KR100846818B1 - 주형의 제조 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

복잡한 형상의 주형을 안정된 품질로 얻을 수 있는 주형의 제조 장치 및 방법을 제공한다. 이 제조 방법에는, 내부에 캐비티를 가지는 몰드와, 증기 공급 유닛과, 캐비티에의 증기 흡기로와, 복수개의 증기 배출로와, 증기 배출로에 배치되고, 캐비티로부터 배출되는 증기량을 조절하는 유량 조정 수단과, 유량 조정 수단을 제어하는 제어 수단을 구비한 장치가 사용된다. 내화 골재에 바인더 수지를 피복하여 이루어지는 레진코티드샌드를 가열된 몰드의 캐비티 내에 충전한 후, 캐비티 내에 과열 수증기를 공급한다. 이 때, 캐비티 내에 과열 수증기가 균일하게 충전되도록 유량 조정 수단이 제어 수단에 의해 제어된다.

주형, 캐비티, 수증기, 공극률, 레진코티드샌드, 경화, 온도 센서,

Description

주형의 제조 장치 및 그 제조 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PRODUCING CASTING MOLD}

본 발명은, 주조에 사용되는 주형의 제조 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 내화 골재에 열강화성 수지 등의 점결제(粘結劑)를 코팅하여 이루어지는 레진코티드샌드(resin-coated sand)를, 가열한 금형의 캐비티(cavity) 내에 불어넣어, 점결재를 열경화시켜서 주형을 제조하는 방법이 알려져 있다. 이 방법에 의하면, 높은 생산성과 안정된 품질의 주형을 제조할 수 있지만, 금형을 높은 온도로 가열할 필요가 있고, 페놀 수지 등의 점결제가 경화할 때의 급격한 반응에 따라 암모니아 가스나 포름알데히드 등의 유독 물질이 발생하여, 작업 환경의 악화를 초래하는 문제가 있었다.

이들 문제점을 개선하기 위한, 예를 들면, 일본 공개 특허 공보 2000-107835호에 작업 환경의 악화를 방지하는 동시에, 보다 단시간에 안정적인 주형을 제조할 수 있는 방법이 개시되어 있다. 이 방법은, 레진코티드샌드를 금형 내에 충전한 후, 과열 수증기를 금형 내에 불어넣음으로써 점결제를 순간적으로 경화시키는 것을 특징으로서 하며, 금형에 접해 있지 않은 내측의 레진코티드샌드에 순간적으로 증기의 열이 전해지므로, 금형의 가열 온도를 종래보다 낮게 설정해도 단시간에 주 형을 제조할 수 있고, 유독 가스의 발생도 대폭 저감할 수 있는 장점이 있다.

그러나, 복잡한 형상의 주형을 제조하는 경우는, 금형의 캐비티에 충전된 레진코티드샌드의 구석구석까지 균일하게 과열 수증기를 공급하기 곤란하며, 경화 불충분으로 인하여 주형의 품질에 편차가 생길 우려가 있다. 또한, 금형에 충전된 레진코티드샌드의 공극률이 낮은 경우는, 공극률이 높은 경우보다 과열 수증기가 통과하기 어렵고, 충전된 레진코티드샌드에의 균일한 열공급을 행하기 곤란한 문제도 있다.

따라서, 본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 작업 환경의 안전성과 높은 제조 효율을 유지하면서, 복잡한 형상의 주형을 제조하는 경우에도 안정된 품질의 주형을 얻을 수 있는 주형의 제조 방법을 제공하는 것이다.

즉, 본 발명의 주형의 제조 장치는, 이하의 구성을 포함한다:

내부에 캐비티를 가지는 몰드;

과열 수증기를 캐비티 내에 공급하는 증기 공급 수단;

상기 캐비티로부터 과열 수증기를 배출하는 복수개의 증기 배출로;

상기 증기 배출로 중 하나 이상에 배치되고, 캐비티로부터 배출되는 증기량을 조절하는 유량 조정 수단;

캐비티 내에 과열 수증기가 균등하게 충전되도록 유량 조정 수단을 제어하는 제어 수단.

본 발명의 제조 장치에 있어서, 증기 배출로의 각각의 입구 부근에 온도 센서를 배치하고, 제어 수단은, 온도센서에 의해 검출된 온도가 소정의 온도 범위 내가 되도록 유량 조정 수단을 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 유량 조정 수단은, 전자기 밸브를 포함하고, 제어 수단은 전자기 밸브의 개구량을 제어하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 제조 장치는, 복수개의 증기 배출로 중 하나 이상에 접속되는 흡인 펌프를 구비하고, 제어 수단은 흡인 펌프의 배기량을 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명의 특히 바람직한 실시예로서, 유량 조정 수단은, 전자기 밸브를 구비하고, 복수개의 증기 배출로가 말단에서 합류함으로써 형성되는 배기구에 흡인 펌프가 접속되고, 제어 수단은 전자기 밸브의 개구량 및 흡인 펌프의 배기량을 제어한다. 이 구성에 의하면, 후술하는 바와 같이, 본 발명의 목적을 보다 효과적으로 달성할 수 있다.

또한, 제어 수단은, 캐비티 내에 충전된 레진코티드샌드의 공극률에 기초하여 상기 유량 조정 수단을 제어하는 것이 바람직하다. 레진코티드샌드의 공극률은, 캐비티 내에 충전된 레진코티드샌드에의 증기의 침투에 큰 영향을 미치므로, 이 파라미터에 기초한 제어는, 캐비티 내에서의 온도 분포의 균일성을 더욱 개선하는데 효과적으로 이용된다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 목적을 달성하기 위한 제조 방법을 제공하는 것이다. 즉, 본 발명의 제조 방법은, 상기 제조 장치를 사용하여, 내화 골재에 바인더 수지를 피복하여 이루어지는 레진코티드샌드를 가열된 몰드의 캐비티 내에 충전하는 단계와, 상기 레진코티드샌드의 경화 가능 온도 또는 그 이상의 온도로, 증기압이 1. 5 ∼ 10mkf/cm²인 과열 수증기를 상기 캐비티 내에 불어넣고, 레진코티드샌드를 경화시키는 단계를 포함하고, 상기 경화 단계에 있어서, 캐비티 내에 과열 수증기가 균일하게 충전되도록 유량 조정 수단을 제어 수단에 의해 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 제조 방법에 있어서는, 제어 수단에 의한 유량 조정 수단의 제어 파라미터로서, 증기 배출로 내의 온도 및 캐비티에 충전된 레진코티드샌드의 공극률 중 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 이들 파라미터를 제어함으로써, 몰드의 캐비티 내에 우수한 신뢰성으로 균일한 온도 분포를 제공할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적 및 효과는, 이하의 실시예에 의하여 명확하게 이해할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주형의 제조 장치의 개략도이다.

도 2의 (a)는 레진코티드샌드의 좁은 입도 분포를 나타낸 그래프이다.

도 2의 (b)는 좁은 입도 분포를 가지는 레진코티드샌드의 충전 상태를 나타낸 개략도이다.

도 3의 (a)는 레진코티드샌드의 넓은 입도 분포를 나타낸 그래프이다.

도 3의 (b)는 넓은 입도 분포를 가지는 레진코티드샌드의 충전 상태를 나타낸 개략도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주형의 제조 장치 및 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.

본 실시예의 주형의 제조 장치는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 그 내부에 원하는 형상의 캐비티(40)를 구비하는 몰드(1)와, 레진코티드샌드를 캐비티 내에 공급하는 샌드 공급 유닛(3)과, 과열 수증기를 캐비티 내에 공급하는 증기 공급 유닛(7)과, 증기 공급 유닛(7)으로부터 과열 수증기를 캐비티(40) 내에 공급하는 증기 흡입로(10)와, 캐비티로부터 과열 수증기를 배출하는 복수개의 증기 배출로(20, 21, 22)와, 증기 배출로의 각각에 배치되는 전자기 밸브(30, 31, 32)와, 증기 배출로가 말단에서 합류함으로써 형성되는 배기구에 접속되는 흡인 펌프(5)와, 캐비티 내에 과열 수증기가 균일하게 충전되도록 전자기 밸브 및 흡인 펌프를 제어하는 제어 유닛(4)을 주요 요소로 하여 구성된다. 도면 중, 번호 2는, 캐비티 내에 충전된, 내화 골재에 열강화성 수지 등의 점결제를 피복하여 이루어지는 레진코티드샌드이며, 번호 60은, 몰드 가열용 히터이다. 또한, 흡인 펌프의 상류측에는 필요에 따라 서지 탱크를 설치해도 된다.

몰드를 구성하는 재료로서는, 금속 재료나 내열성 수지 재료를 사용할 수 있다. 몰드의 구조 및 형상에 대하여는 특별한 제약을 두지는 않는다. 예를 들면, 복수개의 세그먼트 형에 의해 구성되며, 이들을 일체로 연결함으로써 내부에 원하는 형상의 캐비티를 제공하는 몰드를 사용할 수 있다. 도 1에 나타낸 몰드는, 상형와 하형으로 분할 가능하며, 상형와 하형을 연결한 상태에서 내부에 캐비티(40) 가 형성된다.

샌드 공급 유닛(3)은, 레일(80) 상에서 슬라이드시킴으로써, 증기 흡입로(10)에 연결시킬 수 있다. 증기 흡입로(10)는, 샌드 공급 유닛(3)이 연결되는 경우, 레진코티드샌드(2)를 캐비티(40) 내에 사출하기 위한 샌드 공급로로서 사용된다.

증기 공급 유닛(7)은, 예를 들면, 110℃ ∼ 180℃의 온도의 수증기를 생성할 수 있는 증기 발생기(70)와, 증기 발생기(70)로부터 공급되는 증기압을 대폭 증가시키지 않고도, 증기 온도를 높여서 과열 수증기를 생성하는 가열기(72)를 포함한다. 증기를 과열시키기 위하여 마이크로파를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고,과열 수증기는, 포화 증기를 더 가열하여 그 포화 온도 이상으로 높인 것으로서 정의되며, 본 발명에서는, 증기압이 1.5 ∼ 10kgf/cm²로, 온도가 150℃ ∼700℃, 보다 바람직하게는 200℃ ∼600℃의 과열 수증기를 캐비티 내에 공급하는 것이 바람직하다.

그리고, 도 1에 나타낸 바와 같이, 세그먼트 형을 연결함으로써 내부에 캐비티(40)를 형성하는 경우는, 연결부를 통한 과열 수증기의 누출을 방지하기 위하여, 연결부에 실링재를 설치하는 것이 바람직하다. 특히, 몰드의 연결부에 발포 고무 로 이루어지는 실링재를 배치 가능한 오목부를 형성하는 동시에, 실링재에 공기를 주입하기 위한 공기 공급로를 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우는, 오목부에 배치한 실링재에 공기 공급로를 통하여 공기를 주입하여 팽창시키고, 팽창된 발포 고 무를 세그먼트 형의 연결면에 강하게 가압함으로써,과열 수증기의 누출을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 주위의 작업 환경을 악화시키지 않고 안전하게 주형의 제조를 행할 수 있다.

유량 조정 수단인 전자기 밸브(31, 32, 33)의 각각의 개구량은, 대응하는 증기 배출로의 입구 부근에 배치된 온도센서(50, 51, 52)의 출력에 기초하여, 제어 유닛에 의해 제어된다. 즉, 각 증기 배출로로 인입되는 증기의 양은, 대응하는 전자기 밸브의 개구량에 따라 증감한다. 따라서, 복잡한 형상의 캐비티의 증기가 도달하기 곤란한 부분에 증기 배출로를 설치하고, 증기 배출로에 설치된 온도 센서에 의해 검출된 온도가 원하는 온도 범위 내가 되도록 전자기 밸브의 개구량을 제어함으로써, 캐비티의 구석구석까지 균일하게 증기를 도달하도록 할 수 있다.

또한, 캐비티 내에 충전된 레진코티드샌드(2)의 공극률을 전자기 밸브의 제어 파라미터에 포함시키면, 캐비티 내에 증기를 보다 균일하게 충전하는 관점에서 보면 바람직하다. 즉, 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 레진코티드샌드(2)의 입도 분포가 좁은 경우는, 충전된 레진코티드샌드의 입자 사이에 비교적 큰 간극이 형성되므로, 공극률이 상대적으로 커진다. 이 경우, 캐비티 내에 공급된 과열 수증기는 이들 공극을 통하여 레진코티드샌드 내에 침투하기 쉽고, 증기 배출로(20)로부터의 증기 배출량이 많아지므로, 결과적으로 증기 배출로(21, 22)에 공급되는 증기량이 감소할 우려가 있다. 그래서, 본 발명에 있어서는, 증기 배출로(20)에 배치된 전자기 밸브의 개구량을 줄임과 동시에, 증기 배출로(21, 22)에 배치된 전자기 밸브의 개구량을 증가시키도록 이들 전자기 밸브의 동작이 제어 유 닛에 의해 제어된다.

한편, 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 레진코티드샌드의 입도 분포가 넓은 경우는, 충전된 레진코티드샌드의 비교적 큰 입경의 입자 사이에 입경이 작은 입자가 충전되므로, 공극률은 상대적으로 작아진다. 이 경우, 캐비티 내에 공급된 과열 수증기는 레진코티드샌드 내에 침투하기 곤란하며, 레진코티드샌드의 입도 분포가 좁은 경우에 비해 증기 배출로(20)에 배치된 전자기 밸브의 개구량을 크게 설정할 필요가 있다. 그 결과, 증기 배출로(21, 22)로부터의 증기 배출량이 적어질 가능성이 있으므로, 흡인 펌프는 배기량이 커지도록 제어된다. 요컨데, 증기 배출로(20)의 입구 부근에의 증기의 도달을 확보하기 위해, 증기 배출로(20)에 배치된 전자기 밸브의 개구량을 약간 크게 설정하고, 한편, 증기 배출로(21, 22)의 입구에 이르는 증기량을 확보하기 위해, 증기 배출로(21, 22)에 배치된 전자기 밸브의 개구량을 충분히 크게 설정하는 동시에 흡인 펌프의 배기량을 증가시키도록 전자기 밸브 및 흡인 펌프의 동작이 제어 유닛(4)에 의해 제어된다.

또한, 두꺼운 주형을 제조하는 경우, 캐비티 내에 충전된 레진코티드샌드의 중심부에의 열공급이 불충분하게 되고, 가열된 몰드의 내 표면에 접하는 레진코티드샌드만 경화될 우려가 있다. 종래에는, 이 문제를 해소하기 위해 몰드로서 금형을 사용하여 이것을 고온으로 가열하였으므로, 점결제가 경화할 때의 유독 가스의 발생에 의한 작업 환경의 악화를 피할 수 없었다. 그러나, 본 발명에 의하면, 강제적으로 증기 배출로에 증기를 흡인함으로써 캐비티 내에 충전된 레진코티드샌드의 중심부에도 신속하고도 균일하게 열공급을 행할 수 있으므로, 종래에 비해 몰드 를 고온으로 가열할 필요가 없고, 보다 안전한 작업 환경하에서 주형을 제조할 수 있음과 동시에, 금속 이외의 내열성 수지 재료제의 몰드를 사용할 수 있다. 결과적으로, 몰드의 설계 자유도의 증가와 제조 비용의 저감을 도모할 수 있다.

그리고, 몰드에 충전된 레진코티드샌드의 공극률은, 예비 실험에 의해 사전에 구해두고, 상기 공극률을 제어 유닛(4)에 설치한 입력 수단(도시하지 않음)을 통하여 입력함으로써, 공극률도 가미하여 전자기 밸브의 개구량을 결정하는 것도 바람직하다. 공극률은, 예를 들면, 다음의 방법으로 측정한 수치로서 정의된다.

먼저, 200ml의 메스 실린더에 물: 메탄올 = 7: 3(중량비)의 혼합 용액 100ml를 넣고, 이것에 다른 메스 실린더로 측정한 레진코티드샌드 10Oml를 서서히 첨가한 후에 밀폐하고, 기포가 나오지 않는 것을 확인한 후 메스 실린더의 액면을 판독하고, 이 수치(M ml)와 200ml의 눈금의 차이를 공극률로서 정의한다. 따라서, 공극률(%) = 200 - M으로 정의된다. 사용하는 용액으로서는, 상기 물과 메탄올의 혼합 용액 외에, 물에 계면활성제를 첨가한 것이나, 다른 액체를 사용해도 된다.

상기한 장치를 사용한 주형의 제조 방법에 대하여 이하에서 상세하게 설명한다. 먼저, 레진코티드샌드(2)를 샌드 공급 유닛(3)에 의해 가열된 몰드(1) 내에 충전한다. 레진코티드샌드는, 내화 골재에 열강화성 수지 등의 점결제(바인더 수지)를 피복하여 이루어지고, 열강화성 수지로서는, 예를 들면, 페놀 수지, 프란 수지, 이소시아네이트 화합물, 아민폴리올 수지, 폴리에테르폴리올 수지 등을 사용할 수 있다. 몰드의 가열 온도는, 사용하는 레진코티드샌드의 경화 가능 온도 또는 그 이상의 온도로 설정하는 것이 바람직하고, 예를 들면, 130℃ ∼ 200℃이다.

다음에, 레진코티드샌드(2)의 경화 가능 온도 또는 그 이상의 온도, 바람직하게는 200℃ ∼ 600℃의 온도로, 증기압이 1.5 ∼ 10mkf/cm²인 과열 수증기를, 증기 공급 유닛(7)에 의해 몰드(1)의 캐비티(40) 내에 불어넣고, 레진코티드샌드를 경화시킨다. 불어넣어진 과열 수증기는, 캐비티 내의 레진코티드샌드를 경화에 필요한 온도로 균일하게 가열한 후, 캐비티로부터 증기 배출로(20, 21, 22)를 통하여 배출된다. 이 때, 캐비티 내에 과열 수증기가 균일하게 충전되도록 전자기 밸브(30, 31, 32) 및 흡인 펌프(5)가 제어 유닛(4)에 의해 제어된다.

본 발명에 의하면, 과열 수증기를 사용하여, 캐비티 내에 공급된 증기를 복수개 부분에 설치된 증기 배출로에 강제적으로 흡인함으로써, 캐비티 전체에 균일하게 증기를 충전할 수 있으므로, 복잡한 형상의 주형을 제조하는 경우라도, 주형의 경화 처리에 필요한 시간을 대폭 단축할 수 있는 것과 동시에, 품질의 불균일을 억제하여 균질인 주형을 안정적으로 공급할 수 있다. 또한, 상기한 온도의 과열 수증기를 사용하여 열강화성 수지점결제를 경화시키므로, 암모니아나 포름알데히드, 페놀 등의 유독 가스의 발생을 현저하게 저감할 수 있다. 또한, 만일 미량의 유독 가스가 발생해도, 증기에 흡수되어 배기 되는의로, 작업 환경을 악화시키는 악취의 발생을 방지하는 것이 가능하다. 이와 같이, 작업 환경의 악화를 방지하면서, 주형의 제조 효율의 개선과 수율의 향상을 달성할 수 있다.

과열 수증기의 공급을 레진코티드샌드가 경화할 때까지 계속한 후, 경화한 레진코티드샌드로 이루어지는 주형을 몰드로부터 인출한다. 얻어진 주형 내에 수 분이 잔류하는 것을 방지하기 위해, 후속 공정으로서 주형을 건조기에 의해 건조 해도 된다. 그리고, 본 발명에 의하면, 복잡한 형상의 캐비티 전체에 균일하게 공급된 증기는, 증기 배출로를 통하여 강제적으로 제거되고, 주형의 내부에서 증기가 응결하기 어렵기 때문에, 이 건조 공정을 생략하는 것이 가능하다.

본 실시예에 있어서는, 레진코티드샌드 및 과열 증기를 단일의 공급로를 통하여 캐비티 내에 도입하였지만, 캐비티의 형상이나 사이즈에 따라, 복수개의 공급로를 통하여 레진코티드샌드 및 과열 증기를 캐비티 내에 도입하여도 된다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 3개의 증기 배출로를 가지는 장치에 대하여 설명하였으나, 캐비티의 형상으로 따라, 2개 또는 4개 이상의 증기 배출로를 적소에 설치해도 된다. 또한, 전자기 밸브는 반드시 모든 증기 배출로에 설치할 필요는 없다. 또한, 소정의 증기 배출로의 말단에만 흡인 펌프를 설치해도 된다.

(실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1 내지 비교예 3)

이하에서 본 발명을 실시예에 따라서 구체적으로 설명한다.

본 실시예에서 사용하는 레진코티드샌드를 다음과 같이 조제하였다. 먼저, 반응 용기에 페놀을 680중량부, 37% 포르말린을 680중량부, 헥사메틸테트라민을 101중량부의 혼합물을 넣어, 약 60분에 걸쳐서 70℃까지 온도를 상승하고, 그대로 5시간 방치하여 반응시켰다. 얻어진 반응 생성물을 100Torr에서 90℃까지 감압 탈수한 후, 냉각하여 연화점이 80℃인 레졸형 페놀 수지를 얻었다.

다음에, 145℃로 가열한 플래터리샌드(Flattery Sand) 30kg를 월 믹서(Wahl mixer)에 넣어 상기 레졸형 페놀 수지를 450g 더하여 30초간 혼련하였다. 그 후, 450g의 물을 첨가하고, 모래입자가 붕괴할 때까지 혼련하였다. 또한, 스테아린산칼슘 30g를 첨가하여 30초간 혼련한 후, 폭기(areation)하여 수지량이 중량비로 1.5%인 레진코티드샌드를 얻었다. 상기 레진코티드샌드의 공극률은 42%였다.

주형의 제조에는 도 1의 장치를 사용하였다. 160℃로 가열한 금형(1)의 캐비티(40)에, 증기 흡입로(10)에 접속한 샌드 공급 유닛(3)으로부터 상기 레진코티드샌드(2)를 2.5MPa의 압력으로 사출하였다. 다음에, 샌드 공급 유닛(3)을 증기 흡입로(10)로부터 분리하고, 증기 공급 유닛(7)을 증기 흡입로(10)에 접속하였다. 증기 발생기(70)에 의해 7kgf/cm²의 압력하에서 165℃의 포화 수증기를 생성하고, 가열기(72)를 사용하여 포화 수증기를 과열하여 400℃의 과열 수증기를 얻었다. 상기 과열 증기를 레진코티드샌드가 충전된 금형(1)의 캐비티(40) 내에 10, 20, 30초간 공급하여 주형을 제조하였다. 그리고, 비교예1 내지 비교예3에서는, 캐비티 형상이 동일하지만, 유량 조정 수단인 전자기 밸브, 흡인 펌프 및 제어 유닛을 구비하지 않은 장치를 사용하여 주형을 제조하였다.

[표 1]

	증기 공급 시간 (초)	증기 배출로의 온도			주형의 품질
		20	21	22
실시예 1	10	115	113	115	○
실시예 2	20	123	122	121	○
실시예 3	30	132	130	129	○
비교예 1	10	125	82	79	×
비교예 2	20	134	93	90	×
비교예 3	30	138	108	110	△

표 1에 각 증기 배출로(20, 21, 22)의 입구 부근의 온도 및 금형으로부터 인출한 주형의 평가 결과를 나타낸다. 주형의 평가 기준으로서, 「○」은 양호한 주 형인 것을 나타내고, 「△」은 주형의 일부에 미경화 부분이 있는 것을 나타내고, 「×」는 주형으로서 사용 불가능인 것을 나타내고 있다.

실시예 1 내지 실시예 3에 있어서는, 증기 배출로의 온도가 비교적 균일하고, 증기의 공급 시간이 짧은 경우라도 캐비티 내를 균일하게 가열할 수 있고, 품질이 안정된 주형을 제조할 수 있었다. 이에 비하여, 비교예 1 내지 비교예3에 있어서는, 증기 배출로에의 증기의 흡인이 제어되어 있지 않으므로, 증기 배출로(21, 22)의 입구 부근의 온도가 낮고, 증기 공급 시간을 길게 설정하면 품질이 약간 개선되지만, 증기의 공급 시간이 짧은 경우에는 캐비티 내의 불균일인 온도 분포에 기인하여 주형의 불량이 발생한다.

이와 같이, 본 실시예의 결과는, 복잡한 형상을 가지는 주형을 단시간의 증기 공급에 의해 안정적으로 제조할 수 있음을 나타내고 있다.

(실시예 4 내지 실시예 6 및 비교예 4 내지 비교예6)

실시예 1 내지 실시예3에서 사용한 플래터리샌드 대신, 유니민 90(Unimin 90)을 사용한 것 외에는, 실시예 1 내지 실시예 3과 마찬가지로 하여 레진코티드샌드를 조제하였다. 그리고, 상기 레진코티드샌드의 공극률은 37%였다. 상기 레진코티드샌드를 사용하여, 실시예 1 내지 실시예3과 마찬가지로 하여 주형을 제조하였다. 마찬가지로, 상기 레진코티드샌드를 사용하여, 비교예 1 내지 비교예 3과 마찬가지로 하여 주형을 제조하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.

[표 2]

	증기 공급 시간 (초)	증기 배출로의 온도			주형의 품질
		20	21	22
실시예 4	10	108	107	106	○
실시예 5	20	118	113	113	○
실시예 6	30	125	122	123	○
비교예 4	10	114	85	87	×
비교예 5	20	123	89	91	×
비교예 6	30	131	93	94	×

본 발명에 의하면, 증기 배출로의 온도를 비교적 균일하게 제어하여 캐비티내를 균일하게 가열할 수 있으므로, 공극률이 보다 작은 레진코티드샌드를 사용하였음에도 불구하고, 품질이 안정된 주형을 제조할 수 있었다. 한편, 비교예 4 내지 비교예 6에 있어서는, 레진코티드샌드의 공극률의 저하에 의해, 캐비티 내의 온도 분포가 불균일하게 됨과 동시에, 상기 공급 시간을 가장 길게 설정하더라도, 증기 배출로(21, 22) 부근의 온도를 충분히 높일 수 없으며, 결과적으로 금번에 채용한 증기 공급 시간 내에서는 사용 가능한 주형을 제조할 수 없었다.

이와 같이, 본 실시예의 결과는, 공극률이 낮은 레진코티드샌드를 사용한 경우라 하더라도, 복잡한 형상을 가지는 주형을 단시간의 증기 공급에 의해 효율적으로 제조할 수 있음으로 나타내고 있다.

본 발명은, 복잡한 형상의 주형을 제조하는 경우에, 구조가 복잡한 부분에 대한 과열 수증기의 공급량을 증가시킴으로써, 몰드 내의 레진코티드샌드를 균일하게 경화시킬 수 있는 특별한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 일본 공개 특허 공보 2000-107835호에 기재된 고온의 과열 수증기를 사용한 주형의 제조 방법에 의해서도 파급되는 장점을 손상시키지 않고, 각종 형상의 주형 제조에 유연하게 대처할 수 있고, 품질의 편차가 적은 주형을 안정적이면서도 효율적으로 제조할 수 있다. 이와 같이, 본 발명은, 과열 수증기를 사용한 주형의 제조 방법의 새로운 이용의 확대를 가져올 것으로 기대된다.

Claims (10)

1. 내부에 캐비티를 가지는 몰드와,

   과열 수증기를 상기 캐비티 내에 공급하는 증기 공급 수단과,

   상기 캐비티로부터 과열 수증기를 배출하는 복수개의 증기 배출로와,

   상기 복수개의 증기 배출로 중 하나 이상에 배치되고, 캐비티로부터 배출되는 증기량을 조절하는 유량 조정 수단과,

   캐비티 내에 과열 수증기가 균일하게 충전되도록 유량 조정 수단을 제어하는 제어 수단

   을 포함하여 구성되는 주형의 제조 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 배출로의 각각의 입구 부근에 배치된 온도 센서를 포함하고, 상기 제어 수단은, 상기 온도 센서에 의해 검출된 온도가 소정의 온도 범위 내가 되도록 상기 유량 조정 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 주형의 제조 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 유량 조정 수단은 전자기 밸브를 포함하고, 상기 제어 수단은 상기 전자기 밸브의 개구량을 제어하는 것을 특징으로 하는 주형의 제조 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 복수개의 증기 배출로 중 하나 이상에 접속되는 흡인 펌프를 포함하고, 상기 제어 수단은 상기 흡인 펌프의 배기량을 제어하는 것을 특징으로 하는 주형의 제조 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 유량 조정 수단은, 전자기 밸브를 포함하고, 상기 복수개의 증기 배출로가 말단에서 합류함으로써 형성되는 배기구에 상기 흡인 펌프가 접속되고, 상기 제어 수단은 상기 전자기 밸브의 개구량 및 상기 흡인 펌프의 배기량을 제어하는 것을 특징으로 하는 주형의 제조 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 제어 수단은, 캐비티 내에 충전된 레진코티드샌드의 공극률에 기초하여 상기 유량 조정 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 주형의 제조 장치.
7. 내부에 캐비티를 가지는 몰드와,

   과열 수증기를 캐비티 내에 공급하는 증기 공급 수단과,

   상기 캐비티로부터 과열 수증기를 배출하는 복수개의 증기 배출로와,

   상기 복수개의 증기 배출로 중 하나 이상에 배치되고, 캐비티로부터 배출되는 증기량을 조절하는 유량 조정 수단과,

   상기 유량 조정 수단을 제어하는 제어 수단

   을 구비하는 장치를 사용한 주형의 제조 방법으로서,

   상기 제조 방법은, 내화 골재에 바인더 수지를 피복하여 이루어지는 레진코티드샌드를 가열된 몰드의 캐비티 내에 충전하는 단계와,

   상기 레진코티드샌드의 경화 가능 온도 또는 그 이상의 온도로, 증기압이 1. 5 ∼ 10kgf/cm²인 과열 수증기를 상기 캐비티 내에 불어넣고, 상기 레진코티드샌드를 경화시키는 단계를 포함하고,

   상기 경화 단계에 있어서, 상기 캐비티 내에 과열 수증기가 균일하게 충전 되도록 유량 조정 수단이 제어 수단에 의해 제어되는, 주형의 제조 방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 장치는, 상기 배출로의 각각의 입구 부근에 배치된 온도 센서를 포함하고, 상기 제어 수단은, 상기 온도센서에 의해 검출된 온도가 소정의 온도 범위 내 가 되도록 상기 유량 조정 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 주형의 제조 방법.
9. 제7항에 있어서,

   상기 장치는, 복수개의 증기 배출로 중 하나 이상에 접속되는 흡인 펌프를 포함하고, 상기 제어 수단은, 상기 흡인 펌프의 배기량을 제어하는 것을 특징으로 하는 주형의 제조 방법.
10. 제7항에 있어서,

    상기 제어 수단에 의한 유량 조정 수단의 제어 파라미터는, 증기 배출로 내의 온도, 및 캐비티에 충전된 레진코티드샌드의 공극률 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 주형의 제조 방법.

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