그 상태에서 일정시간 유지하여 용탕이 응고되도록 한다.

다음, 상기 제2 이동수단(122)의 플런저(122b)를 수축동작시켜 제2 금형다이(120)와 제2 금형(121)을 뒤쪽으로 후퇴시켜 제1 금형(111)과 제2 금형(121)의 캐비티(111a),(121a)로부터 다이캐스트 주물을 분리시킨다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 균등한 타 실시예로의 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

110 : 제1 금형다이 111 : 제1 금형
111a : 캐비티 112 : 제1 이동수단
112a : 실린더 112b : 플런저
120 : 제2 금형다이 121 : 제2 금형
121a : 캐비티 122 : 제2 이동수단
122a : 실린더 122b : 플런저
130 : 슬리브 140 : 용탕 가압수단
141 : 실린더 142 : 플런저

Claims (6)

1. (a) 제1 금형과 제2 금형을 상호 마주하도록 합형시, 설계된 캐비티 치수에 비해 제1 금형의 캐비티를 형성하는 부분 전체 또는 일부를 후방으로 소정거리 이격시키는 단계와;
   (b) 상기 제1 금형과 제2 금형의 합형으로 형성된 캐비티 내부로 용탕을 주입하는 단계와;
   (c) 상기 후방으로 소정거리 이격된 제1 금형의 부분을 전진시켜 용탕을 가압하는 단계와;
   (d) 상기 제1 금형과 제2 금형을 이형시켜 성형된 다이캐스트 주물을 분리하는 단계;를 포함하는, 다이캐스트 주물 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 (a) 단계에서 후방으로 이격되는 금형의 거리는 0.1㎜∼3㎜ 인 것을 특징으로 하는 다이캐스트 주물 제조방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 (a) 단계에서, 추가로 상기 제2 금형의 캐비티를 형성하는 부분 전체 또는 일부를 후방으로 소정거리 이격시키는 것을 특징으로 하는 다이캐스트 주물 제조방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 (a) 단계에서, 제1 금형은 고정금형이고 제2 금형은 가동금형인 것을 특징으로 하는 다이캐스트 주물 제조방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 금형의 캐비티를 형성하는 일부는 박육부가 형성된 부분인 것을 특징으로 하는 다이캐스트 주물 제조방법.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 (a) 단계에서, 상기 소정거리 이격시키는 것은, 제1 금형과 제2 금형의 합형 전, 합형과 동시 또는 합형 후 용탕 주입 전에 이루어지는 것을 특징으로 하는 다이캐스트 주물 제조방법.

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