KR20220153197A - 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵 및 이를 이용한 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 방법 - Google Patents

다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵 및 이를 이용한 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220153197A
KR20220153197A KR1020210060441A KR20210060441A KR20220153197A KR 20220153197 A KR20220153197 A KR 20220153197A KR 1020210060441 A KR1020210060441 A KR 1020210060441A KR 20210060441 A KR20210060441 A KR 20210060441A KR 20220153197 A KR20220153197 A KR 20220153197A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
molten metal
die casting
cup
cup body
molten
Prior art date
Application number
KR1020210060441A
Other languages
English (en)
Inventor
맹정태
김충환
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아 주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020210060441A priority Critical patent/KR20220153197A/ko
Priority to US17/524,178 priority patent/US20220362836A1/en
Publication of KR20220153197A publication Critical patent/KR20220153197A/ko
Priority to US18/230,333 priority patent/US20230372996A1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/08—Features with respect to supply of molten metal, e.g. ingates, circular gates, skim gates
    • B22C9/086—Filters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/28—Melting pots
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/30—Accessories for supplying molten metal, e.g. in rations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/002—Castings of light metals
    • B22D21/007—Castings of light metals with low melting point, e.g. Al 659 degrees C, Mg 650 degrees C
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/005—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like with heating or cooling means
    • B22D41/01—Heating means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/20—Metals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵이 개시된다. 개시된 본 발명의 예시적인 하나의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵은, 알루미늄 용탕에 포함된 불순물을 검사하도록 되어 있는 것으로서, 설정 량의 알루미늄 용탕을 수용 가능한 용탕 수용부가 형성된 컵 바디를 포함하며, 용탕 수용부는 상단에서 하단으로 갈수록 단면적이 점차 작아지는 형상으로 형성될 수 있다.

Description

다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵 및 이를 이용한 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 방법{IMPURITY INSPECTION CUP OF MOLTEN METAL FOR DIE CASTING AND IMPURITY INSPECTION METHOD USING THE SAME}
본 발명의 실시 예는 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 알루미늄 용탕에 포함된 불순물을 검사하도록 되어 있는 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵 및 이를 이용한 용탕 불순물 검사 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 다이 캐스팅(die casting: 주조) 공법은 용융된 물질(이하에서는 '용탕'이라고 한다)을 다이(die)에 주입하여 설정된 형상의 부품을 제조하는 공법이다.
예를 들면, 자동차 엔진의 부품은 알루미늄 용탕을 이용한 다이캐스팅 공법으로 제작된다. 이와 같은 알루미늄 소재 주조 부품의 품질은 알루미늄 용탕에 포함된 산화물 등의 불순물에 의해 좌우될 수 있다.
알루미늄 용탕에 포함된 불순물을 검사하는 일 예의 방법으로는, 알루미늄 용탕을 응고한 시편을 절단하고, 절단 면에 존재하는 불순물을 육안으로 검출하는 방법을 사용하고 있다.
그런데, 이와 같은 검사 방법으로는 육안으로 보이지 않는 미크론 사이즈의 미세 불순물(예를 들면, 50㎛ 수준의 미세 산화물)을 검출하지 못할 수 있다. 이러한 미세 불순물은 알루미늄 용탕의 주조성을 저해할 수 있고, 주조 부품의 불량을 야기할 수 있다.
이와 같은 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 알루미늄 용탕에 포함된 미세한 불순물을 용이하게 검사할 수 있도록 한 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵 및 이를 이용한 용탕 불순물 검사 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵은, 알루미늄 용탕에 포함된 불순물을 검사하도록 되어 있는 것으로서, 설정 량의 알루미늄 용탕을 수용 가능한 용탕 수용부가 형성된 컵 바디를 포함하며, 상기 용탕 수용부는 상단에서 하단으로 갈수록 단면적이 점차 작아지는 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵에 있어서, 상기 컵 바디는 상기 용탕 수용부의 상단과 연결되는 환형의 상단 개구부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵에 있어서, 상기 용탕 수용부에는 횡 방향을 따른 원형 단면의 용탕 수용 공간이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵에 있어서, 상기 컵 바디의 외주 면과 내주 면 사이의 두께는 상측에서 하측으로 갈수록 점차 증가할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵에 있어서, 상기 컵 바디는 상기 용탕 수용부의 상단 가장자리에서 경방향 외측으로 연장되는 제1 연장부와, 상기 제1 연장부의 경방향 외측 단에서 상측 방향으로 경사지게 연장되는 제2 연장부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵에 있어서, 상기 컵 바디는 상기 제2 연장부의 상단에서 경방향 외측으로 연장되는 제3 연장부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵에 있어서, 상기 제1 연장부, 상기 제2 연장부, 그리고 상기 제3 연장부는 상기 상단 개구부로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵에 있어서, 상기 내주 면과 용탕 수용부의 내측 하면이 라운드부를 통해 연결될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵에 있어서, 상기 상단 개구부의 하단의 외경과 상기 용탕 수용부의 높이가 서로 동일할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵에 있어서, 상기 상단 개구부의 두께와, 상기 용탕 수용부의 내측 하면과 상기 컵 바디의 하면 사이의 두께는 서로 동일할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵에 있어서, 상기 용탕 수용부는 적어도 내측 하면에서 상측 방향으로 돌출된 적어도 하나의 리브를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵에 있어서, 상기 컵 바디는 스틸 또는 세라믹 소재로 제작될 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 방법은 상술한 바와 같은 검사 컵을 이용하여 알루미늄 용탕에 포함된 불순물을 검사하는 것으로서, (a) 용탕 수용부가 구비된 컵 바디를 준비하는 단계와, (b) 상기 컵 바디를 설정된 온도로 예열하는 단계와, (c) 상기 컵 바디의 용탕 수용부에 설정 량의 알루미늄 용탕을 주입하는 단계와, (d) 상기 알루미늄 용탕을 응고시키는 단계와, (e) 알루미늄 용탕이 응고된 시편을 상기 컵 바디로부터 분리하고, 상기 시편을 종 방향을 따라 절단하는 단계와, (f) 상기 시편의 절단 면을 검사 스캐너로 스캔하며, 제어기에 의해 시편의 불순물 지수(Impurity Index)를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 방법에 있어서, 상기 컵 바디는 스틸 또는 세라믹 소재로 제작될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 방법에 있어서, 상기 컵 바디를 예열하는 단계는 설정된 온도로 용융된 알루미늄 용탕을 상기 용탕 수용부에 주입하는 단계와, 설정된 시간 이후에 상기 용탕 수용부를 비우는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 방법은, 상기 시편을 절단하는 단계 이후에, 상기 시편의 절단 면을 연마하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 알루미늄 용탕에 포함된 불순물을 용이하게 검출함으로써, 불순물에 의한 알루미늄 용탕의 주조성(유동성) 저하를 방지할 수 있고, 불순물에 의한 주조 부품의 불량 발생을 줄일 수 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.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵을 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 5 내지 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵을 도시한 단면도이다.
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.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵을 도시한 평면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵(100)은 알루미늄이나 마그네슘 또는 이들 합금의 용탕을 다이에 주입하여 원하는 형상의 제품을 제조할 수 있는 고압 또는 저압 다이 캐스팅 공정에 적용될 수 있다.
하나의 예에서, 상기 다이 캐스팅 공정은 알루미늄 용탕을 다이 캐스팅 금형에 주입하여 원하는 형상의 알루미늄 소재 부품, 예를 들면 차체에 조립되는 차체 부품을 제조하는 공정일 수 있다.
본 명세서에서, 구성요소의 '상단부', '상부', '상단' 또는 '상부 면'은 도면에서 상대적으로 상측에 있는 구성요소의 단부, 부, 단, 또는 면을 나타내고, 구성요소의 '하단부', '하부', '하단' 또는 '하부 면'은 도면에서 상대적으로 하측에 있는 구성요소의 단부, 부, 단, 또는 면을 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 구성요소의 단(예를 들어, 일측 단 또는 다른 일측 단 등)은 임의의 한 방향으로 구성요소의 끝을 나타내며, 구성요소의 단부(예를 들어, 일측 단부 또는 다른 일측 단부 등)는 그 끝을 포함하는 구성요소의 일정 부분을 나타낸다.
본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵(100)은 알루미늄 용탕(1)에 포함된 미세한 불순물(예를 들면, 50㎛ 수준의 미세 산화물)을 검사할 수 있는 구조로 이루어진다.
이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵(100)은 컵 바디(10)를 포함한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵을 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에서 상기 컵 바디(10)의 상단은 개방되며, 컵 바디(10)의 하단은 막혀 있다.
상기 컵 바디(10)는 다양한 재료로 제작될 수 있지만, 하나의 예에서, 침탄 열 처리된 스틸 소재로 제작될 수 있고, 다른 하나의 예에서, 세라믹 소재로 제작될 수도 있다.
이러한 컵 바디(10)는 용탕 수용부(20), 상단 개구부(30), 제1 연장부(50), 제2 연장부(60), 그리고 제3 연장부(70)를 포함할 수 있다.
상기 용탕 수용부(20)는 컵 바디(10)의 상단과 하단 사이에 형성된다. 상기 용탕 수용부(20)는 설정된 양의 알루미늄 용탕(1)을 수용하도록 되어 있다.
상기 용탕 수용부(20)는 컵 바디(10)의 상단에서 하단으로 갈수록 단면적이 점차 작아지는 형상으로 형성될 수 있다. 하나의 예에서, 상기 용탕 수용부(20)에는 횡 방향을 따른 원형 단면의 용탕 수용 공간(21)이 형성되고, 용탕 수용 공간(21)의 직경은 상단에서 하단으로 갈수록 점차 작아질 수 있다.
상기 상단 개구부(30)는 하나의 예에서, 환형으로 되어 있으며, 용탕 수용부(20)의 상단과 연결된다.
하나의 예에서, 컵 바디(10)는 동일한 직경의 외주 면(11)을 포함하고 있다. 그리고, 상기 용탕 수용부(20)가 횡 방향을 따른 원형 단면으로 되어 있음에 따라, 컵 바디(10)는 용탕 수용부(20)의 외주 면에 해당하는 내주 면(22)을 포함하고 있다.
상기 용탕 수용부(20)가 컵 바디(10)의 상단에서 하단으로 갈수록 단면적이 점차 작아지는 형상으로 형성됨에 따라, 컵 바디(10)의 외주 면(11)과 내주 면(22) 사이의 두께(t1)는 상측에서 하측으로 갈수록 점차 증가한다.
더 나아가, 컵 바디(10)는 상기 용탕 수용부(20)의 하면에 해당하는 내측 하면(23)을 포함하고 있다. 상기 내측 하면(23)은 설정된 반지름의 라운드부(40)를 통해 내주 면(22)과 연결된다. 이에 따라, 용탕이 응고된 시편(80)(도 9 참고)이 컵 바디(10)로부터 용이하게 분리될 수 있다.
상기 제1 연장부(50)는 용탕 수용부(20)의 상단 가장자리에서 경방향 외측으로 연장된다. 경방향 외측은 용탕 수용부(20)의 상단 가장자리에서 컵 바디(10)의 외주 면(11)을 향하는 방향으로 정의할 수 있다.
상기 제2 연장부(60)는 제1 연장부(50)의 경방향 외측 단에서 상측 방향으로 경사지게 연장된다. 예를 들어, 제2 연장부(60)의 직경은 상측으로 갈수록 점차 증가할 수 있다.
그리고, 상기 제3 연장부(70)는 제2 연장부(60)의 상단에서 경방향 외측으로 연장된다.
상기 제1 연장부(50), 제2 연장부(60), 그리고 제3 연장부(70)는 위에서 언급한 바 있는 상단 개구부(30)로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵(100)은 다양한 치수로 제작될 수 있다. 이하에서는 하나의 예에 따른 검사 컵(100)의 사양을 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시 예는 예시된 사양에 한정되지 않는다.
본 발명의 실시 예에서는 상기 컵 바디(10)의 외경을 D1, 제1 연장부(50)의 외경(상단 개구부의 하단의 외경에 대응됨)을 D2, 제1 연장부(50)의 내경(용탕 수용부(20)의 상단의 외경에 대응됨)을 d1, 그리고 용탕 수용부(20)의 하단의 외경을 d2 라고 한다.
하나의 예에서, 상기 컵 바디(10)의 외경(D1)은 35~45mm이고, 제1 연장부(50)의 외경(D2)은 25~35mm이며, 제1 연장부(50)의 내경(d1)은 15~25mm이고, 용탕 수용부(20)의 하단의 외경(d2)은 10~20mm일 수 있다.
이에, 상기 검사 컵(100)의 사양에서 D1-D2=10mm, D1-d1=20mm, D1-d2=25mm, D2-d1=10mm, D2-d2=15mm, 그리고 d1-d2=5mm일 수 있다.
나아가, 상기 컵 바디(10)의 외주 면(11)과 내주 면(22) 사이의 두께(t1)는 상하 방향을 따른 임의의 위치에서 10~12.5mm일 수 있다.
또한, 상기 상단 개구부(30)의 두께(t2)와, 내측 하면(23)과 컵 바디(10)의 하면 사이의 두께(t3)는 서로 동일할 수 있다. 하나의 예에서, 상기 t2와 t3 각각은 5mm일 수 있다.
더 나아가, 상기 제1 연장부(50)의 외경(D2)과 용탕 수용부(20)의 높이(H)는 서로 동일할 수 있다. 그리고, 상기한 바와 같은 용탕 수용부(20)는 설정된 양(예를 들면, 10~30cc)의 알루미늄 용탕을 수용할 수 있다.
상기에서와 같은 수치 범위는 검사 컵(100)의 다양한 사양에 따라 달라지는 알루미늄 용탕(1)의 응고 속도를 기초로 하여 알루미늄 용탕(1)의 불순물 검사에 가장 적합하도록 결정될 수 있다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵(100)을 이용한 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 방법을 도 4 내지 도 12를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이고, 도 5 내지 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 방법은 S100 단계에서 시작하고, S110 단계, S120 단계, S130 단계, S140 단계, 그리고 S160 단계를 순차적으로 수행한다. 또한, 선택적으로 S140 단계와 S160 단계 사이에 S150 단계가 수행될 수 있다.
S100 단계에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 용탕 수용부(20)가 구비된 컵 바디(10)가 준비된다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 컵 바디(10)는 스틸 또는 세라믹 소재로 미리 제작된다. 상기 컵 바디(10)에는 상단에서 하단으로 갈수록 단면적이 점차 작아지는 형상의 용탕 수용부(20)가 형성된다. 상기 컵 바디(10)의 외주 면(11)과 내주 면(22) 사이의 두께는 상측에서 하측으로 갈수록 점차 증가한다.
S100 단계에서, 상기 컵 바디(10)의 상단에는 용탕 수용부(20)와 연결된 환형의 상단 개구부(30)가 형성된다. 그리고, 상기 상단 개구부(30)는 제1 연장부(50), 제2 연장부(60) 그리고 제3 연장부(70)를 포함할 수 있다.
S110 단계에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 컵 바디(10)가 설정 온도로 예열된다. 상기 컵 바디(10)는 알루미늄 용탕(1)에 의해 예열될 수 있다. 하나의 예에서, 설정 온도(예를 들면, 700℃ 내외)로 용융된 알루미늄 용탕(1)이 컵 바디(10)의 용탕 수용부(20)에 설정된 시간(예를 들면, 30초 이상) 동안 담겨 진다. 이에 따라 상기 컵 바디(10)는 알루미늄 용탕(1)의 열에 의해 설정된 온도(예를 들면, 200~300℃)로 예열될 수 있다.
즉, S110 단계에서는 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 알루미늄 용탕(1)을 용탕 수용부(20)에 붓고, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 일정 시간 후에 용탕 수용부(20)를 비우는 과정을 수행하며, 컵 바디(10)를 예열할 수 있다.
S120 단계에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 예열된 컵 바디(10)의 용탕 수용부(20)에 알루미늄 용탕(1)이 주입된다. 하나의 예에서, 상기 알루미늄 용탕(1)은 용탕 수용부(20)에서 상단 개구부(30)까지 대략 10~30cc 정도의 양이 채워질 수 있다.
S130 단계에서, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 알루미늄 용탕(1)을 설정된 시간(예를 들면, 7분 이상) 동안 서냉하며, 그 알루미늄 용탕(1)을 응고시킨다.
S130 단계에서, 알루미늄 용탕(1)이 응고되는 과정에, 도 7에 도시된 바와 같이, 알루미늄 용탕(1)에 포함된 산화물 등의 불순물들(3) 주변으로 미세 기공들(5)이 모여들게 된다. 이러한 현상은 용탕 수용부(20)가 컵 바디(10)의 상단에서 하단으로 갈수록 단면적이 점차 작아지는 형상으로 되어 있고, 불순물(3)의 표면 에너지가 높기 때문에 발생될 수 있다. 이에 따라 상기 미세 기공들(5)은 불순물들(3)의 표면 에너지를 낮추기 위하여 그 불순물들(3)의 주변으로 모여들게 된다.
S130 단계에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 주변으로 미세 기공들(5)이 밀집된 불순물(3)들이 용탕 수용부(20)에서 상단 개구부(30) 쪽으로 부상하게 된다. 이와 같은 현상은 용탕 수용부(20)가 컵 바디(10)의 상단에서 하단으로 갈수록 단면적이 점차 작아지는 형상으로 되어 있기 때문에 발생될 수 있다. 더 나아가, 불순물들(3)은 알루미늄보다 밀도가 높지만, 미세 기공들(5)과 결합하면서 불순물들(3)과 미세 기공들(5)의 결합물의 전체 밀도가 알루미늄보다 낮아지기 때문에, 그 밀도 차에 의하여 부상될 수 있다.
S140 단계에서, 도 9에 도시된 바와 같이, 알루미늄 용탕이 응고된 시편(80)이 컵 바디(10)로부터 분리된다. 상기 시편(80)은 도 10에 도시된 바와 같이, 당업자에게 잘 알려진 다양한 방식의 절단기(91)에 의해 종 방향(도면에서의 상하 방향)을 따라 절단된다.
선택적인 S150 단계에서, 도 11에 도시된 바와 같이, 시편(80)의 절단 면(81)이 벨트 그라인더 또는 샌드 페이퍼 등 당업자에게 잘 알려진 다양한 방식의 연마기(93)에 의하여 연마된다. 하나의 예에서, 상기 시편(80)의 절단 면(81)은 연마기(93)에 의해 200~1,000mesh까지 연마될 수 있다. 이에 따라 미세 기공들(5)의해 부상된 불순물들(3)이 시편(80)의 절단 면(81)에서 육안으로 확인될 수 있다. 이하에서는 시편(80)의 절단 면(81)에서 불순물들(3)의 주변에 미세 기공들(5)이 밀집된 영역을 불순물 기공(7)이라고 한다.
S160 단계에서, 도 12에 도시된 바와 같이, 검사 스캐너(95)가 시편(80)의 절단 면(81)을 스캔하고, 이에 대한 신호를 제어기(97)가 수신하여 시편(80)의 불순물 지수(Impurity Index)를 검출한다. 하나의 예에서, 상기 검사 스캐너(95)는 당업자에게 잘 알려진 라인 레이저 스캐너 또는 비전 센서를 포함할 수 있다.
S160 단계에서, 검사 스캐너(95)는 시편(80)의 절단 면(81)의 이미지 데이터를 추출하고, 그 이미지 데이터를 제어기(97)에 전달한다. 상기 제어기(97)는 검사 스캐너(95)로부터 수신한 이미지 데이터를 이용하여 시편(80)의 불순물 지수를 검출하도록 되어 있다. 이러한 목적을 위하여, 제어기(97)는 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있다. 특히, 제어기(97)는 당업자에게 알려진 이미지 인식 기능을 구현하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있다.
하나의 예에서, 상기 제어기(97)는 수신된 이미지 데이터를 이미지화 하고, 그 이미지에서 불순물 기공(7)과, 그 불순물 기공(7)을 제외한 나머지 영역을 자동으로 인식할 수 있다.
이에 따라 상기 제어기(97)는 시편(80)의 절단 면(81)의 전체 면적에 대한 불순물 기공(7)의 면적의 비율을 수치화하고, 이에 대한 수치를 불순물 지수(Impurity Index)로 출력할 수 있다. 여기서, 불순물 지수는 수치가 낮을수록 불순물의 함량이 낮고, 수치가 높을수록 불순물의 함량이 높은 것으로 정의될 수 있다.
다른 하나의 예에서, 상기 제어기(97)는 불순물 지수 또는 그 불순물 지수에 따른 검사 결과를 디스플레이(도시하지 않음)로 전송하고, 그 디스플레이는 불순물 지수 또는 검사 결과를 시각적으로 출력할 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵(100) 및 이를 이용한 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 방법은 알루미늄 용탕(1)에 포함된 불순물을 검사할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 검사 컵(100)을 이용한 간단한 방법으로 알루미늄 용탕(1)에 포함된 불순물을 용이하게 검출함으로써, 불순물에 의한 알루미늄 용탕의 주조성(유동성) 저하를 방지할 수 있고, 불순물에 의한 주조 부품의 불량 발생을 줄일 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵을 도시한 단면도이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵(200)은 용탕 수용부(120)의 적어도 내측 하면(123)에서 상측 방향으로 돌출된 적어도 하나의 리브(125)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 리브(125)는 내측 하면(123)에 직경 방향으로 배치될 수 있다. 상기 리브(125)는 용탕 수용부(120)에서 응고된 시편(180)의 대응하는 하면에 절단 홈(185)을 형성하도록 되어 있다. 상기 시편(180)은 리브(125)에 의해 형성된 절단 홈(185)에 의하여 용이하게 절단될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵(200)의 나머지 구성 및 작용 효과는 앞서 설명한 바와 같은 실시 예에서와 같으므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
1: 알루미늄 용탕 3: 불순물
5: 미세 기공 7: 불순물 기공
10: 컵 바디 11: 외주 면
20, 120: 용탕 수용부 21: 용탕 수용 공간
22: 내주 면 23, 123: 내측 하면
30: 상단 개구부 40: 라운드부
50: 제1 연장부 60: 제2 연장부
70: 제3 연장부 80, 180: 시편
81: 절단 면 91: 절단기
93: 연마기 95: 검사 스캐너
97: 제어기 100, 200: 검사 컵
125: 리브 185: 절단 홈

Claims (15)

  1. 알루미늄 용탕에 포함된 불순물을 검사하도록 되어 있는 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵으로서,
    설정 량의 알루미늄 용탕을 수용 가능한 용탕 수용부가 형성된 컵 바디를 포함하며,
    상기 용탕 수용부는 상단에서 하단으로 갈수록 단면적이 점차 작아지는 형상으로 형성되는 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 컵 바디는 상기 용탕 수용부의 상단과 연결되는 환형의 상단 개구부를 포함하며,
    상기 용탕 수용부에는 횡 방향을 따른 원형 단면의 용탕 수용 공간이 형성되는 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 컵 바디의 외주 면과 내주 면 사이의 두께가 상측에서 하측으로 갈수록 점차 증가하는 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 컵 바디는,
    상기 용탕 수용부의 상단 가장자리에서 경방향 외측으로 연장되는 제1 연장부와,
    상기 제1 연장부의 경방향 외측 단에서 상측 방향으로 경사지게 연장되는 제2 연장부
    를 포함하는 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 컵 바디는,
    상기 제2 연장부의 상단에서 경방향 외측으로 연장되는 제3 연장부를 더 포함하는 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 연장부, 상기 제2 연장부, 그리고 상기 제3 연장부는 상기 상단 개구부로 형성되는 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 내주 면과 용탕 수용부의 내측 하면이 라운드부를 통해 연결되는 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵.
  8. 제2 항에 있어서,
    상기 상단 개구부의 하단의 외경과 상기 용탕 수용부의 높이가 서로 동일한 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵.
  9. 제2 항에 있어서,
    상기 상단 개구부의 두께와, 상기 용탕 수용부의 내측 하면과 상기 컵 바디의 하면 사이의 두께가 서로 동일한 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 용탕 수용부는,
    적어도 내측 하면에서 상측 방향으로 돌출된 적어도 하나의 리브를 포함하는 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 컵 바디는,
    스틸 또는 세라믹 소재로 제작되는 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵.
  12. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 하나의 항에 따른 검사 컵을 이용하여 알루미늄 용탕에 포함된 불순물을 검사하는 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 방법으로서,
    용탕 수용부가 구비된 컵 바디를 준비하는 단계;
    상기 컵 바디를 설정된 온도로 예열하는 단계;
    상기 컵 바디의 용탕 수용부에 설정 량의 알루미늄 용탕을 주입하는 단계;
    상기 알루미늄 용탕을 응고시키는 단계;
    알루미늄 용탕이 응고된 시편을 상기 컵 바디로부터 분리하고, 상기 시편을 종 방향을 따라 절단하는 단계; 그리고
    상기 시편의 절단 면을 검사 스캐너로 스캔하며, 제어기에 의해 시편의 불순물 지수(Impurity Index)를 검출하는 단계;
    를 포함하는 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 컵 바디는 스틸 또는 세라믹 소재로 제작되는 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 방법.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 컵 바디를 예열하는 단계는,
    설정된 온도로 용융된 알루미늄 용탕을 상기 용탕 수용부에 주입하는 단계와,
    설정된 시간 이후에 상기 용탕 수용부를 비우는 단계
    를 포함하는 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 방법.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 시편을 절단하는 단계 이후에, 상기 시편의 절단 면을 연마하는 단계;
    를 더 포함하는 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 방법.
KR1020210060441A 2021-05-11 2021-05-11 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵 및 이를 이용한 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 방법 KR20220153197A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210060441A KR20220153197A (ko) 2021-05-11 2021-05-11 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵 및 이를 이용한 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 방법
US17/524,178 US20220362836A1 (en) 2021-05-11 2021-11-11 Inspection cup for inspecting impurity in molten metal for die casting and method of inspecting impurity in molten metal for die casting using inspection cup
US18/230,333 US20230372996A1 (en) 2021-05-11 2023-08-04 Inspection cup for inspecting impurity in molten metal for die casting and method of inspecting impurity in molten metal for die casting using inspection cup

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210060441A KR20220153197A (ko) 2021-05-11 2021-05-11 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵 및 이를 이용한 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220153197A true KR20220153197A (ko) 2022-11-18

Family

ID=83998455

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210060441A KR20220153197A (ko) 2021-05-11 2021-05-11 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵 및 이를 이용한 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 방법

Country Status (2)

Country Link
US (2) US20220362836A1 (ko)
KR (1) KR20220153197A (ko)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4112769A (en) * 1977-06-22 1978-09-12 Falk Richard A Molten metal dip sampler
US4515485A (en) * 1983-01-21 1985-05-07 Electro-Nite Co. Molten metal sample cup
CN202837211U (zh) * 2012-09-03 2013-03-27 大连华尔德测量仪器有限公司 金属液特性分析样杯
US10371686B2 (en) * 2012-11-15 2019-08-06 Heraeus EIectro-Nite International N.V. Detection device for molten metal
CN212134181U (zh) * 2020-05-19 2020-12-11 中铁建电气化局集团康远新材料有限公司 一种熔融金属取样装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20220362836A1 (en) 2022-11-17
US20230372996A1 (en) 2023-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6904952B2 (en) Feeder comprising a tubular body
US20210170629A1 (en) Jewel, in particular for an horological movement, and manufacturing method thereof
KR20220153197A (ko) 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 컵 및 이를 이용한 다이 캐스팅용 용탕 불순물 검사 방법
CN106536084B (zh) 用于生产贵金属制成的锭子及棒条的改进模具
KR101234109B1 (ko) 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니 및 그의 제조 방법
KR101836487B1 (ko) 차량용 휠 제조용 주형 및 이를 사용한 차량용 휠의 제조 방법
US7464468B2 (en) Structure for inlaying precious metal in an outer peripheral surface of a ring and method for manufacturing a ring inlaid with precious metal in an outer peripheral surface
KR100650241B1 (ko) 실린더 라이너 주조 실린더 블록의 구조, 실린더 블록의 제조 방법, 및 상기 실린더 블록 제조 방법으로 주조되는 실린더 라이너
US5704119A (en) Method of making configured lead bushing for batteries
El-Sayed et al. Effect of mould type and solidification time on bifilm defects and mechanical properties of Al–7si–0.3 mg alloy castings
KR101453934B1 (ko) 벨트풀리의 가공방법
US11534821B2 (en) Continuous casting method for steel and reduction roll for continuous casting
US20150122027A1 (en) Evaluation of porosity in aluminum ingot
JP6340126B1 (ja) ガス吹き用ノズルの製造方法およびガス吹き用ノズル
KR20190111820A (ko) 석영 유리 도가니 및 석영 유리 도가니의 제조 방법
KR20240076192A (ko) 연속주조 주편의 품질 평가 방법
JP2014515990A (ja) 永久アルミニウム鋳造鋳型のベント
JP7098235B2 (ja) インパクト成形方法及びインパクト成形品製造方法
JP6614944B2 (ja) 金属製品の品質検査方法
JPH0342976Y2 (ko)
JPH0671628A (ja) 冷間静水圧プレス用成形型
JPH0120689Y2 (ko)
KR101546259B1 (ko) 코일제조방법
CH716924A2 (fr) Pierre, notamment pour un mouvement d'horlogerie, et son procédé de fabrication.
JP2001310250A (ja) 光学レンズブランクの成形品質精度に適合させた成形曲率設定方法および光学レンズの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination