KR100403568B1 - Apparatus for Forging of Direct Pressure Type - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비철 금속의 주조 장치중 직접 가압식 용탕 단조장치에 관한 것으로서, 상부 금형부(A)가 상부 플레이트(16)에 결합 고정되는 상부 스페이스(44);와 상부 스페이스(44)에 결합 고정되는 상형 금형(47);과 제품 탈형 수단으로 구성되고, 상부 노크 아웃 실린더(10)의 하부에 체결되는 중심부의 상기 제품 탈형 수단이 링 형상인 이젝트 링(50)으로 구성되며,The present invention relates to a direct pressurized molten metal forging apparatus of a non-ferrous metal casting apparatus, the upper mold portion (A) is coupled to the upper plate 16 fixed to the upper space (44) and fixed to the upper space (44) It consists of an upper mold (47); and a product demolding means, the product demolding means of the center portion which is fastened to the lower portion of the upper knock-out cylinder 10 is composed of an eject ring 50 of a ring shape,
하부 금형부(B)는 하부 노크 아웃 실린더(9)의 상부에 결합 고정되는 하형 금형(48);과 상기 하형 금형(48)에 결합 고정되는 조립부재(33)에 회전 가능하게 체결되는 사이드 금형(46);으로 이루어지고, 상기 사이드 금형(46)은 하부 플레이트(1)에 결합 고정된 사이드 홀더(32)와 링크부재(40)(43)에 의해 링크되어, 하부 금형부(B)가 하부 플레이트(1)로부터 분리되어 상승 및 하강될 수 있고, 하부 금형부(B)가 상승시 사이드 금형(46)이 자동적으로 열리고 하강시는 자동으로 닫히도록 구성된다. 상기 하부 플레이트(1)에 결합 고정된 사이드 홀더(32)가 사이드 금형(46)을 밀착 지지하여 용탕 단조시 사이드 금형(46)에 미치는 압력에 대응력으로 작용하기 때문에 종래의 사이드 실린더와 같은 부속장치가 필요 없다.The lower mold part B is a lower mold 48 coupled to an upper portion of the lower knock-out cylinder 9; and a side mold rotatably fastened to an assembly member 33 coupled to the lower mold 48. (46); the side mold 46 is linked by the side holder 32 and the link member 40, 43 is fixed to the lower plate 1, the lower mold portion (B) is It can be separated from the lower plate 1 to be raised and lowered, and the lower mold part B is configured to automatically open when the lower mold 46 is raised and to close automatically when lowered. The side holder 32 coupled to the lower plate 1 supports the side mold 46 in close contact and acts as a corresponding force to the pressure applied to the side mold 46 during the forging of the molten metal. There is no need.
Description
본 발명은 비철 금속류의 용탕 단조장치에 관한 것으로서, 용탕 단조 중에서도 상부의 금형이 직하로 이동하여 강압하는 직접 가압식 용탕 단조장치에 관한 것이다. 좀더 상세하게는 상부 금형이 하향하여 직접 1차 예비성형 및 고압으로 2차로 성형하고 하부 실린더의 작동에 의해 3차 직접 가압하는 방식으로서, 금형부는 상부 금형부와 하부 금형부로 이루어지되 하부 금형부가 하형 금형, 사이드 금형 및 사이드 홀더로 구성되고 하형 금형과 사이드 금형 및 사이드 홀더는 상호 일체형으로 링크되어 사이드 홀더가 사이드 금형의 지지대로 구성되는 것을 특징으로 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a molten metal forging apparatus for nonferrous metals, and more particularly, to a direct pressurized molten metal forging apparatus in which an upper mold moves directly under pressure and melts. More specifically, the upper mold is downwardly formed by direct preliminary molding and second by high pressure, and is directly pressurized by the operation of the lower cylinder. The mold part is composed of the upper mold part and the lower mold part, but the lower mold part is the lower mold part. The mold, the side mold and the side holder, and the lower mold, the side mold and the side holder are linked to each other integrally characterized in that the side holder is configured as the support of the side mold.
또한 본 발명은 용탕의 주입시 용락현상에 의해 발생하는 산화물의 제품내 혼입을 방지하기 위하여 상부와 하부에 필터가 2단으로 설치된 용탕주입용 튜브를 포함하며 통상의 용탕 보온로 및 제어부와 각종부대 설비를 포함하여 이루어지는 직접 가압식 용탕 단조 방식으로서, 기존의 다른 주조법에 의한 주조제품과 비교하여 생산 사이클 타임, 인장강도, 밀도, 연신율 등이 월등히 우수하며 본 발명의 용탕 단조는 상,하에서 직접 가압하는 방식으로서 종래의 간접 가압방식에 비해 설비가 간단하여 기계본체의 제작비용과 금형 비용을 획기적으로 절감할 수 있어 제품코스트의 경쟁력과 품질의 경쟁력을 다 함께 이룰 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention includes a molten metal injection tube installed in the upper and lower filters in two stages in order to prevent the incorporation of oxides generated in the product during the injection of molten metal in the product, and the usual molten metal heating furnace, control unit and various units It is a direct pressure molten metal forging method including a facility, and has excellent production cycle time, tensile strength, density, and elongation compared to other casting products by existing casting methods, and the molten metal forging of the present invention is directly pressurized up and down. Compared to the conventional indirect pressurization method, the facility is simpler, and the manufacturing cost and mold cost of the machine body can be drastically reduced, thereby achieving both product cost competitiveness and quality competitiveness.
일반적으로 기존 비철분야의 주조법에 있어서 근간이 되어 왔던 것들을 살펴보면 중력주조, 저압주조, 진공주조법 등이 있으며, 최근 들어 단조방식의 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. 이러한 연구개발의 활성화는 본질적으로 품질의 고급화 요구에 따른 기업의 고부가가치 창출이라는 목적뿐만 아니라, 환경적, 경제적 측면에서의 경량화 요구와 결부되어 있다.In general, looking at those that have been the basis for the existing non-ferrous casting method, there are gravity casting, low pressure casting, vacuum casting method, etc. Recently, forging research and development has been actively conducted. This vitalization of research and development is intrinsically linked to the demand for lightweighting in terms of environmental and economical aspects, as well as the purpose of creating high value-added companies in accordance with the demand for higher quality.
기존의 주조법중 중력주조와 저압주조는 응고 속도가 느려 수축 및 가스 결함에 의한 밀도가 낮으며, 부위별 기계적 성질이 낮고 그 차가 크며 다이케스팅은주조시 주입속도가 매우 빨라 산화물의 혼입과 가스 혼입 등으로 기계적 성질의 규격이 낮게 요구되는 케이스류의 주조에 이용되고 있으며, 스퀴즈법 또한 금형 온도가 낮고 빠른 주입속도로 인해 제품의 형상과 두께에 제약을 받고 있으며 기존의 개발된 용탕 단조법은 대부분이 간접 가압방식으로 금형 제작 및 기계제작비가 높아 가격 경쟁력 및 개발과 양산에 애로사항이 있다.Gravity casting and low pressure casting have low coagulation speed, low density due to shrinkage and gas defects, low mechanical properties for each part, and the difference is large. Die casting is very fast injecting during casting. It is used for casting of case types that require low mechanical properties, and the squeeze method is also restricted by the shape and thickness of products due to low mold temperature and fast injection speed. Due to the indirect pressurization method, the cost of mold production and machine production is high, which causes difficulties in price competitiveness and development and mass production.
상기한 바와 같이 종래의 중력주조와 저압주조는 기본적으로 형상과 크기 그리고 제품 두께에 제약을 받지 않는다고는 하나, 상대적으로 금형 온도 및 용탕 온도가 높고 응고시간이 길어지기 때문에 수축 및 핀홀과 같은 제품 내 결함에 따른 밀도 하락과 기계적 성질의 하락으로 경량화 요구에 따른 제품중량 감소 등이 실현되지 못하고 있는 것이다. 특히 자동차용 알루미늄 휠과 같은 비교적 대형이면서 형상이 복잡한 자동차 부품의 경우에서는 자동차의 경량화 추세에 부응하지 못하여 부품의 후진성을 탈피하지 못하고 있는 것이 현실이다. 따라서 상기한 문제점을 해결하기 위해서는 기존의 공법으로는 그 한계가 분명하여 새로운 공법의 개발이 필 수적으로 요구되고 있다.As mentioned above, although gravity casting and low pressure casting are basically not restricted in shape, size, and product thickness, they are relatively high in mold temperature, melt temperature, and solidification time. Due to a decrease in density and a decrease in mechanical properties due to defects, a reduction in product weight due to light weight is not realized. Particularly, in the case of relatively large and complicated shape auto parts such as aluminum wheels for automobiles, it is not possible to meet the trend of light weight of the car, and thus it is not possible to escape backwardness of the parts. Therefore, in order to solve the above problems, the limitations of the existing construction methods are obvious, and the development of a new construction method is required.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하고자 발명한 것으로서, 상부에서 상부 금형이 직하로 하부 금형에 주입된 용탕을 직접 2차에 걸쳐 가압하는 직접 가압식 용탕단조 장치의 제공을 발명의 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a direct pressure molten metal forging apparatus for directly pressing the molten metal injected into the lower mold directly from the top to the second mold.
본 발명의 다른 목적은 하부 금형부에 노크 아웃 실린더를 구성하여 직상으로 마감 가압함으로써 응고과정에서 발생하는 국부적인 체적변화에 따른 변형이나밀도 차이를 균일하게 성형할 수 있는 직접 가압식 용탕 단조장치를 제공하려는 것이다.Another object of the present invention is to provide a direct pressurized molten metal forging apparatus capable of uniformly forming the deformation or density difference due to the local volume change occurring during the solidification process by forming a knock-out cylinder on the lower die portion and pressurizing it directly to finish. I will.
본 발명의 또 다른 목적은 하부 금형부를 하부 금형, 사이드 금형, 사이드 홀더로 구성하되, 일체형으로 링크시킴으로써 간결하고 밀착성이 우수한 직접 가압식 용탕 단조장치를 제공하려는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a direct pressurized melt forging apparatus which is composed of a lower mold part, a side mold, and a side holder, but is integrally linked to each other by consolidation.
본 발명은 회동 가능한 연결부재로 사이드 금형과 결합된 사이드 홀더를 하부 플레이트에 고정시킴으로써 용탕 단조압력에 대응시키기 위한 사이드 실린더와 같은 종래의 필수적인 부속장치가 불필요한 직접 가압식 용탕 단조장치의 제공을 또 다른 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a directly pressurized molten metal forging apparatus which does not require a conventional essential accessory such as a side cylinder for responding to the molten metal forging pressure by fixing the side holder coupled to the side mold to the lower plate with a rotatable connecting member. It is done.
또한, 본 발명은 하부 금형부가 성형 후 탈형을 위해 하부 노크 아웃 실린더에 의해 하부 금형부가 상승될 수 있고, 하부 금형부가 상승하면 하부 플레이트에 고정된 사이드 홀더와 사이드 금형의 링크부재의 회동에 의해 사이드 금형이 자동으로 열리고 하강시 닫히는 직접 가압식 용탕 단조장치를 제공하려는 것이다.In addition, according to the present invention, the lower mold part may be raised by the lower knock-out cylinder for demolding after the lower mold part is molded, and when the lower mold part is raised, the side mold fixed to the lower plate and the side of the link member of the side mold are rotated. The aim is to provide a direct pressurized melt forging device which opens the mold automatically and closes when descending.
본 발명은 용탕의 주입시 용락현상에 의한 산화물의 발생 및 그 제품내 혼입을 방지하기 위하여 상부와 하부에 세라믹 필터가 2단으로 설치된 용탕주입용 라이저 튜브를 포함하는 직접 가압식 용탕 단조장치를 제공하려는 것이다.The present invention is to provide a direct pressurized molten metal forging apparatus including a riser tube for the injection of the molten metal is installed in two stages in order to prevent the generation of oxide due to the melting phenomenon during the injection of the molten metal and mixing in the product. will be.
본 발명은 상형 금형의 중심부의 제품 탈형수단을 링 형상(이젝트 링)으로 구성한 직접 가압식 용탕 단조장치를 제공하려는 것이다.An object of the present invention is to provide a direct pressure molten metal forging apparatus in which a product demolding means in the center of an upper die is formed in a ring shape (eject ring).
본 발명은 제품의 조직이 미세하고 치밀하여 기계적 성질이 뛰어나고 경량화를 이룰 수 있을 뿐만 아니라 생산성이 월등한 직접 가압식 용탕 단조장치를 제공하려는데 또 하나의 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a direct pressurized molten metal forging apparatus which is excellent in productivity as well as excellent mechanical properties and light weight due to the fine and dense structure of the product.
도 1은 본 발명 직접가압식 용탕 단조장치의 개략적인 전체 구성도,Figure 1 is a schematic overall configuration of the present invention direct pressure melt forging device,
도 2는 본 발명에 따른 용탕주입 예시도,2 is a molten metal injection example according to the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 합형 및 용탕 단조 예시도,Figure 3 is an exemplary view of the forging and molten metal forging according to the present invention,
도 4는 본 발명에 따른 금형 열림상태 예시도,4 is an exemplary view of a mold open state according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 제품의 하형 이탈 예시도,Figure 5 is an illustration of the lower type departure of the product according to the invention,
도 6은 본 발명에 따른 제품받이에 의한 제품 취출상태 예시도,Figure 6 is an illustration of the product take-out state by the product receiving according to the present invention,
도 7은 본 발명에 따른 보온로의 구성도,7 is a block diagram of a thermal insulation furnace according to the present invention,
도 8은 본 발명에 따른 상,하 금형부의 합형상태 및 하부 금형부의 사이드 금형이 열린상태의 확대 구성도이다.8 is an enlarged configuration diagram of an upper mold state of the upper and lower mold parts and a side mold of the lower mold part opened according to the present invention.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
A : 상부 금형부 B : 하부 금형부A: upper mold part B: lower mold part
1 : 하부플레이트 2 : 크라운부1: lower plate 2: crown
3 : 슬라이드 테이블 5 : 하부 지지대3: slide table 5: lower support
8 : 메인실린더 9 : 하부 노크 아웃 실린더8: main cylinder 9: lower knock-out cylinder
10 : 상부 노크 아웃 실린더 11 : 보조실린더10: upper knock-out cylinder 11: auxiliary cylinder
12 : 유압탱크 16: 상부 플레이트12: hydraulic tank 16: upper plate
17 : 유압밸브 18 : 여과망17: hydraulic valve 18: filter network
19 : 라이저 튜브 22: 정량 주입용 래들19: riser tube 22: ladle for metering
23 : 제품받이 28 : 가스처리장치23: product receiving 28: gas treatment device
30 : 사이드홀더 고정부재 31 : 상부 금형부 연결부재30: side holder fixing member 31: upper mold portion connecting member
32 : 사이드 홀더 33 : 하부 금형부 연결부재32: side holder 33: lower mold portion connecting member
34 : 하부금형 조립부재 35 : 노크아웃펀치34: lower mold assembly member 35: knock-out punch
40,43 : 링크부재 44 : 상부 스페이서40, 43: link member 44: upper spacer
46 : 사이드 금형 56 : 쐐기46: side mold 56: wedge
47 : 상 금형 48 : 하 금형47: upper mold 48: lower mold
50 : 이젝터 링 51 : 보온로50: ejector ring 51: thermal insulation furnace
52,53 : 이젝터 플레이트 54 : 이젝터 핀52,53: ejector plate 54: ejector pin
55 : 보온용 가열장치 56 : 고정수단55: heating device for keeping warm 56: fixing means
57 : 단열용 패드 53,54,55 : 격벽57: insulation pad 53, 54, 55: bulkhead
본 발명의 직접 가압식 용탕 단조는 본 발명에 따른 직접 가압식 용탕 단조장치에 의해 수행된다. 본 발명의 직접 가압식 용탕 단조장치는 프레임에 상체부와 하체부가 결합되어 구성되는 본체와, 용탕 보온로와, 용탕을 금형부에 정량 이송하는 래들(ladle)을 포함하는 이송수단과, 금형공정의 작동을 제어하는 작동제어부를 갖는 용탕 단조장치에 있어서,상기 본체의 상체부는 상부 중앙에 위치하는 크라운부(2)의 중심부에 유압 메인 실린더(8)의 좌우 사이드에 보조 실린더(11)가 설치되고, 상기 메인 실린더(8)와 상기 보조 실린더(11)의 하부에는 슬라이드 테이블(3)이 장착되며, 상기 슬라이드 테이블(3)의 중심부의 메인 실린더(8)에는 상부 노크 아웃 실린더(10)가 결합되고, 상기 슬라이드 테이블(3)의 하부에는 상부 플레이트(16)가 결합되며, 상기 상부 플레이트(16)에는 탈형 수단을 포함하는 상부 금형부(A)가 체결되어 상기 상부 금형부(A)는 상기 메인 실린더(8)에 의해 하강되고 (탈형시)상기 보조실린더(11)에 의해 상승된다.상기 상부 금형부(A)는 상기 상부 플레이트(16)에 결합 고정되는 연결부재(31)와, 상기 연결부재(31)에 결합 고정되는 상부 스페이서(44)와, 상기 상부 스페이서(44)에 결합 고정되는 상 금형(47)과, 제품 탈형 수단으로 구성된다.상기 제품 탈형 수단은 상기 상부 노크 아웃 실린더(10)에 장착되는 이젝터 지지플레이트(52,53)와, 상기 이젝터 지지플레이트에 설치되는 이젝터 핀(54)과, 상기 상부 노크 아웃 실린더(10)의 하부에 체결되는 이젝트 링(50)으로 구성되는 것을 특징으로 하고, 이때 상기 이젝터 핀(54)에 인접하여 제품 성형시 배기를 위한 벤트 핀(도시하지 않음)이 구비되는 것이 바람직하다.한편, 상기 본체의 하체부는 하부 지지대(5)의 중심부에 하부 노크 아웃 실린더(9)가 장착되고, 그 상측 외주연부에 하부 플레이트(1)가 결합 고정되며, 상기 하부 플레이트(1)에 고정부재(30)가 볼트 또는 쐐기와 같은 통상의 고정수단(56)으로 결합되고 상기 고정부재(30)에 보온용 전기 가열장치(55)를 구비한 사이드 홀더(32)가 결합 고정되며, 상기 하부 노크 아웃 실린더(9)의 상부에 하부 금형부(B)가 체결된다.상기 하부 금형부(B)는 상기 하부 노크 아웃 실린더(9)의 상부에 결합 고정되는 제1 조립부재(34)와, 상기 제 1조립부재(34)에 결합 고정되는 하 금형(48)과, 사기 하 금형(48)에 결합 고정되는 제2 조립부재(33)와, 상기 제2 조립부재(33)에 하단이 회전 가능하게 결합되는 사이드 금형(46)으로 구성된다.상기 사이드 금형(46)은 사이드 금형 회전부재(49)에 의해 회전동작되는데, 이때 사이드 금형 회전부재(49)는 상기 사이드 금형(46)의 상단에 링크된 제1링크부재(43)와, 상기 하부 플레이트(1)에 결합되는 사이드 홀더(32)와, 상기 제1링크부재(43)와 사이드 홀더(32)를 연결하는 제2링크부재(40)로 이루어진다.이와 같이 구성된 본 발명의 하부 금형부(B)는 하부 노크 아웃 실린더(9)의 상부에 고정되고, 하부 플레이트(1)에는 고정되지 않으므로 하부 플레이트(1)로부터 분리되어 상승 및 하강될 수 있고, 하부 금형부(B)가 상승시 링크연결구조에 의해 사이드 금형(46)이 자동적으로 열리고 하강시에는 자동으로 닫히게 되며. 상기 하부 플레이트(1)에 결합 고정된 사이드 홀더(32)가 사이드 금형(46)을 밀착 지지하여 용탕 단조시 사이드 금형(46)에 미치는 압력에 대응력으로 작용하기 때문에 종래의 사이드 실린더와 같은 부속장치가 필요없는 것을 특징으로 한다.상기 하부 금형부(B)의 외곽 일측에는 도 2와 같이 용탕 주입용 라이저 튜브(19)와 이를 이송시켜주기 위한 이송수단(190)이 설치된다. 이때, 상기 용탕 주입용 라이저 튜브(19)는 최초 하부 금형부(B)의 일측에 이탈되어 있다가 용탕 주입시기에 맞춰 이송수단(190)에 의해 하부 금형부(B)의 중앙부에 위치하게 된다.또한, 하부 금형부(B)의 타측에는 도 2와 같이 용탕 정량 이송용 래들(22)과 이를 이송시켜주기 위한 이송수단(220)이 설치된다. 이때, 상기 용탕 정량 이송용 래들(22)은 상기 용탕 주입용 라이저 튜브(19)가 하부 금형부의 중앙부에 위치된 이후에 이송수단(220)에 의해 용탕 보온로(51)의 용탕을 상기 용탕 주입용 라이저 튜브(19)로 공급하게 된다.아울러, 상기 하부 금형부(B)의 또 다른 일측에는 상부 금형부(A)로부터 낙하되는 제품을 받기위한 제품받이(23)가 운반수단(미도시)에 의해 이송 가능하게 구비되어 있다.본 발명에 따른 상기 용탕 주입용 라이저 튜브(19)는 용탕의 주입시 용락현상에 의한 산화물의 발생을 방지함과 동시에 용탕에 함유될 수 있는 산화물을 여과하여 금형에 그 혼입을 방지하기 위한 것으로서, 그 내부에 일회용 세라믹 여과망(18)이 설치되되 보다 확실한 여과를 위해 2단으로 설치된다.또한, 상부 플레이트(16)와 그에 결합 고정되는 연결부재(31)의 사이, 하부 플레이트(1)와 그에 결합 고정되는 고정부재(30) 사이에는 단열용 패드(57)가 설치되고, 상부 및 하부 금형부에는 공기 냉각파이프를 연결하여 성형 후 금형의 신속한 냉각을 돕고, 특히 하부 금형부(B)의 노크 아웃 펀치(35)의 냉각을 위해 냉각수분무 시스템(미도시)을 더 구비하는 것이 바람직하다.그리고, 하부 금형부(B)의 외곽에는 용탕이 저장되는 용탕 보온로(51)가 설치되되, 상기 용탕 보온로(51)에는 용탕의 장시간 노출에 따른 가스의 혼입과 침전 산화물을 제거하기 위한 가스처리장치(28)를 설치함과 더불어 완충공간을 형성하기 위해 상하 교차되는 용탕유통로를 구비한 1차(25), 2차(26), 3차(27) 격벽이 설치된다.한편, 미설명된 상기 작동제어부는 단조의 가압력, 단조의 가압위치, 단조의 가압속도 등을 설정된 프로그램에 의해 최적상태가 되도록 조작하는 통상의 전자제어시스템을 말한다.이하 자동차용 알루미늄 알로이(Alloy) 휠(Wheel) 성형용 금형을 일례로 들어 도시한 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 직접 가압식 용탕단조 장치의 작용을 상세하게 설명한다.The direct pressurized melt forging of the present invention is performed by the direct pressurized melt forging apparatus according to the present invention. The direct pressurized molten metal forging apparatus of the present invention includes a main body composed of an upper body portion and a lower body portion coupled to a frame, a transfer means including a molten metal insulation furnace, and a ladle for quantitatively transferring the molten metal to a mold portion, and a mold process. In the molten metal forging apparatus having an operation control unit for controlling the operation, The upper body portion of the main body is provided with auxiliary cylinders 11 on the left and right sides of the hydraulic main cylinder (8) in the center of the crown portion (2) located in the upper center A slide table 3 is mounted below the main cylinder 8 and the auxiliary cylinder 11, and an upper knock-out cylinder 10 is coupled to the main cylinder 8 at the center of the slide table 3. The upper plate 16 is coupled to the lower portion of the slide table 3, and the upper mold portion A including the demolding means is fastened to the upper plate 16 so that the upper mold portion A is connected to the upper plate 16. main It is lowered by the cylinder (8) and lifted by the auxiliary cylinder (11). The upper mold part (A) is connected to the upper member (16) fixed to the upper plate (16), and the connection The upper spacer 44 is fixedly coupled to the member 31, the upper mold 47 is fixedly coupled to the upper spacer 44, and the product demolding means. The product demolding means comprises the upper knock-out cylinder ( 10, the ejector support plates 52 and 53 mounted on the ejector support plate, the ejector pins 54 installed on the ejector support plate, and an ejector ring 50 fastened to the lower portion of the upper knock-out cylinder 10. In this case, it is preferable that a vent pin (not shown) for exhausting the product during molding is provided adjacent to the ejector pin 54. Meanwhile, the lower part of the main body is located at the center of the lower supporter 5. Lower knock out cylinder (9) The lower plate 1 is coupled to and fixed to the upper outer periphery thereof, and the fixing member 30 is coupled to the lower plate 1 by conventional fixing means 56 such as bolts or wedges, and the fixing member 30 is fixed to the lower plate 1. The side holder 32 having the electric heating device 55 for thermal insulation is fixedly coupled thereto, and the lower mold part B is fastened to the upper portion of the lower knock-out cylinder 9. The lower mold part B The first assembly member 34 is coupled to the upper portion of the lower knock-out cylinder (9), the lower mold 48 is fixed to the first assembly member 34, and the lower mold 48 And a side mold 46 having a lower end rotatably coupled to the second assembly member 33. The side mold 46 is a side mold rotating member 49. Rotational operation by the side mold rotation member 49 is linked to the upper end of the side mold 46; The first link member 43, the side holder 32 coupled to the lower plate 1, and the second link member 40 connecting the first link member 43 and the side holder 32. The lower mold part B of the present invention configured as described above is fixed to the upper portion of the lower knock-out cylinder 9 and is not fixed to the lower plate 1 so that the lower mold part 1 may be separated from the lower plate 1 and raised and lowered. When the lower mold part B rises, the side mold 46 is automatically opened by the link connection structure and automatically closed when the lower mold part B rises. The side holder 32 coupled to the lower plate 1 supports the side mold 46 in close contact and acts as a corresponding force to the pressure applied to the side mold 46 during the forging of the molten metal. It is characterized in that it is not necessary. On the outer side of the lower mold portion (B), as shown in FIG. 2, a molten metal injection riser tube 19 and a conveying means 190 for conveying the same are installed. In this case, the molten metal riser tube 19 is first separated from one side of the lower mold part B, and is positioned at the center of the lower mold part B by the transfer means 190 in accordance with the molten metal injection timing. In addition, the other side of the lower mold portion (B) is provided with a molten metal ladle for quantitative transfer as shown in Figure 2 and the transfer means 220 for transferring it. At this time, the molten metal ladle for quantitative injection of the molten metal of the molten metal thermal insulation furnace 51 by the transfer means 220 after the molten metal riser tube 19 is located at the center of the lower mold part. It is supplied to the riser tube 19. In addition, on one side of the lower mold portion B, a product receiving 23 for receiving a product falling from the upper mold portion A is a conveying means (not shown). The molten metal injector riser tube 19 according to the present invention prevents the generation of oxides due to the melting phenomenon during the injection of the molten metal and simultaneously filters the oxides contained in the molten metal to form a mold. In order to prevent the mixing, the disposable ceramic filter net 18 is installed therein, but is installed in two stages for more reliable filtration. In addition, the upper plate 16 and the connection member 31 fixedly coupled thereto are provided. Between, bottom Insulation pads 57 are installed between the plate 1 and the fixing member 30 fixedly coupled thereto, and air cooling pipes are connected to upper and lower mold parts to help rapid cooling of the mold after molding, and in particular, the lower mold. In order to cool the knock-out punch 35 of the portion B, it is preferable to further include a cooling water spray system (not shown). A molten metal thermal furnace 51 in which molten metal is stored outside the lower mold portion B is provided. ) Is installed, but the molten metal insulation furnace 51 is provided with a gas treatment device 28 for removing gas mixture and precipitated oxides due to prolonged exposure of the molten metal, and the upper and lower molten metals to form a buffer space. Primary 25, secondary 26, and tertiary 27 partition walls provided with a flow path are provided. On the other hand, the above-described operation control part is forging pressing force, forging press position, forging press speed, and the like. Is set to the optimum state by the set program. A conventional electronic control system is described below. Hereinafter, the operation of the direct pressure melt forging device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which show, as an example, a mold for forming an aluminum alloy wheel for automobiles. Explain.
도 1은 본 발명의 직접 가압식 용탕 단조장치의 개략적인 전체 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 용탕주입 예시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 합형 및 용탕 단조의 예시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 금형의 열림상태 예시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 제품의 하형 이탈 예시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 제품받이에 의한 제품 취출상태 예시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 보온로의 구성도이며, 도 8은 본 발명에 따른 상 하 금형부의 합형상태 및 하부 금형부의 사이드 금형이 열린 상태의 확대 구성도이다.Figure 1 is a schematic overall configuration of the direct pressure melt forging device of the present invention, Figure 2 is an illustration of the melt injection in accordance with the present invention, Figure 3 is an illustration of the combination and melt forging according to the invention, Figure 4 Is an illustration of the open state of the mold according to the present invention, Figure 5 is an illustration of the lower mold release of the product according to the invention, Figure 6 is an illustration of the product take-out state by the product receiving according to the invention, Figure 7 8 is an enlarged block diagram of a mold forming state of the upper and lower mold parts and a side mold of the lower mold part opened according to the present invention.
먼저, 본체의 상부 플레이트(16)에 상부 금형부(A)를 체결하고, 하부 노크아웃 실린더(9) 상부에 결합 고정된 조립부재(33)(34)에 하형 금형(48) 및 사이드 금형(46)을 체결하며 하부 지지대(5)에 고정 결합된 하부 플레이트(1)에 쐐기(56)로 고정된 고정부재(30)에 사이드 홀더(32)를 결합 고정하고 사이드 금형(46)과 사이드 홀더(32)를 링크부재(40)(43)로 링크시킨 다음, 메인 실린더(8)와 보조실린더(11) 및 상 하부 노크 아웃 실린더(10),(9)를 작동시키면 초기의 상부 금형부(A)가 열린 상태 그리고 하부 금형부(B)가 닫힌 상태가 되어 금형을 위한 시작 준비단계로 된다. 이 상태에서 도 7에 도시한 보온로(51) 직상에 위치한 용탕이송용 래들(22;도 2참조)이 용탕을 감지할 때까지 하강하여 미리 제어부(도시하지 않음)에 세팅된 일정량의 용탕을 채운 후 상승하게 된다. 이때 가열장치(도시하지 않음)에 의해 가열된 용탕 주입용 라이저 튜브(19)가 노크아웃 펀치(35)를 포함하는 하부 금형부(B)상의 주입위치에 위치하게 되고 도 2에 도시한 바와 같이 상기 용탕 이송용 래들(22)이 회전하여 용탕을 용탕 주입용 라이저 튜브(19)를 통해 하형 금형(48)에 주입하게 된다. 하형 금형(48)에 용탕의 주입이 완료되면, 상기 용탕 이송용 래들(22)과 용탕 주입용 라이저 튜브(19)는 원래의 위치로 귀환하고, 상부 플레이트(16)에 체결되어 있는 상부 금형부(A)가 위치제어와 속도제어 및 압력제어가 계통적으로 조합되어 세팅되어 있는 제어부의 제어 시스템에 의해 제어되어 이젝트 링(50)을 포함한 상부 금형부(A)가 하강(0.4~40㎜/sec)하여 1차적으로 하형 금형(48)에 채워진 용탕을 직접적으로 가압하여 제품을 1차 예비성형하고, 2차적으로 고압(35㎏/㎟)으로 가압하여 용탕 단조 효과의 극대화를 이룩한다.First, the upper mold portion A is fastened to the upper plate 16 of the main body, and the lower mold 48 and the side molds are attached to the assembly members 33 and 34 fixed to the upper portion of the lower knock-out cylinder 9. 46 and fasten the side holder 32 to the fixing member 30 fixed with the wedge 56 to the lower plate 1 coupled to the lower support 5 and the side mold 46 and the side holder. After linking the 32 with the link members 40 and 43, and then operating the main cylinder 8, the auxiliary cylinder 11, and the upper lower knock-out cylinders 10, 9, the initial upper mold part ( A) is opened and the lower mold part (B) is in a closed state, which is a start preparation step for the mold. In this state, the molten metal ladle 22 (see FIG. 2) located directly on the heat retaining furnace 51 shown in FIG. 7 is lowered until it detects the molten metal, and a predetermined amount of molten metal is set in advance in the controller (not shown). After filling it rises. At this time, the molten metal injection riser tube 19 heated by a heating device (not shown) is positioned at the injection position on the lower mold part B including the knock-out punch 35, as shown in FIG. 2. The molten metal ladle 22 is rotated to inject molten metal into the lower mold 48 through the molten metal riser tube 19. When the injection of the molten metal into the lower die 48 is completed, the molten metal ladle 22 and the molten metal riser tube 19 are returned to their original positions, and the upper die portion fastened to the upper plate 16. (A) is controlled by a control system of a control unit in which position control, speed control and pressure control are systematically set so that the upper mold part A including the eject ring 50 is lowered (0.4 to 40 mm / sec). 1) preliminarily preform the product by first directly pressing the melt filled in the lower mold 48, and secondly, pressurizing to a high pressure (35 kg / mm2) to maximize the forging effect of the melt.
이어 도 3에 도시한 바와 같이 3차적으로 응고에 따른 국부적인 체적변화를 방지하기 위하여 하부 노크 아웃 실린더(9)에 의해 추가 가압한다. 이 상태에서 성형되고 응고가 완료될 때까지 상 하 압력이 유지되면서 상 하 금형부에 연결된 파이프를 통해 공급되는 공기에 의해 금형을 냉각시킨다. 그 후 제어부의 설정 타이머의 설정치에 따라 메인압력이 해제되고 하부 금형부(B)의 노크 아웃 실린더(9)와 상부 금형부의 보조실린더(11)에 의해 상부 금형부(A)와 하부 금형부(B)가 동시에 상승한다. 하부 금형부가 상승함에 따라 서로 링크되어 있는 사이드 금형(46)이 하부 플레이트(1)에 고정된 사이드 홀더(32)와 회동 가능하게 링크된링크부재(40),(43)에 의해 당겨져 도 4에 도시한 바와 같이 열린 다음, 상부 금형부(A)가 상승하여 도 5에 도시한 바와 같이 제품이 하형 금형(48)에서 탈형 되고 제품받이(23)가 전진하여 상부 금형부의 하부에 위치하게 된다. 이어서 슬라이드 테이블(3)에 결합된 상부 노크 아웃 실린더(10)와 이젝트 플레이트(52),(53)의 작동과 동시에 이젝트 링(50)과 이젝트 핀(54)이 작동하여 상형 금형(47)에 부착되어 있는 제품을 이탈시키고 상형 금형(47)은 상승하여 상사점에서 멈추고 상부 노크 아웃 실린더(10)가 후퇴하여 본체는 멈춤 상태가 되고, 제품받이(23)가 후퇴하여 하나의 금형 공정을 완료하게 된다.Subsequently, additional pressurization is performed by the lower knock-out cylinder 9 in order to prevent the local volume change due to solidification in the third place. In this state, the mold is cooled by air supplied through a pipe connected to the upper and lower mold parts while maintaining the upper and lower pressures until the solidification is completed. After that, the main pressure is released according to the setting value of the setting timer of the controller, and the upper mold part A and the lower mold part () are opened by the knock-out cylinder 9 of the lower mold part B and the auxiliary cylinder 11 of the upper mold part. B) rises at the same time. As the lower die portion rises, the side dies 46 linked to each other are pulled by the link members 40 and 43 rotatably linked to the side holder 32 fixed to the lower plate 1 and are shown in FIG. 4. After opening as shown in the drawing, the upper mold portion A is raised, and as shown in FIG. 5, the product is demolded from the lower mold 48 and the product receiving 23 is advanced to be positioned below the upper mold portion. Subsequently, the eject ring 50 and the eject pin 54 operate at the same time as the upper knock-out cylinder 10 and the eject plates 52 and 53 coupled to the slide table 3 to operate on the upper mold 47. The attached product is detached and the upper mold 47 is raised to stop at the top dead center, the upper knock-out cylinder 10 is retracted, the main body is stopped, and the product receiver 23 is retracted to complete one mold process. Done.
이상과 같은 본 발명의 직접 가압식 용탕 단조장치에 따른 성형공정은 상부 금형이 하강하여 하부 금형에 채워진 용탕을 가압, 직접 1차 예비성형 및 2차 고압단조하고 하부 금형에 의해 고압으로 3차 가압함을 특징으로 하는 것으로 상기 자동차용 알루미늄 알로이 휠은 일 실시예에 불과한 것이고 상 하 금형을 다양하게 교체 적용함으로써 어떠한 형상과 사이즈 및 두께의 비철 금속의 용탕 단조품도 높은 생산성과 고품질로 성형할 수 있다.In the molding process according to the direct pressure melt forging device of the present invention as described above, the upper mold is lowered to pressurize the molten metal filled in the lower mold, and directly press the first preliminary molding and the second high pressure forging, and pressurize the third pressure to the high pressure by the lower mold. It is characterized in that the aluminum alloy wheel for automobiles is only one embodiment and by applying a variety of replacement of the upper and lower molds can be molded in a molten non-ferrous metal of any shape, size and thickness with high productivity and high quality.
※(주)1.기존 제품은 시중 구입품을 시료로 사용하였음.※ 1. Existing products used commercial samples as samples.
2.인장강도는 독일국 UTS사의 인장 시험기를 사용하여 KS B 0802 금속재료인장시험방법, KS B 0801 금속재료시험편 만드는 방법에 따라 측정하였음.2. Tensile strength was measured according to KS B 0802 Metal Material Tension Test Method and KS B 0801 Metal Material Test Piece Making Method using UTS, Germany.
3.경도는 스위스국 ALBERT GNEAM사의 브리넬 경도계를 사용하여 KS B 0805 브리넬 경도 시험 방법에 따라 측정하였음.3. Hardness was measured according to KS B 0805 Brinell hardness test method using Brinell hardness tester of ALBERT GNEAM of Switzerland.
4.결정입자는 일본국 OLYMPUS사의 금속현미경을 사용하여 측정하였음.4. Crystal grains were measured using a metal microscope of OLYMPUS, Japan.
본 발명의 직접 가압식 용탕 단조공정은 상부 금형이 하강하여 하부 금형에 주입된 용탕 전체 표면에 걸쳐 직접 강압, 예비성형 및 고압단조하고 재차 하부 금형에 의해 고압으로 가압함으로써 단순히 금형 온도에 크게 의존하는 종래 간접방식에 비해 단조효과가 월등히 우수할 뿐만 아니라, 응고에 따른 국부적인 체적변화에 대응하는 노크 아웃 실린더가 하부에 장착되어 고압으로 작동하기 때문에 그 단조효과를 더해 주며, 금형의 구조가 하부 금형부에서 하형 금형, 사이드 금형, 사이드 홀더가 일체형으로 서로 링크되어 있어서 간결하고도 가압에 따른 상호간의긴밀한 밀착성이 뛰어나며, 특히 사이드 홀더가 하부 플레이트에 쐐기로 결합 고정되어 상 하 단조압력에 대한 반작용 역할을 하므로 장치 본체부에서 종래의 사이드 실린더가 불필요할 뿐만 아니라 그에 따른 부속장치들이 불필요하기 때문에 기계 및 금형의 제작비가 저렴하고 성능이 우수하여 생산에 필요한 사이클 타임의 단축(종래의 저압 주조법에 비해 생산성이 3배)과 연신율의 향상은 물론, 고강도의 기계적 성질을 갖는 제품을 생산할 수 있다. 또한, 형상의 까다로움과 두께 및 전체 제품의 크기에 제약을 받지 않아 고부가가치를 창출할 수 있는 효과가 있다.In the direct pressurized melt forging process of the present invention, the upper mold is lowered, and the conventional die which is directly dependent on the mold temperature simply by pressing down, preforming, and forging the high pressure over the entire surface of the molten metal injected into the lower mold and pressurizing it again by the lower mold. Not only is the forging effect superior to the indirect method, but the knock-out cylinder corresponding to the local volume change due to solidification is mounted on the lower part, and thus the forging effect is added. The lower mold, the side mold, and the side holder are integrally linked to each other so that they have a close and tight contact with each other due to the compactness and pressure.In particular, the side holder is wedge-fixed to the lower plate to act as a reaction against the upper and lower forging pressures. Therefore, a conventional side cylinder is unnecessary at the apparatus main body part. In addition, since the accessories are not necessary, the production cost of the machine and the mold are low and the performance is excellent, thereby reducing the cycle time required for the production (three times the productivity compared to the conventional low pressure casting method) and improving the elongation as well as high strength. It is possible to produce products with mechanical properties. In addition, there is an effect that can create a high value added without being limited by the complexity of the shape and thickness and the size of the entire product.
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Free format text: TRIAL NUMBER: 2018200001080; JUDGMENT (PATENT COURT) FOR INVALIDATION REQUESTED 20180102 Effective date: 20180816 |