KR100927480B1 - 주형 제작용 밀납코어의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경질의 외형틀과 밀납을 이용한 주형 제작용 밀납코어의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 방법은, 주조대상물 외면에 경질 합성수지를 피복 및 건조시켜 외형틀을 형성시키는 단계와; 주조대상물에서 외형틀을 분리하는 단계와; 외형틀의 내면에 이형제를 피복하는 단계; 이형제층 표면에 밀납을 피복하여 밀납코어를 형성시키는 단계와; 외형틀로부터 밀납코어를 분리하는 단계; 등의 순차적인 과정으로 이루어진다.

본 발명의 방법은, 외형틀의 수명이 현저히 길어지는 동시에 제조비용이 대폭적으로 절감되며, 밀납코어의 정도(精度)가 향상되는 장점이 있다.

주조, 밀납, 주형

Description

주형 제작용 밀납코어의 제조방법{The manufacturing method of beeswax core for a mould}

본 발명은 주형 제작용 밀납코어의 제조방법에 관한 것으로, 더 자세하게는 주조하고자 하는 대상물의 외면에 경질 합성수지를 피복한 후 경화시켜 경질의 외형틀을 만들며, 경질 외형틀의 내면에 밀납을 도포한 후 건조하여 주조대상물의 외형과 같은 형상을 가진 밀납코어를 제조하고, 밀납코어를 이용하여 최종 주조에 사용되는 정밀한 주형을 제작할 수 있도록 한, 주형 제작용 밀납코어의 제조방법에 관한 것이다.

금속제품을 제조하는 가장 기본적인 방법은 주조로서, 주조는, 생산하고자 하는 주조대상물의 형상과 동일하거나 근접한 내부공간을 가진 틀로서의 주형을 제작한 후 주형의 내부공간에 용탕을 주입하여 냉각하는 방법으로 이루어진다.

상기와 같은 주조에 의해 일반적으로 생산되는 금속제품은, 모래를 주성분으로 하는 주물사, 흙, 금속 등으로 만드러진 주형을 이용하는 것이 일반적인데, 이러한 주형은 형상이 복잡한 주조대상물의 주조에는 적합치가 않다.

즉 표면문양이 섬세하면서도 구조가 복잡한 예술품이나 장식품, 특히 외형이 복잡하면서도 내부가 빈 상태인 불상이나 성모상 등과 같은 동상을 주조하는 용도로서 종래의 일반적인 주형은 적합치가 않다.

따라서 구조나 외형 등이 복접한 주조대상물의 주조에는 밀납을 이용한 주조법이 실시되고 있는 바, 이를 살펴보면 다음과 같다.

종래의 밀납을 이용한 주조는,

주조대상물의 외면에, 액 또는 겔 상태이며 경화제가 함유된 연질의 실리콘고무를 보통 5mm 이상의 두께로 두껍게 피복한 후 이를 건조하여 연질의 실리콘고무틀이 형성되도록 하는 단계와;

연질의 실리콘고무틀 외면에 경화제가 함유된 경질 합성수지를 피복한 후 이를 건조하여 실리콘고무틀의 형상을 유지하여 주는 경질의 지지틀이 형성되도록 하는 단계와;

실리콘고무틀과 지지틀이 적층 결합된 외형틀을 주조대상물에서 분리하는 단계와;

외면에 지지틀이 결합된 외형틀의 내면에 밀납을 피복한 후 건조하여 밀납코어가 형성되도록 하는 단계와;

외형틀의 내면에서 밀납코어를 분리한 후 밀납코어의 내·외면에 세라믹슬러지를 피복한 상태로 건조하는 단계와;

건조된 세라믹슬러지를 소성하여 그 내부에 매입된 밀납이 녹아 외부로 배출되도록 함으로써, 주조대상물의 외면과 일치하는 내면을 가진 내부공간이 형성된 주형을 만드는 단계와;

상기 세라믹 주형의 내부에 용탕을 주입하는 단계: 등의 순차적인 과정으로 이루어진다.

이때 실리콘고무틀은 두껍게 형성시켜야 하는 바, 실리콘고무는 2회 이상 도포 및 건조되며, 실리콘고무틀의 내면에 복제된 주조대상물 외면의 미세한 문양도 정확히 복사될 수 있도록 1차 도포되는 실리콘고무는 점도가 낮은 것이 사용된다.

그리고 상기 외형틀은, 주조대상물의 크기, 구조 등에 따라 다수로 분리되기도 하며, 외형틀이 다수로 분리되는 경우 각 부분외형틀 각각에서 부분밀납코어를 만들고, 다수의 부분밀납코어를 조립하여 전체의 밀납코어를 제조할 수도 있다.

상기와 같이 밀납코어의 제조를 위하여 실리콘고무가 사용되는 것은, 실리콘고무틀 내면에 피복된 밀납을 경화시킨 후 밀납코어를 손상하지 않고 실리콘고무틀 내면으로부터 수월하게 분리할 수 있기 때문이다.

그리고 실리콘고무틀의 외면에 지지틀을 덧대는 것은, 실리콘고무틀 자체가 연질로서, 연질의 실리콘고무틀만을 바닥에 놓는 경우 스스로의 형상을 유지하지 못하고 탄성적으로 변형되기 때문이다.

상기와 같이 실리콘고무를 사용하여 용탕을 주입하기 위한 최종 주형을 제조하기 위한 밀납코어의 제조방법은, 밀납코어를 만드는 과정에서 연질의 실리콘고무틀이 소성변형되는 문제가 있다.

즉 실리콘고무틀 내면과 밀납코어 외면 사이에는 어느 정도의 부착력이 있는 바, 실리콘고무틀의 내면에 피복된 상태에서 경화된 밀납코어를 분리 시에는 실리콘고무틀이 지지틀의 내면에서 부분적으로 분리되어 들뜨기도 하며, 이러한 과정이 반복됨에 따라 실리콘고무틀이 탄성변형이 아닌 소성변형되면서 주조대상물의 외면형상과 동일하였던 초기 실리콘고무틀의 내면형상에 변형이 초래된다.

그 결과 실리콘고무틀의 내면에 도포된 후 경화된 밀납코어의 외면형상도 주조대상물의 외면형상과 차이를 갖게 된다.

또한 주조대상물이 큰 경우에는 외형틀이 다수의 조각으로 분리되고, 각 부분외형틀에서 부분밀납코어가 각각 만들진 후 밀납코어로 조립되기도 하는데, 각 부분외형틀의 부분실리콘고무틀에 초래되는 소성변형정도가 다를 수밖에 없다.

따라서 각 부분실리콘고무틀에서 만들어진 부분밀납코어를 조립 시 서로 접하는 부분밀납코어간 경계부가 한 몸체처럼 정확히 정합(整合)되지 않고 서로 어긋남으로써 이러한 부정합(不整合) 부분에 대한 수정작업이 추가적으로 실시되어야 하기 때문에, 주조대상물의 외면 형상과 동일한 밀납코어를 한번에 얻을 수 없음은 물론, 생산성이 떨어지게 된다.

그리고 실리콘고무틀의 내면에 피복된 밀납은 경화하는 과정에서 얼마간 수축되는데, 밀납의 경화 시 발생하는 수축에 의해 연질의 실리콘고무틀이 함께 부분적으로 변형되기도 한다.

더욱이 실리콘고무가 고가이기 때문에 주조대상물이 클 경우에는 주형을 제작하기 위한 전체 비용 중 실리콘고무틀이 차지하는 비중이 지나치게 상승하는 문제가 있다.

본 발명은 종래의 밀납 주조법이 가지고 있는 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 주조대상물의 외형과 일치할 뿐 아니라 다수로 분리 제작된 후 조립되는 경우에도 부분밀납코어 사이의 경계부가 정확히 정합되는 주형 제작용 밀납코어의 제조방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

그리고 밀납코어를 제조하고 과정의 비용을 현저히 감소시킬 수 있는 주형 제작용 밀납코어의 제조방법을 제공함에 본 발명의 또 다른 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은, 경질 플라스틱을 이용한 단층구조의 외형틀 제조와, 외형틀 내면에 도포되는 이형재에 의하여 달성된다.

본 발명의 방법은, 실리콘고무틀과 지지틀의 적층구조를 가진 종래의 외형틀을, 실리콘고무틀의 약 1/2 정도보다 얇되 탄성 및 소성 변형에 대한 저항성이 큰 경질 플라스틱으로 단층구조의 외형틀을 제조하기 때문에 주조대상물과 동일한 밀납코어를 제조할 수 있을 뿐 아니라 외형틀의 수명도 현저히 길어진다.

그리고 실리콘고무틀에 비하여 그 두께가 1/2 정도인 동시에 실리콘고무에 비하여 가격이 약 1/10 정도수준인 경질 합성수지를 사용함으로써 제조비용을 대폭적으로 절감할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은, 주조 시 용탕이 주입되는 틀인 주형을 제조하기 위한 밀납코어의 제조방법에 대한 것으로, 주형의 내부공간에 위치한 후 제거되는 밀납코어의 외면 형상이 주조대상물과 외형을 따라 정확하게 제조되도록 함에 기술적 주안점이 있다. 상기 '주조대상물'이란 주조하고자 하는 대상물의 모형이다.

본 발명 주형 제작용 밀납코어의 제조방법은, 크게, 외형틀을 만드는 단계와; 밀납코어를 만드는 단계; 로 이루어지며, 외형틀의 재료로서 경질 합성수지를 사용함에 그 특징이 있다.

상기와 같은 본 발명의 방법은,

주조대상물의 외면에 경화제가 함유된 액상 또는 겔상의 경질 합성수지를 피복한 후 건조하여 경질 외형틀을 얻는 단계와;

상기 주조대상물의 외면에서 외형틀을 분리하는 단계와;

상기 외형틀의 내면에 액상 또는 겔상의 이형제를 도포한 후 건조하는 단계와;

상기 외형틀 내면의 이형제층 표면에 액상 또는 겔상의 밀납을 피복한 후 건조하여 밀납코어를 형성하는 단계와;

상기 외형틀로부터 밀납코어를 분리하는 단계; 등의 순차적인 과정으로 이루어지며, 각 단계에서의 건조는 자연건조 또는 온풍건조된다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명 방법의 각 단계를 자세히 살펴보면 다음과 같다.

외형틀을 얻는 단계는, 도 1과 2에 도시된 바와 같이, 경질 합성수지를 주조 대상물(11)의 외면에 1차 도포한 후 건조하여 1차 외형틀을 얻는 단계와; 활석, 석분 등의 분말첨가제가 첨가되어 1차 도포된 경질 합성수지보다 점도가 높아진 경질 합성수지를 1차 외형틀의 외면에 도포 및 건조하여 최종 외형틀(12)을 얻는 단계; 로 이루어진다.

이때 주조대상물의 구조가 단순할 경우, 예를 들어 일측단부에서 타측단부로 갈수록 단면적이 감소 또는 증가하면서 굴곡이 없는 경우에는 주조대상물에서 외형틀을 그대로 분리할 수 있으나, 일측단부와 타측단부 사이에 양 단부보다 단면적이 크거나 작은 부분이 있는 경우에는 그 부분에 외형틀이 걸리기 때문에 주조대상물에서 외형틀을 분리할 수가 없다.

따라서 주조대상물의 구조가 복잡하여 바닥면을 제외한 주조대상물의 전체 외면을 감싸고 있는 외형틀을 그대로 분리할 수 없는 경우에는 경질 합성수지를 2차 도포한 후 건조한 다음에,

3차원 형상의 주조대상물(11) 외면을 감싸고 있는 외형틀(12)이 다수의 부분외형틀로 분리될 수 있도록 외형틀에 칼이나 톱 등을 사용하여 절단틈(C)을 형성시키는 단계와; 도 3에 도시된 바와 같이, 절단틈(C)을 따라 필름과 같은 판상(또는 대상)의 분리부재(13)를 삽입하는 단계와; 도 4에 도시된 바와 같이, 분리부재(13)의 양면과 부분외형틀 외면에 경질 합성수지를 도포 및 건조하여 각 부분외형틀에 플렌지(F)를 형성시키는 단계와; 분리부재가 개재된 상태로 접한 두 부분외형틀의 두 플렌지에 결합공을 관통형성시키는 단계; 가 추가적으로 실시된다.

즉 주조대상물의 구조가 복잡한 경우에는 외형틀이 주조대상물에서 다수의 부분외형틀로 분리되고, 분리된 다수의 부분외형틀은 분리되기 전의 형상으로 조립된 후 각각의 플렌지 결합공에 볼트/너트를 체결하는 방법으로 결합될 수 있게 되며, 두 부분외형틀의 두 플렌지 사이에 개재되었던 분리부재는 부분외형틀을 주조대상물에서 분리 시 분리제거된다.

상기와 같이 외형틀을 얻는 과정에서 2차 외형틀보다 1차 외형틀용으로 사용되는 경질 합성수지의 점도를 상대적으로 낮게 하는 것은, 주조대상물 외면의 문양과 형상이 정확히 복사될 수 있도록 하기 위함으로서 두께 1mm 이하로 피복하는 것이 바람직하다.

그리고 2차 외형틀용 경질 합성수지에 활석이나 석분 등의 분말첨가제를 첨가하는 것은 경질 합성수지의 점도를 높이고 수축계수를 낮추어 건조 시의 변형을 방지하기 위해서이고, 외형틀의 전체 두께는 필요에 따라 달라질 수도 있으나 보통 2∼5mm 정도이며, 이와 같은 외형틀을 형성시키기 위하여 사용되는 경질 합성수지로는, 경질 플라스틱수지, 섬유강화플라스틱수지 등을 예로 들 수 있다.

또한 경질 합성수지를 2차 도포한 후 건조하는 단계에서는 외형틀의 강성보강을 위하여 건조 전의 합성수지 표면에 유리섬유 등의 섬유보강재를 부착하는 과정이 추가될 수도 있다.

상기와 같이 주조대상물에서 분리된 외형틀의 내면에 실시되는 이형제 도포 및 건조 단계는, 밀납코어가 외형틀 내면에서 수월하게 분리될 수 있도록 하기 위한 단계로서, 이형제를 외형틀의 내면에 도포하기 전 외형틀의 내면을 세척한 후 40∼80℃ 범위로 가열하는 과정이 포함되는데, 세척은 외형틀 내면에 잔류할 수도 있는 이물질 등을 제거하기 위해서이며, 가열은 이형제 도포작업을 더욱 원활하게 실시할 수 있도록 하기 위해서이다.

밀납코어를 형성하는 단계는, 이형제층이 개재된 상태에서 외형틀 내면의 형상을 밀납코어의 표면에 복제하는 단계로서, 외형틀이 다수 부분외형틀로 구성되는 경우 부분외형틀 모두를 조립한 상태에서 그 내면에 밀납을 피복 및 건조한 후 부분외형틀을 분리하여 밀납코어를 얻을 수도 있고, 부분외형틀을 조립하지 않고 각 부분외형틀별로 부분밀납코어를 제조한 후 다수의 부분밀납코어를 조립하여 전체의 밀납코어를 제조할 수도 있다.

상기와 같이 제조된 밀납코어의 내면과 외면에 세라믹슬러지를 도포한 후 건조하고, 건조된 세라믹슬러지를 소성함으로써 용탕이 부어지는 최종 주형이 완성되는데, 세라믹슬러지에 매입된 밀납코어는 소성과정 중 용해되어 외부로 배출되는 바, 밀납코어가 매입되었던 주형의 내부공간에 용탕을 주입, 응고시킴으로써 주조대상물의 외면 형상과 동일한 물건을 주조할 수 있게 된다. 이때 주형에는 용탕주입구, 밀납 배출구, 가스배출구 등이 당연히 구비된다.

도 1은 본 발명 방법을 설명하기 위한 일실시예 주조대상물의 정면도.

도 2는 경질 합성수지로 이루어진 외형틀이 피복된 주조대상물의 정면도.

도 3은 외형틀의 절단틈에 분리부재가 삽입된 상태를 보인 단면 모식도.

도 4는 절단틈 부위의 외형틀에 플렌지가 형성된 상태를 보인 단면 모식도.

((도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명))

11. 주조대상물 12. 외형틀

12. 분리부재

C. 절단틈 F. 플렌지(F)

Claims (6)

1. 주조대상물의 외면에 경질 합성수지를 피복한 후 건조하여 외형틀을 얻는 단계와;

   상기 주조대상물의 외면에서 외형틀을 분리하는 단계와;

   상기 외형틀의 내면에 이형제를 피복한 후 건조하는 단계와;

   상기 외형틀 내면의 이형제층 표면에 밀납을 피복한 후 건조하여 밀납코어를 형성하는 단계와;

   상기 외형틀로부터 밀납코어를 분리하는 단계; 를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 주형 제작용 밀납코어의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 외형틀을 얻는 단계는,

   제1경질 합성수지를 주조대상물의 외면에 1차 도포한 후 건조하는 단계와;

   1차 도포된 제1경질 합성수지보다 점도가 높은 제2경질 합성수지를 2차로 도포 및 건조하는 단계;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 주형 제작용 밀납코어의 제조방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 제2경질 합성수지를 2차 도포 및 건조하는 단계 후에는,

   외형틀을 다수의 부분외형틀로 절단하여 절단틈을 형성시키는 단계와;

   상기 절단틈에 분리부재를 삽입하는 단계와;

   상기 분리부재의 양면과 부분외형틀 외면에 상기 제2경질 합성수지와 동일한 종류의 경질 합성수지를 도포 및 건조하여 각 부분외형틀에 플렌지를 형성시키는 단계; 가 부가적으로 실시됨을 특징으로 하는 주형 제작용 밀납코어의 제조방법.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 제2경질 합성수지를 2차 도포 및 건조하는 단계 중 도포 후 건조 전,

   2차 도포된 상기 제2경질 합성수지의 표면에, 상기 외형틀의 강성을 보강하는, 유리섬유로 구성된 섬유보강재를 부착하는 단계가 부가적으로 실시됨을 특징으로 하는 주형 제작용 밀납코어의 제조방법.
5. 제 2항에 있어서,

   상기 제1경질 합성수지를 주조대상물의 외면에 1차 도포 및 건조 후, 상기 제2경질 합성수지를 2차 도포하기 전, 상기 제2경질 합성수지에 상기 제2경질 합성수지의 점도를 높이는, 활석 또는 석분 중 적어도 어느 하나로 구성된 분말첨가제를 첨가하는 단계가 부가적으로 실시됨을 특징으로 하는 주형 제작용 밀납코어의 제조방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 이형제 도포 및 건조 단계 전에는,

   외형틀의 내면을 세척한 후 40∼80℃ 범위로 가열하는 단계가 부가적으로 실시됨을 특징으로 하는 주형 제작용 밀납코어의 제조방법.

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