KR20230096399A - 다이캐스팅 금형 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열변형을 최소화할 수 있는 금형 장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 다이캐스팅 금형 장치는, 용탕이 주입되는 캐비티를 형성하는 코어 블록, 상기 코어 블록을 가열하며, 열을 발생시키는 발열 코일을 포함하는 히팅 플레이트, 상기 코어 블록과 상기 히팅 플레이트을 감싸는 커버 블록, 상기 히팅 플레이트와 상기 커버 블록 사이에 삽입되어 상기 히팅 플레이트와 상기 코어 블록을 가압하는 가압 플레이트를 포함할 수 있다.

Description

다이캐스팅 금형 장치{DIECASTING MOLD APPARATUS}
본 발명은 알루미늄 등의 금속을 다이캐스팅 방식으로 성형하기 위한 금형 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 많은 부품이 주조법에 의하여 제작되고 있다. 이러한 주조 성형법 중, 특히 금형주조법은 영구적인 주형을 사용할 수 있고 사형 주조에 의한 것보다 치수 정도가 좋고 표면이 평활한 장점 때문에 대량 생산이 필요한 부품의 주조법으로 많이 활용되고 있다.
금형 주조법에서는 주조 재료가 알루미늄, 마그네슘 혹은 동 합금인 경우에는 주강이나 강철로 주형(금형)을 제작하고, 주조 재료가 철강인 경우에는 통상 흑연으로 주형을 제작하고 있다.
알루미늄 재질의 부품의 성형을 위해서는 금형 주조법이 주로 적용되는데, 이러한 금형 주조법의 적용 시에 금형이 열에 의하여 변형되는 문제가 발생할 수 있다. 금형의 변형은 제품의 품질 불량을 가져오는 주요한 원인으로 되어 있다.
또한, 금형을 이용하여 주조 제품을 생산할 때, 금형에 전달되는 열이 외부로 방출되어 열손실이 일어나는 문제가 있다.
대한민국 공개특허 제10-2017-0041623호
상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로, 본 발명은 열변형을 최소화할 수 있는 금형 장치를 제공한다. 또한, 본 발명은 열손실을 최소화할 수 있는 금형 장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 다이캐스팅 금형 장치는, 용탕이 주입되는 캐비티를 형성하는 코어 블록, 상기 코어 블록을 가열하며, 열을 발생시키는 발열 코일을 포함하는 히팅 플레이트, 상기 코어 블록과 상기 히팅 플레이트을 감싸는 커버 블록, 상기 히팅 플레이트와 상기 커버 블록 사이에 삽입되어 상기 히팅 플레이트와 상기 코어 블록을 가압하는 가압 플레이트를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 가압 플레이트는 상기 코어 블록보다 더 작은 횡단면적을 갖고, 상기 코어 블록의 중앙 부분을 가압하도록 설치될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 히팅 플레이트에서 상기 코어 블록을 향하는 표면에는 상기 발열 코일이 삽입되는 설치 홈이 형성되고, 상기 발열 코일과 상기 설치 홈 사이에는 열손실 방지를 위한 단열 공간이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 히팅 플레이트에는 단열을 위한 단열 레이어가 형성되고, 상기 단열 레이어는 유리섬유 필름을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 단열 레이어는 상기 유리섬유 필름에서 상기 히팅 플레이트를 향하는 면에 접합되며 상기 열을 반사시키는 열반사 필름을 더 포함하는 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 발열 코일과 상기 코어 블록 사이에는 상기 발열 코일에서 발생된 열을 상기 코어 블록으로 전달하는 열전도성 컴파운드가 코팅될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 발열 코일에는 회피 홈이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 가압 플레이트는 베이스부와 상기 베이스부에서 상기 히팅 플레이트를 향하여 돌출된 가압 돌기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 가압 돌기는 격자 형태로 이루어질 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 일 측면에 따른 금형 장치는 가압 플레이트를 포함하여, 가압 플레이트가 히팅 플레이트 및 코어 블록을 가압하여 지지하므로 열변형을 방지하여 불량을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 금형 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 금형 장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 제1 실시예에 따른 금형 장치를 잘라 본 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 히팅 플레이트의 일부를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 가압 플레이트를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 히팅 플레이트의 일부를 도시한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 금형 장치에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 금형 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 금형 장치를 도시한 분해 사시도이며, 도 3은 제1 실시예에 따른 금형 장치를 잘라 본 종단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 금형 장치(100)는 코어 블록(140), 히팅 플레이트(122, 123), 가압 플레이트(132, 133), 커버 블록(110)을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 금형 장치(100)는 알루미늄 등의 금속을 소재로 하여 다이스캐스팅 방식으로 제품을 제작하는 장치이다.
커버 블록(110)은 상부 커버(112)와 하부 커버(113)를 포함하며, 상부 커버(112)와 하부 커버(113) 사이에는 수용 공간(115)이 형성된다. 수용 공간(115)에는 코어 블록(140)과 가압 플레이트(132, 133), 히팅 플레이트(122, 123)가 삽입될 수 있다. 커버 블록(110)은 히팅 플레이트(122, 123)와 코어 블록(140)을 삽입하여 외부로 열이 유출되는 것을 차단한다. 커버 블록(110)은 내부에 부재들이 설치된 상태에서 볼트에 의하여 고정될 수 있다.
코어 블록(140)은 상부 코어(142)와 하부 코어(143)를 포함하며, 상부 코어(142)와 하부 코어(143)에는 제품의 형성을 위한 캐비티(145)가 형성된다. 또한, 코어 블록(140)에는 용탕이 이동하는 탕도 등이 형성될 수 있다. 성형을 위하여 캐비티(145)로 주입되는 용탕은 다양한 금속 소재 중 알루미늄 합금을 용융시켜 이용할 수 있다.
히팅 플레이트(122, 123)에는 발열 코일(125)이 설치되며, 발열 코일(125)은 열을 발생시켜서 코어 블록(140)을 가열한다. 발열 코일(125)은 전기 저항으로 열을 발생시키는 열선으로 이루어질 수 있다. 코어 블록(140)의 양쪽 면에 각각 히팅 플레이트(122, 123)가 마주하도록 배치될 수 있다.
가압 플레이트(132, 133)는 히팅 플레이트(122, 123)와 커버 블록(110) 사이에 배치되며, 2개의 가압 플레이트(132, 133)가 각각 히팅 플레이트(122, 123)와 맞닿도록 설치될 수 있다. 가압 플레이트(132, 133)는 히팅 플레이트(122, 123)의 외측에 배치되어 히팅 플레이트(122, 123)를 매개로 코어 블록(140)을 가압하며, 히팅 플레이트(122, 123) 및 코어 블록(140)이 변형되지 않도록 지지한다.
가압 플레이트(132, 133)는 코어 블록(140) 횡단면적보다 더 작은 횡단면적을 가지며, 코어 블록(140)의 중앙 부분을 가압하도록 설치될 수 있다. 코어 블록(140)에서 캐비티(145)는 코어 블록(140)의 중앙부분에 위치하며, 코어 블록(140)의 중앙 부분이 열에 의하여 상대적으로 많이 팽창한다. 코어 블록(140)보다 더 작은 횡단면적을 갖는 가압 플레이트(132, 133)가 코어 블록(140)의 중앙 부분에 배치되면 코어 블록(140)의 중앙 부분이 가압 플레이트(132, 133)에 의하여 집중적으로 가압되어 중앙 부분이 팽창하는 것을 안정적으로 방지할 수 있다.
가압 플레이트(132, 133)의 두께는 코어 블록(140)에 작용하는 가압력에 따라 상이하게 조절될 수 있다. 예를 들어 변형이 큰 코어 블록(140)이 적용되는 경우에는 두께가 큰 가압 플레이트(132, 133)가 설치될 수 있으며, 변형이 작은 코어 블록(140)이 적용되는 경어에는 두께가 작은 가압 플레이트(132, 133)가 설치될 수 있다. 즉, 가압 플레이트(132, 133)의 두께 조절에 의하여 코어 블록(140)에 가해지는 가압력이 조절될 수 있다.
본 실시예와 같이 커버 블록(110)과 히팅 플레이트(122, 123) 사이에 가압 플레이트(132, 133)가 설치되면 히팅 플레이트(122, 123)와 코어 블록(140)의 열변형을 방지할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 금형 장치에 대해서 설명한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 히팅 플레이트의 일부를 도시한 단면도이다.
도 4를 참조하여 설명하면, 본 제2 실시예에 따른 금형 장치는 히팅 플레이트(223)를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 금형 장치와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.
히팅 플레이트(223)에는 발열 코일(225)이 삽입되는 설치 홈(226)이 형성되며, 발열 코일(225)은 설치 홈(226)에 삽입될 수 있다. 설치 홈(226)은 히팅 플레이트(223)에서 코어 블록을 향하는 표면에 형성될 수 있다.
설치 홈(226)의 내면과 발열 코일(225) 사이에는 단열을 위한 단열 공간(224)이 형성될 수 있다. 이와 같이 발열 코일(225)과 설치 홈(226) 사이에 단열 공간(224)이 형성되면, 발열 코일(225)에서 외측을 향하는 표면이 히팅 플레이트(223)와 맞닿지 않고, 발열 코일(225)에서 내측을 향하는 표면은 히팅 플레이트(223) 및 코어 블록과 맞닿으므로 발열 코일(225)에서 발생된 열이 코어 블록으로 전달되어 열손실이 감소할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제3 실시예에 따른 금형 장치에 대해서 설명한다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 가압 플레이트를 도시한 사시도이다.
도 5를 참조하여 설명하면, 본 제3 실시예에 따른 금형 장치는 가압 플레이트(230)를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 금형 장치와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.
가압 플레이트(230)는 베이스부(232)와 베이스부(232)에서 돌출된 가압 돌기(231)를 포함할 수 있다. 베이스부(232)는 평판 형태로 이루어지며, 가압 돌기(231)는 히팅 플레이트를 향하여 돌출될 수 있다. 또한, 가압 돌기(231)는 격자 형태로 이루어져서 히팅 플레이트 및 코어 블록을 가압할 수 있다.
이와 같이 가압 플레이트(230)에 격자 형태의 가압 돌기(231)가 형성되면, 가압 돌기(231)가 히팅 플레이트 및 코어 블록을 더욱 균일하게 가압하여 코어 블록의 변형을 안정적으로 방지할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제4 실시예에 따른 금형 장치에 대해서 설명한다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 히팅 플레이트의 일부를 도시한 단면도이다.
도 6를 참조하여 설명하면, 본 제4 실시예에 따른 금형 장치는 히팅 플레이트(323)를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 금형 장치와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 히팅 플레이트(323)에는 단열 레이어(326)가 형성되며, 단열 레이어(326)는 히팅 플레이트(323)의 외측 표면과 둘레면에 형성될 수 있다. 여기서 외측 표면은 히팅 플레이트(323)에서 가압 플레이트를 향하는 면으로서 코어 블록을 향하는 내측 표면의 반대면을 의미한다.
단열 레이어(326)는 열을 차단하는 유리섬유 필름(326a)과 열을 반사하는 열반사 필름(326b)을 포함할 수 있다. 열반사 필름(326b)은 유리섬유 필름(326a)에 접합되며, 열을 반사하는 크롬으로 이루어질 수 있다.
이와 같이 히팅 플레이트(323)에 유리섬유 필름(326a)과 열반사 필름(326b)으로 이루어진 단열 레이어(326)가 형성되면 히팅 플레이트(323)에서 열이 외측으로 손실되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 발열 코일(325)에서 외측을 향하는 면에는 회피 홈(325a)이 형성될 수 있으며, 이에 따라 발열 코일(325)에서 외측을 향하는 부분과 히팅 플레이트(323)의 접촉 면적은 최소화되고, 회피 홈(325a)에 의하여 히팅 플레이트(323)와 발열 코일(325) 사이에 단열 공간이 형성될 수 있다.
한편, 히팅 플레이트(323)에서 코어 블록을 향하는 내측 표면 및 발열 코일(325)에는 열전도성 컴파운드(328)가 도포될 수 있다. 열전도성 컴파운드(328)는 600도씨 이상의 고온에서 내열성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다.
이와 같이 히팅 플레이트(323) 및 발열 코일(325)에 열전도성 컴파운드(328)가 코팅되면 히팅 플레이트(323) 및 발열 코일(325)에서 발생된 열이 코어 블록으로 용이하게 전달될 수 있다. 또한, 단열 레이어(326)에서 반사된 열이 열전도성 컴파운드(328)를 통해서 코어 블록으로 이동하여 열 효율이 현저히 향상될 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100: 금형 장치
110: 커버 블록
112: 상부 커버
113: 하부 커버
115: 수용 공간
122, 123, 223, 323: 히팅 플레이트
125, 225, 325: 발열 코일
132, 133, 230: 가압 플레이트
140: 코어 블록
142: 상부 코어
143: 하부 코어
226: 설치 홈
231: 가압 돌기
232: 베이스부
326: 단열 레이어
328: 열전도성 컴파운드

Claims (9)

  1. 용탕이 주입되는 캐비티를 형성하는 코어 블록;
    상기 코어 블록을 가열하며, 열을 발생시키는 발열 코일을 포함하는 히팅 플레이트;
    상기 코어 블록과 상기 히팅 플레이트을 감싸는 커버 블록;
    상기 히팅 플레이트와 상기 커버 블록 사이에 삽입되어 상기 히팅 플레이트와 상기 코어 블록을 가압하는 가압 플레이트;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 가압 플레이트는 상기 코어 블록보다 더 작은 횡단면적을 갖고, 상기 코어 블록의 중앙 부분을 가압하도록 설치된 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 히팅 플레이트에서 상기 코어 블록을 향하는 표면에는 상기 발열 코일이 삽입되는 설치 홈이 형성되고,
    상기 발열 코일과 상기 설치 홈 사이에는 열손실 방지를 위한 단열 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 히팅 플레이트에는 단열을 위한 단열 레이어가 형성되고, 상기 단열 레이어는 유리섬유 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 단열 레이어는 상기 유리섬유 필름에서 상기 히팅 플레이트를 향하는 면에 접합되며 상기 열을 반사시키는 열반사 필름을 더 포함하는 포함하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 발열 코일과 상기 코어 블록 사이에는 상기 발열 코일에서 발생된 열을 상기 코어 블록으로 전달하는 열전도성 컴파운드가 코팅된 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 발열 코일에는 회피 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 가압 플레이트는 베이스부와 상기 베이스부에서 상기 히팅 플레이트를 향하여 돌출된 가압 돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 가압 돌기는 격자 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형 장치.
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