KR100680375B1 - Method for control reaction of mold for Mg alloy - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마그네슘 합금용 CO2주형의 반응 억제제 및 반응성 억제 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a reaction inhibitor and a method of inhibiting reactivity of a CO 2 template for magnesium alloys.
이를 위해, 본 발명은 형상이 복잡하고 치수정밀도, 안정적인 내부품질 확보가 요구되는 자동차용 파워트레인 부품에 적합한 사형주조공법인 CO2주형에 마그네슘 합금을 주조할 때, 적용 가능한 반응성 억제 방안을 도출하기 위하여, 마그네슘 합금과 주형간의 반응억제 효과가 있는 것으로 알려진 붕산(H3BO3), 황(S), 붕불화칼륨(KBF4), 디에틸렌글리콜(C4H10O3)의 첨가량과 조형에 점결력을 부여하는 물의 첨가량을 조절하고, 주형에 용탕을 주입하기 전 SF6가스를 충진할 때의 반응성 억제 향상 효과도 얻을 수 있어 중자까지 반응억제 방안을 적용하지 않고, 외주형에만 반응억제제를 적용함으로써, 주조시 마그네슘 용탕과 주형, 대기간의 반응을 억제하여 건전한 주물을 얻어낼 수 있는 효과적인 마그네슘 합금용 CO2주형의 반응 억제제 및 반응성 억제 방법을 제공하고자 한 것이다.To this end, the present invention is to derive a method for suppressing the applicable reactivity when casting a magnesium alloy in a CO 2 mold, which is a sand casting method suitable for automotive powertrain components requiring complex shapes, dimensional accuracy, and stable internal quality. To the addition and molding of boric acid (H 3 BO 3 ), sulfur (S), potassium borofluoride (KBF 4 ) and diethylene glycol (C 4 H 10 O 3 ) By adjusting the amount of water to give the coking force and improving the reactivity inhibition when filling the SF6 gas before injecting the molten metal into the mold, the reaction inhibitor is applied only to the outer mold without applying the reaction suppression method to the middle character Thereby, when casting a magnesium molten metal and the mold, a reaction inhibitor and a reaction of the magnesium alloy CO 2 effective for the mold that can inhibit the reaction between the atmosphere to obtain a sound casting It intended to provide a restraining method.
마그네슘 합금, 주형, 중자, 반응 억제제, 반응성 억제 방법 Magnesium Alloys, Molds, Cores, Reaction Inhibitors, Reactivity Inhibition Methods
Description
도 1은 본 발명에 따른 마그네슘 합금용 CO2주형의 반응성 억제 방법을 설명하는 공정 사진,1 is a process photograph illustrating a method for suppressing reactivity of a CO 2 mold for magnesium alloy according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 마그네슘 합금용 CO2주형에 반응억제제 사용으로 제작된 엔진블럭의 모습을 나타내는 사진,Figure 2 is a photograph showing the appearance of the engine block produced by using a reaction inhibitor in the magnesium alloy for CO 2 mold according to the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 반응억제제의 미사용으로 인한 표면산화 현상이 발생된 것을 보여주는 사진.Figure 3 is a photograph showing that the surface oxidation caused by the non-use of the reaction inhibitor according to the present invention.
본 발명은 마그네슘 합금용 CO2주형의 반응 억제제 및 반응성 억제 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차의 경량화 소재로 그 요구가 증가하고 있는 마그네슘 합금을 CO2주형을 이용하여 주조시, 마그네슘 용탕과 대기 그리고 주형간 의 반응성을 억제할 수 있도록 한 마그네슘 합금용 CO2주형의 반응 억제제 및 반응성 억제 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a reaction inhibitor and a method for suppressing the reactivity of a magnesium alloy for CO 2 mold, and more particularly, to a magnesium alloy, which is increasing in demand as a lightweight material for automobiles, by using a CO 2 mold, The present invention relates to a reaction inhibitor and a method for inhibiting the reactivity of a CO 2 template for magnesium alloy, which can suppress the reactivity between the atmosphere and the template.
특히, 본 발명은 일반적인 CO2주형 재료인 인조규사와 물유리(Sodium silicate)를 기본으로 하고 반응 억제제인 붕산(H3BO3), 황(S), 붕불화칼륨(KBF4), 디에틸렌글리콜(C4H10O3)의 첨가량 범위와 조형에 점결력을 부여하는 물의 적정 첨가량을 규정하여, 중자까지 반응억제 방안을 적용하지 않고, 외주형에만 반응 억제 방안을 적용함으로써, 주조시 마그네슘 용탕과 주형, 대기간의 반응을 억제하여 건전한 주물을 얻어낼 수 있는 효과적인 CO2주형용 반응성 억제 방법에 관한 것이다.In particular, the present invention is based on artificial silica sand and water glass (Sodium silicate), a common CO 2 template material, the reaction inhibitors boric acid (H 3 BO 3 ), sulfur (S), potassium fluoride (KBF 4 ), diethylene glycol Magnesium molten metal during casting by defining the range of addition amount of (C 4 H 10 O 3 ) and the proper amount of water to give caking force to the molding, and applying the reaction suppression method only to the outer mold without applying the reaction suppression method to the core The present invention relates to an effective method for inhibiting reactivity for CO 2 casting, which is capable of producing a sound casting by suppressing the reaction between the mold and the atmosphere.
자동차용 부품에 있어 환경문제와 연비개선 요구 등으로 인한 경량화 요구로 알루미늄 합금이 주를 이루었던 자동차용 경량화 소재 분야에서 마그네슘 합금에 대한 요구가 점차 증가되어 고압주조공정을 이용한 소형 의장, 샤시류의 부품에 마그네슘 합금이 적용되고 있다.The demand for magnesium alloys has gradually increased in the field of automotive lightweight materials, where aluminum alloys have been dominated by demands for weight reduction due to environmental problems and fuel efficiency improvement in automotive parts. Magnesium alloys are applied to the parts.
최근에는 마그네슘 합금 적용에 의한 경량화 효과를 극대화하기 위하여 파워트레인 부품을 비롯한 20kg이상의 중대형 부품까지도 적용이 시도되고 있는 바, 지금까지 국내에서 주로 사용되던 고압주조공정으로는 제조공정과 수량, 품질관리 등의 문제로 한계가 있어 사형주조 또는 중력주조공정과 같은 안정적인 공정에 대한 개발이 필요한 실정이다.Recently, in order to maximize the weight reduction effect by applying magnesium alloy, even medium and large parts of 20kg or more including powertrain parts have been tried. As a high pressure casting process that has been mainly used in Korea, manufacturing process, quantity, quality control, etc. Due to this problem, there is a need to develop a stable process such as sand casting or gravity casting.
특히, 국내 마그네슘 산업은 고압주조공정 중심으로 형성되어 중대형 부품 의 시작품 제작 혹은 양산에 필수적으로 필요한 사형주조나 중력주조공정에 대한 자료가 정립되어 있지 않은 실정이다.In particular, the domestic magnesium industry is formed around the high pressure casting process, and there are no data on the sand casting or gravity casting process necessary for the production or mass production of medium and large parts.
사형주조에 사용되는 주형과 중자는 용탕이 주입되어 응고하는 과정에서 주형재료와 주형내 존재하는 수분 등이 용탕과 반응할 경우, 주물 내부결함을 유발하므로 주의하여야 하며, 주형의 통기도, 주형 강도, 주입 후 붕괴성 등도 함께 고려되어야 한다.Molds and cores used for sand casting should be careful when the molding material and the moisture present in the mold react with the molten metal during the process of injecting and solidifying the molten metal. Disintegration after injection should also be considered.
또한, 제조하고자 하는 주물의 치수정밀도, 형상의 복잡성, 내부 결함 허용수준에 따라 적합한 주형, 중자, 반응억제 방안이 사용되어야 한다.In addition, suitable molds, cores, and reaction suppression methods should be used depending on the dimensional accuracy, shape complexity, and internal defect tolerance of the casting to be manufactured.
기존의 마그네슘 합금의 생형 주형용 반응 억제 방법은 위의 표 1에 나타낸 바와 같이, 일반적인 CO2주형재료인 인조규사와 물유리를 기본으로 하고, 여기에 황(S) 3∼6중량%, 붕산(H3BO3) 0.5∼1.0중량%, KF2B03 0.5∼2.0중량%, 벤토나이트 3∼5중량%, 물 3∼4중량%, 디에틸렌글리콜(C4H10O3) 1.0∼1.5중량%를 포함하는 반응 억제제를 배합하여, AFS 입도지수 60 또는 100, 혼련강도 0.4∼0.7 또는 0.3∼0.7 kgf/㎠, 통기도 70∼100 또는 60∼90으로 유지된 주형사에 적용하여 마그네슘 용탕과 대기 그리고 주형간의 반응성 억제를 유도하고 있다.The reaction suppression method for the casting mold of the existing magnesium alloy is based on artificial silica sand and water glass, which are general CO 2 casting materials, as shown in Table 1 above, wherein sulfur (S) 3 to 6% by weight, boric acid ( H 3 BO 3 ) 0.5 to 1.0 wt%, KF 2 B0 3 0.5 to 2.0 wt%, bentonite 3 to 5 wt%, water 3 to 4 wt%, diethylene glycol (C 4 H 10 O 3 ) 1.0 to 1.5 wt Magnesium molten metal and air by formulating a reaction inhibitor containing%, which is applied to a mold sand with an AFS particle size index of 60 or 100, kneading strength of 0.4 to 0.7 or 0.3 to 0.7 kgf / cm2, and aeration of 70 to 100 or 60 to 90. It also induces inhibition of reactivity between the templates.
또한, 중자사 즉, 몰드 코어(mold core)에도 반응성 억제제를 적용하고 있는 바, 일반적인 CO2주형재료인 인조규사와 물유리를 기본으로 하고, 여기에 황(S) 2∼3중량%, 붕산(H3BO3) 1.0∼1.5중량%, KF2B03 1.0∼2.0중량%, 벤토나이트 2∼6중량%, 물 4∼5중량%를 포함하는 반응 억제제를 배합하여, AFS 입도지수 60, 혼련강도 0.3∼0.6kgf/㎠, 통기도 70∼100으로 유지된 중자사에도 적용하여 마그네슘 용탕과 대기 그리고 중자사간의 반응성 억제를 유도하고 있다.In addition, the reactivity inhibitor is also applied to the core yarn, that is, the mold core, and is based on artificial silica sand and water glass, which are common CO 2 casting materials, and includes sulfur (S) of 2-3 wt% and boric acid ( H 3 BO 3 ) 1.0 to 1.5% by weight, KF 2 B0 3 1.0 to 2.0% by weight, Bentonite 2 to 6% by weight, including a reaction inhibitor containing 4 to 5% by weight of AFS particle size index 60, kneading strength It is also applied to heavy magnetic yarns maintained at 0.3 to 0.6 kgf / cm 2 and air permeability of 70 to 100, which induces the inhibition of reactivity between the molten magnesium, the atmosphere and the heavy magnetic yarns.
이러한 종래의 마그네슘 합금의 생형 주형용 반응 억제 방안에 있어서, 주형사 뿐만아니라 중자 조형에도 반응 억제제를 적용하여 가스발생에 의한 내부결함 발생의 가능성이 있을 뿐만아니라, 특히 복잡한 형상과 주형 강도, 치수 정밀도가 높은 자동차용 파워트레인 부품 제조에 적합한 CO2주형에 직접 적용할 수 없으며, 그 이유는 CO2주형용 반응억제 방안에 대하여는 그 내용과 효과가 구체적으로 정립되어 있지 않은 실정에 있기 때문이다.In the conventional method of suppressing the reaction for the casting mold of magnesium alloy, the reaction inhibitor is applied not only to the mold sand but also to the core molding, and there is a possibility of the occurrence of internal defects due to gas generation, in particular, complex shape, mold strength, and dimensional accuracy. the high automotive powertrain components not be applied directly to the appropriate CO 2 in a mold for manufacturing, because a situation that does not have that information, and effects with respect to CO 2 for pressing reaction suppression scheme is specifically sized to.
이에, 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 자동차용 파워트레인 부품 제조에 적합한 CO2주형에 직접 적용할 수 있고, 특히 외주형에만 적용하여도 마그네슘 용탕과 주형, 대기간의 반응을 억제할 수 있는 반응성 억제제 및 이를 이용한 반응 억제 방법에 대하여 연구한 결과이다.Accordingly, the present invention can be applied directly to a CO 2 mold suitable for manufacturing automotive powertrain components in view of the above, and in particular, even when applied only to the outer mold, the reaction between magnesium molten metal, the mold and the atmosphere can be suppressed. This is the result of research on the reactivity inhibitor and the reaction inhibition method using the same.
이러한 연구 결과에 따른 본 발명의 목적은 형상이 복잡하고 치수정밀도, 안정적인 내부품질 확보가 요구되는 자동차용 파워트레인 부품에 적합한 사형주조공법인 CO2주형에 마그네슘 합금을 주조할 때, 적용 가능한 반응성 억제 방안을 도출하기 위하여, 마그네슘 합금과 주형간의 반응억제 효과가 있는 것으로 알려진 붕산(H3BO3), 황(S), 붕불화칼륨(KBF4), 디에틸렌글리콜(C4H10O3)의 첨가량과 조형에 점결력을 부여하는 물의 첨가량을 조절하고, 주형에 용탕을 주입하기 전 SF6가스를 충진할 때의 반응성 억제 향상 효과도 얻을 수 있어 중자까지 반응억제 방안을 적용하지 않고, 외주형에만 반응억제제를 적용함으로써, 주조시 마그네슘 용탕과 주형, 대기간의 반응을 억제하여 건전한 주물을 얻어낼 수 있는 효과적인 마그네슘 합금용 CO2주형의 반응 억제제 및 반응성 억제 방법을 제공하는데 있다.The purpose of the present invention according to the results of the study is to apply the reactivity suppression method when casting a magnesium alloy in a CO 2 mold, which is a sand casting method suitable for automotive powertrain parts requiring complex shape, dimensional accuracy, and stable internal quality In order to derive the effect of boric acid (H 3 BO 3 ), sulfur (S), potassium fluoride (KBF 4 ), diethylene glycol (C 4 H 10 O 3 ) known to have a reaction inhibitory effect between the magnesium alloy and the mold It is possible to control the addition amount and the amount of water that gives caking force to the molding, and to improve the reactivity suppression effect when filling SF6 gas before injecting molten metal into the mold. by applying an inhibitor, of the cast molten metal and the mold during the magnesium, magnesium alloy, CO 2 effective for the mold that can inhibit the reaction between the atmosphere to obtain a sound casting To provide a reaction inhibitor and a method for inhibiting reactivity.
이러한 본 발명의 목적 달성으로 자동차 경량화 소재로 주목받고 있는 마그네슘 합금의 파워트레인 부품 적용을 위한 시제작 및 개발에 필수적으로 요구되는 마그네슘 합금용 CO2주형의 반응성 억제방안을 용이하게 확보하여 제공할 수 있고, 최종적으로는 마그네슘 합금을 활용한 자동차용 경량화 부품 개발의 활성화에 기여 할 수 있게 된다.In order to achieve the object of the present invention, it is possible to easily secure and provide a method for suppressing the reactivity of the CO 2 mold for magnesium alloy, which is essential for the production and development of a powertrain component of a magnesium alloy, which is attracting attention as an automobile lightweight material. Finally, it will contribute to the activation of the development of lightweight components for automobiles using magnesium alloy.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 마그네슘 합금용 CO2주형의 반응 억제제는: 일반적인 CO2주형재료인 인조규사와 물유리를 기본으로 하고, 여기에 황(S) 9∼11중량%, 붕산(H3BO3) 1.5∼3.0중량%, 붕불화칼륨(KBF4) 1.0∼4.0중량%, 물 3중량%, 디에틸렌글리콜(C4H10O3) 2.0∼5.0중량%를 포함하는 반응 억제제를 배합하여서 이루어진 것을 특징으로 한다.Reaction inhibitor of the CO 2 template for magnesium alloy of the present invention for achieving the above object is based on artificial silica and water glass, which is a general CO 2 template material, sulfur (S) 9-11% by weight, boric acid ( H 3 BO 3) 1.5~3.0 wt%, boron potassium fluoride (KBF 4) 1.0~4.0% by weight of water 3% by weight, diethylene glycol (C 4 H 10 O 3) inhibitors containing 2.0~5.0 wt% It is characterized by consisting of.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 마그네슘 합금용 CO2주형의 반응성 억제 방법은: 일반적인 CO2주형재료인 인조규사와 물유리를 기본으로 하고, 여기에 황(S) 9∼11중량%, 붕산(H3BO3) 1.5∼3.0중량%, 붕불화칼륨(KBF4) 1.0∼4.0중량%, 물 3중량%, 디에틸렌글리콜(C4H10O3) 2.0∼5.0중량%를 포함하는 반응 억제제를 배합하는 단계와; 상기 배합제를 이용하여 소정의 중대형 부품 형상으로 조형하여 주형을 만드는 단계와; 상기 조형된 주형을 CO2 가스로 경화시키는 단계와; 가스 경화된 각 주형을 합형시키는 단계와; 마그네슘 용탕을 주입하기 전에 상기 합형된 주형내의 주물 형성부(cavity)에 SF6가스를 충진시키는 단계와; 상기 주형의 주물 형성부에 마그네슘 용탕을 주입하여, 마그네슘 표면에 SF6가스로 인한 보호막이 형 성되는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Reactivity suppression method of the CO 2 mold for magnesium alloy of the present invention for achieving the above object: based on artificial silica sand and water glass, which is a common CO 2 casting material, sulfur (S) 9-11% by weight, boric acid (H 3 BO 3 ) 1.5 to 3.0% by weight, potassium boron fluoride (KBF 4 ) 1.0 to 4.0% by weight, water 3% by weight, diethylene glycol (C 4 H 10 O 3 ) 2.0 to 5.0% by weight Combining the inhibitor; Forming a mold by molding into a predetermined medium-large part shape using the compounding agent; Curing the molded mold with CO 2 gas; Molding each gas-cured mold; Filling a SF6 gas into a cavity in the molded mold before injecting magnesium molten metal; Injecting magnesium molten metal into the casting forming portion of the mold, characterized in that the step of forming a protective film due to SF6 gas on the magnesium surface.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 마그네슘 합금용 CO2주형의 반응 억제제를 이용하여 마그네슘 합금용 CO2주형을 제작하는 단계를 보여주는 사진이다.1 is a photograph showing a step of preparing a CO 2 template for magnesium alloy using the reaction inhibitor of the CO 2 template for magnesium alloy according to the present invention.
먼저, 마그네슘 용탕과 대기 그리고 주형간의 반응성을 억제할 수 있도록 인조규사와 물유리를 기본으로 하는 일반적인 CO2주형재료에 본 발명의 반응억제제를 배합한다.First, the reaction inhibitor of the present invention is blended with a general CO 2 casting material based on artificial silica sand and water glass so as to suppress the reactivity between the molten magnesium, the atmosphere and the mold.
즉, 일반적인 CO2주형재료인 인조규사와 물유리를 기본으로 하고, 여기에 황(S) 9∼11중량%, 붕산(H3BO3) 1.5∼3.0중량%, 붕불화칼륨(KBF4) 1.0∼4.0중량%, 물 3중량%, 디에틸렌글리콜(C4H10O3) 2.0∼5.0중량%를 포함하는 반응 억제제를 배합한다.That is, based on artificial silica sand and water glass, which is a general CO 2 casting material, 9 to 11% by weight of sulfur (S), 1.5 to 3.0% by weight of boric acid (H 3 BO 3 ), and potassium fluoride (KBF 4 ) 1.0 ~4.0% by weight, and blending a reaction inhibitor, containing 3% by weight of water, diethylene glycol (C 4 H 10 O 3) 2.0~5.0% by weight.
다음으로, 상기 배합제를 이용하여 소정의 중대형 부품(파워트레인 부품) 형상으로 조형하여 주형을 만드는 단계가 진행된다.Next, the step of making a mold by molding into a predetermined medium-large part (power train part) shape using the compounding agent is carried out.
이어서, 상기 조형된 주형을 CO2 가스로 경화시키는 단계 및 가스 경화된 각 주형을 합형시키는 단계가 진행된다. Subsequently, the molded mold is cured with CO 2 gas, and each gas-cured mold is molded.
보다 상세하게는, 주형상자에 의해 지탱되는 주형은 두 부분으로 구성되는 바, 윗부분의 상형과 아래의 하형으로 구성되며, 상기 주형의 내부에는 중자(코어)가 위치하게 되고, 상기 주형의 상형 및 하형 내표면과 상기 중자의 사이공간이 주물 성형부(공동부)로 형성되며, 이에 마그네슘 용탕은 용탕받이 또는 컵을 통해 주입되어 주형내의 탕구와 탕도를 통해 주물 성형부(공동부)로 들어가게 된다.More specifically, the mold supported by the mold box is composed of two parts, the upper part of the upper part and the lower part of the lower part, the middle of the mold (core) is located, the upper part of the mold and The space between the lower mold inner surface and the core is formed into a casting molding part (cavity part), and magnesium molten metal is injected through a molten metal cup or cup to enter the casting molding part (cavity part) through the spouts and taps in the mold. do.
이때, 상기 마그네슘 용탕을 주입하기 전에 상기 합형된 주형내의 주물 형성부(cavity)에 SF6가스를 충진시키는 단계가 선행된다.At this time, prior to injecting the molten magnesium, the step of filling the SF6 gas into the foundry (cavity) in the molded mold is preceded.
이어서, 상기 주형의 주물 형성부에 마그네슘 용탕을 주입하는 바, 마그네슘 표면에 SF6가스로 인한 보호막이 형성되고, 동시에 주물 형성부내에 보호분위기 형성되며, 주물사 표면에 보호 코팅층을 형성시켜 반응억제 효과를 강화시키게 된다.Subsequently, when the molten magnesium is injected into the casting forming part of the mold, a protective film formed by SF 6 gas is formed on the magnesium surface, a protective atmosphere is formed in the casting forming part, and a protective coating layer is formed on the surface of the casting sand to suppress the reaction. Enhanced.
따라서, 상기 중자까지 반응 억제제를 배합하지 않고, 외주형에만 반응 억제제를 적용하여 건전한 주물을 얻어낼 수 있게 된다.Therefore, it is possible to obtain a healthy casting by applying the reaction inhibitor only to the outer mold without compounding the reaction inhibitor up to the core.
즉, 본 발명에 따르면, 중자에 반응억제제를 첨가하지 않고, CO2외주형에만 혼합하므로써, 건전한 마그네슘 주물을 얻을 수 있다.That is, according to the present invention, a healthy magnesium casting can be obtained by mixing only the CO 2 outer mold without adding a reaction inhibitor to the core.
위의 표 2에 나타낸 본 발명에 따른 반응 억제제의 배합비에서 범위값을 갖는 것은 주물의 중량과 크기, 후육부의 두께, 주형의 목표 통기도와 주형강도에 따라 규정범위 내에서 적절히 조정되어야 하기 때문이며, 그 함량에 대한 한정 이유는 다음과 같다.The range value in the compounding ratio of the reaction inhibitor according to the present invention shown in Table 2 is because the weight and size of the casting, the thickness of the thick portion, the target air permeability and mold strength of the mold should be properly adjusted within the prescribed range, The reason for limitation on the content is as follows.
(1) 붕산(H3BO3) : 1.5∼3.0 중량%(1) Boric acid (H 3 BO 3 ): 1.5 to 3.0% by weight
황과 함께 오래전부터 반응성 억제제로 사용되어 왔음에도 불구하고, 직접적인 반응억제기구는 알려져 있지 않지만, 통상적으로 1.5∼3.0 중량%의 범위가 효과적이다. Although it has long been used as a reactive inhibitor with sulfur, no direct reaction inhibitor is known, but usually in the range of 1.5 to 3.0% by weight is effective.
(2) 황(S) : 9.0∼11.0 중량%(2) Sulfur (S): 9.0-11.0 wt%
용탕과 접촉할 때, 가장 먼저 유황기체로 휘발하여 금속표면에 보호피막을 형성하며 수증기와 계속 반응할 경우 이산화황으로 변화한다. When it comes into contact with the molten metal, it first volatilizes with sulfur gas to form a protective film on the metal surface, and when it continues to react with water vapor, it changes to sulfur dioxide.
낮은 온도에서의 초기 반응억제에는 효과가 있으나, 중대형 부품 주조를 위해 다량 첨가할 경우 다량의 이산화황가스가 발생하고 주물표면 조도가 나빠지게 되므로 9.0∼11.0 중량%의 범위로 한정하는 것이 좋다.Although it is effective to suppress the initial reaction at low temperature, it is preferable to limit the amount to 9.0 to 11.0% by weight because a large amount of sulfur dioxide gas is generated and the surface roughness of the casting is deteriorated when a large amount is added for casting large and medium parts.
(3) 붕불화칼륨(KBF4) : 1.0∼4.0 중량%(3) Potassium borohydride (KBF 4 ): 1.0 to 4.0% by weight
붕불화칼륨(KBF4)과 같은 메탈 플루오보레이트(metal fluoborate)는 540℃이상의 높은 온도에서 매우 안정적인 반응 억제제로서, 주입초기의 반응억제에는 그다지 효과가 없으나, 중대형 부품과 같이 응고시간이 길고 냉각이 서서히 일어나는 경우에는 1.0∼4.0 중량%에서 매우 효과적인 반응억제제로 작용하므로, 그 함량을 1.0∼4.0 중량%로 한정한다.Metal fluoroborate, such as potassium fluoride (KBF 4 ), is a very stable reaction inhibitor at high temperatures above 540 ° C.It is not effective for suppressing the reaction at the initial stage of injection, but it has a long solidification time and cooling time like medium and large parts. When it occurs slowly, since it acts as a very effective reaction inhibitor at 1.0 to 4.0% by weight, the content is limited to 1.0 to 4.0% by weight.
(4) 디에틸렌글리콜(C4H10O3) : 2.0∼5.0 중량%(4) diethylene glycol (C4H10O3): 2.0 to 5.0 wt%
디에틸렌글리콜은 주물사의 수분함량을 감소시키고, 이로 인한 주물사 수명을 증가시키는 기본적인 효과 외에도 붕산과 반응 에틸보레이트(ethyl borate)를 형성시켜 반응성 억제효과에 기여할 수 있는 함량비가 2.0∼5.0 중량%이다. 또한 주물사의 유동성을 보장하는 효과도 있다. 이에, 최적 범위는 2.0∼5.0 중량%로 한정한다. Diethylene glycol has a content ratio of 2.0 to 5.0% by weight that can reduce the water content of the foundry sand and thereby increase the life of the foundry sand, thereby forming an ethyl borate with boric acid to contribute to the inhibitory effect. It also has the effect of ensuring the liquidity of foundry sand. Therefore, the optimum range is limited to 2.0 to 5.0% by weight.
(5) 물 : 3.0 중량% 이하(5) Water: 3.0 wt% or less
물의 함량이 부족하면, 주물사에 점결력이 부족하여 주형강도가 부족하지만, 과량일 경우 주형내 수분함량의 증가로 용탕주입시 용탕과 반응하여 주물 표면 품질을 악화시키게 되므로 3.0 중량% 이하로 제한한다.If water content is insufficient, mold strength is insufficient due to lack of coking force in foundry sand, but if excessive, water content in the mold will increase due to reaction with molten metal when injecting molten metal and deteriorate the casting surface quality. .
(6) SF6가스 충진(6) SF6 gas filling
반응 억제제를 주물사에 배합하여 용탕과 주형, 수분, 대기와의 반응을 억제하지만, 그 효과를 배가시키고 중자가 위치하는 주형내 주물형성부(Cavity)의 보호분위기를 강화하기 위하여 주입직전 SF6가스를 충진한다.Inhibit reaction between molten metal, mold, water and atmosphere by adding a reaction inhibitor to the foundry sand, but in order to double the effect and strengthen the protective atmosphere of the cavity in the mold where the core is located, SF6 gas is injected immediately before injection. Fill.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
하기의 실시예는 단지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 실시예에 한정되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.The following examples are only intended to illustrate the present invention in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited to the examples.
또한, 상기한 본 발명에 의한 반응성 억제방안은 통상적인 CO2주형주조의 일반적인 공정에 적용될 수 있으며, 마그네슘 합금 종류에 의해 한정되는 것은 아니다.In addition, the reactivity suppression method according to the present invention can be applied to the general process of the conventional CO 2 mold casting, it is not limited by the type of magnesium alloy.
실시예Example
본 발명에 따른 마그네슘 합금용 CO2주형 반응성 억제방안의 효과를 검증하기 위하여 주입중량 25kg, 복잡한 형상과 치수정밀도가 요구되는 엔진블록 주형을 조형하여 시험 주조를 하였다.In order to verify the effect of the CO 2 mold reactivity suppression method for magnesium alloy according to the present invention was tested casting by molding the engine block mold required injection weight 25kg, complex shape and dimensional accuracy.
즉, 일반적 CO2주형재료인 인조규사와 물유리에 황(S) 10중량%, 붕산(H3BO3) 2.0중량%, 붕불화칼륨(KBF4) 2.0중량%, 물 3중량%, 디에틸렌글리콜(C4H10O3) 4.0중량%를 포함하는 반응 억제제를 배합하여 엔진블럭 주형을 조형하고, 마그네슘 용탕을 주입하기 전에 주물 형성부(cavity)에 SF6가스를 충진시킨 다음, 마그네슘 용탕을 주입하여 엔진블럭을 제작하였다.That is, 10% by weight of sulfur (S), 2.0% by weight of boric acid (H 3 BO 3 ), 2.0% by weight of potassium borohydride (KBF 4 ), 3% by weight of water, and diethylene on artificial silica sand and water glass, which are common CO 2 casting materials. The engine block mold is formulated by combining a reaction inhibitor containing 4.0 wt% of glycol (C 4 H 10 O 3 ), SF6 gas is filled into the casting cavity before injection of the magnesium molten metal, and then the magnesium molten metal is Injected to produce an engine block.
그 결과, 첨부한 도 2의 사진에서 보는 바와 같이 표면상태가 건전하고 내부품질이 건전한 마그네슘 주물의 엔진블럭을 주조할 수 있었다.As a result, as shown in the photograph of FIG. 2, the engine block of the magnesium casting having a healthy surface state and sound internal quality could be cast.
비교예Comparative example
실시예와 동일한 방법으로 엔진블럭을 제조하였으며, 단지 본 발명에 따른 반응억제제를 배합하지 않고 주형을 제작하였다.An engine block was manufactured in the same manner as in Example, and a mold was prepared without combining the reaction inhibitor according to the present invention.
그 제작 결과, 첨부한 도 3의 사진에서 보듯이 표면 산화가 많이 발생됨을 알 수 있었다.As a result of the production, it was found that a lot of surface oxidation occurs as shown in the accompanying photo of FIG.
이와 같이, 본 발명에 의한 반응성 억제제 및 억제 방법에 의하면, 중자 제조시 반응성 억제방안을 적용하지 않고도, 형상이 복잡하고 안정적인 표면 및 내부품질을 갖는 중대형 부품을 마그네슘 합금으로 주조하여 시제작 및 개발에 활용할 수 있음을 확인할 수 있었다.As described above, according to the reactivity inhibitor and the suppression method according to the present invention, a medium-large part having a complex shape and stable surface and internal quality is cast from magnesium alloy without the application of the reactivity suppression method in the manufacture of the core, so that it can be manufactured and developed. It could be confirmed that it can be used.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 마그네슘 합금용 CO2주형의 반응 억제제 및 반응성 억제 방법에 의하면, 중자 조형시에도 반응 억제제를 적용해야 했을 뿐만아니라 복잡한 형상과 주형강도, 치수정밀도가 높은 부품에 적합한 CO2주형에 적용할 수 없었던 기존의 생형용 반응성 억제 방법에 비해, CO2주형재료인 인조규사와 물유리에 반응억제제인 붕산(H3BO3), 황(S), 붕불화칼륨(KBF4), 디에틸렌글리콜(C4H10O3)의 첨가량 범위와 조형에 점결력을 부여하는 물의 첨가량을 제한하여, 중자까지 반응억제제를 적용하지 않고도 주조시 마그네슘 용탕과 주형, 대기간의 반응을 억제하여 건전한 주물을 얻어낼 수 있다.As described above, according to the present invention, the reaction inhibitor and the method for inhibiting the reaction of the CO 2 mold for magnesium alloys require not only the reaction inhibitor to be applied to the core molding, but also to parts with high complex shapes, mold strength, and dimensional accuracy. Compared to the existing methods for inhibiting reactivity for live molds that could not be applied to suitable CO 2 molds, boric acid (H 3 BO 3 ), sulfur (S) and potassium borohydride (KBF), which are reaction inhibitors on artificial silica and water glass, CO 2 template materials 4 ) By limiting the range of addition amount of diethylene glycol (C 4 H 10 O 3 ) and the amount of water that imparts coking force to the molding, the reaction between the molten magnesium, the casting, and the atmosphere during casting can be achieved without applying a reaction inhibitor to the core. It can suppress and obtain a healthy casting.
이에, 본 발명을 자동차 경량화 소재로 주목받고 있는 마그네슘 합금의 중대형 파워트레인 부품 시제작 및 개발에 직접 적용함으로써, 마그네슘 합금을 활용한 자동차용 경량화 부품 개발의 활성화에 기여할 수 있다.Therefore, by directly applying the present invention to the production and development of medium and large powertrain parts of magnesium alloy, which is attracting attention as an automobile light weight material, it can contribute to the activation of the development of light weight parts for automobiles using magnesium alloy.
Claims (2)
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