KR890004167B1 - 저압주조의 용융금속 접종방법과 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

저압주조의 용융금속 접종방법과 장치

제1도는 본 발명에 따른 장치의 개략적인 부분단면도.

제2도는 본 발명이 적용되는 폐쇄형 샌드모울드의 단면도.

제3도는 본 발명이 적용되는 유사한 샌드모울드의 단면도.

제4도-제8도는 본 발명에 따른 저압주조 및 접종의 여러단계를 설명하는 개략적인 부분단면도.

제9도-제13도는 시간의 함수로서 그리고 제4도-제8도의 각 단계에 대응하는 레이들내 기체압력의 변화를 보인 좌표.

제14도 및 제15도는 접종선을 사용하는 예를 보인 개략단면도.

제16도 및 제17도는 레이들내의 압력과 시간의 함수로서의 변화를 보인 제14도 및 제15도에 대응하는 좌표.

제18도는 본 발명을 통기구를 갖는 모울드에 적용한 예를 보인 제2도에 유사한 단면도.

제19도는 제18도에 대응하는 레이들내의 압력과 시간에 의한 변화를 보인 좌표.

제20도는 수직결합면을 가지며 또한 코아를 갖는 모울드에 본 발명을 적용한 예를 보인 단면도.

제21도 및 제22도는 각각 종래 기술과 본 발명에 따른 저압주조방법에 의하여 접종된 구상흑연주철 성분의 100배 현미경사진.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 레이드 2 : 챔버

3 : 주조주입관 4 : 통공

5 : 가스 8,9 : 모울드상측부와 하측부

10 : 내부주조공간 11 : 주입공

13 : 접종선 14 : 릴

M : 용융금속 A,B,C : 모울드

본 발명은 저압으로 주조되는 용융금속에 접종제를 접종하는 저압주조의 용융금속 접종방법과 장치에 관한 것이다.

주지한 바와 같이 층상, 구상 또는 버미큘라(Vermicular) 흑연주물의 접종은 저압 주조기술, 즉 용융금속에 0.2-1.5바아 정도의 비교적 낮은 압력을 가하여 용융금속을 모울드내에 강제로 끌어올려 주조하는 방법에 의한 경우에는 미리 모울드내에 넣은 분말상의 페로실리콘과 같은 접종제를 사용하여 실시할 수 있다.

일반적으로 페로실리콘 또는 기타의 흑연화 재료를 사용하는 주물의 접종은 흑연화를 촉진하는 것을 목적으로 하는 것이 오랫동안 알려진 바 있다. 즉, 주물의 충격에 대한 강도를 향상시키기 위하여 주물을 응고시키는 경우에 유리 그라화이트를 형성시키는 것이며 이러한 접종은 모울드에 용융금속을 주입할 때 모울드에 보다 접근시켜 실시하면 보다 효과적이라는 것도 알려져 있다. 모울드의 내부에서 접종이 행해지는 경우도 있었다. 실제로 용융금속의 접종효과는 지속성이 없고 수분후에 약화된다. 이 때문에 접종과 모울드내 용융금속의 주입과의 시간 간격을 너무 길게 하는 것은 피해야 한다. 또한 무단(無斷)의 접종선을 사용하는 방법도 알려져 있다. 이러한 접종선은 릴에 감아 놓으면 기계적인 하역이 용이하고 접종재료의 양을 정확하게 정량할 수 있고, 또한 용융금속중에 쉽게 용해될 수가 있다.

프랑스특허 제2,276,124호에 의하면, 처리 해야할 용융금속이 채워지는 모울드의 내부에 매달리는 가늘고 긴 반응금속을 부가 하는 방법이 알려져 있다. 용융금속의 높이가 모울드내에서 상승하면 반응부재가 용융금속내에서 용해되어 반응금속이 용융금속내에 확산된다. 모울드에는 중력에 의하여 용융금속이 공급된다. 따라서 주조방법은 하강식이다. 모울드내부에 긴 반응부재를 매다는 것은 아무런 문제가 없다. 이러한 배치는 수동으로 이루어지고 접종은 모울드내부에서 행하여진다.

프랑스특허 제2,278,432호는 릴에서 풀어져 모울드내에 설치된 소형 용기내에 수직으로 매달려 공급되는 무단의 접종선이 사용되는 것을 보이고 있다. 이 용기는 처리하는 용융금속의 통로상에 위치하고 이 통로는 수직주조게이트와 주조공간,즉 모울드사이의 탕도를 지난다. 접종선의 하단부가 매달려 있는 이 중간의 접종용기를 통하여 지나는 용융금속의 속도 때문에 용융금속의 균일한 접종이 어렵다.

이와 같은 불균일한 접종의 위험성은 주물의 형상이 복잡하거나 주물이 얇은 형태인 경우에 더 커진다. 실제로 용융금속의 응고가 신속히 이루어지므로 이러한 용융금속의 응고가 용융금속에 접종선이 완전히 용해되기전에 완료되어 접종이 불완전하고 분균일하게 된다.

또한 1982년 2월 16일자의 문헌 "Giesserei-Praxis(주조의 실제)" 제3호 29-36페이지에 의하면 릴에서 풀어지는 접종선을 사용한 주물의 접종기술도 알려져 있고, 이 접종선은 주조탱크, 즉 레이들(ladle)에서 연장된 중력게이트의 중심선상에 공급된다. 따라서, 용융금속은 모울드의 수직게이트에 공급되기 직전에 접종선과 소정의 길이에 걸쳐 접촉하므로 균일한 접종이 기대될 수 있다.

그러나 이상 3가지의 종래 방법은 용융금속의 중력에 의하여 수직으로 공급되는 경우이며, 저압으로 용융금속이 하부로부터 수직방향으로 모울드에 채워지는 상승 주조방식의 경우는 아니다.

그런데, 저압으로 주물을 상승주조하는 기술에 있어서, 접종선을 사용하여 접종을 하는 경우에는 용융금속의 모울드 주입구가 동시에 접종선의 공급구이기도 하므로 이 주입구에 접근할 수 없다는 문제가 있다. 실제로 용융금속의 주입구는 이 용융금속의 상승주입관, 즉 가압 레이들에서 출발하는 상승주입관의 상부 노즐과 밀폐 접촉되게 배치되어 있다. 그러므로 모울드의 주입구는 접종선을 풀어주기 위하여 접근할 수 없다. 이 문제는 통기공을 설치한 모울드(주조공간이 대기와 연통하는 모울드)에 대하여서도, 폐쇄형 모울드(통기공이 없어 대기와 연통되지 않는 모울드)에 대해서도 종종 일어난다. 또한 저압상승주조기술은 접종재료를 삽입하기위한 내부주조 공간으로부터의 상류측에 통기공이나 용기를 포함하지 않는다.

본 발명은 저압주조기술의 금속 또는 샌드모울드에 있어서, 선, 즉 와이어형태의 접종선을 이용하는 접종의 문제점을 해결한다. 이를 위하여 본 발명의 목적은 저압하에 주조되는 용융금속의 처리, 특히 주물의 접종방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것으로, 주조단계가 저압하에 내부공간을 갖는 모울드에 이 모울드의 하측에 위치하는 가압주조레이들의 용융금속을 상승주입시켜 행하여지며, 모울드에는 이 모울드에 용융금속을 주입하기 위한 통공에 상승주입관이 연결된 것에 있어서, 용융금속이 상승주입관의 상부와 모울드 주입공사 이에 위치하는 주조노즐상부에서 측정된 모울드의 높이보다 길이가 길고 주조공간을 가로질러 매달린 접종선에 의하여 처리되며 모울드의 하측과 그 외측에 위치하는 접종선의 하측부는 주입관의 축선에서 사전에 결정된 길이만큼 처리되도록 용융금속내에 잠기고, 주조의 선행단계에서 접종선의 하측단부가 주입관내 용융금속의 상부레벨의 직상부에 위치하며, 다음 단계에서 주조레이들내의 기체압력이 상승되어 용융금속의 레벨이 모울드주입공의 높이까지 높아지도록하고, 주조압력과 레벨이 용융금속을 처리하는데 요구된 시간동안 유지되며, 주조레이들의 압력이 선행단계의 상부까지 상승되어 용융금속이 모울드의 내부주조공간으로 상승하여 이를 채운다.

이러한 방법을 수행하기 위한 장치는 저압하에 용융금속을 공급하기 위한 주조레이들을 포함하고 내부주조공간을 구성하는 모울드가 레이들의 상부에 배치되어 상승주조주입관으로 연결되며, 주조노즐이 모울드의 하측 주입공과 주입관의 상측단부에 밀폐착설된 것에 있어서, 모울드의 상측부가 용융금속처리를 위한 접종선이 삽입될 수 있고, 내부주조공간으로 개방되어 있으며 상승주조주입관의 수직축선과 일치하는 통로를 갖음을 특징으로 한다.

접종선은 릴로부터 모울드 상측부의 통공과 모울드 하측부를 통하여 공급되어 접종선의 하측단부는 모울드의 하측면을 지나 연장된다. 통로와 접종선 사이의 환상공간은 밀폐될 수 있다.

이러한 방법과 장치에 의하여, 측히 접종선을 이용하여 주철을 접종하는 경우에, 균일한 접종과 접종후 모울드내 용융금속의 신속한 주입이 저압주조기술에서 완벽하리만큼 만족스럽게 이루어진다. 실제로, 접종 단계는 모울드내에 용융금속의 신속한 주입단계이전에 수 초의 짧은 시간동안에 행하여지며 이러한 시간은 용융금속내에 잠긴 접종선의 완전한 용해가 이루어지도록 하는데 충분한 시간이므로 모울드내에서 주물이 완벽하게 접동된다. 더우기 접종시간은 임의로 변경될 수 있다. 접종에 사용되는 부분은 내부주조공간을 가로질러 지나는 접종선 부분이 아니라 모울드의 하측면을 지나 외측으로 연장된 부분이 접종에 사용된다.

그러나, 종래기술에 있어서는 모울드내에서의 접종이 모울드의 용융금속 주입장치와 접종되는 용융금속의 공급속도에 의하여 좌우되며, 동시에 용융금속이 중력으로 모울드에 채워지므로 접종이 충분히 이루어질 시간적 여유가 없어 때때로 불완전하고 불균일한 접종이 이루어진다.

본 발명에 있어서는 용융금속내에 접종재료가 용해될 수 있는 충분한 시간(접종단계)가 접종된 용융금속이 모울드에 충분히 채워질 수 있는 시간이 주어지며 연속과정에서 이들 두 시간이 서로 관계없이 주어지고 그 지속시간을 용이하게 조절할 수 있다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 제1도에서, 본 발명에 근거하고 본 발명에 의한 저압주조를 위한 장치는 기체압력으로 압력이 가하여지는 주조레이들(1)과, 레이들의 주조노즐에 연결된 폐쇄형 모울드(A)로 구성된다. 레이들은 예를 들어 차끓이는 주전자 형태이고 거의 완전히 폐쇄된 챔버(2)와, 레이들의 저면에 형성된 통공(4)에 의하여 챔버(2)와 연결된 주조주입관(3)으로 구성된다. 레이들 챔버(2)와 주입관(3)내의 용융금속(M)은 예를들어 공기, 알곤 또는 질소등의 기체를 이용한 가스도관(5)에 의하여 가압된다. 또한, 이 도관(5)은 슬라이드 밸브(도시하지 않았음)에 의하여 유출구에 연결될 수 있다. 레이들에 용융금속을 공급하는 것은 커어버(6)로 밀폐되는 대형 개방부를 통하여 이루어진다.

물론, 레이들(1)은 중간에 상승주조주입관을 갖는 것으로 대체될 수 있고, 프랑스특허 제2,367,566호에 기술된 바와 같이 기체압력과 상승주조주입관내 용융금속(M)의 레벨(N)을 조절하기 위한 장치가 구비될 수 있다.

축선XX을 갖는 주입관(3)은 그 상부에 모울드(A)의 주입공에 밀폐삽입되는 재두원추형 주조노즐(7)을 갖는다. 수평연결부를 따라 조립되는 두 부분(8)(9)으로 구성된 모울드(A)는 내부주조공간(10)과, 주조노들(7)상에 밀폐삽입되는 재두원추형 주입공(11)을 갖는다.

용융금속압력은 주조공간(10)의 전체에 걸쳐 작용하므로 모울드의 두 부분은 스크류 클램프(12)와 같은 공지의 수단으로 밀폐결합되어야 한다. 상측부(9)의 상부에는 주입공(11)의 축선XX을 따라서 금속 접종선(13)의 통로를 형성하는 통공(9a)이 형성되어 있다. 접종선(13)은 릴(14)로부터 공급되고 노즐(7)의 기부상측에서 측정된 모울드의 높이(h)보다 긴 길이(L)로 모울드(A)의 상부면 하측으로 연장된다.

모울드의 하측면 하측으로 하강된 접종선의 길이는 상승주조주입관(3)내의 용융금속에 잠기는 접종선의 길이(H)가 주조공간(10)내에 주입되는 용융금속에 요구되는 접종재료의 양과 같은 길이이다.

모울드(A)가 샌드모울드인 경우(제2도), 접종선은 상측부(9)의 상부에 형성되고 접종선(13)의 직경에 일치하는 소공을 통하여 공급된다. 만약 모울드(A)가 금속인 경우(제1도와 제3도), 그 상측부는 접종선이 지나는 통공(9a)(제1도), 또는 결합제로 소결된 모래 또는 다른 내화 물질로 된 플러그(16)로 폐쇄되는 통공(15)을 가지며, 플러그(16) 자체에 접종선(13)을 공급하기 위한 통공(9a)이 형성되어 있다(제3도).

용융금속(M)은 구상흑연의 주철, 충상흑연의 주철, 또는 킬드강, 또는 초합금(즉, 철, 니켈 및 크롬, 또는 니켈, 크롬 및 코발트를 각각 20% 이상 함유하는 오오스테나이트합금이나 철의 함량이 20% 미만이며 니켈 또는 코발트를 베이스로하는 합금)일 수 있다. 또한 용융금속(M)은 알루미늄, 알루미늄합금 또는 동합금일 수도 있다.

접종선(13)은 구상흑연주철, 가연성 주철인 충상흑연주철인 경우 페로실리콘(75%, 나머지는 강철베이스임)과 같은 접종재료를 베이스로 한다. 용융금속(M)이 강철인 경우 페로실리콘 베이스와 접종선이 사용될 수 있다. 접종선(13)은 접종재료로 피복한 강철선, 즉 피복접종선일 수 있다(내부에 접종재료가 장입된 관상부재일 수도 있다).

주철의 처리를 위하여, 접종선(13)은 마그네슘, 철-규소-마그네슘합금, 회토류, 티탄, 비스머스라도 좋다. 처리되는 용융금속(M)(탈산처리됨)이 강철 또는 초합금인 경우 접종선(13)은 알루미늄, 실리콘칼슘, 규소, 망간 또는 회토류일 수 있다.

또한 접종선(13)은 페로실리콘이외에 환상의 노들(nodule)을 얻기 쉽게하기 위하여 유리그라파이트의 노듈 현상화 과정을 개선하는 회토류를 포함하거나 또는 그라파이트 노듈의 수를 증가시키는 비스머스를 포함할 수 있다.

용융금속(M)이 알루미늄인 경우에 접종선(13)은 스트론튬 또는 나트륨일 수 있다.

작용

본 발명 장치는 프랑스특허 제2,367,566호에 따라 챔버(2)내의 기체압력으로 주입관(3)내의 용융금속 레벨(N)은 변화시켜 다음과 같이 접종 및 주조를 위하여 사용된다.

(1) 접종선 : 모울드 A에 근접시켜 접종선(13)을 공급(제4도 및 제9도)

시간 t-2에서 (제9도), 레이들(1)의 챔버(1)는 가압되지 않고, 주입관(3)에서 용융금속(M)의 레벨(N)은 낮다. 접종선(13)은 릴 장치를 사용하여 모울드(A)에 공급된다.

(2) 접종전 : 접종선(13)의 배치(제5도와 제10도)

시간 t-1에서 (제10도), 챔버(2)는 아직 가압되지 않는다. 레벨(N)이 동일한 위치에 머물러 있으나, 접종선(13)은 주입관(3)의 축선XX을 따라 모울드(A)를 통하여 연장되고, 접종에 사용되는 양에 해당하는 길이만큼 매달려 연장된다. 접종선의 하측단부는 레벨(N)의 직상부측에 근접한다.

(3) 예압 PO 하에서의 접종단계(제6와 제11도)

모울드(A)는 제1도에서 보인 바와 같이 주입관(3)의 주조노즐(7)상에 배치된다. 용융금속(M)상부에 예압 PO의 기체압력이 가하여지고 이로써 주입관(3)내의 용융금속은 레벨(N₁)까지 상승한다. 즉 모울드(A)의 하측면에서 주조공간(10)에 근접하여 주입관(3)의 상측부 바로 아래까지 상승한다. 레벨(N)보다 낮은 주입관(3)에서의 접종선 침지레벨(H)는 접종을 위하여 용융금속(M)에 용해되어야하는 접종선의 양과 일치한다. 만약 높이(H)에서 접종제의 양이 불충분하다면 접종선(13)은 용융금속(M)에 용해되는 접종선의 양이 충분하게 될때까지 릴(14)로부터 풀어 공급할 수 있다.

이 단계에서, 과정은 제11도의 압력/시간 좌표에서 점(a)에 이르며 상승선분 Oa의 과정을 거쳐 예압 PO는 레벨(N₁)에 상당하도록 상승된다. 이러한 예압은 잠긴 접종선 길이(H)가 완전히 용해될 때까지 제11도의 선분ab에 해당하는 시간동안 유지된다. 선분ab에 해당하는 접종시간은 수 초에 지나지 않으며(평균2-3초), 이 시간은 조절될 수 있다.

(4) 주조(제7도 및 제12도)

챔버(2)내의 기체압력은 제12도에서 점b에서 점c까지 상승하여 주조압력 PC에 이른다. 이로써 용융금속(M)은 이 용융금속이 모울드의 주조공간(10)(제7도)내에 채워질 때가지 이 주조공간내에서 상승한다. 용융금속이 주입관(3)으로부터 주조공간(10)의 내부로 주입되었을 때에 이 용융금속은 이제 막 용해된 접종물질과 혼합되어 균일한 접종이 완벽하게 이루어진다.

레이들(1)내에서 이러한 주조압력 PC는 제12도에서 선분 cd에 해당하는 시간, 즉 주조공간(10)내에서 용융금속이 응고되는 충분한 시간동안 유지된다.

(5) 주물의 응고와 레벨(N₁)으로의 압력강하(제8도와 제13도)

모울드(A)내에서 주물이 응고되는시간(이 시간은 경험으로 알 수 있다)이 지난후, 침버(2)내의 압력은 주조압력 PC로부터 제11도에서 보인 바와 같이 예압 PO보다 약간 높은 예압 레벨Po1으로 강하된다.

따라서 상승주조주입관(3)내에서 용융금속의 레벨은 용융금속이 주조공간(10)내에서 주물로 주조되어 소모된 양 때문에 레벨(N₁)에 그대로 복귀한다. 이러한 용융금속의 소모량으로 예압 PO보다 높은 예압 Po1을 필요로 하다. 제13도에서, 이러한 압력강하는 하강선분 de에 해당하며, 이후에 압력 Po1에서 레벨선분 ef가 이어지고 이 시간에 주조 과정을 모울드가 개방 또는 분리되고 모울드내에 새로이 용융금속이 채워질 수 있도록 준비된다. 이로써 압력/시간 변화의 싸이클 O-a-b-c-e-d-f가 완료한다.

용융금속이 모울드내에서 응고되고 주입관(3)내에서 여분의 용융금속이 하강된 후에, 접종선(13)은 일부가 용융되거나 응고된 주물내에 고체상태로 일부 매입된다. 어느 경우든지 모울드(A)가 분리되었을 때에 접종선(13)은 모울드의 상부면 높이에서 절단될 수 있으며, 이후에 주물로부터 남아 있는 접종선 부분이 제거될 수 있다.

접종의 결과(제21도 및 제22도)

주조 및 접종된 주물의 현미경사진(제22도)은 흑연 노듈이 매우 규칙적으로 분포되어 있음을 보이고 있다. 이로써 용융금속내에서 접종 효과의 손실 없이 접종직후 용융금속을 모울드에 주입하고(제7도 및 제12도 용융금속이 주조공간(10)내로 주입될 때에 용융금속과 이에 용해된 접종물질의 혼합으로부터 얻어지는 주입관(3)내에서의 완벽에 가까운 접종(제6도 및 제11도)으로 흑연화가 균일하게 이루어짐이 입증된다. 이러한 페라이트 조직에 있어서는 적정크기의 흑연 노듈의 밀도가 높아 주물조직이 매우 균일하게 된다.

제21도는 비교를 위하여 동일한 저압주조기술 이용하였으나 주조공간내에 페로시리콘 분말과 같은 접종 물질을 주입하는 것과 같은 종래의 방법으로 접종된 구상흑연 주물의 현미경사진을 보인 것이다. 이러한 조직에서 흑연 노듈은 퍼얼라이트가 10% 이하이고 주조공간(10)내에서 용융금속과 분말 접종물질의 불균일한 혼합으로 인한 주조공간내에서 접종물질 분말의 규칙적인 분포가 이루어지지 않아 흑연 노듈의 분포와 크기가 제22도에서 보인 경우보다 크게 불규칙함을 보이고 있다. 제21도와 제2도의 현미경사진은 5mm 이상의 동일 두께를 갖는 영역을 촬영한 것이다.

또한 제22도의 조직은 퍼얼라이트 비율이 10% 이하로 낮다. 주물의 냉각이 초기 주조상태에서 퍼얼라이트 조직을 형성하는 경우에(제21도와 제22도의 경우는 아니다), 종래의 접종기술이 전혀 영향을 주지 않으나 본 발명의 접종 방법은 초기주조상태에서 얻어진 퍼얼라이트의 비율을 줄일 수 있도록 한다.

기타

접종 단계에서, 이미 용해된 접종물질의 양이 불충분한 경우 주조공간이 요융금속으로 채워지기 전에 접종선(13)을 좀 더 내려 주입관(3)내의 용융금속내에 용해시킬 수 있다.

접종 후에, 접종선(13)이 주조공간(10)에 채워진 용융금속내에 잠기도록 모울드에 고정된 상태로 남겨 놓는 대신에 (제7도 및 제8도). 이 접종선(13)을 용융금속이 상승하여 응고될 때에 인출해 낼 수 있다(제14도와 제15도).

제14도와 제16도에 따라서, 접종선(13)은 용융금속에 접종선의 하측단부가 닿지 않게한 상태에서 용융금속이 주조공간(10)내에서 상승할때에 인출해낸다. 도시된 레벨(N₂)은 챔버(2)의 압력좌표(제16도)에서 압력 Pb1의 점b1에 해당한다.

용융금속이 응고된 후에(제15도와 제17도), 접종선은 무울드의 외부에 놓여 다음 접종을 위하여 다시 공급되도록 준비되어 있다. 레벨(N₁)은 압력 PO1 하에 모울드(A)의 바로 아래로 떨어지나(제17도는 제13도와 동일 하다), 접종선이 주물내에 잠겨있지 않고 절단할 필요가 없어 시간을 절약할 수 있다.

다른 변형예로서, 접종선(13)은 모울드가 용융금속으로 채워지기 시작하기 전이라도 모울드(A)로부터 인출해낼 수 있다.

통기공를 갖는 모울드(제18도와 제19도)

만약 모울드(B)가 상측부(9)를 통하여 주조공간(10)과 대기 사이를 연결하는 통기공(17)을 가지며, 특히 이 통기공(17)이 용융금속주입공(11a)의 축선XX상에 위치하는 경우, 접종선(13)은 이 통기공을 통하여 모울드에 용이하게 공급할 수 있다. 그리고 접종후 주조레이들내에서 압력이 상승하여 주조공간(10)을 용융금속으로 채운다(제19도).

제19도의 점b는 접종후 모울드(B)가 용융금속으로 채워지기 직전의 압력과 시간의 위치를 보인 것이다. 상승선분 bc는 용융금속이 모울드의 상측면에 이를때까지 주조공간(10)에 용융금속을 주입하도록 챔버(2)내에서 압력이 상승하는 것을 보인 것이다. 레벨선분 cc1은 용융금속이 통기공(17)에서 응고할 때까지 유지되는 압력을 보인 것이며, 이러한 압력때문에 모울드(B)는 폐쇄형으로 변형된다. 이와 같은 응고는 신속히 이루어지므로 선분 cc1은 매우 짧다.

상승선분 C1-C2는 여분의 용융금속이 주조공간으로 공급되어 통기공부분에 해당하는 공급량의 손실과 수축을 보상할 수 있도록 하는 챔버(2)내에서의 압력상승을 보인 것이다. 제19도의 나머지부분은 제13도와 동일하다.

코아를 갖는 수직모울드(제20도)

끝으로, 제20도는 주조공간(18)이 형성되어 있고 샌드코아(19)를 가지며 축선XX을 중심으로 하여 대칭인 수직결합형 모울드(C)에 본 발명을 적용한 예를 보인 것이다. 엔진 매니폴드와 같은 형태의 이 모울드는 두개의 가압판(22)(23)으로 상대측에 대하여 가압된 두 부분(20)(21)으로 되어 있다. 코아(19)는 상측지지부(24)에 의하여 주조공간(18)내에 매달려 있다.

앞서 설명한 예와 같이, 모울드(C)는 그 하측면에서 주조 레이들(1)의 노즐(7)에 결합하는 축방향 주입공(11b)을 갖는다.

접종선(13)은 축방향 통로(25)를 따라서 코아(19)를 통해 주조주입관(3)측으로 연장된다. 앞서 설명한 바와 같이, 접종에 필요한 접종선의 부분은 모울드를 통과하는 부분이 아니라 용융금속이 환상의 주조공간(18)으로 주입되기전 주입관내의 용융금속(M)에 잠긴 아랫부분이다. 접종과정과 모울드를 용융금속으로 채우는 과정은 이미 언급한 바와 같다. 접종선(13)은 모울드의 하측부에서 응고된 주물에 고정되게 할 수 있고, 또한 용융금속이 모울드내에서 상승할 때에 인출해 낼 수 있으며 모울드가 용융금속으로 채워지기 전이라도 인출해 낼 수 있다.

본 발명의 잇점은 다음과 같다.

선분 ab(제6도 및 제11도)으로 보인 예압시간동안 상승주조주입관(3)에 소정길이(H)의 접종선을 삽입해 두므로서 모울드내에 용융금속(M)이 주입되기전 이 용융금속(M)내에 접종물질이 충분히 용해될 수 있다. 용융금속이 주입관(3)의 상부로 이동하여 주조공간에 주입되는 동안에 용융금속과 용해된 접종물질의 충분한 혼합으로 용융금속내에 접종물질이 균일하게 분포된다.

모울드내에 주입되는 모든 용융금속을 접종하는데 접종선의 길이(H)가 불충분한 경우 릴(14)로부터 풀리는 접종선(13)을 주입관(3)내로 계속하강시켜 용융되게할 수 있다.

주입관(3)에서 모울드가 용융금속으로 채워지기전에 예압단계 Oab(제6도와 제11도) 중에 용융금속(M)을 접종하므로 접종시간을 정확하게 조절할 수 있다. 이 시간은 접봉선(13)이 잠길 때에 시작하여 용융금속내에 접종선이 완전히 용해되었다고 확인될 때에 종료한다. 모울드의 주조공간 형태나 크기가 어떻든간에 일정한 원형 단면의 주입관(3)에 접종선(13)을 삽입하므로 단위체적당 접종량이 일정하며 동일하고 반복적인 접종이 이루어질 수 있다.

저압상승주조기술이 조합된 이러한 접종방법은 접종직후에 용융금속이 모울드의 주조공간으로 신속히 주입될 수 있어 용융금속의 접종효과가 상실되지 아니한다. 또한 본 발명에 따른 접종으로 주조조직에서 퍼얼라이트의 비율을 줄여 자동차용 엔진매니폴드의 제작에 유리하게 이용될 수 있다.

본 발명의 방법과 장치는 최소의 접종시간을 가지고 고속으로 대형주물의 제작을 가능하게 한다. 실제로, 제11도에서 예압선분에 해당하는 접종시간은 모울드가 이미 배치되고 주조노즐(7)에 접촉된 상태에서 소정길이의 접종선(13)이 용해되는 시간이다. 본 발명의 방법은 모울드내에 주입될 주입관(3)내의 용융금속만을 접종하는 것에 기초를 두고 있다. 따라서 본 발명의 방법은 자동차 엔진의 배기매니 폴드와 같이 수 킬로그램의 무게가 나가는 주물에 적용할 수 있다. 이러한 접종 및 주조방법은 접종방식이 주물의 형태와 모울드가 용융금속으로 채워지는 속도에 관계없이 이루어지므로 얇고 복잡한 주물을 균일하게 접종시켜 완벽하고 균일한 흑연화가 이루어질 수 있다.

만약 접종선(13)이 릴(14)로부터 연속공급되지 않거나 모울드에 접종선 공급공이 없는 경우, 접종선은 후크나 링을 이용하여 주조공간의 상부에 매달아 놓을 수도 있다. 이들 후크나 링은 용융금속이 응고된 후에 이 응고된 주몰내에 묻히게 될 것이다. 물론 이와 같은 경우에 접종선은 제1도에서 보인 바와 같이 상승주조 주입관(3)내에 잠기도록 모울드(A) 하측면의 아래로 충분히 연장되어야 한다. 물론, 이와 같이 매달려 공급되는 접종선은 폐쇄형 샌드 모울드에도 사용될 수 있다. 금속모울드와 차잇점이라면 접종선이 상측단부가 모울드의 상부를 관통후 모울드의 외측 상부면에 고정될 수 있는 점이다.

Claims (10)

1. 주조레이들(1), 레이들(1)에 기체압력을 가하기 위한 수단으로서의 가스도관(5), 용융금속(M)이 공급되도록 레이들(1)에 연결된 수직의 주입관(3)과, 레이들(1)의 상부에 배치되어 주입관(3)의 상측단부가 결합되며 내부에 주입관의 주조노즐(7)과 연결되는 하부의 주입공(11)을 갖는 모을드(A)로 구성되는 저압상승주조장치에서 용융금속(M)을 접종하기 위한 방법에 있어서, 이 방법이 접종선(13)의 하단부가 주입관(3)내 용융금속(M)의 제1레벨(N)상부에 놓이도록 모울드(A) 주조공간을 통하여 주입관(3)에 축방향으로 용해 가능한 접종선(13)을 공급하는 단계, 접종선의 소정 길이(H)가 잠기는 제2레벨(N₁)에 주입관(3)내의 용융금속(M)의 레벨을 높이도록 레이들(1)내의 압력을 상승시키는 단계, 용융금속내에 잠긴 모든 접종선(13)을 충분히 용해시킬 수 있는 예정시간(ab)동안 상기 압력과 제2레벨을 유지하는 단계와, 주입관(3)내의 접종된 용융금속을 노즐(7)과 모울드(A)의 주입공(11)을 통하여 모울드(A)의 주조공간으로 상승시켜 채우도록 레이들내의 압력을 추가로 즉시 상승시키는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 저압주조의 용융금속 접종방법.
2. 청구범위 1항에 있어서, 접종선(13)이 주입관의 축선(XX)과 축방향으로 정렬된 모울드(A)상부의 통공(9a)을 통하여 관통됨을 특징으로 하는 방법.
3. 청구범위 1항에 있어서, 소정길이의 접종선(13)이 주입관(3)내의 용융금속(M)에 용해된 후에 모울드(A)의 주조공간이 용융금속으로 채워지기전에 주입관(13)내에 추가길이의 접종선(13)이 공급되어 용융금속내에 잠김을 특징으로 하는 방법.
4. 청구범위 1항에 있어서, 접종선(13)이 모울드 주조공간의 내부상측에 고정되어 모울드 하측부의 하측으로 연장됨을 특징으로 하는 방법.
5. 청구법위 1항에 있어서, 접종선(13)이 모울드 주조공간의 하측으로 연장되고 모울드 주조공간의 하측으로 연장된 접종선부분이 접종처리됨을 특징으로 하는 방법.
6. 청구범위 1항에 있어서, 모울드가 샌드모울드이고 접종선이 모울드의 상부면을 통하여 주조공간을 광통함을 특징으로 하는 방법.
7. 저압하에 용융금속(M)을 공급하기 위한 주조레이들(1)을 포함하고 내부주조공간(10,18)을 구성하는 모울드(A,B,C)가 레이들(1)의 상부에 배치되어 상승주조주입관(3)으로 연결되며, 주조노즐(7)이 모울드(A,B,C)의 하측주입공(11)과 주입관(3)의 상측단부에 밀폐착설된 것에 있어서, 모울드(A,B,C)의 상측부가 용융금속(M)의 처리를 위한 접종선(13)이 삽입될 수 있고 내부주조공간(10,18)으로 개방되어 있으며 주조주입관(3)의 수직축선(XX)과 일치하는 통공(9a,25)를 가짐을 특징으로 하는 저압주조의 용융금속접종장치.
8. 청구범위 7항에 있어서, 접종선(13)이 지나는 통공(9a)이 모울드(A)의 상측부에 형성된 통공(15)을 폐쇄하는 플러그(16)에 형성됨을 특징으로 하는 장치.
9. 청구범위 7항에 있어서, 상승주조주입관(3)의 축선(XX)을 따라 수직결합면을 갖는 모울드(C)의 내부주조공간에 매달려 연장된 코아(19)에 축방향으로 접종선(13)이 지나는 통로(25)가 형성되어 있음을 특징으로 하는 장치.
10. 청구범위 7항에 있어서, 접종선(13)을 공급하는 릴(14)이 모울드(A,B,C)의 상부에 착설되어 이에 접종선(13)이 감겨 있음을 특징으로 하는 장치.

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