KR20210058169A - 다이 캐스팅용 진공 시스템 - Google Patents

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KR20210058169A
KR20210058169A KR1020190145306A KR20190145306A KR20210058169A KR 20210058169 A KR20210058169 A KR 20210058169A KR 1020190145306 A KR1020190145306 A KR 1020190145306A KR 20190145306 A KR20190145306 A KR 20190145306A KR 20210058169 A KR20210058169 A KR 20210058169A
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die casting
vacuum system
molten metal
flow rate
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KR1020190145306A
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이해룡
이상민
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현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Abstract

다이 캐스팅용 진공 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 진공 시스템은 주조 작업 시, 고정금형과 가동금형 사이에 형성되는 캐비티 내부에 진공을 형성하는 다이 캐스팅용 진공 시스템으로서, 상기 캐비티와 진공펌프 사이에 배치되어 상기 고정금형과 가동금형 사이에 장착되고, 상기 캐비티를 채운 용탕이 일부 유입되면, 상기 용탕의 유동속도를 제어하여 멈추게 하는 벤트 유닛, 및 상기 벤트 유닛의 상부 일측과 연결되는 진공펌프를 포함한다.

Description

다이 캐스팅용 진공 시스템{VACUUM SYSTEM FOR DIE CASTING MOLD}
본 발명은 다이 캐스팅용 진공 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주조 작업 시, 고정금형과 가동금형과 사이에 형성된 캐비티 내부에 진공을 형성할 수 있는 다이 캐스팅용 진공 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 다이 캐스팅(Die casting)은 다이 주조라고도 하는데, 필요한 주조형상에 완전히 일치하도록 정확하게 기계 가공된 강제의 금형에 용융금속을 주입하여 상기 금형과 똑같은 주물을 얻는 정밀 기조법으로, 그 제품을 다이 캐스트 주물이라고 한다.
상기한 다이 캐스팅에 의한 방법은 주물의 치수가 정확하므로 다듬질할 필요가 거의 없는 장점 외에 기계적 성질이 우수하고, 대량생산이 가능하다는 특징이 있다.
이에 이용되는 금속으로는 아연, 알루미늄, 주석, 구리, 마그네슘 등의 합금이며, 다이 캐스트 주조기를 사용하여 공기압, 수압, 유압 등에 의해 주입하여 냉각 응고시킴으로서 제품을 주조하게 된다.
이러한 다이 캐스팅 공법은 고정금형과 가동금형을 합형한 후, 상기 고정금형과 가동금형 사이의 캐비티와 연결된 슬리브 상에 레들을 통해 용탕을 채우게 된다.
이러한 다이 캐스팅 공법은 고속 주조 시, 게이트의 분사 효과로 인해 용탕의 많은 부분이 캐비티 내부의 에어 및 가스와 접촉하게 되며, 상기 슬리브 내의 잔류가스와 미쳐 금형 밖으로 배기되지 못한 가스들로 인해 제품의 품질에 영향을 주게 된다.
이에, 다이 캐스팅 공법에서, 캐비티 내부의 에어 및 가스를 진공장치를 이용하여 보다 적극적으로 강제 배기하여 제품의 품질 향상과 기존의 기포, 미성형, 수축 등을 해결하기도 한다.
즉, 상기 캐비티 내 용탕의 충진 완료 이후, 금형의 최종 충진부인 진공장치에 도달 시, 용탕의 물리적인 충돌로 상기 진공장치의 밸브를 닫으며 상기 진공탱크로 용탕이 유입하는 것을 방지하는 구조로 이루어진다.
그러나, 종래 기술에 따른 다이 캐스팅용 진공장치는 고온 및 고속의 용탕이 최종 충진부에 도달 시, 고속으로 인해 가스 벤트 및 진공 설비로 유입하여 응고된다.
이는 후속 생산 시, 진공장치의 가스 흡입을 저해하며, 제품의 불량률의 향상을 야기한다.
또한, 종래 기술에 따른 다이 캐스팅용 진공장치는 제품 생산 시, 매회 고속의 용탕에 의한 물리적인 충돌로 인하여 부품의 파손 또는 오작동 등으로 공장 가동율을 저해시키는 문제점이 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 주조 시, 고정금형과 가동금형의 캐비티를 충진한 용탕이 진공펌프까지 도달하지 못하게 벤트 유닛을 적용함으로써, 파손위험을 줄이고, 내구성을 향상시킬 수 있는 다이 캐스팅용 진공 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 주조 작업 시, 고정금형과 가동금형 사이에 형성되는 캐비티 내부에 주조 작업 시, 진공을 형성하는 다이 캐스팅용 진공 시스템으로서, 상기 캐비티와 진공펌프 사이에 배치되어 상기 고정금형과 가동금형 사이에 장착되고, 상기 캐비티를 채운 용탕이 일부 유입되면, 상기 용탕의 유동속도를 제어하여 멈추게 하는 벤트 유닛, 및 상기 벤트 유닛의 상부 일측과 연결되는 진공펌프를 포함하는 다이 캐스팅용 진공 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 벤트 유닛은 상기 캐비티의 상측으로 상기 고정금형과 가동금형에 선택적으로 각각 장착되는 제1벤트바디와 제2벤트바디로 이루어지고, 상기 고정금형과 가동금형의 합형에 의해 상기 제1벤트바디와 제2벤트바디가 밀착되어 상기 캐비티와 연결되는 하부 내측면에 1차 유속 제어구간이 형성되며, 상부 내측면에 상기 1차 유속 제어구간과 연결되는 2차 유속 제어구간이 형성될 수 있다.
또한, 상기 벤트 유닛은 하단부 일측에 상기 캐비티와 연결되어 상기 1차 유속 제어구간 측으로 용탕이 이동하는 유입구가 형성되고, 상단부 일측에 상기 2차 유속 제어구간으로부터 상기 진공펌프와 연결되어 공기가 이동하는 배출구가 형성될 수 있다.
또한, 상기 1차 유속 제어구간은 일단이 상기 유입구와 연결되고, 전체적인 형상이 사다리꼴로 형성되는 제1유동패턴이 복수개 배치되어 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1유동패턴은 상기 유입구와 연결되는 입구 측의 각도가 5°이상 ~ 85°이하의 범위에서 설정될 수 있다.
또한, 상기 제1유동패턴은 그 높이가 5mm이상 ~ 15mm이하의 범위에서 설정될 수 있다.
또한, 상기 제1유동패턴은 일측의 폭이 5mm이상 ~ 15mm이하의 범위에서 설정될 수 있다.
또한, 상기 제1유동패턴은 각 라운드진 모서리의 곡률반경이 0.5이상 ~ 5.0이하의 범위에서 설정될 수 있다.
또한, 상기 2차 유속 제어구간은 일단이 상기 1차 유속 제어구간과 연결되고, 타단이 상기 배출구와 연결되며, 일정형상으로 이루어진 제2유통패턴이 복수개 배치될 수 있다.
또한, 상기 제2유동패턴은 상기 용탕이 지나가는 유로의 직경이 0.5mm이상 ~ 2mm이하의 범위에서 설정될 수 있다.
또한, 상기 제2유동패턴은 일측 또는 타측으로 다단 절곡되어 중앙을 기준으로 대칭을 이루며, 단차진 단과 단 사이의 높이가 1mm 이상 ~ 5mm 이하의 범위에서 설정될 수 있다.
또한, 상기 제2유동패턴은 각 모서리의 곡률반경이 0.5이상 ~ 5.0이하의 범위에서 설정될 수 있다.
또한, 상기 벤트 유닛은 상기 고정금형과 가동금형 중, 어느 하나의 금형에 장착되고, 상기 용탕과 접촉되는 하부 내측면에 제1안착면이 형성되며, 상부 내측면에 상기 제1안착면으로부터 단차지게 돌출되어 일정구간의 가장자리를 따라 형성된 상측 가이드단과 상기 가이드 단의 내측으로 상기 용탕의 유동방향과 수직되게 배치된 복수개의 상측 홈부재를 포함하는 제1바디, 상기 제1안착면에 장착되고, 상기 상측 가이드단과 연결되도록 일정구간의 가장자리를 따라 하측 가이드단이 형성되며, 상기 하측 가이드단의 내측으로 상기 용탕의 유동방향과 수직되게 배치된 복수개의 격벽에 의해 형성된 하측 홈부재, 상기 고정금형과 가동금형 중, 다른 하나의 금형에 장착되고, 상기 용탕과 접촉되는 하부 내측면에 상기 제1안착면에 대응하여 제2안착면이 형성되며, 상기 제2안착면으로부터 돌출되어 상기 상측 홈부재에 대응하는 부분에 상기 상측 홈부재와 결합되어 2차 유속 제어구간을 형성하는 상측 돌기부재를 포함하는 제2바디, 상기 제2안착면에 장착되고, 상기 상측 홈부재에 대응하는 부분에 상기 하측 홈부재와 결합되어 1차 유속 제어구간을 형성하는 하측 돌기부재, 및 상기 제1바디와 제2바디의 상측에서 상기 제1바디와 제2바디를 상호 결합하고, 상기 진공펌프로부터 공기가 흡입되도록 흡입구가 형성되는 커버를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1바디는 상기 커버와 접촉되는 상측면이 상기 제2바디와 접촉되는 내측으로 하향 경사지게 형성되고, 상기 용탕의 진행방향 측의 상기 상측 가이드단에 상기 공기가 이동되는 제1공기홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 하측 홈부재는 상기 용탕의 진행방향 측의 상기 하측 가이드단에 상기 용탕이 유입되는 용탕홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 하측 홈부재는 상기 제1바디의 제1안착면과의 사이에 제1키를 통해 위치가 규제된 상태로 볼트 체결되고, 상기 하측 돌기부재는 상기 제2바디의 제2안착면과의 사이에 제2키를 통해 위치가 규제된 상태로 볼트 체결될 수 있다.
또한, 상기 제2바디는 상단 내측면에 상기 공기가 이동되는 제2공기홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 상측 홈부재는 상기 상측 가이드단에 의해 감싸지며, 다단으로 절곡된 요부로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 하측 돌기부재는 상기 제2안착면과 접촉되는 플레이트와, 상기 플레이트의 일면에 일체로 형성된 복수개의 돌기단으로 이루어지며, 일정형상으로 굴곡지게 돌출 형성되어 상기 용탕의 진행방향과 수직한 방향으로 길게 배치된 상기 돌기단이 상기 하측 홈부재의 격벽 사이사이에 배치되고, 상기 하측 홈부재와 결합되어 1차 유속 제어구간을 형성할 수 있다.
또한, 상기 상측 돌기부재는 상기 상측 홈부재에 대응하여 다단으로 절곡된 철부로 이루어지며, 상기 상측 홈부재와 결합되어 2차 유속 제어구간을 형성할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 진공 시스템은 주조 시, 고정금형과 가동금형 사이의 캐비티를 진공상태로 유지하면서, 상기 캐비티를 충진한 용탕이 진공펌프까지 도달하지 못하게 벤트 유닛을 적용함으로써, 파손위험을 줄이고, 내구성을 향상시킬 수 있다.
즉, 상기 다이 캐스팅용 진공 시스템은 용탕이 상기 벤트 유닛의 1차 유속 제어구간과 2차 유속 제어구간을 각각 지나면서 독특한 패턴의 파형에 부딪혀 전체적인 에너지 손실이 발생되고, 동시에, 저항면적이 넓어져 그 유속이 감소되어 진공펌프에 도달하지 않고 멈추게 되는 것이다.
더불어, 본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 진공 시스템은 간단한 구조로 효과적으로 고정금형과 가동금형의 내부에 진공을 형성함으로써, 생산성을 향상시키고 고품질의 주조물을 생산할 수 있는 효과가 있다.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 진공 시스템이 적용된 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 진공 시스템에 적용되는 벤트 유닛의 사시도이다.
도 3과 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 진공 시스템에 적용되는 벤트 유닛의 일측과 타측 분해 사시도이다.
도 5는 도 2의 A-A선에 따른 단면도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 진공 시스템이 적용되는 금형의 전체적인 작동을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.
또한, 하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 진공 시스템이 적용된 도면이다.
통상적으로 당 업계에서는 차체 길이방향(조립 이송방향)을 T 방향, 차폭 방향을 L 방향, 차체의 높이방향을 H 방향이라고 한다.
그러나 본 발명의 실시 예에서는 상기와 같은 LTH 방향을 기준방향으로 설정하지 않고, 도 1을 기준으로 하여 전후, 좌우 및 상하 방향을 기준방향으로 설정하기로 한다.
상기와 같은 기준방향의 정의는 상대적인 의미로서, 본 시스템의 기준위치 또는 조립 부품의 기준위치 등에 따라서 그 방향이 달라질 수 있으므로, 상기한 기준방향이 본 실시 예의 기준방향으로 반드시 한정되는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 진공 시스템은 필요한 주조형상에 완전히 일치하도록 정확하게 기계 가공된 강제의 금형 장치에 적용될 수 있다.
이때, 상기 금형은 고정금형(1)과 가동금형(3)으로 이루어진다.
상기 고정금형(1)과 가동금형(3)은 합형 시, 각 마주보는 내측면에 일정형상의 캐비티(5)가 형성된다.
상기 고정금형(1)의 일측에는 상기 캐비티(5)와 연결되는 슬리브(7)가 장착된다.
상기 슬리브(7)의 일측에는 관통홀(9)이 형성되며, 상기 관통홀(9)과 연결된 레들(10)을 통해 용탕이 슬리브(7)의 내부로 유입되는 구조로 이루어진다.
또한, 상기 슬리브(7)의 단부에는 피스톤(11)이 삽입되며, 상기 피스톤(11)은 유압실린더(미도시)의 구동력으로 작동하도록 구성된다.
즉, 상기 유압실린더의 힘을 이용하여 상기 슬리브(7) 내부의 피스톤(11)을 가압하면, 상기 슬리브(7) 내부의 용탕이 캐비티(5)에 충진된다.
상기 캐비티(5) 내부를 용탕 응고가 완료될 때까지 고압 및 진공상태로 유지하게 된다.
상기 캐비티(5)에 용탕이 완전히 충진되기 전에 합형된 상기 고정금형(1)과 가동금형(3) 내부의 공기를 모두 외부로 배출해야 주조품의 기포결함을 방지할 수 있게 된다.
이때, 상기 각 금형 내부의 공기를 배출하기 위하여 진공 시스템을 적용하는데, 상기 진공 시스템은 벤트 유닛(100)과 진공펌프(300)로 이루어진다.
다시 말해, 상기 고정금형(1)과 가동금형(3) 사이에는 벤트 유닛(100)이 구성되고, 상기 벤트 유닛(100)은 외부의 진공펌프(300)와 연결되어 상기 캐비티(5)의 내부에 진공상태를 유지하게 된다.
상기 벤트 유닛(100)의 구성은 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 진공 시스템에 적용되는 벤트 유닛의 사시도이고, 도 3과 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 진공 시스템에 적용되는 벤트 유닛의 일측과 타측 분해 사시도이며 도 5는 도 2의 A-A선에 따른 단면도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 상기 벤트 유닛(100)은 제1벤트바디(110)와 제2벤트바디(150)로 이루어지는데, 상기 제1벤트바디(110)와 제2벤트바디(150)는 상기 고정금형(1)과 가동금형(3)에 선택적으로 각각 장착될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1벤트바디(110)는 고정금형(1)에 장착되고, 상기 제2벤트바디(150)는 가동금형(3)에 장착되며, 반대로, 상기 제1벤트바디(110)는 가동금형(3)에 장착되고, 상기 제2벤트바디(150)는 고정금형(1)에 장착될 수도 있다.
상기 제1벤트바디(110)와 제2벤트바디(150)는 상기 고정금형(1)과 가동금형(3)의 합형에 의해 상호 밀착되어 1차 유속 제어구간(180)과 2차 유속 제어구간(190)이 형성된다.
상기 1차 유속 제어구간(180)은 상기 캐비티(5)와 연결되며, 상기 2차 유속 제어구간(190)은 상기 1차 유속 제어구간(180)과 연결됨과 동시에, 상기 에어펌프와 인접하게 배치된다.
먼저, 상기 제1벤트바디(110)는 제1바디(111), 하측 홈부재(120), 및 상측 홈부재(130)를 포함한다.
상기 제1바디(111)는 상기 용탕과 접촉되는 하부 내측면에 제1안착면(113)이 형성된다.
여기서 제1바디(111)의 내측면이라 함은, 제2바디(151)와 접촉되는 면인 것과 동시에, 상기 용탕이 지나가는 면이며, 마찬가지로, 이하에서 상기 제2바디(151)의 내측면이라 함은, 상기 제1바디(111)와 접촉되는 면인 것과 동시에, 상기 용탕이 지나가는 면을 말한다.
또한, 상기 제1바디(111)는 상기 제1안착면(113)으로부터 단차지게 돌출되어 일정구간의 가장자리를 따라 상측 가이드단(115)이 형성된다.
이때, 상기 상측 가이드단(115)은 상기 제1바디(111)의 내측면 상부에서, 그 양측면과 상측면에 형성될 수 있다.
이러한 상측 가이드단(115)의 상측면에는 상기 진공펌프(300)로 공기가 흡입되는 제1공기홈(117)이 형성된다.
또한, 상기 제1바디(111)는 이하에서 설명할, 커버(200)와 접촉되는 상측면이 제2바디(151)와 접촉되는 내측으로 하향 경사지게 형성된다.
이는 상기 제1공기홈(117)과 연결되어 상기 진공펌프(300)로부터 흡입되는 공기의 흐름을 용탕이 이동하는 유로로 용이하게 집중시키기 위함이다.
그리고 상기 제1안착면(113)에는 하측 홈부재(120)가 장착된다.
상기 하측 홈부재(120)는 상기 상측 가이드단(115)과 연결되는 하측 가이드단(121)이 형성된다.
즉, 상기 하측 홈부재(120)는 내측면에서, 그 양측면과 하측면에 상기 하측 가이드단(121)이 형성된다.
이러한 하측 홈부재(120)는 상기 하측 가이드단(121)의 내측으로 상기 용탕의 유동방향과 수직되게 배치된 복수개의 격벽(123)을 포함한다.
상기 하측 홈부재(120)는 수평방향으로 배치된 3개의 격벽(123)을 포함하며, 상기 격벽(123)들과의 사이에 홈이 형성되는 구조로 이루어진다.
이때, 하측 홈부재(120)는 일정형상의 굴곡이 형성된다.
또한, 상기 하측 홈부재(120)는 하측면에 대응하는 상기 하측 가이드단(121)에 상기 용탕이 유입되는 용탕홈(125)이 형성된다.
상기 용탕홈(125)은 상기 고정금형(1)과 가동금형(3)의 합형 시, 상기 용탕이 벤트 유닛(100)으로 유입되는 유입구(H1) 역할을 한다.
이러한 하측 홈부재(120)는 상기 제1바디(111)의 제1안착면(113)과의 사이에 제1키(129)를 통해 위치가 규제된 상태로 상기 제1바디(111)에 볼트 체결될 수 있다.
상기 제1키(129)는 사각 블록 형상으로 형성되어 상기 제1안착면(113)의 중앙부에 형성된 끼움홈(167)과, 상기 하측 홈부재(120)에 형성된 끼움홈(167)에 각각 끼워질 수 있다.
그리고 상기 제1바디(111)의 상측 가이드단(115)의 내측으로는 상측 홈부재(130)가 구성된다.
상기 상측 홈부재(130)는 상기 하측 홈부재(120)의 격벽(123)과 마찬가지로, 상기 용탕의 유동방향과 수직되게 배치될 수 있다.
이러한 상측 홈부재(130)는 다단으로 절곡되어 형성된 복수개의 요부(131)를 포함한다.
다시 말해, 상기 상측 홈부재(130)는 중앙부를 기준으로 대칭되게 형성되며, 예를 들어, 상기 상측 홈부재(130)는 2단으로 절곡 형성되어 양측이 대칭되게 형성되며, 그 사이가 요부(131)로 형성되어 그 요부(131)가 복수개 연결되는 구조로 이루어진다.
한편, 상기 제2벤트바디(150)는 제2바디(151), 하측 돌기부재(160), 및 상측 돌기부재(170)를 포함한다.
상기 제2바디(151)는 상기 용탕과 접촉되는 하부 내측면에 상기 제1안착면(113)에 대응하여 제2안착면(153)이 형성된다.
또한, 상기 제2바디(151)는 상단 내측면에 상기 제1공기홈(117)과 대응하여 제2공기홈(155)이 형성되며, 상기 제2공기홈(155)은 상기 제1공기홈(117)과 결합되어 공기가 이동하는 배출구(H2) 역할을 한다.
상기 제2안착면(153)에는 하측 돌기부재(160)가 장착된다.
상기 하측 돌기부재(160)는 상기 제2안착면(153)과 접촉되는 플레이트(161)와, 상기 플레이트(161)의 일면에 일체로 형성된 복수개의 돌기단(163)으로 형성된다.
상기 하측 돌기부재(160)는 상기 돌기단(163)이 일정형상으로 굴곡지게 돌출 형성되어 상기 용탕의 진행방향과 수직한 방향으로 길게 배치되며, 상기 하측 홈부재(120)의 격벽(123)과 격벽(123) 사이사이에 대응된다.
이러한 하측 돌기부재(160)는 상기 하측 홈부재(120)와 결합되어 1차 유속 제어구간(180)을 형성한다.
또한, 상기 하측 돌기부재(160)는 상기 제2바디(151)의 제2안착면(153)과의 사이에 제2키(165)를 통해 위치가 규제된 상태로 상기 제2바디(151)에 볼트 체결될 수 있다.
상기 제2키(165)는 사각 블록 형상으로 형성되어 상기 제2안착면(153)의 중앙부에 형성된 끼움홈(167)과, 상기 하측 홈부재(120)의 플레이트(161)의 타면에 형성된 끼움홈(167)에 각각 끼워질 수 있다.
그리고 상기 제2바디(151)에는 상기 상측 홈부재(130)에 대응하는 구간에 상측 돌기부재(170)가 구성된다.
상기 상측 돌기부재(170)는 상기 상측 홈부재(130)에 대응하여 다단으로 절곡되어 형성된 복수개의 철부(171)를 포함한다.
다시 말해, 상기 상측 돌기부재(170)는 중앙부를 기준으로 대칭되게 형성되며, 예를 들어, 상기 상측 돌기부재(170)는 2단으로 절곡 형성되어 양측이 대칭되게 형성되면서 철부(171)를 이루고, 그 철부(171)가 복수개 연결되어 상기 상측 홈부재(130)의 요부(131)에 대응되게 배치되는 구조로 이루어진다.
이러한 상측 돌기부재(170)는 상기 상측 홈부재(130)와 결합되어 2차 유속 제어구간(190)을 형성한다.
상기와 같이 형성되는 1차 유속 제어구간(180)과 2차 유속 제어구간(190)은 다음과 같은 특징을 가진다.
상기 1차 유속 제어구간(180)은 상호 결합된 상기 하측 홈부재(120)와 하측 돌기부재(160)에 의해 형성된 제1유동패턴(181)이 복수개 배열되어 이루어진다.
상기 제1유동패턴(181)은 전체적인 형상이 사다리꼴로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1유동패턴(181)은 상기 유입구(H1)와 연결되는 입구 측의 각도(A)가 5°이상 ~ 85°이하의 범위에서 설정될 수 있다.
이는 사다리꼴을 이룰 수 있는 각도 범위 내에서 설정될 수 있다.
그리고 상기 제1유동패턴(181)은 그 높이(h1)가 5mm이상 ~ 15mm이하의 범위에서 설정될 수 있다.
여기서 제1유동패턴(181)의 높이(h1)라고 명명하였지만, 도면 상에 도시된 방향을 기준으로 정의한 것으로, 그 길이에 대한 명칭은 변경될 수 있다.
상기 제1유동패턴(181)은 일측의 폭(W)이 5mm이상 ~ 15mm이하의 범위에서 설정될 수 있다.
여기서 제1유동패턴(181)의 폭(W)이라고 명명하였지만, 도면 상에 도시된 방향을 기준으로 정의한 것으로, 그 길이에 대한 명칭은 변경될 수 있다.
또한, 상기 제1유동패턴(181)은 각 라운드진 모서리의 곡률반경(R1)이 0.5이상 ~ 5.0이하의 범위에서 설정될 수 있다.
이러한 제1유동패턴(181)은, 도면 상에서, 4개가 대칭되도록 연결된 것을 예로 들어 설명하였지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 그 개수는 변경하여 적용할 수 있다.
즉, 상기 하측 홈부재(120)와 하측 돌기부재(160)의 개수를 변경하여 상기 제1유동패턴(181)의 개수를 변경하여 적용할 수 있다.
한편, 상기 2차 유속 제어구간(190)은 상호 결합된 상기 상측 홈부재(130)와 상측 돌기부재(170)에 의해 형성된 제2유동패턴(191)이 복수개 배열되어 이루어진다.
상기 제2유동패턴(191)은 일단이 1차 유속 제어구간(180)과 연결되고, 타단이 상기 배출구(H2)와 연결된다.
상기 제2유동패턴(191)은 상기 용탕이 지나가는 그 유로의 직경(D)이 1mm이상 ~ 5mm이하의 범위에서 설정될 수 있다.
이러한 제2유동패턴(191)은 단차진 단과 단 사이의 높이(h2)가 1mm 이상 ~ 5mm 이하의 범위에서 설정될 수 있다.
여기서 상기 제2유동패턴(191)의 높이(h2)라고 명명하였지만, 도면 상에 도시된 방향을 기준으로 정의한 것으로, 그 길이에 대한 명칭은 변경될 수 있다.
또한, 상기 제2유동패턴(191)은 각 모서리의 곡률반경(R2)이 0.5이상 ~ 5.0이하의 범위에서 설정될 수 있다.
이러한 제2유동패턴(191)은, 도면 상에서, 12개가 연결된 것을 예로 들어 설명하였지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 그 개수는 변경하여 적용할 수 있다.
즉, 상기 상측 홈부재(130)와 상측 돌기부재(170)의 개수를 변경하여 상기 제2유동패턴(191)의 개수를 변경하여 적용할 수 있다.
마지막으로, 상기 제1벤트바디(110)와 제2벤트바디(150)의 상측에는 커버(200)가 장착된다.
상기 커버(200)는 상기 진공펌프(300)로부터 공기가 흡입되도록 흡입구(210)가 형성된다.
이러한 커버(200)는 상기 제1바디(111)와 접촉되는 면이, 상기 제1바디(111)와 대응되게 경사지게 형성되어 상기 제1바디(111)와 완전히 밀착되도록 구성된다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 진공 시스템이 적용되는 금형의 전체적인 작동을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 진공 시스템은 상기 슬리브(7)를 통해 캐비티(5)에 유입된 용탕이 상기 캐비티(5)에 모두 충진된 후, 계속해서 피스톤(11)의 가압력으로 인해 벤트 유닛(100)으로 유입되게 된다.
도 7을 참조하면, 1차 유속 제어구간(180)에서 용탕의 유로가 두 갈래로 갈라지는 박리유동 현상이 발생하게 된다.
예를 들어, 하나의 용탕유로는 상기 제1유동패턴(181) 내부에서 그 벽을 타고 이동하고, 다른 하나의 용탕유로는 상기 제1유동패턴(181)의 내부를 순환하는 구조로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 용탕의 유속은 일정량 감소하게 된다.
상기한 제1유동패턴은 명시된 치수를 벗어날 경우, 상기와 같은 박리유동 현상이 발생하지 않게 되며, 더불어, 성능의 저하가 일어난다.
도 8을 참조하면, 상기 1차 유속 제어구간(180)을 통과한 용탕이 2차 유속 제어구간(190)에 진입하게 되고, 다단으로 절곡된 복수개의 제2유동패턴(191)을 지날 때 마다 상기 용탕의 유속이 감소하게 된다.
다시 말해, 상기 용탕이 상기 2차 유속 제어구간(190)에서 독특한 패턴의 파형에 부딪히면서 형성된 난류에너지에 의해 전체적인 에너지 손실이 발생함과 동시에, 접촉면적이 넓어져 그 유속이 감소하게 되는 것이다.
상기 1차 유속 제어구간(180)과 2차 유속 제어구간(190)을 지난 용탕은 상기 2차 유속 제어구간(190)을 일정영역 지난 후에 멈추게 되고, 결과적으로 상기 진공펌프(300)까지 용탕이 진입하기 어렵게 되는 구조를 이룬다.
따라서 본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 진공 시스템은 캐비티(5)에 충진된 용탕이 진공펌프(300)까지 도달하지 못하게 벤트 유닛(100)을 적용함으로써, 구조가 간단하고, 내구성을 향상시킬 수 있다.
더불어, 상기 다이 캐스팅용 진공 시스템은 파손위험이 없어 공장의 생산성 향상을 기대할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 진공 시스템은 간단한 구조로 상기 캐비티(5) 내부를 진공으로 유지함으로써, 알루미늄 제품의 박육화 및 고품질의 주조물을 생산할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 고정금형 3: 가동금형
5: 캐비티 7: 슬리브
9: 관통홀 10: 레들
11: 피스톤 100: 벤트 유닛
110: 제1벤트바디 111: 제1바디
113: 제1안착면 115: 상측 가이드단
117: 제1공기홈 120: 하측 홈부재
121: 하측 가이드단 123: 격벽
125: 용탕홈 129: 제1키
130: 상측 홈부재 131: 요부
150: 제2벤트바디 151: 제2바디
153: 제2안착면 155: 제2공기홈
160: 하측 돌기부재 161: 플레이트
163: 돌기단 165: 제2키
167: 끼움홈 170: 상측 돌기부재
171: 철부 H1: 유입구
H2: 배출구 180: 1차 유속 제어구간
181: 제1유동패턴 190: 2차 유속 제어구간
191: 제2유동패턴 200: 커버
210: 흡입구 300: 진공펌프

Claims (20)

  1. 주조 작업 시, 고정금형과 가동금형 사이에 형성되는 캐비티 내부에 진공을 형성하는 다이 캐스팅용 진공 시스템으로서,
    상기 캐비티와 진공펌프 사이에 배치되어 상기 고정금형과 가동금형 사이에 장착되고, 상기 캐비티를 채운 용탕이 일부 유입되면, 상기 용탕의 유동속도를 제어하여 멈추게 하는 벤트 유닛; 및
    상기 벤트 유닛의 상부 일측과 연결되는 진공펌프;
    를 포함하는 다이 캐스팅용 진공 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 벤트 유닛은
    상기 캐비티의 상측으로 상기 고정금형과 가동금형에 선택적으로 각각 장착되는 제1벤트바디와 제2벤트바디로 이루어지고, 상기 고정금형과 가동금형의 합형에 의해 상기 제1벤트바디와 제2벤트바디가 밀착되어 상기 캐비티와 연결되는 하부 내측면에 1차 유속 제어구간이 형성되며, 상부 내측면에 상기 1차 유속 제어구간과 연결되는 2차 유속 제어구간이 형성되는 다이 캐스팅용 진공 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 벤트 유닛은
    하단부 일측에 상기 캐비티와 연결되어 상기 1차 유속 제어구간 측으로 용탕이 이동하는 유입구가 형성되고, 상단부 일측에 상기 2차 유속 제어구간으로부터 상기 진공펌프와 연결되어 공기가 이동하는 배출구가 형성되는 다이 캐스팅용 진공 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 1차 유속 제어구간은
    일단이 상기 유입구와 연결되고, 전체적인 형상이 사다리꼴로 형성되는 제1유동패턴이 복수개 배치되어 이루어지는 다이 캐스팅용 진공 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1유동패턴은
    상기 유입구와 연결되는 입구 측의 각도가 5°이상 ~ 85°이하의 범위에서 설정되는 것을 특징으로 하는 다이 캐스팅용 진공 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1유동패턴은
    그 높이가 5mm이상 ~ 15mm이하의 범위에서 설정되는 것을 특징으로 하는 다이 캐스팅용 진공 시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1유동패턴은
    일측의 폭이 5mm이상 ~ 15mm이하의 범위에서 설정되는 것을 특징으로 하는 다이 캐스팅용 진공 시스템.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제1유동패턴은
    각 라운드진 모서리의 곡률반경이 0.5이상 ~ 5.0이하의 범위에서 설정되는 것을 특징으로 하는 다이 캐스팅용 진공 시스템.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 2차 유속 제어구간은
    일단이 상기 1차 유속 제어구간과 연결되고, 타단이 상기 배출구와 연결되며, 일정형상으로 이루어진 제2유동패턴이 복수개 배치되는 다이 캐스팅용 진공 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2유동패턴은
    상기 용탕이 지나가는 유로의 직경이 0.5mm이상 ~ 2mm이하의 범위에서 설정되는 것을 특징으로 하는 다이 캐스팅용 진공 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2유동패턴은
    일측 또는 타측으로 다단 절곡되어 중앙을 기준으로 대칭을 이루며, 단차진 단과 단 사이의 높이가 1mm 이상 ~ 5mm 이하의 범위에서 설정되는 것을 특징으로 하는 다이 캐스팅용 진공 시스템.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제2유동패턴은
    각 모서리의 곡률반경이 0.5이상 ~ 5.0이하의 범위에서 설정되는 것을 특징으로 하는 다이 캐스팅용 진공 시스템
  13. 제1항에 있어서,
    상기 벤트 유닛은
    상기 고정금형과 가동금형 중, 어느 하나의 금형에 장착되고, 상기 용탕과 접촉되는 하부 내측면에 제1안착면이 형성되며, 상부 내측면에 상기 제1안착면으로부터 단차지게 돌출되어 일정구간의 가장자리를 따라 형성된 상측 가이드단과 상기 가이드 단의 내측으로 상기 용탕의 유동방향과 수직되게 배치된 복수개의 상측 홈부재를 포함하는 제1바디;
    상기 제1안착면에 장착되고, 상기 상측 가이드단과 연결되도록 일정구간의 가장자리를 따라 하측 가이드단이 형성되며, 상기 하측 가이드단의 내측으로 상기 용탕의 유동방향과 수직되게 배치된 복수개의 격벽에 의해 형성된 하측 홈부재;
    상기 고정금형과 가동금형 중, 다른 하나의 금형에 장착되고, 상기 용탕과 접촉되는 하부 내측면에 상기 제1안착면에 대응하여 제2안착면이 형성되며, 상기 제2안착면으로부터 돌출되어 상기 상측 홈부재에 대응하는 부분에 상기 상측 홈부재와 결합되어 2차 유속 제어구간을 형성하는 상측 돌기부재를 포함하는 제2바디;
    상기 제2안착면에 장착되고, 상기 상측 홈부재에 대응하는 부분에 상기 하측 홈부재와 결합되어 1차 유속 제어구간을 형성하는 하측 돌기부재; 및
    상기 제1바디와 제2바디의 상측에서 상기 제1바디와 제2바디를 상호 결합하고, 상기 진공펌프로부터 공기가 흡입되도록 흡입구가 형성되는 커버;
    를 포함하는 다이 캐스팅용 진공 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1바디는
    상기 커버와 접촉되는 상측면이 상기 제2바디와 접촉되는 내측으로 하향 경사지게 형성되고, 상기 용탕의 진행방향 측의 상기 상측 가이드단에 상기 공기가 이동되는 제1공기홈이 형성되는 다이 캐스팅용 진공 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 하측 홈부재는
    상기 용탕의 진행방향 측의 상기 하측 가이드단에 상기 용탕이 유입되는 용탕홈이 형성되는 다이 캐스팅용 진공 시스템.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 하측 홈부재는 상기 제1바디의 제1안착면과의 사이에 제1키를 통해 위치가 규제된 상태로 볼트 체결되고,
    상기 하측 돌기부재는 상기 제2바디의 제2안착면과의 사이에 제2키를 통해 위치가 규제된 상태로 볼트 체결되는 다이 캐스팅용 진공 시스템.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 제2바디는
    상단 내측면에 상기 공기가 이동되는 제2공기홈이 형성되는 다이 캐스팅 진공 시스템.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 상측 홈부재는
    상기 상측 가이드단에 의해 감싸지며, 다단으로 절곡된 요부로 이루어지는 다이 캐스팅용 진공 시스템.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 하측 돌기부재는
    상기 제2안착면과 접촉되는 플레이트와, 상기 플레이트의 일면에 일체로 형성된 복수개의 돌기단으로 이루어지며, 일정형상으로 굴곡지게 돌출 형성되어 상기 용탕의 진행방향과 수직한 방향으로 길게 배치된 상기 돌기단이 상기 하측 홈부재의 격벽 사이사이에 배치되고, 상기 하측 홈부재와 결합되어 1차 유속 제어구간을 형성하는 다이 캐스팅용 진공 시스템.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 상측 돌기부재는
    상기 상측 홈부재에 대응하여 다단으로 절곡된 철부로 이루어지며, 상기 상측 홈부재와 결합되어 2차 유속 제어구간을 형성하는 다이 캐스팅용 진공 시스템.
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