(19)대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(51) 。Int. Cl.7
B22D 18/02
B22D 27/11
(45) 공고일자
(11) 등록번호
(24) 등록일자
2005년06월02일
10-0492877
2005년05월24일
(21) 출원번호 10-2005-0000862 (65) 공개번호
(22) 출원일자 2005년01월05일 (43) 공개일자
(73) 특허권자 하태수
경기 성남시 분당구 서현동 92 현대아파트 416-1103
(72) 발명자 하태수
경기 성남시 분당구 서현동 92 현대아파트 416-1103
(74) 대리인 박윤호
심사관 : 나동규
(54) 반응고 성형을 위한 단조장치 및 그 단조방법
요약
본 발명은 반응고 성형을 위한 단조장치 및 그 단조방법에 관한 것으로, 용강에 열을 가하여 반응고상태의 용탕을 형성하
는 용광로(111)에서 용탕을 정량으로 중앙에 횡방향으로 형성한 가이드레일(113)에 가이드 되는 라이저튜브(112)를 통하
여 공급하는 용탕공급장치(110)와, 상기 용탕공급장치(110)에서 용탕을 공급하여 하부를 성형하는 하부금형(121)을 라이
저튜브(112)의 하측에 유압실린더(123)의 구동으로 상하 이송하도록 형성하고, 하부금형(121)의 측면으로 힌지부(124)
로 연결되어 측부를 성형하는 사이드금형(122)을 측부에 형성된 고정플레이트(125)의 상부와 사이드레버(126)로 연결형
성하여 유압실린더(123)에 의해 상부로 이송되면 하부에 연결된 힌지부(124)를 중심으로 사이드레버(126)에 의해 가이드
되면서 벌어지고 하부로 이송하면 제품의 형태로 측면을 가압시켜 탈착하면서 제품의 하부와 측면을 성형하는 하부금형부
(120)와, 상기 하부금형부(120)의 상부로 공급된 용탕의 상부의 테두리 측을 성형하도록 외측프레임금형(131)을 지지플
레이트(135)에 결합하여 일차로 가압하도록 형성하고, 중앙 측으로 중앙가압금형(132)을 형성하여 상부의 중앙 측을 성형
하도록 가압플레이트(136)에 결합하여 이차로 가압하도록 형성하며, 외주연 측으로 제품을 하부로 취출하는 취출핀(138)
을 취출플레이트(137)와 연동하도록 형성하고, 지지플레이트(135), 가압플레이트(136) 및 취출플레이트(137)를 유압실
린더(134)와 결합하여 공정에 따라 상하로 작동하도록 형성한 상부금형부(130)와, 상기 용탕공급장치(110)의 가이드레일
(113)에 이송휠(142)이 형성된 이송대차(141)가 주행하면서 취출된 제품을 이송하고, 이송대차(141)의 상부에 회전하면
서 이형제를 도포하는 회전분사구(143)를 형성하여 이형제를 도포하도록 형성한 이송부(140)를 포함하여 구성하는 것을
특징으로 한다.
대표도
도 2
색인어
반응고, 성형, 일차가압, 이차가압, 외측프레임금형, 중앙가압금형
명세서
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 반응고 성형을 위한 단조장치를 나타내는 정면도.
도 2는 본 발명의 반응고 성형을 위한 단조장치의 주요부분을 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 반응고 성형을 위한 단조장치의 주요부분인 외측프레임금형을 나타내는 구성도.
등록특허 10-0492877
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도 4는 본 발명의 반응고 성형을 위한 단조방법을 나타내는 공정도.
도 5는 본 발명의 반응고 성형을 위한 단조방법의 이형제도포단계를 나타내는 사용상태도.
도 6은 본 발명의 반응고 성형을 위한 단조방법의 용탕공급단계를 나타내는 사용상태도.
도 7은 본 발명의 반응고 성형을 위한 단조방법의 일차가압단계를 나타내는 사용상태도.
도 8은 본 발명의 반응고 성형을 위한 단조방법의 이차가압단계를 나타내는 사용상태도.
도 9는 본 발명의 반응고 성형을 위한 단조방법의 금형상승단계를 나타내는 사용상태도.
도 10은 본 발명의 반응고 성형을 위한 단조방법의 상부금형상승단계를 나타내는 사용상태도.
도 11은 본 발명의 반응고 성형을 위한 단조방법의 제품취출단계를 나타내는 사용상태도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100 : 단조장치 110 : 용탕공급장치
111 : 용광로 112 : 라이저튜브
113 : 가이드레일 120 : 하부금형부
121 : 하부금형 122 : 사이드금형
123 : 유압실린더 124 : 힌지부
125 : 고정플레이트 126 : 사이드레버
130 : 상부금형부 131 : 외측프레임금형
132 : 중앙가압금형 133 : 돌출가공부
134 : 유압실린더 135 : 지지플레이트
136 : 가압플레이트 137 : 취출플레이트
138 : 취출핀 140 : 이송부
141 : 이송대차 142 : 이송휠
143 : 회전분사구
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 반응고 성형을 위한 단조장치 및 그 단조방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 반응고 성형을 실시하는 상부 금
형을 외측의 테두리 부분의 외측프레임금형과 중앙부분의 중앙가압금형으로 분리하여 일차로 외측프레임금형을 가압하고
이차로 중앙가압금형으로 가압하면서 하부에 형성된 돌출가공부로 제품에 구멍을 형성하여 단조압력을 배가시켜 단조품
질을 상승하면서 이차가공 없이 구멍을 형성하여 생산성을 향상시키는 반응고 성형을 위한 단조장치 및 그 단조방법에 관
한 것이다.
일반적으로 주조기술은 목적으로 하는 형상의 역형태의 공간을 갖는 주형을 만들고 그 속에 고온의 액체금속을 주입하여
응고시켜 형상을 얻어내는 경제적인 방법으로 그 역사가 매우 오래된 금속 성형법의 대표적인 기술이다.
기존 비철분야의 주조법에 있어서 근간이 되어 왔던 것들을 살펴보면 중력주조(Gravity die casting), 저압주조(Low
pressure die casting), 진공주조법(Vaccum die casting) 등이 있으며, 최근 들어 단조방식의 연구 개발이 활발히 진행되
고 있다. 이러한 연구개발의 활성화는 본질적으로 품질의 고급화 요구에 따른 기업의 고부가가치 창출이라는 목적뿐만 아
니라, 환경적, 경제적 측면에서의 경량화 요구와 결부되어 있다.
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기존의 주조법 중 중력주조와 저압주조는 응고 속도가 느려 수축 및 가스 결함에 의한 밀도가 낮으며, 부위별 기계적 성
질이 낮고 그 차가 크며 다이케스팅(Die casting)은 주조 시 주입속도가 매우 빨라 산화물의 혼입과 가스 혼입 등으로 기계
적 성질의 규격이 낮게 요구되는 케이스류의 주조에 이용되고 있으며, 스퀴즈법(Squeezing) 또한 금형 온도가 낮고 빠른
주입속도로 인해 제품의 형상과 두께에 제약을 받고 있으며 기존의 개발된 용탕 단조법(Casting forging)은 대부분이 간접
가압방식으로 금형 제작 및 기계제작비가 높아 가격 경쟁력과 개발 및 양산 등에 애로사항이 있으며, 사용가능한 소재는
주조용 알루미늄으로 제한되어, 고강도 고인성 요구되는 부품에는 사용이 안되는 단점이 있었다.
상기한 바와 같이, 종래의 중력주조와 저압주조는 기본적으로 형상과 크기 그리고 제품 두께에 제약을 받지 않는다고는
하나, 상대적으로 금형 온도 및 용탕 온도가 높고 응고시간이 길어지기 때문에 수축 및 핀홀과 같은 제품 내 결함에 따른
밀도 하락과 기계적 성질의 하락으로 경량화 요구에 따른 제품중량 감소 등이 실현되지 못하고 있는 것이다.
특히, 자동차용 알루미늄 휠과 같은 비교적 대형이면서 형상이 복잡한 자동차 부품의 경우에서는 자동차의 경량화 추세
에 부응하지 못하여 부품의 후진성을 탈피하지 못하고 있는 것이 현실이다. 따라서 상기한 문제점을 해결하기 위해서는 기
존의 공법으로는 그 한계가 분명하여 새로운 공법의 개발이 필수적으로 요구되고 있다.
현재의 국내외 생산업체는 중력주조법, 저가압주조법에 의해 알루미늄휠과 같은 대량의 비철금속품을 생산하여 왔다. 그
러나 이러한 방식은 주조법의 특성상 제품의 불량률을 높이며, 조직, 강도, 연신율 등의 제품의 기계적 성질을 떨어지게 하
는 문제를 가지고 있다. 이와 같은 이유로, 종래의 저가압주조 등의 주조방식은 소형(최고 18inch)의 제품밖에 생산하지
못하였다. 또한 공법의 특성상 금형의 온도가 380℃-400℃ 정도를 유지하여야 하므로 사이클타임이 늦어 대량생산에 적
합하지 못한 문제가 있었다.
상기한 문제에 대해, 종래에 용탕단조법(cast forging 고가압주조법(high pressure casting 또는 스퀴즈 캐스팅
(squeeze casting)이라고도 한다)이 제안되어 왔다. 용탕 단조법은 용탕에 높은 압력을 가한 상태에서 응고시키는 방법이
다. 이 방법은 조직이 섬세하고 기계적 성질이 우수한 주조품을 대량생산할 수 있는 장점을 가진다.
이러한, 종래 기술의 용탕단조법은 용광로에서 용강을 녹여 형성된 용탕을 하부금형에 부어서 상부 금형을 하부로 가압
하여 주조품을 형성하는 것으로, 일체로 형성된 상금형을 하부로 누르는 압력으로 주조품이 생산되어 압력이 골고루 제품
에 적용되지 못하기 때문에 복잡한 형상을 제조하기 어렵고, 한번의 압력으로 상금형을 눌러주기 때문에 상하 금형의 접촉
이 잘 안되며, 상금형에 전체적인 압력을 직접 수용함으로써, 마모가 발생하여 고가의 금형의 수명이 단축되는 문제점이
있었다.
또한, 일체로 형성된 상금형이 하부금형부로 누르는 압력으로 제품을 생산하는 것이므로, 금형 내부에 형성된 공기를 원
활하게 제거할 수 없어서 단조품 내부에 기공이 발생되어 제품의 질이 떨어지는 문제점이 있었다.
그리고, 상금형이 일체로 형성되어 하부금형에 주입된 용탕에 압력을 가하여 단조하는 것으로, 복잡한 형상으로 인해 상
하형 금형이 근접하게 접근되는 부분에 형성되는 구역의 간격이 좁아서 용탕의 흐름이 원활하지 못함에 따라 반응고 용탕
이 응고되어 일체로 형성된 상형에서 가압을 할 수 없게 되어 정확하게 단조품에 압력이 전달되지 않아 제품의 불량이 발
생되는 빈도가 높아져서 생산성을 크게 저하시키는 문제점이 있었다.
아울러, 일체로 형성된 상금형을 가압시켜 단조품을 생산하기 위해서는 복잡한 형상으로 간격이 좁은 구간이 응고되어
가압되지 않는 특성 때문에 제품의 생산 두께를 고려하지 않고 응고되지 않는 최소두께 이상으로 단조품을 생산함에 따라
제품의 형상을 만들기 위해서는 단조품을 다시 이차로 가공하여 완성함으로써, 이차가공에 따라 제작시간이 많이 소요되
고 제작비가 상승하여 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
이와 같은, 문제점을 해결하고자 안출된 본 발명의 주목적은 상부의 금형을 외측 테두리와 중앙으로 분리시켜 외측테두
리에는 지지플레이트에 고정되어 하향작동하는 외측프레임금형을 형성하고 중앙에는 가압플레이트에 고정되어 하향작동
되는 중앙가압금형을 형성하여 용탕을 하금형에 주입한 상태로 외측프레임금형을 일차적으로 가압시키고 중앙가압금형을
이차적으로 하향 작동하여 가압함으로써, 외측 테두리로 형태를 잡는 외측프레임금형을 하강한 상태로 중앙에 중앙가압금
형을 하강하면서 이차로 가압하여 단조시켜서 제품의 단조 품질을 향상시키고, 이중가압으로 인해 상부 금형에 압력을 전
체적으로 적용됨에 따라 복잡한 형상의 제품의 생산이 가능하여 생산성을 향상시키는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상부금형을 이중으로 제작하여 외측테두리 측으로 형성된 외측프레임금형을 일차로 가압시
켜서 중앙으로 용탕이 집중되면 중앙에 형성된 중앙가압금형을 하부로 가압하여 집중된 용탕을 하부로 가압시켜 공기를제
거한 상태로 이차 가압하여 단조품의 기공을 최소화 시키고, 두께가 좁은 지역에서도 외측에서 일차로 가압하고 중앙에서
이차로 가압하여 용탕이 응고 전에 흐름을 원활하게 지속함에 따라 정확하게 제품의 형상을 제작하여 불량을 최소화 하는
데 있다.
그리고, 본 발명의 또 다른 목적은 상부금형을 이중으로 형성시켜 외측프레임금형으로 테두리 측을 형성하고, 하강하여
하형 금형과 합형함으로서 이차 가공으로 생성될 구멍이나 원형등의 특수형상을 가능케 한 다음, 중앙가압금형으로 중앙
측을 가압하여 소재 전반에 단조 가압력이 골고루 미치게 하여 높은 조직 밀도를 갖게 함으로서 이차가공에 대한 비용과
시간을 축소시켜 생산성을 향상시키는데 있다.
아울러, 본 발명의 또 다른 목적은 금형에서 제품 생산 전에 이형제를 도포하도록 이송대차에 설치시켜 가이드레일을 따
라 이송하는 분사부를 금형의 형태에 맞추어 중심에 대해서 일측으로 형성시켜 회전하면서 전체로 도포되도록 함으로써,
이형제를 금형에 골고루 도포하여 제품의 질을 향상하도록 하는데 있다.
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발명의 구성 및 작용
이와 같은, 목적을 달성하고자 안출된 본 발명의 반응고 성형을 위한 단조장치 및 단조방법은 용강에 열을 가하여 반응고
상태의 용탕을 형성하는 용광로에서 용탕을 정량으로 중앙에 횡방향으로 형성한 가이드레일에 가이드 되는 라이저튜브를
통하여 공급하는 용탕공급장치와, 상기 용탕공급장치에서 용탕을 공급하여 하부를 성형하는 하부금형을 라이저튜브의 하
측에 유압실린더의 구동으로 상하 이송하도록 형성하고, 하부금형의 측면으로 힌지부로 연결되어 측부를 성형하는 사이드
금형을 측부에 형성된 고정플레이트의 상부와 사이드레버로 연결형성하여 유압실린더에 의해 상부로 이송되면 하부에 연
결된 힌지부를 중심으로 사이드레버에 의해 가이드 되면서 벌어지고 하부로 이송하면 제품의 형태로 측면을 가압시켜 탈
착하면서 제품의 하부와 측면을 성형하는 하부금형부와, 상기 하부금형부의 상부로 공급된 용탕의 상부의 테두리 측을 성
형하도록 외측프레임금형을 지지플레이트에 결합하여 일차로 가압하도록 형성하고, 중앙 측으로 중앙가압금형을 형성하
여 상부의 중앙 측을 성형하도록 가압플레이트에 결합하여 이차로 가압하도록 형성하며, 외주연 측으로 제품을 하부로 취
출하는 취출핀을 취출플레이트와 연동하도록 형성하고, 지지플레이트, 가압플레이트 및 취출플레이트를 유압실린더와 결
합하여 공정에 따라 상하로 작동하도록 형성한 상부금형부와, 상기 용탕공급장치의 가이드레일에 이송휠이 형성된 이송대
차가 주행하면서 취출된 제품을 이송하고, 이송대차의 상부에 회전하면서 이형제를 도포하는 회전분사구를 형성하여 이형
제를 도포하도록 형성한 이송부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상부금형부에 일차로 가압하는 외측프레임금형에 형성된 금형의 하부 측으로 돌출가공부를 형성하여 반응고
로 공급된 용탕의 외주연을 성형하기 위해서 외측프레임금형이 하부로 압력을 가하면 돌출가공부에 의해 일차적으로 제품
의 형상을 단조하고, 중앙에 형성된 중앙가압금형을 하부로 가압시켜 이차로 단조 가압하여 치밀한 조직이 생성되도록 하
는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 이송부의 회전 분사구는 금형의 형태에 맞추어 중심에 대해서 일측으로 형성시켜 회전하면서 전체로 도포
되도록 구성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 단조장치의 중앙에 형성된 가이드레일에 이송휠의 회전으로 이송되도록 형성한 이송대차의 상하부에 회전 분사구
를 형성하여 회전하면서 이형제를 상하 금형부에 분사하는 이형제도포단계와 ; 상기 이형제도포단계에서 상하 금형부에
이형제를 도포한 상태에서 용광로에서 용탕을 정량으로 라이저 튜브를 통하여 하부금형부로 공급하는 용탕공급단계와 ;
상기 용탕공급단계에서 하부금형부에 공급된 용탕의 상부 테두리 부분에 형성되어 유압실린더를 작동하여 지지플레이트
의 하강으로 외측프레임금형이 하강하면서 상부의 외측을 일차적으로 가압시키는 일차가압단계와 ; 상기 일차가압단계에
서 일차로 상부 외측테두리 측을 외측프레임금형으로 성형하고, 공기를 뺀 상태로 중앙에 형성된 중앙가압금형으로 일차
로 가압되어 중앙에 집중된 용탕을 이차로 가압하여 흐름을 지속시켜서 제품의 복잡도에 따라 두께가 얇은 부분인 상부금
형부와 하부금형부의 간격이 좁은 형상에서 응고되는 것을 방지하면서 이차로 가압시키는 이차가압단계와 ; 상기 이차가
압단계에서 중앙가압금형을 하부로 이송하여 이차로 가압한 상태에서 제품이 응고되어 상하부 금형부를 상승시키면 힌지
부로 고정된 사이드 금형이 사이드레버로 가이드 되면서 회전하여 상부로 벌어지면서 제품에서 이탈하도록 금형을 상승하
는 금형상승단계와 ; 상기 금형상승단계에서 상하부 금형부를 상승하여 사이드금형을 이탈 시키고 제품이 부착된 상부금
형부를 상승시켜 하부금형부에서 이탈시키는 상부금형상승단계와 ; 상기 상부금형상승단계에서 제품이 부착된 상부금형
부를 상승시켜 하부금형부와 이탈한 상태에서 취출플레이트를 작동시켜 측부에 형성된 취출핀을 하향으로 이송하여 가이
드레일에 안치되어 이송휠의 구동으로 이송하는 이송대차의 상부로 제품을 취출시켜서 이송하는 제품취출단계를 포함하
여 구성하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 일차가압단계에서 일차로 가압하는 외측프레임금형의 하부에 돌출가공부를 제품의 형상에 맞도록 형성하
여 하부로 가압하면서 제품을 성형하고, 이차가압단계에서 중앙가압금형으로 일차적으로 성형된 제품에 압력을 중앙에서
가압시켜 치밀한 조직을 형성하면서 제품의 형태에 용탕이 정확하게 공급되도록 이차로 가압시키는 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 구성된 본 발명의 반응고 성형을 위한 단조장치에 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 살펴보면 다음과 같
다.
도 1은 본 발명의 반응고 성형을 위한 단조장치를 나타내는 정면도이고, 도 2는 본 발명의 반응고 성형을 위한 단조장치
의 주요부분을 나타내는 구성도이며, 도 3은 본 발명의 반응고 성형을 위한 단조장치의 주요부분인 외측프레임금형을 나
타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명의 반응고 성형을 위한 단조방법을 나타내는 공정도이며, 도 5는 본 발명의 반응고 성형
을 위한 단조방법의 이형제도포단계를 나타내는 사용상태도이고, 도 6은 본 발명의 반응고 성형을 위한 단조방법의 용탕
공급단계를 나타내는 사용상태도이며, 도 7은 본 발명의 반응고 성형을 위한 단조방법의 일차가압단계를 나타내는 사용상
태도이고, 도 8은 본 발명의 반응고 성형을 위한 단조방법의 이차가압단계를 나타내는 사용상태도이며, 도 9는 본 발명의
반응고 성형을 위한 단조방법의 금형상승단계를 나타내는 사용상태도이고, 도 10은 본 발명의 반응고 성형을 위한 단조방
법의 상부금형상승단계를 나타내는 사용상태도이며, 도 11은 본 발명의 반응고 성형을 위한 단조방법의 제품취출단계를
나타내는 사용상태도이다.
도 1 내지 도 11에서 도시한 바와 같이, 용광로(111)의 용탕을 공급하는 용탕공급장치(110)와, 상기 용탕공급장치(110)
에서 용탕을 공급받아 하부와 측부를 성형하는 하부금형부(120)와, 상기 하부금형부(120)의 상부에 일차로 외측프레임금
형(131)으로 가압하고 이차로 중앙가압금형(132)으로 가압하여 제품을 성형하는 상부금형부(130)와, 상기 상부금형부
(130)에서 성형된 제품을 이송하는 이송부(140)를 포함하여 구성한다.
상기 용탕공급장치(110)는 용강에 열을 가하여 반응고상태의 용탕을 형성하는 용광로(111)에서 용탕을 정량으로 중앙에
횡방향으로 형성한 가이드레일(113)에 가이드 되는 라이저튜브(112)를 통하여 공급하도록 구성한다.
상기 하부금형부(120)는 용탕공급장치(110)에서 용탕을 공급하여 하부를 성형하는 하부금형(121)을 라이저튜브(112)
의 하측에 유압실린더(123)의 구동으로 상하 이송하도록 형성하고, 하부금형(121)의 측면으로 힌지부(124)로 연결되어
등록특허 10-0492877
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측부를 성형하는 사이드금형(122)을 측부에 형성된 고정플레이트(125)의 상부와 사이드레버(126)로 연결형성하여 유압
실린더(123)에 의해 상부로 이송되면 하부에 연결된 힌지부(124)를 중심으로 사이드레버(126)에 의해 가이드 되면서 벌
어지고 하부로 이송하면 제품의 형태로 측면을 가압시켜 탈착하면서 제품의 하부와 측면을 성형하도록 구성한다.
상기 상부금형부(130)는 하부금형부(120)의 상부로 공급된 용탕의 상부의 테두리 측을 성형하도록 외측프레임금형
(131)을 지지플레이트(135)에 결합하여 일차로 가압하도록 형성하고, 중앙 측으로 중앙가압금형(132)을 형성하여 상부의
중앙 측을 성형하도록 가압플레이트(136)에 결합하여 이차로 가압하도록 형성하며, 외주연 측으로 제품을 하부로 취출하
는 취출핀(138)을 취출플레이트(137)와 연동하도록 형성하고, 지지플레이트(135), 가압플레이트(136) 및 취출플레이트
(137)를 유압실린더(134)와 결합하여 공정에 따라 상하로 작동하도록 구성한다.
이때, 상기 상부금형부(130)에 일차로 가압하는 외측프레임금형(131)에 형성된 금형의 하부 측으로 돌출가공부(133)를
형성하여 반응고로 공급된 용탕의 외주연을 성형하기 위해서 외측프레임금형(131)이 하부로 압력을 가하면 돌출가공부
(133)에 의해 일차적으로 제품의 형상을 단조하고, 중앙에 형성된 중앙가압금형(132)을 하부로 가압시켜 이차로 단조 가
압하여 치밀한 조직이 생성되도록 한다.
상기 이송부(140)는 용탕공급장치(110)의 가이드레일(113)에 이송휠(142)이 형성된 이송대차(141)가 주행하면서 취출
된 제품을 이송하고, 이송대차(141)의 상부에 회전하면서 이형제를 도포하는 회전분사구(143)를 형성하여 이형제를 도포
하도록 구성한다.
이때, 이송부(140)의 회전분사구(143)는 금형의 형태에 맞추어 중심에 대해서 일측으로 형성시켜 회전하면서 전체로 도
포되도록 구성한다.
이와 같이, 구성된 본 발명의 반응고 성형을 위한 단조장치를 이용한 단조방법을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 단조장치(100)의 중앙에 형성된 가이드레일(113)에 이송휠(142)의 회전으로 이송되도록 형성한 이송대차(141)의
상하부에 회전분사구(143)를 형성하여 회전하면서 이형제를 상하부 금형부(120, 130)에 분사하는 이형제도포단계(S1)를
거쳐서, 상하 금형부(120, 130)에 이형제를 도포한 상태에서 용광로(111)에서 용탕을 정량으로 라이저 튜브(112)를 통하
여 하부금형부(120)로 공급하는 용탕공급단계(S2)에서 금형에 이형제를 도포한 상태로 용탕을 공급시킨다.
이렇게, 용탕공급단계(S2)에서 하부금형부(120)에 공급된 용탕의 상부 테두리 부분에 형성되어 유압실린더(134)를 작동
하여 지지플레이트(135)의 하강으로 외측프레임금형(131)이 하강하면서 상부의 외측을 일차적으로 가압시키는 일차가압
단계(S3)에서 제품의 외측을 일차로 가압하여 성형한다.
상기와 같이, 일차가압단계(S3)에서 일차로 상부 외측테두리 측을 외측프레임금형(131)으로 성형하고, 공기를 뺀 상태
로 중앙에 형성된 중앙가압금형(132)으로 일차로 가압되어 중앙에 집중된 용탕을 이차로 가압하여 흐름을 지속시켜서 제
품의 복잡도에 따라 두께가 얇은 부분인 상부금형부(130)와 하부금형부(120)의 간격이 좁은 형상에서 응고되는 것을 방지
하면서 이차로 가압시키는 이차가압단계(S4)에서 일차로 외측이 가압된 제품의 중앙을 가압하여 성형한다.
이렇게, 이차가압단계(S4)에서 중앙가압금형(132)을 하부로 이송하여 이차로 가압한 상태에서 제품이 응고되어 상하부
금형부(120, 130)를 상승시키면 힌지부(124)로 고정된 사이드 금형(122)이 사이드레버(126)로 가이드 되면서 회전하여
상부로 벌어지면서 제품에서 이탈하도록 금형을 상승하는 금형상승단계(S5)를 거쳐서, 상하부 금형부(120, 130)를 상승
하여 사이드금형(122)을 이탈 시키고 제품이 부착된 상부금형부(130)를 상승시켜 하부금형부(120)에서 이탈시키는 상부
금형상승단계(S6)에서 제품에서 하부금형부(120)를 이탈시킨 상태로 상부로 상승시킨다.
여기서, 일차가압단계(S3)에서 일차로 가압하는 외측프레임금형(131)의 하부에 돌출가공부(133)를 제품의 형상에 맞도
록 형성하여 하부로 가압하면서 제품을 성형하고, 이차가압단계(S4)에서 중앙가압금형(132)으로 일차적으로 성형된 제품
에 압력을 중앙에서 가압시켜 치밀한 조직을 형성하면서 제품의 형태에 용탕이 정확하게 공급되도록 이차로 가압시킨다.
상기와 같이, 상부금형상승단계(S6)에서 제품이 부착된 상부금형부(130)를 상승시켜 하부금형부(120)와 이탈한 상태에
서 취출플레이트(137)를 작동시켜 측부에 형성된 취출핀(138)을 하향으로 이송하여 가이드레일(113)에 안치되어 이송휠
(142)의 구동으로 이송하는 이송대차(141)의 상부로 제품을 취출시켜서 이송하는 제품취출단계(S7)에서 제품을 취출하
여 이송하여 제품을 생산한다.
발명의 효과
이와 같이, 구성된 본 발명의 반응고 성형을 위한 단조장치 및 단조방법은 상부의 금형을 외측 테두리와 중앙으로 분리
시켜 외측테두리에는 지지플레이트에 고정되어 하향작동하는 외측프레임금형을 형성하고 중앙에는 가압플레이트에 고정
되어 하향작동되는 중앙가압금형을 형성하여 용탕을 하금형에 주입한 상태로 외측프레임금형을 일차적으로 가압시키고
중앙가압금형을 이차적으로 하향작동하여 가압함으로써, 외측 테두리로 형태를 잡는 외측프레임금형을 하강한 상태로 중
앙에 중앙가압금형을 하강하면서 이차로 가압하면서 단조시켜서 제품의 단조 품질을 향상시키고, 이중가압으로 인해 상부
금형에 압력을 전체적으로 적용됨에 따라 복잡한 형상의 제품의 생산이 가능하여 생산성을 향상시키는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 반응고 성형을 위한 단조장치 및 단조방법은 상부금형을 이중으로 제작하여 외측테두리 측으로 형성된
외측프레임금형을 일차로 가압시켜서 중앙으로 용탕이 집중되면 중앙에 형성된 중앙가압금형을 하부로 가압하여 집중된
용탕을 하부로 가압시켜 공기를제거한 상태로 이차 가압하여 단조품의 기공을 최소화 시키고, 두께가 좁은 지역에서도 외
측에서 일차로 가압하고 중앙에서 이차로 가압하여 용탕이 응고 전에 흐름을 원활하게 지속함에 따라 정확하게 제품의 형
상을 제작하여 불량을 최소화 하는 효과를 제공한다.
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그리고, 본 발명의 반응고 성형을 위한 단조장치 및 단조방법은 상부금형을 이중으로 형성시켜 외측프레임금형으로 테두
리 측을 형성하고, 하강하여 하형 금형과 합형함으로서 이차 가공으로 생성될 구멍이나 원형등의 특수형상을 가능케 한 다
음, 중앙가압금형으로 중앙 측을 가압하여 소재 전반에 단조 가압력이 골고루 미치게 하여 높은 조직 밀도를 갖게 함으로
서 이차가공에 대한 비용과 시간을 축소시켜 생산성을 향상시키는 효과를 제공한다.
아울러, 본 발명의 반응고 성형을 위한 단조장치 및 단조방법은 금형에서 제품 생산 전에 이형제를 도포하도록 이송대차
에 설치시켜 가이드레일을 따라 이송하는 분사부를 금형의 형태에 맞추어 중심에 대해서 일측으로 형성시켜 회전하면서
전체로 도포되도록 함으로써, 이형제를 금형에 골고루 도포하여 제품의 질을 향상시키는 효과를 제공한다.
(57) 청구의 범위
청구항 1.
용강에 열을 가하여 반응고상태의 용탕을 형성하는 용광로(111)에서 용탕을 정량으로 중앙에 횡방향으로 형성한 가이드
레일(113)에 가이드 되는 라이저튜브(112)를 통하여 공급하는 용탕공급장치(110)와,
상기 용탕공급장치(110)에서 용탕을 공급하여 하부를 성형하는 하부금형(121)을 라이저튜브(112)의 하측에 유압실린더
(123)의 구동으로 상하 이송하도록 형성하고, 하부금형(121)의 측면으로 힌지부(124)로 연결되어 측부를 성형하는 사이
드금형(122)을 측부에 형성된 고정플레이트(125)의 상부와 사이드레버(126)로 연결형성하여 유압실린더(123)에 의해 상
부로 이송되면 하부에 연결된 힌지부(124)를 중심으로 사이드레버(126)에 의해 가이드 되면서 벌어지고 하부로 이송하면
제품의 형태로 측면을 가압시켜 탈착하면서 제품의 하부와 측면을 성형하는 하부금형부(120)와,
상기 하부금형부(120)의 상부로 공급된 용탕의 상부의 테두리 측을 성형하도록 외측프레임금형(131)을 지지플레이트
(135)에 결합하여 일차로 가압하도록 형성하고, 중앙 측으로 중앙가압금형(132)을 형성하여 상부의 중앙 측을 성형하도록
가압플레이트(136)에 결합하여 이차로 가압하도록 형성하며, 외주연 측으로 제품을 하부로 취출하는 취출핀(138)을 취출
플레이트(137)와 연동하도록 형성하고, 지지플레이트(135), 가압플레이트(136) 및 취출플레이트(137)를 유압실린더
(134)와 결합하여 공정에 따라 상하로 작동하도록 형성한 상부금형부(130)와,
상기 용탕공급장치(110)의 가이드레일(113)에 이송휠(142)이 형성된 이송대차(141)가 주행하면서 취출된 제품을 이송
하고, 이송대차(141)의 상부에 회전하면서 이형제를 도포하는 회전분사구(143)를 형성하여 이형제를 도포하도록 형성한
이송부(140)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 반응고 성형을 위한 단조장치.
청구항 2.
제 1항에 있어서,
상기 상부금형부(130)에 일차로 가압하는 외측프레임금형(131)에 형성된 금형의 하부 측으로 돌출가공부(133)를 형성
하여 반응고로 공급된 용탕의 외주연을 성형하기 위해서 외측프레임금형(131)이 하부로 압력을 가하면 돌출가공부(133)
에 의해 일차적으로 제품의 형상을 단조하고, 중앙에 형성된 중앙가압금형(132)을 하부로 가압시켜 이차로 단조 가압하여
치밀한 조직이 생성되도록 하는 것을 특징으로 하는 반응고 성형을 위한 단조장치.
청구항 3.
제 1항에 있어서,
상기 이송부(140)의 회전분사구(143)는 금형의 형태에 맞추어 중심에 대해서 일측으로 형성시켜 회전하면서 전체로 도
포되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 반응고 성형을 위한 단조장치.
청구항 4.
단조장치(100)의 중앙에 형성된 가이드레일(115)에 이송휠(142)의 회전으로 이송되도록 형성한 이송대차(141)의 상하
부에 회전분사구(143)를 형성하여 회전하면서 이형제를 상하부 금형부(120, 130)에 분사하는 이형제도포단계(S1)와 ;
상기 이형제도포단계(S1)에서 상하부 금형부(120, 130)에 이형제를 도포한 상태에서 용광로(111)에서 용탕을 정량으로
라이저 튜브(112)를 통하여 하부금형부(120)로 공급하는 용탕공급단계(S2)와 ;
상기 용탕공급단계(S2)에서 하부금형부(120)에 공급된 용탕의 상부 테두리 부분에 형성되어 유압실린더(134)를 작동하
여 지지플레이트(135)의 하강으로 외측프레임금형(131)이 하강하면서 상부의 외측을 일차적으로 가압시키는 일차가압단
계(S3)와 ;
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상기 일차가압단계(S3)에서 일차로 상부 외측테두리 측을 외측프레임금형(131)으로 성형하고, 공기를 뺀 상태로 중앙에
형성된 중앙가압금형(132)으로 일차로 가압되어 중앙에 집중된 용탕을 이차로 가압하여 흐름을 지속시켜서 제품의 복잡
도에 따라 두께가 얇은 부분인 상부금형부(130)와 하부금형부(120)의 간격이 좁은 형상에서 응고되는 것을 방지하면서 이
차로 가압시키는 이차가압단계(S4)와 ;
상기 이차가압단계(S4)에서 중앙가압금형(132)을 하부로 이송하여 이차로 가압한 상태에서 제품이 응고되어 상하부 금
형부(120, 130)를 상승시키면 힌지부(124)로 고정된 사이드 금형(122)이 사이드레버(126)로 가이드 되면서 회전하여 상
부로 벌어지면서 제품에서 이탈하도록 금형을 상승하는 금형상승단계(S5)와 ;
상기 금형상승단계(S5)에서 상하부 금형부(120, 130)를 상승하여 사이드금형(122)을 이탈 시키고 제품이 부착된 상부
금형부(130)를 상승시켜 하부금형부(120)에서 이탈시키는 상부금형상승단계(S6)와 ;
상기 상부금형상승단계(S6)에서 제품이 부착된 상부금형부(130)를 상승시켜 하부금형부(120)와 이탈한 상태에서 취출
플레이트(137)를 작동시켜 측부에 형성된 취출핀(138)을 하향으로 이송하여 가이드레일(113)에 안치되어 이송휠(142)의
구동으로 이송하는 이송대차(141)의 상부로 제품을 취출시켜서 이송하는 제품취출단계(S7)를 포함하여 구성하는 것을 특
징으로 하는 반응고 성형을 위한 단조방법.
청구항 5.
제 4항에 있어서,
상기 일차가압단계(S3)에서 일차로 가압하는 외측프레임금형(131)의 하부에 돌출가공부(133)를 제품의 형상에 맞도록
형성하여 하부로 가압하면서 제품을 성형하고, 이차가압단계(S4)에서 중앙가압금형(132)으로 일차적으로 성형된 제품에
압력을 중앙에서 가압시켜 치밀한 조직을 형성하면서 제품의 형태에 용탕이 정확하게 공급되도록 이차로 가압시키는 것을
특징으로 하는 반응고 성형을 위한 단조방법.
도면
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