KR900004452B1 - 다이캐스팅 2분금형 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

다이캐스팅 2분금형

제1도는 고정 2분금형의 단면도.

제2도는 2분금형을 일체로 결합시키는 수단을 포함한 고정금형의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2, 21 : 앞벽 3, 22 : 옆벽

4, 23 : 지지부재 7, 24 : 고압열교환공동

8 : 인입밸브 10, 29, 30 : 다이캐스팅면

12 : 원기등 13, 36 : 방출간

14, 15 : 2분금형 34 : 열교환유체

본 발명은 고압열교환공동(high pressure heat exchange cavity)을 가진 2분금형(mold half)으로 만들어진 다이캐스팅 금형에 관한 것이다. 본 발명의 다이캐스팅 2분금형은 2분금형의 다이캐스팅면과 고압열교환 공동사이가 하나의 엷은 벽으로 되어 있다. 다이캐스팅면과 고압열교환공동사이의 엷은 벽은 실질적으로 다이캐스팅면과 고압열교환공동사이의 전체 표면적(surface area)을 포함한다.

고압열교환공동은 고압열교환공동내의 열교환유체로 하여금 금형에서 주조될 금속이 금형에 주입되는 온도에 비례하는 높은 온도의 액체로 유지될 수 있게 한다. 2분금형의 다이캐스팅면과 고압열교환공동사이의 표면적이 넓은 엷은 벽을 가진 다이캐스팅 2분금형은 주조될 금속과 열제거용의 열교환유체 사이에는 온도차가 비교적 낮게 되는 것을 이용하도록 창안된 것이며, 이러한 온도차는 비교적 고온의 열교환유체를 이용함에 따라 얻어진다.

현재 사용되고 있는 다이캐스팅금형은 다이공동(die cavity)으로 부터 열을 제거하기 위한 열교환유체로서 대기압하의 물을 이용한다. 열교환은 다이블록(dieblock)을 통해 물이 순환되어 다이공동을 냉각시킬 수 있도록 하기 위해 다이블록에 뚫은 일련의 장공(conduit)을 통해 이루어진다. 다이공동으로부터 열을 교환하는데 사용되는 방식들이 압력조절을 하지 않고 있으므로, 주조금속이 다이공동에 주입되고, 냉각되며, 고체화되고 떼어내어지도록 다이공동을 충분히 냉각시키기 위해서는 다이블록을 통해 충분한 양의 냉각수가 순환되어야 한다. 다이공동에 주입되는 고온금속의 온도는 금속에 따라 변한다. 순환수의 온도가 일반적으로 섭씨 20°와 95°(화씨 70°와 200°) 사이인 반면, 알루미늄은 섭씨 650°(화씨 약 1200°)로 금형에 주입되고 아연은 보통 섭씨 430°(화씨 약 800°)로 금형에 주입된다. 아연과 알루미늄을 주조할때 종래의 금형에서의 최고온부와 최저온부 사이에 일어나는 온도차는 각각 섭씨 315°와 540°(화씨 약 600°와 1000°)이다.

종래의 금형의리 열교환용 장공은 일반적으로 다이캐스팅 공간으로부터 최소한 수 인치, 그리고 장공 상호간에 수 인치 떨어져 있어서, 열교환장공과 다이공동사이의 강철부는 열교환장공을 통해 흐르는 차가운 물의 냉각효과가 다이공동에 미치기 전에 그 효과를 감소시킨다. 종래의 금형의 다이캐스팅 공동과 열교환 장공사이에 있는 강철부가 두꺼우면 두꺼울수록, 다이캐스팅공동에 걸친 온도프로필(profile)은 더욱 크게 된다. 한편, 열교환장공과 다이공동사이의 강철부가 두꺼우면 두꺼울수록, 열교환은 더욱 느리게 일어난다.

종래의 금형의 열이동장공이 다이공동에 가깝게 위치하면, 제한된 두께 사이의 상당안 온도차 때문에 금형에 열피가 생길 가능성이 증가한다. 통상의 열이동장공을 다이공동에 아주 근접하게 뚫는데 따른 다른 결점은, 열이동장공에 가장 가까운 다이공동의 여러 면부분과 가장 먼 여러 면부분 사이의 광범위한 온도차로 안해 온도왜곡이 생긴다는 것이다.

다이캐스팅 금형에 압력이 조절되는 열교환공동을 형성함으로써, 열교환유체의 온도를 섭씨 230°까지 임의의 온도로 올릴 수 있다. 앞벽의 다이캐스팅면에 걸친 고압열교환공동과 다이공동사이의 온도차는 금형내의 장공을 통해 흐르는 물에 의해 냉각되는 금형에서의 그것보다 상당히 낮다. 이러한 낮은 온도차는 주조 칫수 및 금형에서 제거해야 할 열에 따라, 0.76센티미터(0.3인치) 정도의 얇은 두께의 다이캐스트벽을 가진 금형의 제조를 가져왔다. 다이캐스팅면은 일반적으로 고온주조재료를 받아들이는 앞벽의 모든 부분을 포함한다.

다이공동과 고압열교환공동사이의 낮은 온도차는 앞벽의 다이캐스팅면과 접촉되어 있는 고압열교환공동사이의 표면적을 증가시킬 수 있게 하였다. 엷은 벽의 표면적은 고온액체를 받아들이는 앞벽의 다이캐스팅면이다.

금형의 다이캐스팅면과 닿아 있는 고압열교환공동의 표면적이 증가됨에 따라, 금형의 다이캐스팅면산의 온도프로필 개선과 열교환표면의 확대가 가능하다.

다이캐스팅금형에서의 주조될 물건은 각양각색의 형상과 두께를 가지고 있다. 냉각되어야 할 고온금속은 양은 주조되는 물건이 두꺼우면 증가하고 얇으면 감소하며, 주조되는물건의 표면에 직접 관련된다.

고압열교환공동과 고온열교환유체를 이요함으로써, 금형의 다이캐스팅부위상의 온도프로필을 주조되는 물건의 여러 부위로부터 제거되어야 할 열에 실질적으로 상응하게 되도록, 고압열교환공동에 있는 주된 열교환벽의 형상을 만드는 것이 가능하다.

주조되는 물건의 얇은 부위는 제거되어야 할 열기 적은 반면 주조될 물건의 두꺼운 부위는 제거되어야 할 열기 많을 것이 틀림없다. 다이캐스팅면의 여러부분으로부터 제거되어야 할 열에 상응하도록 고압열교환 공도의 주된 열교환벽의 내면두께를 실질적으로 거구로 프로파일화함으로써 고체화시킴에 있어 보다 많은 열손실을 필요로 하느 주조부분으로부터는 더욱 많은 열을 제거하고, 고체화하기 위해 보다 적은 열손실을 필요로 하느 주조부분으로부터는 보다 적은 열이 제거되도록 하는 냉가프로필을 얻을 수 있을 것이다.

종래의 금형에 있어서 길다란 튜브형의 열이동장공에 있어서의 다른 난점은 이들 장공을 통해 물이 계속하여 흐름으로써 장공의 벽면에 슬라임(slime)이나 물때(scale)가 쌓이게 된다. 이러한 문제점은 냉각수를 사용하기에 앞서 칼슘, 마그네슘, 기타 불순물이 함유된 경수를 연화시킴으로써 다소 개선할 수 있을 것이다. 물때 도는 슬라임은 물과 금형사이의 정상적인 열이동을 감소시키고 금형내에서 열이 불균일하게 퍼지게 한다. 금형은 만족스런 열이동이 유지되도록 슬라임 또는 물때를 제거하기 위해 계속적으로 처리하여야 한다. 예를들어 열교환유체로서 물을 사용하여 압력조절함으로써, 다이공동에 매번 금속을 주입하는 결과로 일어나는 열교환에 의 생겨나는 증를 대체하기 위해서는 오직 충분한 양의 물이 열교환공동에 추가되는 것이 필요할 뿐이다. 그 결과, 열교환공동의 압력을 조절함으로써 슬라임이나 물때가 끼는 일이 일어나지 않고 상술한 문제가 나타나지 않는다.

위에 설명한 것 및 다른 특징들은 다음의 설명과 첨부된 도면으로부터 이해할 수 있을 것이다.

제1도에는, 앞벽(2), 옆벽(3) 및 지지부재(4)로 이루어진 2분금형(1)이 도시되어 있다. 지지부재(4)는 보울트(5)에 의해 옆벽(3)의 밑부분에 고정된다. 고온과 고압을 견딜 수 있는 박형 고압가스켓(6)은 보울트(5)가 단단히 고정되기 전에 옆벽(3)의 밑부분과 지지부재(4)의 사이에 끼워진다. 고압열교환공동(7)은 앞벽(2), 옆벽(3) 및 지지부재(4)의 사이 형성된다. 필요한 경우 열교환유체(본 실시예에서는 물)를 고압열교환공동(7)에 넣기 위해 하나의 인입밸브(8)가 옆벽(3)에 만들어진다. 각 주조과정 후마다 고압열교환공동으로 부터 가스를 제거시키기 위해 옆벽(3)에 인출밸브(9)가 설치된다. 고온의 주물액을 받아들이는 다이캐스팅면(10)은 앞벽(2)의 일부를 이루고 있다. 다이캐스팅면(10)의 중앙부는 주조물이 성형되는 다이공동의 일부를 이룬다. 다이캐스팅면(10)과 앞벽(2)의 형상은 주조되는 물품의 형상을 반영하는 금형에 따라 달라질 것이다. 다이캐스팅면(10)과 고압열교환공동(7)사이의 얇은 벽(11)은 주조되는 부분의 크.기와 형상, 그리고 그에 상응하여 다이캐스팅면(10)의 어떤 부분으로부터 제거되어야 할 열에 따라 그 두께가 0.76센티미터(0.3인치) 정도로 얇아도 좋다. 제1도의 2분금형에 있어서, 앞벽(2)을 더 지지하기 위해 하나의 원기등(12)이 고압열교환공동(7)내에 형성되어 있고, 방출간(13)이 그 원기등(12)내에 끼워져 있다.

제2도에는 다이공동(16)을 형성하면서 결합된 위치에 있는 두개의 2분금형(14)(15)이 도시되어 있다. 2분금형(14)은 다이캐스팅기의 플라텐(platen)(18)의 하나에 고정된 블록(17)에 달려있고, 다이캐스팅기의 플라텐은 2분금형(14)을 2분금형(15)쪽으로 이동시켜서 결합시키거나 그로부터 떼어낸다. 2분금형(14)은 앞벽(21), 옆벽(22) 및 지지부재(23)로 이루어진다. 앞벽(21), 옆벽(22) 및 지지부재(23) 사이에 고압 열교환공동(24)이 형성된다. 2분금형(15)은 두개 또는 그 이상의 안내핀(25)(26)을 포함하며, 이들은 2분금형(14)(15)을 결합된 상태로 유지하기 위하여 붓싱(27)(28)에 각각 보지된다. 2분금형(14)(15)이 도시된 것과 같이 결합된 때에, 각 2분금형(14)(15)의 다이캐스팅면(29)(30) 사이에 다이공동(16)이 형성된다. 2분금형(14)(15)이 결합된.상태에서, 고온의 주물액이 다이공동(16)과 오버훌로우(overflow)(33)에 채워지기까지 고온의 주조금속이 주입구(31)에 주입되고 공기가 배기구(32)로 배출된다. 고온의 주조금속은 아연의 경우 2000p.₅.i.에 이르기까지의 압력과 섭씨 430°(화씨 800°), 알루미늄의 경우 5000p.₅.i.에 이르기까지의 압력과 섭씨 650°(화씨 1200°)로 주입된다. 아연으로 주조할 때는 고온열교환공릉(24)에 섭씨 230°(화씨 450°)에 이르기까지의 온도를 가지며 압력이 있는 열교환유체가 들어 있다. 이상 설명한 것은 2분금형(14)에도 해당된다.

다이공동(16)내에서 아연이 주조될때 섭씨 200°(화씨 약 400°)의 온도차가 있고 고압열교환공동(24)에 열교환유체(34)가 있으면, 열은 다이캐스팅면(29)을 거쳐 열교환유체(34)로 흘러서, 열교환유체의 작은 부분이 중발하게 한다. 그 증기는 제1도에 표시된 것과 같은 압력조절밸브를 통해 대기중으로 새어나간다.

주조물이 고체화된 때에 2분금형(14)(15)은 플라텐(18)(20)에 의해 분리되고, 주조물은 방출간(13)(36) 및 도면에 도시되지 않은 유사물에 의해 다이캐스팅 공동에서 빼내어진다.

고압열교환공동(24)의 다른 이점은, 주조작업을 시작하기에 앞서, 열교환유체(34)를 압력을 가해 가열할 수 있고, 각 2분금형의 온도를 주조가 시작되기 전에 섭씨 230°(화씨 450°) 또는 다른 원하는 온도까지 올릴 수 있다는 것이다. 금형의 온도는 고압열교환공동(7)내의 침수전열히터(immersion heater)의 도움을 받아 고압열교환공동(7)의 인입밸브(8)와 인출밸브(9)의 압력조절을 결합함으로써 조절할 수 있다.

본 발명을 하나의 실시예로서, 도시, 설명하였지만, 이 분야에 정통한 사람들에게는 구조의 상세한 부분은 주조될 물건에 따라 달라질 것이다.

본 발명은 첨부도면에 도시된 상세한 구조에 한정되지 않으며, 본 발명의 정신을 벗어나거나 청구범위를 넘어서지 않으면서, 본 발명의 가르침을 구체화하는 고정금속금형을 만드는 분야에 숙련된 사람들에 의해 필연적으로 만들어질 것이 틀림없는 변화와 변형을 포함한다.

Claims (9)

1. 다이캐스팅면(10)을 가진 앞벽(2), 앞벽(2)으로부터 후방으로 이어지는 옆벽(3), 옆벽(3)의 바닥부분을 폐쇄하는 지지부재(4), 옆벽(3)의 밑부분에 지지부재(4)를 고정시키는 수단, 인입밸브(8) 및 인출밸브(9)를 포함하여 구성되고, 이들 앞벽(2)과 옆벽(3)과 지지부재(4)가 고압열교환공동(7)을 형성하며, 인입밸브(8)는 압력을 가진 열교환유체를 통해 고압열교환공동(7)으로 주입하고 인출밸브(9)는 압력을 가진 기체를 고압열교환공동(7)으로부터 제거하기 위한 것인, 다이캐스팅 2분금형.
2. 특허청구의 범위 제1항에 있어서, 다이캐스팅면(10)의 앞벽(2)의 두께가 얇고, 앞벽(2)의 다이캐스팅면(10)의 밑부분은 고압열교환공동(7)의 상부를 형성하는 다이캐스팅 2분금형.
3. 특허청구의 범위 제1항에 있어서, 다이캐스팅면(10)의 앞벽(2)의 두께가 주조되는 다이부분으로부터 제거될 열에 반비례하도록 된 다이캐스팅 2분금형.
4. 특허청구의 범위 제1항 또는 제2항에 있어서, 다이캐스팅면(10)의 앞벽(2)의 두께가 0.84-1.27센티미터(0.33인치에서 0.5인치) 사이인 다이캐스팅 2분금형.
5. 특허청구의 범위 제2항 또는 제3항에 있어서, 앞벽(2)의 다이캐스팅면(10)과 고압열교환공동(7)의 얇은 벽표면이 모두 본질적으로 동일간 두께로 되어 있는 다이캐스팅 2분금형.
6. 특허청구의 범위 제1항 또는 제2항에 있어서, 고압열교환공동(7)에 열교환유체가 들어 있고, 그 열교환유체의 비등점이 금형이 유지해야할 온도에 상응하도록 고압열교환공동(7)에 압력이 가해지는 다이캐스팅 2분금형.
7. 특허청구의 범위 제1항 또는 제2항에 있어서, 고압열교환공동(7)에 열교환유체가 들어 있고, 그 열교환유체의 비등점이 섭씨 130°와 260°(화씨 270°와 500°) 사이가 되도록 고압열교환공동(7)에 압력이 가해지는 다이캐스팅 2분금형.
8. 특허청구의 범위 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 지지부재(4)가 그 사이에 가스켓(6)을 끼운 일련의 볼트(5)로 옆벽에 단단히 고절되는 다이캐스팅 2분금형.
9. 특허청구의 범위 제2항에 있어서, 방출간(13)이 삽입되어 있는 하나 또는 그 이상의 속이 빈 기등(12)이 고압열교환공동(7)내에 형성되어 있는 다이캐스팅 2분금형.

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