KR20200028606A

KR20200028606A - 중력주조에 적용되는 중공성형을 위한 바이메탈 중공관 및 중공성형방법

Info

Publication number: KR20200028606A
Application number: KR1020180106879A
Authority: KR
Inventors: 유진호; 김종호
Original assignee: 엠에이치기술개발 주식회사
Priority date: 2018-09-07
Filing date: 2018-09-07
Publication date: 2020-03-17
Anticipated expiration: 2038-09-07
Also published as: KR102174237B1

Abstract

본 발명은 중력주조에 적용되는 중공성형을 위한 바이메탈 중공관과 바이메탈 중공관을 이용한 중공성형 금형장치 및 중공성형방법에 관한 것으로서, 제1캐비티가 형성된 제1금형, 제2캐비티가 형성되며 제1 및 제2캐비티가 하나의 캐비티를 형성하도록 상기 제1금형과 형폐 가능한 제2금형 및 형폐 후 용융물 주입에 의해 형성되는 성형품 내부에 중공이 형성되도록 제1 및 제2금형 사이에 배치되며, 내부가 소정의 지지소재로 충전되는 파이프;을 포함하며, 파이프는 제1파이프 및 제1파이프의 내부에 구비되며 용융물의 녹는점보다 높은 녹는점을 가지는 제2파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 성형품 제조용 금형장치를 제공한다.

Description

중력주조에 적용되는 중공성형을 위한 바이메탈 중공관 및 중공성형방법{BIMETAL HOLLOW PIPE FOR HOLLOW CHANNEL MANUFACTURING AND METHOD OF HOLLOW CHANNEL MANUFACTURING WITH GRAVITY CASTING}

본 발명은 중력주조에 적용되는 중공성형을 위한 바이메탈 중공관과 바이메탈 중공관을 이용한 중공성형 금형장치 및 중공성형방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내부에 냉각수와 같은 유체가 통과할 수 있는 냉각수 순환용 중공 형성에 사용될 수 있는 중력주조에 적용되는 중공성형을 위한 바이메탈 중공관과 바이메탈 중공관을 이용한 중공성형 금형장치 및 중공성형방법에 관한 것이다.

일반적으로 중력주조(GRAVITY CASTING)에 의해 중공이 형성된 중공 성형품을 제조하기 위해서는 중공이 형성된 상부 및 하부 제품을 형성한 뒤, 형성된 상부 및 하부 제품을 접착수단을 사용하여 접착한다. 그러나 이러한 경우, 접착 부분의 강성 문제 등으로 인하여 견고한 제품이 제조되기 어려운 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 중공이 형성된 긴 관을 제품 제작용 금형에 안착시키고, 금형을 닫은 후 금형 내로 용융재료가 녹아 액체 상태인 용탕 즉 용융물을 공급하여 제품을 성형하게 된다. 그러나, 이러한 경우에도 긴 관의 강성에 한계가 있어 주조 시에는 중공이 변형되거나 파괴되는 문제가 있었다. 따라서, 중공이 형성된 긴 관의 내부에 특정 물질을 채운 뒤, 제품 성형 후 제거하는 기술을 사용하기도 한다.

그런데, 기존에는 중공의 제품을 성형한 다음에는 중공을 형성하기 위한 재료를 제거하는 작업이 쉽지 않은 문제가 있다. 기존에는 특정 공구나 장치 등을 이용하여 중공제품을 만든 다음에는 상기 공구나 장치에 쓰인 중공 형성기구 등을 제거해야 하므로 중공제품을 만들기가 복잡하고 특정 공구나 설비가 요구되는 등의 문제점이 있었다.

위와 같은 문제를 해결하기 위해 중공제품 제조방법이 한국 공개특허 10-2017-0118309을 통해 공개된 바 있다. 하지만 중공제품 제조 시 용융원액 즉 용융물의 고온에 의해 파이프가 용해되는 손상문제 및 주입 압력에 의해 지지소재가 파이프 내벽에 압흔을 발생시키는 문제가 있었다.

본 발명은 일 실시예를 통하여, 중력 주조시 용융원액의 고온에 의해 파이프가 손상되는 것을 방지하는 중공 성형품 제조용 금형장치 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 일 실시예를 통하여, 용융원액의 주입 압력에 의해 파이프에 충전된 지지소재가 파이프 내벽에 압흔을 발생시키는 것을 방지하는 중공 성형품 제조용 금형장치 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 일 실시예를 통하여, 용융원액의 고온에 의해 파이프의 외측 일부 층이 용융 후 냉각되어 냉각된 용융재료와 파이프간의 결합력이 높은 중공 성형품 제조용 금형장치 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여, 제1캐비티가 형성된 제1금형; 제2캐비티가 형성되며, 상기 제1 및 제2캐비티가 하나의 캐비티를 형성하도록 상기 제1금형과 형폐 가능한 제2금형; 및 상기 형폐 후 용융물 주입에 의해 형성되는 성형품 내부에 중공이 형성되도록 상기 제1 및 제2금형 사이에 배치되며, 내부가 소정의 지지소재로 충전되는 파이프;을 포함하며, 상기 파이프는 제1파이프; 및 상기 제1파이프의 내부에 구비되며 상기 용융물의 녹는점보다 높은 녹는점을 가지는 제2파이프;을 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 성형품 제조용 금형장치를 제공한다.

상기 제2파이프는 상기 제1파이프의 녹는점보다 높은 녹는점을 가질 수 있다.

상기 제1파이프는 상기 용융물에 의해 용융 가능하도록 상기 용융물의 온도와 동일한 녹는점을 가질 수 있다.

상기 제2파이프는 상기 용융물의 압력에 의한 상기 제1파이프의 변형이 방지되도록 내부가 소정의 지지소재로 충전될 수 있다.

상기 제2파이프는 상기 지지소재에 의한 압흔이 방지되도록 상기 지지소재의 경도와 같거나 상기 지지소재의 경도보다 높은 경도를 가질 수 있다.

상기 지지소재는 수용성 물질일 수 있다.

상기 지지소재는 소금일 수 있다.

상기 지지소재는 상기 용융물 및 상기 제2파이프 각각의 녹는점보다 더 높은 녹는점을 가질 수 있다.

상기 지지소재는 세라믹, 샌드 및 금속볼 중 하나일 수 있다.

상기 파이프의 양 단부는 상기 캐비티의 외측에 구비되며, 상기 파이프는 상기 캐비티 내부에 구비되어 상호 평행하게 배치되는 평행부; 및 상기 캐비티 내부에 구비되어 상기 평행부를 상호 연통시키는 만곡부;를 포함할 수 있다.

상기 용융물 및 제1파이프는 알루미늄(Al)으로 이루어지며, 상기 제2파이프는 구리(Cu)로 이루어질 수 있다

상기 파이프는 양 단부를 연통시키는 단일 경로가 내부에 형성될 수 있다.

또한, 본 발명은 형폐 가능한 금형의 캐비티에 주입되는 용용물의 압력에 의해 파이프가 변형되는 것을 방지하기 위해 소정의 지지소재가 상기 파이프 내부에 충전되는 충전단계; 충전된 상기 파이프가 상기 캐비티에 안착하는 파이프 안착단계; 상기 용융물이 상기 캐비티에 주입되어 상기 파이프를 감싸는 용융물 주입단계; 및 주입된 용융물을 냉각하고 성형품을 취출하는 냉각 및 취출 단계;를 포함하며, 상기 주입단계는 상기 파이프의 외측 일부 층이 상기 용융물에 의해 용융 되는 것을 특징으로 하는 중공 성형품 제조방법을 제공함으로써 상술한 과제를 해결한다.

상기 파이프는 상기 용융물에 의해 용융 가능한 제1파이프; 및 상기 제1파이프의 내부에 구비되며 상기 용융물의 녹는점보다 높은 녹는점을 가지는 제2파이프;을 포함할 수 있다.

상기 파이프는 상기 용융물에 의해 용융 가능한 제1파이프; 및 상기 지지소재의 경도보다 높은 경도를 가지는 제2파이프;를 포함할 수 있다.

상기 냉각 및 취출 단계 이후에 수행되며, 상기 지지소재를 상기 파이프로부터 제거하는 제거단계;를 더 포함할 수 있다

상기 용융물 및 제1파이프는 알루미늄(Al)으로 이루어지며, 상기 제2파이프는 구리(Cu)로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명은 일측면에서 중공제품 제조방법을 제공한다. 상기 중공 성형품 제조방법은, 제품 성형시의 용탕의 고온 및 고압에 파이프가 견딜수 있도록 상기 파이프의 내부에 지지소재를 충전하는 단계; 상기 제품의 형상을 형성하기 위한 몰드 내부의 캐비티에 상기 지지소재가 충전된 파이프를 투입하는 단계; 상기 몰드 내부의 상기 캐비티에 용탕을 투입하여 상기 파이프 외주면을 감싸는 몰드 제품을 성형하는 단계; 상기 제품의 성형 완료 후에 상기1 지지소재를 상기 파이프의 내부에서 제거하는 단계를 포함한다.

상기 지지소재는 물에 녹는 수용성 물질로 이루어져, 상기 제품 성형 이후에

상기 파이프의 내부에 물을 주입하여 상기 물에 의해 상기 파이프 내부의 지지소재를 녹여주어 상기 파이프를 비우고, 상기 지지소재가 비워진 상기 파이프가 내부에 매설되어 내부에 중공이 있는 제품을 성형하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 지지소재는 솔트로 구성되어, 상기 파이프의 내부에 물이 투입되면 상기 물에 의해 상기 지지소재가 녹아서 제거되도록 구성될 수 있다.

또 다른 상기 지지소재는 모래를 충전하여 중력주조후 유입구와 배출구 캡을 제거한 후 공압으로 충전된 모래를 제거한 후, 물로 세척하는 방법으로 충전재를 완전 제거 가능하다.

한편, 상기 지지소재는 상기 용탕의 압력에 상기 파이프가 버틸 수 있는 강도를 가진 입자상 물질로 구성되어, 상기 파이프에 의해 상기 제품의 내부에 중공이 형성된 다음에 상기 지지소재를 상기 파이프에서 제거하도록 구성될 수도 있다.

상기 중공 성형품 제조 방법은 상기 파이프의 양단부에 캡을 결합하여, 상기 파이프의 내부에 채워진 상기 지지소재가 충전된 상태로 유지하고, 상기 제품 성형시에 상기 캡을 분리하여 상기 파이프의 내부에서 상기 지지소재를 제거하도록 구성할 수 있다.

상기 파이프는 그림과 같이 물리적으로 접합되어 있는 이중구조파이프(바이메탈 파이프)로 형성되어 있어서 외부에는 상기 용탕과 동일한 재질의 알루미늄으로 이루어져, 상기 파이프가 상기 중공 성형품에 일체형으로 성형가능하고 내부에는 구리 파이프가 있어서 중력 주조시 용탕의 고온과 고압을 견딜 수 있는 구조이다.

상기 파이프의 한쪽 단부는 유입구가 되고 다른 쪽 단부는 배출구가 되도록 상기 파이프를 연속적으로 이어진 루프형 관으로 성형하여, 상기 제품의 내부의 상기 중공이 연속적으로 이어진 단일 경로로 형성할 수 있다. 상기 파이프에 의하여 생성되는 제품 내부의 중공은 복수개의 서로 나란한 평행 중공부와, 서로 나란한 평행 중공부들을 잇는 복수개의 연결 중공부를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명은 알루미늄 중력 주조시 알루미늄 용융원액의 고온 고압에도 용해손상 및 내벽 압흔이 없는 물리적으로 접합되어 있는 이중구조 파이프(바이메탈 파이프)을 적용하는 중공 성형품을 제공한다. 이는 내부에 중공이 형성되는 중공 성형품으로서, 제품 성형시의 용탕 압력에 상기 중공을 형성하기 위한 파이프가 견딜 수 있도록 상기 파이프의 내부에 지지소재를 충전하고, 상기 제품의 형상을 형성하기 위한 몰드 내부의 캐비티에 상기 지지소재가 충전된 파이프를 투입하고, 상기 몰드 내부의 상기 캐비티에 용탕을 투입하여 상기 파이프 외주면을 감싸는 몰드 제품을 성형하고, 상기 제품의 성형 완료 후에 상기 지지소재를 상기 파이프의 내부에서 제거하는 공정에 의하여 제조될 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 중공 성형품 제조용 금형장치 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 중력 주조시 용융원액의 고온에 의해 파이프가 손상되는 것을 방지하는 효과를 제공한다.

둘째, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 용융원액의 주입 압력에 의해 파이프에 충전된 지지소재가 파이프 내벽에 압흔을 발생시키는 것을 방지하는 효과를 제공한다.

셋째, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 용융원액의 고온에 의해 파이프의 외측 일부 층이 용융 후 냉각되어 냉각된 용융재료와 파이프간의 결합력이 높은 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공 성형품 제조용 금형장치의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에서 도시된 중공 성형품 제조용 금형장치를 나타내는 측 단면도이다.
도 3은 도 1에서 도시된 중공 성형품 제조용 금형장치에 의해 제작된 중공이 구비된 성형품이다.
도 4는 도 3에서 도시된 중공이 구비된 성형품의 단면도이며, 중공에 지지소재가 충전된 상태를 나타낸다.
도 5는 도 3에서 도시된 중공이 구비된 성형품의 단면도이며, 중공으로부터 지지소재가 제거된 상태를 나타낸다.

이하에서 설명되는 실시 예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.

본 출원에서 사용되는 제1, 제2 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

또한, 본 출원에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 권리범위를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다", "이루어진다" 또는 "구성되다" 등의 용어는 명세서상 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 중공 성형품 제조용 금형장치 및 그 제조방법에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공 성형품 제조용 금형장치의 분해 사시도이며, 도 2는 도 1에서 도시된 중공 성형품 제조용 금형장치를 나타내는 측 단면도이다.

이하 설명되는 중공 성형품은 바이메탈(bimetal)의 이중구조 파이프를 이용한 금형장치의 사용에 의해 내부에 중공이 형성되는 성형품을 포함한다. 또한 중공 성형품 제조용 금형장치에는 바이메탈(bimetal)의 이중구조 파이프가 사용될 수 있으며, 중공 성형품 제조방법은 위 금형장치를 이용하여 내부에 중공이 형성된 성형품을 제조하는 방법이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금형장치는 내부에 중공이 형성된 성형품을 제조하기 위한 장치이다. 내부에 중공이 형성된 성형품인 중공 성형품은 금형장치의 금형을 형개하고 금형 내부에 형성된 캐비티에 중공 파이프를 투입한 후 금형 형폐 및 용융물 주입에 의해 제작된다. 성형물 내부에 형성되는 중공은 캐비티에 주입되는 용융물이 파이프(30)의 내부 중공에 주입되지 않은 상태에서 냉각됨에 따라 형성된다.

이러한 금형장치는 제1금형(41)과 제2금형(42)을 포함하는 금형(4), 제1금형(41)과 제2금형(42) 사이에 구비되는 파이프(30)를 포함한다.

제1금형(41)은 내부에 제1캐비티(44)가 형성되며 일측에 파이프(30)가 끼워질 수 있도록 제1관통홈(45A)이 구비된다. 제1관통홈(45A)은 외부와 제1캐비티(44)를 연통시킨다.

제2금형(42)은 내부에 제2캐비티(43)가 형성되며, 제2캐비티(43)는 제2금형(42)과 제1금형(41)이 형폐될 때 제1캐비티(44)와 함께 하나의 캐비티를 형성한다. 제2금형(42)은 일측에 파이프(30)가 끼워질 수 있도록 제2관통홈(45B)이 구비된다. 제2관통홈(45B)은 외부와 제2캐비티(43)를 연통시킨다. 또한 제2관통홈(45B)은 제1관통홈(45A)과 함께 파이프(30)가 위치하는 하나의 관통홈(45)을 형성한다.

파이프(30)는 양 단부가 캐비티의 외측에 구비되며 각각에 파이프(30)의 중공과 외부를 연통시키는 홀이 형성된다. 양 단부 중 일 단부에 구비되는 홀은 유체 또는 후술하는 지지소개가 인입되는 유입구의 역할을 하고, 나머지 타 단부에 구비되는 홀은 유체 또는 지지소개가 배출되는 배출구의 역할을 할 수 있다. 이러한 홀은 캡(32)에 의해 개폐 가능하다.

또한 파이프(30)는 도 1, 도 4 및 도 5에서 도시된 바와 같이 캐비티 내부에 구비되어 상호 평행하게 배치되는 평행부(30A)와 평행부(30A)를 상호 연통시키는 만곡부(30B)를 포함한다. 평행부(30A)와 만곡부(30B)는 하나의 단일 경로를 형성하며, 양 단부 각각에 형성된 홀을 통해 외부와 연통된다. 이에 따라 파이프(30)는 지그재그로 연속되도록 이어진 경로를 형성한다. 하지만 파이프(30)는 지그재그 형상에 한정되는 것은 아니며 일자형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

이러한 파이프(30)는 바이메탈(bimetal)의 이중 구조이며, 이중 구조의 외층을 형성하는 제1파이프(10) 및 이중 구조의 내층을 형성하며 제1파이프(10)의 내부에 위치한 제2파이프(20)를 포함한다. 제1파이프(10)의 내주면과 제2파이프(20)의 외주면은 상호 접합된다.

제1파이프(10)는 일 예로 알루미늄(Al) 소재로 이루어질 수 있다. 캐비티 내부에 주입되는 용융원액 즉 용융물에 사용되는 용융재료는 제1파이프(10) 소재와 동일한 소재로 이루어 질 수 있으며, 일 예로 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 따라서 고온의 용융물 주입 시 제1파이프(10)는 일부 또는 전부 용융 가능하다. 이 경우 용융물의 주입에 의해 제1파이프(10) 전체가 녹지 않고 외측 일부만 용융되도록 제1파이프(10)의 두께를 미리 설정할 수 있다.

제2파이프(20)는 후술하는 지지소재(50)에 의한 압흔이 방지되도록 지지소재(50)의 경도와 같거나 지지소재(50)의 경도보다 높은 경도를 가진다. 압흔은 일반적으로 캐비티에 고온의 용융물이 주입될 경우 파이프가 고온에 의해 연성의 성질을 가지게 됨과 동시에 용융물에 의한 주입압력이 가해지면서 파이프 내주면이 파이프 내부의 지지소재를 가압함에 따라 발생된다.

제2파이프(20)는 제1파이프(10)의 소재 및 용융물의 용융재료 각각의 경도 및 녹는점보다 더 높은 녹는점과 경도를 가지는 소재로 이루어질 수 있다. 이 경우 제1파이프(10)은 지지소재(50)의 경도와 동일하거나 더 낮은 경도를 가지는 소재로 이루어진다. 경도와 녹는점이 높은 재료의 상당수는 가격이 높고 경도와 녹는점이 낮은 재료의 상당수는 가격이 낮다. 제1파이프(10)를 용융재료와 동일한 재료로 구성하되 녹는점과 경도가 낮고 비교적 저렴한 재료로 구성하고 제2파이프(20)를 비교적 고가이지만 녹는점과 경도가 상대적으로 높은 재료로 구성하면, 제작 비용이 낮아지면서 원하는 성능의 파이프(30)를 얻을 수 있다.

이러한 제2파이프(20)는 일 예로 구리(Cu) 소재로 이루어질 수 있다. 구리는 알루미늄보다 녹는점이 높아서 용융재료가 알루미늄인 용융물이 주입되어도 손상되지 않는다. 제2파이프(20)가 구리 소재로 이루어지는 경우, 제2파이프(20)의 경도가 지지소재(50)의 경도보다 높다. 따라서, 제2파이프(20)의 내주면이 지지소재(50)와 상호 밀착된 상태에서 외부 압력에 의한 제2파이프(20)의 내주면 상의 압흔이 방지된다.

여기서 외부 압력은 용융물 주입 시 파이프(30)의 외부에 가해지는 주입 압력을 지칭한다. 제1파이프(10)의 외주면에 용융물 주입 압력이 가해지면, 제1파이프(10)와 제2파이프(20)가 미세하게 압축되면서 제2파이프(20)의 내주면이 지지소재(50)를 가압한다. 상술한 바와 같이 제2파이프(20)의 경도가 지지소재(50)의 경도보다 높으므로 제2파이프(20)의 내주면에는 압흔이 발생하지 않는다.

나아가, 제2파이프(20)는 용융물과 직접 접촉하지 않으므로 고온의 용융물에 의한 연성화 정도가 낮아 압흔 방지에 유리하다. 고온의 용융물과 직접 접촉하는 제1파이프(10)에 의해 둘러싸인 제2파이프(20)는 제1파이프(10)에 비해 낮은 온도로 가열되어 고유의 경도 값을 상당수준으로 유지할 수 있기 때문이다.

한편, 캐비티에 용융물 주입 시 용융물의 압력에 의해 파이프(30)의 변형이 발생할 수 있다. 따라서 파이프(30) 내부에는 용융물의 압력에 의해 파이프(30)의 변형을 방지하도록 지지소재(50)가 충전된다.

이와 관련하여 본 발명의 중공 성형품 제조방법은 파이프(30)의 내부에 지지소재(50)를 충전하는 단계와, 지지소재(50)가 충전된 파이프(30)의 입구를 캡(32)으로 막아주고 상기 파이프(30)를 용융물(예를 들어, 알루미늄 원재료액) 주입을 위한 금형(4) 내부의 캐비티에 투입하는 단계와, 상기 금형(4)의 캐비티에 용융물을 주입하는 단계와, 상기 파이프(30)에 의해 내부에 중공이 형성된 성형품이 성형된 다음 상기 파이프(30) 내부에서 지지물질을 제거하는 단계를 포함한다.

이러한 지지소재(50)는 수용성 물질일 수 있다. 이 경우, 도 3 내지 도 5에서 도시된 바와 같이 성형품(40) 제작 이후에 파이프(30)의 내부에 물을 주입하면, 물에 의해 파이프(30) 내부의 지지소재(50)를 녹여주어 파이프(30)를 비우고, 지지소재(50)가 비워진 파이프(30)의 내부에 매설되어 내부에 중공이 있는 제품을 성형할 수 있다.

수용성 물질은 솔트로 구성될 수 있다. 솔트는 파이프(30)의 내부로 투입된 물에 의해 녹아서 제거될 수 있다. 솔트의 녹는점은 알루미늄의 녹는점보다 높다. 파이프(30)가 알루미늄으로 이루어지고 용융재료도 알루미늄이면, 파이프(30)의 일부가 녹아서 용융물과 일체형으로 성형되는 한편, 솔트의 형상이 그대로 유지될 수 있다. 따라서 파이프(30)는 용융물의 주입 압력에 견딜 수 있다. 파이프(30)가 용융물의 주입 압력에 의해 찌그러지는 것이 방지되는 것이다. 솔트에 의해 파이프(30)가 지지된 상태에서 용융물과 파이프(30)가 일체화되고 동시에 파이프(30)에 의해 내부에 중공이 있는 성형품이 성형될 수 있다.

솔트에 의해 파이프(30)가 지지된 상태에서 용융물이 주입되어 성형품(40)이 성형된 다음에는 파이프(30)의 양 단부에 결합되어 있던 캡(32)을 빼내고, 파이프(30)에 물을 주입하여 솔트를 녹여주면 파이프(30) 내부에서 솔트가 제거될 수 있다.

이하, 본 발명의 중공이 형성된 성형품(40) 제조방법에서는 성형품(40)의 성형이 완료된 이후, 제품 내에 묻혀있는 파이프(30)의 내부에 남아 있는 용해 가능한 물질을 효과적으로 제거하기 위하여 다음의 방법을 사용한다.

파이프(30)의 내부에 솔트를 충전한 다음, 금형(4)의 캐비티에 파이프(30)를 투입한 상태에서 용융물을 금형(4)의 캐비티에 일정 압력으로 주입하여 파이프(30)와 용융물이 일체화된 예비 성형품(40)을 성형한다. 제1금형(41)과 제2금형(42)이 형폐된 상태에서 금형(4) 내부에 성형품(40) 성형을 위한 캐비티가 형성된다.

파이프(30)의 내부에 솔트(소금)을 채워 넣고 파이프(30)를 제품 성형용 금형(4) 내부의 캐비티에 투입한 상태에서 금형(4)의 캐비티에 용융물을 주입하여 제품의 외관을 만드는 것이다. 다음, 파이프(30)의 내부로 일정 압력의 물을 도 5에서 도시된 화살표 방향으로 파이프에 주입하면, 물이 솔트를 녹이므로, 솔트가 제거되며, 솔트가 제거되면 파이프(30)가 내부에 매설되어 빈 파이프(30)에 의해 내부에 중공이 있는 성형품(40)을 성형할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 지지소재(50)는 용융물의 주입압력에 파이프(30)가 버틸 수 있는 강도를 가진 입자상 물질로 구성될 수도 있으며, 파이프(30)에 의해 제품의 내부에 중공이 형성된 다음에 지지소재(50)를 파이프(30)에서 제거할 수도 있다. 이때, 입자상 물질은 세라믹, 샌드, 볼 (금속볼, 다시 말해 강구)와 같이 용융물의 고온과 파이프(30)의 녹는점보다 더 녹는점이 높은 재질로 구성할 수 있다.

상기와 같이, 파이프(30)가 알루미늄이고 용융물도 고온의 알루미늄 용융 원액일 경우, 세라믹이나 강구 등으로 이루어진 입자상 지지소재(50)(입자상 물질)의 녹는점이 알루미늄의 녹는점보다 높아서 파이프(30)의 일부가 녹아서 용융물과 일체형으로 성형되는 한편, 입자상 지지소재(50)는 그 형상 그대로 유지되어 파이프(30)가 용융물의 주입 압력에 견딜 수 있도록 한다. 파이프(30)가 용융물의 주입 압력에 의해 찌그러지는 것이 방지되는 것이다. 지지소재(50)에 의해 파이프(30)가 지지된 상태에서 용융물과 파이프(30)가 일체화되고 동시에 파이프(30)에 의해 내부에 중공이 있는 성형품(40)이 성형될 수 있다.

입자상 지지소재(50)에 의해 파이프(30)가 지지된 상태에서 용융물이 주입되어 성형품이 성형된 다음에는 파이프(30)의 유입구에 결합되어 있던 캡(32)을 빼낸 다음, 입자상 지지소재(50)를 파이프(30)의 일 단부에 도 5에서 도시된 화살표 방향으로 공기를 불어 넣어서 타 단부로 용출 제거할 수 있다. 필요에 따라 파이프(30)의 내부에 일정 압력의 압력수를 주입하여, 물의 주입 압력에 의해 입자상 지지소재(50)를 제거할 수도 있다.

한편, 파이프(30)에 결합되어 있는 캡(32)은 캐비티 외측에 배치된다. 파이프(30)는 금형(4) 내부의 캐비티에 투입한 다음, 금형(4)의 캐비티에 용융물을 주입하여 성형품을 성형한다. 그러면, 캡(32)은 성형품의 외부로 노출되므로, 캡(32)을 파이프(30)에서 제거할 수 있다. 캡(32)이 파이프(30)에서 제거된 다음, 파이프(30)의 내부에 솔트가 채워진 경우 물을 주입하여 솔트를 녹여서 제거하고, 상관 내부에 세라믹, 샌드 또는 강구와 같은 입자상 지지물질이 채워져 있는 경우, 캡(32)을 빼내고 파이프(30) 한쪽 단부 내부에 공기를 불게 넣게 되면 입자상 물질이 다른 쪽 단부쪽으로 용출되어 제거하면 된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

4: 금형 10: 제1파이프
20: 제2파이프 30: 파이프
32: 캡(32) 41: 제1금형
42: 제2금형 45: 관통홀

Claims

제1캐비티가 형성된 제1금형;
제2캐비티가 형성되며, 상기 제1 및 제2캐비티가 하나의 캐비티를 형성하도록 상기 제1금형과 형폐 가능한 제2금형; 및
상기 형폐 후 용융물 주입에 의해 형성되는 성형품 내부에 중공이 형성되도록 상기 제1 및 제2금형 사이에 배치되며, 내부가 소정의 지지소재로 충전되는 파이프;을 포함하며,
상기 파이프는
제1파이프; 및 상기 제1파이프의 내부에 구비되며 상기 용융물의 녹는점보다 높은 녹는점을 가지는 제2파이프;을 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 성형품 제조용 금형장치.
제1항에 있어서,
상기 제2파이프는 상기 제1파이프의 녹는점보다 높은 녹는점을 가지는 것을 특징으로 하는 중공 성형품 제조용 금형장치.
제1항에 있어서,
상기 제1파이프는 상기 용융물에 의해 용융 가능하도록 상기 용융물의 온도와 동일한 녹는점을 가지는 것을 특징으로 하는 중공 성형품 제조용 금형장치.
제1항에 있어서,
상기 제2파이프는 상기 용융물의 압력에 의한 상기 제1파이프의 변형이 방지되도록 내부가 소정의 지지소재로 충전되는 것을 특징으로 하는 중공 성형품 제조용 금형장치.
제4항에 있어서,
상기 제2파이프는 상기 용융물 주입 시 상기 지지소재에 의한 압흔이 방지되도록 상기 지지소재의 경도와 같거나 상기 지지소재의 경도보다 높은 경도를 가지는 것을 특징으로 하는 중공 성형품 제조용 금형장치.
제4항에 있어서,
상기 지지소재는 수용성 물질인 것을 특징으로 하는 중공 성형품 제조용 금형장치.
제6항에 있어서
상기 지지소재는 소금인 것을 특징으로 하는 중공 성형품 제조용 금형장치.
제4항에 있어서,
상기 지지소재는 상기 용융물 및 상기 제1파이프 각각의 녹는점보다 더 높은 녹는점을 가지는 것을 특징으로 하는 중공 성형품 제조용 금형장치.
제8항에 있어서
상기 지지소재는 세라믹, 샌드 및 금속볼 중 하나인 것을 특징으로 하는 중공 성형품 제조용 금형장치.
제1항에 있어서,
상기 파이프의 양 단부는 상기 캐비티의 외측에 구비되며,
상기 파이프는 상기 캐비티 내부에 구비되어 상호 평행하게 배치되는 평행부; 및 상기 캐비티 내부에 구비되어 상기 평행부를 상호 연통시키는 만곡부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 성형품 제조용 금형장치.
제1항에 있어서,
상기 용융물 및 제1파이프는 알루미늄(Al)으로 이루어지며,
상기 제2파이프는 구리(Cu)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 중공 성형품 제조용 금형장치.
제1항에 있어서,
상기 파이프는 양 단부를 연통시키는 단일 경로가 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 중공 성형품 제조용 금형장치.
형폐 가능한 금형의 캐비티에 주입되는 용용물의 압력에 의해 파이프가 변형되는 것을 방지하기 위해 소정의 지지소재가 상기 파이프 내부에 충전되는 충전단계;
충전된 상기 파이프가 상기 캐비티에 안착시키는 파이프 안착단계;
상기 용융물이 상기 캐비티에 주입되어 상기 파이프를 감싸는 용융물 주입단계; 및
주입된 용융물을 냉각하고 성형품을 취출하는 냉각 및 취출 단계;를 포함하며,
상기 주입단계는 상기 파이프의 외측 일부 층이 상기 용융물에 의해 용융되는 것을 특징으로 하는 중공 성형품 제조방법.
제13항에 있어서,
상기 파이프는
상기 용융물에 의해 용융 가능한 제1파이프; 및 상기 제1파이프의 내부에 구비되며 상기 용융물의 녹는점보다 높은 녹는점을 가지는 제2파이프;을 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 성형품 제조방법.
제13항에 있어서,
상기 파이프는
상기 용융물에 의해 용융 가능한 제1파이프; 및 상기 지지소재의 경도보다 높은 경도를 가지는 제2파이프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 성형품 제조방법.
제13항에 있어서,
상기 냉각 및 취출 단계 이후에 수행되며, 상기 지지소재를 상기 파이프로부터 제거하는 제거단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 성형품 제조방법.
제13항에 있어서,
상기 용융물 및 제1파이프는 알루미늄(Al)으로 이루어지며,
상기 제2파이프는 구리(Cu)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 중공 성형품 제조용 금형장치.