WO2014168278A1 - 하이브리드 다이캐스팅 공법 - Google Patents

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WO2014168278A1
WO2014168278A1 PCT/KR2013/003491 KR2013003491W WO2014168278A1 WO 2014168278 A1 WO2014168278 A1 WO 2014168278A1 KR 2013003491 W KR2013003491 W KR 2013003491W WO 2014168278 A1 WO2014168278 A1 WO 2014168278A1
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WO
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air conditioner
piston
hybrid
molten metal
product
Prior art date
Application number
PCT/KR2013/003491
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English (en)
French (fr)
Inventor
김재근
정양주
백운철
김종준
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주식회사 지알켐
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/14—Machines with evacuated die cavity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/18—Machines built up from units providing for different combinations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/22—Dies; Die plates; Die supports; Cooling equipment for dies; Accessories for loosening and ejecting castings from dies

Definitions

  • the present invention relates to a die casting method, and more particularly, to a hybrid die casting method in which the advantages of the forging method and the die casting method can be used together by forming an air conditioning piston in a high vacuum and local pressure method in a hybrid die casting mold apparatus.
  • the air conditioner compressor constituting the cooling system of the vehicle is a component that serves to compress the refrigerant converted into a low-pressure gas from the evaporator to a high-pressure state again sent to the condenser.
  • an air conditioner compressor is required by the air conditioning piston for compressing the refrigerant by reciprocating in the cylinder via a shaft that is rotated by the engine power
  • the air conditioner piston is usually manufactured by the forging method to meet the strength required by the air conditioner compressor It is done.
  • the air-conditioning piston can be manufactured by the die-casting method, the recycling can be made 100%, so that the high raw material loss rate of the forging method can be eliminated, and the mass productivity can be eliminated with the low productivity efficiency of the forging method. .
  • the die casting process has a fundamental limitation in generating a high inclusion oil in the product, and due to this limitation, it is difficult to apply to the production of air conditioner pistons requiring high strength suitable for the harsh operating conditions of the air conditioner compressor.
  • the present invention in view of the above point is applied to a method for high vacuum and local pressurization of the cavity (cavity) in the hybrid die-casting mold apparatus, so that the foam content is extremely low, but the air conditioner having the high hardness required in the air conditioner compressor It is an object of the present invention to provide a hybrid die casting process in which a large amount of piston can be produced.
  • Hybrid die-casting method of the present invention for achieving the above object is equipped with a hybrid mold having a cavity (cavity) having an air-conditioning piston shape in a high-pressure casting machine, a sleeve for injecting molten metal into the hybrid mold, and the molten metal
  • a hybrid casting setting step including a water heater for supplying and an ejector for extracting a finished air-conditioning piston product from the hybrid mold;
  • a hybrid casting condition setting step including an injection rate and a temperature condition of the molten metal and setting a high vacuum condition and a local pressurization condition formed in the cavity in accordance with the air conditioner piston product;
  • the air-conditioning piston shape is made of two in the same shape, respectively, the cavity (cavity) is provided with a pair of the two air-conditioning piston shape, the pair of air-conditioning piston shape is centered around the section in which the molten metal is injected It is arranged symmetrically from left to right.
  • the high vacuum state and the local pressurization state control the thickness of the burr (BURR) generated during the hollow formation of the piston head, and at the same time bubbles due to the filling and processing amount to prevent seizure of the head portion constituting the piston head It is controlled so that formation does not take place.
  • BURR burr
  • the thickness of the burr BURR is 5 to 10% of the diameter of the air conditioner piston.
  • the present invention has the effect that the air-conditioning piston can be manufactured with high quality and easily by the die-casting method by applying the high vacuum and local pressure hybrid die casting method that eliminates the high air-containing oil in the air-conditioning piston.
  • the present invention while the air conditioner piston is manufactured by a high vacuum and local pressure hybrid die casting process, while meeting the high strength suitable for the harsh operating conditions of the air conditioner compressor, as well as the advantages of the die casting method and high strength capable of 100% recycling of the air conditioning piston raw material It is effective to take full advantage of the forging method.
  • the present invention has the effect that the mass production, which is an advantage of the hybrid die casting method, is applied to the production of the air conditioner piston, thereby greatly reducing the manufacturing cost of the air conditioner piston.
  • FIG. 1 and 2 is a flow chart of the hybrid die casting method according to the present invention
  • Figure 3 is a block diagram of a hybrid die casting mold apparatus for producing an air conditioning piston by a hybrid die casting method according to the present invention
  • Figure 4 is 5 is a configuration example of a cavity having a shape of an air conditioner piston
  • FIG. 5 is a local pressure state in the hybrid die casting method according to the present invention
  • FIG. 6 is an example of an air conditioner piston manufactured by the hybrid die casting method according to the present invention.
  • 1 and 2 show the operational flow of the hybrid die casting method according to the present embodiment.
  • S10 is a process in which the hybrid die is set in the hybrid die-casting die apparatus to be ready for casting, which includes the hybrid mold setting of S21, the sleeve setting of S22, the ejector setting of S23, and the hot water heater setting of S24.
  • Figure 3 is an example of the hybrid die casting mold apparatus, as shown in the hybrid die casting mold apparatus is a high-pressure casting machine (1) is cast, the ejector (3) for taking out the product after casting, and the cavity (cavity) of the product shape It includes a hybrid mold 10 having a, a sleeve 5 for injecting molten metal into the cavity (Cavity), and a hot water heater (7) for supplying the molten metal.
  • the high pressure casting machine (1) is to form a high vacuum in the cavity (cavity) with the removal and detachment of the hybrid mold (10), the ejector (3) can be moved to the hybrid mold (10) to take out the product
  • the sleeve 5 may inject molten metal into a cavity with a cylinder rod and a plunger, and the hot water heater 7 supplies molten metal for manufacturing a product.
  • the high pressure casting machine 1, the ejector 3, the sleeve 5, and the hot water heater 7 are basic and essential components of the hybrid die casting mold apparatus and are components of a general hybrid die casting mold apparatus in which high pressure casting is performed.
  • the hybrid mold 10 is coupled to the fixed die 20, a movable die 30 having a cavity of a product shape and coupled to the fixed die 20, and a bottom of the movable die 30.
  • Sub-die 40 for connecting the vacuum pressure and power required in the movable die 30, and a pair of sliders to locally pressurize the cavity (cavity) in a state in which molten metal is injected into the cavity (Cavity) (50-1, 50-2), the movable die 30, the movable die piping (60-1) for supplying the vacuum pressure and power required in the movable die 30, and the fixed die 20
  • a fixed die pipe 60-2 for supplying the vacuum pressure and power required in the fixed die 20.
  • S30 is a process for setting the air conditioning piston hybrid casting conditions, which is the melt injection rate and cooling conditions of S41, release agent application conditions of S42, vacuum pressure conditions for high vacuum of S43, local for forming air conditioner piston of S44 Pressurization conditions are included.
  • These conditions include the vacuum pressure size and the local pressure force size to prevent the formation of air bubbles due to overfilling and processing to prevent seizure of the head portion of the piston head during molding of the air conditioning piston.
  • the generation of burrs due to squeeze during blow molding does not affect the performance of the air conditioning piston.
  • the burr BURR may be a condition in which a thickness of about 0.5 to 1.0 mm is allowed when the air conditioner piston is about 10 mm in diameter.
  • FIG. 4 shows an example of a cavity 32 in which an air conditioner piston is manufactured. As shown, the cavity 32 is formed in a cavity block 31, and the cavity block 31 is formed. Is coupled to the movable die 30 through which the plurality of guide rod holes 30-1 are drilled.
  • the cavity 32, the melt supply part 32-1, is formed at the central position of the cavity block 31, and the first product shape part 32-is formed on one side with respect to the melt supply part 32-1. 2) is formed, the second product shape portion 32-3 is formed on the other side relative to the molten metal supply portion 32-1, the first product shape portion 32-2 and the second product shape portion 32 -3) the overflow path portion 32-4 connected from the first product shape portion 32-2 to the second product shape portion 32-3 so that the overflowed molten metal escapes To form.
  • the cavity 32 may further include the part particle core positioned in the first product shape part 32-2 and the second product shape part 32-3, which is in the shape of the air conditioner piston. It may or may not be necessary. If the secondary particle core is applied, the secondary particle core is used interchangeably for each cavity, and especially the Oerlikon Balzers coating.
  • the pair of sliders 50-1 and 50-2 positioned at both the left and right sides of the movable mold 30 produce a hollow air-conditioning piston by performing a local pressurization in a vacuum to the cavity 32Cavity.
  • the pair of sliders 50-1 and 50-2 includes a first slider 50-1 positioned with the first product shape part 32-2 based on the cavity 32, and The first slider 50-1 and the second slider 50 are formed of the second slider 50-2 positioned on the second product shape 32-3 based on the cavity 32.
  • -2) consists of the same components.
  • the first slider 50-1 is coupled to one side of the movable die 30 and is mounted with a mounting block 51 positioned in the first product shape 32-2 of the cavity 32, At least one guide rod 52 for stably guiding the movement of the mounting block 51 and the first product shape part 32-2 are filled in the first product shape part 32-2.
  • the squeeze actuator 54 is coupled to the mounting block 51 and uses pneumatic as its power source, but hydraulic pressure can be applied as needed.
  • the vacuum pressure supplied from the squeeze actuator 54 is sent to the first product shape part 32-2 via the mounting block 51, and a vacuum path for this may be formed.
  • the second slider 50-2 also includes a mounting block 51, a guide rod 52, a local pressure piston 53, and a squeeze actuator 54, similarly to the first slider 50-1. .
  • the second slider 50-2 is coupled to the other side of the movable die 30 to form the second product shape part 32-2 of the cavity 32. There is only a difference that is located as.
  • S50 is a process of injecting the molten metal into the cavity (cavity), which is made in consideration of the release agent coating amount of S51 and the melt temperature and injection speed of S52.
  • the countermeasure may be promptly performed at the time of abnormality by checking whether the molten metal is normal as in S53.
  • S60 is a process in which the air conditioner piston is formed, which is performed through the squeeze control of S90 after checking whether the local pressurization condition is reached, such as S80, in the high vacuum control state of S70.
  • This squeeze control is performed by preventing the seizure of S91, preventing the formation of bubbles in S92, and preventing the occurrence of burr in S93.
  • FIG. 5 is a state in which the air-conditioning piston is molded by the squeeze control, and as shown in FIG. 5, a molten metal is injected into the cavity 32 to prevent the first product shape part 32-2 or 32-3 from being injected into the molten metal. Is filled. Subsequently, when the first slider 50-1 or 50-2 is operated, the squeeze actuator 54 moves the local pressure piston 53 forward through the mounting block 51, so that the local pressure piston 53 is moved. Enter the first product feature 32-2, or 32-3.
  • the localized pressure piston 53 entering the first product shape 32-2 or 32-3 forms a molten metal filled while forming a vacuum in the first product shape 32-2 or 32-3.
  • the pressing force for pressurizing the molten metal is optimally set and controlled according to the type of molten metal or the amount of molten metal.
  • the part particle core 35 is caused by the air conditioner piston 100 forming the part opened in the groove shape at the tip end portion of the piston head.
  • the molten metal of the first product shape part 32-2 or 32-3 is locally pressurized by the local pressure piston 53 in a vacuum state, the molten metal is first product shape part 32-2 or 32-3. By molding along the) is converted to the hollow air conditioning piston 100.
  • the air conditioner piston 100 has a hollow portion 103 that makes the piston head hollow, and a squeeze portion 105 protruding in a hollow pipe shape in the inner space of the hollow portion 103 is formed.
  • the squeeze portion 105 is formed by the localized pressure piston 53 of the first slider 50-1 or 50-2.
  • the head portion (Ka) constituting the piston head to precisely control the vacuum pressure and the local pressing force so as not to form bubbles due to the filling and processing amount to prevent seizure, and squeeze
  • the squeeze portion Kb in which the portion 105 is formed the generation degree of the burr BURR is precisely controlled so that the burr BURR due to the squeeze does not affect the performance.
  • the burr BURR of the squeeze portion Kb may be allowed to be about 0.5 to 1.0 mm thick when it is about 10 mm in diameter.
  • the squeeze portion 105 may not be exposed, and may or may not be made after-treatment to remove it after manufacture.
  • the air conditioner piston is removed from the hybrid mold by molding the air conditioner piston as shown in S100, and the post-processing is performed as shown in S200 to complete the manufacturing process of the air conditioner piston.
  • the post-treatment of S200 may be performed by removing burr occurrences of S210 and finishing of S220.
  • FIG. 6 is an example of an air conditioner piston product taken out of the hybrid mold 10, and as shown, the air conditioner piston 100 is taken out in the solidified cavity melt form A, and in this cavity melt form A is simply separated. Two air conditioner pistons 100 of the same type are manufactured at the same time only by work. Therefore, the manufacturing cost of the air conditioner piston 100 can be significantly lowered.
  • the air conditioner piston 100 of FIG. 6 (a) has a piston head 101 forming an overall shape, the upper part 102 opened in a groove shape at a tip end portion of the piston head 101, and the piston head 101 is hollowed out. Hollow portion 103 to be made of, and the squeeze portion 105 protruding in the hollow pipe shape in the inner space of the hollow portion 103.
  • the air conditioner piston 100 is made of a high strength aluminum alloy and then the hardness value HRB 75 or more in the experimental results, it was proved to include a flow rate of grade 1 or more.
  • the air conditioner piston 100 may be manufactured in various shapes.
  • the second type air conditioner piston 100-1 as shown in FIG. 6B is an example in which the upper part 102 opened in a groove shape at the distal end portion of the piston head 101 is not formed as compared with the air conditioner piston 100.
  • the third type air conditioner piston 100-2 as shown in FIG. 6C is an example in which the squeeze portion 105 is formed above the piston head 101 compared to the air conditioner piston 100, and FIG. 6.
  • the fourth type air conditioner piston 100-3 as shown in (d) has a squeeze part without forming the groove 102 opened in a groove shape at the tip of the piston head 101 compared to the air conditioner piston 100.
  • An example in which 105 is formed above the piston head 101 is shown.
  • the hybrid die casting method uses a hybrid mold having a cavity having a pair of air conditioner piston shapes, and uses the vacuum condition and the local pressurization condition formed in the cavity to condition the air conditioner piston.
  • the foam content in the manufacturing process is set according to the product, by locally pressurizing the filled melt while forming a high vacuum in each of the air conditioner piston shapes while the air conditioner piston shape is filled with molten metal.
  • the air conditioner piston 100 which is extremely low but meets the high hardness required by the air conditioner compressor, may be easily manufactured in large quantities.

Abstract

본 발명의 하이브리드 다이캐스팅 공법은 한쌍의 에어컨 피스톤 형상을 갖춘 캐비티(Cavity)가 구비된 하이브리드 금형을 이용하고, 캐비티(Cavity)에 형성되는 진공조건과 국부 가압조건을 에어컨 피스톤 제품에 맞춰 설정하며, 에어컨 피스톤 형상에 용탕이 충진된 상태에서 에어컨 피스톤 형상의 각각에 고 진공을 형성하면서 충진된 용탕을 국부 가압해 하는 동시에 2개의 에어컨 피스톤 제품을 만들어 줌으로써, 제조 과정에서 기폼 함유량이 극히 낮으면서도 에어컨 컴프레서에서 요구되는 높은 경도가 충족되는 에어컨 피스톤(100)이 용이하게 제조되면서 대량으로 제조되는 특징을 갖는다.

Description

하이브리드 다이캐스팅 공법
본 발명은 다이캐스팅 공법에 관한 것으로, 특히 하이브리드 다이캐스팅 금형장치에서 고진공 및 국부가압 방식으로 에어컨 피스톤이 성형됨으로써 단조 공법과 다이캐스팅 공법의 장점이 함께 이용될 수 있는 하이브리드 다이캐스팅 공법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 냉방계를 구성하는 에어컨 컴프레서는 증발기에서 저압기체로 변환된 냉매를 고압상태로 압축하여 재차 응축기로 보내주는 역할을 수행하는 구성요소이다.
이를 위해, 에어컨 컴프레서에는 엔진 동력으로 회전되는 샤프트를 매개로 실린더내에서 왕복 운동함으로써 냉매를 압축시키는 에어컨 피스톤이 반드시 요구되며, 통상 에어컨 피스톤은 에어컨 컴프레서에서 요구되는 강도 충족을 위해 단조 공법에 의해 제조되어진다.
하지만, 에어컨 피스톤이 단조 공법으로 제조되면, 단조 공법이 갖는 근본적인 한계로 인해 원재료 손실이 많고, 특히 대량 생산성 효율이 낮을 수밖에 없다.
만약, 에어컨 피스톤이 다이캐스팅 공법 적용으로 제조될 수 있으면, 리사이클링이 100% 활용 가능함으로써 단조 공법의 높은 원재료 손실율이 해소될 수 있고, 대량생산이 이루어짐으로써 단조 공법의 낮은 생산성 효율도 함께 해소될 수 있다.
하지만, 다이캐스팅 공법은 제품 내의 높은 기포함유가 발생되는 근본적인 한계가 있고, 이러한 한계성으로 인해 에어컨 컴프레서의 혹독한 가동 조건에 적합한 높은 강도를 요구하는 에어컨 피스톤의 제조에 적용하기에는 어려움이 있을 수밖에 없다.
이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 하이브리드 다이캐스팅 금형장치에서 캐비티(Cavity)를 고진공 및 국부 가압할 수 있는 공법이 적용됨으로써 기폼 함유량이 극히 낮으면서도 에어컨 컴프레서에서 요구되는 높은 경도를 갖는 에어컨 피스톤이 다량 생산될 수 있는 하이브리드 다이캐스팅 공법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하이브리드 다이캐스팅 공법은 고압주조기에 에어컨 피스톤 형상을 갖춘 캐비티(Cavity)가 구비된 하이브리드 금형을 장착하고, 상기 하이브리드 금형으로 용탕을 주입하는 슬리브와, 상기 용탕을 공급하는 급탕기 및 상기 하이브리드 금형에서 완성된 에어컨 피스톤 제품을 취출하는 이젝터가 포함된 하이브리드 주조세팅단계;
상기 용탕의 주입속도와 온도 조건을 포함하고, 상기 캐비티(Cavity)에 형성되는 고 진공조건과 국부 가압조건을 상기 에어컨 피스톤 제품에 맞춰 설정하는 하이브리드 주조 조건설정단계;
상기 에어컨 피스톤 형상에 충진되도록 상기 용탕이 주입되고, 상기 에어컨 피스톤 형상의 각각에 고 진공을 형성하면서 충진된 용탕을 국부 가압하는 에어컨 피스톤 성형단계;
상기 고 진공과 상기 국부 가압을 해제한 후, 상기 하이브리드 금형에서 완성된 에어컨 피스톤 제품을 취출하는 에어컨 피스톤 제품단계; 가 포함되어 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 에어컨 피스톤 형상은 각각 동일한 형상으로 2개로 이루어지고, 상기 캐비티(Cavity)에는 상기 2개의 에어컨 피스톤 형상이 한 쌍으로 구비되며, 상기 한쌍의 에어컨 피스톤 형상은 상기 용탕이 주입되는 구간을 중심으로 해 좌우에서 대칭형상으로 배열된다.
상기 고 진공상태와 상기 국부 가압 상태는 피스톤 헤드의 중공 형성시 발생되는 버(BURR)의 두께를 제어하고, 동시에 상기 피스톤 헤드를 이루는 헤드부위의 소착방지를 위해 살 채움과 가공량 과다로 인한 기포 형성이 이루어지지 않도록 제어된다.
상기 버(BURR)의 두께는 상기 에어컨 피스톤의 직경의 5~10% 비율이다.
상기 에어컨 피스톤 제품이 취출되면, 상기 에어컨 피스톤 제품을 이루는 피스톤 헤드의 중공 공간에 형성된 버(BURR)를 제거하고, 상기 에어컨 피스톤 제품을 마무리 실시해주는 후처리단계; 가 더 수행되는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명은 에어컨 피스톤 내의 높은 기포함유를 해소한 고진공 및 국부가압 하이브리드 다이캐스팅 공법이 적용됨으로써 에어컨 피스톤이 다이캐스팅 공법으로 고 품질이면서 용이하게 제조될 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 에어컨 피스톤이 고진공 및 국부가압 하이브리드 다이캐스팅 공법으로 제조되면서도 에어컨 컴프레서의 혹독한 가동 조건에 적합한 높은 강도 충족은 물론, 에어컨 피스톤이 원 재료의 100% 리사이클링 가능한 다이캐스팅 공법 장점과 높은 강도가 가능한 단조공법의 장점을 모두 활용하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 하이브리드 다이캐스팅 공법의 장점인 대량생산이 에어컨 피스톤의 제조에 적용됨으로써 에어컨 피스톤의 제조 단가를 크게 낮출 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 다이캐스팅 공법의 동작 흐름도이고, 도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 다이캐스팅 공법으로 에어컨 피스톤을 제조하는 하이브리드 다이캐스팅 금형장치의 구성도이며, 도 4는 본 발명에 따른 에어컨 피스톤 형상을 갖춘 캐비티(Cavity)의 구성예이고, 도 5는 본 발명에 따른 하이브리드 다이캐스팅 공법시 국부가압 상태이며, 도 6은 본 발명에 따른 하이브리드 다이캐스팅 공법으로 제조된 에어컨 피스톤의 예이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1 및 도 2는 본 실시예에 따른 하이브리드 다이캐스팅 공법의 동작 흐름을 나타낸다.
S10은 하이브리드 다이캐스팅 금형장치에 하이브리드 금형을 세팅해 주조 준비상태로 전환되는 과정으로서, 이는 S21의 하이브리드 금형 세팅과, S22의 슬리브 세팅, S23의 이젝터 세팅, S24의 급탕기 세팅이 포함된다.
도 3은 상기 하이브리드 다이캐스팅 금형장치의 예로서, 도시된 바와 같이 하이브리드 다이캐스팅 금형장치는 주조가 이루어지는 고압주조기(1)와, 주조 후 제품을 취출하는 이젝터(3)와, 제품 형상의 캐비티(Cavity)를 갖춘 하이브리드 금형(10)과, 캐비티(Cavity)로 용탕을 주입하는 슬리브(5)와, 용탕을 공급하는 급탕기(7)를 포함한다.
상기 고압주조기(1)는 하이브리드 금형(10)을 탈장착 및 분리 이동과 더불어 캐비티(Cavity)내를 고진공으로 형성하여 주고, 상기 이젝터(3)는 제품을 꺼내도록 하이브리드 금형(10)으로 이동할 수 있으며, 상기 슬리브(5)는 실린더 로드와 플런저로 캐비티(Cavity)에 용탕을 주입할 수 있고, 상기 급탕기(7)는 제품 제조를 위한 용탕을 공급하여 준다.
이러한 고압주조기(1)와 이젝터(3), 슬리브(5) 및 급탕기(7)는 하이브리드 다이캐스팅 금형장치의 기본적이고 필수적인 구성요소로서, 고압주조가 이루어지는 일반적인 하이브리드 다이캐스팅 금형장치의 구성요소이다.
하지만, 상기 하이브리드 금형(10)은 고정 다이(20)와, 제품 형상의 캐비티(Cavity)를 갖추고 고정 다이(20)와 결합하는 가동 다이(30)와, 가동 다이(30)의 저면으로 결합되어 가동 다이(30)에서 필요한 진공압과 전원등을 연결해주는 서브 다이(40)와, 캐비티(Cavity)에 용탕이 주입된 상태에서 캐비티(Cavity)에 진공상태로 국부적인 가압을 수행해주는 한쌍의 슬라이더(50-1,50-2)와, 가동 다이(30)로 구비되어 가동 다이(30)에서 필요한 진공압과 전원등을 공급해주는 가동다이 배관(60-1)과, 고정 다이(20)로 구비되어 고정 다이(20)에서 필요한 진공압과 전원등을 공급해주는 고정다이 배관(60-2)을 포함한다.
한편, S30은 에어컨 피스톤 하이브리드 주조 조건을 설정하는 과정으로서, 이는 S41의 용탕 주입 속도 및 냉각 조건과, S42의 이형제 도포 조건, S43의 고 진공을위한 진공압 조건, S44의 에어컨 피스톤 성형을 위한 국부 가압 조건등이 포함된다.
이러한 조건에는 에어컨 피스톤의 성형시 피스톤 헤드를 이루는 헤드부위의 소착방지를 위해 살 채움과 가공량 과다로 인한 기포 형성이 이루어지지 않기 위한 진공 압 크기와 국부 가압력 크기가 포함되는데, 이로부터 에어컨 피스톤을 중공 성형할 때 스퀴즈에 따른 버(BURR)의 발생이 에어컨 피스톤의 성능에 영향을 주지 않게 된다.
일례로, 상기 버(BURR)는 에어컨 피스톤이 약 10mm 지름일 때 약 0.5~1.0mm 두께가 허용되는 조건일 수 있다.
도 4는 에어컨 피스톤이 제조되는 캐비티(32,Cavity)의 예로서, 도시된 바와 같이 상기 캐비티(32,Cavity)는 캐비티 블록(31,Cavity Block)에 형성되고, 캐비티 블록(31,Cavity Block)은 다수의 가이드 로드 홀(30-1)이 뚫려진 가동 다이(30)로 결합된다.
특히, 상기 캐비티(32, Cavity)는 캐비티 블록(31)의 중앙 위치로 용탕공급부(32-1)가 형성되고, 용탕공급부(32-1)를 기준해 한쪽으로 제1 제품 형상부(32-2)가 형성되며, 용탕공급부(32-1)를 기준해 다른쪽으로 제2 제품 형상부(32-3)가 형성되고, 제1 제품 형상부(32-2)와 제2 제품 형상부(32-3)를 충진한 후 오버플로우(Overflow)된 용탕이 빠져나가도록 제1 제품 형상부(32-2)에서 제2 제품 형상부(32-3)로 연결된 오버플로우 경로부(32-4)를 형성한다.
또한, 상기 캐비티(32, Cavity)에는 제1 제품 형상부(32-2)와 제2 제품 형상부(32-3)로 위치되는 상기부 입자 코어가 더 포함될 수 있는데, 이는 에어컨 피스톤의 형상에 따라 필요하거나 또는 필요하지 않게 된다. 만약 상기부 입자 코어가 적용되면, 상기부 입자 코어는 캐비티(Cavity)별로 교환하여 사용되고 특히 올리콘 발저스 코팅하여 준다.
그리고, 가동 금형(30)의 좌우 양쪽으로 위치된 한쌍의 슬라이더(50-1,50-2)는 캐비티(32Cavity)에 진공상태로 국부 가압을 수행함으로써 중공 형상의 에어컨 피스톤을 제조하여 준다.
이를 위해, 상기 한쌍의 슬라이더(50-1,50-2)는 캐비티(32,Cavity)를 기준으로 해 제1 제품 형상부(32-2)로 위치된 제1 슬라이더(50-1)와, 캐비티(32,Cavity)를 기준으로 해 제2 제품 형상부(32-3)로 위치된 제2 슬라이더(50-2)로 이루어지며, 상기 제1 슬라이더(50-1)와 제2 슬라이더(50-2)는 동일한 구성요소로 이루어진다.
일례로, 제1 슬라이더(50-1)는 가동 다이(30)의 한쪽 측면에 결합되어 캐비티(32,Cavity)의 제1 제품 형상부(32-2)로 위치되는 마운팅 블록(51)과, 마운팅 블록(51)의 움직임을 안정적으로 가이드하기 위한 적어도 1개 이상의 가이드 로드(52)와, 제1 제품 형상부(32-2)로 진입해 제1 제품 형상부(32-2)에 충진된 용탕을 진공상태에서 국부적으로 가압해주는 국부가압 피스톤(53)과, 진공상태로 국부 가압이 수행되도록 국부가압 피스톤(53)을 전진이동 및 후퇴이동시키는 스퀴즈 작동기(54)로 구성된다.
상기 스퀴즈 작동기(54)는 마운팅 블록(51)으로 결합되고, 그 동력원으로 공압을 사용하지만 필요에 따라 유압이 적용될 수 있다. 특히 상기 스퀴즈 작동기(54)에서 공급되는 진공압은 마운팅 블록(51)을 거쳐 제1 제품 형상부(32-2)로 보내지며, 이를 위한 진공 경로가 형성될 수 있다.
그러므로, 제2 슬라이더(50-2)도 제1 슬라이더(50-1)와 동일하게 마운팅 블록(51)과, 가이드 로드(52), 국부가압 피스톤(53) 및 스퀴즈 작동기(54)로 구성된다. 다만, 제2 슬라이더(50-2)는 제1 슬라이더(50-1)와 달리 가동 다이(30)의 다른쪽 측면에 결합되어 캐비티(32,Cavity)의 제2 제품 형상부(32-2)로 위치되는 차이만 있다.
한편, S50은 용탕을 캐비티(Cavity)로 주입하는 과정으로서, 이는 S51의 이형제 도포량과 S52의 용탕 온도 및 주입 속도등을 고려한 상태에서 이루어진다. 이러한 용탕 주입 상태는 S53과 같이 용탕 주입이 정상인지를 체크함으로써 이상시 신속하게 대응조치가 수행될 수 있다.
이어, S60은 에어컨 피스톤 성형이 이루어지는 과정으로서, 이는 S70의 고 진공 제어 상태에서 S80과 같이 국부 가압 조건에 도달되었는지를 체크 한 다음, S90의 스퀴즈 제어를 통해 수행된다.
이러한 스퀴즈 제어는 S91의 소착 방지와 S92의 기포 형성 방지 및 S93의 버(BURR)발생 방지로 수행된다.
도 5는 상기 스퀴즈 제어로 에어컨 피스톤이 성형되는 상태로서, 도시된 바와 같이 캐비티(32, Cavity)에 용탕이 주입됨으로써 제1 제품 형상부(32-2, 또는 32-3)는 주입된 용탕으로 채워진다. 이어, 제1 슬라이더(50-1, 또는 50-2)가 작동되면, 스퀴즈 작동기(54)는 마운팅 블록(51)을 통해 국부가압 피스톤(53)을 전진이동시켜 줌으로써 국부가압 피스톤(53)이 제1 제품 형상부(32-2, 또는 32-3)로 진입한다.
상기 제1 제품 형상부(32-2, 또는 32-3)로 진입한 국부가압 피스톤(53)은 제1 제품 형상부(32-2, 또는 32-3)에 진공을 형성하면서 충진된 용탕을 가압하면서 밀어내는데, 이때 용탕을 가압하는 가압력은 용탕의 종류나 용탕의 양에 따라 최적으로 설정되어 제어가 이루어진다. 여기서, 상기부 입자 코어(35)는 에어컨 피스톤(100)이 피스톤 헤드의 선단부위에서 홈형상으로 개구된 상기부를 형성함에 기인된다.
이어, 제1 제품 형상부(32-2, 또는 32-3)의 용탕이 진공상태에서 국부가압 피스톤(53)으로 국부 가압되면, 용탕은 제1 제품 형상부(32-2, 또는 32-3)를 따라 성형됨으로써 중공의 에어컨 피스톤(100)으로 전환된다.
이러한 에어컨 피스톤(100)은 피스톤 헤드를 중공으로 만들어주는 중공부(103)와, 중공부(103)의 안쪽 공간에서 중공 파이프 형상으로 돌출된 스퀴즈부(105)가 형성된다. 통상, 상기 스퀴즈부(105)는 제1 슬라이더(50-1, 또는 50-2)의 국부가압 피스톤(53)에 의해 형성된다.
특히, 에어컨 피스톤(100)의 제조 시, 피스톤 헤드를 이루는 헤드부위(Ka)에서는 소착방지를 위해 살 채움과 가공량 과다로 인한 기포 형성이 이루어지지 않도록 진공압과 국부 가압력을 정밀 제어하고, 스퀴즈부(105)가 형성되는 스퀴즈부위(Kb)에서는 스퀴즈에 따른 버(BURR)가 성능에 영향을 주지 않을 수 있도록 버(BURR)의 발생 정도를 정밀 제어한다.
본 실시예에서, 스퀴즈부위(Kb)의 버(BURR)는 약 10mm 지름일 때 약 0.5~1.0mm 두께로 허용될 수 있다. 이 경우, 상기 스퀴즈부(105)는 노출되지 않음으로써 제조 후 이를 제거하기 위한 후처리 공정이 이루어지거나 또는 이루어지지 않을 수 있다.
이어, 에어컨 피스톤의 성형이 완료되면, S100과 같이 성형완료된 에어컨 피스톤을 하이브리드 금형에서 취출한 후, S200과 같이 후처리를 수행함으로써 에어컨 피스톤의 제조과정이 완료된다. 통상, S200의 후처리는 S210의 버(BURR)발생 제거와 S220의 마무리 실시로 수행될 수 있다.
도 6은 하이브리드 금형(10)에서 취출된 에어컨 피스톤 제품의 예로서, 도시된 바와 같이 에어컨 피스톤(100)은 응고된 캐비티용탕형태(A)로 취출되고, 이러한 캐비티용탕형태(A)에서 간단한 분리 작업만으로 동일한 종류로 2개의 에어컨 피스톤(100)이 동시에 제조된다. 그러므로, 에어컨 피스톤(100)의 제조 원가를 크게 낮출 수 있다.
도 6(a)의 에어컨 피스톤(100)은 전체적인 형상을 이루는 피스톤 헤드(101)와, 피스톤 헤드(101)의 선단부위에서 홈형상으로 개구된 상기부(102)와, 피스톤 헤드(101)를 중공으로 만들어주는 중공부(103)와, 중공부(103)의 안쪽 공간에서 중공 파이프 형상으로 돌출된 스퀴즈부(105)로 이루어진다.
이러한 에어컨 피스톤(100)은 고강도 알루미늄 합금으로 제조 한 후 실험 결과에서 경도 값 HRB 75이상이고, 기포함유량 1등급이상으로 입증되었다.
본 실시예에서 상기 에어컨 피스톤(100)은 다양한 형상으로 제조될 수 있다.
도 6의 (b)와 같은 제2타입 에어컨 피스톤(100-1)은 상기 에어컨 피스톤(100)에 비해 피스톤 헤드(101)의 선단부위에서 홈형상으로 개구된 상기부(102)가 형성되지 않은 예이고, 도 6의 (c)와 같은 제3타입 에어컨 피스톤(100-2)은 상기 에어컨 피스톤(100)에 비해 스퀴즈부(105)를 피스톤 헤드(101)의 위쪽으로 형성한 예이며, 도 6의 (d)와 같은 제4타입 에어컨 피스톤(100-3)은 상기 에어컨 피스톤(100)에 비해 피스톤 헤드(101)의 선단부위에서 홈형상으로 개구된 상기부(102)를 형성하지 않으면서 스퀴즈부(105)를 피스톤 헤드(101)의 위쪽으로 형성한 예를 나타낸다.
전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 하이브리드 다이캐스팅 공법은 한쌍의 에어컨 피스톤 형상을 갖춘 캐비티(Cavity)가 구비된 하이브리드 금형을 이용하고, 캐비티(Cavity)에 형성되는 진공조건과 국부 가압조건을 에어컨 피스톤 제품에 맞춰 설정하며, 에어컨 피스톤 형상에 용탕이 충진된 상태에서 에어컨 피스톤 형상의 각각에 고 진공을 형성하면서 충진된 용탕을 국부 가압해 하는 동시에 2개의 에어컨 피스톤 제품을 만들어 줌으로써, 제조 과정에서 기폼 함유량이 극히 낮으면서도 에어컨 컴프레서에서 요구되는 높은 경도가 충족되는 에어컨 피스톤(100)이 용이하게 제조되면서 대량으로 제조될 수 있다.

Claims (6)

  1. 고압주조기에 에어컨 피스톤 형상을 갖춘 캐비티(Cavity)가 구비된 하이브리드 금형을 장착하고, 상기 하이브리드 금형으로 용탕을 주입하는 슬리브와, 상기 용탕을 공급하는 급탕기 및 상기 하이브리드 금형에서 완성된 에어컨 피스톤 제품을 취출하는 이젝터가 포함된 하이브리드 주조세팅단계;
    상기 용탕의 주입속도와 온도 조건을 포함하고, 상기 캐비티(Cavity)에 형성되는 고 진공조건과 국부 가압조건을 상기 에어컨 피스톤 제품에 맞춰 설정하는 하이브리드 주조 조건설정단계;
    상기 에어컨 피스톤 형상에 충진되도록 상기 용탕이 주입되고, 상기 에어컨 피스톤 형상의 각각에 고 진공을 형성하면서 충진된 용탕을 국부 가압하는 에어컨 피스톤 성형단계;
    상기 고 진공과 상기 국부 가압을 해제한 후, 상기 하이브리드 금형에서 완성된 에어컨 피스톤 제품을 취출하는 에어컨 피스톤 제품단계;
    가 포함되어 수행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 다이캐스팅 공법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 에어컨 피스톤 형상은 각각 동일한 형상으로 2개로 이루어지고, 상기 캐비티(Cavity)에는 상기 2개의 에어컨 피스톤 형상이 한 쌍으로 구비되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 다이캐스팅 공법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 한쌍의 에어컨 피스톤 형상은 상기 용탕이 주입되는 구간을 중심으로 해 좌우에서 대칭형상으로 배열된 것을 특징으로 하는 하이브리드 다이캐스팅 공법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 고 진공상태와 상기 국부 가압 상태는 피스톤 헤드의 중공 형성시 발생되는 버(BURR)의 두께를 제어하고, 동시에 상기 피스톤 헤드를 이루는 헤드부위의 소착방지를 위해 살 채움과 가공량 과다로 인한 기포 형성이 이루어지지 않도록 제어되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 다이캐스팅 공법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 버(BURR)의 두께는 상기 에어컨 피스톤의 직경의 5~10% 비율인 것을 특징으로 하는 하이브리드 다이캐스팅 공법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 에어컨 피스톤 제품이 취출되면, 상기 에어컨 피스톤 제품을 이루는 피스톤 헤드의 중공 공간에 형성된 버(BURR)를 제거하고, 상기 에어컨 피스톤 제품을 마무리 실시해주는 후처리단계;
    가 더 수행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 다이캐스팅 공법.
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