KR101028564B1 - 실린더블록 헤드볼트부 수축 방지를 위한 금형 구조 - Google Patents

Abstract

금형의 구조를 개선하여 실린더블록의 헤드볼트부에서 급냉이 이루어지도록 함으로서 서냉에 의한 수축 변형을 방지하고, 제조되는 실린더블록의 무게를 줄일 수 있도록, 실린더블록의 헤드볼트부 형성 위치에 칠러가 삽입되는 금형 구조를 제공한다.

칠러, 홀, 금형, 헤드볼트부, 급냉

Description

실린더블록 헤드볼트부 수축 방지를 위한 금형 구조{STRUCTURE OF MOLD FOR PREVENTING CONTRACTION DEAD BOLT AREA OF CYLINDER BLOCK}

본 발명은 실린더블록 주조를 위한 금형에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 주조과정에서 실린더블록의 헤드볼트부가 수축에 의해 변형되는 것을 최소화할 수 있도록 된 실린더블록 헤드볼트부 수축 방지를 위한 금형 구조에 관한 것이다.

일반적으로 실린더블록은 금형에 의한 주조 공정을 통해 제조된다. 상형과 하형으로 이루어진 금형에 용탕을 주입하여 냉각시킨 후 금형을 분리하여 제품을 취출한다. 취출된 제품은 열처리 및 후처리 작업을 거쳐 실린더블록으로 완성된다.

여기서 실린더블록의 주조 공정중 용탕을 금형 내에 주입한 뒤, 냉각/응고시키는 과정에서는 금형 전체에 있어 냉각 속도 차이와 이에 따른 변형이 발생하게 된다.

특히, 실린더블록 중 트러스 구조의 실린더블록은 헤드볼트 보스 주변에서 주조시 열방출이 어려운 구조로 수축에 의한 변형 발생이 빈번하다. 더욱이 종래 회주철 대비 고강도 특수주철(CGI) 재질의 경우 표면장력이 높아 주조 후 냉각되는 과정에서 가장 늦게 냉각이 되기 때문에 수축에 의한 변형이 발생된다.

실린더블록의 헤드볼트부는 연소시 가장 큰 폭발 압력이 작용하기 때문에 상기와 같은 수축 발생시 내구성 악화 및 헤드볼트부 가공시 수축부를 통한 워터 누설의 문제가 발생된다.

이에 금형의 헤드볼트부에 쇳물의 유동성을 향상시키기 위한 홈을 형성시킴으로써 수축 변형을 개선하였다. 그러나 상기한 구조는 금형에 형성되는 홈의 형성 두께만큼 제조되는 실린더블록의 살 두께가 증가하게 되어 실린더블록의 무게가 증가하는 단점이 야기된다.

이에 금형의 구조를 개선하여 실린더블록의 헤드볼트부에서 급냉이 이루어지도록 함으로서 서냉에 의한 수축 변형을 방지할 수 있도록 된 금형 구조를 제공한다.

또한, 제조되는 실린더블록의 무게를 줄일 수 있도록 된 금형 구조를 제공한다.

이를 위해 본 장치는 실린더블록 주조를 위한 금형 구조에 있어서, 실린더블록의 헤드볼트부 형성 위치에 칠러가 삽입되는 구조일 수 있다.

이에 금형의 형상을 변형하지 않고서도 헤드볼트부를 급냉시켜 전체적으로 균일한 응고가 이루어질 수 있게 된다. 따라서 헤드볼트부의 수축 현상을 방지할 수 있게 된다.

상기 칠러는 금형의 트러스 코어와 워터재킷 코어에 의해 지지되어 고정될 수 있다.

상기 칠러는 상하단이 개방된 통형태로 이루어질 수 있다. 상기 칠러는 상기 헤드볼트부의 단면 형태와 대응되는 형태로 형성될 수 있다. 상기 칠러의 표면에는 홀이 간격을 두고 복수개 형성될 수 있다. 상기 홀은 칠러의 표면 중 실린더블록의 헤드볼트부 측면과 대응되는 부위에 형성될 수 있다.

또한, 상기 칠러는 쇳물의 진행방향을 따라 후단의 내경이 전단보다 상대적으로 작은 구조일 수 있다.

삭제

이와 같이 칠러를 통해 실린더블록 헤드볼트부를 급냉시켜 서냉에 따른 수축 변형을 방지할 수 있게 된다.

또한, 금형의 형태를 변형시켜 급냉을 유도하는 종래의 금형 구조와 비교하여 칠러를 통해 헤드볼트부를 급냉시킴으로써, 실린더블록의 무게를 줄일 수 있는 잇점이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 다른 실시예에서 대응하거나 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

사시도를 참조하여 설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형, 예를 들면 제조 방법 및/또 는 사양의 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다. 예를 들면, 편평하다고 도시되거나 설명된 영역은 일반적으로 거칠거나/거칠고 비선형인 특성을 가질 수 있다. 또한, 날카로운 각도를 가지는 것으로 도시된 부분은 라운드질 수 있다. 따라서 도면에 도시된 영역은 원래 대략적인 것에 불과하며, 이들의 형태는 영역의 정확한 형태를 도시하도록 의도된 것이 아니고, 본 발명의 범위를 좁히려고 의도된 것이 아니다.

도 1은 본 실시예에 따른 금형에 의해 제조되는 실린더블록(100)을 도시하고 있다. 상기 실린더블록(100)은 상형과 하형으로 형합된 금형에 용탕을 주입한 후 냉각시켜 제조된다. 상기 실린더블록(100)에는 금형의 워터재킷코어에 의해 형성되는 워터재킷(130)과 금형의 트러스코어에 의해 형성되는 트러스(120)가 형성된다. 상기 워터재킷(130)과 트러스(120) 사이에는 볼트 체결홀을 가공하기 위한 헤드볼트부(110)가 형성된다.

도 1에 도시된 상기 실린더블록(100)은 본 실시예에 따른 금형 구조에 의해 제조된 것으로, 헤드볼트부(110)가 안쪽으로 수축되지 않았음을 확인할 수 있다.

도 2를 참조하여 상기 헤드볼트부(110)의 수축 변형을 방지할 수 있는 금형 구조를 살펴보면 다음과 같다.

본 금형(10)은 워터재킷 형성을 위한 워터재킷코어(12)와 트러스 형성을 위한 트러스코어(14) 사이에 형성되는 헤드볼트부 형성 위치에 칠러(20)가 삽입된 구조로 되어 있다. 상기 칠러(Chiller;20)는 급랭효과를 이용하여 조직을 치밀하게 만들고 싶은 부위에 설치되는 주조용 냉각쇠이다. 본 실시예에서 상기 칠러(20)는 주석도금 재질의 강판으로 제조된다.

이에 금형(10)의 형상을 변형하지 않고서도 헤드볼트부 형성 위치에 삽입된 칠러(20)에 의해 해당 부위가 급냉되어 전체적으로 균일한 응고가 이루어질 수 있게 된다. 따라서 헤드볼트부(110)의 수축 현상을 방지할 수 있게 된다.

상기 칠러(20)는 도 3에 도시된 바와 같이 원통형태로 이루어진다. 상기 칠러(20)는 주조시 쇳물의 진행방향을 따라 전단이 개방되고 후단은 안쪽으로 좁혀진 구조로 되어 있다. 이와같이 본 칠러(20)의 후단이 전단과 비교하여 상대적으로 내경이 작으므로 쇳물의 흐름을 늦춰 과도한 냉각을 방지하게 된다.

또한, 칠러(20)의 표면에는 복수개의 홀(22)이 간격을 두고 형성된다. 상기 홀(22)에 의해 쇠물이 칠러(20) 내외로 유통되면서 칠러(20)가 보다 원활하게 쇳물에 용해될 수 있다. 상기 홀의 크기나 그 형태에 대해서는 특별히 한정되지 않는다.

여기서 상기 홀은 칠러(20)의 전면에 걸쳐 고르게 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 홀(22)이 실린더블록(100)의 헤드볼트부 측면과 대응되는 위치에 형성된 구조로 되어 있다. 이에 실질적으로 수축이 발생되는 헤드볼트부(110) 측면에서 집중적으로 쇳물의 급냉을 이룰 수 있게 된다.

도 4와 도 5는 상기한 구조의 칠러(20)가 금형(10)에 설치되는 구조를 예시하고 있다.

상기한 도면에 의하면, 본 칠러(20)는 금형(10)의 트러스코어(14)와 워터재 킷코어(12)에 의해 지지되어 헤드볼트부 형성 위치에 고정된다.

상기 금형(10)의 트러스코어(14)는 실린더블록(100)의 트러스를 형성하기 위한 코어이다. 또한, 상기 워터재킷코어(12)는 실린더블록(100)의 워터재킷 형성을 위한 코어이다. 상기 금형(10)의 트러스코어(14)와 워터재킷코어(12) 사이는 빈 공간으로 쇳물이 주입되어 실린더블록(100)의 헤드볼트부(110)를 형성하게 된다.

이에 상기 칠러(20)는 헤드볼트부를 이루는 금형(10)의 빈 공간에 삽입되어 트러스코어(14)와 워터재킷코어(12)에 의해 측면이 눌려져 지지된다.

이하 도 6을 참조하여 본 금형의 작용에 대해 설명한다.

도 6은 종래 기술에 따른 금형과 본 실시예에 따른 금형을 비교하여 도시하고 있다.

본 실시예에 따른 금형(10)은 헤드볼트부 형성 위치에 칠러(20)가 삽입된 구조로 되어 있다. 이에 조주시 금형(10)의 헤드볼트부 형성 위치로 주입된 쇳물은 상기 칠러(20)에 의해 급냉된다. 상기 칠러(20)는 쇳물에 용해되어 제거된다. 이와같이 헤드볼트부 형성 위치에서 쇳물이 급냉됨으로써 헤드볼트부(110)가 수축에 의한 변형되는 것을 방지할 수 있게 된다. 여기서 본 금형(10)은 상기와 같이 칠러(20)를 구비함에 따라 금형(10)에 쇳물의 유동성을 향상시키기 위한 별도의 형상 변경이 필요없게 된다.

그러나, 종래기술의 경우 헤드볼트부 형성 위치에서 쇳물의 유동성을 향상시켜 쇳물을 급냉시키게 된다. 이에 종래기술은 금형(M)에 쇳물의 흐름을 원활하게 하기 위한 홈(H)을 형성하게 된다. 따라서 상기 홈 형성 깊이만큼 제조되는 실린더 블록에는 덧살이 더해져 실린더블록의 무게를 증가시키게 된다.

상기와 같이 본 금형 구조는 종래기술과 비교하여 제조되는 실린더블록의 살 두께를 증가시키지 않으면서도 헤드볼트부를 급냉시켜 헤드볼트부의 수축에 의한 변형을 방지할 수 있는 것이다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

도 1은 본 실시예에 따라 제조되는 실린더블록을 도시한 평면도이다.

도 2는 본 실시예에 따른 금형 구조를 도시한 사시도이다.

도 3은 본 실시예에 따른 칠러를 도시한 사시도이다.

도 4는 본 실시예에 따른 금형에 칠러가 고정된 상태를 도시한 사시도이다.

도 5는 본 실시예에 따른 도 4의 단면도이다.

도 6은 본 실시예에 따른 금형 구조를 종래 구조와 비교하여 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 금형 12 : 냉각재킷코어

14 : 트러스코어 20 : 칠러

22 : 홀

Claims (8)

1. 실린더블록 주조를 위한 금형 구조에 있어서,

   실린더블록의 헤드볼트부 형성 위치에 칠러가 삽입되며,

   상기 칠러는 금형의 트러스코어와 워터재킷코어에 의해 지지되어 고정되고,

   상기 칠러는 상하단이 개방된 통형태이며,

   상기 칠러의 표면에는 쇠물이 칠러 내외로 유통되면서 칠러가 보다 원활하게 쇳물에 용해되도록 홀이 복수개 형성된 실린더블록 헤드볼트부 수축 방지를 위한 금형 구조.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 홀은 실린더블록의 헤드볼트부 측면과 대응되는 부위에 형성되는 실린더블록 헤드볼트부 수축 방지를 위한 금형 구조.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 칠러는 쇳물의 진행방향을 따라 후단의 내경이 전단보다 상대적으로 작은 구조인 실린더블록 헤드볼트부 수축 방지를 위한 금형 구조.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 칠러는 상기 헤드볼트부의 단면 형태와 대응되는 형태로 형성되는 실린더블록 헤드볼트부 수축 방지를 위한 금형 구조.
8. 삭제

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