KR940009336B1 - 엔진 블럭(engine block) 캐스팅(casting) 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

엔진 블럭(engine block) 캐스팅(casting) 방법 및 장치

제1도 내지 제8e도는 본 발명의 한 실시예에 따른 엔진 블럭 주조장치를 나타낸 도로써,

제1도는 엔진 블럭 주조장치를 부분적으로 절단한 단면의 정면도.

제2도는 몰드(mold) 조립을 나타내는 단면도.

제3도는 제2도에서 그것의 세로 방향을 따라 자른 몰드 조립의 종단면도.

제4도는 제2도에 나타낸 몰드조립을 나타내는 확대 종단면도.

제5도는 샌드 코어(sand core)의 투시도.

제6도는 엔진 블럭의 횡단면도.

제7도는 엔진 블럭의 설계도.

제8a도 내지 제8e도는 그것의 작동을 설명하기 위한 캐스팅 장치를 나타낸 종단면도.

제9도는 실험결과를 나타낸 그래프.

제10도는 축(軸)의 수정을 나타내는 몰드조립의 종단면도.

제11도는 축의 정면도.

제12도는 코일 스프링의 정면도.

제13도는 코일 스프링의 종단면도.

제14도는 축의 확대 종단면도.

제15도는 축의 다른 수정을 나타내는 종단면도.

제16도는 축의 또다른 수정을 나타내는 종단면도이다.

본 발명은 복수의 실린더가 예를들어, 서로 직렬로 배열된 자동차등에 사용되는 알루미늄 합금등으로 만든 엔진 블럭용 캐스팅 방법 및 장치에 관한 것이다.

엔진 블럭에 있어서, 냉각수 유동용 공간부인 워터 재킷(water jacket)은 실린더 구멍에서 약간 떨어진 위치인 실린더 구멍의 주변부에 형성되어 있다. 개폐 데크(open and closed deck) 엔진 블럭은 다른 워터 재킷 형성기법에 의해 제조된다.

개방 데크 엔진 블럭에 있어서, 워터 재킷의 윗쪽 표면은 헤드 커버가 엔진 블럭의 윗쪽의 표면과 접촉할 때 완전히 개방된다. 폐쇄 데크 엔진 블럭에 있어서, 워터 재킷의 내부가 외면 전체를 따라 연속되더라도, 워터 재킷의 윗쪽 표면은 복수의 위치에서 헤드 커버 접촉 표면에서 부분적으로 개구된다.

즉, 워터 재킷의 양쪽면에 접속한 브리지(bridge) 부분은 각기 워터 재킷의 윗쪽 표면의 복수의 위치에 형성된다. 개방 데크 엔진 블럭은 종래부터 사용해 오던 것이다.

이 경우, 보통 금속 코어는 워터 재킷용 공간을 확보하기 위해 사용될 수 있다. 워터 재킷을 형성하도록 하는데는 아무런 문제가 없고, 형성을 촉진시킬 수 있다. 개방 데크 엔진 블럭에 있어서, 워터 재킷의 윗쪽 표면의 외면 전체가 개방되므로, 엔진 블럭 자체의 강도와 변형에 따른 문제점들이 생긴다.

그 결과, 이러한 문제점들을 해결하기 위해, 엔진 블럭의 벽두께가 증가되어져야만 하며, 엔진의 전체 무게가 증가되어져야만 하고, 연료 소비가 바람직스럽지 못하게 증가한다.

최근에, 폐쇄 데크 엔진 블럭은 상당한 주의를 받았다. 몇몇 제작자들이 폐쇄 데크 엔진 블럭을 제조하기 위해 시도를 했다. 폐쇄 데크 엔진 블럭은 개방 데크 엔진 블럭에 비해 강도가 우수하고 변형에 강하다고 알려져 있다. 폐쇄부처럼 복수의 브리지 부분이 워터 재킷의 윗쪽 표면부에 형성되므로, 금속 코어는 종래의 방법과는 달리 사용되지 않을 수도 있다.

붕괴성 코어(destructive core)가 엔진 블럭의 케이싱(casing)을 붕괴하고 제거시킬 수 있으므로, 붕괴성 코어가 이 금속 코어 대신에 사용된다. 샌드 코어, 솔트 코어(salt core)등과 같은 것이 붕괴성 코어로 사용되긴 하지만, 샌드 코어가 가장 널리 쓰인다. 샌드 코어는 엔진 재킷에 있어서 공간부로서의 워터 재킷을 형성하기 위해 단순히 사용될 수는 없다.

특히, 엔진 블럭은 높은 강도와 내구성을 요하며, 어떤 구멍도 거기에 형성되어져서는 안된다. 근래에 시도된 것처럼, 엔진 블럭이 경량인 구조를 얻기 위해 구조 철 대신 알루미늄이나 마그네슘 합금과 같은 가벼운 합금으로 만들어질때, 어떤 구멍도 없는 깨끗한 제품을 얻는다.

이러한 이유로, 구멍이 생기지 않는 캐스팅 방법이 요구되며, 고압 캐스팅이 또한 요구된다. 캐스팅 동안 몰드의 분리 및 슬라이딩 표면에 용융금속의 결정화된 파편인 버(burr)의 형성이 최소화되어져야 한다. 비록 버들이 형성되더라도, 그것들은 다음의 캐스팅 과정을 방해하지 않도록 쉽게 제거되어져야만 한다.

한편, 용융금속이 고압으로 몬들에 사출될때, 샌드 코어는 변형, 붕괴 또는 금이 가서는 안된다. 캐스팅 후, 샌드 코어는 붕괴되어져야 하고, 모든 샌드는 캐스트 엔진 블럭에서 용이하고도 적절하게 제거되어져야 한다.

이러한 목적을 위해, 특별한 샌드 코어가 사용되어야 한다. 특수 코어가 캐스팅용으로 사용되어야 하며, 특수한 도구들이 스프링 장치에 제공되어져야 한다. 샌드 코어가 캐스팅 동안에 변형될때, 엔진 블럭의 워터 재킷에 형성된 구멍이 변형되고, 엔진 블럭의 두꺼운 벽에서 강도와 내구성을 약화시키고, 냉각수의 누수를 유발하기 위해 얇은 벽부분이 형성된다.

또한, 샌드 코어가 캐스팅 동안 붕괴되거나 분열될때, 그 제품은 결함을 갖는다. 캐스팅후, 모든 샌드가 제거될 수 없다면, 샌드는 그것이 사용되는 동안 엔진 블럭으로부터 제거되며, 샌드는 냉각수 회로를 통해 흐르며, 그것에 의해 냉각수 펌프와 그것의 밸브에 나쁜 영향을 미치는 작동을 하며, 최악의 경우 작동불능의 상태가 유발된다.

현재의 엔진 블럭에 있어서, 주조 철 실린더 라이너는 실린더 구멍의 외주표면에 위치한다. 가까운 미래에, 실린더 라이너는 재료의 개량으로 인해 사용되지 않을 수도 있다. 엔진 블럭이 실린더 라이너를 사용하여 캐스팅될때, 캐스팅전과 캐스팅 동안, 특수한 도구들이 몰드이 일부분에 실린더 라이너를 장착하기 위해 제공되어야 한다.

더 상세하게는, 실린더 라이너가 몰드부에 장착되고 몰드부에 의해 지지될때, 당연히 실린더 라이너는 몰드에 부드럽게 장착되어져야 한다. 몰드에 실린더 라이너를 장착하는 동안 충격등에 의해 유발된 샌드 코어의 분열과 그것의 부분적 손상은 예방되어야 한다.

이런 타입의 엔진 블럭 캐스팅용 종래의 장치는 일본 특허공보 제61-180661호에 나와 있다. 이 캐스팅 장치는 고정반(固定盤)상에 고정된 고정 몰드를 구비하고 있다.

이 고정 몰드 윗쪽에는 가동반(可動盤)에 의해 지지되고, 몰드 클램핑(clamping) 실린더에 의해 가동반과 함께 상승되는 이동 몰드가 배설되어 있다. 고정 몰드측에는 원주방향으로 나눠지고 방사상으로 수평운동을 하는 개/폐 실린더에 의해 개방/폐쇄되는 복수의 슬라이드 몰드가 지지되어져 있다.

폐쇄된 슬라이드 몰드의 접합부에는 거의 반원형의 부분을 갖고 고정 몰드의 세로 방향으로 병렬하는 복수의 블럭이 고정 몰드로부터 뻗어져 있다. 슬라이드 몰드의 하반부(下半部)에는 몰드 폐쇄시 블럭과 함께 크랭크 케이스(crank case)에 상응하는 구멍을 형성하는 원호부(圓弧部)가 설치되어져 있다.

각각 병렬로 배열된 4개의 실린더와 접속해서 되는 붕괴성 샌드 코어가 블럭의 상단으로부터 윗쪽으로 뻗어있고, 블럭의 상단에 지지되어 있다. 실린더 라이너가 조립된 4개의 원주모양 부재가 샌드 코어의 원통부에 대응해서 이동 몰드로부터 매달려 있다.

고정 몰드에 형성되고 사찰 슬리이브와 연통하는 고정슬리이브는 크랭크 케이스에 상응하는 구멍 및 이동몰드와 슬라이드 몰드 사이의 클램핑(clamping)시에 샌드 코어의 양측에 형성된 구멍과 연통한다.

샌드 코어 지지용 복수의 임시 고정핀은 스프링등에 의해 블럭이 핀 구멍으로부터 윗쪽으로 뻗쳐지기 위해 고정 몰드에 형성되어져 있다.

상기와 같은 구성에 있어서, 샌드 코어는 몰드 사이 블럭으로부터 약간 뻗어진 임시 고정핀에 위치되어 있다.

이 상태에서, 슬라이드 몰드는 슬라이드 몰드 내부에 형성된 코어 지지 구멍으로 샌드 코어의 외부 표면에 형성된 복수의 사출 수단으로써 스커어트 부를 삽입하기 위해 폐쇄되며, 이것에 의해 샌드 코어가 지지되고 있다.

그후, 임시 고정 핀은 블럭으로 철수된다. 이동 몰드는 몰드 클램핑 실린더에 의해 아래쪽으로 움직이며, 고정 몰드쪽으로 몰려진다. 이동 몰드로부터 매달려진 4개의 원주형 부재는 실린더 라이너와 함께 아래쪽으로 움직이며, 스커어트부를 지지하는 샌드 코어 실린더형 부분으로 삽입된다.

슬라이드 몰드와 이동 몰드가 서로에 대해 클램프되기 전에, 용융금속이 사출 슬리이브로부터 사출되는데 사출 슬리이브는 미리 용융금속이 채워진 고정 슬리이브로도 작용한다. 사출 슬리이브와 연통하는 크랭크 케이스에 상응하는 구멍과 샌드 코어의 양쪽 표면과 접속하는 구멍은 용융금속으로 채워지며, 용융금속은 응고된다. 이동 몰드와 슬라이브 몰드가 개방될때, 이동 몰드에 장착된 푸쉬핀은 돌출되어져 있고, 구멍내에서 응고된 제품 예를들어, 엔진 블럭은 몰드로부터 방출된다.

그후, 엔진 블럭내의 샌드 코어가 붕괴될때, 샌드 코어는 작은 파편의 형태로 제거된다. 이 공간에 냉각수 순환용 재킷이 형성된다.

그러나, 상술한 종래의 엔진 블럭 캐스팅 장치에 있어서, 각 슬라이드 몰드는 고정 몰드에 지지되며, 고온 용융금속이 사출되는 캐스팅측 근처에 위치한 고정 몰드의 상부표면을 따라 슬라이딩하는 동안 수평적으로 왕복운동한다.

용융금속은 버(burr)를 형성하기 쉬운 슬라이드 몰드와 고정 몰드 사이의 틈으로 들어간다. 이들 버들은 쉽게 제거될 수 없으며, 슬라이드 몰드는 움직이지 않을 것이므로 캐스팅 작업이 방해를 받는다.

또한, 상기의 틈으로 주입된 용융금속은 몰드의 외부로 새어나와 작업자들을 위험스럽게 한다.

그리고, 용융금속의 양이 부족하게 되면 제품의 질이 저하된다. 만약 버가 슬라이딩 표면, 예를들어, 슬라이드 몰드의 하부 표면과 고정 몰드의 상부 표면사이에 존재한다면, 몰드로부터 제품을 분리해 내기가 어렵다.

슬라이드 몰드가 개방될때와 상기 고정 몰드의 상부 표면에 남아있거나 위로부터 떨어질때, 버는 슬라이드 몰드에 공기에 불어넣는 방법을 사용하더라도 캐스팅 장치의 외부로부터 완전히 제거될 수 없다.

게다가, 사출 슬리이브로부터 사출된 깨끗한 고온의 용융금속이 슬라이드 몰드의 하부 표면에 직접 접촉되므로, 각 슬라이브 몰드별로 열을 체크해야 하며, 슬라이드 몰드는 개방되지 않을 것이다.

또한, 슬라이드 몰드의 하부 표면은 항상 고정 몰드의 상부 표면과 접촉하므로, 각 슬라이드 몰드의 하부 표면은 물을 뿌리거나 외부적으로 냉각 또는 세정할 수 없으므로 불편하다.

종래의 캐스팅 장치에 있어서, 스커어트부는 슬라이드 몰드의 스캔(scan) 코어 지지용으로 사용되어 왔으므로, 캐스팅된 몸체는 스커어트부에 상응하는 구멍을 갖는다.

게다가, 이들 구멍들은 샌드 코어가 제거된 후에 알루미늄 합금과 같은 것으로 메꾸어야만 한다. 엔진 블럭이 상술한것 처럼 샌드 코어를 사용해서 캐스팅될때, 샌드 코어는 그것의 붕괴 및 고압에서 용융금속이 캐스팅되는 동안의 변형을 막기 위해 충분히 높은 강도를 가져야만 한다.

동시에, 캐스팅후에, 제품이 몰드로부터 방출될때, 샌드 코어는 제거되고, 모든 샌드는 용이하게 제거되어야만 한다.

이런 목적을 위해, 특별한 바인더를 샌드내에 혼합시킬 수 있으며, 샌드 코어 표면에 특수 코팅을 실시할 수도 있다. 고온 캐스팅동안, 가스가 이들 바인더등으로부터 산출된다. 또한, 공기와 몰드 방출제(mold release agent)로부터 생긴 가스가 몰드 구멍에 존재한다.

만약, 이들 가스가 캐스팅시에 몰드의 외부로 충분히 제거되지 않으면, 제품에 기공이 생기고, 샌드 코어는 용융금속을 사용하는 캐스팅 동안 붕괴되거나 손상된다. 소량의 가스가 몰드 구멍에 남아 있을때, 캐스팅 동안에 충분히 배출되지 않을때, 그리고 몰드 구멍의 코너로 이동될때, 이 가스는 용융금속의 움직임에 의해 단열적으로 압축된다. 압축가스에 상응하는 몰드부는 매우 높은 온도에서 세트된다.

예를들어, 캐스팅하기 위한 소재인 알루미늄 합금은 약 700℃의 용융온도를 갖지만, 가스는 단열압축에 의해 1000℃ 이상의 높은 온도를 갖는다. 이런 높은 온도에 의해, 샌드 코어내의 바인더는 가스를 생성하기 위해 열적으로 분해된다.

동시에, 샌드 입자의 결합도가 상술한 결점을 유발하기 위해 감소된다. 특수한 샌드 코어를 사용하여 캐스팅할때, 이 엔진 블럭에서 처럼, 높은 압력에서 실행되어야 하며, 가스의 방출은 해결해야할 가장 중요한 문제들 중 하나이다.

우수한 질과 높은 강도가 요구되는 크고 복잡한 캐스트 제품은 엔진 블럭에서 처럼 캐스트되는데, 단, 깨끗하고 우수한 질의 용융금속이 항상 사용되어져야 한다. 용융금속의 응고 성분의 사출은 가능한한 적어져야 된다.

이러한 목적을 위해 용융금속은 빨리 캐스트되어야 한다.

본 발명은 이런 점을 감안해서 이루어진 것이다.

본 발명의 목적은 슬라이드 몰드의 개/폐의 실패를 방지할 수 있고, 캐스팅 작업을 원활히 실행할 수 있는 엔진 실린더 캐스팅 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 몰드 구멍 각각에 용융금속의 사출을 동일하게 실행할 수 있는 엔진 실린더 캐스팅 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 우수한 질과 높은 강도의 엔진 블럭을 갖는 엔진 실린더 캐스팅 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 충분히 높은 강도를 갖는 제거하기 쉬운 붕괴성 코어를 사용하여 고압에서 용융금속을 캐스팅할 수 있는 엔진 실린더 캐스팅 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 구멍속의 가스로 인한 구멍의 형성과 붕괴성 코어의 손상을 막을 수 있는 엔진실린더 캐스팅 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 용융금속이 응고되기전에 몰드 구멍에서 캐스팅을 완료할 수 있는 엔진 실린더 캐스팅 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 몰드내에 실린더 라이너를 쉽게 그리고 적당하게 지지할 수 있는 엔진 실린더 캐스팅 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 상기 목적을 달성하기 위해 하기와 같은 엔진 블럭 캐스팅 방법을 제공한다 : 실린더 구멍 형성부를 둘러싼 워터 재킷 형성 붕괴성 코어를 지지하기 위해 고정반위에 고정된 고정 몰드 윗쪽에 위치한 개방 이동 몰드 아래쪽에 위치한 코어 지지부를 만드는 단계, 원주방향으로 나눠지고, 이동 몰드와 고정 몰드 사이에 위치하고, 수평방향으로 개/폐되는 이동 몰드에 의해 지지되는 슬라이드 몰드를 폐쇄하는 단계, 이동 몰드의 하부측으로의 운동에 의해 몰드 클램핑이 실행되는 단계, 300kg/㎠ 이상의 높은 캐스팅 압력에서 고정 몰드가 이동 몰드와 직접 접촉된 부분으로 개방되는 용융금속 사출 슬리이브로부터 용융금속이 사출되는 단계를 포함하는 방법.

또한, 본 발명의 상기 목적을 달성하기 위해 하기와 같은 엔진 블럭 캐스팅용 장치가 제공된다 : 고정반에 고정된 고정 몰드, 고정 몰드 윗쪽에 위치하고 가동반에 의해 지지되며, 가동반과 함께 수직적으로 움직이는 이동 몰드, 이동 몰드와 고정 몰드 사이에 위치하며, 원주방향으로 나눠지고, 수평방향으로 개/폐하며, 이동 몰드에 슬라이드할 수 있게 배치된 슬라이드 몰드, 몰드구멍으로 용융금속을 사출하기 위한 수직 캐스팅 사출 장치, 이동 몰드 아래쪽에 위치한 코어 지지부에 지지된 붕괴성 코어 및 고정 몰드가 이동 몰드와 직접 접촉된 부분으로 개방하는 사출 슬리이브를 포함하는 장치.

본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하면 하기와 같다.

제1도 내지 제8e도는 본 발명의 한 실시예에 의한 수직 클램핑 타입 수직 캐스팅 장치로써의 엔진 블럭 캐스팅 장치를 나타낸 것으로, 제1도는 전체 장치의 부분적인 절단 정면도이고, 제2도는 본 장치에 장착된 몰드 조립을 나타내는 단면도이고, 제3도는 그것의 세로방향을 따라 나타낸 장치의 종단면도이고, 제4도는 그것의 폭방향을 따라 나타낸 장치의 확대 종단면도이고, 제5도는 샌드 코어의 투시도이고, 제6도는 엔진 블럭의 횡단면도이고, 제7도는 엔진 블럭의 설계도이며, 제8a도 내지 제8e도는 캐스팅 작업을 설명하기 위한 캐스팅 장치의 종단면도이다.

제1도 내지 제8e도에서, 타이 로드(tie rod) 103은 머쉰 베이스(machine base) 101에 고정된 고정반 1의 네 귀퉁이에 똑바로 뻗어 있다. 플랫 표면이 고정반 1의 그것과 평행한 실린더반(cylinder platen) 104은 타이 로드 103의 상단부(上端部)에 지지된다. 실린더반 104은 타이 로드 103의 나삿니 부분에 체결된 너트에 의해 고정된다. 가동반 2은 타이 로드 103가 가동반 2에 형성된 구멍에 맞춰지도록 하기 위해 4개의 타이 로드 103에 지지된다. 실린더반 104의 중심부에 형성된 램 구멍(ram hole)에 수압으로 왕복운동하는 메인 램(main ram) 107의 발동단(actuation end)은 가동반 2에 고정된다.

플랫 표면이 서로 마주 향하고 있는 고정 몰드 3와 이동 몰드 4는 각기 고정반 1과 가동반 2의 맞은편 표면에 장착된다. 사출 실린더 110는 고정반 1 아래쪽 구멍(pit) 10A에 브래킷(bracket) 111에 의해 가동적으로 고정된다. 플런져(plunger) 1114는 사출 실린더 110에 의해 수압으로 왕복운동하는 피스톤 로드 112의 발동단에 커플링 113을 통해 고정된다.

플런져 단(端) 22은 플러져 114의 상단부에 형성된다. 참고부호 115는 사출 실린더 110의 끝면에 돌출한 복수의 램 로드를 나타낸다. 이들 램 로드 115는 그것의 말단부에 사출 슬리이브 7와 완전하게 형성된 슬리이브 베이스 117의 램 구멍에 상반되게 맞춰진다.

플런져 114의 말단에서 플런져 단 22은 사출 슬리이브 7의 내부 구멍에 상반되게 맞춰진다. 고정 슬리이브 6는 고정 몰드 3의 슬리이브 구멍 3c에 맞춰진다. 고정 슬리이브 6의 하부단의 열린 구멍은 캐스팅구(casting port)로써 제공된다.

유압(油壓)이 슬리이브 베이스 117에 형성된 램 구멍의 바닥에 작용할때, 슬리이브 베이스 117는 사출 슬리이브 7의 상단면이 고정 슬리이브 6의 하단면과 접촉되고, 그곳에 커플되고 압착된다. 구멍 10과 11은 고정 및 이동 몰드 3 및 4의 매팅(mating) 표면에 의해 구분된다. 고정 몰드 3의 구멍 10은 게이트 18를 통해 고정 슬리이브 6와 연통한다.

머쉰 베이스 101에 축이 되는 경사 가능한 실린더(inclinable cylinder) 121의 피스톤 로드 122의 발동단은 사출 실린더 110에 지지된다. 피스톤 로드 122가 왕복 운동할때, 사출 슬리이브 7는 고정 슬리이브 6로부터 철수된다.

또한, 사출 실린더 110로부터 사출 슬리이브 7까지의 부재를 포함하는 사출 장치 123는 제1도에서 직선으로 나타낸 부분과 2점 쇄선으로 나타낸 부분 사이에 경사될 수 있다.

제1도에서 2점 쇄선으로 나타낸 경사부에 있어서, 용융금속은 래들(laddle) 124에서 사출 슬리이브 7까지 주입된다. 오목한 부분 3a은 고정 몰드 3내에 형성된다. 거의 반원형의 단면을 가진 4개의 블럭 3b은 오목한 부분 3a의 중심부에 위치한다.

예를들면, 몰드 3 및 4보다 짧은 2개의 슬라이드 모드 9A 및 9B(본 실시예에서는 원주방향으로 나눠졌다.)는 슬라이드 몰드 9A 및 9B가 이동 몰드 4에 지지되기 위해 고정·이동 몰드 3 및 4 사이에 배설된다.

슬라이드 몰드 9A 및 9B는 방사적으로 반대편의 수평방향으로 개/폐 실린더(도시되지 않음)에 의해 움직인다. 끝이 가는 세로 표면을 갖는 눈금이 있는 부분 9c 각각은 제8a도 내지 제8e도에 나타낸 것처럼 슬라이드 몰드 9A 및 9B의 하단의 외부 원주형 표면에 형성된다.

몰드 클램핑 동안, 눈금이 있는 부분은 고정 몰드 3의 외부 원주형 표면에 끝이 가는 내부 세로 표면의 오목한 부분 3a과 체결되며 위치를 정한다. 폐쇄 동안 몰드 3의 블럭 3b과 함께 제8b도에 나타낸 것처럼 크랭크 케이스에 상응하는 구멍 10을 형성하기 위해 원호부 9a가 두개의 슬라이드 몰드 9A 및 9B의 맞은편 하반부(下半部)에 형서된다. 폐쇄 동안 제6도에서 가는 평행선 영역으로 표시한 구멍을 형성하기 위한 맞은편 표면 9b은 슬라이드 몰드 9A 및 9B의 맞은편 하반부에 형성된다.

제5도의 투시도에 나타낸 것처럼 워터 재킷을 형성하기 위한 붕괴성 샌드 코어 12는 이동 몰드 4에 의해 지지되며, 몰드 클램핑 동안 구멍 11에 세트된다.

샌드 코어 12는 실린더 모양이면서 서로 직렬로 연결되어 있고, 실린더 상응부 12a로부터 윗쪽으로 돌출된 복수의 축 지지부로 작용하는 복수의 후크(hook) 12b, 및 실린더 상응부 12a로부터 아랫쪽으로 돌출된 복수의 샌드 코어 지지부로 작용하는 돌출부 12c를 갖는 4개의 실린더 상응부 12a를 포함한다.

저면에 실린더형 부재를 갖는 축(mandrel) 14은 삽입 고정된 위치결정 핀 13에 분리가능하도록 맞춰지며, 이동 몰드의 핀 구멍 4a에 아래쪽으로 돌출되어 있다. 축 14은 후크 12b가 축 14의 이동을 방지하기 위한 축 14의 상단부와 체결되어지기 위해 지지된다.

정지 링(stop ring) 15은 축 14a과 위치결정 핀 13 사이에 삽입되며, 축 14에 대해 위치결정 핀 13의 축 운동을 조절하기 위한 팽창력을 유지하는 동안 위치결정 핀 13위의 링 홈에 체결된다.

몰딩 동안에 삽입된 실린더형 라이너 16는 그것의 축온동이 팽창력을 보유하는 정리 링 17에 의해 조절되는 동안 축 14의 외부 원주형 표면에 맞춰진다.

제4도에 있어서, 참고부호 13a는 위치결정 핀 13의 중심부를 통해 뻗어있는 공기통로를 표시한다.

공기통로 13a는 흡입 공기 공급된(도시되지 않음)에 접속되어 있고, 위치결정 핀 13으로 축 14의 보유력을 공급하기 위해 위치결정 핀 13의 하부단과 축 14의 저면판 사이 및 위치 결정핀 13의 외부면과 축 14의 내부 원주형 표면사이에 형성된 공간에서 공기를 끌어들인다. 공기통로 13a가 형성될때, 정리 링 15은 배설될 필요가 없다. 정리 링 15이 축 14의 내부 원주형 표면에 배설되고, 축 14이 위치결정 핀 13에서 윗쪽으로 맞춰질때, 축 14의 내부 원주의 상단부는 위치결정 핀 13의 외부 표면 하단부의 끝이 가는 표면에 접한다.

이때, 약간의 충격에 의해, 실린더 라이너 16는 외부 원주형 표면에 장착된 정지 링 17의 작용에 의해 떨어질 수 있다.

그러나, 상술한 것처럼, 진공 흡입이 위치결정 핀 13의 내부를 통해 실행될 때, 정리 링 15은 형성될 필요가 없다. 축 14이 위치결정 핀 13의 외부표면에 장착될 때, 어떤 충격도 축에 작용하지 않는다.

그 결과, 실린더 라이너 16는 충격으로 인해 축 14의 외부 원주 표면으로부터 이동되지 않을 것이다.

동시에, 축 14은 위치결정 핀 13의 표면에 적당하고 쉽게 지지될 수 있다. 구멍 11은 샌드 코어 12의 이동을 후크 12b에 의해 방지할 수 있도록 하기 위해 축 14과 체결된 후크 12b를 갖는 샌드 코어 12에 의해 내부 및 외부공간으로 나뉘어질 수 있다. 구멍 10 및 11은 게이트 18에 의해 고정 슬리이브 6의 내부 구멍과 연통한다.

참고 부호 19는 스페이서 5에 의해 구별되는 공간 137에 위치하고, 피스톤 20에 의해 지지된 2개의 푸쉬판을 표시한다. 인접한 단이 푸쉬판 19에 의해 지지된 푸쉬핀 21은 이동 몰드 4의 핀 구멍 4a에 미끄러질 수 있게 삽입된다.

푸쉬핀 21은 파쉬판 19을 피스톤 20을 통해 푸쉬 실린더에 의해 아래쪽으로 움직이게 하므로, 푸쉬핀 21은 아래쪽으로 움직인다. 용융금속 8은 제품인 엔진 블럭을 방출하기 위해 구멍 10 및 11내에서 응고된다. 플런져 단 22은 용융금속 8을 사출하기 위해 사출 실린더에 의해 사출 슬리이브 7와 고정 슬리이브에서 앞쪽으로 움직인다.

참고 부호 23은 샌드 코어 12 아래쪽 수평방향으로 돌출된 메인 오일 갤러리 몰드 방출 핀을 나타낸다.

참고 부호 142는 메인 오일 갤러리 몰드 방출 핀 23과 샌드 코어 12 사이의 구멍으로 신장될 수 있는 스퀴즈 핀(squeeze pin)을 나타낸다. 핀 142은 스퀴즈 실린더 143에 의해 왕복운동한다.

참고 부호 26은 가스제거구, 27은 가스제거 러너(degassing runner), 28은 가스제거 밸브를 나타낸다. 이 가스 제거 밸브는 미국 특허 제4,782,886호와 제4,489,771호에 나와 있다. 이 밸브 28는 전력으로 폐쇄시킬 수 있지만, 이들 선행 기술 특허에 있어서는 용융금속의 관성에 의해 폐쇄된다.

상기와 같은 구조를 갖는 엔진 블럭 캐스팅 장치의 캐스팅 작용은 하기에 기술된다.

제8a도에 나타낸 것처럼, 상부 몰드 4가 개방되고, 동시에 슬라이드 몰드 9A 및 9B가 개방되는 상태에서, 샌드 코어 12는 실린더 라이너 16에 맞춰진 축 14에 지지되며, 축 14은 위치 결정핀 13에 맞춰지고 지지된다.

슬라이드 몰드 9A 및 9B는 개/폐 실린더에 의해 폐쇄되며, 상부 몰드 4는 몰드 클램핑을 실행하기 위해 몰드 클램핑 실린더에 의해 이동된다. 용융금속이 경사된 상태의 사출 슬라이브 7로 사출된후, 사출 슬리이브 7는 똑바로 윗쪽으로 이동하고, 고정 슬리이브 6에 접촉된다.

제8b도가 이 상태를 나타낸 것이다.

제8c도에 나타낸 것처럼, 플런져 단 22이 앞쪽으로 이동될때, 사출 슬리이브 7내의 용융금속 8은 고정 슬리이브 6 및 게이트 18를 통해 구멍 10 및 11으로 사출된다. 용융금속 8을 사출 슬리이브 7로 사출하는데는 약 2 내지 2.5초가 걸린다.

이 경우, 용융금속 8은 크랭크 케이스에 상응하는 부분과 실린더 라이너 16 바깥쪽 구멍 11에 샌드 코어 12를 제외한 부분인 구멍 10으로 사출된다. 캐스팅은 실린더 라이너 16가 삽입되는 동안 실행된다.

사출시에, 고정 몰드 3와 슬라이드 몰드 9A 및 9B 사이의 구멍은 고정 슬리이브 6 근처에 있고, 고온의 용융금속 8은 이 구멍에 의해 통과한다. 이 용융금속은 개방된 구멍으로 주입된다.

슬라이드 몰드 9A 및 9B와 고정 몰드 3가 몰드 방출동안 개방되므로, 버는 그것이 형성되더라도 쉽게 날려버릴 수 있으므로 아무런 문제도 없게 된다.

이동 몰드 4와 슬라이드 몰드 9A 및 9B 사이의 구멍은 고정 슬리이브 6로부터 멀리 떨어져 있고, 이 구멍을 통한 용융금속 8의 통과는 비교적 저온에서 이루어진다.

그러므로, 저온 용융금속은 이 구멍으로 주입되지 않는 경향이 있다. 이 용융금속이 채워지는 동안, 채워지는 속도(캐스팅 속도)는 엔진 블럭의 얇은 벽 부분(본 실시예에서는 크랭크 케이스)을 형성하는 구멍 10의 코너에 용융금속을 채우기에 충분할 정도로 늘일 수 있다.

구멍 10이 용융금속으로 채워지는 초기에는 캐스팅 속도가 0.3m/sec 이상(예를들어, 0.4m/sec)이다. 구멍 11에 용융금속이 채워지는 마지막 시기에는 캐스팅 속도가 0.3m/sec 미만(예를들어, 0.2m/sec)으로 낮아진다.

용융금속의 유동에 의해 구멍으로 유입되는 가스의 양은 최소화될 수 있고, 샌드 코어 12로부터 생성된 가스는 몰드 외부로 충분히 방출될 수 있다.

구멍이 실린더 헤드 표면에 윗쪽을 향하고 크랭크 케이스측이 아랫쪽을 향하도록 하기 위해 위치한 상태에서, 용융금속이 크랭크 케이스 아랫쪽 위치에서 구멍 10 및 11으로 채워지므로, 헤드표면은 용융금속의 최종 충전 위치가 된다.

이러한 까닭으로, 충전이 거의 완결될때까지 구멍 10 및 11의 가스는 헤드 표면측에 위치한 가스제거구 26, 가스제거 러너 27 및 가스제거 밸브 28를 통해 외부로 방출된다.

헤드 표면이 윗쪽을 향하고 크랭크 케이스측이 아랫쪽을 향하므로, 실린더 구멍 외부 원주형 부를 둘러싸고 위치한 워터 재킷 붕괴성 샌드 코어 12로부터 생성된 분해가스를 용융금속이 충전되는 동안 붕괴성 샌드코어 12의 내부를 통해 가스제거구 26로부터 방출될 수 있다.

용융금속 충전 마지막에, 스퀴즈 핀 142은 제품 구멍을 압착하고 제거하기 위해 돌출한다. 구멍 10 및 11내의 용융금속 8은 응고 및 냉각되며, 가동반 2은 몰드 클램핑 실린더에 의해 이동 몰드 4와 함께 윗쪽으로 이동한다.

이 경우, 이동 몰드 4에 지지된 슬라이드 몰드 9A 및 9B 또한 응고된 용융금속 제품과 함께 윗쪽으로 이동한다.

제8d도가 이 상태를 나타낸 것이다. 제8e도에 나타낸 것처럼, 슬라이드 몰드 9A 및 9B가 개방된 후, 피스톤 20은 푸쉬 실린더에 의해 아랫쪽으로 이동하며, 푸쉬판 19은 푸쉬핀 21과 함께 아랫쪽으로 이동한다.

제품 30은 푸쉬핀 21과 위치결정 핀 13이 철수되는 동안 방출된다.

상술한 것처럼, 용융금속은 이동 몰드 4와 슬라이드 몰드 9A 및 9B 사이의 공간으로 들어가지 않으므로, 슬라이드 몰드 9A 및 9B는 부드럽게 움직일 수 있다.

방출된 제품 30을 장치 밖으로 제거한 후, 축 14을 제거하고, 샌드 코어는 진동에 의해 붕괴되어 제거된다.

이렇게 해서, 냉각수 순환 재킷을 가지며 실린더 라이너 16가 삽입된 엔진 블럭이 얻어진다. 압축 스프링에 의해 압축된 볼은 정리 링 15 및 17 대신에 사용될 수 있다.

상술한 것처럼, 본 발명에 의하면, 캐스팅 작용은 향상될 수 있고, 용융금속이 외부로 분출되지 않으므로 안정성 또한 개선된다.

또한, 용융금속 공급 슬리이브가 이동 몰드와 직접 접촉한 고정 몰드 표면으로 개방하기 때문이다. 용융금속 사출은 부드럽게 실행할 수 있고, 제품의 질 또한 향상될 수 있다.

본 발명자는 사출 슬리이브에서 용융 알루미늄 합금의 사출에 의한 고체 및 액체상을 함유한 층(layer)과 부분적으로 반용융된 층으로의 전환에 의해 얻어진 응고된 층과 같이 반용융된 층의 성장 상태를 체크했다. 테스크 결과는 제9도에 나타냈다.

사출 슬리이브로 용융금속을 완전히 사출하는데 걸리는 시간 t(sec)는 제9도에 있어서 가로 좌표를 따라 표시되며, 사출 슬리이브의 내부 원주형 표면에서 축방향으로 측정된 반용융된 층 A와 응고된 층 B의 두께 S(mm)는 세로 좌표를 따라 표시된다.

제9도로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이, 용융금속의 사출이 완성되고 약 2초가 경과되면, 반용융금속층 A이 사출 슬리이브의 내부 원주형 표면으로부터 형성되며, 중심부쪽으로 점점 성장한다.

다시, 약 2.5초가 경과하면, 반용융금속층 A은 사출 슬리이브의 내부 원주형 표면으로부터 중심부쪽으로 점점 응고된 층 B으로 전환된다. 응고된 층 B은 계속적으로 성장하며, 전체 층이 응고된 층으로 된다. 압력은 용융금속 사출의 완성에 따라 4.5초 이내로 공급됨이 명백하다.

그 결과, 경사 가능한 사출장치를 제작할 수 있게 된다.

본 발명에 있어서 사용되기에 적합한 샌드 코어는 예를들면 다음과 같다.

(A) 바인더에 의해 전체적으로 결합된 샌드 입자들로 구성된 베이스 ; (B) 두께 250 내지 5,000㎛이고, (a) 흑연, 운모, 용융 실리카, 산화 알루미늄, 산화마그네슘, 카본 블랙 및 지르콘 파우더로 구성된 그룹에서 선택된 약 30 내지 80Wt%의 무기 내화성 물질, (b) 콜로이드 실리카, 석회 및 아미노화 벤토나이트로 구성된 그룹에서 선택된 약 1 내지 25Wt%의 무기 바인더로 구성된 첫번째 필름 ; (C) 두께 100 내지 2,000㎛이고, (a) 용융 실리카, 지르콘 파우더 및 산화 알루미늄으로 구성된 그룹에서 선택된 내화성 물질, (b) 콜로이드 실리카 석회 및 벤토나이트로 구성된 그룹에서 선택된 현탁액, 및 (c) 유기 화합물 바인더로 구성된 부수적인 두번째 표면 필름을 포함하는 샌드 코어.

이 샌드 코어는 고내압성, 고내습성, 분해에 대한 고저항성, 고표면침투성 및 고압 다이 캐스팅 머쉰에서 용융금속으로 만든 캐스트 제품의 언더 커트(under-cut)부를 형성하기 위해 몰드를 접을 수 있는 특성을 가진 고 강도의 다이 캐스팅 샌드 코어이다.

본 발명의 다이 캐스팅 방법에 사용되기에 적당한 또 다른 샌드 코어는 코어 샌드가 샌드 코어 매스터(sand core master)상에 몰드세정 층(moldwash layer)을 형성하도록 수소이온지수 pH 3.5 이하인 샌드 코어 매스터를 형성하기 위한 부가제와 함께 첨가되어져 얻어진다.

샌드 코어 매스터의 pH값이 3.5 이하로 맞춰질때, 샌드 코어 매스터가 콜로이드 실리카를 함유하는 액체 몰드 세정제내에 잠길때, 콜로이드 실리카는 그것이 샌드 코어와 접촉하는 부분에서 겔화되므로, 몰드 세정제의 점성이 증가되고, 샌드 코어 매스터내로 몰드 세정제의 흡수를 억제시킬 수 있다.

이에 의해 동일한 두께를 갖는 몰드세정층이 얻어질 수 있다. 이런 샌드 코어를 사용하는 다이 캐스팅처럼 고압 캐스팅이 실행될때, 용융금속은 샌드 코어내로 투과되지 않는다. 샌드가 캐스팅에 의해 제품으로부터 제거될때, 샌드 코어는 쉽게 붕괴될 수 있다. 모든 샌드 입자는 제품으로부터 완벽하고 쉽게 제거될 수 있다. 샌드는 샌드가 제품의 내부로부터 제거된 후에도 제품의 캐스팅 표면상에 남지 않는다.

그와 같은 샌드 코어가 폐쇄 데크 엔진 블럭의 냉각 재킷부와 같은 매우 복잡한 모양을 갖는 제품의 캐스팅에 사용되더라도, 만족스러운 작업 조건과 만족스러운 제품을 쉽고 적절하게 얻을 수 있다.

이 샌드 코어가 제조될때, 부가제가 코어 샌드에 혼합된다. 코어 샌드는 보통의 캐스팅 샌드로 구성되어 있다. 부가제는 예를들면, 산-세팅 수지(acid-setting resin)와 세팅제(setting agent)가 있다.

산-세팅 수지의 예로는 요소-변성 푸란 수지가 있고, 세팅제의 예로는 약 45Wt%의 구리 파라톨루엔셀포네이트, 약 40Wt%의 에탄올, 약 5Wt%의 에틸렌 글리콜 및 약 10Wt%의 물로 구성된 화합물이 있다.

이 경우에, 상기 수지의 0.5 내지 5중량부가 코어 샌드 100중량부에 혼합되며, 세팅제의 함량은 수지 함량에 대해 100Wt% 이상이며, 바람직하게는 120 내지 200Wt%, 종종 약 400Wt%가 된다.

수지나 코어 샌드에 대한 세팅제의 함량이 종래의 경우에 비해 상당히 높을때, 코어 샌드와 부가제로 구성된 혼합물의 산도는 증가된다. 샌드 코어 매스터의 pH값이 3.5 이하로 감소된다.

수지에 대한 세팅제의 함량이 종래의 경우에서 처럼 최대 약 40Wt%일때, 샌드 코어 매스터의 pH값은 4.1 내지 4.5 또는 그 이상으로 증가된다. 이 경우, 후속 공정에서 몰드 세정층은 적절하게 형성될 수 없다.

산-세팅 수지는 25Wt% 이상의 푸르푸릴 알콜(furfuryl alcohol)계 중합체를 함유한 수지일 수 있다.

세팅제는 적어도 하나의 벤젠설폰산, 페놀설폰산, 톨루엔설폰산, 크실렌설폰산 및 저급 알킬설폰산 그리고 적어도 하나의 알루미늄, 구리, 아연 및 철로 구성된 염일 수 있다.

코어 샌드와 부가제를 혼합해서 얻은 혼합물은 미리 정한 샌드 코어 모양의 구멍을 갖는 몰드내로 압축공기와 함께 불어넣어지면, 샌드 코어 매스터는 소위 웜박스 방법(warm box method)에 의해 형성된다.

웜 박스 방법은 이산화황을 사용해서 샌드 코어 본체를 경화시키는 하드 박스 방법(hard box method)과는 달리 샌드 물질에 바인더를 혼합하여 얻는 샌드 코어 박스를 단순히 가열 경화하는 것이다. 이 경우, 코어 몰드의 온도는 90 내지 240℃, 바람직하게는 130 내지 150℃의 범위에서 세트된다. 샌드 코어 매스터는 미리 정해진 강도로 그것을 세트하기 위해 약 1분동안 가열된다.

이렇게 해서 형성된 샌드 코어 매스터는 콜로이드 실리카를 함유한 액체 몰드 세정액에 담궈지고, 이에 의해 샌드 코어 매스터의 표면상에 몰드 세정층이 형성된다.

이 샌드 코어가 콜로이드 실리카를 함유하는 액체 몰드 세정제내에 담궈질때, 콜로이드 실리카는 상술한 것처럼 콜로이드 실리카와 접촉하는 샌드 코어 매스터부와 반응하고 겔화된다.

그 결과, 몰드 세정제의 점도는 바람직한 몰드 세정층을 갖는 샌드 코어를 얻기 위해 증가된다. 샌드 코어 매스터로의 몰딩제의 흡수를 억제시킬 수 있으며, 미리 정해진 두께를 갖는 몰드 세정층은 동일하게 샌드 코어 매스터의 표면상에 형성된다.

몰드 세정제의 예로는 100중량부의 지르콘 분말, 10중량부의 콜로이드 실리카 수성용액 및 20중량부의 물을 충분히 섞어서 얻은 세정제가 있다. 몰드 세정층은 하나 또는 2층 구조로 구성될 수 있다. 제품과 몰드 세정층 간의 몰드 방출 특성을 향상시키기 위해, 2층 구조가 바람직하다.

두번째 몰드 세정층을 형성하기 위한 몰드 세정제는 예를들어, 500g의 운모 파우더, 습윤제로써 10g의 도데실 벤젠 설폰산 나트륨, 및 항형성제(amti-forming agent)로써 1g의 옥틸 알콜을 충분히 섞어서 만든 세정제가 사용될 수 있다.

상술한 방법에 의해 제조된 코어는 몰드에 의해 형성된 구멍에 세트되었고, 700℃의 용융 알루미늄 합금(ADC 12)은 250톤 스퀴즈 캐스트 머쉰을 사용해서 920kg/㎠의 캐스팅 압력과 0.1mm/sec의 플런져 속도로 주입됐다. 캐스팅후, 제품은 몰드로부터 방출되었고 샌드는 제품으로부터 제거되었다.

본 발명의 샌드 코어는 완전히 붕괴되었고, 샌드는 쉽고 완벽하게 제거되어질 수 있었다. 제품의 캐스팅 표면은 매끄러웠고, 용융 알루미늄 합금의 금속의 침투는 나타나지 않았다.

상술한 것과 비슷한 방법으로 몰드 세정제에 담궈진 종래의 웜박스 코어를 사용했을 때, 다량의 금속 침투부분이 나타났다. 금속 침투가 나타나지 않은 부분이 캐스팅 표면일지라도 매끄럽지 못했고, 코어 자체의 표면 모양이 전이된 것처럼 삼차원의 패턴이 나타났다.

또 다른 코어를 예를들면 입상 내화 혼합제, 산세팅 수지, 약산의 염 및 지방족 설폰산 및/혹은 방향족 설폰산으로 구성되는 촉매물질을 포함하는 세팅제 함유 코어가 있고, 여기에서 촉매 물질은 산세팅 수지의 40Wt% 내지 400Wt%의 범위내에서 혼합된다.

세팅 촉매의 함량이 산세팅 수지의 40Wt% 내지 400Wt%의 범위내에서 혼합되므로, 코어 자체로의 몰드 세정제의 흡수는 억제될 수 있고, 적절한 두께를 갖는 몰드 세정층이 코어의 표면에 형성된다.

혼합물의 사용 시간 제한이 열-세팅에 우선할때, 혼합물의 비용은 고려되어져야 하며, 세팅 촉매의 함량은 바람직하게는 45 내지 75Wt% 범위내로 떨어진다. 세팅 촉매의 함량이 400Wt%의 산-세팅 수지를 초과하더라도, 단지 비용이 증가되며, 효과는 증가하지 않는다.

그러므로 촉매 함량의 상한선은 400Wt%이다.

이 코어에 의하면, 세팅촉매의 함량이 산-세팅 수지에 대해 40Wt% 내지 400Wt% 범위내로 저하하므로, 고압 캐스팅에 적절한 코어상에 몰드 세정층을 형성할 수 있는 코어가 웜 박스 방법에 의해 얻어질 수 있다.

즉, 코어 자체로의 몰드 세정제의 흡수는 억제될 수 있으며, 적당한 두께를 갖는 몰드 세정층이 코어의 표면상에 형성될 수 있다. 다이 캐스팅이 이 코어를 사용하여 실행될때, 코어로의 용융금속 침투와 코어의 손상은 방지될 수 있다.

또한, 제품이 몰드로부터 제거될때, 제품 내부 코어는 제품의 작은 진동에 의해 쉽게 붕괴될 수 있다. 코어는 제품의 내부 표면상에 코어 샌드 입자를 남기지 않고 제품으로부터 쉽고 적절하게 제거될 수 있다. 내부 캐스팅 표면 또한 매끄럽게 만들어질 수 있다.

세팅제는 1.5중량부의 요소-변성 푸란 수지와 수지중량에 대해 표 1에 나타낸 함량의 촉매물질을 함유하도록 하기 위해 100중량부의 캐스팅 샌드에 혼합된다.

최종 혼합물은 130℃로 예열된 몰드내로 압축 공기와 함께 불어 넣어졌고, 몰드내로 충전되었다. 혼합물은 코어를 형성하기 위해 50초 동안 반용융되었다.

이 코어는 실온으로까지 냉각되었고, 하기의 첫번째 몰드 세정제에 담궈지고, 첫번째 몰드 세정층을 형성하기 위해 건조되었다.

이때, 코어의 슬라이스는 코어 표면으로부터 몰드 세정제의 흡수 깊이와 코어 표면상에 형성된 몰드 세정층의 두께를 측정하기 위해 관찰되었다.

[첫번째 몰드 세정제]

지르콘 분말 100중량부

(평균 입자크기 : 8㎛)

30% 콜로이드성 실리카 수성용액 10중량부

물 20중량부

[표 1]

그리고나서, 코어는 두번째 몰드 세정층을 형성하기 위해 하기의 두번째 몰드 세정제에 담궈졌다.

[두번째 몰드 세정제]

3% 수성 페놀 수지 용액 1000cc

운모 파우더(300메쉬 이하) 500g

습윤제 10g

항형성제 1g

상술한 것과 같은 방법에 의해 제조된 코어는 몰드에 의해 형성된 구멍에 세트되었고, 700℃의 용융 알루미늄 합금(ADC 12)을 250톤 스퀴즈 캐스트 머쉰을 사용해서 920kg/㎠의 캐스팅 압력과 0.1mm/sec의 플런져 속도로 주입했다.

캐스팅후, 제품은 몰드로부터 방출되었고, 샌드는 제품으로부터 제거되었다.

본 발명의 샌드 코어는 완전히 붕괴되었고, 샌드는 쉽고 완벽하게 제거될 수 있었다. 제품의 캐스팅 표면은 매끄러웠고, 용융 알루미늄 합금의 금속 침투는 발견되지 않았다.

따라서, 경사할 수 있는 용융금속 공급장치 및 상기 방법에 의해 제조된 코어를 사용함에 의해, 캐스팅은 사출 슬리이브내로 용융금속의 사출이 완료됨에 따라 약 4초 이내로 시작될 수 있고, 용융금속은 300kg/㎠ 이상의 고캐스팅 압력에서 압축되어지며, 이에 의해 종래의 문제점들이 해결된다.

상술한 본 발명의 다이 캐스팅 방법에 따르면, 사출 시작에서 사출 슬리이브로의 용융금속의 공급에 필요한 기간이 짧아지며, 응고된 층은 용융금속의 외부에 형성되지 않는다. 사출시에, 응고된 층은 붕괴성 코어의 표면 코우팅 층을 제거하지 않을 것이다.

또한, 캐스팅 압력이 높게 세트될 수 있으므로, 제품의 구멍이 붕괴될 수 있고, 이에 따라 고품질의 캐스트 제품을 얻게 된다. 이 캐스팅 작용에 있어서, 슬라이드 몰드와 샌드 코어가 비교적 저온의 용융금속과 접촉되는 이동 몰드에 의해 지지되므로, 용융금속은 이동 몰드와 슬라이드 몰드의 몰드 틈새 표면 사이의 공간으로 들어가지 않는 경향이 있다.

그러므로, 버들이 형성되지 않거나 용융금속이 외부로 분출되지 않는다.

용융금속이 고정 몰드와 슬라이드 몰드의 몰드 틈새 표면 사이의 공간으로 들어가더라도, 버로 응고되며, 슬라이드 몰드는 이동 몰드 및 제품과 함께 윗쪽으로 이동되며, 몰드 방출에 의해 고정 몰드로부터 크게 분리된다.

이는 버가 제품과 함께 윗쪽으로 이동되고, 쉽게 제거할 수 있도록 하기 위해서이다. 버가 부분적으로 제거되고 고정 몰드에 남더라도, 버는 몰드 방출에 의해 공기중에 고정 몰드의 상부표면상에 노출된다. 이 버는 공기로 불어서 쉽게 제거할 수 있다.

또한, 캐스팅이 300kg/㎠의 고압에서 실행되므로, 구멍의 형성을 방지할 수 있고, 우수한 제품을 얻을 수 있다.

제10도 내지 제14도는 본 발명에 따른 실린더 라인을 갖는 축의 수정을 나타낸다.

제10도는 몰드 조립의 종단면도이고, 제11도는 축의 정면도이며, 제12도는 코일 스프링의 설계도이고, 제13도는 코일 스프링의 종단면도이며, 제14도는 축의 확대 종단면도이다.

제10도 내지 제14도에 있어서, 나선 홈 214b이 축방향으로 복수의 피치(pitch)에서 축 214의 외부 원주형 표면에 형성된다.

복수의 커브를 갖는 코일 스프링 229이 나선 홈 214b에 맞춰진다. 캐스팅 동안에 실린더형 삽입부재로 사용되는 실린더 라이너 216는 축 214의 외부 원주형 표면에 장착된다. 이 수정에 있어서, 홈 214b에서 코일 스프링 229의 선단에 상응하는 선단부 214c는 축 214의 개구단 214d으로 돌출한다. 코일 스프링 229이 장착된 후, 홈 24b의 신장은 홈을 제거하기 위해 덮여진다.

코일 스프링 229의 한 단은 축 214에 형성된 구멍에 맞춰진 실린더 라이너 216의 선부의 단에 형성된 굴곡부 229a 처럼 고정된다. 코일 스프링 229의 다른 단은 자유단(free end)이다. 코일 스프링 229의 자유단부에 상응하는 홈 214b의 단부는 코일 스프링 229의 신장을 고려해서 코일 스프링 229의 자유단부보다 더 길다.

이 장치에 있어서, 코일 스프링 229의 외부 직경은 하기와 같이 결정된다. 실린더 라이너 216의 선단부로부터 적어도 피치의 부분까지 코일 스프링 229의 부분은 홈 214b에 의해 규정된 축 214의 외부 원주형 표면의 그것보다 작은 직경을 갖는 소직경부 229b에 의해 구성된다.

이 소직경부 229b와 계속적인 나머지부는 축 214의 그것보다 약간 작은 외부 직경을 갖는다. 이 수정에 있어서, 소직경부 229b에 상반된 위치에서 코일 스프링 229의 단부는 또한 소직경부에 의해 구성된다.

그러나, 이 부분은 소직경부가 필요치 않다. 상기 삽입 지지 장치를 가진 다이 캐스트 머쉰의 캐스팅 작용은 하기에 서술된다.

이동 몰드 204가 개방되고, 슬라이드 몰드 409A 및 409B가 개방되는 상태에서, 샌드 코어 212는 코일 스프링 229에 맞춰진 홈 214b을 갖는 축 214에 지지된다.

축 214은 위치 결정핀 213과 실린더형 삽입 부재를 코일 스프링 229을 통해 축 214의 외부 원주형 표면에 장착해서 사용하는 실린더 라이너 216에 의해 맞춰지고 지지된다. 이 장착 동안에, 제14도에 나타낸 것처럼, 코일 스프링 229은 축 214과 동축(同軸)이 된다. 소직경부 229b는 홈 214a의 저면과 접촉되어 있으며, 대직경부 229c는 홈 214a의 저면으로부터 분리되며, 대직경부 229c의 외부는 홈 214a으로부터 약간 바깥쪽으로 돌출하므로 실린더 라이너 216는 쉽게 장착될 수 있다.

실린더 라이너 216가 제14도에 나타낸 위치로부터 더 깊게 삽입될때, 코일 스프링 229의 대직경부 229c의 직경은 증가되며, 축 214에 대한 실린더 라이너 216의 축운동은 제한되고, 이렇게 해서 실린더 라이너 216는 고정된다.

상술한 것에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르면, 실린더 라이너가 축에 장착되어질때, 코일 스프링에 의해 방해 받지 않고 쉽게 장착될 수 있고, 이에 의해 가동성이 향상된다.

이 경우에, 샌드 코어는 손상되지 않으며, 제품 내부에 남은 샌드는 완벽하게 제거될 수 있고, 원하는 형태의 제품을 얻을 수 있고 제품의 질도 향상된다.

제15도는 또 다른 축의 수정을 나타낸 것이다. 하나의 축 홈이나 둘 내지 네개의 축 홈 314b이 축 314의 외부 원주형 표면의 부분에 형성된다. 원호형 스프링 329은 각 홈 314b에 삽입된다. 실린더형 삽입 부재로 사용하는 실린더 라이너 316는 캐스팅시 축 314의 외부 원주형 표면에 장착된다.

스프링 329의 삽입 선단은 굴곡된 부분 329a을 구성하기 위해 굴곡된다. 굴곡된 부분 329a은 용접, 수축 피트(shrink fit), 장착제나 코우킹(caulking)에 의해 홈 314b의 삽입 선면에 형성된 구멍 314c에 고정된다. 스프링 329의 삽입선면의 외부표면은 원호상이거나 축 314의 외부 원주형 표면으로부터 안쪽의 위치에서 가늘게 된다.

이 원호형이나 끝이 가는 부분으로부터 연속되는 스프링 329의 외부표면은 축 314의 외부 원주형 표면으로부터 바깥쪽으로 위치한다.

축 314의 외부 원주형 표면으로부터 바깥쪽으로 향하는 스프링 329부는 축 314의 외부 원주형 표면에 장착된 실린더 라이너 316에 의해 홈 314b으로 몰려진다.

스프링 329의 삽입 선단으로 사용하는 굴곡부분 329a은 고정되지만, 스프링 329의 다른 단은 자유단이다. 스프링 329의 자유단부에 상응하는 홈 314b의 단부는 스프링 329의 신장을 고려해서 스프링 329의 자유단부보다 더 길다.

상기 삽입지지 장치를 갖는 다이 캐스트 머쉰의 캐스팅 작용은 하기에 기술한다. 이동 몰드 304가 개방되고, 슬라이드 몰드 309A 및 309B가 개방된 상태에서, 샌드 코어 312는 스프링 329에 맞춰진 홈 314b을 갖는 축 314에 지지된다.

축 314은 위치 결정핀 313과 실린더형 삽입 부재를 스프링 329을 통해 축 314의 외부 원주형 표면에 장착해서 사용하는 실린더 라이너 316에 의해 맞춰지고 지지된다.

이 장착동안, 제15도에 나타낸 것처럼, 실린더 라이너 316의 장착면상의 스프링 329의 외부는 축 324의 외부 원주형 표면으로부터 내부로 철수한다. 스프링 329의 중심 후부는 축 314의 외부 원주형 표면으로부터 바깥쪽으로 약간 돌출한다.

그러므로, 실린더 라이너 316는 축 314의 외부 원주형 표면에 쉽게 장착될 수 있다. 실린더 라이너 316가 더 깊게 장착될때, 스프링 329의 자유단은 후부가 실린더 라이너 316 안쪽으로 작용하기 위해 이동될 수 있다.

따라서, 실린더 라이너 316의 축 운동은 축 314에 대해 제한되어지므로, 실린더 라이너 316는 고정된다.

제16도는 축의 또 다른 수정을 나타내고 있다. 비교적 깊은 축의 첫번째 홈(이 수정에서는 한개 내지 네개의 홈) 414b은 삽입 홀더로 사용하는 축 414의 외부 원주형 표면의 부분에 형성된다.

동시에, 첫번째 홈 414b으로 얕은 원주형의 두번째 홈 414c 및 414d은 축 414의 외부 원주형 표면을 따라 첫번째 홈 414b의 단부 근처에 형성된다.

원호형 스프링 429은 첫번째 홈 414b에 맞춰지며, 스프링 429의 단을 정지시키기 위한 정리 링 429a 및 429b은 정지 링 429a 및 429b의 외부가 축 414의 외부 원주형 표면으로부터 바깥쪽으로 돌출하지 않도록 하기 위해 두번째 홈 414c 및 414b에 맞춰진다.

원호형 스프링 429의 양단부는 첫번째 홈 414b의 저면에 접촉되며, 스프링 429의 중심 후부는 축 414의 외부 원주형 표면으로부터 바깥쪽으로 약간 돌출한다.

스프링 429의 중심 후부는 실린더 라이너 416에 의해 첫번째 홈 414b에서 안쪽으로 밀어지므로, 스프링 429의 중심 후부는 실린더 라이너 416 바깥쪽으로 작용하며, 실린더 라이너 416는 축 414에 지지된다. 스프링 429의 삽입선단은 정지 링 429a에 의해 고정될 수 있다.

그러나, 스프링 429의 다른 단은 자유단이 되도록 세트된다. 다른 단은 스프링 429b에 의해 압박되더라도, 스프링의 축운동은 가능하다.

이 경우, 실린더 라이너 416가 축 414에 장착될때, 스프링 429의 자유단이 이동하므로, 첫번째 홈 414b의 단부는 스프링 429의 자유단의 위치보다 더 깊다.

Claims (15)

1. 하기의 단계를 포함하는 엔진 블럭 캐스팅 방법 : 실린더 구멍 형성부를 둘러싼 워터 재킷 형성 붕괴성 코어(12)를 지지하기 위해 고정반(1)위에 고정된 고정 몰드(3) 윗쪽에 위치한 개방 이동 몰드(4) 아래쪽에 위치한 코어 지지부(14)를 만드는 단계 ; 원주 방향으로 나눠지고, 상기의 이동 몰드(4)와 상기의 고정 몰드(3) 사이에 위치하고, 수평 방향으로 개/폐되기 위해 상기의 이동 몰드(4)에 의해 지지되는 슬라이드 몰드(9A, 9B)를 폐쇄하는 단계 ; 상기의 이동 몰드(4)의 하부측으로의 운동에 의해 몰드 클램핑을 실행하는 단계 ; 및 300kg/㎠ 이상의 높은 캐스팅 압력에서, 상기의 고정 몰드(3)가 상기의 이동 몰드(4)와 직접 접촉된 부분으로 개방하는 용융금속 사출 슬리이브(6, 7)로부터 용융금속을 사출하는 단계.
2. 제1항에 있어서, 용융금속 사출단계가 상기의 실린더 라이너(16)가 상기의 이동 몰드(4) 아랫쪽에 위치한 실린더 라이너 지지부(14)상에 실린더 지지 장치(17)에 의해 지지되는 동안 실린더 라이너(16)를 둘러싸기 위해 용융금속을 사출하는 단계를 포함하는 것.
3. 제1항에 있어서, 용융금속 사출단계가 몰드 구멍으로부터 외부로 가스를 방출하기 위해 가스방출 통로(26, 27)를 가지며, 엔진 블럭 윗쪽에 실린더 헤드 접촉 표면측위에 위치하는 몰드를 사용해서 용융금속을 사출하는 단계를 포함하는 것.
4. 제1항에 있어서, 용융금속 캐스팅 단계가 상기의 사출 슬리이브로의 용융금속 사출이 4초 이내에 완성되는 캐스팅 시작단계를 포함하는 것.
5. 제1항에 있어서, 상기의 붕괴성 코어(12)가 수소이온 지수 pH 3.5 이하인 샌드 코어 매스터를 형성하기 위해 코어 샌드에 부가제가 혼합되고, 샌드 코어 매스터 표면에 몰드 세정층이 형성되는 것과 같이 해서 형성된 코어를 포함하는 것.
6. 제1항에 있어서, 상기의 붕괴성 코어(12)가 40Wt% 내지 400Wt% 범위내의 산-세팅 수지를 함유한 촉매물질을 포함하고, 상기의 코어의 표면상에 미리 정한 두께의 몰드 세정층을 갖는 코어를 포함하는 것.
7. 제1항에 있어서, 용융금속 사출 단계가 캐스팅 초기에는 높은 캐스팅 속도에서 그리고 캐스팅의 말기에는 낮은 캐스팅 속도에서 몰드 구멍에 용융금속을 사출하는 단계를 포함하는 것.
8. 하기의 것을 포함하는 엔진 블럭 캐스팅 장치 : 고정반(1)에 고정된 고정 몰드(3) ; 상기의 고정 몰드(3) 윗쪽에 위치하고, 가동반(2)에 의해 지지되며, 가동반(2)과 함께 수직적으로 움직이는 이동 몰드(4) ; 상기의 이동 몰드(4)와 상기의 고정 몰드(3) 사이에 위치하고, 원주방향으로 나눠지고, 수평방향으로 개/폐하며, 상기의 이동 몰드(4)에 슬라이드할 수 있게 배치된 슬라이드 몰드(9A, 9B) ; 몰드 구멍에 용융금속을 사출하기 위한 수직 캐스팅 사출장치(123) ; 상기의 이동 몰드(4) 아래에 배설된 코어 지지부(14)에 지지된 붕괴성 코어(12) ; 및 상기의 고정 몰드(3)가 상기의 이동 몰드(4)와 직접 접촉된 부분으로 개방하는 사출 슬리이브(6, 7).
9. 제8항에 있어서, 상기의 사출 장치가 300kg/㎠ 이상의 높은 캐스팅 압력에서 몰드 구멍에 용융금속을 압축할 수 있는 사출장치를 포함하는 것.
10. 제8항에 있어서, 가스방출 통로(26, 27)가 몰드 구멍으로부터 외부로 가스를 방출하기 위해 엔진 블럭 윗쪽의 실린더 헤드 접촉면에 형성되는 것.
11. 제8항에 있어서, 엔진 블럭 캐스팅 장치가 상기의 이동 몰드(4) 아래의 상기의 실린더 라이너 지지부(14)에 실린더 라이너 지지장치(17)에 의해 지지된 실린더 라이너(16)를 포함하는 것.
12. 제11항에 있어서, 상기의 실린더 라이너 지지장치가 실린더형 실린더 라이너 지지부를 포함하는 것으로, 여기에서 나선 홈(214b)이 상기의 실린더형 실린더 라이너 지지부의 외부 원주형 표면상의 복수의 피치에 축방향으로 형성되고, 복수의 커브를 갖는 코일 스프링(229)이 상기의 나선 홈(214b)에 맞춰지므로, 상기의 실린더 라이너의 장착 선면에 상응하는 상기의 코일 스프링(229)의 단은 상기의 실린더 라이너 지지부의 일부에 의해 지지되며, 상기의 실린더 라이너의 장착 선부의 단으로부터 적어도피치부까지 상기의 코일 스프링의 부분은 소직경부를 구성하기 위해 상기의 실린더 라이너 지지부의 상기 홈(214b)으로 규정되는 외부 원주형 표면의 그것보다 작은 외부직경을 가지며, 상기의 소직경부와 계속적인 나머지부는 상기의 실린더 라이너 지지부의 그것보다 약간 큰 외부 직경을 갖는 것.
13. 제11항에 있어서, 상기의 실린더 라이너 지지장치가 실린더 라이너 홀더의 외부 원주형 표면의 일부에 형성된 축 홈(314b, 414b) 갖는 실린더 라이너 지지장치를 포함하는 것으로, 원호형 스프링(329, 429)이 축 홈(314b, 414b)에 맞춰지므로, 상기의 실린더 라이너의 장착 선면상의 상기의 스프링(329, 429)의 단은 실린더 라이너 홀더의 일부에 고정되고, 상기의 실린더 라이너의 장착 선면상의 상기의 스프링의 외부표면은 실린더 라이너 홀더의 외부 원주형 표면으로부터 안쪽에 위치한 원호형 또는 끝이 가는 부분에 의해 구성되고, 상기의 원호형 또는 끝이 가는 부분과 계속적인 부분의 외부 표면은 실린더 라이너 홀더의 외부 원주형 표면으로부터 바깥쪽에 위치하며, 홈에서 안쪽의 상기 원호형 또는 끝이 가는 부분과 계속적인 상기부분의 외부 표면을 철수하기 위해 상기의 실린더 라이너에 의해 압박된 것.
14. 제11항에 있어서, 저면판과 상기 실린더 라이너 지지부의 내부 원주형 표면이 상기 이동 몰드로부터 아랫쪽으로 돌출하는 위치 결정핀을 통해 돌출하는 공기통로를 통해 공급되는 공기에 의해 당겨지는 것.
15. 제8항에 있어서, 상기의 수직 캐스팅 사출장치가 상기 사출 슬리이브가 몰드 클램핑의 단이 상기의 고정 몰드(3)의 사출 슬리이브 접촉부와 접촉하는 곳에서 용융금속을 받아들이는 동안 즉각적으로 캐스팅 작업을 시작하기 위한 경사할 수 있는 사출장치(123)를 포함하는 것.