KR100292877B1

KR100292877B1 - Manufacturing method of diesel piston using molten forging device

Info

Publication number: KR100292877B1
Application number: KR1019970081211A
Authority: KR
Inventors: 김성철
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사
Priority date: 1997-12-31
Filing date: 1997-12-31
Publication date: 2001-06-15
Anticipated expiration: 2017-12-31
Also published as: KR19990060964A

Abstract

본 발명은 용탕단조장치를 이용한 디젤 피스톤의 제조방법에 관한 것으로, 별도로 제작된 프리 폼과 솔트 코어를 각 다이가 조합되어 이루어진 자리면과 하부금형의 상부에 설치하여 복합재질 용탕을 주입하고, 펀치로 용탕을 가압함에 따라 과다 주입된 용탕의 다이 외부로 배출가능하게 함으로써, 솔트 코어가 없는 단순 복합재료로 이루어진 피스톤 뿐만 아니라 솔트 코어의 위치를 달리하는 피스톤을 쉽게 재작할 수 있는 용탕단조장치를 이용한 디젤 피스톤의 제조방법을 제공하는데 있다.The present invention relates to a method for manufacturing a diesel piston using a molten metal forging apparatus, wherein a separately prepared preform and a salt core are installed on a seat and a lower mold formed by combining dies to inject a composite molten metal, and punch By pressurizing the molten metal, it is possible to discharge it out of the die of the over-injected molten metal by using the molten metal forging device that can easily reconstruct the piston of different salt cores as well as a piston made of a simple composite material without a salt core. The present invention provides a method for producing a diesel piston.

Description

Manufacturing method of diesel piston using molten forging device

본 발명은 용탕단조장치를 이용한 디젤 피스톤의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프리 폼으로부터 솔트 코어를 분리하여 각 다이와 하부금형에 각각 설치하고, 펀치가 용탕을 가압함에 따라 과도하게 주입된 용탕이 외부로 배출되면서 정량공급이 가능하게 함으로써, 복합재료 용탕을 이용하여 피스톤 제작을 쉽게 할 수 있는 용탕단조장치를 이용한 디젤 피스톤의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a diesel piston using a molten metal forging apparatus, and more particularly, to separate the salt core from the preform and to install each die and the lower mold, and to inject the molten metal excessively as the punch presses the molten metal. The present invention relates to a method of manufacturing a diesel piston using a molten metal forging apparatus which can easily manufacture a piston using a composite melt, by allowing a fixed amount to be supplied to the outside.

일반적으로 복합재료를 이용한 피스톤 제작은 용탕단조용 금형을 이용하게 되며, 이 금형 내에 프리 폼을(preform)을 설치하여 성형품과 일체로 이루어진 이 프리 폼에 링 그루브를 형성하게 된다.In general, the production of a piston using a composite material uses a forging die, and a preform is installed in the mold to form a ring groove on the preform integrally formed with the molded product.

상기 피스톤 제작용 금형은, 첨부도면 1에서 도시한 바와 같이, 하부금형(11)의 상부에 고정된 고정다이(10)와, 이 고정다이(10)와 마주보도록 설치된 이동다이(20)와, 상기 고정다이(10)와 이동다이(20)가 조합되어 이루어진 내부에서 상하로 움직이는 펀치(30)로 이루어져 있다.As shown in the accompanying drawings, the die for forming the piston includes a fixed die 10 fixed to the upper portion of the lower mold 11, a movable die 20 installed to face the fixed die 10, The fixed die 10 and the moving die 20 is composed of a punch 30 that moves up and down inside the combination.

이와 같이 이루어진 금형은 피스톤 성형체의 외주면에 오일 글로브를 형성하기 위한 프리 폼(21)을 끼워 넣은 다음, 복합재료 용탕을 주입하여 상기 프리 폼(21)과 일체로 성형체를 제작하게 된다.The mold formed as described above inserts a preform 21 for forming an oil glove on the outer circumferential surface of the piston molded body, and then injects a molten composite material to produce a molded body integrally with the preform 21.

특히, 상기 피스톤 성형체는 용탕단조가 끝난 다음 프리 폼(21)을 가공하여 외주면에 오일 글로브를 형성하게 되는데, 이 프리 폼(21)의 내부에는 오일 겔러리 제작을 위한 솔트 코어(22)가 구비되어 있다.In particular, the piston molded body is processed to form the oil glove on the outer circumferential surface of the preform 21 after the forging is completed, the salt core 22 is provided inside the preform 21 for the production of oil gallery. have.

즉, 상기 프리 폼(21)은 사각 단면의 링 형상으로 형성되어 있으면서 내부의 안쪽에는 솔트 코어(22)가 삽입되어 일체로 이루어져 있으며, 상기 성형체에 일체로 이루어져서 외부로 돌출된 프리 폼(21)의 바깥쪽이 가공되어 오일 글로브가 형성되는 것이다.That is, the preform 21 is formed in a ring shape having a rectangular cross section and is integrally formed with a salt core 22 inserted therein. The preform 21 is formed integrally with the molded body and protrudes to the outside. The outside of the machine is processed to form an oil glove.

그러나, 기존의 금형을 이용하여 피스톤을 제작하는 경우 오일 폼의 내부에 오일 겔러리를 성형하기 위해서는 이 오일 폼을 조각으로 제작하여야 하기 때문에, 제작에 따른 비용이 많이 들고, 또한 프리 폼 자체의 강성이 일체형으로 이루어진 것과 비교하여 상대적으로 낮아지게 되는 문제가 발생하게 되었다.However, when the piston is manufactured by using an existing mold, in order to mold the oil gallery inside the oil foam, the oil foam must be manufactured in pieces, which is expensive in manufacturing, and also the rigidity of the preform itself is increased. Problems arise that are relatively low compared to the one-piece.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 별도로 제작된 프리 폼과 솔트 코어를 각 다이가 조합되어 이루어진 자리면과 하부금형의 상부에 설치하여 복합재질 용탕을 주입하고, 펀치로 용탕을 가압함에 따라 과다 주입된 용탕의 다이 외부로 배출가능하게 함으로써, 솔트 코어가 없는 단순 복합재료로 이루어진 피스톤 뿐만 아니라 솔트 코어의 위치를 달리하는 피스톤을 쉽게 재작할 수 있는 용탕단조장치를 이용한 디젤 피스톤의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised in view of this point, and the separately prepared preform and salt core are installed on the upper surface of the seat and lower mold formed by combining each die to inject the composite melt and press the melt with a punch. According to the method of manufacturing a diesel piston using a molten metal forging device that can easily reconstruct a piston made of a simple composite material without a salt core, as well as a piston having a different position of the salt core by allowing it to be discharged to the outside of the die of the over-injected melt. The purpose is to provide.

도 1은 종래의 디젤 피스톤 제작용 용탕단조장치의 금형을 나타내는 단면도,1 is a cross-sectional view showing a mold of a molten metal forging apparatus for manufacturing a conventional diesel piston;

도 2는 본 발명에 따른 디젤 피스톤 제작용 용탕단조장치의 금형을 나타내는 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view showing a mold of the molten metal forging apparatus for producing a diesel piston according to the present invention.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

10 : 고정다이 11 : 하부금형10: fixed die 11: lower mold

12 : 피스톤 성형부 13 : 급탕배출구12: piston molding portion 13: hot water outlet

14 : 자리면 15 : 안착부14: seat 15: seating portion

16 : 돌출부 20 : 이동다이16: protrusion 20: moving die

21 : 프리 폼 22 : 솔트 코어21: Free Form 22: Salt Core

23 : 오일 글로브 24 : 오일 겔러리23: oil glove 24: oil gallery

30 : 펀치30: Punch

본 발명은 프리 폼(21)과 솔트 코어(22)를 별도로 제작하는 공정과, 고정다이(10)로부터 이동다이(20)를 벌어지게 한 다음 상기 솔트 코어(22)를 하부금형(11)의 상부에 설치하고 상기 고정다이(10)와 이동다이(20)가 조합되어 이루어진 피스톤 성형부(12)의 자리면(14)에 프리 폼(21)을 끼우는 공정과, 상기 피스톤 성형부(12)에 복합재료 용탕을 주입하여 펀치(30)로 가압하는 공정과, 상기 각 다이(10), (20) 및 금형(11)를 분리하여 성형품을 탈거하는 공정으로 이루어지되, 상기 다이(10), (20)중 어느 하나에는 펀치(30)의 가압으로 과도한 용탕을 외부로 배출시킬 수 있도록 급탕배출구(13)가 형성되어 있으며, 상기 하부금형(11)의 상부에는 솔트 코어(22)를 안착지지하는 안착부(15)가 형성된 것을 특징으로 한다.According to the present invention, a process of separately manufacturing the preform 21 and the salt core 22 and opening the movable die 20 from the stationary die 10 and then the salt core 22 of the lower mold 11 are performed. A step of fitting the preform 21 to the seat face 14 of the piston forming part 12 formed at the upper side and having the fixed die 10 and the moving die 20 combined therewith, and the piston forming part 12 Injecting the molten metal into the composite material to press the punch 30, and the die 10, 20 and the mold 11 is separated to remove the molded product, the die 10, Any one of the 20 is formed with a hot water supply outlet 13 to discharge the excess molten metal to the outside by the pressure of the punch 30, the salt core 22 is seated on the upper portion of the lower mold (11) It is characterized in that the seating portion 15 is formed.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 급탕배출구(13)는 일정한 폭으로 하향 경사각을 가지도록 절개성형된 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment of the present invention, the hot water supply outlet 13 is characterized in that the incision molded to have a downward inclination angle to a predetermined width.

또한, 상기 자리면(14)은 피스톤 성형부(12)의 내주면에 동일선상으로 하부금형(11)의 윗면으로부터 일정한 높이에 동일한 폭으로 전체 내주면을 따라 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, the seat surface 14 is characterized in that formed along the entire inner circumferential surface with the same width at a constant height from the upper surface of the lower mold 11 in the same line on the inner circumferential surface of the piston forming part 12.

또한, 상기 안착부(15)는 피스톤의 스커트를 형성하기 위한 하부금형(11)의 윗면에 돌출된 돌출부(16)의 상부에 형성하여, 상기 돌출부(16)의 높이에 따라 솔트 코어(22)의 설치위치를 조절할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.In addition, the seating portion 15 is formed on the upper portion of the protrusion 16 protruding from the upper surface of the lower mold 11 for forming a skirt of the piston, the salt core 22 according to the height of the protrusion 16 It characterized in that the installation position of the can be adjusted.

이를 첨부도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.This will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

첨부도면 2는 본 발명에 따른 디젤 피스톤 제작용 용탕단조장치의 금형을 나타내는 단면도로서, 도면부호 10은 고정다이를, 11은 하부금형을, 20은 이동다이를, 30은 펀치를 각각 나타낸다.2 is a cross-sectional view showing a mold of the molten metal forging apparatus for producing a diesel piston according to the present invention, wherein 10 is a fixed die, 11 is a lower mold, 20 is a moving die, and 30 is a punch.

본 발명은 오일 글로브와 오일 겔러리를 형성하기 위한 프리 폼과 솔트 코어를 별도로 제작하고, 상기 하부금형(11)의 돌출부(16) 상부에 솔트 코어를 안착지지한 다음, 상기 고정다이(10)와 이동다이(20)가 조합되어 이루어진 피스톤 성형부(12)에 프리 폼(21)을 삽입하여, 이 피스톤 성형부(12)에 복합재료 용탕을 주입하여 피스톤 성형체를 성형함으로써, 복잡한 구조의 피스톤을 쉽게 제작할 수 있게 되고, 또한 솔트 코어(22)로 제작되는 오일 겔러리의 형성위치를 임의로 조절할 수 있게 한 것이다.According to the present invention, a preform and a salt core are separately manufactured to form an oil glove and an oil gallery, and the salt core is seated and supported on an upper portion of the protrusion 16 of the lower mold 11. The piston having a complicated structure is formed by inserting a preform 21 into the piston forming portion 12 formed by the moving die 20, injecting a molten metal into the piston forming portion 12, and forming a piston molded body. It is easy to manufacture, and also to be able to arbitrarily control the formation position of the oil gallery made of the salt core (22).

또한, 상기 피스톤 성형부(12)의 상부에는 외부로부터 주입된 복합재료 용탕을 외부로 배출할 수 있도록 급탕배출구(13)가 형성되어 있으며, 그 형성높이는 피스톤 성형체에 필요한 용탕의 양에 따라 달라지게 된다.In addition, a hot water supply outlet 13 is formed in the upper portion of the piston forming part 12 so as to discharge the molten composite material injected from the outside to the outside, the formation height of which depends on the amount of the molten metal required for the piston molded body do.

즉, 상기 펀치(30)가 피스톤 성형부(12)에 용탕이 투입된 상태에서 이 피스톤 성형부의 상부로부터 용탕을 가압하게 되는데, 이때 과도하게 많이 주입된 용탕이 펀치(30)로 용탕을 가압함에 따라 그 압력에 의하여 금형 외부로 배출가능하도록 그 위치를 결정하게 되는 것이다.That is, the punch 30 pressurizes the molten metal from the upper portion of the piston molding part while the molten metal is injected into the piston molding part 12. In this case, the excessively injected molten metal presses the molten metal with the punch 30. The pressure is to determine the position to be discharged to the outside of the mold.

상기 자리면(14)은 피스톤 성형부(12)의 내주면에 하부금형(11)의 윗면으로부터 일정한 높이에 소정의 폭을 갖는 띠편 형상으로 형성되어 있다.The seat surface 14 is formed in a band piece shape having a predetermined width at a constant height from the upper surface of the lower mold 11 on the inner circumferential surface of the piston forming part 12.

이와 같이 이루어진 자리면(14)에는 상기 프리 폼(21)의 폭 두께의 일부가 삽입되게 되며, 이 상태에서 상기 피스톤 성형부(12)에 융탕을 주입하게 되면 이 프리 폼(21)과 융탕이 일체로 피스톤 성형체를 이루어지게 된다.A portion of the width of the preform 21 is inserted into the seat surface 14 formed as described above. When the melt is injected into the piston forming part 12 in this state, the preform 21 and the melt are formed. The piston is formed integrally.

여기서, 상기 프리 폼(21)은 이미 알려진 기술로 이루어진 세라믹으로 제작하게 되며, 그 형상은 단면이 사각으로 이루어진 환형으로 이루어져 있다.Here, the preform 21 is made of a ceramic made of a known technique, the shape is made of an annular cross-section of the square.

또한, 상기 프리폼(21)은 외주면의 대칭되는 위치에 도시되지는 않았지만 고정턱이 돌출되어 있으며, 이 고정턱은 상기 자리면의 안쪽면에 형성된 고정홈에 끼워지게 된다.In addition, although not shown in the symmetrical position of the outer circumferential surface of the preform 21, the fixing jaw is projected, the fixing jaw is fitted into the fixing groove formed on the inner surface of the seat surface.

이와 같이 이루어진 프리 폼(21)은 고정턱이 고정홈에 끼워지면서 전체 폭의 일부가 상기 자리면(14)에 삽입설치하게 되며, 이 자리면(14)의 바깥쪽으로 돌출된 폭 두께의 나머지 부분이 상기 피스톤 성형부(12)에 채워지는 용탕에 묻혀 일체로 성형된다.The preform 21 formed as described above has a fixed jaw fitted into the fixing groove so that a part of the entire width is inserted into the seat surface 14, and the remaining part of the width thickness protruding outward of the seat surface 14 is provided. It is buried in the molten metal filled in the piston forming part 12 and integrally molded.

이때, 상기 프리 폼(21)은 상기 이동다이(20)가 고정다이(10)로부터 분리된 상태에서 고정다이(10)의 자리면(14)에 절반 가량이 끼워진 상태에서 이동다이(20)를 고정다이(10) 쪽으로 움직이면서 나머지 부분을 이동다이(20)의 자리면(14)에 끼워 삽입하게 된다.In this case, the preform 21 moves the movable die 20 in a state in which about half of the movable die 20 is inserted into the seat surface 14 of the fixed die 10 while the movable die 20 is separated from the fixed die 10. While moving toward the fixed die 10, the remaining portion is inserted into the seat 14 of the movable die 20.

즉, 상기 자리면(14)은 하나의 완전한 띠편 형상으로 이루어지게 되는데, 상기 고정다이(10)와 이동다이(20)를 분리하게 되면 이에 따라 각각 절반 크기로 나누어지게 되며, 이렇게 나누어진 자리면(14)에 상기 프리 폼(21)이 끼워져서 하나로 조합되는 것이다.That is, the seat surface 14 is made of one complete band piece shape, and when the fixed die 10 and the moving die 20 are separated, they are divided into half sizes accordingly. The preform 21 is fitted to 14 to be combined into one.

이렇게 피스톤 성형체와 일체로 이루어진 프리 폼(21)은 피스톤 성형부(12)에 용탕이 주입되어 펀치(30)로 가압하여 피스톤 성형체를 완성한 다음 금형으로부터 피스톤 성형체를 분리하게 되면 후처리 가공으로, 첨부도면 3에서 보는 바와 같은 오일 글로브(23)로 재가공을 하게 된다.In this way, the preform 21 formed integrally with the piston molded body is melt-injected into the piston molded part 12 and pressurized by the punch 30 to complete the piston molded body, and then separates the piston molded body from the mold. The oil glove 23 is reworked as shown in FIG. 3.

상기 솔트 코어(22)는 일반적으로 용탕 단조에 많이 사용되는 기술을 그대로 이용하게 되는데, 본 발명의 바람직한 구현예에서 상기 솔트 코어(22)는 사각단면을 갖는 환형으로 제작된 것을 이용하게 된다.The salt core 22 is generally used as it is commonly used for forging molten metal, in the preferred embodiment of the present invention, the salt core 22 is to be used in the annular having a rectangular cross section.

또한, 상기 솔트 코어(22)는 피스톤 성형부(12)의 내부에 그 바닥면으로부터 일정 높이만큼 들뜬 상태가 되도록 설치하게 되는데, 상기 하부 금형(11)의 바닥으로부터 윗쪽으로 돌출된 돌출부(16)에 안착지지하게 된다.In addition, the salt core 22 is installed in the piston forming part 12 so as to be excited by a predetermined height from the bottom surface, a protrusion 16 protruding upward from the bottom of the lower mold 11. Will be supported by

즉, 상기 돌출부(16)는 하부금형(11)으로부터 윗쪽으로 돌출되어 피스톤의 스커트 부분을 형성하게 되는데, 이 돌출부(16)의 윗면을 가공하여 상기 솔트 코어(22)를 안착시켜서 설치하게 된다.That is, the protruding portion 16 protrudes upward from the lower mold 11 to form a skirt portion of the piston. The upper surface of the protruding portion 16 is processed to seat the salt core 22 to be installed.

특히, 상기 돌출부(22)는 피스톤의 자체 강성을 고려하여 하부금형(11)으로부터의 높이를 임의로 조절할 수 있게 되는데, 이 높이에 따라 상기 솔트 코어(22)의 설치위치를 조절할 수 있게 된다.In particular, the protrusion 22 is able to arbitrarily adjust the height from the lower mold 11 in consideration of the stiffness of the piston, it is possible to adjust the installation position of the salt core 22 according to this height.

이러한 솔트 코어(22)는 상술한 것과 같이 피스톤 성형체를 형성하게 되면 후처리 가공에 의하여 털어 내게 되며, 이렇게 솔트 코어(22)를 털어내어 형성된 공간부는 피스톤의 오일 겔러리(24)로 이용하게 된다.When the salt core 22 forms the piston molded body as described above, the salt core 22 is shaken off by the post-treatment, and the space formed by shaking off the salt core 22 is used as the oil gallery 24 of the piston.

따라서, 상기 금형은 피스톤 성형체의 성형에 불필요한 용탕을 외부로 배출가능하게 되고, 솔트 코어(22)의 위치 조절로 오일 겔러리(24)의 형성위치를 피스톤의 기능에 따라 조절할 수 있게 된다.Therefore, the mold can discharge the molten metal that is unnecessary for molding the piston molded body to the outside, and the position of the oil core 24 can be adjusted according to the function of the piston by adjusting the position of the salt core 22.

이상에서 본 바와 같이 본 발명은 프리 폼과 솔트 코어를 고정다이와 이동다이가 조합되어 이루어진 피스톤 성형부에 별도로 장착하여 피스톤 성형체와 일체로 제작하고, 이 피스톤 성형체와 일체로 형성된 상기 프리 폼을 가공하여 오일 글로브를 구성하는 동시에, 상기 솔트 코어를 피스톤 성형체로부터 털어내어 오일 겔러리를 형성함으로써, 복잡한 내부 구조를 갖는 피스톤을 쉽게 제작할 수 있게 되고, 또한 솔트 코어의 위치를 바꿔 오일 겔러리의 형성위치를 조절하여 냉각 및 윤활 효과를 더욱 높일 수 있는 효과가 있다.As described above, in the present invention, the preform and the salt core are separately mounted to the piston forming portion formed by the combination of the fixed die and the moving die to be manufactured integrally with the piston molding, and the preform formed integrally with the piston molding is processed. By constructing an oil glove and forming the oil gallery by shaking off the salt core from the piston molded body, it is possible to easily manufacture a piston having a complicated internal structure, and also to change the position of the salt core to adjust the formation position of the oil gallery. There is an effect that can further increase the cooling and lubrication effect.

Claims

The process of manufacturing the preform 14 and the salt core 16 separately, and separating the moving die 12 from the fixed die 11, and then installing the salt core 16 on the upper portion of the lower mold (10) Combining the fixed die 11 and the movable die 12 while installing the preform 14 by using the preform mounting grooves 15 of the die 11 and the movable die 12; and the preform 14 And a step of injecting the molten composite material into the inside where the salt core 16 is installed and pressing the punch 13 with the fixed die 11, the moving die 12, and the lower mold 10. It is made of a step of taking out, but either one of the fixed die 11 or the moving die 12 is provided with a molten metal outlet 17 inclined downward at an angle toward the inside is excessively by the pressure of the punch 13 The injected molten metal may be discharged through the molten metal outlet 17 and the lower mold 11 may be discharged. Portion, method for producing a diesel piston using a squeeze casting apparatus which is characterized in that feature a salt core receiving portion (18) that can batchyeojul the salt core (16).

The method according to claim 1, wherein the salt core seating portion 18 is formed to protrude to a constant height along the upper edge of the lower mold 10 to form a skirt of the piston, according to the protruding height Method for producing a diesel piston using a molten forging device, characterized in that the installation position of the salt core (16) can be adjusted.