KR100541935B1 - 소실모형 주조공정에 사용되는 탕구 및 탕도의 제조방법과그에 사용되는 지그 장치 - Google Patents

Abstract

소실모형 주조공정에 사용되는 탕구 및 탕도의 제조방법과 그에 사용되는 지그 장치에 관하여 개시한다. 본 발명의 방법은, 길이 방향으로 중공이 있으며, 일단에는 요부가 형성되고 타단에는 철부가 형성된 요철 모형을 복수 개 마련하는 단계와; 요부와 철부가 결합되도록 요철 모형을 적어도 두 개 결합하여 탕구 모형 및 탕도 모형을 각각 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 중공이 있는 모형을 사용하므로써 용탕의 안정된 흐름이 유지되어 용탕의 비산, 역류 및 와류가 방지되며, 이로 인하여 작업자의 안전도가 개선되고, 용탕이 열분해시키는 스트로폼의 면적이 종래보다 적으므로 열에너지의 손실과 온도저하 등에 의해 발생되는 문제점이 해결되며, 모형에 요철을 형성하여 모형들을 결합시키므로 모형의 조립이 용이하여 생산성이 향상되고, 모형을 모형에 있어서 비도형부위와 면접촉되는 지그 장치에 설치하고 도형재를 도포하므로써 도형부위에만 도형재를 용이하게 도포할 수 있다.

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Description

소실모형 주조공정에 사용되는 탕구 및 탕도의 제조방법과 그에 사용되는 지그 장치{Method for fabricating sprue and runner used in the process of evaporative pattern casting and jig apparatus for using the same}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 탕구와 탕도 제조에 사용되는 모형을 설명하기 위한 개략도; 및

도 2는 탕구 및 탕도의 제조에 사용되는 지그 장치를 설명하기 위한 개략도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 참조번호의 설명 >

100 : 요철 모형 110 : 중공(中空)

120 : 요부(凹部) 130 : 철부(凸部)

200 : 지그 장치 210 : 철부 지그

220 : 요부 지그 230 : 장착대

본 발명은 소실모형 주조공정에 사용되는 탕구 및 탕도의 제조방법과 그에 사용되는 지그 장치에 관한 것으로서, 특히 중공과 요철부가 있는 모형을 이용한 탕구 및 탕도의 제조방법과 그에 사용되는 지그 장치에 관한 것이다.

소실모형 주조법은 친환경적, 경제성 그리고 실제 사용 제품의 표면과 비슷한 고품질의 주조면이 형성되므로 기존의 사형주조를 대신할 수 있는 주조방법으로 주목을 받고 있다.

일반적으로, 소실모형 주조 설비는 스티로폼과 같은 원료인 발포폴리스티렌(EPS; Expandable Polystyrene)이나 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA)로 이루어진 소실모형을 형성하고, 그 소실모형의 표면에 내화용 도형재를 도포시킨 다음, 이를 점결제(binder)를 넣지 않은 주물사인 무점결사(無粘結砂)에 매설하여 마련되는 주형과, 그 주형이 장입되는 플라스크를 포함하여 이루어진다.

상술한 소실모형 주조 설비를 사용하는 소실모형 주조법은, 기존의 주조방법과는 달리 무점결사속에 소실모형을 매설한 뒤 그 모형에 용탕을 주조하는 방식을 택하기 때문에, 일반 주조법과는 달리 주입되는 용탕이 스티로폼을 열분해한 뒤, 그 자리에 채워지는 형태로 진행하게 되고 최종적으로 주물의 형태로 나오게 된다.

소실모형 주조는 층류 형태의 용탕의 주입과 방향성 응고와 같은 많은 장점을 가지고 있다. 그런데, 종래 소실모형 주조에서는 용탕이 소실모형에 까지 흘러가는 유로인 탕구계의 탕구와 탕도를 스티로폼 블록(styrofoam block)으로 이루어 진 모형을 이용하여 형성하므로, 용탕이 탕구 모형과 탕도 모형을 열분해시키면서 흘러가게 되고 이로 인하여 열에너지의 손실과 온도저하 등의 문제가 발생한다.

따라서, 종래에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 일반 주조법보다 높은 온도의 용탕을 주입하고 있지만, 용탕의 온도가 높아짐으로써 주물의 불량률이 상승하고, 용탕의 주입 초기에 모형의 분해 가스압이 증가하여 용탕의 역류되며, 초기 와류형태의 유입 거동에 의한 가스 및 기타 개재물의 혼입 가능성이 높아지는 문제점을 가져온다.

한편, 이러한 문제점들을 해결할 수 있는 방안으로 탕구와 탕도의 모형을 중공이 있는 형태로 제작하는 것을 생각할 수 있으나 모형의 성형이 어려운 문제점이 있다. 그리고, 여러 개의 부분으로 분할하여 성형한 다음 조립하는 경우에는 조립시 번거로운 수작업으로 생산성이 저하되는 문제점과, 딥핑(dipping) 방식으로 도형하는 경우에 도형부위와 비도형부위를 구분하여 도형시키기 어려운 문제점이 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 중공이 있는 탕구 모형 및 탕도 모형의 조립과 도형이 용이한 탕구 및 탕도의 제조방법과 이에 사용되는 지그 장치를 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 소실모형 주조공정에 사용되는 탕구 및 탕도의 제조방법은: 발포 성형재에 길이 방향으로는 중공(中空)을 형성하고 상기 길이 방향의 일단에는 요부(凹部)를 형성하며 타단에는 철부(凸部)를 형성하여 이루어진 요철 모형을 복수 개 마련하는 단계와; 상기 요철 모형의 양단을 제외한 외면에 각각 도형제를 도포하는 단계와; 상기 요부와 상기 철부가 결합되도록 상기 요철 모형을 적어도 두 개 끼워맞춤하여 탕구 모형 및 탕도 모형을 각각 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 예에 따른 소실모형 주조공정에 사용되는 탕구 및 탕도의 제조방법은: 발포 성형재에 길이 방향으로는 중공(中空)을 형성하고 상기 길이 방향의 일단에는 요부(凹部)를 형성하며 타단에는 철부(凸部)를 형성하여 이루어진 요철 모형을 복수 개 마련하는 단계와; 상기 요부와 상기 철부가 결합되도록 상기 요철 모형을 적어도 두 개 끼워맞춤하여 탕구 모형 및 탕도 모형을 각각 형성하는 단계와; 상기 요철 모형의 양단을 제외한 외면에 도형제를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 각각의 예에서, 상기 요철 모형들은 접착제 또는 종이 테이프를 이용하여 결합시키는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 탕구 및 탕도의 제조방법에 사용되는 지그 장치는: 상기 요부와 결합되는 철부가 있는 철부 지그와; 상기 철부와 결합되는 요부가 있는 요부 지그와; 상기 철부 지그와 상기 요부 지그가 상기 요철 모형의 길이만큼 또는 상기 요철 모형들이 복수 개 결합된 길이만큼 이격되어 대향하도록 장착되는 지그 장착대가 구비되는 것을 특징으로 한다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 탕구와 탕도 제조에 사용되는 모형을 설명하기 위한 개략도이고, 도 2는 탕구 및 탕도의 제조에 사용되는 지그 장치를 설명하기 위한 개략도이다.

도 1을 참조하면, 먼저 발포 성형제 예컨대, 발포폴리스티렌(EPS; Expandable Polystyrene)스티로폼(이하에서, 스티로폼이라 한다)으로 이루어지며 내부에 길이 방향으로 중공(中空)(110)이 있는 동일한 모양의 복수 개의 모형(100)을 마련한다. 이 때, 각각의 모형(100)에는 결합이 용이하도록 길이 방향의 일단에는 요부(凹部)(120)가 형성되고 타단에는 철부(凸部)(130)가 형성되도록 성형된다. 이하에서, 요철 모형이라 한다. 요철 모형의 요부, 철부 및 중공은 그러한 형상이 있는 금형 등을 이용하여 성형됨으로써 형성되지만, 반드시 이에 국한되는 것은 아니고 칼 등을 이용하여서도 형성할 수 있다.

다음에, 접착제 또는 종이 테이프를 이용하여, 제1 요철 모형의 요부에는 제2 요철 모형의 철부를 결합시키고, 제1 요철 모형의 철부에는 제3 요철 모형의 요부를 각각 결합시키며, 원하는 길이가 될 때까지 동일한 방식으로 제4, 제5‥의 요철 모형을 각각 결합시킨다.

결합된 요철 모형(100)들에 형성된 모든 중공(110)들은 결합되어 하나의 용탕의 통로가 된다. 결합된 요철 모형(100)들을 수직으로 세워서 사용하면 탕구 모형이 되고, 수평으로 뉘어서 사용하면 탕도 모형이 된다.

탕구와 탕도는 상술한 요철 모형(100)과, 요철 모형 외면에 도포되는 도형재(미도시)와, 도형재 외측에 채워지는 주물사(미도시)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 도형재의 도포는 상술한 요철 모형(100)을 마련하는 단계와 요철 모형(100)들을 결합하는 단계 사이에 이루어지거나, 요철 모형(100)들을 결합하는 단계 이후에 이루어질 수 있지만, 요철 모형들을 결합하는 단계 이후에는 모형의 길이가 길어지므로 작업의 특성상 요철 모형을 마련하는 단계와 요철 모형들을 결합하는 단계 사이에 도형재를 도포하는 것이 바람직하다.

따라서, 용탕이 탕구 모형에 주입되면 탕구 모형과 탕도 모형에 형성된 중공을 따라 흐르게 되고, 용탕에 의하여 탕구 모형과 탕도 모형을 이루는 스티로폼이 소실되어 희망하는 탕구와 탕도가 형성된다.

한편, 도형재는 요철 모형(100)에 있어서 요부(120) 및 철부(130)가 있는 양단을 제외한 외면에만 도포되어야 하므로 작업이 복잡하다. 이하에서, 도형재의 도포에 사용되는 지그 장치에 대하여 설명한다.

도 1과 결부하여 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 지그 장치(200)는, 상술한 요철 모형(100)의 요부(120)와 결합되는 철부가 있는 철부 지그(210)와, 요철 모형(100)의 철부(130)와 결합되는 요부가 있는 요부 지그(220)와, 철부 지그(210) 및 요부 지그(220)가 장착되는 장착대(230)로 이루어진다. 지그 장착대(230)에는 철부 지그(210)와 요부 지그(220)가 요철 모형(100)의 길이만큼 또는 요철 모형(100)들이 복수 개 결합된 길이만큼 이격되어 대향하도록 장착되게 된다. 따라서, 철부 지그(210)와 요부 지그(220) 사이의 거리는 조정 가능하도록 지그 장착대(230)가 형성된다.

이와 같이, 요철 모형(100)의 요부(120) 및 철부(130)가 철부 지그(210) 및 요부 지그(220)와 각각 면접촉하므로, 요철 모형(100)을 지그 장치(200)에 설치한 다음 도형재를 도포하면 요철 모형(100)에 있어서 요부(120) 및 철부(130)가 형성 된 양단을 제외한 외면에만 용이하게 도포할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 초기에 유입된 용탕이 탕구 모형 및 탕도 모형에 형성된 중공을 통하여 흐르게 되므로, 용탕의 안정된 흐름이 유지되어 용탕의 비산, 역류 및 와류가 방지되며, 이로 인하여 작업자의 안전도가 개선되고, 용탕이 열분해시키는 스티로폼의 면적이 종래보다 적으므로 열에너지의 손실과 온도저하 등에 의해 발생되는 문제점이 해결되며, 원하는 조건의 건전한 주물을 얻을 수 있다.

나아가, 모형에 요철을 형성하여 모형들을 결합시키므로 모형의 조립이 용이하여 생산성이 향상된다.

더 나아가, 모형을 모형에 있어서 비도형부위와 면접촉되는 지그 장치에 설치하고 도형재를 도포하므로써 도형부위에만 도형재를 용이하게 도포할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예들에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.

Claims (5)

1. 발포 성형재에 길이 방향으로는 중공(中空)을 형성하고 상기 길이 방향의 일단에는 요부(凹部)를 형성하며 타단에는 철부(凸部)를 형성하여 이루어진 요철 모형을 복수 개 마련하는 단계와;

   상기 요철 모형의 양단을 제외한 외면에 각각 도형제를 도포하는 단계와;

   상기 요부와 상기 철부가 결합되도록 상기 요철 모형을 적어도 두 개 끼워맞춤하여 탕구 모형 및 탕도 모형을 각각 형성하는 단계를 포함하는 소실모형 주조공정에 사용되는 탕구 및 탕도의 제조방법.
2. 삭제
3. 발포 성형재에 길이 방향으로는 중공(中空)을 형성하고 상기 길이 방향의 일단에는 요부(凹部)를 형성하며 타단에는 철부(凸部)를 형성하여 이루어진 요철 모형을 복수 개 마련하는 단계와;

   상기 요부와 상기 철부가 결합되도록 상기 요철 모형을 적어도 두 개 끼워맞춤하여 탕구 모형 및 탕도 모형을 각각 형성하는 단계와;

   상기 요철 모형의 양단을 제외한 외면에 도형제를 도포하는 단계를 포함하는 소실모형 주조공정에 사용되는 탕구 및 탕도의 제조방법.
4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 요철 모형들은 접착제 또는 종이 테이프를 이용하여 결합시키는 것을 특징으로 하는 소실모형 주조공정에 사용되는 탕구 및 탕도의 제조방법.
5. 제 1항 또는 제 3항에 따른 소실모형 주조공정에 사용되는 탕구 및 탕도의 제조방법에 사용되는 지그 장치는,

   상기 요부와 결합되는 철부가 있는 철부 지그와;

   상기 철부와 결합되는 요부가 있는 요부 지그와;

   상기 철부 지그와 상기 요부 지그가 상기 요철 모형의 길이만큼 또는 상기 요철 모형들이 복수 개 결합된 길이만큼 이격되어 대향하도록 장착되는 지그 장착대가 구비되는 것을 특징으로 하는 지그 장치.

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