금형과 인서트의 결합 구조{A STRUCTURE FOR COUPLING MOLD WITH INSERT}
본 발명은 금형과 인서트의 결합 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금형의 열간 상태에서 인서트와 금형간의 들뜸 현상이 발생되지 않도록 하는 금형과 인서트의 결합 구조에 관한 것이다. 일반적으로 알루미늄 저압 주조에서는 금형 본체와 금형 인서트는 볼트 결합으로 결합된다. 도 1은 종래 기술에 따른 금형과 인서트의 냉간 상태에서의 결합을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 열간 상태에서의 결합을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 냉간 상태에서는 금형(1)과 인서트(3)와의 볼트(3) 결합이 이상적으로 결합되어 있다. 즉, 금형의 온도가 낮은 부위에서는 금형 또는 볼트의 변형이 발생하지 않기 때문에 이상적으로 결합이 가능하다. 그러나. 도 2에 도시된 바와 같이, 금형 온도가 높은 부위에서 특히, 용탕이 공급되는 탕구 주위의 볼트 결합에서는 금형(1) 또는 볼트(5)의 신율의 차이로 인하여 인서트(3)가 들뜨거나 볼트(5)의 풀림 현상이 발생된다. 즉, 열간 상태에서는 금형(1)의 신율보다 볼트(5)의 신율이 커서 냉간 상태에서는 결합력을 가지던 것이 열간 상태에서는 볼트(5)에 열팽창이 발생되어 결합력이 상실되고 들뜸현상이 발생된다. 이에 따라, 인서트(3)와 금형(1)과의 들뜸이 발생되면, 그 틈으로 용탕이 침투하여 보수작업이 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 금형과 인서트를 결합하는 볼트가 금형의 열간 상태에서도 체결력이 약화되지 않도록 하여, 인서트가 금형으로부터 이탈되지 않도록 하는 금형과 인서트의 결합 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 금형과 인서트의 냉간 상태에서의 결합을 개략적으로 도시한 단면도. 도 2는 도 1의 열간 상태에서의 결합을 개략적으로 도시한 단면도. 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼트와 링부재의 결합을 개략적으로 도시한 도면. 도 4는 체결공이 형성된 금형을 개략적으로 도시한 단면도. 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금형과 인서트의 열간 상태에서의 결합을 개략적으로 도시한 도면. <도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> 10...볼트 11...나사부 13...볼트머리부 20...링부재 30...금형 40...인서트
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 금형과 인서트의 결합 구조는, 금형과 인서트의 볼트 결합 구조에 있어서, 상기 볼트의 몸체에는 상기 볼트 보다 신률이 큰 링부재가 끼워져 상기 금형 본체에 마련된 체결공에 상기 볼트와 함께 결합되되, 상기 링부재의 일측은 상기 체결공에 마련된 걸림턱에 접촉되고 타측은 볼트 머리에 접촉되어 결합된다. 본 발명에 있어서, 상기 링부재의 재질은 황동재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금형과 인서트의 결합 구조를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼트와 링부재의 결합을 개략 적으로 도시한 도면이고, 도 4는 체결공이 형성된 금형을 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금형과 인서트의 열간 상태에서의 결합을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 금형과 인서트의 결합 구조(100)는, 금형과 인서트의 볼트 결합 구조에 있어서, 상기 볼트(10)의 몸체에는 볼트(10) 보다 신률이 큰 링부재(20)가 끼워져 금형(30)에 마련된 체결공(31)에 볼트(10)와 함께 결합된다. 상기 금형(30)에는 인서트(40)와 볼트 결합을 위한 체결공(31)이 형성되며, 이 체결공(31)은 소구경부(33)와 대구경부(35)로 형성된다. 이에 따라, 상기 소구경부(33)와 대구경부(35)의 접경부에는 직경 차이로 생성된 걸림턱(37)이 형성된다. 상기 볼트(10)의 나사부(11)는 소구경부(33)에 삽입되어 인서트(40)와 금형(30)이 결합되도록 한다. 상기 볼트(10)의 몸체에는 링부재(20)가 열박음 방법으로 결합되어, 볼트 (10)의 체결공(31)에 삽입시에 함께 삽입된다. 이러한 삽입으로 링부재(20)의 일측은 체결공(31)의 걸림턱(37)에 접촉되고, 타측은 볼트 머리부(13)에 접촉된다. 상기 볼트(10)의 재질은 S45C의 재질이며, 링부재(20)의 재질은 볼트(10)의 재질보다 신률이 상대적으로 큰 재질, 바람직하게는 황동 재질로 이루어진다. 이에 따라, 상기 볼트(10)가 결합공(31)에 삽입되어 금형(30)과 인서트(40)와 결합된 후 금형(30)에 열이 전달되면 링부재(20)의 열팽창에 의하여 인서트(40)가 금형(30)으로부터 떨어지지 않도록 한다. 구체적으로, 금형(30)에 열이 전달되면, 볼트(10) 및 링부재(20)는 열팽창이 함께 발생되는데, 링부재(20)는 일측이 걸림턱(37)에 접촉되고 타측이 볼트 머리부(13)에 접촉되도록 위치함으로, 볼트(10)의 열팽창 방향의 역방향으로 링부재(20)의 열팽창이 발생하여 볼트(10)의 열팽창 힘을 역으로 보상할 수 있음으로써, 볼트(10)의 열팽창에 의하여 인서트(40)와 금형(30)과의 틈이 발생되지 않도록 한다. 상기의 구성을 갖는 본 발명에 따른 금형과 인서트의 결합 구조의 작용을 설명한다. 인서트(40)와 금형(30)의 볼트 결합을 위하여 금형(30)에 형성되는 체결공 (31)을 대구경부(35)와 소구경부(33)를 갖도록 함으로써, 체결공(31) 내에 직경 차이로 인한 걸림턱(37)이 형성되도록 한다. 그리고, 상기 체결공(31)에 결합되는 볼트(10)의 몸체에 볼트(10) 보다 큰 열팽창계수를 갖는 링부재(20)를 열박음 방법으로 결합한 후, 이 볼트(10)와 링부재(20)의 결합체를 체결공(31)에 삽입한다. 이에 따라, 볼트(10)의 나사부(11)는 소구경부(33)에 삽입되어 인서트(40)가 금형(30)에 결합되도록 하고, 링부재(20)는 대구경부(35)에 위치되도록 하여 일측이 걸림턱(37)에 접촉되고 타측은 볼트 머리부(13)에 접촉되도록 한다. 이에 따라, 금형(30)에 열이 전달되면, 볼트(10)와 링부재(20)는 함께 열팽창이 발생되는데, 볼트(10)의 열팽창의 방향은 인서트(40)의 방향으로 팽창되며, 링부재(20)의 열팽창의 방향은 걸림턱(37)의 지지로써 볼트(10)의 열팽창의 방향과 반대 방향으로 열팽창이 발생된다. 이에 따라, 링부재(20)의 열팽창의 힘은 볼트(10)의 열팽창 힘을 보상함으로써, 볼트(10)의 결합력이 약화되어 인서트(40)가 금형(30)으로부터 이탈되지 않도록 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 금형과 인서트의 결합 구조는 다음과 같은 효과를 갖는다. 금형과 인서트를 결합하는 볼트의 몸체에 볼트보다 열팽창계수가 큰 링부재를 결합하여 이 링부재가 볼트의 열팽창을 역으로 보상함으로써, 볼트의 체결력이 약화되지 않도록 함하여 금형과 인서트의 결합을 견고하게 한다. 이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다. |
