KR20240069946A - 다이캐스팅 제품의 중공성형 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다이캐스팅 제품(10)의 내부에 중공 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로, 본 발명의 구성은 제품 형상을 형성하기 위한 금형(11) 내부의 캐비티에 예비 중공 형상재(20)를 투입하는 단계; 제품 성형시의 용탕 압력에 의해 예비 중공 형상재(20)가 변형되지 않고 견딜 수 있도록 상기 예비 중공 형상재의 내부에 일정압력의 유체(40)를 주입하는 단계; 상기 금형 캐비티에 용탕을 고속고압으로 투입하여 상기 예비 중공 형상재를 둘러싸는 제품을 성형하는 단계; 상기 금형에 용탕 투입후에 상기 예비 중공 형상재 내부에 충진된 유체를 신속히 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

다이캐스팅 제품의 중공성형 방법 {Hollow Forming Method of Die Casting Products}

본 발명은 다이캐스팅 제품 내부의 중공 형성방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차 부품의 열발생 방지를 위한 냉각수 순환경로를 형성하는 것과 같이 내부에 중공형상이 있는 다양한 중공제품을 성형 할 수 있도록 하는 새로운 중공형상 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 다이캐스팅 공법은 알루미늄이나 마그네슘과 같은 비철금속을 성형하는 공법으로서 용융된 금속(용탕)을 고속, 고압으로 금형내에 사출하여 주조하는 방법이다. 이러한 다이캐스팅 공법은 생산성이 높고 가격이 상대적으로 저렴하기 때문에 자동차산업이나 전기전자 산업은 물론 건설, 유통등에 걸쳐 넓게 사용되고 있다.

다이캐스팅 공정은 금속재료의 용융공정, 금형내로 주입공정, 냉각/응고공정 및 취출 등으로 구성된다. 용융공정은 적정 온도로 용융금속 가열하여 용융시키는 것이고, 주입공정은 금형내로 공기나 가스가 최대한 유입되지 않도록 고속고압으로 주입된다. 주입된 후에는 용융금속이 금형내에서 냉각되어 응고되도록 기다린 후 금형에서 제품을 취출하게 된다, 취출된 후에는 세척, 다듬질, 비파괴검사를 함으로써 다이캐스팅 공정이 마무리된다.

이러한 다이스팅 제조 방법에서, 제품의 내부에 중공 형상을 만들기 위해 금형내에 삽입하는 것을 코어라고 한다. 코어는 중공제품을 제조하는 데 사용된다. 코어는 주조 중에 용융 금속의 열과 압력에 대해 그 형상을 유지하기에 충분한 기계적 강도를 가져야 하는 반면, 주조 후 주조품으로부터 용이하게 제거될 수 있어야 하기 때문에 코어의 재료로서는 모래, 열경화성 수지 및 나트륨이 일반적으로 사용된다. 그러나 종래 코어는 가압성형 할 수 있는 코어의 크기와 형상에 많은 한계가 따르고, 고압 주조 성형 이후 코어의 결합력에 의해 제거가 쉽지 않다는 문제점이 있다.

한편, 종래 대한민국 등록특허 제 10-1965669 호('고압 다이캐스팅용 코어 및 고압 다이캐스팅 코어 제조방법') 및 등록특허 제 10-1831212호('중공제품 제조방법')에서는 강관의 내부에 용탕의 압력에 버틸 수 있는 강도를 가진 비용해성의 입자상 물질을 충진하고, 강관을 금형에 장착하여 강관에 의해 중공이 형성된 다음에 용탕을 주입하고, 응고 후 강관에서 입자상 충진재를 제거하도록 하는 중공제품 제조방법에 대해 개시되어 있다.

그러나 종래의 제조방법에 있어서, 강관에 충진재를 삽입하고 제거하기 위해 별도의 공정을 추가해야는 번거로움과 강관 외에 복잡한 형태의 중공형상에는 적용이 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로, 속이 비어 있는 예비 중공형상재(20)를 금형(11)내에 장착하고, 고압의 압력에 견딜 수 있도록 외부와 연결된 입출구(32)를 통해 예비 중공형상재 내로 일정압력의 유체(40)를 주입하고, 성형이 완료되고 나면 연결된 입출구(32)를 통해 빠르게 유체를 제거하여 다이캐스팅 성형과 동시에 중공형상이 형성될 수 있도록 하는 다이캐스팅 제품의 중공 형성방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 상기 제품의 형상을 형성하기 위해 금형(11)내에 예비 중공형상재(20)를 장착하는 단계; 제품 성형시 용탕 압력에 예비 중공형상재가 견딜 수 있도록 금형과 연결된 입출구(32)를 통해 예비 중공형상내로 일정압력의 유체(40)를 주입하는 단계; 상기 금형의 캐비티에 용탕을 투입하여 상기 예비 중공형상재를 둘러싸는 제품(10)을 성형하는 단계; 상기 제품의 성형 완료 후에 연결된 입출구를 통해 빠르게 유체(40)를 제거하는 단계; 상기 유체 제거 후 금형으로부터 제품을 취출하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 제품의 중공 형성방법이 제공된다.

상기 예비 중공형상재(20)는 금속재질로 구성되어 상기 금형내에서 고정될 수 있도록 고정부(13)를 구성하고 있으며, 유체를 주입/배출하기 위한 입출구부를 구성할 수 있다.

상기 예비 중공형상재(20)는 원통의 원통파이프 형상에 적용시 별도의 준비없이 중공성형이 가능하며, 원통파이프 외에도 스파이어럴, 블록, 타원 등 다양한 형태로 구성이 가능하다.

본 발명의 중공제품 제조방법은 예비 중공형상재(20)의 입출구를 통해 일정압력의 유체를 주입하여 다이캐스팅 성형시고압에 견딜 수 있도록 하고, 성형후에는 빠르게 유체를 배출함으로써 성형과 동시에 중공형상이 형성될 수 있도록 하는 장점이 있다. 원통파이프 형상 외에도 예비 중공형상재의 형태에 관계없이 성형이 가능하며, 복잡 다양한 형태의 중공형상에 적용이 가능하다. 충진되는 유체(40)는 회수하여 재사용할 수 있으므로 친환경적으로 제품생산이 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의해 성형된 중공제품의 일례를 보여주는 사시도
도 2는 본 발명의 중공제품의 성형하기 위한 금형의 내부 상태를 보여주는 사시도
도 3은 도 2에 도시된 금형내에 예비 중공형상재가 결합된 상태를 보여주는 단면도
도 4는 도 3에 도시된 예비중공형상재의 입출구부에 유체이동관이 결합된 단면도

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다. 상기 본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다. 도면에서 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 사용한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도면을 참조하면, 본 발명의 다이캐스팅 성형시 중공형상 성형방법은 금형 캐비티내에 예비 중공형상재(20)를 장착하는 단계; 제품 성형시 용탕 압력에 예비 중공형상재가 찌그러지지 않고 견딜 수 있도록 금형과 연결된 입출구를 통해 예비 중공형상재 내로 유체(40)을 주입하는 단계; 상기 금형의 캐비티에 용탕을 투입하여 상기 예비 중공형상재를 둘러싸는 제품(10)을 성형하는 단계; 상기 제품의 성형 완료 후에 연결된 입출구를 통해 빠르게 유체를 제거하는 단계; 상기 유체제거 후 금형으로부터 제품을 취출하는 단계를 포함한다.

상기 예비 중공형상재(20)의 내부에 주입되는 물질은 적당한 점도와 함께 열에 견딜 수 있는 내열성을 가지고 있는 유체(40)로 이루어 진다. 상기 유체는 예비 중공형재(20)가 금형 캐비티 내에 장착된 후에 예비 중공형상재의 입출구를 통해 일정압력이 될때까지 주입되고, 밸브(41)를 닫아 유체의 움직임이 없도록 하여 용탕이 주입될 때 주입 압력에 의해 찌그러지는 것이 방지될 수 있도록 할 수 있다. 용탕이 주입된 후에는 신속하게 밸브(41)를 열어 예비 중공형상재 내부에 주입된 유체(40)를 회수한다. 용탕의 주입과 유체의 회수가 순차적으로 진행되고 나면 예비 중공형상재와 용탕이 일체화된 다이캐스팅 제품(10)이 성형될 수 있다.

한편, 상기 예비 중공형상재(20)는 내부가 비어있는 금속재질로 구성되어 주입되는 용융금속의 온도에 충분히 견딜 수 있으며, 입출구부를 통해 유체의 누설없이 유체가 예비 중공형상재 내부로 주입될 수 있다.

한편, 상기 금형은 고정부(11)와 가동부(12)가 결합되어 구성될 수 있는데, 상기 예비 중공형상재(20)가 결합되는 홈(13)이 구비되어 있고, 고정부 홈사이에 예비 중공형상재(20)를 끼우고 가동부(11)를 움직여 홈(13) 사이에 예비 중공형상재(20)가 고정될 수 있도록 한 상태에서 예비 중공형상재의 입출구부에 유체이동관(33)을 결합하여 유체를 주입할 수 있다. 상기 유체이동관의 끝 부분에는 예비 중공형상재의 입출구부와 연결할 수 있는 결합부(32)가 연결되어 있고 반대편에는 유체의 이동을 위한 펌프와 저장을 위한 탱크가 구성될 수 있다.

상기 예비 중공형상재의 입출구부는 결합부(32)와 신속하게 결합, 분리 될 수 있도록 원통형으로 하는 것이 바람직하다.

상기 결합부에는 신속하게 예비 중공형상재의 입출구부 외측과 결합할 수 있는 조임장치(31)와 내부를 통해 유체를 주입, 배출할 수 있는 유체이동관(33) 및 밸브(41)를 포함 할 수 있다.

한편, 예비 중공형상재가 원통형 파이프와 같이 양단에 입출구부가 있을 경우 양단을 모두 폐쇄할 수 있도록 결합부를 여러 개 구성하고, 일단의 결합부에 연결된 밸브를 통해 유체를 주입, 배출하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 제조되는 중공형상 다이캐스팅 제품은 예비 중공형상재의 형상에 따라 여러 가지 다양한 중공제품으로 활용될 수 있다.

원통형 파이프와 같은 중공형상 다이캐스팅 제품은 방열을 위한 알루미늄 쿨링 히트싱크 등에 채용될 수 있으며, 이러한 경우, 발열이 생기는 부품의 표면에 장착되고 상기 다이캐스팅 제품 내부로 냉각수가 순환되어 부품을 냉각시킬 수 있다.

일정한 모양을 가지는 중공형상 제품의 경우 자동차용 워터펌프 하우징과 같이 언더컷으로 인해 다이캐스팅 생산이 어려운 제품에 적용할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 상세하게 설명하였다. 실시 형태는, 본 발명을 실시하는데 있어서 구체적인 예를 나타낸 것에 지나지 않는다. 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다. 실시 형태의 내용은, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것이 아니고, 발명의 사상을 일탈하지 않는 범위에서, 구성 요소의 변경, 추가, 삭제 등이 설계 변경이 가능하다.

10.중공형상제품 11.금형 20.예비 중공형상재 31.조임장치
32.결합부 33.유체이동관

Claims (3)

1. 다이캐스팅 금형(11)내에 예비 중공형상재(20)를 장착하는 단계; 제품 성형시 용탕 압력에 예비 중공형상재가 견딜 수 있도록 금형과 연결된 입출구를 통해 예비 중공형상내로 일정압력의 유체(40)를 주입하는 단계; 상기 금형의 캐비티에 용탕을 투입하여 상기 예비 중공형상재를 둘러싸는 제품(10)을 성형하는 단계; 상기 제품의 성형 완료 후에 연결된 입출구를 통해 빠르게 유체를 제거하는 단계; 상기 유체제거 후 금형으로부터 성형된 제품을 취출하는 단계를 포함하되,
   상기 예비 중공형상재는 속이 빈 금속재질로 이루어져 홈(13)이 있는 금형내에 장착되고, 입출구를 통해 유체를 주입하고, 성형이 완료된 후 입출구를 통해 유체를 배출한 다음 성형 완료된 중공제품을 금형으로 부터 취출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 제품의 중공 형성 방법
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 다이캐스팅 금형에는 예비 중공형상재가 결합되는 홈(13)이 구비되고, 유체를 주입하기 위한 유체이동관(33)이 구성되어 있으며, 상기 유체이동관의 끝 부분에는 중공형상재의 입출구부와 연결할 수 있는 결합부(32)를 포함하되,
   상기 결함부에는 신속하게 결합할 수 있는 조임장치(31)와 유체를 주입, 배출 할 수 있는 밸브(41)를 포함하는 다이캐스팅 제품의 중공 형성 방법
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 예비 중공형상재의 입출구부는 1개이상의 원통형상으로 구성되는 다이캐스팅 제품의 중공 형성 방법