KR101482072B1 - 다이캐스팅 장치용 사출 슬리브 에어벤트 장치 및 방법 - Google Patents

다이캐스팅 장치용 사출 슬리브 에어벤트 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다이캐스팅 장치의 사출 슬리브 상단에 배기구를 설치하고, 플런저의 전진에 의해 용탕이 슬리브에 100% 채우기 전에 사출 슬리브 상단에 있는 공기를 배기구를 통해 배출시킴으로써, 다이캐스팅 금형 쪽으로 보내는 공기의 양을 감소시켜 주물에 공기가 함유되는 것을 최소화할 수 있는 다이캐스팅 장치용 사출 슬리브 에어벤트 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

다이캐스팅 장치용 사출 슬리브 에어벤트 장치 및 방법{Shot sleeve air vent apparatus and method for die-casting system}
본 발명은 다이캐스팅 공법에 의해 제품 생산시 내부 품질을 확보할 수 있는 다이캐스팅 장치용 사출 슬리브 에어벤트 장치 및 방법에 관한 것이다.
타이밍 체인은 자동차의 크랭크축과 실린더 헤드의 흡/배기 밸브를 개폐시키는 캠축을 연결하는 구동 체인으로서, 피스톤의 위치에 따라 밸브의 개폐 타이밍을 맞추는 역할을 한다.
상기 타이밍 체인은 금속 재질로 되어 있어 반영구적인 반면, 구동으로 인한 소음이 발생하며, 윤활과 냉각을 필요로 한다.
타이밍 체인 커버는 타이밍 체인의 외측에 배치되어, 타이밍 체인으로부터 발생되는 소음을 감소시키고 타이밍 체인을 지지할 뿐만 아니라, 타이밍 체인의 윤활, 냉각 등을 위한 엔진오일과 부동액의 통로 및 밀봉 역할을 담당한다.
상기 타이밍 체인 커버는 엔진 외곽부에 조립되며, 타이밍 체인 커버 바깥쪽에는 오일펌프, 워터펌프, 알터네이터 헤드커버 등이 취부되고, 체인 커버 안쪽에는 타이밍 체인이 회전된다.
이때, 타이밍 체인 커버는 타이밍 체인 내측에 오일이 흐르는 부위로 자체적인 실링(sealing) 및 리크(leak) 특성을 가지고, 오일펌프 측으로도 고압이 걸리게 된다.
이에 따라 타이밍 체인 커버는 엔진에 연결되므로 강성이 요구되고, 체인 커버 내측에 고압의 오일이 흐르므로 내압(기밀) 성능이 요구된다.
한편, 상기 타이밍 체인 커버는 알루미늄을 원소재로 사용하여 다이캐스팅 공법에 의해 생산된다.
상기 다이캐스팅 공법은 용해된 원재료(통상 알루미늄)를 피스톤 실린더 기구로 금형 내부에 고속, 고압으로 주입하여 제품을 성형하는 주조공법으로서, 제품 정밀도가 높아 얇은 주물 생산도 가능하고, 무엇보다도 높은 생산성을 가지므로 자동차 부품의 제조에 많이 사용되고 있다.
도 1은 종래기술에 따른 다이캐스팅 사출 구조를 보여주는 개략도로서, 다이캐스팅 공법을 살펴보면 먼저 금형(1)을 닫은 상태에서 용탕 주입구(2)를 통해 슬리브(3) 내부에 용탕(4)을 주입한다.
그 다음, 플런저(5)를 전진시켜 슬리브(3) 내부에 주입된 용탕(4)을 금형(1) 내부에 고속, 고압으로 사출 및 충진시키는 방식으로 타이밍 체인 커버를 성형한다.
이어서, 금형(1)을 개방한 후 성형된 제품을 취출한다.
그러나, 상기 다이캐스팅 공법은 고속, 고압으로 원소재를 사출시키는 공법의 특성상 사출 및 충진 과정에서 공기(gas; 6)가 주물 내부에 혼입되고, 혼입된 공기(6)가 금형(1) 내부로 들어가 용탕(4)과 결합하여 다이캐스팅 주조품의 내부 품질을 저하시키며 기포, 리크(leak) 등의 불량을 유발시키는 문제점이 있다.
예를 들어, 금형(1) 내부에 혼입된 가스 및 사출부에서 올라온 가스가 주조 시 빠져나가지 못하고 고립됨으로써 주조조직의 치밀성이 부족하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 다이캐스팅 장치의 사출 슬리브 상단에 배기구를 설치하고, 플런저의 전진에 의해 용탕이 슬리브에 100% 채우기 전에 사출 슬리브 상단에 있는 공기를 배기구를 통해 배출시킴으로써, 다이캐스팅 금형 쪽으로 보내는 공기의 양을 감소시켜 주물에 공기가 함유되는 것을 최소화할 수 있는 다이캐스팅 장치용 사출 슬리브 에어벤트 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 다이캐스팅 장치용 사출 슬리브 에어벤트 장치는 내부에 중공부를 가지고, 뒤쪽 상단에 용탕주입구를 가지는 사출 슬리브; 및 상기 사출 슬리브의 상단에 형성되어 사출 슬리브 내부와 연통되는 배기구를 포함하고, 사출 시 사출 슬리브 내부의 공기를 배출시켜 금형 쪽으로의 공기 유입을 최소화하는 것을 특징으로 한다.
상기 사출 슬리브는 배기구에 삽입 설치되어 사출 슬리브의 공기를 배출시킬 수 있도록 된 배관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 배관은 진공 장치와 연결되어, 사출 슬리브 내부의 공기를 효과적으로 배출시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
상기 배관은 에어 공급부와 연결되어, 에어 블로우를 통해 배관 입구 및 사출 슬리브 내부를 청소할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
상기 사출 슬리브 에어벤트 장치는 다이캐스팅 장치와 인터페이스를 구축하여 에어 벤트 및 에어 블로우의 온,오프 시점 및 지속시간을 제어할 수 있도록 된 에어벤트 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 배기구는 사출 슬리브의 앞쪽 상단에 형성된 수직이동홀과, 상기 수직이동홀에서 축방향으로 길게 형성된 수평이동홈으로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다이캐스팅 장치용 사출 슬리브 에어벤트 방법은 사출 슬리브 내부에 용탕을 주입하는 단계; 플런저를 전진 시켜 용탕을 저속 사출하는 단계; 상기 저속 사출 후 용탕이 사출 슬리브 내부에 100% 채워지기 전에 사출 슬리브 상단에 형성된 배기구를 통해 사출 슬리브 내부에 있는 공기를 배출시키는 단계; 및 상기 공기를 배출시킨 후 용탕을 고속으로 사출하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
특히 상기 용탕 주입 전에 사출 슬리브 상단에 형성된 배기구를 통해 배기구 및 사출 슬리브 내부를 에어 블로우 시키는 단계를 더 포함하여, 배기구 및 사출 슬리브 내부를 청소하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다이캐스팅 장치용 사출 슬리브 에어벤트 장치 및 방법의 장점을 설명하면 다음과 같다.
사출 슬리브 내부에 용탕을 주입한 후 플런저를 전진시켜 금형 내부로 용탕을 사출시키는 과정에서 사출 슬리브 상단에 형성된 배기구를 통해 사출 슬리브 상단의 공기를 배출시킴으로써, 다이캐스팅 금형 쪽으로 혼입되는 공기의 양을 감소시키고 주물에 공기가 함유되는 것을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 강성 및 내압성 등의 내부 품질을 확보할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 다이캐스팅 사출 구조를 보여주는 개략도
도 2는 본 발명에 따른 다이캐스팅 사출부의 구성을 설명하기 위한 개략도
도 3은 도 3에서 플랜지 부싱과 사출 슬리브의 사시도
도 4는 도 3에서 사출 슬리브의 사시도 및 절개사시도
도 5는 도 3에서 사출 슬리브의 배기구를 보여주는 사시도 및 배면도
도 6은 도 3에서 플랜지 부싱의 사시도, 절개사시도 및 배면도
도 7은 본 발명에 따른 사출 시 에어 블로우 및 에어 벤트 방법을 설명하기 위한 단면도
도 8은 본 발명에 따른 다이캐스팅 장치용 사출 슬리브 에어벤트 장치의 작동방법을 설명하기 위한 개략도
도 9는 본 발명에 따른 다이캐스팅 장치용 사출 슬리브 에어벤트 방법을 설명하기 위한 작동 순서도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 2는 본 발명에 따른 다이캐스팅 사출부의 구성을 설명하기 위한 개략도이고, 도 3은 도 3에서 플랜지 부싱과 사출 슬리브의 사시도이고, 도 4는 도 3에서 사출 슬리브의 사시도 및 절개사시도이고, 도 5는 도 3에서 사출 슬리브의 배기구를 보여주는 사시도 및 배면도이고, 도 6은 도 3에서 플랜지 부싱의 사시도, 절개사시도 및 배면도이다.
본 발명은 다이캐스팅 사출 시 주조물에 혼입되는 공기를 배출시켜 주조물의 내부품질을 개선할 수 있는 다이캐스팅 장치용 사출 슬리브 에어벤트 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 다이캐스팅 장치용 사출 슬리브 에어벤트 장치는 타이밍 체인 커버 등과 같은 알루미늄 재질의 다이캐스팅 주조 제품을 생산하는데 적용될 수 있는 장치이다.
본 발명에 따른 다이캐스팅 장치용 사출부(10)의 구성을 살펴보면, 상기 사출부(10)는 몰드 슬리브(11)와 연결되는 플랜지 부싱(12)과, 상단에 용탕주입구(13a)를 가지는 사출 슬리브(13)와, 사출 슬리브(13)에 주입된 용탕을 금형 내부로 주입하기 위한 플런저(26)로 구성되며, 이들 모두 수평하게 배치된다.
상기 몰드 슬리브(11)는 플랜지 부싱(12)과 금형(고정측 몰드베이스)을 연결하는 부품으로서 금형 내부에 장착된다.
플랜지 부싱(12)은 내부에 중공부가 형성된 원통형 튜브 구조로 이루어지고, 내부에 사출 슬리브(13)가 삽입 설치되어 있다.
사출 슬리브(13)의 상단 뒤쪽에 용탕주입구(13a)가 형성되어, 용탕주입구(13a)를 통해 사출 슬리브(13) 내부에 용탕을 주입한다.
플런저(26)는 플런저 팁(14), 피팅부(15) 및 플런저 로드(16)로 구성되어, 별도의 구동수단에 의해 전후진 가능하며, 별도의 구동수단으로 기존의 공지된 기술을 적용할 수 있다.
여기서, 본 발명은 사출 슬리브(13)의 상단에 배기구(18)를 형성하여 사출 전에 사출 슬리브(13) 내부에 있는 공기를 배출시키도록 한 에어벤트 장치를 제공한다.
상기 배기구(18)는 사출 슬리브(13)의 상단 앞쪽 끝에 수직방향으로 사출 슬리브(13) 내부와 연통되게 형성된 수직이동홀(18a)과, 수직이동홀(18a)에서 사출 슬리브(13)의 상단 외주면에 용탕주입구(13a)까지 형성된 반원 단면 형상의 수평이동홈(18b)으로 구성된다.
또한, 상기 플랜지 부싱(12)은 내부에 축방향으로 길게 형성된 반원 단면 형상의 수평이동홈(12a)과, 수평이동홈(12a)의 후단부에 형성된 단부홈(12b)을 포함한다.
이때, 플랜지 부싱(12)의 수평이동홈(12a)은 사출 슬리브(13)의 수평이동홈(18b)의 상부를 덮는 형태로 배치되고, 수직 단면에서 보면 플랜지 부싱(12)의 수평이동홈(12a)과 사출 슬리브(13)의 수평이동홈(18b)은 상부와 하부에서 하나의 원형으로 이루도록 되어 있다.
상기 사출 슬리브(13)의 배기구(18)와 플랜지 부싱(12)의 수평이동홈(12a) 및 단부홈(12b)에 구리재질의 배관(17)이 삽입되어, 배관(17)을 통해 외부의 공기를 사출 슬리브(13) 내부에 주입하거나 사출 슬리브(13) 내부의 공기를 외부로 배출시킬 수 있다.
이때, 상기 배관(17)의 양단부는 엘보우(elbow) 형태로 이루어질 수 있다.
상기 배관(17)은 유체이동라인(21)을 통해 에어 공급부(19) 및 에어 벤트부(20)와 연결된다.
유체이동라인(21)은 에어공급라인(21a)과 에어벤트라인(21b)으로 이원화되거나 하나의 라인으로 일원화될 수 있다.
그리고, 유체이동라인(21)에 매니폴드(22)가 설치될 수 있다.
또한, 상기 매니폴드(22)의 전단부는 유체이동라인(21)과 연결되고, 매니폴드(22)의 후단부는 별도의 에어벤트라인(21b)을 통해 에어 벤트부(20)와 연결되고, 매니폴드(22)의 중간부는 별도의 에어공급라인(21a)을 통해 에어 공급부(19)와 연결된다.
상기 매니폴드(22)의 전단부와 후단부에 솔레노이드밸브(23,24)가 설치되어 유체이동라인(21)과 에어벤트라인(21b) 사이의 유체연결통로를 개폐할 수 있고, 에어 공급부(19)의 출구부에 솔레노이드 밸브(25)가 설치되어 에어공급라인(21a)과의 유체연결통로를 개폐할 수 있다.
상기 에어 공급부(19)는 에어저장탱크일 수 있다.
상기 에어 벤트부(20) 대신에 진공 장치를 채용하여 진공압력에 의해 공기를 흡입하는 방식으로 사출 슬리브(13) 내부의 공기를 원활하게 배출시킬 수 있다.
본 발명은 사출 슬리브(13)와 에어 공급 및 배출부 사이의 유체 흐름을 제어하기 위해 에어벤트 제어부(27)를 제공한다.
상기 에어벤트 제어부(27)는 솔레노이드밸브 및 플런저(26)의 작동을 제어하고, 플런저(26)의 전후진 작동에 따른 에어 블로우 및 에어 벤트 시점 및 시간을 제어할 수 있다.
상기 다이캐스팅 장치(28)와 에어벤트 제어부(27) 사이에 인터페이스를 구축하여 에어 벤트와 에어 블로우 시 타이밍 제어가 가능하다.
이와 같은 구성에 의한 본 발명에 따른 사출 슬리브(13) 내 에어 벤트 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명에 따른 사출 시 에어 블로우 및 에어 벤트 방법을 설명하기 위한 단면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 다이캐스팅 장치용 사출 슬리브 에어벤트 장치의 작동방법을 설명하기 위한 개략도이고, 도 9는 본 발명에 따른 다이캐스팅 장치용 사출 슬리브 에어벤트 방법을 설명하기 위한 작동 순서도이다.
용탕을 주입하기 전에 배관(17)을 통해 사출 슬리브(13) 내부에 공기를 블로우시켜 배관(17) 입구의 막힘을 방지하고 사출 슬리브(13) 내부를 깨끗이 청소한다.
이때, 플런저(26)의 전진 및 후퇴에 따른 배관(17) 입구의 원소재(알루미늄) 피막을 제거하게 된다.
또한, 플런저(26)가 사출 슬리브(13) 내부에서 원위치로 후퇴한 후 솔레노이드 밸브(23)의 작동으로 에어 공급부(19)에서 공기가 에어공급라인(21a), 매니폴드(22), 유체이동라인(21) 및 배관(17)을 경유하여 슬리브 내부에 공급되고, 배관(17) 및 사출 슬리브(13) 내부를 깨끗이 청소한 후 공기를 에어 벤트 라인, 매니폴드(22) 및 에어 벤트부(20)를 통해 외부로 배출시킨다.
그리고, 상기 공기 블로우는 타이머에 의해 일정 시간 동안 지속될 수 있다.
그 다음, 용탕주입구(13a)를 통해 사출 슬리브(13) 내부에 용탕을 주입한다.
이어서, 플런저(26)를 전진, 즉 저속 사출시킨 후 용탕이 슬리브 내부에 100%로 충진되기 전, 즉 고속 사출되기 전에 배관(17)을 통해 사출 슬리브(13) 상단에 있는 공기를 배출시킨다.
여기서, 상기 배관(17)의 끝에 혹은 에어 벤트부(20) 대신에 진공 장치를 연결하여 공기 배출 효과를 증대시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면 사출 슬리브(13) 내부에 용탕을 주입한 후 플런저(26)를 전진시켜 금형 내부로 용탕을 사출시키는 과정에서 사출 슬리브(13) 상단에 형성된 배기구(18)를 통해 사출 슬리브(13) 상단의 공기를 배출시킴으로써, 다이캐스팅 금형 쪽으로 혼입되는 공기의 양을 감소시키고 주물에 공기가 함유되는 것을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 강성 및 내압성 등의 내부 품질을 확보할 수 있다.
10 : 사출부
11 : 몰드 슬리브
12 : 플랜지 부싱
12a : 수평이동홈
12b : 단부홈
13 : 사출 슬리브
13a : 용탕주입구
14 : 플런저 팁
15 : 피팅부
16 : 플런저 로드
17 : 배관
18 : 배기구
18a : 수직이동홀
18b : 수평이동홈
19 : 에어 공급부
20 : 에어 벤트부
21 : 유체이동라인
21a : 에어공급라인
21b : 에어벤트라인
22 : 매니폴드
23,24,25 : 솔레노이드 밸브
26 : 플런저
27 : 에어벤트 제어부
28 : 다이캐스팅 장치

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 다이캐스팅 장치의 사출 슬리브 내부에서 공기를 배출시키는 다이캐스팅 장치용 사출 슬리브 에어벤트 방법에 있어서,
    상기 사출 슬리브의 내부에 용탕을 주입하는 단계;
    플런저를 전진시켜 용탕을 저속 사출하는 단계;
    상기 저속 사출 후, 용탕이 사출 슬리브의 내부에 100% 채워지기 전에 사출 슬리브의 상단에 형성된 배기구에 삽입되어 있는 배관을 통해 사출 슬리브의 내부에 있는 공기를 배출시키는 단계;
    상기 공기를 배출시킨 후, 용탕을 고속으로 사출하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 용탕 주입 전, 사출 슬리브의 배기구에 삽입되어 있는 배관을 통해 사출 슬리브의 내부를 에어 블로우시켜서 배관 입구의 막힘을 방지함과 더불어 사출 슬리브의 내부를 깨끗이 청소하되,
    플런저의 전진 및 후퇴에 따른 배관 입구의 원소재 피막을 제거함과 더불어 플런저가 사출 슬리브의 내부에서 원위치로 후퇴한 후, 솔레노이드 밸브의 작동으로 에어 공급부에서 공기가 에어공급라인, 매니폴드, 유체이동라인 및 배관을 경유하여 사출 슬리브의 내부로 공급되고, 배관 및 사출 슬리브의 내부를 깨끗이 청소한 후, 공기를 에어벤트라인, 매니폴드 및 에어벤트부를 통해 외부로 배출시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 장치용 사출 슬리브 에어벤트 방법.
  8. 삭제
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