KR102044825B1 - 온도 조절용 채널을 구비한 금형 부품의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 이루어진 금형 부품 - Google Patents

Abstract

사출 성형 도구용 금형 부품이 제공되고, 상기 금형 부품은 소결 금속의 수개의 층의 연속적인 소결을 포함하는 소결 공정에서 소결 금속으로 구성되고, 이에 의하여 상기 금형 부품의 냉각 채널 및 외부 금형이 완전히 또는 부분적으로 형성되고, 상기 금형 부품 상의 외형은 금형 캐비티를 향하도록 구성된 금형 표면을 포함하고, 상기 금형 부품은 그 금형 부품의 금형 표면으로부터 냉각 채널까지 연장되는 대략 직선형 채널을 더 포함하고, 상기 대략적인 직선형 채널에서, 상기 소결 금속의 열전도 계수보다 큰 열전도 계수를 갖는 재료로 이루어진 핀이 구성된다.

Description

온도 조절용 채널을 구비한 금형 부품의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 이루어진 금형 부품{A METHOD FOR THE MANUFACTURE OF A MOULD PART WITH CHANNEL FOR TEMPERATURE REGULATION AND A MOULD PART MADE BY THE METHOD}

본 발명은 사출 성형 도구용 금형 부품의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 금형 부품은 소결 금속의 다층의 연속적인 소결에 의해 분말 소결 금속으로 구성되어 상기 금형 부품의 냉각 채널 및 외부 금형이 완전히 또는 부분적으로 형성되게 하고, 상기 금형 부품은 사출 성형 도구의 금형 캐비티를 향하도록 구성되는 금형 표면 및 상기 사출 성형 도구에서 금형 캐비티의 반대편을 향하는 제2 표면을 포함하는 외부 금형을 갖고, 상기 금형 부품은 그 금형 부품의 제2 표면에 구성된 적어도 두개의 개구를 갖는 적어도 하나의 냉각 채널을 더 포함한다.

사출 성형에서 사용하기 위한 도구는 여러 구성으로 알려져 있고, 이는 특히 복합적 기하학적 구조의 플라스틱 워크피스를 성형하는 옵션을 제공하는 금형 도구를 제조할 수 있으면서 동시에 도구 비용 및 사출 성형 공정에 대한 주기 시간이 낮게 유지되도록 계속 진행되고 있다.

따라서, 예를 들어 US 특허 제5753274호에 금속의 복합적 워크피스의 생산 방법이 알려져 있고, 이에 따르면 상기 복합적 워크피스가 서로의 상부에 소결 금속의 여러 얇은 층의 소결에 의해 층층이 구성되고, 상기 각각의 층이 레이저나 다른 영향 매체에 의해 국부적으로 가열되어 상기 소결 금속의 층이 원하는 대로 용융되게 한다.

따라서, 이러한 방법은, 예를 들어 US 특허 제7261550호에 알려진 바와 같이 사출 성형 도구용 금형 부품의 생산을 가능하게 한다.

특히, 매우 복합적인 기하학적 구조의 구성에서, 이에 따라 상기 냉각 채널의 국소화가 최적화될 수 있는 것과 상기 금형 부품의 기계가공 처리가 최소화되는 것이 가능하게 되고, 그러므로 상기 금형 부품의 생산을 위한 제조 비용이 최소화될 수 있으면서 동시에 상기 사출 성형 공정의 주기 시간이 최소화될 수 있는 것이 가능하게 된다.

이에 기초하여, 본 발명의 목적은 이러한 소결 공정의 장점이 더욱 이점으로 사용되는 사출 성형 도구용 금형 부품을 제공하는 것이다.

독립 청구범위 제1항 및 제7항에 규정된 바와 같이 본 발명에 따르면, 이는 소결 공정을 이용하는 것이 가능하게 됨으로써 또한 비교적 길고 얇은 코어를 갖는 금형 부품의 구조에 의하여 달성되고, 상기 금형 부품은 상기 금형 부품의 나머지 부분보다 얇게 형성된 금형 코어를 포함하고, 상기 금형 부품은 그 금형 부품의 금형 표면으로부터 냉각 채널까지 연장되는 대략 직선형 채널을 상기 금형 코어 내에 더 포함하고, 상기 금형 코어 내에 제공되는 상기 대략적인 직선형 채널에서, 상기 소결 금속의 열전도 계수보다 큰 열전도 계수를 갖는 재료로 이루어진 핀이 구성되어 상기 핀이 대략적인 직선형 채널을 폐쇄하고 상기 핀의 일단의 적어도 일부가 냉각 통로의 근처로 또는 상기 냉각 통로로 연장된다.

양호한 열 전도성을 제공하기 위하여, 상기 대략적인 직선형 통로는 금형 부품의 보링과 같은 기계가공 공정에 의해 구성되는 것이 특히 바람직하다.

그러나, 상기 냉각 채널 및 금형 부품 외부가 형성된 것과 같은 소결 공정에서 상기 대략적인 직선형 통로가 완전히 또는 부분적으로 형성되는 것이 바람직할 수 있어서 추가적인 기계가공 처리가 완전히 또는 부분적으로 부여되는 것이 불필요하게 된다. 그러나, 이러한 구조에서, 상기 소결 공정에서 형성된 상기 대략적인 직선형 채널이 보링에 의해서와 같은 기계가공 공정에 의해 더 처리되면 열 전도성을 훨씬 효율적으로 얻을 수 있다.

특히 편리하게도, 상기 금형 부품의 금형 표면을 향하는 핀의 단부는 플러그, 스크류, 또는 그 목적에 적합한 다른 요소에 의해 상기 금형 표면의 아래에 감춰지고; 그러나, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 상기 대략적인 직선형 채널에서 핀의 장착 후에, 상기 대략적인 직선형 채널 및 이에 따른 핀이 금형 부품에서 완전히 밀폐되는 방식으로 소결 금속의 수개의 층의 연속적인 소결에 의해 소결 금속이 추가적으로 공급되므로 상기 금형 부품이 제조된다.

바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 핀은 구리나 알루미늄을 포함하는 금속으로 이루어진다.

분명히, 이러한 방법은 사출 성형 도구에 장착될 수 있는 코어 부품과 같은 금형 부품의 생산에 특히 적합하지만; 본 발명에 따르면 완전한 사출 성형 도구를 제조할 수 있다.

도 1은 통상의 사출 성형 도구에 장착된 본 발명에 따른 금형 부품을 나타낸 단면도의 형태로서 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 핀이 장착되지 않은 본 발명에 따른 미완성된 금형 부품의 제1 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 3은 핀이 제공된 도 2에 도시된 금형 부품을 나타낸 단면도이다.

따라서, 도 1은 두 부품(1, 2)으로 구성된 사출 성형 도구를 나타낸 설명하기 위한 개략도를 도시하고 있고, 하나의 부품(1)은 금형 캐비티(3)의 일부를 형성하는 내면(8)을 갖고, 제2 부품(2)에는 사출 성형 도구에서 코어를 형성하는 금형 부품(4)이 구성된다.

(본 도면에서 해칭된) 상기 금형 부품(4)은 금형 코어(6)가 구성된 플레이트형 부품(5)을 포함하고, 상기 플레이트형 부품(5)은 강과 같은 분말 소결 금속의 얇은 층의 연속적인 소결에 의해 형성되고, 이는 예를 들어 전술한 US 특허 제5753274호 및 제7261550호에 알려져 있다.

상기 플레이트형 부품(5)은 예를 들어 기계가공 공정에 의해 형성된 큰 플레이트 재료의 부분으로 구성될 수 있거나, 또는 상기 금형 코어(6)와 같은 방식으로 소결 공정에서 동일하게 제조될 수 있다.

이에 의하여, 상기 금형 코어(7)는 사출 성형 공정의 하나의 부품(1) 상의 내면(8)과 함께 상기 금형 캐비티(3)의 전체 또는 일부를 형성하는 금형 표면(7)을 포함한다. 상기 금형 표면(7) 외에, 상기 금형 부품(4)은 금형 캐비티(3)의 반대편을 향하는 제2 표면(11)을 또한 포함하고, 냉각 채널(12)용 두 개구가 마련된다.

상기 금형 코어(6) 및 플레이트형 부품(5)을 포함하는 금형 부품(4)에서, 전술한 바와 같이 냉각 매체의 통류용 냉각 채널(12)이 제공되고, 본 발명에 따르면 상기 금형 부품(4), 플레이트형 부품(5), 또는 금형 코어(6)를 구성하는데 사용되는 소결 금속의 열전도 계수보다 큰 열전도 계수를 갖는 재료로 이루어진 핀(9)이 제공된다.

도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 핀(9)은 금형 코어(6)에서 완전히 밀폐되고, 상기 금형 표면(7)의 근처에서 상기 금형 코어의 상단에 소결에 의하여 리드(10)가 제공되어 상기 리드(10)는 핀(9)을 커버하고 상기 금형 표면(7)의 일부를 구성하게 한다.

이제, 도 2 및 3은 제1 및 제2 생산 공정 후의 도 1에 도시된 금형 부품(4)을 도시하고 있고, 도 1은 소결 공정에서 형성될 수도 있는 소결된 금형 코어(6) 및 플레이트형 부품을 도시하고 있다. 여기에서, 상기 제1 생산 공정 후에, 금형 코어에 직선형 채널(13)이 제공된 것이 보일 것이고, 상기 직선형 채널(13)은 소결 공정 시에 아주 간단하게 형성될 수 있지만, 상기 금형 코어(6)가 소결 공정에서 제조된 후에 상기 채널(13)의 후속적인 보링에 의해 제조될 수도 있다.

이제, 도 3은 도 2에 도시된 것과 같은 금형 코어(6)를 도시하고 있지만, 여기에서 상기 핀(9)이 삽입되어 있고, 이에 따라 상기 핀(9)의 일단은 금형 코어(6) 상의 금형 표면과 대략 정렬된 후에 추가적인 소결 공정을 다시 받아서 최종적인 금형 코어(6)는 핀(9)이 상기 소결된 금형 코어(6)에서 밀폐된 경우의 도 1에 도시된 바와 같이 이루어진다.

분명히, 본 발명은 따라서 본 발명의 기본 원리를 벗어남이 없이 여러 상이한 구성을 갖는 금형 부품과 관련하여 사용될 수 있고, 일례로 금형 부품은 도면에 도시된 것보다 많은 핀을 포함할 수 있고, 상기 핀(9)은 냉각 채널(12)과 다른 방향으로 배향될 수 있어서 상기 금형 부품(6)의 형상과 관계없이 상기 금형 부품(6)의 균일한 냉각을 달성할 수 있다.

Claims (10)

1. 사출 성형 도구용 금형 부품의 제조 방법이며, 상기 금형 부품은 상기 금형 부품의 나머지 부분보다 얇게 형성된 금형 코어를 포함하고, 금형 부품은 소결 금속으로 구성되고 사출 성형 도구의 금형 캐비티를 향하도록 구성된 금형 표면 및 상기 사출 성형 도구에서 금형 캐비티의 반대편을 향하는 제2 표면을 포함하는 외부 금형을 갖고, 상기 금형 부품은 그 금형 부품의 제2 표면에 구성된 적어도 두개의 개구를 갖는 적어도 하나의 냉각 채널을 더 포함하는 사출 성형 도구용 금형 부품의 제조 방법으로서,
   a. 소결 금속의 수개의 층의 연속적인 소결에 의해 상기 금형 부품을 구성하여 상기 금형 부품의 냉각 채널 및 외부 금형이 완전히 또는 부분적으로 형성되게 하는 단계;
   b. 상기 금형 부품의 금형 표면으로부터 냉각 채널까지 연장되는 직선형 채널을 상기 금형 코어 내에 형성하는 단계; 및
   c. 상기 금형 코어 내에 제공되는 상기 직선형 채널에 핀을 장착하는 단계로서, 상기 핀은 소결 금속의 열전도 계수보다 큰 열전도 계수를 갖는 재료로 구성되어 상기 핀이 직선형 채널을 폐쇄하고 상기 핀의 일단의 적어도 일부가 상기 직선형 채널의 상기 냉각 채널측 단부로 또는 상기 냉각 채널의 내부로 연장되게 하는, 핀을 장착하는 단계
   를 포함하는 사출 성형 도구용 금형 부품의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 직선형 채널은 기계가공 공정에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 냉각 채널 및 금형 부품 외부가 형성된 것과 같은 소결 공정에서 상기 직선형 채널이 완전히 또는 부분적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 소결 공정에서 형성된 상기 직선형 채널은 기계가공 공정에 의해 더 처리되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 직선형 채널에서 핀의 장착 후에, 상기 금형 부품의 금형 표면에 상기 직선형 채널의 개구에 걸쳐 소결 금속의 리드가 형성되어 상기 직선형 채널이 금형 부품에서 완전히 밀폐되는 방식으로 상기 금형 부품에는 소결 금속의 수개의 층의 연속적인 소결에 의해 소결 금속이 추가적으로 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 핀은 구리나 알루미늄을 포함하는 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
7. 사출 성형 도구용 금형 부품이며, 상기 금형 부품은 상기 금형 부품의 나머지 부분보다 얇게 형성된 금형 코어를 포함하고, 상기 금형 부품은 소결 금속의 다층의 연속적인 소결을 포함하는 소결 공정에서 소결 금속으로 구성되어 상기 금형 부품의 냉각 채널 및 외부 금형이 완전히 또는 부분적으로 형성되게 하고, 상기 금형 부품의 외부 금형은 사출 성형 도구의 금형 캐비티를 향하도록 구성된 금형 표면 및 상기 사출 성형 도구에서 금형 캐비티의 반대편을 향하는 제2 표면을 포함하고, 상기 금형 부품은 그 금형 부품의 제2 표면에 구성된 적어도 두개의 개구를 갖는 적어도 하나의 냉각 채널을 더 포함하는 사출 성형 도구용 금형 부품으로서,
   상기 금형 부품은 그 금형 부품의 금형 표면으로부터 냉각 채널까지 연장되는 직선형 채널을 상기 금형 코어 내에 더 포함하고, 상기 금형 코어 내에 제공되는 상기 직선형 채널에서, 상기 소결 금속의 열전도 계수보다 큰 열전도 계수를 갖는 재료로 이루어진 핀이 구성되어 상기 핀이 직선형 채널을 폐쇄하고 상기 핀의 일단의 적어도 일부가 상기 직선형 채널의 상기 냉각 채널측 단부로 또는 상기 냉각 채널의 내부로 연장되는 것을 특징으로 하는
   사출 성형 도구용 금형 부품.
8. 제7항에 있어서, 상기 핀은 구리나 알루미늄 기반의 금속으로 구성되는 것을 특징으로 하는 금형 부품.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 냉각 채널의 반대편을 향하는 하나인 상기 핀의 대향단은 소결 금속으로 구성된 금형 부품에서 완전히 밀폐되는 것을 특징으로 하는 금형 부품.
10. 제7항 또는 제8항에 따른 금형 부품을 포함하는 사출 성형 도구.

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