KR101328706B1 - 다이캐스팅용 간이 금형 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다이캐스팅 주조 시에 주조압과 용탕의 주입속도 등의 사출조건이 금형 상에서의 코어핀 치수와 리브 구조 등의 형상에 미치는 영향과, 수냉에 의한 냉각조건이 금형 표면의 온도변화에 미치는 영향 등을 분석할 수 있도록 실제 금형에 공통적으로 적용되는 형상을 기초로 제작하며, 반복측정 부위는 인서트화하여 반복시험이 가능하도록 함으로써, 제품에서 발생하는 소착, 히트체크, 및 균열 등의 결함현상을 분석하여 실 금형에 적용할 수 있도록 하는 다이캐스팅용 간이 금형을 제공한다.

다이캐스팅, 간이 금형, 블록 인서트, 코어핀 인서트, 저널 양각부, 수직리브 음각부, 수평리브 음각부

Description

다이캐스팅용 간이 금형{A SIMPLICITY METALLIC PATTERN FOR DIE CASTING}

본 발명은 다이캐스팅용 간이 금형에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다이캐스팅 주조 시, 사출조건과 냉각조건에 따라 금형의 수명에 미치는 금형 형상의 영향을 분석할 수 있도록 하는 다이캐스팅용 간이 금형에 관한 것이다.

일반적으로 다이캐스팅은 다이 주조라고도 하는데 필요한 주조형상에 완전히 일치하도록 정확하게 기계 가공된 강제(鋼製)의 금형(金型)에 용융금속(熔融金屬)을 주입하여 금형과 똑같은 주물을 얻는 정밀 주조법으로, 그 제품을 다이캐스트 주물이라고 한다.

이러한 다이캐스팅에 의한 방법은 주물의 치수가 정확하므로 다듬질할 필요가 거의 없는 장점 외에 기계적 성질이 우수하며, 대량생산이 가능하다는 특징이 있으며, 이에 이용되는 금속은 아연, 알루미늄, 주석, 구리 등의 합금이며, 다이캐스트 주조기를 사용하여 공기압, 수압, 유압 등에 의해 주입하여 냉각 응고시킴으로서 제품을 주조하게 된다.

상기한 다이캐스팅에 사용되는 금형은 금속성(金屬性)의 형(型)으로서, 보통, 금형이 상부 몰드와 하부 몰드로 나뉘어지며, 내부에는 제품 캐비티가 형성되 고, 상기 상부 몰드 상에는 상기 캐비티 내부로 배치되는 플러그 등이 장착되어 이루어진다.

상기와 같은 종래의 상기 다이캐스팅 금형은 다이캐스팅 주조 시, 열피로의 반복에 의해서 히트체크 및 균열의 결함이 발생하고, 용융금속이 응고하는 동안 높은 온도에서 장시간 존재하여 용탕중의 규소(Si)성분이 금형의 철(Fe)성분과 화학적 결합을 하여 금형에 알루미늄이 달라붙는 소착 현상이 빈번하게 발생한다.

이러한 다이캐스팅 금형의 결함종류와 원인을 알기 위해 많은 실험도구 및 시험편이 사용되지만 실제 생산공장에서의 적용성은 고려되지 않기 때문에, 상기와 같은 결함종류와 원인에 대한 실제적인 검정이 어려운 문제점이 있다.

또한, 다이캐스팅 금형의 결함 연구를 가능케 하는 금형 모델이 없고, 사용되는 금형은 높은 제작원가 제작되기 때문에 사용 금형의 절단, 체취, 및 분석을 실시하지 못하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 다이캐스팅 주조 시에 주조압과 용탕의 주입속도 등의 사출조건이 금형 상에서의 코어핀 치수와 리브 구조 등의 형상에 미치는 영향과, 수냉에 의한 냉각조건이 금형 표면의 온도변화에 미치는 영향 등을 분석할 수 있도록 실제 금형에 공통적으로 적용되는 형상을 기초로 제작하며, 반복측정 부위는 인서트화하여 반복시험이 가능하도록 함으로써, 제품에서 발생하는 소착, 히트체크, 및 균열 등의 결함현상을 분석하여 실 금형에 적용할 수 있도록 하는 다이캐스팅용 간이 금형을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 다이캐스팅용 간이 금형은 일면 중앙에 캐비티를 형성하는 원형의 캐비티 홈이 형성되며, 상기 캐비티 홈의 내면에는 내면에 대하여 일정높이 돌출되어 잔류응력을 확인하도록 블록 인서트가 설치되고, 단면 상의 양측에는 상기 캐비티 홈과 연결되는 가이드 홈이 각각 형성되는 고정금형; 상기 고정금형의 캐비티 홈에 삽입되어 그 내부에 캐비티를 형성하도록 일면 중앙에 원형으로 돌출되어 그 단면상에 코어핀 인서트와 리브부 형상 및 저널부 형상 등이 구성된 측정 형상부가 형성되고, 상기 고정금형의 각 가이드홈에 대응하여 삽입되도록 상기 측정 형상부의 양측에 가이드 돌기가 형성되며, 일측에는 상기 캐비티 홈과 측정 형상부가 이루는 캐비티 내부로 용탕을 주입하는 용탕 주입구가 형성되는 가동금형으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 블록 인서트는 사각블록의 형상으로 형성되며, 주조작업 후, 금형의 잔류 응력을 파악하도록 상기 고정 금형에서 분리 가능하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 측정 형상부는 그 단면 중앙에 코어 홈이 형성되고, 상기 코어 홈에 서로 다른 길이로 장착되어 코어핀의 소착발생을 확인하기 위한 다수개의 코어핀 인서트; 상기 코어 홈의 하부에 단면상의 중앙에는 저널부와 리브부의 소착발생 거동을 확인하도록 상기 용탕주입구와 연결되어 양각으로 저널부 형상이 형성되는 저널 양각부와, 상기 저널 양각부의 양측으로 그 단면상에는 각각 음각으로 수직 및 수평 리브 형상이 형성되는 수직리브 음각부와 수평리브 음각부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 수직리브 음각부와 수평리브 음각부는 각각 서로 다른 길이와 높이를 갖는 다수개의 수직방향 홈 및 수평방향 홈으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 다이캐스팅 금형용 간이 금형에 의하면, 다이캐스팅 주조 시에 주조압과 용탕의 주입속도 등의 사출조건이 금형 상에서의 코어핀 치수와 리브 구조 등의 형상에 미치는 영향과, 수냉에 의한 냉각조건이 금형 표면의 온도변화에 미치는 영향 등을 분석할 수 있도록 실제 금형에 공통적으로 적용되는 형상을 기초로 제작하며, 반복측정 부위는 인서트화하여 반복시험이 가능하도록 함으로써, 제품에서 발생하는 소착, 히트체크, 및 균열 등의 결함현상을 분 석하여 실 금형에 적용할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다이캐스팅용 간이 금형의 고정 금형과 가동 금형의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다이캐스팅용 간이 금형에 적용되는 각 코어핀 인서트에서 온도변화에 따른 소착발생을 분석한 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다이캐스팅용 간이 금형에 적용되는 수직리브 음각부와 수평리브 음각부에서의 소착발생 거동을 분석한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다이캐스팅용 간이 금형의 균열을 파악하기 위한 온도 변화에 따른 잔류응력을 분석한 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 다이캐스팅용 간이 금형은, 도 1에서 도시한 바와 같이, 고정금형(100)과 가동금형(200)으로 구성된다.

먼저, 상기 고정금형(100)은 일면 중앙에 캐비티를 형성하는 원형의 캐비티 홈(101)이 형성된다.

상기 캐비티 홈(101)의 내면에는 내면에 대하여 일정높이 돌출되어 상기 고정금형(100)의 잔류응력을 확인하도록 블록 인서트(103)가 설치된다.

여기서, 상기 블록 인서트(103)는 사각블록의 형상으로 형성되며, 주조작업 후, 금형의 잔류 응력을 파악하도록 상기 고정 금형(100)에서 분리 가능하도록 설치된다.

한편, 상기 고정금형(100)은 그 단면상의 양측에 상기 캐비티 홈(101)과 연결되는 가이드 홈(105)이 각각 형성된다.

그리고 상기 가동금형(200)은 상기 고정금형(100)의 캐비티 홈(101)에 삽입되어 그 내부에 캐비티를 형성하도록 그 일면 중앙에 원형으로 돌출되어 그 단면상에 코어핀 인서트와 리브부 형상 및 저널부 형상 등이 구성된 측정 형상부(210)가 형성된다.

여기서, 상기 가동금형(200)의 측정 형상부(210) 양측에는 상기 고정금형의 각 가이드 홈(105)에 대응하여 삽입되도록 가이드 돌기(201)가 형성되며, 일측에는 상기 캐비티 홈(101)과 측정 형상부(210)가 이루는 캐비티 내부로 용탕을 주입하는 용탕 주입구(203)가 형성된다.

상기 측정 형상부(210)는 그 단면 중앙에 코어 홈(211)이 형성되고, 상기 코어 홈(211)에는 서로 다른 길이로 장착되어 코어핀의 소착발생을 확인하기 위한 3개의 코어핀 인서트(213)가 장착된다.

그리고 상기 코어 홈(211)의 하부에 단면상의 중앙에는 저널부와 리브부의 소착발생 거동을 확인하도록 상기 용탕 주입구(203)와 연결되어 양각으로 저널부 형상을 갖는 저널 양각부(215)가 형성된다.

상기 저널 양각부(215)의 양측으로 그 단면상에는 각각 음각으로 수직 및 수평 리브 형상을 갖는 수직리브 음각부(217)와 수평리브 음각부(219)가 형성된다.

여기서, 상기 수직리브 음각부(217)와 수평리브 음각부(219)는 각각 서로 다른 길이와 높이를 갖는 4개의 수직방향 홈 및 수평방향 홈으로 형성된다.

따라서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 다이캐스팅용 간이 금형의 다이캐스팅 작업 시에 온도변화에 따른 소착발생, 소착발생 거동 및 잔류응력 분석을 도 2 내지 도 4를 통하여 설명한다.

먼저, 상기 가동금형(200)의 각 코어핀 인서트(213)에서는, 도 2의 (A)와 같이, 용탕의 주입 완료 초기에는 제품과 접촉하는 상기 가동금형(200)의 표면 온도가 비슷하게 분포된다.

그러나, 제품의 취출 직전에는, 도 2의 (B)와 같이, 상기 각 코어핀 인서트(213)의 온도가 급격하게 상승하여 타 부위보다 고온상태가 되며, 이런 현상이 반복되면서 상기 각 코어핀 인서트(213)에 알루미늄 용탕이 화학적으로 붙게되는 소착이 발생된다.

즉, 제품 취출 후, 상기 각 코어핀 인서트(213)를 상기 가동금형(200)에서 분리하여 확인함으로써, 소착발생 분석이 가능해진다.

그리고, 상기 측정 형상부(210)의 저널 양각부(215), 수직리브 음각부(217), 및 수평리브 음각부(219)에서는, 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 가동금형(200)의 용탕 주입구(203)를 통하여 용탕이 주입되면, 그 위치와 방향 및 형상이나 길이 또는 높이 등에 따라서 용탕압력을 받는 힘이 다르게 나타나기 때문에 상기 수직리브 음각부(217)와 수평리브 음각부(219)의 형상, 길이, 및 높이를 다르게 적용시킴으로써, 이에 따라 실험값 분석이 가능해진다.

그리고 상기 고정금형(100)의 용탕 주입 완료시와 제품 취출 직전 스프레이 후의 온도변화는, 도 4에서 도시한 바와 같이 나타나게 된다.

즉, 도 4에서와 같이, 상기 고정금형(100)에서는 온도변화가 급격하게 일어나 그 내부에 잔류응력이 발생하게 되고, 반복사출이 진행됨에 따라 온도 구배가 크게 발생되는 지점이 상기 고정금형(100)의 균열 시작점이 된다.

즉, 온도 구배가 크게 발생되는 지점에 설치된 상기 블록 인서트(103)를 분리한 후, 상기 블록 인서트(103)를 이용해 어느 정도의 인장 응력에서 상기 블록 인서트(103)의 균열이 발생하는지 분석함으로써, 상기 고정금형(100)의 잔류응력에 따른 균열분석이 가능해 진다.

따라서, 상기와 같은 다이캐스팅용 간이 금형을 적용하면, 다이캐스팅 주조 시에 주조압과 용탕의 주입속도 등의 사출조건이 금형 상에서의 코어핀 치수와 리브 구조 등의 형상에 미치는 영향과, 수냉에 의한 냉각조건이 금형 표면의 온도변화에 미치는 영향 등의 분석이 가능해 지고, 분석된 실험값을 통해 실제 금형에 적용할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다이캐스팅용 간이 금형의 고정 금형과 가동 금형의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다이캐스팅용 간이 금형에 적용되는 각 코어핀 인서트에서 온도변화에 따른 금형의 소착발생을 분석한 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다이캐스팅용 간이 금형에 적용되는 수직리브 음각부와 수평리브 음각부에서의 소착발생 거동을 분석한 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다이캐스팅용 간이 금형의 균열을 파악하기 위한 온도 변화에 따른 잔류응력을 분석한 도면이다.

Claims (4)

1. 일면 중앙에 캐비티를 형성하는 원형의 캐비티 홈이 형성되며, 상기 캐비티 홈의 내면에는 내면에 대하여 일정높이 돌출되어 잔류응력을 확인하도록 블록 인서트가 설치되고, 단면 상의 양측에는 상기 캐비티 홈과 연결되는 가이드 홈이 각각 형성되는 고정금형;

   상기 고정금형의 캐비티 홈에 삽입되어 그 내부에 캐비티를 형성하도록 일면 중앙에 원형으로 돌출되어 그 단면상에 코어핀 인서트와 리브부 형상 및 저널부 형상 등이 구성된 측정 형상부가 형성되고, 상기 고정금형의 각 가이드홈에 대응하여 삽입되도록 상기 측정 형상부의 양측에 가이드 돌기가 형성되며, 일측에는 상기 캐비티 홈과 측정 형상부가 이루는 캐비티 내부로 용탕을 주입하는 용탕 주입구가 형성되는 가동금형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 간이 금형.
2. 제1항에 있어서,

   상기 블록 인서트는

   사각블록의 형상으로 형성되며, 주조작업 후, 금형의 잔류 응력을 파악하도록 상기 고정 금형에서 분리 가능하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 간이 금형.
3. 제1항에 있어서,

   상기 측정 형상부는

   그 단면 중앙에 코어 홈이 형성되고, 상기 코어 홈에 서로 다른 길이로 장착되어 코어핀의 소착발생을 확인하기 위한 다수개의 코어핀 인서트;

   상기 코어 홈의 하부에 단면상의 중앙에는 저널부와 리브부의 소착발생 거동을 확인하도록 상기 용탕주입구와 연결되어 양각으로 저널부 형상이 형성되는 저널 양각부와, 상기 저널 양각부의 양측으로 그 단면상에는 각각 음각으로 수직 및 수평 리브 형상이 형성되는 수직리브 음각부와 수평리브 음각부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 간이 금형.
4. 제3항에 있어서,

   상기 수직리브 음각부와 수평리브 음각부는

   각각 서로 다른 길이와 높이를 갖는 다수개의 수직방향 홈 및 수평방향 홈으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 간이 금형.

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