KR100257959B1 - A mold for precision casting having advanced destructiveness - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 정밀주조법중의 한 방법인 로스트왁스법(또는 인베스트먼트 법)으로 정밀주조품을 만드는 과정중에 필요한 세라믹 주형에 관한 것으로 보다 상세하게는 주형을 이루는 층중 어느 한층에 용융실리카(Fused Silica)를 첨가시키므로써 주형의 붕괴성을 향상시키는 것에 관한 것이다.The present invention relates to a ceramic mold required during the process of making a precision casting by the lost wax method (or an investment method), which is one of the precision casting methods. More specifically, Fused Silica is added to one of the layers of the mold. By improving the disintegration of the mold.
정밀주조법인 로스트왁스법의 일반적인 공정을 살펴보면 먼저 왁스나 플라스틱 등을 이용하여 제조하려는 제품의 모형을 만들고, 용해된 금속이 탕구와 탕도를 통하여 주입되어 제품화 될 수 있도록 상기 모형들을 하나의 클러스터(Cluster) 또는 트리(Tree)로 조립한다.Looking at the general process of the lost wax method, which is a precision casting method, first, a model of a product to be manufactured using wax or plastic is formed, and the models are clustered so that the molten metal can be injected into the product through a tap and a ball. Assemble in clusters or trees.
이후 이러한 왁스상태의 클러스터 표면위에 슬러리(Slurry) 상태의 내화물과 분말상태의 모래를 최종 금속제품의 형상 및 크기에 따라 7차 내지 10차례에 걸쳐 반복적으로 코팅하여 주형을 제작하는데, 이때 상기의 각 코팅과정에서는 클러스터 표면에 도포된 슬러리 상태의 내화물이 마르기 전에 내화물 모래를 도포한 후 건조과정을 거치게 된다.Thereafter, the slurry in the slurry state and the powdered sand are repeatedly coated on the wax surface of the wax state in seven to ten times according to the shape and size of the final metal product. In the coating process, the refractory sand is applied to the surface of the cluster before the refractory is dried, and then the refractory sand is dried and then dried.
그리고, 소성공정을 거쳐 내부에 들어있는 왁스 또는 플라스틱을 제거시키고 용융상태의 금속을 주입하여 응고 및 냉각된 후에 외곽의 주형을 제거하여 클러스터 상태의 금속만 남게 한후 절단 및 연마 등의 공정을 거쳐 금속제품을 생산하는 방법이다.After the firing process, the wax or plastic inside is removed, the metal in the molten state is injected, solidified and cooled, and the outer mold is removed to leave only the metal in the cluster state, and then the metal is cut and polished. How to produce a product.
여기서, 상기의 코팅공정을 통한 주형제작과정에서 재료로 사용되는 슬러리는 미세한 분말을 점결제인 콜로이달 실리카(Colloidal Silica) 또는 에틸 실리케이트(Ethyle Silicate)에 혼합하여 사용되며, 이러한 내화물 분말의 종류와 특성에 따라 주형의 내화도 및 붕괴성에 차이가 발생하고, 보통 모래가 사용되는 스터코(Stucco)재료에 따라 주형의 통기성이 좌우된다.Here, the slurry used as a material in the mold manufacturing process through the coating process is used by mixing a fine powder with a colloidal silica (Colloidal Silica) or ethyl silicate (Ethyle Silicate) as a binder, Depending on the characteristics, there is a difference in the degree of fire resistance and disintegration of the mold, and the breathability of the mold depends on the Stucco material in which sand is usually used.
또한, 상기와 같은 콜로이달 실리카는 음(-)으로 하전된 Si-O-Si 구조의 실리카 입자가 물속에 분산 및 현탁되어 콜로이드 상태로 된 액체이며, 실리카 입자의 크기는 보통 6×10-3㎛ 내지 100×10-3㎛ 의 초미립자이다.In addition, the colloidal silica as described above is a liquid in which colloidal silica particles of negatively charged Si—O—Si structure are dispersed and suspended in water, and the silica particles are usually 6 × 10 −3. Ultra-fine particles of 탆 to 100 × 10 −3 탆.
한편, 정밀주조법에서 통상적으로 사용되는 1차 슬러리로는 콜로이달 실리카, 지르콘 분말, 소포제, 계면활성제 등을 혼합하여 사용하고 있으며, 이들의 특성 및 성분은 하기 표 1과 같다.Meanwhile, as the primary slurry commonly used in the precision casting method, colloidal silica, zircon powder, an antifoaming agent, a surfactant, and the like are mixed and used, and their properties and components are shown in Table 1 below.
표 1.Table 1.
또한 1차 코팅에 사용되는 모래로는 1차 슬러리에 사용된 지르콘 분말과 동일한 화학조성을 가지면서 입자 크기가 80∼120mesh 인 지르콘 모래를 사용한다.In addition, as the sand used for the primary coating, zircon sand having a particle size of 80 to 120 mesh and having the same chemical composition as that of the zircon powder used in the primary slurry is used.
2차 슬러리로는 콜로이달 실리카, 지르콘 분말, 소포제, 계면활성제 등을 혼합하여 사용하고 있으며, 이들의 특성 및 성분은 하기 표 2와 같다.As the secondary slurry, colloidal silica, zircon powder, antifoaming agent, surfactant, and the like are mixed and used, and their properties and components are shown in Table 2 below.
표 2.Table 2.
2차 코팅에 사용되는 모래로는 1차 슬러리에 사용된 지르콘 분말과 동일한 화학조성을 지니되 다만 입자크기가 0.25∼0.5mm인 지르콘 모래를 사용한다.As the sand used for the secondary coating, zircon sand having the same chemical composition as the zircon powder used in the primary slurry but having a particle size of 0.25 to 0.5 mm is used.
백업(Back-Up) 슬러리는 3차 코팅 이후부터 최종 코팅까지 공용으로 사용되는 슬러리로서, 콜로이달 실리카, 알루미나 실리케이트(Alumina Silicate), 소포제 등을 혼합하여 제조하며, 이러한 백업 슬러리의 특성 및 화학조성은 하기 표 3에 나타내었다.Back-Up slurry is a slurry that is commonly used from the third coating to the final coating, and is prepared by mixing colloidal silica, alumina silicate, and an antifoaming agent. Is shown in Table 3 below.
표 3.Table 3.
백업 코팅에 사용되는 모래는 각 코팅 층수에 따라 모래의 입자크기만 다르고 화학조성은 백업슬러리에 사용된 알루미나 실리케이트 분말과 동일한 알루미나 실리케이트 모래를 통상 사용한다.The sand used for the backup coating differs only in the particle size of the sand according to the number of coating layers, and the chemical composition generally uses the same alumina silicate sand as the alumina silicate powder used in the backup slurry.
제품의 형상 및 크기에 따라 7차∼10차에 걸쳐 반복적으로 백업 코팅을 한후 표면에 묻어있는 모래입자의 이탈을 방지하기 위하여 백업 슬러리만을 도포하여 건조시키는 공정을 하는데, 이 공정을 마무리 코팅(Sealer Coating)이라 한다.Depending on the shape and size of the product, the back-up coating is repeatedly applied in the 7th to 10th order, and then only the backup slurry is applied to dry to prevent the sand particles from falling off from the surface. Coating).
한편, 각 층의 코팅후에는 온도 23±1℃, 상대습도 50∼60%의 범위로 유지되는 항온항습실에서 각각 5시간 이상 건조한 후 다음 차수의 코팅을 진행하여야 하며, 이는 먼저 행한 코팅층의 건조가 충분히 이루어져야만 주형의 균열을 방지할 수 있기 때문이다.On the other hand, after the coating of each layer in a constant temperature and humidity room maintained at a temperature of 23 ± 1 ℃, relative humidity 50 ~ 60% for 5 hours or more, the next order of coating must be carried out, which is the drying of the coating layer This is because it can be prevented from cracking the mold only if it is made sufficiently.
이와같은 공정으로 원하는 층수까지의 코팅이 끝나고 마누리 코팅후에는 상기 조건의 건조실에서 12시간 이상 건조시킨다.After the coating up to the desired number of layers by the above process and after the Manurie coating, it is dried in the drying chamber under the above conditions for 12 hours or more.
그러나, 상기와 같은 공정에 의해 제조된 주형은 약 1400∼1600℃의 용탕이 주입되었을 때 지르콘이나 알루미나 실리케이트의 소성이 이루어지기 때문에 용탕의 응고후 주형의 탈사에 많은 시간과 인력 및 설비가 투입되고 있다.However, since the sintering of the mold prepared by the above process is performed when zircon or alumina silicate is injected when the molten metal of about 1400-1600 ° C. is injected, a lot of time, manpower, and equipment are put into the demolition of the mold after solidification of the molten metal. have.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 주형의 탈사공정에 소요되는 인력 및 시간을 절감하므로써 정밀주조품의 원가절감 등의 효과를 얻을 수 있도록 백업슬러리를 이루는 성분중에 용융실리카를 첨가하여 붕괴성이 우수한 정밀주조형 주형을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In order to solve the problems described above, the present invention adds molten silica to the components of the backing slurry so as to reduce the manpower and time required for the process of removing the mold, thereby reducing the cost of precision casting. It is an object of the present invention to provide an excellent precision casting mold.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 왁스나 플라스틱 등을 이용하여 제조하려는 제품의 모형을 만들고, 상기 왁스나 플라스틱의 표면에 콜로이달 실리카와 지르콘분말로 이루어진 슬러리와 모래를 이용하여 1, 2차 코팅을 행한 다음 그 위에 콜로이달 실리카 및 알루미나 실리케이트로 이루어진 백업슬러리를 분말상태의 모래와 함께 3∼10회에 걸쳐 코팅한 다음 탈납 및 소성하여 왁스나 플라스틱을 제거하여서 되는 정밀주조용 주형에 있어서, 상기 백업슬러리중의 알루미나 실리케이트를 입자크기가 100mesh이상인 용융실리카로 대체하여 사용하는 것을 특징으로 하는 붕괴성이 우수한 정밀주조용 주형을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is to make a model of the product to be produced using wax or plastic, etc., using the slurry and sand consisting of colloidal silica and zircon powder on the surface of the wax or plastic 1, 2 In the mold for precision casting, after the primary coating, the back-up slurry composed of colloidal silica and alumina silicate is coated with powdered sand three to ten times, and then dewaxed and calcined to remove wax or plastic. In addition, the present invention provides an accurate casting mold for the collapse, characterized in that the alumina silicate in the back-up slurry is used by replacing the molten silica having a particle size of 100mesh or more.
상기 용융실리카의 입자크기를 100mesh 이상으로 한정한 이유는, 100mesh 이하에서는 바인더로 작용하는 콜로이달 실리카와의 결합력이 떨어지기 때문이다.The reason for limiting the particle size of the molten silica to 100 mesh or more is that the bonding strength with colloidal silica acting as a binder is less than 100 mesh.
이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, an Example is given and this invention is demonstrated in detail.
<실시예><Example>
본발명은 왁스나 플라스틱의 표면에 코팅을 행하는데 있어, 1차 및 2차 코팅과정에 필요한 슬러리의 내화물, 모래 및 그 배합조건을 종래의 방법과 동일하게 하였으나, 이후 코팅되어 지는 백업슬러리의 성분에 있어 종래 사용되던 알루미나 실리케이트 대신에 용융실리카 분말을 사용하였고, 함께 첨가되는 모래는 종래의 것과 같은 것을 사용하였다.In the present invention, in the coating of the surface of wax or plastic, the refractory, sand and mixing conditions of the slurry required for the primary and secondary coating processes are the same as in the conventional method, but the components of the backing slurry to be coated thereafter are The molten silica powder was used instead of the alumina silicate used conventionally, and the sand added together was the same as the conventional one.
하기 표 4에는 본발명에 사용된 백업슬러리의 성분조성을 나타내었다.Table 4 shows the composition of the backup slurry used in the present invention.
표 4.Table 4.
이와같이 제조된 주형의 붕괴성을 알아보기 위해서 본 발명에서는 상기 주형제조 조건으로 붕괴성 측정 시편을 제작한 다음, 주조조건과 동일한 열적 이력을 시혐편에 가하였을 때와 가하지 않았을 때의 강도변화를 측정하였다.In the present invention, in order to determine the collapsibility of the mold thus prepared, the present invention manufactured the collapsible test specimen under the mold manufacturing conditions, and then measured the change in strength when the same thermal history as the casting condition was applied to the test specimen and when it was not applied. It was.
이와 더불어 통상적인 주형제조방법으로도 붕괴성 측정시편을 제작하였고, 이들 시편에 대해서도 주조조건과 동일한 열적 이력을 시험편에 가하였을 때와 가하지 않았을 때의 강도도 함께 측정하여 비교하였다.In addition, the specimens were prepared using the standard mold manufacturing method, and the specimens were also compared for the specimens with the same thermal history as the casting conditions.
하기 표 5 및 표 6에는 종래법 및 본발명에 사용되는 주형제작재료와 그에 의해 제작된 주형의 붕괴성 시험결과를 나타내었다.Table 5 and Table 6 show the results of the collapsible test of the mold production material and the mold produced by the conventional method and the present invention.
표 5. 종래방법Table 5. Conventional Method
표 6. 본 발명Table 6. The present invention
상기 표와 같이 종래방법으로 제작된 주형재 시편의 경우 1400℃에서 30분간 소성된 후의 강도가 소성을 하지 않은 생형의 강도보다 2배 정도 증가하여 주형의 탈사가 어려운 상태로 되었다.In the case of the cast material specimen prepared by the conventional method as shown in the above table, the strength after firing at 1400 ° C. for 30 minutes increased about twice as much as the strength of the non-calcined mold, which made it difficult to remove the mold.
그러나, 본 발명에 의한 주형재 시편의 경우 1400℃에서 30분간 소성된 후의 강도가 소성을 하지않은 생형강도보다 오히려 저하하는 현상을 보여 주형의 탈사가 용이함을 알 수 있다.However, in the case of the mold specimen according to the present invention, the strength after the firing at 1400 ° C. for 30 minutes shows a phenomenon that the strength of the mold is lowered than that of the non-calcined mold.
상기와 같은 본 발명에 의해 백업슬러리에 첨가되던 내화물재료 대신에 용융실리카를 적용함으로써 용융금속 주입후의 주형강도가 저하되게 함으로써 정밀주조후 탈사공정에서 소요되는 인력 및 시간을 절감을 통해 제품의 원가절감을 기할 수 있다.By applying molten silica instead of the refractory material added to the backup slurry by the present invention as described above, the mold strength after molten metal injection is lowered, thereby reducing the manpower and time required in the desalting process after precision casting, thereby reducing the cost of the product. Can be written.
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