KR20220026867A - Die casting using sintered material and die casting product manufactured therefrom - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 소결재를 사용한 고압 주조방법 및 고압 주조품에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인서트와 주조부의 결합강도를 향상시킨 소결재를 사용한 고압 주조방법 및 고압 주조품에 관한 것이다.The present invention relates to a high-pressure casting method using a sintered material and a high-pressure casting product, and more particularly, to a high-pressure casting method and a high-pressure casting product using a sintered material having improved bonding strength between an insert and a casting part.
최근에는 차량의 연비를 향상시키기 위하여 차량을 구성하는 부품의 경량화가 진행되고 있다.Recently, in order to improve the fuel efficiency of the vehicle, weight reduction of parts constituting the vehicle is progressing.
예를 들어 주로 주철재로 제작되었던 내연기관의 엔진 부품들을 알루미늄재로 변경하고 있는 추세이다. 하지만, 알루미늄재를 단독으로 사용하는 경우에는 경량화를 달성할 수 있지만, 부품에 요구되는 강성을 만족하지 못하는 단점이 있다.For example, there is a trend to change engine parts of internal combustion engines, which were mainly made of cast iron, to aluminum. However, when the aluminum material is used alone, although weight reduction can be achieved, there is a disadvantage in that the rigidity required for the parts is not satisfied.
따라서, 특성 물성이 요구되는 영역을 구성할 수 있도록 주철재로 인서트를 제작한 후 인서트를 금형의 내부에 장착하고, 알루미늄 용탕을 고압으로 금형의 내부에 주입하여 주조품을 생산하고 있다.Therefore, an insert is manufactured from cast iron to form a region requiring characteristic properties, the insert is mounted inside the mold, and molten aluminum is injected into the mold at high pressure to produce a cast product.
예를 들어 내연기관 엔진을 구성하는 베드플레이트의 경우, 주응력부는 주철재 인서트를 사용하면서 베드플레이트 본체는 알루미늄 다이캐스팅으로 제조하고 있다.For example, in the case of a bed plate constituting an internal combustion engine engine, the main stress part uses a cast iron insert while the bed plate body is manufactured by aluminum die casting.
하지만, 주철재인 인서트와 알루미늄인 베드플레이트 본체는 서로 다른 종류이 금속으로서 상호간의 결합강도가 낮은 문제가 있다.However, since the cast iron insert and the aluminum bed plate body are different types of metal, there is a problem in that the bonding strength between them is low.
따라서, 인서트와 베드플레이트 본체의 접합력을 증대시키기 위하여 인서트의 표면의 표면에 알루미늄 용사처리를 하여 용사코팅층을 형성시키는 공정을 추가하고 있다.Therefore, in order to increase the bonding force between the insert and the bed plate body, a process of forming a thermal spray coating layer by thermal spraying treatment with aluminum on the surface of the surface of the insert is added.
하지만, 이러한 방법은 공정수의 증가로 인해 제조 원가가 높아지는 문제가 있었다.However, this method has a problem in that the manufacturing cost increases due to the increase in the number of processes.
이에, 본 출원인은 소결제품의 경우 그 표면에 기공이 형성되는데, 이렇게 소결재의 표면에 형성된 기공을 이용하여 다이캐스팅 공정시 인서트와 알루미늄 용탕과의 결합강도를 향상시킬 수 있겠다는 점에 착안하여 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the applicant of the present application, in the case of a sintered product, pores are formed on the surface, and by using the pores formed on the surface of the sintered material in this way, the bonding strength between the insert and the aluminum molten metal can be improved during the die casting process. The invention was completed.
상기의 배경기술로서 설명된 내용은 본 발명에 대한 배경을 이해하기 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.The content described as the background art above is only for understanding the background of the present invention, and should not be taken as an acknowledgment that it corresponds to the prior art known to those of ordinary skill in the art.
본 발명은 인서트와 주조부의 결합강도를 향상시킨 소결재를 사용한 고압 주조방법 및 고압 주조품을 제공한다.The present invention provides a high-pressure casting method and a high-pressure casting using a sintered material having improved bonding strength between an insert and a casting part.
본 발명의 일 실시형태에 따른 소결재를 사용한 고압 주조방법은 철계분말을 성형한 후 소결시켜 표면에 기공이 형성되되, 크기가 100㎛ 이상인 기공이 분포되고, 밀도가 6.4 ~ 6.9 g/㎤인 인서트를 준비하는 인서트 준비단계와; 준비된 인서트를 금형의 내부에 배치하고, 알루미늄 용탕을 금형의 내부에 고압으로 주입하여, 인서트의 표면에 형성된 기공으로 알루미늄 용탕이 용침되도록 하면서 주조하는 고압주조단계를 포함한다.In the high-pressure casting method using a sintered material according to an embodiment of the present invention, the iron-based powder is molded and then sintered to form pores on the surface, the pores having a size of 100 μm or more are distributed, and the density is 6.4 to 6.9 g/
상기 고압주조단계 이전에, 상기 인서트 준비단계에서 준비된 인서트를 300 ~ 450℃로 예열하는 인서트 예열단계를 더 포함한다.Before the high-pressure casting step, it further includes an insert preheating step of preheating the insert prepared in the insert preparation step to 300 ~ 450 ℃.
상기 고압주조단계 이전에, 상기 알루미늄 용탕을 600 ~ 750℃로 준비하는 알루미늄 용탕 준비단계와; 상기 금형을 200 ~ 250℃로 예열하는 금형 예열단계를 더 포함한다.Before the high-pressure casting step, the aluminum molten metal preparation step of preparing the aluminum molten metal at 600 ~ 750 ℃; It further comprises a mold preheating step of preheating the mold to 200 ~ 250 ℃.
상기 고압주조단계는, 주조압력이 600 ~ 1000kg/㎤이고, 게이트(GATE) 속도가 40 ~ 60m/s이며, 충진시간이 0.05 ~ 0.15sec이고, 사출속도를 1구간과 2구간으로 구분하며, 1구간의 사출속도는 0.5 ~ 1.5m/s이고, 2구간의 사출속도는 2 ~ 3m/s인 것을 특징으로 한다.In the high-pressure casting step, the casting pressure is 600 ~ 1000 kg / ㎤, the gate speed is 40 ~ 60 m / s, the filling time is 0.05 ~ 0.15 sec, and the injection speed is divided into 1 section and 2 sections, The injection speed of section 1 is 0.5 ~ 1.5 m/s, and the injection speed of section 2 is 2 ~ 3 m/s.
한편, 본 발명의 일 실시형태에 따른 고압 주조품은 상기 인서트의 주변으로 알루미늄 용탕이 고압주조되어 성형되는 주조부를 포함하고, 상기 인서트의 표면에는 소정 두께만큼 상기 기공으로 상기 알루미늄 용탕이 용침되어 형성되는 결합부가 형성되는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the high-pressure casting according to an embodiment of the present invention includes a casting part formed by high-pressure casting of molten aluminum around the insert, and the surface of the insert is formed by infiltration of the molten aluminum into the pores by a predetermined thickness It is characterized in that the coupling portion is formed.
상기 인서트 중 상기 결합부를 제외한 영역의 밀도는 6.4 ~ 6.9 g/㎤이고, 상기 인서트 중 상기 결합부의 밀도는 6.7 ~ 7.1 g/㎤이고, 인장강도는 400MPa 이상이며, 경도는 HRB 70 이상인 것을 특징으로 한다.The density of the region excluding the coupling part of the insert is 6.4 to 6.9 g/
상기 인서트와 주조부의 결합강도는 100MPa 이상인 것을 특징으로 한다.The bonding strength of the insert and the casting part is characterized in that 100 MPa or more.
상기 고압 주조품은 내연기관의 엔진 부품인 것을 특징으로 한다.The high-pressure casting is an engine part of an internal combustion engine.
본 발명의 실시예에 따르면, 철계분말을 이용한 표면에 기공이 형성된 소결제품으로 마련하고, 이를 다이캐스팅 공정시 인서트로 사용하여 금형으로 주입되는 알루미늄 용탕이 인서트의 표면에 형성된 기공으로 용침되면서 인서트와 주조부 사이에 기계적인 결합구조가 형성됨으로써, 인서트와 주조부의 결합강도를 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a sintered product with pores formed on the surface using iron-based powder is prepared, and the aluminum molten metal injected into the mold using this as an insert during the die casting process is infiltrated into the pores formed on the surface of the insert, By forming a mechanical coupling structure between the jaws, the bonding strength between the insert and the casting can be improved.
또한, 인서트의 표면으로 알루미늄 용탕이 용침되면서 인서트의 밀도가 상승하여 주조품의 전체적인 강도도 향상시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.In addition, as the molten aluminum is infiltrated into the surface of the insert, the density of the insert increases, and thus the overall strength of the cast product can be improved.
도 1a와 도 1b는 소결재의 밀도에 따른 알루미늄 용탕이 용침된 결합부를 보여주는 미세조직 사진이고,
도 2는 인서트와 주조부의 접합강도를 측정하는 시험 장면을 보여주는 사진이며,
도 3a 및 도 3b는 인서트와 주조부의 파단면에서 관찰되는 딤플부를 보여주는 미세조직 사진이고,
도 4는 인서트와 주조부의 파단면에서 관찰되는 딤플부의 EDS 확인 결과를 보여주는 도면이다.1a and 1b are microstructure photos showing a joint in which molten aluminum is infiltrated according to the density of the sintered material;
Figure 2 is a photograph showing a test scene for measuring the bonding strength of the insert and the casting,
Figures 3a and 3b are microstructure photographs showing the dimple portion observed in the fracture surface of the insert and the casting,
4 is a view showing the EDS confirmation result of the dimple part observed from the fracture surface of the insert and the casting part.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and the scope of the invention to those of ordinary skill in the art completely It is provided to inform you.
본 발명의 일 실시예에 따른 소결재를 사용한 고압 주조방법에 의해 제조되는 고압 주조품은 경량화를 달성하면서, 우수한 강성을 유지해야 하는 내연기관의 엔진 부품에 적용될 수 있다. 예를 들어 내연기관의 엔전을 구성하는 실린더블럭, 피스톤 핀 및 베드플레이트 등이 본 발명에 따른 소결재를 사용한 고압 주조방법에 의해 제조할 수 있다. The high-pressure casting manufactured by the high-pressure casting method using the sintered material according to an embodiment of the present invention can be applied to engine parts of an internal combustion engine that must maintain excellent rigidity while achieving weight reduction. For example, a cylinder block, a piston pin, and a bed plate constituting the engine of an internal combustion engine may be manufactured by the high-pressure casting method using the sintered material according to the present invention.
이러한 고압 주조품은 철계분말(10a)을 성형한 후 소결시켜 표면에 기공(10b)이 형성된 인서트(10)와; 상기 인서트(10)의 주변으로 알루미늄 용탕이 고압주조되어 성형되는 주조부(20)를 포함한다. 그리고, 인서트(10)의 표면에는 소정 두께만큼 기공(10b)으로 알루미늄 용탕이 용침되어 형성되는 결합부(11)가 형성된다.The high-pressure casting includes an
따라서 결합부(11)에서 인서트(10)를 형성하는 철계분말(10a)들 사이에 분포된 기공(10b)이 음각의 홀 역할을 하고, 알루미늄 용탕이 기공으로 스며들어서 경화된 용침부(20a)가 양각의 돌기 역할을 하게 되면서 인서트(10)와 주조부(20)가 기계적인 구조로 결합되는 것이다.Accordingly, the
따라서, 인서트(10)와 주조부(20)의 결합강도는 100MPa 이상을 유지할 수 있다.Therefore, the bonding strength between the
또한, 주조된 주품의 인서트(10) 중 결합부(11)를 제외한 영역의 밀도는 6.4 ~ 6.9 g/㎤이다.In addition, the density of the region excluding the
그리고, 인서트(10) 중 결합부(11)의 밀도는 6.7 ~ 7.1 g/㎤이고, 인장강도는 400MPa 이상이며, 경도는 HRB 70 이상이 된다.And, the density of the
상기와 같은 구성을 갖는 고압 주조품의 제조방법에 대하여 설명한다.A method for manufacturing a high-pressure casting having the above configuration will be described.
본 발명의 일 실시예에 따른 소결재를 사용한 고압 주조방법은 소결재를 인서트로 사용하면서 고압주조를 통하여 주주품을 제조하는 방법으로서, 철계분말(10a)을 성형한 후 소결시켜 인서트(10)를 준비하는 인서트 준비단계와; 준비된 인서트(10)를 금형의 내부에 배치하고, 알루미늄 용탕을 금형의 내부에 고압으로 주입하여, 인서트(10)의 표면에 형성된 기공(10b)으로 알루미늄 용탕이 용침되도록 하면서 주조하는 고압주조단계를 포함한다.The high-pressure casting method using a sintered material according to an embodiment of the present invention is a method of manufacturing a main product through high-pressure casting while using the sintered material as an insert, and the iron-based powder (10a) is molded and then sintered to insert (10) Insert preparation step of preparing a; The prepared
인서트 준비단계는 표면에 기공(10b)이 형성된 인서트(10)를 준비하는 단계이다.The insert preparation step is a step of preparing the
이를 위하여 철계분말(10a)을 성형하고, 이를 소결시키는 열처리를 실시하여 소결재인 인서트(10)를 준비한다.To this end, the iron-based
이때 인서트(10)의 밀도는 6.4 ~ 6.9 g/㎤인 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the density of the
이를 위하여 철계분말(10a)은 Fe-Cu-C, Fe-Cu-P-C, Fe-Cu-Mo-C, Fe-Cu-P-C, Fe-Mo-C, Fe-Mn-C, Fe-Cr-C, Fe-P-C 및 Fe-P 등의 조성이 가능하고, 원가 측면에서 Fe-Cu-C 계를 사용하는 것이 바람직하다.For this, the iron-based
만약, 인서트(10)의 밀도가 제시된 범위보다 낮은 경우에는 인서트(10)의 표면에 기공(10b)이 많이 노출되어 고압주조단계에서 노출된 기공(10b)으로 알루미늄 용탕이 스며드는 현상(이하, '용침'이라 함)이 발생되기는 한다. 하지만, 인서트(10)의 표면에 기공(10b)이 많이 노출된다고 하더라도 인서트(10)의 심부까지 알루미늄 용탕이 용침되지는 않는다. 특히, 표면에 노출된 기공(10b)이 많아지면서 철계분말(10a)과 철계분말(10a) 사이의 결합이 용침되는 알루미늄 용탕에 의해 끊어져서 주조되는 문제가 발생된다.If the density of the
그리고, 인서트(10)의 밀도가 제시된 범위보다 높은 경우에는 인서트(10)의 표면에 기공(10b)이 원하는 수준으로 형성되지 않아 기공(10b)으로 알루미늄 용탕이 충분히 용침되지 않아 인서트(10)와 주조부(20)의 결합력이 원하는 수준으로 달성되지 않는 단점이 있다.And, when the density of the
한편, 인서트 준비단계에서 준비되는 인서트(10)는 표면에 형성된 기공(10b)은 크기가 100㎛ 이상인 기공(10b)을 포함하는 것이 바람직하다.On the other hand, the
인서트(10)의 표면에 형성되는 기공(10b)의 크기가 제시된 크기보다 작은 기공(10b)만 존재하는 경우에는 알루미늄 용탕이 기공(10b)으로 용침된다고 하더라도 기공(10b)과의 결합력이 약한 단점이 있다. 따라서 인서트(10) 표면에 형성되는 기공(10b)에는 100㎛ 이상인 크기를 갖는 기공(10b)이 분포되는 것이 바람직하다.If only the
그리고, 고압주조단계 이전에는 준비된 인서트(10)를 300 ~ 450℃로 예열하는 인서트 예열단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.And, it is preferable to further include an insert preheating step of preheating the prepared
따라서, 고압주조단계에서 알루미늄 용탕이 인서트(10)의 기공(10b)으로 용침될 때 냉각속도를 저하시켜 알루미늄 용탕이 인서트(10)의 기공(10b)으로 충분히 용침될 수 있도록 한다.Accordingly, when the molten aluminum is infiltrated into the
이때 인서트(10)의 예열온도가 제시된 범위보다 낮을 경우에는 예열에 의한 효과가 미비하고, 인서트(10)의 예열온도가 제시된 범위보다 높을 경우에는 인서트(10)의 표면과 기공에서 Fe 산화물이 다수 발생하여 오히려 알루미늄 용탕과의 결합력이 약해지는 문제가 발생할 수 있다.At this time, when the preheating temperature of the
다음으로, 고압주조단계 이전에, 알루미늄 용탕을 600 ~ 750℃로 준비하는 알루미늄 용탕 준비단계와; 금형을 200 ~ 250℃로 예열하는 금형 예열단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.Next, before the high-pressure casting step, the aluminum molten metal preparation step of preparing the aluminum molten metal at 600 ~ 750 ℃; It is preferable to further include a mold preheating step of preheating the mold to 200 ~ 250 ℃.
알루미늄 용탕 준비단계에서 알루미늄 용탕은 ADC10 조성을 포함한 알루미늄 합금을 용융시켜 준비한다. 이때 알루미늄 용탕은 600 ~ 750℃를 유지하도록 준비한다.In the aluminum molten metal preparation step, the molten aluminum is prepared by melting an aluminum alloy including ADC10 composition. At this time, prepare the aluminum molten metal to maintain 600 ~ 750 ℃.
그리고, 고압주조가 이루어지는 금형을 200 ~ 250℃로 예열한다.Then, the mold for high-pressure casting is preheated to 200 ~ 250 ℃.
이렇게 알루미늄 용탕과 금형의 온도를 설정된 온도범위로 유지시킴으로써 고압주조단계에서 알루미늄 용탕이 인서트(10)의 표면 기공(10b)으로 충분히 용침되도록 한다.By maintaining the temperature of the aluminum molten metal and the mold within the set temperature range in this way, the aluminum molten metal is sufficiently infiltrated into the
한편, 고압주조단계는 인서트(10)를 금형의 내부에 배치하고, 알루미늄 용탕을 금형의 내부에 고압으로 주입시켜 주조품을 제작하는 단계로서, 고압주조단계에서 인서트(10)의 표면에 분포된 기공(10b)으로 알루미늄 용탕이 용침되면서 인서트(10)와 주조부(20)의 결합력을 강화시킬 수 있다.On the other hand, the high-pressure casting step is a step of disposing the
고압부조단계에서는 알루미늄 용탕이 인서트(10)의 표면에 형성된 기공(10b)으로 충분히 용침될 수 있도록 고압주조 조건을 설정한다.In the high-pressure relief step, high-pressure casting conditions are set so that the aluminum molten metal can be sufficiently infiltrated into the
예를 들어, 고압주조시 주조압력은 600 ~ 1000kg/㎤이고, 게이트(GATE) 속도는 40 ~ 60m/s이며, 충진시간은 0.05 ~ 0.15sec이 되도록 한다.For example, during high-pressure casting, the casting pressure is 600 ~ 1000kg/cm3, the gate speed is 40 ~ 60m/s, and the filling time is 0.05 ~ 0.15sec.
그리고, 사출속도를 1구간과 2구간으로 구분하며, 1구간의 사출속도는 0.5 ~ 1.5m/s이고, 2구간의 사출속도는 2 ~ 3m/s으로 유지하는 것이 바람직하다.And, the injection speed is divided into section 1 and section 2, the injection speed of section 1 is 0.5 ~ 1.5 m/s, and it is preferable to maintain the injection speed of section 2 at 2 ~ 3 m/s.
한편, 소결재는 예열 및 고압주조시 고온에 노출되면서 인장강도가 10 ~ 20% 정도 저하된다.On the other hand, the sintered material is exposed to high temperatures during preheating and high pressure casting, and the tensile strength is reduced by about 10 to 20%.
그리고, 소결재를 형성하는 철계분말(10a)에 함유된 Cu, C 등의 합금성분이 편석을 발생시키는 문제가 있으나, 인서트(10)의 기공(10b) 내로 알루미늄 용탕이 용침되면서 강도를 향상시킨다.And, there is a problem that alloy components such as Cu and C contained in the iron-based
그래서, 고압부조가 완료된 이후에 알루미늄 용탕이 용침된 소결재의 결합부(10a)는 밀도가 6.7 ~ 7.1 g/㎤이고, 인장강도는 400MPa 이상이며, 경도는 HRB 70 이상이 된다.Therefore, after the high-pressure relief is completed, the
다음으로, 비교예와 실시예를 통하여 본 발명을 설명한다.Next, the present invention will be described through comparative examples and examples.
먼저, 비교예로 밀도가 3.5g/㎤인 소결재와 실시예로 밀도가 6.48g/㎤인 소결재를 인서트로 사용하여 상기의 고속주조단계의 조건에 따라 주조품 샘플을 제작하였고, 각 샘플의 인서트와 주조부가 결합되는 영역의 미세조직을 관찰하여 도 1a 및 도 1b에 나타내었다.First, a sintered material having a density of 3.5 g/
도 1a는 비교예의 미세조직 사진이고, 도 1b는 실시예의 미세조직 사진이다.Figure 1a is a microstructure photograph of a comparative example, Figure 1b is a microstructure photograph of the example.
도 1a에서 확인할 수 있듯이, 비교예의 경우 소결재의 표면에 형성된 기공으로 알루미늄 용탕이 용침되었지만, 결합부를 구성하는 철계분말간 결합이 끊어지거나 약해진 것을 확인할 수 있었다.As can be seen in Figure 1a, in the case of the comparative example, the molten aluminum was infiltrated through the pores formed on the surface of the sintered material, but it was confirmed that the bond between the iron-based powder constituting the bonding portion was broken or weakened.
반면에, 도 1b에서 확인할 수 있듯이, 실시예의 경우 소결재의 표면에 형성된 기공으로 알루미늄 용탕이 충분히 용침된 것을 확인할 수 있었고, 결합부를 구성하는 철계분말간 결합도 견고하게 유지되고 있는 것을 확인할 수 있었다.On the other hand, as can be seen in Fig. 1b, in the case of the Example, it was confirmed that the aluminum molten metal was sufficiently infiltrated through the pores formed on the surface of the sintered material, and it was confirmed that the bond between the iron-based powder constituting the bonding portion was also firmly maintained. .
다음으로, 다양한 조성을 갖는 소결재의 고압주조 전과 후의 밀도 및 인장강도를 비교하였고, 그 결과를 하기의 표 1에 나타내었다. 그리고 고압부조 후의 경도를 측정하여 표 1에 함께 나타내었다.Next, the density and tensile strength of sintered materials having various compositions before and after high-pressure casting were compared, and the results are shown in Table 1 below. And the hardness after high pressure relief was measured and shown together in Table 1.
표 1에서 비교예는 인서트의 표면에 기공을 형성시키지 않은 것으로, 고압주조 후에 인서트의 표면으로 알루미늄 용탕이 용침되지 않은 비교예이다. 그리고, 실시예들은 모두 인서트이 표면에 기공이 형성된 것으로, 고압주조 후에 인서트의 표면으로 알루미늄 용탕이 용침된 실시예들이다.In Table 1, the comparative example does not form pores on the surface of the insert, and is a comparative example in which molten aluminum is not infiltrated into the surface of the insert after high-pressure casting. And, all of the embodiments are embodiments in which pores are formed on the surface of the insert, and molten aluminum is infiltrated into the surface of the insert after high-pressure casting.
표 1에서 확인할 수 있듯이, 실시예들의 경우 고압주조 후에는 밀도가 조금식 높아진 것을 확인할 수 있었다, 또한, 고압주조 후에는 인장강도가 조금씩 낮아진 것을 확인할 수 있었다.As can be seen in Table 1, in the case of Examples, it was confirmed that the density slightly increased after high-pressure casting, and also, it was confirmed that the tensile strength was slightly lowered after high-pressure casting.
반면에, 비교예의 경우 고압주조 후에는 인장강도가 실시예들에 비하여 상대적으로 더 많이 낮아진 것을 확인할 수 있었다.On the other hand, in the case of the comparative example, after high-pressure casting, it was confirmed that the tensile strength was relatively lower than that of the examples.
이러한 결과는 고압주조시 인서트가 고온에 노출되면서 인장강도가 낮아지지만, 알루미늄 용탕이 인서트의 표면에 형성된 기공으로 용침되면서 낮아진 인서트의 인장강도가 다시 높아진 것으로 유추할 수 있다.This result can be inferred that the tensile strength of the insert is lowered as the insert is exposed to high temperature during high-pressure casting, but the tensile strength of the insert, which was lowered as the aluminum molten metal is infiltrated into the pores formed on the surface of the insert, is increased again.
다음으로, 비교예 및 실시예에 따른 주조품 샘플의 접합강도를 알아보는 시험을 실시하였다.Next, a test was conducted to determine the bonding strength of the casting samples according to Comparative Examples and Examples.
이때 비교예는 표면에 알루미늄 용사 코팅층을 형성한 주철재를 인서트로 사용하고, 실시예는 밀도가 6.9g/㎤인 소결재를 인서트로 사용하였다.In this case, in Comparative Example, a cast iron material having an aluminum thermal spray coating layer formed on the surface was used as an insert, and in Example, a sintered material having a density of 6.9 g/
그리고, 도 2와 같은 샘플을 접합강도 측정기에 장착하고, 접합강도를 측정하였다.Then, the sample as shown in FIG. 2 was mounted on a bonding strength measuring device, and the bonding strength was measured.
그 결과, 비교예는 평균 88.3 MPa의 접합강도를 보였고, 실시예는 평균 130.6 MPa의 접합강도를 보였다.As a result, the comparative example showed an average bonding strength of 88.3 MPa, and the Example showed an average bonding strength of 130.6 MPa.
다음으로, 접합강도 측정시 실시예 샘플의 파단면을 관찰하였고, 그 결과를 도 3a 및 도 3b에 나타내었다. 그리고, 도 3a에서 관찰된 딤플부의 성분을 분석하였고, 그 결과를 도 4에 나타내었다.Next, the fracture surface of the Example sample was observed when the bonding strength was measured, and the results are shown in FIGS. 3A and 3B. And, the components of the dimple part observed in FIG. 3A were analyzed, and the results are shown in FIG. 4 .
도 2는 인서트와 주조부의 접합강도를 측정하는 시험 장면을 보여주는 사진이며, 도 3a 및 도 3b는 인서트와 주조부의 파단면에서 관찰되는 딤플부를 보여주는 미세조직 사진이고, 도 4는 인서트와 주조부의 파단면에서 관찰되는 딤플부의 EDS 확인 결과를 보여주는 도면이다.2 is a photograph showing a test scene for measuring the bonding strength of the insert and the casting, FIGS. 3a and 3b are microstructure photographs showing the dimple portion observed in the fracture surface of the insert and the casting, and FIG. 4 is the fracture of the insert and the casting. It is a figure showing the EDS confirmation result of the dimple part observed in the cross section.
도 3a 및 도 3b에서 확인할 수 있듯이, 인서트와 주조부의 파단면에는 알루미늄 용탕이 용침된 부분이 고르게 분산되어 관찰된 것을 확인할 수 있었다.As can be seen in FIGS. 3A and 3B , it was confirmed that the parts infiltrated with the aluminum molten metal were evenly dispersed and observed on the fracture surfaces of the insert and the casting part.
또한, 접함강도 시험으로 알루미늄 용탕이 용침된 부분이 파단되면서 딤플부가 형성된 것을 확인할 수 있었고, 딤플부의 성분을 분석한 결과 도 4와 같이 알루미늄성분이 가장 많이 검출된 것을 확인할 수 있었다.In addition, it could be confirmed that a dimple portion was formed as the portion into which the aluminum molten metal was infiltrated was broken through the contact strength test, and as a result of analyzing the components of the dimple portion, it was confirmed that the aluminum component was detected the most as shown in FIG. 4 .
이는 고압주조시 알루미늄 용탕이 인서트의 표면에 형성된 기공으로 용침되었기 때문인 것으로 확인할 수 있었다.This was confirmed to be because the aluminum molten metal was infiltrated into the pores formed on the surface of the insert during high-pressure casting.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings and the above-described preferred embodiments, the present invention is not limited thereto, and is defined by the claims described below. Accordingly, those of ordinary skill in the art can variously change and modify the present invention within the scope without departing from the spirit of the claims to be described later.
10: 인서트
10a: 철계분말
10b: 기공
11: 결합부
20: 주조부
20a: 용침부10: insert
10a: iron-based powder
10b: pore
11: coupling part
20: casting part
20a: infiltration part
Claims (8)
준비된 인서트를 금형의 내부에 배치하고, 알루미늄 용탕을 금형의 내부에 고압으로 주입하여, 인서트의 표면에 형성된 기공으로 알루미늄 용탕이 용침되도록 하면서 주조하는 고압주조단계를 포함하는 소결재를 사용한 고압 주조방법.
an insert preparation step of preparing an insert having pores formed on the surface by molding and sintering the iron-based powder, the pores having a size of 100 μm or more are distributed, and the density is 6.4 to 6.9 g/cm 3 ;
A high-pressure casting method using a sintered material including a high-pressure casting step of placing the prepared insert inside the mold, injecting the molten aluminum into the mold at high pressure, and casting the molten aluminum through the pores formed on the surface of the insert .
상기 고압주조단계 이전에,
상기 인서트 준비단계에서 준비된 인서트를 300 ~ 450℃로 예열하는 인서트 예열단계를 더 포함하는 소결재를 사용한 고압 주조방법.
The method according to claim 1,
Before the high-pressure casting step,
High-pressure casting method using a sintered material further comprising an insert preheating step of preheating the insert prepared in the insert preparation step to 300 ~ 450 ℃.
상기 고압주조단계 이전에,
상기 알루미늄 용탕을 600 ~ 750℃로 준비하는 알루미늄 용탕 준비단계와;
상기 금형을 200 ~ 250℃로 예열하는 금형 예열단계를 더 포함하는 소결재를 사용한 고압 주조방법.
The method according to claim 1,
Before the high-pressure casting step,
an aluminum molten metal preparation step of preparing the aluminum molten metal at 600 to 750°C;
High-pressure casting method using a sintered material further comprising a mold preheating step of preheating the mold to 200 ~ 250 ℃.
상기 고압주조단계는,
주조압력이 600 ~ 1000kg/㎤이고,
게이트(GATE) 속도가 40 ~ 60m/s이며,
충진시간이 0.05 ~ 0.15sec이고,
사출속도를 1구간과 2구간으로 구분하며, 1구간의 사출속도는 0.5 ~ 1.5m/s이고, 2구간의 사출속도는 2 ~ 3m/s인 것을 특징으로 하는 소결재를 사용한 고압 주조방법.
The method according to claim 1,
The high-pressure casting step is,
Casting pressure is 600 ~ 1000kg/㎤,
The gate speed is 40 ~ 60m/s,
The filling time is 0.05 ~ 0.15sec,
The injection speed is divided into section 1 and section 2, the injection speed of section 1 is 0.5 ~ 1.5 m/s, and the injection speed of section 2 is 2 ~ 3 m/s A high-pressure casting method using sintered material.
상기 인서트의 주변으로 알루미늄 용탕이 고압주조되어 성형되는 주조부를 포함하고,
상기 인서트의 표면에는 소정 두께만큼 상기 기공으로 상기 알루미늄 용탕이 용침되어 형성되는 결합부가 형성되는 것을 특징으로 하는 고압 주조품.
an insert having pores formed on the surface by molding and sintering the iron-based powder;
and a casting part formed by high-pressure casting of molten aluminum around the insert,
A high-pressure casting, characterized in that a coupling portion formed by infiltration of the aluminum molten metal into the pores by a predetermined thickness is formed on the surface of the insert.
상기 인서트 중 상기 결합부를 제외한 영역의 밀도는 6.4 ~ 6.9 g/㎤이고,
상기 인서트 중 상기 결합부의 밀도는 6.7 ~ 7.1 g/㎤이고, 인장강도는 400MPa 이상이며, 경도는 HRB 70 이상인 것을 특징으로 하는 고압 주조품.
6. The method of claim 5,
The density of the region excluding the coupling part of the insert is 6.4 to 6.9 g/cm 3 ,
A high-pressure casting, characterized in that the density of the coupling portion of the insert is 6.7 ~ 7.1 g / ㎤, the tensile strength is 400 MPa or more, and the hardness is HRB 70 or more.
상기 인서트와 주조부의 결합강도는 100MPa 이상인 것을 특징으로 하는 고압 주조품.
6. The method of claim 5,
The high-pressure casting, characterized in that the bonding strength of the insert and the casting part is 100 MPa or more.
상기 고압 주조품은 내연기관의 엔진 부품인 것을 특징으로 하는 고압 주조품.
6. The method of claim 5,
The high-pressure casting is a high-pressure casting, characterized in that the engine part of an internal combustion engine.
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