KR102143934B1 - 피더 인서트, 피더 인서트용 형상 요소 및 이를 이용한 금속 캐스팅 방법 - Google Patents

피더 인서트, 피더 인서트용 형상 요소 및 이를 이용한 금속 캐스팅 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수직으로 분리 가능한 캐스팅 몰드에서 금속의 캐스팅을 위해 사용되는 피더 인서트(2, 2', 2'', 2''', 2IV)로서, (i) 서로에 대하여 삽입식으로 이동 가능하고, (ii) 액체 금속을 수용하는 피더 캐비티(30)의 범위를 정하며, (iii) 중심 축(28)을 따라 배치될 수 있는 중심 핀(20, 20')에 의해 배치되도록 구성되는, 제1형상 요소(8, 8', 8'', 8''', 8IV) 및 제2형상 요소를 포함하며, 제1형상 요소(8, 8', 8'', 8''', 8IV)는 액체 금속을 위한 통로 개구(18)를 포함하고, 중심 축(28)의 수평 배치 상태의 경우, 피더 캐비티(30) 중 대부분의 부피 분율이 중심 축 위에 배치될 수 있도록, 피더 캐비티(30)가 구성되는 피더 인서트에 관한 것이다.

Description

피더 인서트, 피더 인서트용 형상 요소 및 이를 이용한 금속 캐스팅 방법{FEEDER SLEEVE, FORMING ELEMENT FOR THE FEEDER SLEEVE AND METHOD FOR CASTING METAL USING THE SAME}
본 발명은 수직으로 분리 가능한 캐스팅 몰드에서 금속의 캐스팅을 위해 사용되고, 액체 금속을 수용하는 피더 캐비티의 범위를 정하는 제1형상 요소 및 제2형상 요소를 포함하며, 제1형상 요소는 액체 금속용 통로 개구를 갖고 몰드 패턴 또는 회전 가능한 몰드 플레이트에 장착되도록 구성되는 피더 인서트에 관한 것이다.
피더로도 불리는 피더 인서트는 캐스팅 몰드에서 금속의 캐스팅의 제작 공정에 주로 사용된다. 피더 인서트는 통상적으로 캐비티를 형성하는데, 캐스팅 몰드를 제작하는데 사용되는 몰드 재료에 의해 둘러싸인다. 캐스팅 몰드 내에 액체 금속을 수용하도록 구비되는 캐스팅 챔버는 피더 캐비티로의 통로를 갖는데, 이 캐비티로 캐스팅 몰드에 주입되는 액체 금속의 부분적인 양이 캐스팅 공정 중에 들어간다. 고체상 온도에 도달할 때까지 캐스팅 다운의 수축을 보상하기 위해, 피더로 공급된 액체 금속이 (캐스트 금속의 수축을 수반하는) 응고 공정 중에 캐스팅 몰드로 역류할 수 있도록 하려는 시도가 있다
피더에 위치한 금속이 역류하도록 보장하기 위해, 캐스팅 몰드의 내부에 있는 금속이 이미 응고 중이거나 이미 부분적으로 응고되어 캐스팅을 형성할 동안에 피더 인서트 안의 금속이 액체 상태로 남아 있도록 보장해야 한다. 이 목적을 위해, 피더 인서트의 적어도 일부는 통상적으로 단열성 및/또는 발열성 재료로 구성되고, 액체 금속이 피더 인서트로 들어감에 따라, 발열성 재료는 우세한 온도로 인해 점화된다. 이 순간 이후부터, 발열 반응이 피더 인서트의 재료 내에서 자동으로 일어나며, 그 결과로서 발열 반응 열 에너지가 특정 기간에 걸쳐 피더에 위치한 금속에 공급되고, 피더 캐비티 및 캐스팅 몰드의 캐스팅 캐비티로의 전이 영역 안에 있는 금속은 액체 상태로 유지된다.
캐스팅 섹터에서 생산성에 대한 상당히 늘어난 요구로 인해, 몰드 제작을 자동화함으로써 캐스팅용 캐스팅 몰드가 대량으로 제작되게 하려는 가능성이 추구되었다. 이 목적을 위해, 예를 들어 자동화된 수직 녹색 모래 몰딩 설비(예를 들어 DISA Industries A/S의 Disamatic 몰딩 머신)가 개발되었는데, 이 설비에서는 예를 들어 제1패턴 반쪽이 오직 선형으로만 조절 가능한 프레스 피스톤에 설치된다. 관련된 제2패턴 반쪽은 수평 배향 사이에서 앞뒤로 이동하는 회전 가능한 몰드 플레이트에 통상적으로 설치되고, 여기서 이 몰드 플레이트는 예를 들어 피더 및 수직 배향을 구비한다. 수직 작업 위치에서, 회전 가능한 몰드 플레이트는 바람직하게는 제1패턴 반쪽과 평행하게 통상적으로 변위 가능하다. 수직으로 분리 가능한 캐스팅 몰드에서, 이것에 의해 상대적으로 얇은 벽을 가진 캐스팅이 제작될 수 있는데, 예를 들어 단열된 무거운 캐스팅 영역의 재공급을 해야 하는 문제가 있다. 이러한 단열된 영역의 재공급을 보장하기 위해, 피더 종축이 회전 가능한 몰드 플레이트와 대략 수직으로 배향되는 피더 인서트가 사용됨으로써, 이와 같이 배치된 피더 인서트의 피더 종축이 캐스팅 공정 중에 대략 수평으로 연장된다. 이 타입의 피더 인서트는 몰드 패턴 또는 회전 가능한 몰드 플레이트와 접촉할 수 있는 형상 요소를 갖고 액체 금속용 통로 개구를 구비한다.
공개문헌 DE 202011103718 U1은 수직으로 분리 가능한 캐스팅 몰드에서 금속의 캐스팅을 위해 사용되는 피더 인서트를 개시하였는데, 이 피더 인서트는 액체 금속을 수용하는 피더 캐비티의 범위를 정하는 제1형상 요소 및 제2형상 요소를 갖는다. 제1형상 요소는 몰드 패턴 또는 몰드 플레이트에 장착되기 위한 장착 영역을 갖는다. 장착 영역은 액체 금속용 통로 개구를 구비하는데, 통로 개구의 중심 축은 제1형상 요소의 중심 영역에 대해 편차가 있게 배치된다. 편심적으로 배치된 통로 개구로 인해, 액체 금속은 캐스팅 공정 중에 피더에 하부 영역으로 들어가고, 피더 인서트의 사용 중에 피더 종축에 대해 대략 수직으로 피더 인서트 내에서 상승한다. 이런 식으로, 수축 공정 중에 금속의 개선된 재공급을 달성하고자 했다. 캐스팅 몰드를 형성하는 몰드 재료의 다짐 중에 피더 인서트에 작용하는 힘이 잘 흡수될 수 있도록, DE 202011103718 U1에 공지된 피더 인서트는 몰드 재료의 다짐 중에 비가역적으로 변형되는 압축 가능한 장착 영역을 제1형상 요소에 갖는다. 변형 정도에 따라, 몰드 플레이트에 장착 영역을 가압하는 힘은 몰드 재료의 다짐 후에 상대적으로 작을 수 있어서, 특정 상황에서는 몰드 재료가 장착 영역 및 몰드 패턴 사이의 영역으로 침투할 수 있다. 또한, 장착 영역의 압축 중에 제1형상 요소 및 몰드 패턴 또는 몰드 플레이트 사이의 거리가 줄어들어, 피더 인서트에 과도하게 높은 다짐력이 작용함으로써, 통상적으로 발열성 재료로 구성되는 제2형상 요소의 파괴를 초래할 위험이 있다.
동일한 출원인의 DE 34 23 220 A1, and DE 84 18 911 U1은 수평으로 분리 가능한 캐스팅 몰드에서 금속의 캐스팅을 위해 사용되는 피더 인서트를 개시하는데, 이 피더 인서트는 제1형상 요소 및 제2형상 요소를 포함한다. 제1형상 요소는 몰드 패턴에 측부 장착을 위한 피더 베이스를 형성하고, 제1형상 요소는 상부 몰드 반쪽 및 하부 몰드 반쪽 사이의 분할 평면 아래에 있는 하부 몰드 반쪽의 몰드 재료에 수용된다. 여기서, 제1형상 요소는 단열성 및/또는 발열성 피더 재료로 구성된 케이싱을 갖는다. 제2형상 요소는 캐스팅 몰드의 상부 몰드 반쪽에 배치되고, 상부 및 하부 몰드 반쪽이 함께 캐스팅 몰드를 형성하려고 할 때, 제1형상 요소와 접촉함으로써, 피더 베이스를 형성한다. 제1형상 요소의 상부에 장착되는 제2형상 요소로 인해, 피더 캐비티가 형성되고, 캐비티 중 대부분의 부피 분율이 제1형상 요소의 수평으로 연장된 통로 개구 위에 배치된다. 몰드 재료의 다짐은 상부 및 하부 박스에서 개별 몰드 반쪽의 제작 중에 기본적으로 각 경우에서 개별적으로 일어난다.
공개문헌 DE 87 02 296 U1은 마찬가지로 수평으로 분리 가능한 캐스팅 몰드에서 금속의 캐스팅을 위해 사용되는 피더 인서트를 개시한다. 이 피더 인서트는 다시 피더 하부 부품으로 형성된 제1형상 요소 및 피더 사웁 부품으로 형성된 제2형상 요소를 갖는다. 제1 및 제2형상 요소 사이의 분리는 특히 상부 및 하부 몰드 반쪽 사이의 분할 평면의 영역에서 제공된다. 이 경우에서 캐스팅으로의 통로 개구는 적어도 제2의 상부 형상 요소의 영역을 통해 형성된다. 제2형상 요소에서, 사용 중에 특히 수평으로 연장되는 통로 개구 위로, 캐스팅의 응고 중에 액체 금속의 공급을 위한 용융물 저장소가 구비된다.
상술한 문제를 출발점으로 하여, 본 발명에서 다루려는 과제는 수직으로 분리 가능한 캐스팅 몰드에서 캐스팅 몰드의 제작 중에 높은 다짐 압력을 견디고, 사용 중에 장착 영역 및 몰드 패턴 사이로 몰드 재료의 침투 위험이 감소하는 피더 인서트를 구체화하는 것이다.
본 발명은 제1형상 요소 및 제2형상 요소가 서로에 대하여 삽입식으로 이동 가능하고 중심 축을 따라 배치될 수 있는 중심 핀에 의해 배치되도록 구성되며, 제1형상 요소 및 제2형상 요소에 의해 그 범위가 정해지는 피더 캐비티가 중심 축의 수평 배치 상태의 경우 피더 캐비티 중 대부분의 부피 분율이 중심 축 위에 배치될 수 있도록 구성되는, 도입부에서 언급된 형태의 피더 인서트에 기초하여 과제를 해결한다.
따라서 본 발명은 예를 들어 DISA Industries A/S의 Disamatic 몰딩 머신과 같은 수직 몰딩 설비를 이용하여 제작되는 수직으로 분리 가능한 캐스팅 몰드에서 금속의 캐스팅을 위해 사용되는데 적합한 피더 인서트에 관한 것이다. 피더 인서트는 액체 금속을 수용하는 피더 캐비티의 범위를 정하는 적어도 하나의 제1형상 요소 및 제2형상 요소를 포함한다. 제1형상 요소는 액체 금속을 위한 통로 개구를 갖는데, 이 통로 개구는 통상적으로 몰드 패턴 또는 회전 가능한 몰드 플레이트에 장착하기 위한 역할을 한다. 금속이 캐스팅 몰드에 주입됨에 따라, 액체 금속은 통로 개구를 통해 피더 인서트로 공급되는데; 이후 액체 금속은 (캐스팅이 완전히 응고될 때까지) 수축 공정 중에 통로 개구를 통해 피더 캐비티로부터 캐스팅 몰드로 역류한다. 특히 피더 인서트가 수직 몰딩 설비에 사용될 경우(즉 중심 축이 수평 배향 상태일 경우), 통로 개구의 중심 축과 통상적으로 일치하는 피더 인서트의 중심 축은 제1형상 요소의 중심 영역에 대해 아래쪽으로 편차 있도록 배치된다. 따라서 캐스팅 몰드 및 피더 캐비티 사이의 금속-전달 연결부가 피더 인서트의 하부 영역에 배치됨으로써, 피더 캐비티 중 대부분의 부피 분율이 중심 축 위에 (따라서 통상적으로 동시에 통로 개구의 중심축 위에) 배치된다. 본 발명에 따른 피더 인서트의 제1형상 요소 및 제2형상 요소는 부분적으로 서로에 대하여 삽입식(망원경식)으로 이동 가능하도록 구성됨으로써, 피더 인서트를 궁극적으로 거의 완전히 둘러싸거나 밀봉하는 몰드 재료의 다짐 중에, 형상 요소 중 하나가, 바람직하게는 제2형상 요소가 이 제2형상 요소에 주로 작용하는 압력을 만들 수 있다. 서로에 대한 삽입식 변위 중에, 상대적인 이동이 제1형상 요소 및 제2형상 요소 사이에 일어나는데, 바람직하게는 제2형상 요소는 일반적으로 중심 축의 방향으로 변형 가능하지 않은 제1형상 요소 위로 부분적으로 밀려 들어가고, 제1형상 요소는 장착 영역 및 이에 형성된 통로 개구를 통해 몰드 패턴 또는 회전 가능한 몰드 플레이트에 맞닿거나 지지된다.
본 발명은 제1 및 제2형상 요소가 서로에 대하여 적어도 일 영역에 걸쳐 삽입식으로 이동할 수 있는 삽입식 피더 인서트를 이용하여, 형상 요소들 사이의 마찰력으로 인해, 제1형상 요소의 장착 영역 및 (예를 들어) 몰드 패턴 사이에 적절하게 높은 압력 경도력이 발생하는 것이 가능하며, 그 결과로서 몰드 패턴에 제1형상 요소의 신뢰할 수 있는 뒷받침이 몰드 재료의 다짐 중에 보장된다는 사실에 기초한다. 제1형상 요소에 대한 제2형상 요소의 이동 가능성으로 인해, 제1형상 요소에 압축 가능한 장착 영역을 구비한 피더 인서트와 대조적으로, 과잉의 다짐력이 피더 인서트에 작용할 경우, 제2형상 요소는 몰드 패턴의 방향으로 쉽게 편향될 수 있다는 것이 또한 보장된다. 마찬가지로, 몰드 패턴 쪽으로 이동하는 제1형상 요소로 인해 종래 기술에서도 일어났듯이, 피더 인서트의 작은 측면에 작용하는 상대적으로 높은 압력을 야기하는, 제1형상 요소 및 예를 들어 몰드 패턴 사이에 몰드 재료의 강한 다짐이 유리하게 방지된다. 몰드 패턴에 대해 고정되는 제1형상 요소로 인해, 다짐 공정 중에 피더 인서트의 파괴 위험이 상당히 줄어든다. 제1 및 제2형상 요소의 벽 두께는 피더 캐비티에서 금속을 액체 상태로 유지시키는데 필요한 단열 또는 열 출력을 확보할 수 있도록 선택된다. 또한, 피더 인서트의 사용 중에 중심 축 위로 배치되는 액체 금속 수용을 위한 부피 분율을 갖는 피더 캐비티의 바람직한 구성으로 인해, 제작될 캐스팅의 응고 및 수축 중에, 캐스팅 몰드의 방향으로 흐를 수 있는 적절한 양의 액체 금속이 피더 캐비티 내에 있는 것이 보장된다.
본 발명의 다른 형태는 (이상 또는 이하에서 기술되는 바와 같이) 본 발명에 따른 피더 인서트의 제1 또는 제2형상 요소로서 사용되는 형상 요소에 관한 것이다. 본 발명에 따른 피더 인서트의 제1 또는 제2형상 요소로서 사용되는 본 발명에 따른 형상 요소를 이용하여, 몰드 재료의 다짐 중에 제1형상 요소의 장착 영역 및 예를 들어 몰드 패턴 또는 회전 가능한 몰드 플레이트 사이의 신뢰할 수 있는 밀봉이 확보되고, 피더 인서트는 높은 다짐력을 쉽게 견디며, 따라서 높은 수준의 캐스팅 품질이 보장될 수 있다. 동시에, 중심 축 위에 형성된 부피 분율로 인해, 상대적으로 많은 저장소가 형성되어 금속이 액체 상태에서 유지된다.
다른 형태에서, 본 발명에 따른 형상 요소의 삽입식 구성에 대하여 또는 대안으로서, 제1및 제2형상 요소에 의해 그 범위가 정해지는 피더 캐비티를 환기시키는 적어도 하나의 환기 개구가 제1형상 요소에 (본 발명에 따른 피더 인서트의 구성요소로서) 배치된다. 환기 개구는 중심 축의 수평 배치 상태의 경우 제1형상 요소에서 중심 축 위에 배치되거나 위치하고, 이에 따라 내부에서 공기의 빌드-업으로 인해 피더가 액체 금속으로 부적절하게 충진되는 위험 없이 캐스팅 공정이 고속으로 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 형태는 (이상 또는 이하에서 기술되는 바와 같이) 제1형상 요소 및 제2형상 요소를 포함하는 본 발명에 따른 피더 인서트를 제작하기 위한 키트에 관한 것이다. 이러한 형태의 키트는 본 발명에 따른 피더 인서트를 형성하도록 조립될 수 있는 제1형상 요소 및 제2형상 요소를 포함한다. 여기서, 특정한 제1형상 요소는 다른 구성의 제2형상 요소와 조합될 수 있고, 특정한 제2형상 요소는 다른 구성의 제1형상 요소와 조합될 수 있다.
본 발명에 따른 피더 인서트에서, 중심 핀의 배치를 위해, 핀 팁을 위한 원추형으로 연장된 벽 영역 및/또는 원통형 또는 비-원통형 리세스가 제2형상 요소에 구비된다. 중심핀의 핀 팁을 위해 제2형상 요소에 형성된 벽 영역 및 (바람직하게는 원통형) 리세스에 의해, 중심 핀에 또는 몰드 패턴에 피더 인서트의 단순화된 장착이 달성된다. 바람직하게는 적어도 하나의 원추형으로 연장된 벽 영역 및 리세스가 제2형상 요소의 내부 윤곽에 형성된다. 원통형 리세스는 바람직하게는 중심 축에 대하여 동심으로 배치되고, 이에 따라 바람직하게는 수직으로 분리 가능한 캐스팅 몰드와 조합되어 사용되는 몰드 패턴 또는 회전 가능한 몰드 플레이트에 대해 중심 핀에 장착되는 피더 인서트의 정확한 배향이 보장된다. 리세스는 바람직하게는 형상-맞춤 방식으로 리세스에 삽입될 수 있는 중심 핀 팁의 외부 윤곽과 대응되고; 대응되는 중심 핀은 바람직하게는 본 발명에 따른 키트에 포함된다.
바람직하게는 피더 캐비티 환기용 환기 개구가 제1형상 요소에 추가적으로 배치되고, 이 환기 개구는 중심 추그이 수평 배치 상태의 경우에 중심 축 위에 배치될 수 있다. 환기 개구에 의해, 피더 인서트의 작업 중에, 액체 금속이 캐스팅 몰드에 주입되고 피더 인서트로 들어가거나 통과할 때, 피더 캐비티 내에서 액체 금속이 상승하는 것을 방지할 수 있는 에어 쿠션이 피더 캐비티에서, 특히 중심 축 위에 배치될 수 있는 부피 분율에서 형성되지 않음이 유리하게 보장된다. 따라서, 피더 캐비티는 응고되는 개스팅의 수축 중에 캐스팅 몰드로 역류할 수 있는 적절한 양의 액체 금속을 함유한다. 환기 개구는 바람직하게는 피더 인서트의 제1형상 요소에 배치되고, 몰드 패턴 또는 회전 가능한 몰드 플레이트에 대한 제1형상 요소의 위치는 몰드 재료의 다짐 중에 변하지 않는다. 환기 개구는 예를 들어 사용 중에 (즉 캐스팅 중에) 상부 방향으로 피더 캐비티의 범위를 정하는 벽 영역에 배치되거나 형성되며, 환기 개구는 바람직하게는 피더 인서트의 중심 축에 대해 0° 내지 90°의 각도로 연장되는 중심 축을 갖는다. 여기서, 피더 인서트의 제1형상 요소에 환기 개구의 형성은 제1 및 제2형상 요소의 서로에 대한 삽입식 이동 가능성과는 무관하게 고려되어야 할 본 발명의 독립적인 형태이다. 따라서 본 발명의 다른 독립적인 형태는 수직으로 분리 가능한 캐스팅 몰드에서 금속의 캐스팅을 위해 사용되며, 액체 금속을 수용하는 피더 캐비티의 범위를 정하는 제1형상 요소 및 제2형상 요소를 포함하고 중심 축을 따라 배치될 수 있는 중심 핀에 의해 배치되도록 구성되며, 제1형상 요소는 액체 금속용 통로 개구(통로 개구의 중심 축은 바람직하게는 중심 축과 일치한다)를 갖고, 제1형상 요소는 피더 캐비티 환기용 환기 개구를 추가적으로 가지며; 중심 축의 수평 배치 상태의 경우에 환기 개구는 바람직하게는 중심 축 위에 배치될 수 있고, 바람직하게는 중심 축의 수평 배치 상태의 경우에 피더 캐비티 중 대부분의 부피 분율이 중심 축 위에 배치될 수 있도록 피더 캐비티가 구성되는 피더 인서트에 관한 것이다. 본 발명의 이 독립적인 형태는 본 발명의 다른 형태와 조합될 수 있는데; 해당 단락에 기재된 것이 바람직한 조합에 대해 대응되게 적용된다. 대안적으로 또는 추가로, 환기 개구는 피더 인서트의 제2형상 요소에 배치된다.
환기 개구는 환기 덕트의 형태인 것이 바람직하고, 환기 덕트는 바람직하게는 부분적으로 또는 그 전체 길이에 걸쳐 중심 축과 평행하게 연장된다. 피더 인서트가 수직 몰딩 설비에 사용될 경우 적어도 부분적으로는 수평으로 연장되는 환기 덕트에 의해, 몰딩 플레이트에 배치되는 구조 또는 부착부에 추가적인 결합이 쉽게 가능하다. 이러한 형태의 구조 또는 부착부는 회전 가능한 몰드 플레이트에 배치되고 몰드 플레이트의 일 영역을 따라 연장되는 몰드부를 형성하는 것이 바람직하며, 그 결과 캐스팅 작업 중에 회전 가능한 몰드 플레이트에 바람직하게는 수직으로 연장된 환기 덕트가 형성된다. 따라서, 부착부에 의해, 제작될 캐스팅 몰드 내에 바람직하게는 수직으로 연장되는 환기 덕트를 위해 몰드부가 형성되고, 동시에 몰드 플레이트에 기계적 결합이 생성되며, 이에 따라 본 발명에 따른 피더 인서트는 몰드 패턴 및 몰드 플레이트에 대해 제 위치에 추가로 고정된다. 또한, 덕트로서 환기 개구의 구성은 캐스팅 공정 중에 피더 인서트에 위치한 공기의 신속한 탈출을 보장한다.
본 발명에 따른 피더 인서트는 제2형상 요소가 발열성 피더 재료로 형성되거나 적어도 부분적으로 발열성 피더 재료를 포함하고, 및/또는 제1형상 요소가 발열성 피더 재료로 형성되거나 적어도 부분적으로 발열성 피더 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 발열성 피더 재료의 사용으로, 높은 수준의 효율 및 특히 캐스팅 공정 중에 우수한 밀봉 공급이 달성되는데, 이는 발열성 피더 재료에 의해 피더 인서트에 위치한 금속이 상대적으로 장기간에 걸쳐 액체 상태로 유지될 수 있기 때문이다. 예를 들어, 제1형상 요소의 외면으로 이동하는 제2형상 요소의 영역은 발열성 피더 재료 대신에 단열성 피더 재료로 형성될 수 있는데, 이 단열성 피더 재료는 피더 인서트로부터 열의 방출을 유리하게 감소시킨다. 그러나 결합제를 이용하여 결합한 주물사, 특히 규사가 피더 재료로서 사용되는 것도 가능하다. 그러나 발열성 재료가 형상 요소의 적어도 일부를 형성하는데 사용되는 것이 바람직하다. 피더 인서트의 특정 영역은 다른 특성(발열성 또는 단열성)을 갖는 다른 재료로 형성될 수 있다. 대안적으로, 형상 요소는 발열성 및 단열성 성분의 균일한 재료 혼합물로 형성될 수 있다.
특정 목적을 위해, 본 발명에 따른 피더 인서트는 제1형상 요소가 단열성 피더 재료로 형성되거나 적어도 부분적으로 단열성 피더 재료를 포함하고, 및/또는 제2형상 요소가 단열성 피더 재료로 형성되거나 적어도 부분적으로 단열성 피더 재료를 포함하는 것이 유리하다. 피더 인서트의 대안적인 형태에서, 바람직하게는 제2형상 요소는 발열성 피더 재료로 형성되거나 적어도 부분적으로 발열성 피더 재료를 포함하고, 및/또는 제1형상 요소는 발열성 피더 재료를 포함하지 않고 바람직하게는 단열성 피더 재료로 형성되거나 적어도 부분적으로 단열성 피더 재료를 포함하거나, 금속, 플라스틱, 카드보드, 이들의 혼합물 및 이들의 복합 재료로 이루어진 군에서 선택되는 재료로 형성되거나 상기 군에서 선택되는 재료를 포함한다. 본 발명에 따른 피더 인서트의 다른 대안적인 형태에서, 제2형상 요소는 단열성 피더 재료로 형성되거나 적어도 부분적으로 단열성 피더 재료를 포함하고, 및/또는 제1형상 요소는 발열성 피더 재료로 형성되거나 적어도 부분적으로 발열성 피더 재료를 포함하거나, 금속, 플라스틱, 카드보드, 이들의 혼합물 및 이들의 복합 재료로 이루어진 군에서 선택되는 재료로 형성되거나 상기 군에서 선택되는 재료를 포함한다.
상업적으로 이용 가능한 피더 재료 대신에, 본 발명에 따른 피더 인서트의 제1형상 요소는 금속, 플라스틱, 카드보드, 이들의 혼합물 및 이들의 복합 재료로 이루어진 군에서 선택되는 재료로 형성되거나 상기 군에서 바람직하게 선택되는 다른 재료로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 피더 인서트의 다른 대안적인 형태에서, 제2형상 요소는 발열성 또는 단열성 피더 재료로 형성되거나 적어도 부분적으로 발열성 또는 단열성 피더 재료를 포함하고, 및/또는 제1형상 요소는 금속, 플라스틱, 카드보드, 이들의 혼합물 및 이들의 복합 재료로 이루어진 군에서 선택되는 재료로 형성되거나 상기 군에서 선택되는 재료를 포함한다. 제1형상 요소용 재료로서, 선택적으로 발열성 또는 절연성 재료 및 금속, 플라스틱 또는 카드보드 또는 금속, 플라스틱 및/또는 카드보드로 구성된 혼합물 또는 복합 재료를 사용하는 것이 가능하다.
발열성 및 단열성 피더 재료가 제2형상 요소를 형성하는데 사용되는 것이 바람직하다. 제1 및 제2형상 요소에 대한 재료 선택은 실제로는 개별적으로 그리고 각 경우에서 수행될 작업에 주어진 것을 고려하여 수행된다. 본 발명에 따른 피더 인서트의 특정 용도가 어떠한 조정도 필요로 하지 않을 경우, 제1형상 요소에 대한 재료 선택은 제2형상 요소에 대한 재료 선택과 무관하게 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 피더 인서트의 대안적인 형태에서, 제1형상부는 바람직하게는 브레이커 코어를 형성한다. 브레이커 코일의 사용은 특히 금속이거나 금속을 포함하는 재료로부터, 제1형상부, 또는 제1형상 요소의 서브-요소의 형성과 조합할 경우 유리하다.
피더 인서트의 바람직한 형태에서, 제1형상 요소는 일체형이거나, 서로에 대하여 위치적으로 안정되거나 서로에 대하여 삽입식으로 이동 가능한 2개의 조립된 서브-요소로 구성되며, 제1서브-요소는 피더 인서트의 접지 표면을 포함하고 제2서브-요소는 제2형상 요소와 연결되도록 구성된다. 일체형의 형상 요소의 경우에, 몰드 패턴 또는 몰드 플레이트에 장착되는 장착 영역 및 제2형상 요소와 대응되는 연결부는 단일의 구조부재로부터 형성된다. 제1형상 요소의 2개-부분 구성의 경우에, 연결 영역은 하나의 서브-요소로부터 형성되고 피더 인서트의 장착 영역은 바람직하게는 (다른 서브-요소로서) 금속성 슬리브로부터 형성된다. 여기에서 참조되는 EP 2 097 193 A에 기술된 바와 같이, 제1형태의 경우 제1서브-요소는 결합 상태에서 제2서브-요소에 다양한 정도로 밀려 들어가는 관형 요소이다. 특정 경우에, 관형 제1서브-요소는 결합 상태에서 제2서브-요소에 최대한으로 밀려들어가지 않음으로써, 이후 시점에, 예를 들어 몰드 패턴 또는 회전 가능한 몰드 플레이트에 대응되는 피더 인서트의 배치 후에, 그리고 피더 인서트를 궁극적으로 거의 완전히 둘러싸는 몰드 재료의 다짐 중에, 제1서브-요소는 제2서브-요소에 추가로 밀려 들어가는 것이 유리하다. 대안적인 형태는 제1형상 요소의 관형 제1서브-요소 및 제2서브-요소 사이의 위치적으로 고정된 연결을 제공한다. 두 서브-요소의 이동은 이후 가능하지 않거나 제공되지 않는다. 본 발명의 이 유리한 형태는 본 발명의 독립적인 형태와 각 경우에서 조합될 수 있다. 해당 단락에 기재된 것이 바람직한 조합에 대해 각 경우에서 대응되게 적용된다.
제1형상 요소는 몰드 패턴 또는 회전 가능한 몰드 플레이트 쪽을 향하고, 바람직하게는 회전 가능한 몰드 플레이트에 대해 평행 또는 비스듬히 연장되는 표면을 갖는다. 바람직하게 비스듬히 연장된 표면 및 몰드 패턴 또는 몰드 플레이트 사이의 거리는 바람직하게는 피더 인서트의 장착 영역 또는 중심 축에서 출발하여 적어도 부분적으로 증가한다.
제1형상 요소 및/또는 제2형상 요소에는 지지 요소가 배치되는 것이 바람직한데, 이 지지 요소에 의해 제1형상 요소 및 제2형상 요소는 초기 위치에서 지지되고, 지지 요소는 삽입식 변위 중에(제1 및 제2형상 요소가 서로에 대해 삽입식으로 이동할 때) 잘리거나 변형되도록 구성된다. 지지 요소에 의해, 제1 및 제2형상 요소가 몰드 패턴 또는 몰드 플레이트에 장착되거나 몰드 패턴 또는 몰드 플레이트에 배치된 중심 핀 위로 밀려 들어갈 때, 제1 및 제2형상 요소는 서로에 대해 미리 정해진 배치 상태에서 지지된다. EP 1 184 104 A에 개시된 바와 같이, 지지 요소는 바람직하게는 각 형상 요소의 일체형 구성 부품이고, 지지 요소는 각 형상 요소의 제작 중에 추가 단계 없이 각 형상 요소에 일체로 형성된다. 예를 들어 내부 또는 외부 윤곽으로부터 수직으로 돌출되는 돌기, 링 또는 핀인 지지 요소는 통상적으로 각 형상 요소의 나머지에 대해 단지 작은 연결 표면만을 갖는다.
제1형상 요소는 바람직하게는 제2형상 요소의 내부 표면 영역과 인접하거나 맞닿는 외부 표면 영역을 포함하고, 하나가 다른 것 내부로 또는 서로에 대하여 형상 요소의 삽입식 변위 중에 제2형상 요소에 대한 제1형상 요소의 측면 기울림을 방지하거나 지연시킨다. 제1형상 요소의 외부 표면 영역 또는 외부 윤곽에 및/또는 제2형상 요소의 내부 표면 영역 또는 내부 윤곽에, 바람직하게는 안내 표면이 형성되는데, 이 안내 표면에 의해 두 형상 요소는 서로에 대해 유리하게 안내되고 서로에 대해 직접 슬라이딩한다. 안내 표면은 바람직하게는 제1 및 제2형상 요소 사이의 균일한 상대 이동을 보장하도록 구성됨으로써, 바람직하게는 몰드 재료의 다짐 및 제1형상 요소의 적어도 일 영역에 걸친 제2형상 요소의 이동 중에, 제2형상 요소의 재밍이 방지된다. 이 목적을 위해, 제1 및 제2형상 요소는 바람직하게는 적절히 큰 안내 표면, 또는 적절한 정도로 서로 중첩되는 안내 표면을 갖는다. 예를 들어, 서로에 대해 이동 가능하도록 지지되는 형상 요소의 외부 및 내부 윤곽의 표면 영역에 안내 표면을 형성함으로써, 각 구성요소에 안내 표면의 구조적으로 단순한 구성이 구현된다. 안내 표면이 제2형상 요소의 내부 윤곽의 표면 영역에 형성되고, 제2형상 요소가 피더 인서트의 제1형상 요소 위로 밀려 들어갈 경우, 제1형상 요소의 일 영역은 제2형상 요소에 수용된다. 서로에 대한 두 형상 요소의 이동 정도는 이 경우에서 수직 몰딩 설비를 이용한 다짐 중에 특히 몰드 재료에 작용하는 다짐력에 의존한다. 외부 및 내부 윤곽이 서로에 대해 직접 슬라이딩하는 대신에, 제1형상 요소 및/또는 제2형상 요소는 내부 윤곽으로부터 바깥쪽으로 돌출되거나, 외부 윤곽으로부터 안쪽으로 돌출되는 안내 리브를 구비할 수 있어서, 슬라이딩 안내가 구현된다.
본 발명에 따른 피더 인서트는 제1형상 요소가 몰드 플레이트에 대하여 피더 인서트의 미리 결정된 배향 상태를 획득 및/또는 유지하기 위한 수단으로서, 타원형, 비원형, 평평한 원형, 평평한 타원형, 삼각형, 사각형 또는 다각형으로 이루어진 군에서 바람직하게 선택되는 비-원형 단면을 갖는 통로 개구; 및/또는 제2중심 핀을 수용하고 바람직하게는 중심 축과 평행하게 연장되는 하나 이상의 추가적인 리세스 또는 개구; 및/또는 몰드 플레이트를 향한 면에 있는 하나 이상의 스페이서를 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어 비대칭 또는 비원형 단면을 갖는 통로 개구는 몰드 패턴 또는 회전 가능한 몰드 플레이트에 대해 피더 인서트의 회전을 방지하기 위해 유리하게 작용하는 수단을 형성하는 것을 가능하게 한다. 바람직하게는 비-원통형으로 구성된 통로 개구는 몰드 패턴 또는 몰드 플레이트에 배치되고 피더 인서트가 장착되거나 그 위로 밀려 들어가는 중심 핀의 외부 표면과 전체 둘레에 걸쳐 대응된다. 동시에, 제1형상 요소는 바람직하게는 한쪽으로 평평한 통로 개구를 가짐으로써, 피더 인서트는 바람직하게는 몰드 패턴 또는 몰드 플레이트에 장착될 때 단지 하나의 장착된 위치 또는 배향 상태만을 가질 수 있다(키-잠금 원리). 이에 따라, 제작될 수직으로 분리 가능한 캐스팅 몰드 내에서 피더 인서트가 부정확한 배향 상태를 부적절하게 가지는 것이 방지되고, 피더 인서트의 사용 중에 피더 캐비티 중 대부분의 부피 분율이 바람직하게는 (수평으로 연장되는) 중심 축 위에 배치되는 것이 달성된다. 본 발명의 이 유리한 형태는 본 발명의 다른 형태와 각 경우에서 조합될 수 있다. 해당 단락에 기재된 것이 바람직한 조합에 대해 각 경우에서 대응되게 적용된다.
본 발명에 따른 피더 인서트는 바람직하게는 몰드 플레이트에 대해 피더 인서트의 미리 정해진 배향 상태를 획득 및/또는 유지하기 위한 수단으로서, 제2중심 핀을 수용하는 하나 이상의 추가적인 리세스 또는 개구를 갖는데, 하나 이상의 리세스 또는 개구는 바람직하게는 중심 축과 평행하게 연장된다. 제1형상 요소에 적어도 하나 이상의 추가적인 리세스 또는 개구를 형성함으로써, 적어도 하나의 제2중심 핀용 용기가 형성되고, 이에 따라 중심 축 및 몰드 패턴 또는 회전 가능한 몰드 플레이트에 대한 피더 인서트의 위치적 안정성 또는 배향상태가 유리하게 개선된다. 특히, 제1형상 요소의 추가적인 리세스 또는 개구는 몰드 패턴 또는 회전 가능한 몰드 플레이트 쪽을 향하고, 예를 들어 원뿔 형상을 갖는다. 추가적인 리세스 또는 개구는 바람직하게는 중심축과 평행하게 연장된다. 제1형상 요소의 외측면으로부터 피더 인서트로 연장되는 리세스 또는 개구가 바람직하다. 따라서 유리하게는 중심 핀에 피더 인서트의 단순한 장착이 달성되고, 핀은 본 발명이 관련되는 키트의 일부이며, 키트는 본 발명에 따른 피더 인서트 및 이 피더 인서트를 수용하는 중심 핀으로 구성된다. 바람직하게는, 몰드 재료의 다짐 후에, 바람직하게는 중심 축과 평행하게 연장되는 개구, 추가적인 리세스 또는 개구로부터 중심 핀의 제거는 동시에 피더 캐비티로부터 환기를 실시하는 역할을 한다. 이 목적을 위해, 수직 몰딩 설비에 사용되는 피더 인서트의 경우에 또는 피더 인서트의 중심 축의 수평 배향 상태의 경우에, 적어도 하나의 다른 중심 핀을 수용하는 추가적인 리세스 또는 개구가 중심 축 위에, 바람직하게는 제1형상 요소의 가능한 최고 위치에서 형성되어야 한다.
본 발명에 따른 피더 인서트의 바람직한 개선에서, 하나 이상의 스페이서가 패턴 플레이트를 향한 제1형상 요소의 측면에 구비되는데, 이 스페이서는 예를 들어 원통형 스터드 또는 페그로 구성된다. 스페이서는 몰드 재료의 다짐 중에 몰드 패턴 또는 몰드 플레이트에 장착될 제1형상 요소에 대한 몰드 플레이트 또는 몰드 패턴의 고정된 배치를 구현하는 역할을 한다. 제1형상 요소가 제 위치에 고정되었을 경우, 그 결과 제2형상 요소도 마찬가지로 제 위치에 고정되는데, 그 이유는 구체적으로 예를 들면 제1 및 제2형상 요소의 바람직하게는 서로 접촉하는 대응되는 안내 표면 때문이다. 몰드 플레이트 쪽을 향한 제1형상 요소의 측면에 있는 하나 이상의 스페이서에 대안적으로 또는 추가로, 제1형상 요소는 내부 측면에 받침 표면을 가질 수 있는데, 이 받침 표면은 예를 들어 제1형상 요소의 높이 중 적어도 절반에 걸쳐, 바람직하게는 중심 축과 평행하게 연장되고, 패턴 플레이트 또는 몰드 패턴에 배치될 수 있는 중심 핀의 지지 표면과 접촉하도록 구성된다. 내부 측면의 받침 표면은 바람직하게는 통로 개구의 범위를 정하는 하부 표면의 표면 영역과 정렬되거나 한 평면에 있도록 형성된다. 따라서 제1형상 요소는 내부 측면의 받침 표면을 통해 (통상적으로 몰드 패턴 또는 몰드 플레이트에서 수직으로 돌출되는) 중심 핀에 대안적으로 또는 추가로 지지된다. 몰드 플레이트에 대한 피더 인서트의 미리 정해진 배향 상태를 획득 및/또는 유지시키기 위해 위에서 언급된 모든 수단들은 본 발명에 따른 피더 인서트에 개별적으로 또는 서로 조합되어 구비될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 피더 인서트는 1개, 2개 또는 심지어 기재된 모든 수단을 가질 수 있다. 본 발명의 이 유리한 형태는 본 발명의 다른 형태와 각 경우에서 조합될 수 있다. 해당 단락에 기재된 것이 바람직한 조합에 대해 각 경우에서 대응되게 적용된다.
바람직하게는 제2형상 요소는 통로 개구 반대편에 위치한 말단부(핀 팁을 수용하는 말단부)에서 내부에, 피더 캐비티를 챔버들로 분할하는 하나 이상의 일체로 형성된 리브 또는 벽 영역을 갖는다. 내부 측면에서 돌출되고 예를 들어 소위 윌리엄스 스트립 또는 윌리엄스 웨지로 구성되는 리브 또는 벽 영역에 의해, 피더 인서트의 중심 축 위의 영역에서 액체 금속의 표면에 캐스팅 스킨의 때 이른 형성이 방지되고, 이에 따라 피더 인서트의 효과, 구체적으로 그 안에 있는 액체 금속을 액체 상태로 유지시키는 효과가 개선된다. 각 경우에서 피더 캐비티로 돌출되는 적어도 하나의 리브가 제1형상 요소 및 제2형상 요소에 구비되는 것이 바람직하다. 중심 축의 수평 배치 상태의 경우에, 리브는 제1 및 제2형상 요소의 중심 축 위에 배치된 내부 벽 영역에 배치되고, 바람직하게는 중심 축과 평행하게 연장되는 평면에서 연장된다. "윌리엄스 스트립" 또는 "윌리엄스 웨지"이란 명칭으로도 공지된 리브는 몰드 재료의 대응되는 압축 및 피더 인서트의 두 형상 요소의 함께 밀려 들어감의 과정에서 서로의 상단부 또는 위로 바람직하게는 동일하게 구성된다. 하나 이상의 리브는 피더 인서트의 피더 캐비티로 삽입을 위해 별도로 형성된 인레이 부품일 수 있거나, 제1 및 제2형상 요소의 내부 윤곽에 일체로 형성된 부품으로 형성될 수 있다. 일체로 형성된 리브는 본 발명에 따른 형상 요소의 몰딩 중에 제작되고, 예를 들어 각기둥 형상을 포함하며, 리브는 본 발명에 따른 피더 인서트의 내부 표면에 배치됨으로써, 리브는 사용 중에(즉 캐스팅 작업 중에) 피더 캐비티의 상단부에 배치된다.
본 발명에 따른 키트는 바람직하게는 제1형상 요소 및 제2형상 요소뿐만 아니라, 피더 인서트에 의해 형상-맞춤 방식으로 수용되는 중심 핀을 포함한다. (제1 및 제2형상 요소로부터 형성되는 ) 피더 인서트는 바람직하게는 중심 핀 위로 밀려 들어가거나 중심 핀 상에 장착될 수 있다. 피더 인서트를 수용 또는 지지하는 중심 핀은 특히 제1형상 요소의 통로 개구의 하부 표면과 매칭되는 형상을 갖는 중심 핀 풋을 포함한다. 중심 핀 풋의 단면은 통로 개구에 대응되어, 원통형이 아니라, 타원형, 비원형, 평평한 원형, 평평한 타원형, 삼각형, 사각형 또는 다각형으로 이루어진 군에서 바람직하게 선택되도록 형성된다. 이런 식으로, 중심 핀 및 피더 인서트 사이의 회전을 방지하는 수단이 구현되고, 또한 중심 핀 및 형상 요소는 바람직하게는 피더 인서트 및 중심 핀이 서로에 대해 단일 위치만 가질 수 있고, 제1형상 요소 및 이 제1형상 요소와 대응되는 제2형상 요소가 중심 핀 위로 밀려 들어갈 수 있도록 구성된다(키-잠금 원리). 따라서, 패턴 플레이트에 피더 인서트의 바림직한 배향 상태가 보장되고, 부정확한 핸들링이 유리하게 방지된다. 통로 개구와 형상 측면에서 매칭되는 중심 풋에 더해서, 중심 핀은 중심 팁을 갖는데, 이 팁의 형상은 제2형상 요소에 핀 팁을 수용할 목적으로 구비된 리세스의 내부 윤곽과 대응된다.
본 발명의 다른 형태는 회전 가능한 몰드 플레이트를 구비한 장치에서 금속을 캐스팅하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은 중심 핀을 이용하여 회전 가능한 몰드 플레이트에 배치된 몰드 패턴에, 또는 중심 핀을 이용하여 회전 가능한 몰드 플레이트에 직접, 본 발명에 따른 (이상 또는 이하에서 기술되는 바와 같은) 피더 인서트를 장착하는 단계; 피더 인서트의 중심 축이 수평 배향 상태로 전환된 후 피더 캐비티 중 대부분의 부피 분율이 중심 축 위에 배치되도록, 피더 인서트가 장착된 몰드 플레이트를 회전시키는 단계를 포함한다. 이 형태의 회전 가능한 몰드 플레이트는 바람직하게는 수직으로 분리 가능한 캐스팅 몰드에서 캐스팅의 제작에 사용된다.
본 발명은 그 중에서도 이 형태의 공정에서, 중심 축은 수평으로 배향되고, 이후 액체 금속은 중심 축 위에 대부분이 위치한 피더 캐비티의 부피 분율에서 상승할 수 있다는 사실에 기초한다. 따라서, 캐스팅 작업 중에 통로 개구보다 높게 위치하는 피더 인서트의 부피 분율은 제작될 캐스팅의 응고 중에 공급 저장소를 형성하는데, 이 저장소로부터 액체 상태로 유지된 금속이 캐스팅 몰드로 흐를 수 있다. 제1형상 요소에 바람직하게 구비되는 환기 개구로 인해, 캐스팅 몰드 및 피더 인서트의 최적 환기가 캐스팅 공정 주에 보장됨으로써, 캐스팅 몰드에 액체 금속의 주입이 상대적으로 단시간에 수행될 수 있다. 피더 인서트 내의 공급 부피에 역효과를 가지는 불리한 공기 함유는 환기 개구를 통해 유리하게 제거될 수 있다. 캐스팅 작업 중에 환기를 보장하도록, 예를 들어 제1형상 요소의 적어도 하나의 환기 개구를 통해 수직으로 돌출되는 중심 핀 및 구조 또는 부착부를 구비한 스페이서가 회전 가능한 몰드 플레이트에 구비된다. 구조 또는 부착부는 (중심 축의 수평 배향 상태의 경우에) 바람직하게는 수직 배향 상태로 연장되고, 몰드 플레이트에 그 위치에 배치되는데, 여기서 피더 인서트로부터 공기 배출을 위한 환기 덕트가 이후 캐스팅 작업 중에 배치된다.
상술한 방법은 캐스팅 공정의 일부를 특징으로 하는데, 이 방법은 바람직하게는 다음과 같은 추가 단계를 포함한다. 본 발명에 따른 피더 인서트의 제공 단계, 몰드 머신에 몰드 재료 주입 단계(여기서, 피더 인서트의 외부 벽은 몰드 재료와 접촉한다), 몰드 재료 다짐 단계(여기서, 제2형상 요소는 제1형상 요소에 대해 변위되고, 제1형상 요소의 적어도 일부에 대한 제2형상 요소의 이동 중에, 몰드 플레이트 또는 몰드 패턴에 대한 제1형상 요소의 위치가 고정된다). 본 발명에 따른 피더 인서트는 바람직하게는 몰드 패턴 및/또는 몰드 플레이트에 손이나 기계로 장착된다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여, 그리고 다양한 실시 형태에 기초하여 이 하에서 더욱 상세하게 설명될 것이고, 이로부터 다른 본 발명의 특징들이 드러날 것이다.
도 1a 및 1b는 본 발명의 제1실시 형태에 따른 피더 인서트의 단면도이다.
도 2a 및 2b는 몰드 패턴에 비치된 본 발명의 제2실시 형태에 따른 피더 인서트의 도면이다.
도 3a 내지 3c는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 피더 인서트의 종단면도이다.
도 4는 제1형상 요소에 감소된 장착 면적을 갖는 본 발명에 따른 피더 인서트의 도면이다.
도 5는 몰드 패턴의 상호 이격된 영역에 배치된, 복수의 도 2에 따른 피더 인서트의 종단면도이다.
도 6a 및 6b는 제1형상 요소의 일 실시 형태의 정면 단면도 및 측면도이다.
도 7a 및 7b는 도 1a 및 1b에 따른 제1형상 요소의 정면 단면도 및 측면도이다.
도 8a 및 8b는 도 3a 및 3b에 따른 제1형상 요소의 정면 단면도 및 측면도이다.
도 9a 및 9b는 제1형상 요소의 다른 실시 형태의 정면 단면도 및 측면도이다.
도 10a 및 10b는 본 발명에 따른 제2형상 요소의 단면도 및 측면도이다.
도 11a 및 11b는 본 발명에 따른 피더 인서트와 대응되는 중심 핀의 정면도 및 평면도이다.
도 12a, 12b 및 12c는 본 발명에 따른 중심 핀의 다른 실시 형태의 정면도, 측면도 및 평면도이다.
도 13a 내지 15는 회전 가능한 몰드 플레이트에 본 발명에 따른 피더 인서트의 장착부터, 캐스팅 몰드를 형성하도록 제작된 몰드 반쪽의 조립까지 캐스팅 몰드의 제작을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1a는 몰드 패턴(4)의 일 영역에서 초기 배치 상태에 있는 본 발명에 따른 피더 인서트(2)를 나타내며, 제작될 캐스팅을 위한 몰드 패턴(4)의 영역은 수평 배향으로 배치된 몰드 플레이트(6)에 장착 또는 배치된다. 피더 인서트(2)는 서로에 대하여 삽입식으로(망원경식으로) 이동 가능하도록 구성된 제1형상 요소(8) 및 제2형상 요소(10)를 포함한다. 서로에 대한 제1형상 요소(8) 및 제2형상 요소(10)의 신뢰할만한 이동을 보장하기 위해, 형상 요소(8, 10)는 서로 직접 접촉할 수 있는 안내 표면(12, 14)을 갖는다. 제1형상 요소(8)의 안내 표면(12)은 제1형상 요소(8)의 외부 윤곽에 의해 형성되고, 제2형상 요소(10)의 안내 표면(14)은 제2형상 요소(10)의 내부 윤곽에 의해 형성된다. 제1 및 제2형상 요소(8, 10)가 초기 배치 상태에 남아 있도록 하기 위해, 지지 요소(16, 16')가 제1형상 요소에 배치되는데, 이 지지 요소는 형상 요소 중 하나가 다른 것 내부로 또는 하나가 다른 것 위로 너무 일찍 슬라이딩하는 것을 지연시킨다. 피더 인서트(2)는 중심 핀(20)의 도움으로 몰드 패턴(4)의 영역에 배치된다. 중심 핀(20)은 몰드 패턴(4)에 고정되도록 배치된다. 제1형상 요소(8)는 또한 몰드 패턴(4)에 장착되기 위한 장착 영역(17)을 갖는데, 이 장착 영역은 중심 핀(20)의 중심 핀 풋(22)과 형상-맞춤 방식으로 대응되는 통로 개구(18)를 갖는다. 중심 핀(20)은 또한 중심 핀 팁(24)을 갖는데, 이 팁 위로 제2형상 요소(10)의 리세스(26)가 밀려 들어갈 수 있어서, 제2형상 요소(10)가 밀려 들어간 후 제 위치에서 지지된다. 통로 개구(18) 및 리세스(26)는 서로에 대하여 동축으로 연장되는 중심 축을 갖고, 피더 인서트(2)는 중심 핀(20)에 의해 형성된 중심 축(28)을 따라 배치되도록 구성된다.
도 1b에서, 회전 가능한 몰드 플레이트(6)가 수직 배치 상태로 이동함으로써, 중심 축(28)은 수평 배향 상태에 있다. 피더 캐비티(30)는 피더 인서트(2)의 제1 및 제2형상 요소(8, 10)에 의해 형성되는데, (도 1b에 도시된 바와 같이) 중심 축의 수평 배치 상태의 경우, 피더 캐비티(30) 중 대부분의 부피 분율이 중심 축(28) 위에 배치된다. 따라서, 동시에, 피더 캐비티(30) 중 대부분의 분율이 통로 개구(18) 위에 배치됨으로써, 캐스팅 공정 중에, 특히 응고 공정 중에, 아직 액체 상태에 있는 금속의 공급이 피더 인서트로부터 캐스팅 몰드까지 신뢰할 수 있게 보장된다. 피더 인서트 부근에 몰드 재료의 다짐 중에 몰드 패턴(4) 또는 몰드 플레이트(6)에 대하여 피더 인서트(2)의 위치적으로 고정된 배향을 유지하기 위해, 제1형상 요소(8)는 추가적으로 중심 핀(20)의 중심부(74)의 지지 표면(62)(도 11)에 지지되는 받침 표면(60)(도 6)을 갖는다.
도 2a 및 2b는 동일한 방식으로 중심 핀(20)의 도움으로 몰드 패턴(4)의 일 영역에 배치되는 제1형상 요소(8') 및 제2형상 요소(10)를 구비한 피더 인서트(2')의 제2실시 형태를 나타낸다. 몰드 패턴(4)에 대한 또는 몰드 플레이트(6)에 대한 피더 인서트(2')의 배치를 개선하기 위해, 제1몰드 형상 요소(8')는 통로 개구(18)와 이격되고 몰드 플레이트(6)를 향한 면에 추가적인 중심 리세스(32)를 갖는데, 이 리세스는 제2중심 핀(34)과 접촉하도록 배치될 수 있다. 이에 따라 중심 축(28)에 대한 피더 인서트의 회전을 방지하는 수단이 형성된다. 중심 리세스(32)는 몰드 플레이트의 방향으로 돌출되는 스터드 또는 페그(36)에 형성되거나 배치된다. 도 2b는 수직으로 연장되는 몰드 플레이트(6)의 배치에서 수평으로 연장되는 중심 축을 구비한 피더 인서트(2')를 나타낸다. 스페이서의 기능도 수행하는 적어도 하나의 제2중심 핀(34)의 사용은, 여기에서 더욱 상세하게 예시되지 않은 다짐 공정 중에, 제1형상 요소(8')가 적어도 2개의 지지점을 통해 몰드 플레이트(6)의 방향으로 현재 지지된다는 이점을 추가로 갖는다. 따라서, 다짐 공정 중에도 피더 인서트의 위치적으로 안정된 배향이 유리하게 보장된다.
도 3a는 본 발명에 따른 피더 인서트의 다른 실시 형태를 나타낸다. 피더 인서트(2'')는 서로에 대하여 삽입식으로 이동 가능한 제1형상 요소(8'') 및 제2형상 요소(10)를 포함한다. 두 형상 요소(8'', 10)는 액체 금속을 수용하는 피더 캐비티(30)를 형성하거나 그 범위를 정하고, 중심 축(28)을 규정하는 중심 핀(20)에 배치되도록 구성된다. 도 3a에 도시된 초기 배치 상태에서 그리고 또한 상술한 2개의 실시 형태에서, 제1형상 요소(8'') 및 제2형상 요소(10)는 지지 요소(16, 16')에 의해 고정된다. 장착 영역(17)을 통해 몰드 패턴(4)에 장착되는 제1형상 요소(8'')는 통로 개구(18)로부터 이격된 제2개구를 갖는데, 이 제2개구는 피더 캐비티(30)로부터의 환기용 환기 개구(38)이고, 이 환기 개구는 제1형상 요소(8'')의 외부 쪽에서 내부 쪽으로 연장됨으로써 덕트(40)가 형성된다. 도 3a에서 알 수 있듯이, 덕트(40)는 중심 핀(42)용 중심 용기로서 역할을 하는데, 동시에 중심 핀(42)은 몰드 플레이트에 대해 제 위치에서 제1형상 요소(8'')를 지지하는 스페이서(44)의 일부이다. 일 단부가 몰드 플레이트(6)에 직접 배치되고 다른 단부는 제1형상 요소(8'')의 스터드 또는 페그(36)와 접촉하는 스페이서(44)에는, 피더 인서트(2'')의 회전을 방지하고 위치를 고정하는 수단이 형성된다. 따라서, 피더 인서트(2'')는 도 3b에 예시된 바와 같이 수직 배향으로 몰드 플레이트(6)의 회전 중에 몰드 패턴(4)의 영역에 대해 또는 몰드 플레이트(6)에 대해 고정된다. 도 3b에서, 피더 인서트(2'')는 여전히 몰드 플레이트(6)에 대한 초기 배치 상태에 있는데, 피더 캐비티(30)는 이미 배향되었으므로, 중심 축의 수평 배치 상태의 경우, 피더 캐비티 중 대부분의 부피 분율이 중심 축 위에 배치된다. 따라서 중심 축(28) 상부의 영역은 액체 금속의 적절하게 큰 저장소를 형성하며, 캐스팅이 응고됨에 따라 액체 금속은 통로 개구의 방향으로 흐를 수 있다. 부착부(46)가 몰드 플레이트와 평행하게 연장되고 수직 방향으로 연장되도록 스페이서에 구비된다. 스페이서(44)와 함께, 부착부(46)는 피더 인서트(2'')를 둘러싸는 몰드 재료 내에서 공간을 형성하는데, 이 공간에 의해, 몰드 플레이트 및 스페이서의 제거 후에 그리고 수직으로 분리된 캐스팅 몰드의 조립 후에, 환기 기능용 캐비티가 형성된다. 덕트(40)로 돌출되는 중심 핀(42)이 제거된 후에, 제1형상 요소(8'')에서 중심 축(28)과 평행하게 연장되는 덕트(40)는 제작될 환기 덕트의 관련된 다른 영역을 형성한다.
도 3c는 몰드 재료의 다짐 후 본 발명에 따른 피더 인서트(2'')를 나타내는데, 제2형상 요소(10)는 그 안내 표면(14)을 통해 제1형상 요소(8'')의 안내 표면(12)의 영역을 따라 삽입식으로 이동하였다. 도 3b에서는 여전히 도시된 지지 요소(16, 16')는 도 3c에서는 더 이상 제1형상 요소에 배치되지 않는다. 오히려, 도 3b에서는 여전히 도시된 지지 요소(16, 16')는, 그에 작용하는 압력 경도력이 특정 값을 초과할 경우, 지지 요소가 잘리거나 변형되도록 구성됨으로써, 제1 및 제2형상 요소(8'', 10) 사이의 상대적인 이동이 가능하다. 중심 축(28)과 평행하고 몰드 플레이트의 방향으로 작용하는 다짐력(화살표 45)은 제1형상 요소(8'') 쪽으로 제2형상 요소(10)의 삽입식 이동을 야기하며, 동시에 피더 캐비티(30)의 부피가 감소한다. 제1형상 요소(8'')는 스페이서(44)에 의해 몰드 패턴(4)의 영역 또는 몰드 플레이트(6)에 대해 위치적으로 안정된 방식으로 고정되기 때문에, 제2형상 요소(10)는 몰드 플레이트(6)의 방향으로 작용하는 다짐력을 항상 쉽게 만들 수 있고, 이때 지지 요소는 잘리거나 변형된다. 따라서 피더 인서트(2''), 상술한 실시 형태, 바람직하게는 발열성 피더 재료로 형성되거나 적어도 부분적으로 발열성 피더 재료를 포함하는 제1 및 제2형상 요소의 파괴 위험은 유리하게 감소한다.
도 4는 제1형상 요소(8''')가 본 발명에 따른 방식으로 편심적으로 배치된 통로 개구(18)를 가짐으로써, 중심 축(28)의 수평 배향 상태의 경우에, 피더 캐비티(30) 중 대부분의 부피 분율이 중심 축 위 및 통로 개구(18) 위에 배치되는 피더 인서트(2''')를 예시한다. 동시에, 제1형상 요소는 2개 부분으로 형성되는데; 특히 관형부를 구비한 제1형상 요소(8''')는 몰드 패턴에 대해 감소된 접촉 면적으로 몰드 패턴(4)에 장착 영역(50)을 형성하는 제1서브-요소(48)를 갖는다. 관형부(48)는 도 4에 예시된 바와 같이 고정되도록 형성되거나, 도시되지 않은 제1형상 요소(8''')의 대안적인 형태에서 제1형상 요소(8''')의 제2서브-요소(49)에 대해 중심 축(28)의 방향으로 이동 가능하도록 형성된다. 여기서, 제1형상 요소(8''')의 제1서브-요소(48)인 관형부는 피더 인서트(2, 2', 2'', 2''')의 접지 표면을 형성하는데, 이 표면은 몰드 패턴에 대한 계면을 구성하며, 제2서브-요소(49)는 제2형상 요소(10)에 관형부를 연결하도록 구성된다.
본 발명에 따른 피더 인서트의 대안적인 형태에서, 특히 제1형상 요소의 제1서브-요소는 바람직하게는 브레이커 코어를 형성한다. 이 형태는 제1서브-요소용 재료가 금속으로 구성되거나 금속성 성분을 포함하는 경우에 유리하다.
도 5는 하나의 몰드 패턴(4)에 복수의 피더 인서트를 사용한 것을 나타내는데, 회전 가능한 몰드 플레이트(6)는 이미 수직 배향 상태로 예시되었다. 그러나 2개의 피더 인서트(2', 2'')는 몰드 재료의 다짐 전에 여전히 각각의 초기 위치에 있다. 두 번째 피더 인서트에 의해, 캐스팅 몰드의 적어도 2개의 영역에 대한 최적 공급이 이들 영역에서의 응고 중에 캐스팅 재료의 수축을 보상할 목적으로 보장될 수 있다. 각각의 피더 인서트(2', 2'')는 그 통로 개구(18)를 통해 중심 핀(20) 위로 밀려 들어가고, 동시에 제1형상 요소(8')의 일 영역이 제2중심 핀(34', 42')을 통해 수용된다. 몰드 패턴(4)의 중심 영역(52)에 배치된 피더 인서트(2')를 지지하는 중심 핀(34')은 일 단부를 통해 몰드 패턴에 지지되고, 다른 단부를 통해 몰드 플레이트의 방향으로 돌출되는 스터드 또는 페그(36)에 있는 중심 리세스(32)와 접촉한다. 중심 핀(42')은 스페이서(44')의 일부로서, 몰드 플레이트에 대해 제 위치에서 제1형상 요소(8'')를 지지하고, 덕트(40)의 형태인 환기 개구(38)로 돌출된다. 부착부(46)가 몰드 플레이트와 평행하고 수직 방향으로 연장되도록 스페이서(44')에 구비된다. 스페이서(44')와 함께, 부착부(46)는 피더 인서트(2'')를 둘러싸는 몰드 재료 내에서 공간을 형성하는데, 이 공간을 통해, 몰드 플레이트 및 스페이서의 제거 후에 그리고 수직으로 분리된 캐스팅 몰드의 몰드 반쪽들의 조립 후에, 환기 기능용 캐비티가 형성된다. 캐스팅 공정 중에, 2개의 피더 인서트는 충진되고, 따라서 서로 독립적으로 응고 공정 중에 캐스팅의 이격된 영역들에 액체 금속을 공급한다. 따라서 제작될 캐스팅의 개별 형상화가 가능하다.
도 1a 내지 5에 도시된 제1형상 요소(8, 8', 8'', 8''')용 재료로서 바람직하게는 발열성 피더 재료가 사용될 수 있다. 그 대신에, 제1형상 요소(8, 8', 8'', 8''')를 형성하기 위해, 단열성 피더 재료가 사용되거나, 금속, 플라스틱, 카드보드, 이들의 혼합물 및 이들의 복합 재료로 이루어진 군에서 선택되는 다른 재료가 사용될 수 있다. 제2형상 요소(10)를 형성하기 위해, 발열성 또는 단열성 피더 재료가 사용되거나, 제2형상 요소(10)는 발열성 또는 단열성 피더 재료를 적어도 부분적으로 포함한다.
도 6a 및 6b는 상술한 제1형상 요소처럼 액체 금속용 통로 개구(18)를 구비한 장착 영역(17)을 갖는 제1형상 요소(8''')를 나타내며, 통로 개구는 중심 핀용 용기로서 역할을 하는데, 중심 핀 위로 여기서는 도시되지 않은 제2형상 요소와 함께 제1형상 요소(8''')가 밀려 들어간다. 도 6b에 도시된 통로 개구(18)는 한쪽으로 평평한 타원과 대응되는 단면을 갖는다. 통로 개구의 대안적인 실시 형태는 타원 또는 비원형이거나, 평평한 원 또는 평평한 타원의 형상을 갖거나, 삼각형, 사각형 또는 다각형이다. 통로 개구(18)와 대응되는 중심 핀, 특히 그 중심 핀 풋은 바람직하게는 전체 둘레에 걸쳐 통로 개구(18)의 단면과 대응되는 형상을 가짐으로써, 통로 개구의 중심 축과 대응되는 중심 축(28)에 대한 제1형상 요소의 회전을 방지하는 수단이 중심 핀 그 자체에 의해 제공된다. 통로 개구는 또한 바람직하게는 평면 영역(54)을 갖는다. 통로 개구(18)는 깔때기 형상으로 넓어지는 액체 금속용 입구 영역(56)에 인접한다. 제1형상 요소(8''')는 사용 중에 상부 벽(57)으로부터 수직으로 중심 축(28)의 방향으로 연장되는 리브(58)를 갖는데, 이 리브는 "윌리엄스 스트립"이라고도 불리며, 피더 캐비티에 있는 액체 금속의 표면에 스킨의 형성이 이 리브에 의해 방지된다. 제1형상 요소(8''')의 외부 윤곽에는 지지 요소(16, 16')가 배치되는데, 이 지지 요소에 의해 제1 및 제2형상 요소가 서로에 대한 초기 위치에서 지지된다. 또한, 도 6a의 도면에서 중심 축 위에 배치되는 영역에서, 제1형상 요소(8''')는 수직 방향으로 돌출되는 2개의 원통형 스터드 또는 페그(36'')를 구비하는데, 이것에 의해 제1형상 요소(8''')가 (도시되지 않은) 몰드 패턴 또는 몰드 플레이트에 대한 그 위치에 고정될 수 있다. 이 목적을 위해, (도시되지 않은) 스페이서가 사용되어 몰드 패턴의 일 영역 또는 몰드 플레이트 및 페그 또는 스터드(36'') 사이의 연결을 형성한다. 통로 개구(18)의 평면 영역(54)은 이 경우에서 제1형상 요소(8''')의 받침 표면(60)과 정렬되도록 배치되는데, 이 받침 표면은 중심 핀(20)의 중심부(74)(도 11)의 대응되는 지지 표면(62)을 받치도록 구성된다. 받침 표면(60)은 제1형상 요소의 사용 중에, 즉 중심 축(28)의 수평 배향 상태의 경우에 형상 요소의 하부 벽(64''')을 형성한다.
도 7a 및 7b에서는, 도 1a 및 1b에 도시된 제1형상 요소(8)가 그 구성을 예시하도록 상세 도면으로 도시된다. 제1형상 요소(8)는 도 6에 도시된 제1형상 요소(8''')와 유사한 구성을 갖지만, 벽(64)에 있어서 다른데, 이 벽은 제1형상 요소(8)의 사용 중에 하부 벽으로서, 형상 요소(8)의 받침 표면(60)과 정렬되도록 형성되지 않는다. 대략 반원형 리브(66)가 벽(64)으로부터 연장되는데, 이 리브는 제1형상 요소의 거의 전체 높이에 걸쳐 중심 축(28)의 방향으로 연장된다. 여기서, 반원형 리브(66)의 일 영역은 받침 표면(60)을 형성하는데, 이 받침 표면은 중심 핀(20)에 지지되기 위해 통로 개구(18)의 평면 영역(54)과 정렬되도록 연장된다. 도 7a 및 7b에 도시된 제1형상 요소(8)의 실시 형태는 깔때기 형상으로 넓어지는 입구 영역(56), 피더 캐비티를 챔버들로 분할하고 상부 벽(57)으로부터 중심 축(28)의 방향을 연장되는 리브(58), 그리고 몰드 플레이트의 방향으로 외측면으로부터 돌출되고 몰드 플레이트 또는 몰드 패턴 상의 대응되는 공간과 상호작용하여 제1형상 요소를 제 위치에 고정하는 역할을 하는 페그 또는 스터드(36'')를 구비한다.
도 8a 및 8b는 도 3a 내지 3c에 도시된 제1형상 요소(8'')의 실시 형태를 상세 도면으로 나타내며, 중심 핀의 지지 표면(62)과 대응되는 받침 표면 대신에, 제1형상 요소는 그 외측면에 몰드 패턴(4) 또는 몰드 플레이트(6)(도 3b)의 방향으로 향하는 2개의 대략 원통형 페그 또는 스터드(36')를 갖는다. 또한, 제1형상 요소(8'')는 중심 축(28)에 대해 수평으로 연장되는 덕트(40)로서 형성되고 도 3에 도시된 중심 핀(34')을 수용하도록 구성되는 2개의 환기 개구(38)를 구비한다. 덕트(40)는 바람직하게는 형상 요소의 내측면으로부터 형상 요소의 외측면을 향해 원추형으로 좁아지는 단면을 갖는다. 환기 덕트의 기능을 갖는 덕트(40)는 중심 축(28)의 수평 배향 상태의 경우에서 캐스팅 작업 중에 제1형상 요소(8'')의 상부 벽 부근에 형성된다. 제1형상 요소의 사용 중에 하부 벽인 벽(64'')은 완전히 평면 형태이고 장착 영역(17)에 형성된 통로 개구(18)의 평면 영역(54)과 평행하게 연장된다.
도 9a 및 9b에서는 본 발명에 따른 제1형상 요소(8IV)의 다른 대안적인 실시 형태가 도시된다. 제1형상 요소(8IV)는 상술한 실시 형태의 2개의 페그 또는 스터드 대신에 오직 1개의 스터드 또는 페그(36''')를 갖는다. 스터드 또는 페그(36''')는 몰드 패턴(4) 또는 회전 가능한 몰드 플레이트(6)(도 13a)의 방향으로 향하는 제1형상 요소(8IV)의 그 측면에 배치된다. 스터드(36''')는 타원형 단면을 갖고, 도 9b에 도시된 바와 같이 제1형상 요소(8IV)의 두 측부 안내 표면(12, 12')으로부터 대략 동일 거리에 배치된다. 또한, 스터드 또는 페그(36''')에는, 중심 축(28)과 평행하게 연장되는 덕트(40)의 형태인 환기 개구(38)가 구비된다. 또한, 피더 캐비티로부터의 환기용 덕트(40)는 형상 요소(8IV)의 내측면으로부터 형상 요소의 외측면 방향으로 원추형으로 좁아지는 단면을 갖는다. 상술한 실시 형태와 대조적으로, 제1형상 요소(8IV)는 피더 캐비티를 챔버들로 분할하는 리브를 갖지 않는다. 몰드 패턴(4) 또는 회전 가능한 몰드 플레이트 쪽을 향하는 측면에, 장착 영역(17) 및 스터드 또는 페그(36''') 사이에 표면(55)이 형성되는데, 이 표면은 경사를 갖거나 사선 형태로 구성된다. 여기서, 몰드 패턴 또는 몰드 플레이트 및 제1형상 요소(8IV)의 경사면(55) 사이의 거리는 중심 축(28)으로 연장되는 환기 개구(38)의 방향으로 균일하게 증가한다. 상술한 제1형상 요소의 실시 형태처럼, 제1형상 요소(8IV)도 개구(18)의 하류에 깔때기 형태로 넓어지는 입구 영역(56)을 갖는다.
도 6a 내지 9b에 도시된 제1형상 요소(8'', 8''', 8IV)를 형성하는 재료로서 바람직하게는 발열성 피더 재료가 사용된다. 본 발명에 따른 피더 인서트의 대안적인 형태에서, 제1형상 요소(8'', 8''', 8IV)를 형성하기 위해, 단열성 피더 재료가 사용되거나, 금속, 플라스틱, 카드보드, 이들의 혼합물 및 이들의 복합 재료로 이루어진 군에서 바람직하게 선택되는 다른 재료가 사용된다.
도 10a 및 10b는 본 발명에 따른 피더 인서트를 형성하는 제2형상 요소를 예시하는데, 제2형상 요소의 내부 윤곽을 형성하는 내부 벽 표면(68, 68')은 부분적으로 서로 평행하고 중심 축(28)과 평행하게 연장된다. 또한, 제2형상 요소(10)는 내부 벽 영역에 원추형으로 연장된 벽 영역(70) 및 원통형(또는 선택적으로 비-원통형) 리세스(26)를 갖는데, 이 리세스는 특히 원추형으로 연장된 벽 영역(70)에 인접한다. 리세스(26)는 그 치수 측면에서 이 리세스와 대응되는 중심 핀 팁(24)(도 11)의 외부 치수와 특히 일치한다. 제2형상 요소(10)도 형상 요소의 사용 중에 중심 축(28)의 방향으로 형상 요소의 상부 벽(71)으로부터 수직으로 연장되고 제2형상 요소의 내부를 챔버들로 분할하는 리브(58')를 갖는다. 이 리브(58')도 윌리엄스 스트립의 기능을 갖는다. 도 10a 및 10b에 도시된 제2형상 요소를 형성하기 위해, 발열성 또는 단열성 피더 재료가 사용되거나, 제2형상 요소(10)는 발열성 또는 단열성 피더 재료를 적어도 부분적으로 포함한다.
도 11a 및 11b는 본 발명에 따른 키트의 일부인 중심 핀(20)을 나타내는데, 이 키트는 본 발명에 따른 피더 인서트 및 이 피더 인서트와 대응되는 중심 핀으로 구성된다. 중심 핀(20)은 중심 핀 풋(22) 및 중심 핀 팁(24)을 갖는데, 중심 핀 팁은 원통형으로 구성되고 말단부에서는 반구형으로 구성된다. 중심 핀 풋(22)은 타원형 기본 형상을 갖는데, 중심 핀 풋은 중심 축과 수직으로 연장되는 주축에 대해 중심 핀 팁의 직경 대비 1.5 내지 2.5배 범위의 직경을 갖는다. 중심 핀 풋(22)은 또한 한쪽으로 평평해서 제1형상 요소(8 내지 8''')(도 1 내지 8)의 평면 영역(54)과 대응되는 평면(72)을 갖는다. 중심 핀에 각각으로 사용되는 피더 인서트의 바람직한 장착 배향은 평면(72)에 의해 미리 특정되는데, 이 평면에 의해 중심 핀에 피더 인서트의 부정확한 장착이 방지된다. 중심 핀 팁(24) 및 중심 핀 풋(22)은 대략 원추형으로 연장된 중심부(74)에 연결되는데, 이 중심부는 중심 핀 풋(22)으로부터 중심 핀 팁(24)까지 점진적 전이부를 제공한다. 중심 핀 풋(22)의 영역에 한쪽으로 형성된 평면(72)은 중심 핀(20)의 중심부(74)를 따르는 평면과 함께 지지 표면(62)을 형성한다. 지지 표면(62)은 제1형상 요소(8, 8', 8''')의 받침 표면(60)과 적어도 부분적으로 직접 접촉하는데, 이에 따라 중심 핀(20) 위로 밀려 들어가는 피더 인서트(2, 2', 2''')가 몰드 재료의 다짐 중에 제 위치에 최적으로 고정됨이 보장된다. 제1형상 요소 및/또는 제2형상 요소는 각각 피더 인서트의 사용 중에 수직으로 연장되는 중심 축과 평행하게 연장되는 폭을 갖고, 각각은 그에 수직으로 연장되는 깊이를 가지며, 두 형상 요소의 폭은 각 경우에서 두 형상 요소의 깊이 대비 1.7 내지 2.3배 범위에 있다.
도 12a 내지 12c는 본 발명에 따른 키트의 선택적으로 일부인 본 발명에 따른 중심 핀(20')의 대안적인 형태를 나타내는데, 이 키트는 본 발명에 따른 피더 인서트 및 이 피더 인서트와 대응되는 중심 핀으로 구성된다. 중심 핀(20')은 중심 핀 풋(22'), 중심 핀 팁(24') 및 실질적으로 원추형으로 연장된 중심부(74')를 갖는다. 중심 핀(20')은 중심 핀 풋(22')의 영역에서 한쪽으로 평면(72')을 갖는데, 이 평면은 본 발명에 따른 이 실시 형태에서 중심부(74')의 절반에 걸쳐 중심 핀 풋(22')으로부터 연장된다. 특히 중심 핀이 몰드 패턴 또는 회전 가능한 몰드 플레이트에 서 있게 하는 표면에 대해 직각으로 연장되는 이 평면(72')은 지지 표면(62')을 갖는데, 이 지지 표면과 제1형상 요소(8, 8', 8''')의 받침 표면(60)은 작좁 접촉할 수 있다. 본 발명에 따른 피더 인서트(2, 2', 2'', 2''')가 수평 배향 상태(도 1a, 2a, 3a, 4)로 위치한 몰드 패턴(4) 또는 패턴 플레이트(6)에 장착될 경우, 피더 인서트(2, 2', 2'', 2''')는 제1형상 요소(8, 8', 8'', 8''') 및 제2형상 요소(10)를 통해 중심 핀(20) 위로 밀려 들어가고, 제1형상 요소(8, 8', 8'', 8''')는 몰드 패턴(4)과 접촉함으로써, 제1형상 요소(8, 8', 8'', 8''')의 통로 개구(18)는 몰드 패턴(4)의 영역에 의해 완전히 덮인다. 통로 개구(18)가 회전 가능한 몰드 플레이트(6)의 표면 영역에 의해 덮인 대안적인 형태는 도시되지 않는다. 이후, 몰드 패턴(4) 및 피더 인서트(2, 2', 2'', 2''')가 배치된 몰드 플레이트(6)가 약 90°의 각도로 회전함으로써, 몰드 플레이트(6)는 수직 배향 상태(도 1b, 2b, 3b, 5)로 된다. 몰드 패턴에 대해 회전적으로 고정된 배향 상태는 본 발명에 따라 구성된 형상 요소(8, 8', 8'', 8''') 및 이와 대응되는 중심 핀(20)에 의해 보장된다. 그 후, 수직 배향 상태에서, 피더 인서트(2, 2', 2'', 2''')가 배치된 몰드 플레이트의 적어도 그 면으로 몰드 재료가 주입됨으로써(더욱 상세하게 도시되지 않음), 피더 인서트(2, 2', 2'', 2''')의 제1형상 요소(8, 8', 8'', 8''') 및 제2형상 요소(10)는 몰드 재료로 거의 완전히 둘러싸인다. 피더 인서트(2, 2', 2'', 2''')를 둘러싸는 몰드 재료는 다져지고, 다짐 중에 대개 압력 경도력(화살표 45, 도 3c)은 중심 축(28)의 방향으로 피더 인서트(2, 2', 2'', 2''')에 작용한다. 압력 경도력이 충분한 값에 도달할 경우, 제1형상 요소(8, 8', 8'', 8''')의 지지 요소(16, 16')는 잘리거나 변형됨으로써, 형상 요소들은 서로에 대해 삽입식으로 이동할 수 있고, 제2형상 요소(10)는 제1형상 요소(8, 8', 8'', 8''') 위로 부분적으로 밀려 들어가며, 동시에 피더 캐비티(30)의 부피를 줄이다. 이동 과정 중에, 제1형상 요소(8, 8', 8'', 8''')는 몰드 패턴(4) 또는 몰드 플레이트(6)에 대해 그 위치가 변하지 않는다. 다짐 후에, 제작된 몰드 반쪽은 몰드 플레이트(6), 몰드 패턴(4) 및 중심 핀(20)으로부터 분리됨으로써, 하나 이상의 피더 인서트(2, 2', 2'', 2''')는 제작된 몰드 반쪽에 남는다. 피더 인서트(2'')가 이 피더 인서트(2'')를 환기하는 환기 개구(38)를 갖고, 스페이서(44)에 연결된 부착부(46)가 몰드 플레이트에 구비될 경우, 회전 가능한 몰드 플레이트(6)의 제거 후에, 환기 덕트가 몰드 반쪽 내에 형성되고, 이를 통해 환기 덕트 공기가 캐스팅 공정 중에 피더 캐비티로부터 빠져나올 수 있다.
도 13a 내지 15는 캐스팅을 제작하는 방법의 대안적인 형태를 나타내는데, 본 발명에 따라 구성된 피더 인서트(2IV)는 제1형상 요소(8IV)의 통로 개구(18)를 통해 그리고 환기 개구(38')를 통해 제1몰드 플레이트(6')에 배치된 2개의 중심 핀(20, 42') 위로 밀려 들어가거나 장착된다. 그 과정에서, 피더 인서트(2IV)는 장착 영역(17) 및 스터드 또는 페그(36''')를 통해 이때에는 수평 배향 상태에 있는 제1몰드 플레이트(6')와 접촉하게 된다. 제1형상 요소(8IV) 및 제2형상 요소(10)는 서로에 대해 초기 위치에서 지지 요소(16, 16')에 의해 고정된다. 이후, 제1몰드 플레이트(6')가 수직 배향 상태(도 13b)로 회전함으로써, 피더 인서트(2IV)의 중심 축(28)은 수평 배향 상태로 되고, 제1몰드 플레이트(6')는 제2몰드 플레이트(6'')와 평행하게 배향된다. 이 실시 형태에서, 오직 피더 인서트(2IV)만이 제1몰드 플레이트(6')에 부착된다. 환기 덕트를 형성하도록 구비되는 몰드 패턴(4') 및 부착부(46)는 제2몰드 플레이트(6'')에 배치된다. 도 14에서 볼 수 있듯이, 두 몰드 플레이트(6' 및 6'')가 서로 평행하게 배향된 후에, 챔버(76, 76')가 몰드 플레이트 주변에 제작되고, 이 챔버로 몰드 재료(78)가 주입된다. 챔버(76, 76')의 충진 후에, 몰드 재료(78)는 챔버에서 압축된 후 다져진다. 몰드 재료의 다짐 중에, 제2형상 요소(10)는 제1형상 요소(8IV) 위로 삽입식으로 이동함으로써, 피더 인서트(2IV)의 전체 높이는 초기 위치(도 13a)의 전체 높이와 비교하여 상당히 줄어든다. 제1형상 요소(8IV)의 표면(55)이 제1몰드 플레이트(6')(도 13b)에 대해 비스듬히 형성되기 때문에, 제1몰드 플레이트(6')의 표면 및 제1형상 요소(8IV) 사이의 영역은 챔버(76, 76')에 몰드 재료의 주입 중에 몰드 재료로 적절히 채워지도록 보장되고, 장착 영역(17) 주변의 원하는 몰드 재료 다짐이 다짐 공정에 중에 달성된다. 몰드 재료(78)의 다짐으로, 캐스팅 몰드용 단단한 몰드 반쪽들(80, 80')이 각 챔버에서 제작되고, 제1 및 제2몰드 플레이트(6', 6'') 그리고 동시에 몰드 패턴(4') 및 부착부(46)가 제거된 후에, 이 몰드 반쪽들이 조립되어 캐스팅 몰드(82)를 형성할 수 있다(도 15 참조). 제작된 캐스팅 몰드(82)는 이 캐스팅 몰드에 주입될 액체 금속을 위한 캐비티(84)를 갖는데, 이 캐비티는 제작될 캐스팅의 형상과 실질적으로 대응된다. 캐비티(84)는 제1몰드 반쪽(80)에 있는 피더 인서트(2IV)에 대한 전이부(86)를 갖는다. 본 발명에 따른 피더 인서트의 제1형상 요소(8IV)의 환기 개구(38')와 대응되는 환기 덕트(88)가 캐스팅 몰드(82)에 형성되는데, 이 환기 덕트에 의해 피더 인서트(2IV)가 캐스팅 작업 중에 액체 금속으로 거의 완전히 채워지도록 유리하게 보장될 수 있어서, 캐스팅 몰드(82)의 캐비티에서 금속의 수축 중에 액체 금속의 공급이 보장될 수 있다. 환기 덕트(88)(도 15)는 이전에 부착부(46)가 배치되었던 곳에 배치된다(도 13b, 14 참조).
첨부 도면에서, 동일한 구성요소에는 동일한 참조 부호가 주어진다.

Claims (15)

  1. 수직으로 분리 가능한 캐스팅 몰드에서 금속의 캐스팅을 위해 사용되는 피더 인서트(2, 2', 2'', 2''', 2IV)로서,
    (i) 서로에 대하여 삽입식으로 이동 가능하고,
    (ii) 액체 금속을 수용하는 피더 캐비티(30)의 범위를 정하며,
    (iii) 중심 축(28)을 따라 배치되는 중심 핀(20, 20')에 의해 배치되도록 구성되는, 제1형상 요소(8, 8', 8'', 8''', 8IV) 및 제2형상 요소를 포함하며,
    제1형상 요소(8, 8', 8'', 8''', 8IV)는 액체 금속을 위한 통로 개구(18)를 포함하고,
    중심 축(28)의 수평 배치 상태의 경우, 피더 캐비티(30) 중 대부분의 부피 분율이 중심 축 위에 배치되도록, 피더 캐비티(30)가 구성되는 피더 인서트.
  2. 제1항에 있어서,
    중심 핀(20, 20')의 배치를 위해, 제2형상 요소에는,
    원추형으로 연장된 벽 영역(70) 및/또는
    핀 팁(24)을 위한 원통형 또는 비-원통형 리세스(26)가 구비되는 피더 인서트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    피더 캐비티(30)를 환기시키는 환기 개구(38)가 제1형상 요소(8, 8', 8'', 8''', 8IV)에 추가로 구비되고, 이 환기 개구는 중심 축(28)의 수평 배치 상태의 경우 중심 축 위에 배치되는 피더 인서트.
  4. 제3항에 있어서,
    환기 개구(38)는 환기 덕트(40)의 형태이고, 환기 덕트(40)는 부분적으로 또는 전체 길이에 걸쳐 중심 축(28)과 평행하게 연장되는 피더 인서트.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    (i) 제2형상 요소(10)는 발열성 피더 재료로 형성되거나 적어도 부분적으로 발열성 피더 재료를 포함하고, 및/또는
    제1형상 요소(8, 8', 8'', 8''', 8IV)는 발열성 피더 재료로 형성되거나 적어도 부분적으로 발열성 피더 재료를 포함하며,
    또는
    (ii) 제2형상 요소(10)는 단열성 피더 재료로 형성되거나 적어도 부분적으로 단열성 피더 재료를 포함하고, 및/또는
    제1형상 요소(8, 8', 8'', 8''', 8IV)는 단열성 피더 재료로 형성되거나 적어도 부분적으로 단열성 피더 재료를 포함하며,
    또는
    (iii) 제2형상 요소(10)는 발열성 피더 재료로 형성되거나 적어도 부분적으로 발열성 피더 재료를 포함하고, 및/또는
    제1형상 요소(8, 8', 8'', 8''', 8IV)는 발열성 피더 재료를 포함하지 않고 단열성 피더 재료로 형성되거나 적어도 부분적으로 단열성 피더 재료를 포함하거나, 금속, 플라스틱, 카드보드, 이들의 혼합물 및 이들의 복합 재료로 이루어진 군에서 선택되는 재료로 형성되거나 상기 군에서 선택되는 재료를 포함하며,
    또는
    (iv) 제2형상 요소(10)는 단열성 피더 재료로 형성되거나 적어도 부분적으로 단열성 피더 재료를 포함하고, 및/또는
    제1형상 요소(8, 8', 8'', 8''', 8IV)는 발열성 피더 재료로 형성되거나 적어도 부분적으로 발열성 피더 재료를 포함하거나, 금속, 플라스틱, 카드보드, 이들의 혼합물 및 이들의 복합 재료로 이루어진 군에서 선택되는 재료로 형성되거나 상기 군에서 선택되는 재료를 포함하는 피더 인서트.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제1형상 요소(8, 8', 8'', 8''', 8IV)는 일체형이거나
    서로에 대하여 위치적으로 안정되거나 서로에 대하여 삽입식으로 이동 가능한 2개의 조립된 서브-요소(48, 49)로 구성되며,
    제1서브-요소(48)는 피더 인서트(2, 2', 2'', 2''')의 접지 표면을 포함하고 제2서브-요소(49)는 제2형상 요소(10)와 연결되도록 구성되는 피더 인서트.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제1형상 요소(8, 8', 8'', 8''', 8IV) 및/또는 제2형상 요소에는 지지 요소(16, 16')가 배치되고, 이 지지 요소에 의해 제1형상 요소(8, 8', 8'', 8''', 8IV) 및 제2형상 요소는 초기 위치에서 지지되며, 하나가 다른 것 내부에 삽입식으로 이동하는 중에 지지 요소(16, 16')는 잘리거나 변형되도록 구성되는 피더 인서트.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제1형상 요소(8, 8', 8'', 8''', 8IV)는 제2형상 요소(10)의 내부 표면 영역과 인접하거나 맞닿는 외부 표면 영역을 포함하고, 제1형상 요소(8, 8', 8'', 8''', 8IV)가 다른 것 내부에 삽입식으로 이동하는 중에, 제2형상 요소에 대하여 제1형상 요소의 측면 기울림을 방지하거나 지연시키는 피더 인서트.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제1형상 요소(8, 8', 8'', 8''', 8IV)는 몰드 플레이트(6)에 대하여 피더 인서트(2, 2', 2'', 2''', 2IV)의 미리 결정된 배향 상태를 획득 및/또는 유지하기 위한 수단으로서,
    - 타원형, 비원형, 평평한 원형, 평평한 타원형, 삼각형, 사각형 또는 다각형으로 이루어진 군에서 선택되는 비-원형 단면을 갖는 통로 개구(18)
    및/또는
    - 제2중심 핀(34, 42, 42')을 수용하고, 중심 축(28)과 평행하게 연장되는 하나 이상의 추가적인 리세스(26) 또는 개구(38), 및/또는
    - 몰드 플레이트(6)를 향한 면에 있는 하나 이상의 스페이서(44, 44')를 포함하는 피더 인서트.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제2형상 요소(10)는 통로 개구(18)의 반대편에 위치한 말단부에서 내부에, 피더 캐비티(30)를 챔버들로 분할하는 하나 이상의 일체형으로 형성된 리브(58') 또는 벽 영역을 포함하는 피더 인서트.
  11. 제1항 또는 제2항에 따른 피더 인서트(2, 2', 2'', 2''', 2IV)의 제1 또는 제2형상 요소로서 사용되는 형상 요소.
  12. 제1항 또는 제2항에 따른 제1형상 요소(8, 8', 8'', 8''', 8IV) 및 제2형상 요소(10)를 포함하는, 제1항 또는 제2항에 따른 피더 인서트(2, 2', 2'', 2''', 2IV)를 제작하기 위한 키트.
  13. - 제12항에 따른 키트
    및
    - 피더 인서트(2, 2', 2'', 2''', 2IV)에 의해 포지티브 잠금 방식으로 수용되는 중심 핀(20, 20')을 포함하는 키트.
  14. 제1항 또는 제2항에 따른 피더 인서트(2, 2', 2'', 2''', 2IV)의 제1형상 요소(8, 8', 8'', 8''', 8IV) 또는 제2형상 요소(10)로서 형상 요소를 사용하는 방법.
  15. 회전 가능한 몰드 플레이트를 구비한 장치에서 금속을 캐스팅하는 방법으로서,
    중심 핀(20, 20')을 이용하여 회전 가능한 몰드 플레이트(6)에 배치된 몰드 패턴에, 또는 중심 핀(20, 20')을 이용하여 회전 가능한 몰드 플레이트(6, 6')에 직접 제1항 또는 제2항에 따른 피더 인서트(2, 2', 2'', 2''', 2IV)를 배치하는 단계;
    피더 인서트(2, 2', 2'', 2''', 2IV)의 중심 축(28)이 수평 배향 상태로 전환된 후 피더 캐비티(30) 중 대부분의 부피 분율이 중심 축(28) 위에 배치되도록, 피더 인서트(2, 2', 2'', 2''', 2IV)가 배치된 몰드 플레이트(6, 6')를 회전시키는 단계를 포함하는 방법.
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