KR970003120B1 - 진공 주조 장치 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

진공 주조 장치

제1도는 본 발명의 진공 주조 장치의 주형 결합전의 단면도.

제2도는 제1도의 장치의 주형 폐쇄후 제품 캐비티 감압후의 단면도.

제3도는 제1도의 장치의 제품 캐비티로의 용탕 충전중의 단면도.

제4도는 제1도의 장치의 제품 캐비티 폐쇄후 가압 작동시의 단면도.

제5도는 제1도의 제1실시예의 진공 주조 장치의 부분 단면도.

제6도는 본 발명의 제2실시예의 진공 주조 장치의 탕도와 탕저류부의 평면도.

제7도는 본 발명의 제2실시예의 변형예의 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 상형 4 : 하형

6 : 제품 캐비티 8 : 용탕돔

10 : 게이트 20 : 스토크

22 : 용탕 유지로 24 : 용탕

26 : 진공 흡인구 28 : 가압구

50 : 탕저류부 52 : 핀

54 : 실린더 56 : 제1의 탕도 부분

58 : 제2의 탕도부분 60 : 제1의 구멍

62 : 제2의 구멍

[산업상의 이용분야]

본 발명은 제품 캐비티를 진공으로 해두고 게이트를 개방하여, 용탕을 고속으로 제품 캐비티에 충전하여 주조하는 진공 주고 장치에 관한 것이다.

[종래의 기술]

고품질의 제품을 저비용의 장치로 주조할 수 있는 장치로서 본 출원인에 의해 전에, 제품 캐비티를 거의 진공으로 하여 주조를 실행하는 주조 장치가 제안되었다(일본 특허 공개 공보 평 2-155557호).

상기 주조 장치는 거의 진공으로 감압가능한 제품 캐비티와 용탕 공급 통로와 캐비티와 공급 통로의 연결 통로를 개폐하는 게이트 피스톤과 게이트 피스톤에 조립된 가압핀을 가진다. 주조는 캐비티를 거의 진공으로 감압시켜 두고, 게이트 피스톤을 개방하여 고속으로 용탕을 캐비티에 충전하고, 게이트 피스톤을 폐쇄하여 용탕을 충전한 캐비티를 폐쇄하고, 가압핀을 작동시켜서 용탕을 가압하고, 신속하게 응고시킴으로써 행한다. 캐비티를 진공으로 해두기 때문에, 공기의 혼입이 억제되어 주조 결함이 없게 되고, 또한, 고속 충전이 가능하게 되고 용탕의 이동성이 향상되어 제품의 두께를 얇게 하는 것이 가능하게 되었다.

[발명이 해결하려고 하는 과제]

그러나, 종래의 제품 캐비티를 거의 진공으로 하여 주조를 행하는 주조 장치에서 다음의 문제가 있었다.

(1) 제품 캐비티의 용탕을 차단하는 기구와 제품 캐비티에 충전된 용탕에 압력을 가하는 기구가 별개이므로, 형구조에 제약이 있으며, 비용도 많이 들며 기구가 복잡하게 되는 등의 문제가 있다.

(2) 차단과 가압의 타이밍이 불연속이기 때문에, 용탕을 제품 캐비티에 넣은 후의 가압 타이밍 설정이 어렵다. 너무 빠르면 차단되지 않고 가압되며, 너무 늦으면 무가압하에서의 응고가 시작된다.

본 발명의 목적은 단일의 기구고 용탕의 차단과 가압을 행할 수가 있으며, 또한 차단 동작으로부터 연속적으로 가압 동작으로 이행할 수 있는 진공 주조 장치를 제공하는 것에 있다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 관련된 진공 주조 장치는 다음 (1),(2)의 장치로 이루어져 있다. 즉,

(1) 주형에 형성되어 거의 진공으로 감압가능한 제품 캐비티와, 용탕 유지로로부터 상승된 용탕을 일시적으로 유지하는 용탕 돔과, 제품 캐비티와 용탕 돔을 접속하는 탕도와, 개방될 때에 용탕 돔의 용탕이 탕도를 거쳐서 거의 진공으로된 제품 캐비티에 유입하는 것을 허용하는 게이트를 구비한 진공 구조 장치에 있어서, 상기 탕도에 탕저류부를 형성하고, 상기 탕저류부에 상기 탕저류부를 가압가능하게 핀을 설치하고, 용탕 돔과 탕저류부를 접속하는 탕도 부분의 탕저류부로의 구멍을 제품 캐비티와 탕저류부를 접속하는 탕도 부분의 탕저류부로의 구멍보다 상기 핀에 가까운 위치에 설치한 진공 주조 장치.

(2) 상기 탕저류부의 횡단면 형상을 원형으로 하고, 상기 용탕 돔과 탕저류부를 접속하는 탕도 부분을 상기 탕저류부의 접선 방향으로 향하게 한 (1)에 기술된 진공 주조 장치.

[작용]

상기 (1)의 본 발명 장치에서는 탕저류부에 설치한 핀을 누른 때, 핀이 용탕 돔으로 통하게 한 탕도 부분의 구멍을 폐쇄한 때에 제품 캐비티는 차단 폐쇄되고 이후 핀이 눌려 움직이게 되면 제품 캐비티 내부의 용탕은 압탕되어 가압된다.

따라서, 핀은 제품 캐비티를 폐쇄하기 위한 셧오프(shut off) 핀으로서 기능하는 동시에, 제품 캐비티 내부의 용탕을 가압하는 가압 핀으로서 기능한다. 따라서, 탕저류부와 핀으로 이루어진 단일 기구로서 제품 캐비티 내부의 용탕의 차단과 가압의 양쪽을 실행할 수 있다.

또한, 핀이 용탕 돔 측의 탕도 구멍을 폐쇄하는 동시에 가압으로 이행하여 가므로, 차단 동작으로부터 가압 동작으로 연속적으로 이행할 수 있고, 가압 개시 타이밍의 설정이 곤란하지 않다.

상기(2)의 본 발명 장치에서는 상기(1)의 작용에 더하여, 고온 고속의 용탕은 탕저류부의 구멍의 대향부에 직접 충격을 주지 않으며, 금형이 국부적으로 녹아 손상되는 것을 방지할 수 있는 외에, 탕의 흐름이 스파이럴 층상으로 되어 난류의 발생을 억제할 수 있는 작용이 있다.

[실시예]

제1도 내지 제4도는 본 발명의 모든 실시예에 공통인 진공 주조 장치의 구성과 작동 순서를 도시하며 제5도는 본 발명의 제1실시예(특허청구범위 제1항에 대응)의 장치의 일부를 확대하여 도시하며, 제6도 및 제7도는 본 발명의 제2실시예(특허청구범위 제2항에 대응)의 장치의 일부를 확대하여 도시했다.

먼저, 공통 구성을 설명하면 주조 장치는 종래의 고압 주조법, 다이캐스트법과 같은 복잡한 용탕 사출 기구가 없고, 단순한 구조로 되어 있다. 또한 종래의 저압 주조법에 비해서 제품 캐비티를 차단, 밀폐하는 게이트와 압력 감소 기구를 구비하며, 진공으로된 제품 캐비티에 고속으로 용탕을 제품 캐비티 내부 압력과 용탕돔 내부의 압력과의 압력차를 이용하여 충전할 수 있도록 되어 있다.

더욱 상세하게는 상형(2), 하형(4)으로 구성된 주형(금형)은 상형(2)을 위아래로 이동시킴으로써 개폐가능하게 되어 있다. 금형에는 제품 캐비티(6)가 형성되며, 제품 캐비티(6)는 금형 중앙의 용탕 돔(molten metal retaining dome; 8) 주위에 예를 들면 방사상으로 배치되어 있다. 제품 캐비티(6)는 용탕 돔내 공간으로부터 게이트(10)에 의해 차단가능하며 게이트(10)는 용탕 돔(8)의 하단부에 형성되어 있다. 제품 캐비티(6)는 금형을 폐쇄하고 게이트(10)로 차단한 후 진공 흡인구(26)를 통해서 진공 펌프(도시생략)에 의해 진공으로 압력을 감소시킬 수 있다.

용탕 돔(8)은 하형(4)에 형성된 탕구(12)와 스토그(20)를 통해 용탕 유지로(molten motal holding furnace; 22)와 연통되어 있으며, 용탕 유지로(22)내의 용탕(24)(예를 들면, 알루미늄 용탕)에 가압구(28)로부터 압력을 가해 용탕 돔(8) 내부로 용탕(24)을 밀어 올릴 수 있도록 되어 있다.

용탕 돔내 공간과 제품 캐비티(6)를 접속하는 탕도(14)에는 탕저류부(50)가 형성되며, 그곳에 핀(52)이 설치되어 있고, 핀(52)으로 제품 캐비티(6)를 폐쇄 또는 가압한다.

진공 주조는 제1도 내지 제4도에 도시한 바와 같이 실시된다. 우선, 형이 폐쇄되어서 제1도 내지 제4도에 도시한 바와 같이 실시된다. 우선, 형이 패쇄되어서 제1도로부터 제2도의 상태로 된다. 이어서, 용탕 돔(8)을 상형(2)에 대하여 상대적으로 제2도의 상태로 된다. 이어서, 용탕 돔(8)을 상형(2)에 대하여 상대적으로 하강시켜 제품 캐비티를 대기와 연통하고 있는 용탕 돔내 공간으로부터 게이트(10)에 의해 차단한다. 게이트(10)에 의한 차단으로 제품 캐비티(6)는 밀폐상태로 된다. 이어서, 제품 캐비티(6)를 진공 흡인구(26)를 통해 압력을 감소시켜 거의 진공(50torr보다 고진공, 바람직하게는 20torr 이하에서, 10torr전후)으로 감압한다. 종래의 진공 다이캐스트법은 50 내지 100torr이기 때문에, 50torr보다 고진공으로 함으로써 진공 다이캐스트법과 구별된다. 20torr 이하에서 종래의 진공 다이캐스트 주조품과 동일한 정도의 품질이 얻어진다. 제품 캐비티(6)의 압력을 감소시키면서 용탕 유지로(22) 내의 용탕액면에, 가압구(28)를 통하여, 압력을 가하므로 용탕(24)은 용탕 돔(8) 내부로 밀려 올라간다. 이때 용탕(24)의 상승속도는 용탕 돔(8) 내부에서 약5내지 10cm/sec이다. 가압력의 증가를 어느 레벨에서 정지하여 탕면 상승을 정지시켜도 용탕 유지로 주위의 기체의 쿠션에 의하여 용탕 돔(8) 내부의 탕면은 위아래로 수초간 진동하고, 그후 정지된다.

이어서, 제3도에 도시한 바와 같이 게이트(10)를 개방하여 용탕 돔(8)중의 용탕(24)을 제품 캐비티(6)에, 용탕 돔(8) 내부의 게이트부 압력(거의 대기압)과 제품 캐비티(6) 내부 압력(거의 진공)과의 압력차를 이용하여 고속으로 충전한다. 용탕(24)의 제품 캐비티(6)중에서의 속도는 거의 7m/sec이다. 이것은 종래의 저압주조의 약0.5m/sec에 비해 고속이며 탕이동성을 향상시켜 제품의 균일한 두께를 가능하게 한다. 7m/sec의 고속은 종래의 다이캐스트법에서는 얻을 수 있지만 다이캐스트법은 용탕이 제품 캐비티에 잔류된 공기를 혼입하는 경향이 있는 것, 및 용탕을 밀어 넣기 위한 유압 실린더를 필요로 하는 점에서 본 발명의 진공 주조보다 열등하다. 또한, 진공 하에서의 용탕 충전에 의해 제품 캐비티(6)에 있어서 용탕의 공기 혼입이없어 주조 결함을 발생시키지 않는다.

이어서, 제4도에 도시한 바와 같이 핀(52)을 하강시켜 탕도(14)를 차단하고 용탕을 충전한 제품 캐비티(6)를 폐쇄하는 동시에 가압한다. 이러한 상태에서 신속하게 응고시킨다. 이 때는 용탕 유지로의 가압은 해제되고 제품 캐비티내의 진공 압력도 해제된다. 응고 후 주형을 개방하고 제품을 꺼낸다. 주형 표면에 이형제를 도포하고 다음의 주조 싸이클로 들어간다.

다음에, 각 실시예의 방법에서 특유의 구성, 작용을 설명한다.

제1실시예(특허청구범위 제1항에 대응)에 있어서는 제5도에 도시한 바와 같이 용탕 돔(8)과 제품 캐비티(6)를 접속하는 탕도(14)의 도중에 탕저류부(50)가 형성되어 있고, 그곳에 핀(52)이 들어 있다. 핀(52)은 유압 실린더(54)에 의해 탕저류부(50)의 축방향으로 왕복운동된다. 탕도(14)는 용탕 돔(8)과 탕저류부(50)를 접속하는 제1의 탕도부분(56)과 제품 캐비티(6)와 탕저류부(50)에 접속하는 제2의 탕도 부분(58)을 갖는다. 용탕 돔(8)으로 통하게 한 제1의 탕도부분(56)의 탕저류부(50)로의 구멍(제1의 구멍)(60)은 제품 캐비티(6)로 통하게 한 제2의 탕도 부분(58)에 가까운 쪽에 위치한다.

따라서, 용탕 돔(8)으로부터 거의 진공의 제품 캐비티(6)에 용탕이 고속 충전된 후 핀(52)이 실린더(54)에서 밀려 움직이게 되면, 핀(52)은 먼저 제1의 구멍(60)을 폐쇄하여 제품 캐비티(6) 내부의 용탕을 용탕 돔(8)으로부터 차단한다. 핀(52)의 제1의 구멍(60)을 폐쇄해 버린 시점으로부터 핀(52)에 의해 탕저류부(50)의 용탕이 제품 캐비티(6)측으로 압탕되어 제품 캐비티(6) 내부의 용탕은 가압된다. 따라서, 핀(52)은 셧오프 핀겸 가압핀으로서 기능한다. 이들에 의해 종래 제품 캐비티(6)에 설치되어 있던 가압핀을 없애거나 또는 개수를 적게 할 수 있어 차단, 가압기구를 단순화할 수 있다.

또한, 핀(52)은 제1의 구멍(60)을 폐쇄하는 동시에 그것과 연속해서 가압이 시작되므로, 폐쇄 동작으로부터 가압 동작으로의 이행이 연속으로 된다. 따라서, 가압 타이밍을 종래와 같이 특별하게 설정할 필요가 없어 가압이 용이하다.

제2의 실시예(특허청구범위 제2항에 대응)에 있어서는 제6도 또는 제7도에 도시한 바와 같이 탕저류부(50)의 횡단면은 원형이며 그곳에 원주상의 핀(52)이 들어 있다. 그리고, 용탕 돔(8)과 탕저류부(50)를 접속하는 제1의 탕도 부분(56)이 원형의 탕저류부(50)의 접선 방향으로 탕저류부(50)에 개구하고 있다. 이 경우, 제6도와 같이 제1의 탕도부분(56)을 용탕 돔 중심과 탕저류부 중심을 잇는 선에 평행하게 설치되어도 좋으며 또한, 제7도와 같이 경사지게 설치하여도 좋다.

이것에 의해 제1의 탕도부분(56)으로부터 고속, 고온의 용탕이 탕저류부(50)에 유입될 때 탕저류부(50)의 벽면에 접선 방향으로 유입하므로, 제1의 구멍(60)에 대향하는 벽면 부분을 직접 충격하는 일이 없어 벽면이 녹아 손상되는 것이 방지된다. 또한 벽면에 따른 스파이럴 흐름으로 되기 때문에 탕저류부(50) 내부 및 제품 캐비티(6)의 흐름을 교란시키는 일이 적으며, 제품 캐비티(6)로의 용탕 충전이 원활하게 된다.

[발명의 효과]

특허청구범위 제1항의 발명에 의하면, 탕도에 탕저류부를 형성하고 거기에 핀을 설치하므로 용탕을 차단하는 기구와 용탕에 압력을 가하는 기구를 동일한 기구로 할 수 있어 기구의 단순화를 도모하고 또한 차단으로부터 가압으로 연속적으로 이행할 수 있어, 가압 타이밍이 원활하게 된다.

특허청구범위 제2항의 발명에 의하면 제1의 탕도 부분을 탕저류부의 접선 방향으로 향하게 하였으므로 용탕이 탕저류부의 제1의 구멍의 대향부를 직접 충격하는 일이 없어 금형이 녹아 손상되는 것을 방지할 수 있고, 또한 탕의 흐름이 스파이럴의 층상으로 되어 난류의 발생을 적게 할 수 있다.

Claims (2)

1. 주형에 형성되어 거의 진공으로 감압가능한 제품 캐비티(6)와, 용탕 유지로(22)로부터 상승된 용탕(24)을 잠시 보류하는 용탕 돔(8)과, 제품 캐비티와 용탕 돔을 접속하는 탕도(14)와, 개방될 때에 용탕 돔의 용탕이 탕도를 거쳐서 거의 진공으로된 제몸 캐비티에 유입하는 것을 허용하는 게이트(10)를 구비한 진공 구조 장치에 있어서, 상기 탕도에 탕저류부(50)를 형성하고, 상기 탕저류부에 상기 탕저류부를 가압가능하게 핀(52)을 설치하고, 용탕 돔(8)과 탕저류부(50)를 접속하는 탕도 부분의 탕저류부로의 구멍(60)을 제품 캐비티와 탕저류부를 접속하는 탕도 부분의 탕저류부로의 구멍(62)보다 상기 핀에 가까운 위치에 설치한 것을 특징으로 하는 진공 주조 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 탕저류부(50)의 횡단면 형상을 원형으로 하고, 상기 용탕 돔(8)과 탕저류부(50)를 접속하는 탕도 부분(56)을 상기 탕저류부의 접선 방향으로 향하게 한 것을 특징으로 하는 진공 주조 장치.