KR100484501B1 - 소실모형압탕 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압탕을 만들기 위해 복잡한 목형을 만드는 대신 소실모형 주조시에 사용되는 발포 고분자재료(Polystyrene, PMMA 등)를 써서 압탕을 만들고, 이것을 목형이나 코어상자의 압탕 위치에 끼워 조형한 후 사형을 빼내어 소실모형압탕이 자연스럽게 사형 내에 또는 코어 내에 남아 있게 한다.

본 발명의 특징은 여러 가지 규격크기의 압탕을 제조하여 이중 적절한 크기의 압탕을 원하는 부위의 목형이나 코어상자에 끼워서 고정하고 주물사를 채워 넣고 다져서 주형을 만든 후 소실모형압탕이 주형이나 코어 내에 남아 있게 하여 용탕을 주입하면 소실모형압탕이 기화하여 주형 내로 빠져나가고 용탕이 그 자리를 채워 압탕의 역할을 하는 것이다.

또한 발열제를 섞어서 제조한 소실모형압탕을 쓰면 용탕이 압탕으로 들어가면서 발열제가 반응하여 용탕의 온도를 올려주어 압탕 효과를 증대시킬 수 있다.

또한 소실모형압탕에 통기성이 양호하고 단열성이 우수한 코팅이나 발열제 코팅을 입혀서 압탕을 가열하거나 온도강하를 감소시킬 수 있다.

본 발명에 의해 사형주조 시에 압탕을 어려운 위치에도 손쉽게 만들 수 있으므로 복잡한 모양의 목형을 만드는데 소요되는 시간과 경비를 절감할 수 있다.

또 다른 응용으로 소실모형 주조에서 소실모형을 성형할 때 압탕 부위도 함께 만들기 위해서는 소실모형금형에 압탕 모양을 가공해야 되는 경우가 있다. 이런 경우 복잡한 금형의 제작으로 시간과 비용이 많이 소요될 수 있으나 상기에 명시된 규격화된 소실모형압탕을 소실모형의 성형 후에 필요한 위치에 부착하면 손쉽게 압탕 부위를 만들 수 있으므로 소실모형 제작비를 절감할 수 있을 것으로 기대된다.

Description

소실모형압탕 {Lost Foam Riser}

본 발명은 압탕을 만들기 위해 복잡한 목형을 만드는 대신 소실모형주조에서 사용되는 발포수지를 재료로 하여 손쉽게 압탕 부위를 만든 방법이다.

주조 분야에서 사용되는 압탕은 응고 시에 수축하는 주물에 용탕을 원활하게 공급하고, 소정의 압력을 주며, 또한 온도구배를 적게 하여 수축 결함이 없는 주물을 만들기 위하여 사용된다.

압탕의 종류는 그 부착위치에 따라 상부압탕(top riser)와 측부압탕(side riser)으로 나뉘고, 바깥으로 노출 여부에 따라 개방압탕(open riser)과 맹압탕(blind riser)으로 나뉜다.

이러한 압탕에 압탕목을 만들고자 하는 경우에는 목을 형성하기 위해 압탕목을 별도의 코어로 제작하여 설치하여야 하기 때문에 조형과정이 복잡해진다.

기존의 압탕은 목형에 붙어있는 압탕에 의하여 조형이 되어야 하는 제약이 있다.

즉, 압탕은 주형이나 코어의 분할면이나 목형에 부착되어 주물사를 다져서 조형이 다 된 후 목형을 뺄 때에 압탕용 빈 공간이 만들어져야 하기 때문에 임의의 필요한 위치에 부착하기가 어려운 문제가 있다.

그러므로, 조형이 가능하도록 압탕을 붙이는 위치에 제약이 따른다.

더욱이, 압탕을 코어 내부에 위치시킬 필요가 있을 경우 종래 방법으로는 압탕을 만들기 힘들거나 매우 복잡형태로 다수의 조각으로 나뉜 목형을 제작하여야 함으로 목형제작과 조형에 드는 비용은 커진다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 주물공정에서 주형제작시 사용되는 압탕으로서, 손쉽게 만들 수 있고 목형 및 코어제작에 용이하도록 조형 후 압탕의 공간을 임의의 위치에 확보할 수 있는 압탕을 제공하는데 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 주물용 압탕에 있어서, 발포수지로 형성되며, 목형 또는 주형상자에 끼워 조형하고 주형 성형시 주형 또는 코어 내에 남아 있는 것을 특징으로 하는 소실모형압탕이다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 특징은 주물사로 주형을 만든 후, 주형으로부터 본 발명인 압탕을 제거하지 않고 그대로 둔 상태에서, 용탕을 부어 본 발명이 용탕에 의해 녹으며 마련된 공간이 곧바로 압탕의 구실을 할 수 있도록 함에 있다.

따라서, 본 발명의 상기한 바와 같이 용탕에 의해 용융되기 위해서는 압탕을 만드는 소실모형압탕 재료의 선택이 중요하다.

소실모형압탕의 재료는 소실모형재료로 하며, 폴리스틸렌 또는 PMMA로 하는 것이 바람직하다. 상기의 PMMA(Polymethylmethacrylate)는 MMA(Methylmethacrylate) 단량체(Monomer)를 주원료로 하는 아크릴 수지이다. 상기 PMMA는 투명성, 내후성, 착색성 등 우수하여 자동차, 전기, 전자의 부품소재 및 건축자재로 널리 사용된다.

상기와 같은 소실모형압탕을 이용하여, 목형 제작시 부착할 소실모형압탕과 함께 성형하거나 코어상자에 부착하여 손쉽게 맹압탕(blind riser)을 성형할 수 있다.

본 발명에 의한 압탕을 형성하는 작업은 발포수지로 압탕 모양을 만들고 이것을 목형에 끼워 조형한 후 목형을 뺄 때에 소실모형압탕이 자연스럽게 사형 내에 또는 코어 내에 남아 있게 한다.

따라서, 소실모형주조에서처럼 패턴에 코팅을 하지 않아도 되며 압탕목을 포함한 압탕모양을 임의의 형태로 만들 수 있으며 주물의 원하는 위치에 부착이 용이하다.

또한, 맹압탕의 경우 대기압작용 압탕 효과를 위하여 다공성 세라믹 코어(윌리엄스 코어)를 소실모형압탕 성형금형 내에 미리 설치한다.

상기와 같은 다공성 세라믹 코어를 이용하면, 주형내부로 용탕이 주입된 후 용탕이 식으면서 부피가 감소하며 주물제품과 주형사이에 압력저하로 인한 결함을 방지할 수 있다.

다공성 세라믹코어를 이용한 소실모형압탕을 목형 또는 코어에 설치할 때, 세라믹코어가 발포수지 압탕에서 쉽게 빠지지 않도록 도 2와 같이 발포수지 안으로 들어가는 세라믹코어 부분의 직경을 작게 하고, 세라믹코어를 고정시키는 고정핀을 끼울 수 있는 핀구멍을 소실모형압탕에 만들어주면 편리하다.

또한, 소실모형압탕을 목형이나 주형상자에 고정하기 위하여 여러가지 결합수단을 고려할 수 있다.

접착제를 이용하여 목형 등에 부착시키거나, 소실모형압탕에 돌기 또는 홈을 마련하여 목형 등에 마련된 대응되는 돌기 또는 홈을 끼워 맞추는 것도 가능하다.

또한, 소실모형압탕의 제조시 발열제를 더 섞어서 집어넣으면, 발열제의 발열로 인하여 용탕이 들어오는 시간적 차이에 의해 발생하는 온도구배에 따른 영향을 줄일 수 있어, 주물결함을 피할 수 있다.

발열제를 포함함으로써, 압탕의 용량을 적게 하고도 동일한 효과를 내는 것도 가능하다.

상기의 대기압작용 및 발열작용을 돕기 위해, 제조시 통기도가 좋은 단열성 코팅제 또는 발열성 코팅제를 소실모형압탕의 외면에 부착하여 주물결함의 극복을 극대화할 수 있다.

여러 가지 크기의 압탕을 미리 제조하여 이중 적절한 압탕을 선택하여 사용할 경우 압탕제작 및 변경시간을 절약하고 노동력의 절감이 기대된다.

본 발명의 또 다른 응용으로써, 소실모형주조에서 소실모형을 성형할 때 압탕 부위도 함께 만들기 위해서는 소실모형금형에 압탕 모양을 가공해야 되는 경우가 있다.

이런 경우 복잡한 금형의 제작으로 시간과 비용이 많이 소요될 수 있으나 상기에 명시된 규격화된 소실모형압탕을 소실모형의 성형 후에 필요한 위치에 부착하면 손쉽게 압탕 부위를 만들 수 있으므로 소실모형 제작비를 절감할 수 있을 것으로 기대된다.

이하 본 발명을 다음의 실시 예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 실시 예에 명기된 부분으로 본 발명의 권리를 한정하지는 않음을 명시한다.

<실시예>

도 1은 대형 링이나 플랜지 모양의 주물을 주조하기 위하여 조립한 주형의 단면을 보여준다.

주물이 크면 상부 압탕(100) 한 개로 불충분하여 측면 압탕(110.120)도 필요하고 하부 압탕(130)까지 필요하게 된다.

이러한, 하부 압탕(130)은 설치하기가 매우 까다롭다.

이런 경우 주물사로 코어를 만들 때에 본 발명의 소실모형압탕(140)를 코어박스에 고정하고 주물사를 채워 만들면 매우 편리하게 하부 압탕(130)을 설치할 수가 있다.

소실모형압탕(140)은 발포수지로 형성되며, 상부에는 다공질의 세라믹코어(111,121,131)를 고정하였다.

소실모형압탕의 하부에는 목형과 결합이 가능하도록 홈을 만들어, 목형에 마련된 돌기와 결합되도록 하였다.

또한 상부 압탕(100)도 압탕목이 있게 만들려면 압탕 목형을 조형이 끝난 후 위로 별도로 뽑아내야 하지만 원하는 모양의 소실모형압탕을 목형에 고정하고 조형하면, 상형을 상형목형에서 뺄 때에 소실모형압탕이 상형에 그대로 남아있게 되고 용탕을 주입하면 모든 소실모형압탕자리가 용탕으로 차게 된다.

측면 압탕(110,120)은 상형, 하형 조형 시 목형에 부착된 목형압탕을 이용하여 종래의 방법으로도 쉽게 만들어 질 수 있다.

하부 압탕(130)이나 측면 압탕(110,120)과 같이 주형 내에 갇힌 압탕을 맹압탕(blind riser)이라고 하며 이때에 대기압이 압탕내부의 용탕 위에 작용하는 것을 응고가 종료될 때까지 원활히 하기 위하여 다공질의 세라믹코어(111,121,131)를 압탕 위에 고정한 압탕을 대기압 작용 압탕이라 한다.

종래의 방법은 세라믹코어를 압탕목형 위의 자리에 꼽고 조형한 후 주형을 빼면 다공질의 세라믹 코어가 주형 내에 고정되게 된다.

그러나, 이때 세라믹코어가 주형에서 빠지는 문제도 종종 있다.

이를 해결하기 위해 세라믹코어를 소실모형압탕에 고정하여 제작하면 대기압 작용 압탕을 쉽게 얻을 수 있다.

세라믹코어 중 위로 돌출한 부분이 주물사에 고정되어 용탕이 소실모형압탕 자리를 채워도 세라믹코어는 주물사에 고정되어 제자리를 유지하게 된다.

각각의 압탕(100,110,120,130)이 효과적으로 작용하고, 급탕거리를 늘리기 위하여 각각의 압탕이 급탕을 하여야 할 주물의 각 부분의 경계부위에 냉금(chill) (50,51)을 코어 또는 외형(상형,하형)에 설치한다.

상기와 같이 냉금을 설치하는 이유는, 응고도중 냉금이 부착된 부위의 주물이 미리 응고하여 다른 압탕과의 용탕 연결을 미리 차단하여 해당 압탕으로의 지향성 응고를 도모하기 위함이다.

기존의 방법이 사형 내에 압탕을 성형하기 위하여 복잡한 형상의 목형을 제작하여야 하며 특히 압탕 목이 있는 경우 별도의 압탕목 코어를 제작하여 설치해야 되므로 준비해야 될 목형의 수도 증가하는 반면 본 발명의 경우 주물 목형의 원하는 부위에 소실모형압탕을 부착하여 압탕을 간단히 설치할 수 있으며, 압탕목도 동시에 형성된다.

종래의 압탕설치법보다 압탕 모양과 설치위치에서 자유롭고 목형이나 주형제작 시간이 단축되며, 이와 관련된 비용도 줄일 수 있다.

특히 특수한 목적으로 사용되는 압탕(예: 윌리엄스 코어)의 경우에도 설치를 더욱 용이하게 하여 사형주조 시 이용가능성이 클 것으로 기대되며, 대형물의 소실모형 주조 시에도 이용할 수 있다.

또한, 실폼 압탕 제조시에 발열제를 섞거나, 소실모형압탕표면에 발열제나 단열성 재료를 코팅하여 압탕효과를 더욱 증대시킬 수 있다.

도 1은 대형 링이나 플랜지 모양 주물을 주조하기 위하여 조립한 주형의 수직 단면도

도 2는 다공성 세라믹 코어가 설치된 본 발명의 확대도

<도면의 주요부분에 대한 명칭 및 설명>

10: 상형 20: 하형

30: 코어 40: 주물

50: 냉금 51: 냉금

100: 상부압탕 110: 측면압탕

111: 세라믹코어 120: 측면압탕

121: 세라믹코어 130: 하부압탕

131: 세라믹코어 140: 발포수지압탕모형

142: 핀구멍

Claims (8)

1. 주형제작시 응고속도 조절을 위해 주형의 소정의 위치에 설치되는 주물용 압탕에 있어서,

   용탕에 의해 녹을 수 있는 발포수지로 형성되고,

   상기 주형을 제작하기 위한 목형제작시 목형 또는 상기 목형에 내삽되는 코어의 내부에 설치되며,

   상기 목형으로부터 주형 성형시 제거되지 않아서 주형 또는 코어 내에 그대로 남아 있는 것을 특징으로 하는 소실모형압탕.
2. 제 1 항에 있어서,

   대기압작용 압탕 효과를 위하여 다공성 세라믹 코어를 소실모형압탕의 외측에 더 설치한 것을 특징으로 하는 소실모형압탕
3. 제 2 항에 있어서,

   다공성 세라믹 코어는 발포수지 압탕에서 쉽게 빠지지 않도록 발포수지와 결합되는 부분의 직경을 작게 하고, 소실모형압탕에 다공성 세라믹코어를 고정시키는 고정핀을 끼울 수 있는 핀구멍을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 소실모형압탕
4. 제 1 항에 있어서,

   발열로 인해 용탕의 응고를 늦추도록 소실모형압탕의 제조시 발열제를 더 포함시키는 것을 특징으로 하는 소실모형압탕
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 소실모형압탕의 외면에 제조시 통기도가 좋은 단열성 코팅제 또는 발열성 코팅제를 더 부착한 것을 특징으로 하는 소실모형압탕
6. 제 1 항에 있어서,

   발포수지는 폴리스틸렌 또는 PMMA(Polymethylmethacrylate)인 것을 특징으로 하는 소실모형압탕
7. 제 1 항에 있어서,

   목형 또는 주형상자 또는 코어와 결합되기 위한 결합수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소실모형압탕
8. 제 7 항에 있어서,

   결합수단은 소실모형압탕의 하부에 돌기 또는 홈이 형성되어, 목형 또는 주형상자 또는 코어에 이와 대응되어 형성된 돌기 또는 홈과 조립되도록 하는 것을 특징으로 하는 소실모형압탕