KR100947948B1 - 원심력에 의한 반중력 방식 주조법 - Google Patents

Abstract

본원은, 복수개의 물품을 반중력 주조기술로 주조하는 방법과 장치에 관한 것으로서; 세라믹 주형(10)은 라이저 통로(12)의 길이부를 따라서 높이를 달리하여 배치된 복수개의 주형공동(16)과 직립 라이저 통로(12)를 갖고, 각각의 주형공동(16)은 게이트 통로(14)를 경유하여 라이저 통로(12)와 소통하고; 용융금속이 게이트 통로(14)를 경유하여 주형공동(16)으로 전달되게 용융금속을 라이저 통로(12) 쪽으로 소스로부터 상방향으로 흐르게 하고; 주형을 회전시키어, 게이트 통로에 있는 용융금속이 주형공동(16)을 향하는 방향으로 원심력을 받게하고; 그리고 라이저 통로에 용융금속은 게이트 통로와 주형공동(16) 내의 용융금속이 응결되기 전에 라이저 통로가 비워지게 방출하며, 수축 동작에 대한 반응으로 주형공동(16)에 용융금속을 보내기 위해 용융금속으로 적어도 부분적으로 채워지는 게이트 통로가 있는 것이다.

수축, 반중력 주조, 라이저, 용융금속, 원심력, 공동, 게이트, 모형, 응결.

Description

원심력에 의한 반중력 방식 주조법{CENTRIFUGAL COUNTERGRAVITY CASTING}

본 발명은 금속 및 합금을 원심력에 의한 반중력 주조기술로 주조하는 방법과 장치에 관한 것이다.

미국특허 3,863,706호; 3,900,064호; 4,589,466호; 및 4,791,977호에는 가스 침투성 세라믹 셀 주형에서 인베스트먼트 주물(investment castings)을 제조하는 반중력 주조 공정이 개시되어 있다. 세라믹 셀 주형은 널리 공지된 "로스트 왁스법(lost wax process)"으로 형성되며, 주조물품의 형태를 이루는 주형공동의 어레이(array)가 라이저 통로 주위에 위치하게 제조된 직립 라이저 통로(upstanding riser passage)를 구비한 것이다. 주형공동은 바닥 근처에서 정상부로 라이저 통로의 길이를 따라서 위치하며, 각각의 주형공동은 주형공동의 구조에 따르는 1개 이상의 상당히 협소한 공급 게이트 통로를 통해 라이저 통로와 소통한다. 세라믹 주형은 진공용기에 배치되고, 충전관(fill tube)은 라이저 통로의 바닥과 소통하며 용융금속의 하층 풀(underlying pool)에 잠기도록 용기 밖으로 신장되어 있다. 충전관이 라이저 탕구 내로 그리고 게이트 통로와 주형공동 내로 상방향으로 용융금속을 인출하도록 잠겨지면, 용기 내에는 상대적인 진공상태(relative vacuum)(대기압보다 낮은 압력)가 있게 된다. 미국특허 3,863,706호가 게이트 통로와 주형공동 내에 있는 용융금속이 개별 주조물품을 생산하여 재사용을 위해 하층 풀로 라이저 통로에 있는 정체 용융금속의 복귀를 허용하도록 응결되어진 후에 용기 내의 진공상태를 없애는 것을 기재하고는 있지만, 일반적인 상용제품의 생산에서는, 게이트 통로와 주형공동에 있는 용융금속이 대체로 용기 내의 진공상태가 없어지기 전에 응결되어 진다.

미국특허 5,069,271호는 세라믹 셀 주형이 건 주조사(dry foundry sand)와 같은 미립자 지지 매체(particulate support media)에 개재 되는 것을 기재하였다. 셀 주형 벽의 두께는 진공용기 내의 지지 매체를 사용하여 감소시킬 수 있다. 용기는 또한 대기압보다 낮은 압력이 용기에 있게 되어 셀 주형 주위에 지지 매체를 압박하는 진공 헤드를 사용하여 진공으로 한다.

반중력 주조기술의 방법(countergravity casting methods)은, 직립 라이저 탕구의 길이를 따라서 높이를 달리하여 동일한 주형공동을 배치하여 소요되는 시간에서 큰 변화가 있게 한 것이다. 라이저 통로를 따라 이루어지는 주형공동의 위치선정, 미립자 지지 매체의 가스 침투성, 세라믹 셀 주형의 가스 침투성, 용기의 공비율(rate of evacuation), 용기 내의 최종 진공수준, 등,등 과 같은 매개변수에 따라서, 동일한 셀 주형의 주형공동을 채우는데 필요한 시간을 2개 이상의 요소로 변경할 수 있다. 예를 들면, 최저부 주형공동은 용융금속을 채우는데 최장시간을 취하며, 최상부 주형공동은 최단시간을 취하게 할 수 있다. 최저부 주형공동의 지연 충전동작은 용융금속으로 공동을 불완전하게 충전하는 결과를 초래할 수 있다. 최상부 주형공동의 급속도 충전동작은 상기 주형공동에 형성된 고형화된 주조물품에 갇힌 가스(entrapped gas) 문제를 초래할 수 있다. 불행하게도, 이러한 문제(지연 충전동작 또는 급속도 충전동작)의 어느 하나를 개선하려는 시도는 다른 하나의 해로운 영향을 더욱 악화시킨다.

또한, 반중력 주조기술의 방법은 주형공동에 압력의 상당한 변화도 초래한다. 각각의 주형공동 내의 압력은, 용기가 풀 표면(pool surface)에 대기압에 반대로 작용하는 라이저 통로에 용융금속의 정압력(static pressure)을 마이너스로 하여 비워지게 되면, 용융금속 풀의 표면에 가해지는 대기압과 동일하게 된다. 따라서, 주형공동 내의 압력은 라이저 통로의 길이를 따라 이루어진 그들의 높이에 따른다. 즉, 보다 구체적으로 말한다면, 압력이 용융금속 풀의 표면과 주형공동의 게이트와의 사이에 높이 차이에 따른다. 셀 주형이 높을 수록, 탕구의 길이를 따라 이루어진 주형공동 중의 압력변화가 더 크게 된다. 압력감소는 라이저를 따라서 상방향으로 높게 위치한 주형공동에서 수축(shrinkage) 량을 증가시키고, 갇힌 가스 문제를 크게 한다.

상방향으로 인출된 용융금속이 폐쇄된 라이저 통로의 상단부에 이를 때에, 상부 주형공동은 아직은 용융금속으로 완전하게 채워지지 않았을 것이다. 라이저 통로가 상단부까지 채워지면, 용융금속이 라이저 통로의 상단부를 타격하여, 너무 빠르게 상부 주형공동을 채우게 하는 상부 주형공동의 게이트 통로의 횡단 압력차로 동요(surge)가 일어난다. 라이저 통로 내의 용융금속에 반출되는 다량의 가스는, 주형공동에 형성된 응결된 주조물품에 남아 있을 수 있는 주형공동 내로 전해지게 된다.

주형공동과 게이트 통로로부터의 용융금속의 역류를 막기 위해, 충전관이 주형공동과 게이트 통로에서 용융금속이 응결되기에 충분한 긴 시간으로 용융 풀에 잠겨져 있게 된다. 충전관의 담김(immersion)을 유지하는 것은 주조 사이클 시간을 느리게 하고, 주형이 풀에 용융금속의 강하수준에 따를 것을 요구하여, 주형이 풀을 가열하는데 사용되는 유도장(induction field)에 더욱 더 노출되게 된다. 유도장은 주형 내의 응결를 방해하거나 역전시킬 수 있으며, 하부 주형공동 내로의 공기흐름을 허용하는 방식으로 충전관에 인접하여 있는 용기를 왜곡(distort)시킨다. 게이트 설계는, 그 안에서 적절한 방식으로 용융금속이 응결하기에 충분하게 협소하다 하더라도, 주형공동에 전달하기에 충분한 체적을 가진 게이트 통로를 확보하는 것과의 싸움이다. 또한, 게이트 설계에서의 이러한 제약은, 일반적으로 일 파운드 미만으로 미국특허 3,863,706호에 기술된 공정에 의해 만들어지는 주조물품의 크기를 제한 한다.

대형물품의 반중력 주조에서는, 라이저 통로에 용융금속을 포획하기 위한 방법과 장치로 개조하여 제조되었다. 예를 들면, 미국특허 4,589,466호에 기재된 일 개조 예는, 충전관을 통해서 용융금속이 주형을 채운 후에 주형으로 인출되는 금속 충전관을 조여 차단하는 동작(pinching shut)을 포함한 것이다. 또한, 충전관에 세라믹 코팅된 볼 밸브 또는 스토퍼가 이러한 목적으로 사용되어졌다. 그러한 공정은 미국특허 3,774,668호에 기재되어 있다. 미국특허 4,961,455호는 용해금속이 그를 통해 인출되는 관을 밀봉하는데 자석에 의한 힘을 받는 강자성 세라믹 코팅 볼의 사용을 제안한 "체크 밸브"의 사용을 기재한 것이다. 충전관에 사이펀-트랩(siphon-trap)을 사용하고 주조 후에 주형을 역전하는 동작(inverting)도 이러한 목적으로 시도 되어진 것이다. 주형이 역전되는 중에 라이저로부터 합금이 역류하는 것을 방지하도록, 미국특허 4,982,777호에 기술된 바와 같은 세라믹 스트레이너(strainer)의 사용 또는, 미국특허 5,146,973호에 기술된 바와 같은 합성된 스트레이너와 나선상 통로 또는, 미국특허 5,903,762호에 기술된 바와 같은 충전관에 그를 따라 있는 사이펀 모양 통로가 알려져 있다. 이러한 것들은 라이저로의 흐름을 부분적으로 저지하여 주형을 충전하는 동작을 느리게 하는 것이다. 상기 모든 공정은 상당히 낮은 용융금속의 활용을 초래하며, 라이저 통로에서의 용융금속의 응결이 필요한 것이다. 이들 모든 공정에서, 주물의 기하형상, 즉, 라이저 주위에 배열되는 모형(patterns)의 수는 라이저 둘레에 충분한 공간을 남길 필요로 인해서 제한되어서 라이저로부터의 주물의 분리를 편리하게 한다. 미국특허 4,112,997호는 게이트에서의 "안정(stabilizing)" 스크린의 함유를 제안하였다. 주형실에 압력이 대기압으로 회복된 후에 주형공동에 스크린이 혼합물을 보유하는 것을 청구한 것이다. 만일 실질적으로 실용적이고 경제적이라면, 이러한 공정은 라이저 자체를 제거하여 응결된 라이저로부터 주물을 절단하여 부여된 기하형상의 구속성을 제거하여야 할 것이다.

본 발명의 목적은 라이저 통로의 길이부를 따라서 높이를 달리하여 배치된 주형공동을 채우는 동작과 상관된 상술된 문제를 극복하고 타협을 이룬 원심 반중력 주조 방법과 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 라이저에 비-부착된 주물을 초래하며, 라이저로부터 용융금속을 방출하여 비우는 동작(voiding)을 허용하면서, 원심력 작용을 통한 주형공동과 게이트에서의 용융금속 또는 혼합물을 포획하기 위한 주조 방법과 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 복수개의 물품을 반중력 주조하는 일 실시예의 방법과 장치를 제공하는 것이며; 여기서 세라믹 주형은 라이저 통로의 길이부를 따라서 높이를 달리하여 배치된 복수개의 주형공동과 직립 라이저 통로를 갖고, 각각의 주형공동은 게이트 통로를 통해서 라이저 통로와 소통하며; 용융금속은 게이트 통로를 경유하여 주형공동에 전해지게 소스로부터 라이저 통로 쪽으로 상방향으로 흐르며; 주형은 회전되어 게이트 통로에 있는 용융금속이 주형공동을 향하는 방향으로 원심력을 받게 되며; 그리고 라이저 통로에 있는 용융금속은 주형공동과 게이트 통로에 용융금속이 완전하게 응결 되기 전에 라이저 통로가 비워지게 배출되며, 용기가 회전되는 중에 안에 있는 용융금속의 응결에 따른 수축에 반응하여 용융금속이 주형공동에 전해지게 하기 위해 용융금속으로 적어도 부분적으로 채워진 게이트 통로로 있게 하는 것이다. 주형공동에 있는 용융금속은 주형공동에 복수개의 개별적인 응결된 주조물품을 형성하도록 용기를 회전시키는 중에 고형물로 된다. 주형의 회전은 주형공동에 있는 용융금속이 응결 된 후에 마감된다. 80% 이상의 매우 높은 수율의 금속 또는 혼합물이 본 발명의 실시로 이루어진다. 감소된 수축성으로 인한 증가된 밀도를 가지는 상당한 수와 대형 크기의 물품이 본 발명의 실시로 주조 된다.

라이저 통로가 배출되면, 부분적으로 게이트 통로를 채우고 주형공동을 채우는 정체 용융금속이 수축저하로 주조물품의 밀도를 증가하는 방식으로 용기의 원심 운동으로 인한 대기압 플러스 압력을 받도록, 대기압(ambient pressure)이 안에 제공 된다. 게이트 통로에 있는 용융금속은 일단, 라이저 통로가 게이트 통로로부터의 용융금속의 역류를 저하 또는 저지하도록 배출되면, 더욱 빠르게 응결 된다.

본 발명의 양호한 실시예에서, 용융금속이 라이저 통로 내로 상방향으로 흐르게 하고, 주형을 회전하는 단계는, 수축 문제를 발생하기 쉬운 용융금속을 주조할 때에 주형공동을 채우는 중에 동시적으로 실시된다. 상기 단계는 선택적으로, 용융금속이 주형공동을 채우도록 상방향으로 흐르게 한 후에 개시되는 주형 회전과 순차적으로 실시될 수 있는 것이다. 주형은 주형의 종축선을 중심으로 회전하거나 또는 주형의 종축선에 대해 대체로 평행하고 종축선 중심에서 벗어난(offset) 축선에 대하여 회전 한다.

본 발명의 다른 실시예에서는, 각각의 주형공동이 라이저 통로의 방향으로 신장되어 라이저 통로에 대한 위치(예를 들면, 기울어짐)에 선정되어서, 주형 회전에 의해 제공된 이론적 용해면(theoretical melt surface)이 라이저 통로의 배출 중에 게이트 통로를 통해서만 지나가고 주형공동을 통해서는 지나가지 않아, 용융금속이 라이저 통로의 배출로서 주형공동으로부터 비워지지 않게 된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 각각의 주형공동은 라이저 통로의 방향으로 신장되고 라이저 통로상에서 다른 높이로 복수의 게이트 통로에 의해 연결 된다. 용융금속으로 부분적으로 채워진 게이트 통로가 용기 회전 중에 용융금속의 응결로 인한 수축에 대한 반응으로 개별 구획부로 그 안에 정체 용융금속을 전달하도록, 응결된 영역 사이에 주형공동에 복수개의 다소 이산된 구획부 내의 정체 용융금속을 한정하게, 게이트 통로 사이에 주형공동에 영역에서 용융금속이 개시적으로 응결 된다.

본 발명은 가스 침투성 주형과 가스 불침투성 주형을 사용하여 실행되는 것이다. 본 발명은 주형공동에 갇힌 가스(entrapped gas)의 량을 감소하거나 갇힌 가스가 없는 주조 가스 불침투성 주형에 더욱 유익한 것이다.

본 발명의 특정한 장치 실시예에서는, 세라믹 주형이 진공 용기에서 예를 들어 건 주조사와 같은 미립자 매체에 지지를 받게 된다. 용기는 대기압보다 낮은 압력으로 비워지게 되어 주형 라이저 통로 내로 상방향으로 용융금속을 가압하고 그리고 그 위에 용기가 회전을 하기위해 장착된 지지 프레임에 배치된 회전-운전 기구로 회전된다.

본 발명은 용기 내에 소모성 모형으로 세라믹 주형을 대체하는 본 발명의 다른 실시예에서도 이룰 수 있는 것이다. 소모성 모형(fugitive pattern)은 용기 내에서 미립자 매체에 의해 지지되고 그리고, 라이저 통로-형성부분의 길이부를 따라서 높이를 달리하여 배치된 복수개의 주형공동-형성부분과 직립 라이저 통로-형성부분을 구비한다. 용융금속은 점진적으로 모형을 파괴하여 미립자 매체에 있는 라이저 통로, 주형공동, 및 게이트 통로를 형성한다.

본 발명은, 주조물품에 갇힘 가스의 량을 줄이며, 상부 주형공동에 인접하여 있는 압력 동요(surge)를 감소하며 그리고, 주형공동에 보다 균일한 압력을 제공하고 모든 높이에서 주형공동의 충전동작을 보다 일정한 시간으로 달성한 것이다.

본 발명의 잇점과 목적이 첨부 도면을 참고로 이하에 기술되는 상세한 설명 으로 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

도1은 세라믹 셀 모드로 용융금속을 주조하기 전에 원심 반중력 주조용으로 본 발명의 실시예에 따르는 장치의 측단면의 입면도 이다.

도1a와 도1b는 본 발명의 다른 실시예에 따르는 장치의 사시도 이다.

도1c는 컨테이너 베어링과 크레센트 조립체의 확대 단면도 이다.

도2는 셀 주형으로 용융금속을 주조 한 후와 라이저 통로의 배출동작 전에 도1의 장치의 측단면의 입면도 이다.

도3은 라이저 통로로부터 용융금속이 배출된 후에 도1의 장치의 측단면의 입면도 이다.

도3a는 용융금속이 라이저 통로로부터 배출되어 주형의 저부 게이트 통로를 지나가는 피스톤-형상 주형공동을 가진 다른 주형으로 도1의 장치의 측단면의 입면도 이다.

도4는 좌측이 용융금속이 라이저로부터 배출된 직 후에 게이트 통로와 주형공동을 설명하며, 우측은 게이트 통로와 주형공동에 응결된 금속을 설명하는, 주형 라이저, 통로, 게이트 통로 및 주형공동을 확대하여 부분 단면으로 나타낸 도면이다.

도5는 칼럼이 다공성 캡 밑에 있도록 라이저 통로를 완전하게 채우기에 불충분한 압력차가 있는 상태에서 용융금속에 작용하는 주형회전의 결과로 형성된 용융금속면을 나타내는 다공성 캡과 주형 라이저 통로의 상부 단부영역을 확대하여 부분적으로 나타낸 도면이다.

도6은 다른 높이로 있는 복수의 게이트 통로에 의해 라이저 통로와 소통하는 신장형 주형공동을 나타내는 라이저 통로의 확대된 부분 단면도 이다.

도7a는 주형 회전에 의해 제공된 이론적 용해면이 주형공동을 통해 지나가지 않지만 라이저 통로의 배출 중에 다른 높이로 있는 복수의 게이트 통로를 통해 지나가는 라이저 통로에 대한 위치로 있는 신장형 주형공동을 나타내는 라이저 통로의 확대된 부분 단면도 이다.

도7b는 주형 회전에 의해 제공된 이론적 용해면이 주형공동을 통해 지나가지 않지만 라이저 통로의 배출 중에 다른 높이로 있는 복수의 게이트 통로를 통해 지나가는 라이저 통로에 대한 위치로 있는 신장형 주형공동을 나타내는 라이저 통로의 확대된 부분 단면도 이다.

도8a는 라이저 통로의 종축선에서 벗어난 축선을 중심으로 주형을 회전시키기 위한 주형 및 충전관 배열을 나타내는 횡단면도 이다.

도8b는 도8a의 8B-8B선을 따라 취해진 주형과 충전관의 종단면도 이다.

도9a는 본 발명의 다른 실시예에 따라 주조되는 가스 불침투성 주형을 나타내는 부분 단면된 측입면도 이다.

도9b는 종래방식으로 주조된 유사한 가스 불침투성 주형을 나타내는 부분 단면된 측입면도 이다.

도10은 소모성 모형이 셀 주형 대신에 사용된 원심 반중력 주조용으로 본 발명의 다른 실시예에 따르는 장치의 측단면의 입면도 이다.

본 발명은 상술되었고 이하에 후술되는 기술용어로 사용된 "금속(metal)"이 금속과 합금을 함유하는 성질이 있는 넓은 범위의 금속과 합금을 사용하는 이종형의 광범위한 구성요소로 이루어진 원심 반중력 주조기술의 방법과 장치를 제공하는 것이다. 원심 반중력 주조기술로 제조된 일반적인 구성요소에는, 설명을 목적으로 기술되는 것이지 본 발명을 한정하는 것이 아닌 기술로서, 차량(예를 들면, 자동차) 내연기관 피스톤, 록커 아암, 좌석벨트 구성요소, 예비 연소실; 가스 터빈 엔진 노즐 및 터빈 블레이드; 미사일 노즈 콘, 핀(fin), 커나드(canards), 핀 작동기, 건 성분, 골드 클럽, 수동 공구 성분, 의료 임플랜트(implants), 및 무수한 다른 구성요소가 포함된다. 상기 금속과 합금에는 제한적이지 않은 설명으로서, 철, 강철, 스테인리스 강철, 알루미늄, 니켈 합금 등이 포함된다. 본 발명은, 사용 세라믹 셀 주형 이외는 동일한 주조장치, 급속도 주조 사이클 시간, 라이저 통로를 따라 있는 주형공동의 높은 하중, 및 주조되는 금속의 고활용을 하는 유사한 크고 작은 인베스트먼트 주물의 원심 반중력 주조에 유용한 것이다.

도1 내지 도3을 참고로 설명하면, 가스 침투성 세라믹 셀 주형(10)은, 주형(10)의 소모성(예, 왁스) 모형 조립체(도시 않음)가 세라믹 슬러리에 담그어지고(예, 에틸 실리케이트 또는 콜로이달 실리카 졸과 같은 액체 결합제에서, 지르콘, 알루미나, 접합 실리카 등과 같이 용해하기 어려운 분말의 현탁액), 초과 슬러리는 모형 조립체로부터 배출되고, 그리고 슬러리 코팅된 모형 조립체는 건조한 제련되지 않은 용해 곤란한 미립자(예, 과립상 지르콘, 접합 실리카, 멀리트(mullite), 접합 알루미나 등,등)로 사포되거나 치장 회반죽을 바르고, 그리고 다음 모형 조립체에 셀 주형(10)을 강화하도록 반복 모양으로 공기 건조되는, 널리 공지된 로스트 왁스 공정에 따라서 형성된다. 다음, 모형 조립체는 열적(예를 들면, 증기만의 오토클레이브;only steam autoclaving) 또는 다른 적절한 모형 제거수단으로 제거되어 주조용 주형강도가 나타나도록 그 제조 시에 사용되는 내용해성 구성물질에 따르는 높여진 온도로 타오르게 되는 셀 주형을 남긴다. 미국특허 5,069,271호는 본 발명을 실시하는데 사용되는 모형 조립체에 박벽 세라믹 셀 주형을 만들기 위한 로스트 왁스 공정을 기술하였으며, 그 기술은 참고로서 본원에 기재되어 있다. 합성 셀 주형(10)은 다공성 가스 침투성 주형벽(10w)을 가진다.

세라믹 셀 주형(10)은 주조되는 성분의 형태를 가지는 각각의 주형공동(16)에 대해 각각의 측면 게이트 통로(14)와 소통하는 직립 라이저 통로(12)를 구비한다. 본 발명의 실시예서, 복수의 각각의 주형공동(16)은 도1 내지 도3으로 설명되는 바와 같이 라이저 통로(12)의 길이부를 따라서 서로 높이를 달리하고 위치한(예를 들면, 다른 축선 위치) 라이저 통로(12)의 둘레(예를 들면, 원주부)에 대하여 이격져 분리 된다. 예를 들면, 도1에서는 8개 게이트 통로(14)가 용융금속을 라이저 통로(12)의 길이부를 따라서 각각의 높이로(축선 구역) 라이저 통로의 원주부에 대하여 이격져 분리된 8개 주형공동(16)에 전해지게 제공된다. 따라서, 모두 112개 주형공동(16)이 주형(10)에 설치 된다.

일반적으로, 6 내지 12개 주형공동이 소형 주물을 만들 때에 각각의 레벨로 배치된다. 자동차 피스톤과 같은 크고 대형인 주물은, 유사 특징부가 유사 도면 번호로 지시된 도3a를 참고로 설명하면, 3 내지 4개 주형공동(16)이 주형(10)의 높이를 따라서 3 내지 5개 열로 주어진 주형 높이에 제공된다. 이러한 실시예에서는, 게이트 통로(14)가 정상적으로는 도1 내지 도3에 도시된 것보다 상당히 너 넓은 것이다. 광폭 게이트 통로(14)는 응결 과정 중에 공급 금속을 충분하게 제공할 필요가 있는 것이다. 1 X 1인치 게이트 통로(14)가 일반적인 것이며, 그 예를 도3a에서 볼 수 있다.

다르게는, 환형상 주형공동(도시 않음)은 1개 이상의 게이트 통로로 라이저 통로(12)와 소통되는 각각의 환형상 주형공동을 가진 라이저 통로의 길이부를 따라서 서로 다른 높이로 라이저 통로(12)의 둘레 주위에 배치 된다. 예를 들면, 가스 터빈 노즐 링의 모양으로 이루어진 환형상 주형공동은, 복수개의 노즐 링이 주형(10)에 주조되도록 라이저 통로의 길이부를 따라서 다른 축선 구역에 배치된다.

본 발명의 실시예에 따라서, 세라믹 셀 주형(10)이 회전식 금속(예, 강철 만의) 진공 플라스크 또는 용기(20)에 배치된다. 주형(10)의 개방 하단부(10a)는 차례로 그 바닥벽(20w)에 개구(20a)를 경유하여 용기 외측부로 연장하는 직립 관형 충전관(24)의 밀봉 칼러(24a)에 배치되는 밀봉 칼러(23)에 위치한다. 하단부(10a)가 그 사이를 원래 위치 밀봉을 제공하도록 약간의 틈에서 응결되는 용융금속으로 칼러(24a)에 직접 안착될 수 있기는 하지만, 하단부(10a)와 칼러(24a)와의 사이에는 열가소성 접착제 또는 세라믹 파이버 가스켓이 배치된다. 칼러(24a)는 용기의 바닥벽(20w)과 면하는 그 하측부에 환형상 밀봉 가스켓(24b)을 구비한다. 일반적으로, 충전관이 주조되는 용융금속과 양립할 수 있는 다른 물질을 포함할 수 있지만, 상기 충전관은 세라믹 물질[예를 들면, 강자성 물질을 주조할 시에 멀리트 물질(mullite material)]을 포함하는 것이다. 다공성 가스 침투성 내용해성 캡(26)은 상단부를 밖으로 부터 폐쇄하도록 라이저 통로(12)의 상부 개방단부(12c)에 배치되며 선택적으로 그 위에 열가소성 접착제로 접착 된다. 또한, 가스 불침투성 캡 또는 플러그가 사용되어 개방 단부(12c)를 밖으로 부터 폐쇄할 수도 있다.

본 발명의 양호한 실시예에서, 주형(10)은 내용해성 미립자 지지 매체(22)(예를 들면, 호수바닥 모래와 같은 무-건조 유동 주물 매체)에 의해 둘러싸여져 회전식 진공용기(20)에 지지된다. 용기가 주형 주위에 미립자를 침전하여 밀집하는 것을 도와주도록 진동되는 중에, 미립자 매체(22)는 일반적으로 개방 상부 용기단부(20se)를 통해 셀 주형(10) 주위에 용기(20) 안으로 유입 된다. 다음, 이동성 상부 진공 벨 또는 헤드(32)가 개방 용기 단부(20se)에 배치된다. 진공 헤드(32)는 용기의 직립 측벽(20s)에 대한 공기 기밀 방식으로 밀봉하는 환형상 공기 팽창성 밀봉부(32a)를 포함한다. 진공 헤드(32)의 천공 판 또는 스크린(32b)은 미립자 매체(22)와 대면 한다. 용기(20)의 실내를 진공으로 하는 동안에 도관(35)과 상관하여 도관과 용기(20)가 회전되게 하는 종래의 로터리 진공 결합체 또는 커플링(37)을 가진 진공 도관(34)에 진공 헤드(32)가 연결된다. 본 발명을 실시하는데 유용한 로터리 커플링(37)은 미국 일리노이주 와우케간에 소재하는 듀블린 캄파니에서 제조한 2인치 로터리 진공 커플링과 같은 것을 활용할 수 있다. 용기(20)의 실내는 커플링(37)을 경유하여 도관(34)과 소통하는 비-회전 도관(35)에 접속된 진공펌프(PP)에 의한 준대기압으로 진공으로 된다. 도관(34)은 천공판 또는 스크린(32b)을 경유하여 용기(20)의 실내와 소통하는 진공 헤드(32)의 실내와 진공펌프(PP)가 소통하는 1개 이상의 개구(34a)를 구비한다. 부분 진공(대기압보다 낮은 압력)이 용기(20)에 설정되면, 진공 벨 또는 헤드(32)가 미국특허 5,069,271호에 기술된 바와 같이 주형(10)에 대하여 미립자 매체(22)를 압축하도록 용기와 상관하여 축선방향으로 이동한다. 진공(대기압보다 낮은 압력)이 용기(20) 내에 확립되면, 라이저 통로(12), 게이트 통로(14) 및 주형공동(16)이 진공으로 되어 미립자 매체(22), 주형벽(10w), 및 단부 캡(26)의 가스 침투로 대기압보다 낮은 압력으로 된다

본 발명의 실시예에서, 용기(20)는 프레임(40)위에서 회전가능하게 배치된다. 프레임(40)은 용기(20)의 벽(20s)의 상단부에 용접된 상부 환형상 프레임 칼러 또는 플랜지 부재(41)를 포함한다. 플랜지 부재(41)는 용기의 중량과 그 내용물을 지지하고, 관형 셀 부재(42)의 요홈 견부(42s1)에 배치된 종래의 상부 감마찰 각(angular) 접촉 베어링(43)을 통해 원통형 프레임 셀 부재(42)로 하중을 전달한다. 셀 부재(42)는 내부 레이스(43a), 외부 레이스(43b) 및 그 사이에 복합 볼(43c)을 포함한다. 종래 하부 감마찰(減摩擦) 베어링(44)은 프레임 부재(42)에 파스너(46)로 부착된 하부 환형상 프레임 칼러부재(45)와 프레임 부재(42)와의 사이에 관형 프레임 부재(42)의 환형상 하부 요홈 견부(42s2)에 배치되어 그 위치에서 유지된다. 베어링(44)은 도1c에서와 같이 내부 레이스(44a), 외부 레이스(44b) 및 그 사이에 복합 볼(44c)을 포함한다. 프레임 부재(41,42,45)는 용기(20)에 접속되어 그리퍼 자(gripper jaws)(A)를 가진 로보틱 조종기를 구비한 주조기(casting machine)에 사용되는 조립체 또는 카트릿지를 형성한다.

용기(20)는 라이저 통로(12)의 중앙 종축선에 대해 일반적으로 대응하는 축선(도1에서 수직 축선)을 중심으로 회전할 수 있도록 용기(20)를 회전식으로 지지하는 감마찰(anti-friction) 베어링(43,44)의 내부 레이스(43a,44a)가 있는 관형 프레임 부재(42)에 용기(20)가 수용된다. 용기(20)는 각각 감마찰 베어링(43,44)의 내부 레이스(43a,44a)에 수용되어 결합하는 두터운 상부벽 영역(20s1)과 하부벽 영역(20s2)을 구비한다. 슬롯 장착 홀을 각각 가진 3개의 종래 원주부 방향으로 분리된 크레슨트(crescents)(47)가 용기(20s)의 측부에 볼트(48)로 볼트결합 된다. 크레슨트 각각은 도1c에 나타낸 바와 같이 용기 벽의 보완적인 테이퍼 면(20f)을 구비한다. 크레슨트는 각 접촉 베어링(43,44) 사이에서 여유부를 취하는 기능을 한다. 또한, 크레슨트(47)는 카트릿지가 거꾸로(upside-down) 역전되었을 때에, 용기(20s)의 중량을 지지 한다.

용기는 용기 벽(20s)의 외부면(20o) 주위로 신장되며 그와 마찰 구동적으로 결합하는 벨트(52)를 구동하는 구동 스프로켓(50a)을 가진 모터(50)에 의해 프레임(40)에서 회전된다. 벨트(52)는 셀 부재(42) 내의 슬롯(42o)을 통해 연장 된다. 모터(50)는 임의 타입의 전기적, 유체적 또는 다른 구동식 모터가 본 발명을 실시하는데 사용될 수 있기는 하지만, 속도 변경식 DC모터를 포함할 수 있다. 릴라이언스 일렉트릭 캄파니에서 생산하는 모델 T56S2013으로 시판하는 1HP(마력) 속도 변경식 DC모터를 본 발명을 실시하는데 사용한다. 모터(50)는 파스너(54)와 장착 평판(56)에 의해 프레임 부재(42)에 고정된다. 벨트(52)는, 다임러 크라이슬러 코포레이션에서 생산하는 Dodge16H100TLA 타이밍 플리로 구동되며, 스프로켓(50a)에 의한 벨트의 회전이 용기(20)와 그 내용물을 회전시키도록 용기 외부면과 마찰식으로 결합하는, 게이트스 러버 캄파니에서 생산하는 1인치 폭, 1/2인치 피치, 114개 치부 타이밍 벨트 모델 570H100을 포함한다.

프레임(40)은 주조기(도시 않음)의 로보틱 그리퍼 아암(A)에 의해 파지되어 이동된다. 특정적으로는, 그리핑 아암(A)이 관형 프레임 셀 부재(42)의 중간과 결합한다. 본 발명은 다른 디바이스로서 상기 그리퍼 아암에 한정되지 않으며, 로보틱 동작 디바이스 또는 작업자에 의한 수동식 이동이 프레임(40)과 그 위에 용기(20)를 이동하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 다르게는 아암(A)이 미국특허 4,874,029호에 기술된 타입의 주조기의 부품일 수 있으며, 그 교시 내용은 참고로서 본원에 기재되었다.

또한, 본 발명은 도면에 도시되고 명세서에 설명된 특정한 용기(20)와 프레임(40)에 제한되지 않는다. 예를 들면, 유사 부분이 도1 내지 도3의 유사 특징부분을 지시하는데 사용되는 도면의 도1a와 도1b를 참고로 하여 기술하면, 진공 용기(20')와 프레임(40')은 다소 다른 구조를 가지고 나타난다. 용기(20')는 직립벽(20s')에서 외부 테이퍼진 벽 영역(20s1')을 구비하며, 반경방향으로 연장되는 상부 견부(20g')까지 이어진다. 감마찰 베어링(43',44')은 내부 링(41a')과 외부 링(41b') 사이에 배치된다. 각각의 베어링(43',44')은 볼(43c',44c')을 가진 외부 레이스(43b',44b')와 내부 레이스(43a',44a')를 구비한다. 하부 환형상 리테이너(47')는 링(41a')에 고정되어 베어링(44')을 지지 한다. 외부 링(41b')은 아암(A')에 고착된(예를 들어 용접된) 신장 지지 프레임 부재(40a')에 고착적으로 장착(예를 들어, 용접)된다. 내부 링(41a')은 베어링(43',44')에 의해 지지되고 타이밍 벨트(52')에 의해 회전되게 한다. 전기 또는 다른 모터(50')는 신장 프레임(40')에 장착되고, 도1a에 도시된 바와 같이 용기(20')를 회전하도록 내부 링(41a')과 마찰식으로 결합하는 벨트(52')를 구동하는 구동 스프로켓(50a')을 구비한다. 예를 들어, 내부 링(41a')이 회전되면, 용기(20')는 내부 링과의 마찰로 회전되게 된다. 프레임(40')은 주조기의 아암(A')에 의한 이동을 위해 도시된 바와 같이 지지 된다. 아암(A')은 다른 하나에 대해 고착되고, 도1b에 도시된 바와 같이 프레임 부재(40a')의 하측부와 결합한다. 용기(20')와 프레임(40')은 상술된 바와 같이 본 발명을 실시하는 도1 내지 도3의 용기(20)와 프레임(40) 대신에 사용된다. 용기(20')는 설명의 간략함을 위해 도1a와 도1b에 도시되지는 않았지만 상술된 바와 같은 방식으로 진공 헤드(32)와 주형 주위에 미립자 매체(22)와 셀 주형(10)을 수용한다.

용기(20 또는 20')는, 주형(10), 미립자 매체(22), 및 진공 헤드(32)가 용기 안에 조립되는 로딩 스테이션(도시 않음)으로부터 다음, 주형(10) 내로 주조되도록 용융금속의 소스(S) 위에 주조기의 아암(A 또는 A')에 의해 용기(20, 또는 20')가 배치된 도1에 주조 위치로 이동한다. 소스(S)는 도가니(C)에 함유된 용융금속 풀(P)(예를 들면, 용융금속 또는 합금)을 포함하는 것으로 설명되며, 예를 들어 본원에 참고문헌으로 기재된 미국특허 3,863,706호에서 볼 수 있는 바와 같이 도가니 주위에 유도코일(도시 않음)에 의해 가열되는 것이다.

도1에 주조 위치에 있는 본 발명의 실시예에 의거, 용기(20)는 충전관(24)이 풀(P)에 담그어진 전 또는 후에 모터(50)가 동작하여 회전된다. 예를 들면, 동작 시켄스는 풀(P)위에 용기(20)를 회전하고, 다음 풀(P)에 충전관(24)을 담그고, 그리고 진공 펌프(PP)의 동작으로 그 안에 대기압보다 낮은 압력을 제공하도록 용기(20)를 비우는 동작을 포함하는 것이다. 다른 시켄스는 풀(P)에 충전관(24)을 담그는 동작과 용기의 회전에 따르는 대기압보다 낮은 압력으로 용기(20)를 비우는 동작을 포함한다. 다른 시켄스가 이용될 수도 있다. 본 발명이 용기(20)의 다른 진공정도를 제한하는 것이 아니기는 하지만, 용기 내의 대기압보다 낮은 압력은 본 발명을 실시하는데 13인치Hg 내지 18인치Hg의 범위에서, 150파운드 이상에 이르는 용융금속 또는 합금에 힘을 가하여 주형(10) 내로 상방향으로 흐르게 하고, 그리고/또는 용기(20)에 대기압보다 낮은 압력을 가진 또는 가지지 않은 풀(P)에 대기압보다 큰 압력을 제공하도록 풀(P)의 용융금속면 위에 압력을 증가하는 것은 이용되는 반중력 주조 매개변수, 이용되는 주형구조 및, 주조되는 용융금속이나 합금에 따라서 사용 된다. 용기의 회전속도는 라이저 통로(12)의 사이즈(예, 직경)에 일부분에 따르며, 150 내지 300rpm 범위에 있다. 설명을 목적으로 할 뿐이지 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아닌 설명으로서, 300rpm의 회전속도는 3인치 직경을 가진 라이저 통로(12)에 사용된다. 150-200rpm의 회전속도는 5인치 직경을 가진 라이저 통로(12)에 사용된다. 본 발명은 이용되는 반중력 주조 매개변수, 라이저 통로의 크기를 이용하는 주형 구조, 및 주조되는 용융금속에 따라서 선택되는 임의적인 특정한 회전속도로 제한되지 않은 것이다. 원심력으로 생성되는 금속제 정적 헤드(metallostatic head)는 합금 합성물과는 무관하다. 예를 들어, 회전에 의해 생성되는 액체 알루미늄의 자유 표면은 동일한 주형 rpm으로 액체 강철의 자유 표면과 동일하게 있다. 강철의 밀도가 크기 때문에, 원심력적 압력은 강철용 보다 높고, 금속제 정적 헤드는 액체 알루미늄의 밀도와 동일하다.

상술된 제1동작 시켄스에 따라서, 회전 용기(20 또는 20')와 용융금속 또는 합금(M)의 내재 소스(S)는 용융금속(M) 내의 충전관(24)의 개방 단부에 담그어져서 용융금속 또는 합금(M)으로 주형(10)을 채우도록 상대적으로 동작한다. 일반적으로, 용기(20 또는 20')는 아암(A 또는 A')에 의해 하강되어, 도가니(C)가 이러한목적으로 용기(20 또는 20')를 따라서 또는 함께 이동될 수 있기는 하지만, 정체 풀(P)에 충전관(24)을 담그게 된다. 용기(20) 내에 대기압보다 낮은 압력이 다음에 제공되어, 도2에 나타낸 바와 같이 용기가 함께 동시적으로 회전되는 중에 용융금속으로 동일하게 채워지도록 주형공동(16) 내로 게이트 통로(14)를 통해서, 라이저 통로(12) 내로 상방향으로 풀(P)로부터 용융금속이 흐르도록 힘을 가하기에 유효하게 압력차(예를 들면, 풀(P)에 대기압(ambient pressure)과 용기 내의 그리고 그에 따른 주형(10) 내의 대기압보다 낮은 압력)가 발생하기에 충분하다.

각각의 게이트 통로(14)에 있는 용융금속은 그와 소통하는 주형공동(16)을 향하는 방향으로 원심력을 받게 된다. 용기(20)와 주형의 회전동작은 라이저 통로(12)에 용융금속의 응결를 방해하고, 라이저 금속에 대한 주형공동의 개별 주조의 용해를 방해한다. 상기 회전동작은 게이트 통로(14)에서 용융금속에 전단력을 생성하고, 라이저 통로(12)에서 스컬(skull)형성(라이저 통로면에서 용융금속의 응결)을 방지하도록 상관 주형공동 쪽으로 용융금속의 이동과 유연한 펌핑동작을 발생한다. 라이저 통로(12), 게이트 통로(14), 및 주형공동(16)에 있는 용융금속에 작용하는 원심력은, 라이저 통로(12)에서의 그들의 높이를 고려하지 않은 모든 게이트 통로(14)에 용융금속을 횡단하는 압력을 증가하여, 주형공동(16) 밖으로의 충전동작을 향상한다. 이러한 사실은 차례로, 용융금속 칼럼이, 주형공동(16)의 대부분 또는 모두를 채운 후에 까지 용융 칼럼의 상부가 폐쇄 상단부(캡:26)에 도달하는 시간을 지연하도록 라이저 통로(12)내에서 용융금속 칼럼을 상승하는 감소율을 이룰 수 있는 것이다. 라이저 통로에 다른 높이로 주형공동을 가진 주형의 반중력 주조에서 이전에 관측되는 주형공동의 상부 일부 열의 게이트를 횡단하는 압력 스파이크는 대체로 함께 감소되거나 제거 된다.

본 발명을 한정하는 것이 아닌 설명을 목적으로 기재하는 것으로서, 주형공동(16)을 채우는 일반적인 시간은 4초 미만이며, 일반적으로는 이용되는 반중력 주조 매개변수, 이용되는 주형구조, 주형(10)에 주조되는 용융금속의 량에 따라서 약 1 ½초가 된다.

주형의 회전동작은 라이저를 통해 이동하는 액체 금속에 전단력을 생성한다. 이러한 사실은 회전 주형과 기계의 사소한 불균형으로 야기되는 진동에 따라서 스컬(skull)이 주형이 회전되지 않을 때에 형성을 개시하는 지점을 지나가는 라이저 내의 용융금속의 응결를 방지한다. 만일 공정이 유익하게 진행된다면, 이러한 현상은 비회전 동작 주형에서 보다 더 긴 시간동안 라이저에 용융금속의 유지를 허용하거나, 응결 라이저를 회피하는 잇점을 보유하면서 저온에서 금속과 합금의 주조를 허용한다.

또한, 라이저 캡(26)을 채우는데 필요한 것보다 적은 진공이 되도록 용기(20) 내의 진공 수준(대기압보다 낮은 압력)을 적절하게 선택하여, 용융금속이 도1 내지 도3에 도시된 것과 어느 정도 다른 구조로 이루어진 도5에서 설명되는 라이저 통로(12)의 상부 폐쇄 단부(캡:26)의 중앙영역[예를 들면, 밑(below)]의 단거리로 라이저 통로(12)에서 상방향으로 흐르게 된다. 예를 들면, 캡(26)에 근접한 용융 칼럼은, 주어진 회전속도에서 등압선 면(SF)에 의해 한정되고 주형(10)과 용기(20 또는 20')의 회전동작의 결과로서 대략 라이저 통로(12)의 종축선을 중심으로 형성되는, 내부 공간(void)(V)을 형성한다. 용융금속 칼럼의 상단부에 내부 공간(V)의 존재는 라이저 통로(12)의 폐쇄 상단부(캡;26)에 인접하여 있는 게이트 통로(14)를 횡단하는 압력 동요(surge)를 감소한다. 만약 공간(V)이 주어지지 않으면, 용융금속이 완전하게 캡(26)을 습윤하게 하였을 때에, 라이저 통로(12)에 용해물이 게이트(14)를 횡단하여 압력 동요를 생성한다. 내부 공간(V)도 용융 칼럼의 상단부에 근접하여 있는 용융금속 내의 갇힌 가스가 상부 주형공동을 채우는 용융금속 내에 갇힌 가스의 량을 감소시키도록 이동하여 상기 주형공동 내에서 응결된 주물 내의 갇힌 가스를 감소시키는 탈출 통로 또는 공간을 제공한다. 원심력은 주형공동에 유입하는 많지 않은 기회를 가지는 라이저 통로의 중간을 향하는 방향으로 라이저 통로(12)에 갇힌 가스를 용융금속이 위치변경 되게 한다.

주형이 풀(P)에서 나온 용융금속으로 채워지고, 용기(20 또는 20')와 주형(10)이 풀에 담겨진 충전관(24)으로 정체 회전되면, 라이저 통로(12) 내의 정체 용융금속은 게이트 통로(12)와 주형공동(16) 내의 용융금속(M)이 응결 되기 전에 풀(P)로 다시 배출된다. 라이저 통로(12)는 용기 내에 주위 공기압을 제공하도록 대기압으로 소통되는 도2에 도시된 바와 같은 진공 배관에 통기 밸브(VV)를 개방하고 진공 펌프(PP)를 차단하여 용기 내의 진공수준을 중단상태로 하여 배출된다. 라이저 통로(12)에 있는 용융 칼럼에 압력은 재사용을 위해 하층 풀(P)로 다시 중력에 의해 라이저 통로(12) 내의 용융금속이 흐르도록 균일하게 된다. 그러한 결과, 80%이상의 금속 또는 합금의 매우 높은 수율이 라이저 통로(12) 내의 용융금속이 게이트 통로와 주형공동에서 응결되는 종래 반중력 주조 공정과 대비되는 본 발명의 실시로 이루어진다. 상당한 수와 대형크기의 주형공동(16)은, 응결된 라이저로부터의 절결 고형 게이트에 이전에 요망되는 절결 기하형상부가 본 발명의 실시에서는 필요하지 않음으로, 라이저 통로(12) 주위에 위치할 수 있다. 그러한 결과, 상당한 수의 주조물품이 본 발명의 실시로 각각의 주형(10)에서 주조된다.

용융금속이 라이저 통로(12)로부터 배출되면, 게이트 통로(14)가 이제는 비워진 라이저 통로(12)로부터 분리된다. 용융금속은 용기(20 또는 20')와 주형(10)의 회전으로 인한 원심력에 의해 도4의 좌측에 도시한 바와 같이 이들을 적어도 부분적으로 채우는 게이트 통로(14)에서 유지된다. 용융금속은 부분적으로 게이트 통로(14)를 채우고 그리고 주형(10)과 용기(20 또는 20')의 회전동작으로 발생되는 원심력으로 인한 라이저 통로(12) 내의 주위(예를 들면, 대기) 압력 플러스 압력을 받게 되어서, 게이트 통로(14)를 횡단하는 압력이 라이저 통로(12)를 따라 형성된 높이를 무시하고 일반적으로 동일하다. 예를 들면, 300rpm의 용기 회전에서, 빈 라이저 통로(12)의 중앙축선에서 5인치 거리에 있는 주형공동(16)에 압력은 라이저 통로(12)의 길이(28인치 길이)를 따라서 모든 높이로 각각의 주형공동에서 22.7psi가 되게 정해져 있다. 따라서, 공급압력은 주형(10)의 상부에서 하부까지 주형공동의 전달동작의 균일함을 향상하도록 게이트 통로(14) 모두에 동일하게 된다. 이러한 지점에서, 주형공동은 완전하게 채워진다. 주형공동을 채우는 행위는 라이저 통로로부터의 용융금속의 흐름에 기준하여, 개시적으로 주형공동을 채우는 것이다. 전달동작은 주형공동(16) 내의 금속의 열수축과 응결 중에 위상변화로 생성되는 빈 공간을 채우도록 게이트 통로(14)로부터의 용융금속의 공급을 순차적으로 하는 것을 기준으로 한다.

즉, 게이트 통로(14)에 있는 용융금속은 용기(20 또는 20')가 도4의 우측에 도시된 바와 같이 회전하는 중에 그 안에 용융금속의 응결로 인한 수축에 대응 반응하여 주형공동(16)으로 보내어 지는데 활용된다. 특정적으로, 1개 이상의 주형공동(16)이 용기가 회전되는 중에 응결되고 수축을 당하여, 상관 게이트 통로(14)로부터의 용융금속은 그와 소통되는 주형공동(16)에 수요로 흘러가서, 수축에 역행하여 향상된 밀도(예를 들면, 감소된 수축 다공성)를 가진 주물(ART)을 생산한다. 일반적으로, 수축 공동(SK)은 도4의 우측에서 설명되는 바와 같이 주형공동에서 응결된 주조 금속물(주조물품)(ART)에서가 아닌, 1개 이상의 게이트 통로(14)에서 응결된 금속에 형성된다. 따라서, 복수의 개별적인 구별되는 응결된 주조물품(ART)이 라이저 통로(12)에 연결되지 않은 주형공동(16)에서 생성된다. 도3은 설명의 간략화를 위해 생략된 수축 공동(SK)을 가진 주형(10)에 응결된 금속을 나타낸 도면이다. 주조물품(ART)에 갇힌 가스로 인한 다공성은 금속 내에 갇힌 가스의 공간 체적을 감소시키는 압력으로 인한 모든 게이트 통로(14)를 횡단하는 주위(예, 대기) 압력 플러스 원심 압력의 결과로 감소된다. 매우 많은 수의 주조물품(ART)은 본 발명의 실시에서 소량 또는 전무한 수축 다공성을 가진 각각의 주형(10)에서 주조 된다.

용융 풀(P)에 담겨진 충전관(24)의 체류 시간은 적절한 게이트 설계로 본 발명의 실시에서 감소되며, 충전관은 라이저 통로(12) 내의 용융금속이 비워진 후에 주형공동을 채우는데 소요되는 시간 만 풀(P)에 있을 필요가 있다. 주물 및 게이트 통로의 응결은 충전관이 풀로부터 이동된 후에 발생한다. 또한, 본 발명의 실시는 풀(P)로부터의 복사 열과 로(furnace) 유도 코일로부터의 유도 가열에 대한 용기(20)의 노출도 감소하여서, 용기 수명을 연장한다. 더우기, 응결 시간은 게이트 통로(14)가 라이저 통로에 고온 용융금속이 있을 때에 보다 더 빠르게 빈 라이저 통로(12)와의 교차부에서 국부적으로 굳어(응고)진다.

90% 이상의 매우 높은 금속 수율(주형(10)으로 금속주조로 분할되는 주조물품(ART)을 형성하는 금속)은 본 발명의 실시로 이루어진다. 또한, 감소된 수축으로 인하여 증가된 밀도를 가진 상당량의 수와 대형 크기의 주조물품이 본 발명을 실행하는 주조로 이루어진다. 예를 들면, 본 발명의 실시에 앞서, 26.1파운드의 용융금속이 특정한 종류의 28캐스팅을 생산하는데 필요하게 되며, 주형은 10분동안 용기(20)에 남아있게 된다. 본 발명의 실시에서는, 오직 18.9파운드의 동일한 용융금속 만이 동일한 타입의 56주물을 구하는데 필요하게 되며, 주형(10)은 3분동안만 용기(20)에서 유지된다.

매우 고가의 합금으로, 금속 수율은 고비용의 장길이 주조 사이클로 더욱 증가되게 된다. 게이트 통로(14)의 단면과 길이는 감소되며, 라이저 통로(12)로부터의 용융금속의 전달동작은 라이저 통로에 금속이 응결을 시작하기 직전까지 유지 된다. 만일 이러한 지점에서, 용융금속이 라이저 통로(12)로부터 비워지게 되고 그리고 주형의 회전이 단시간동안 지속되어 게이트 통로(14)가 응결을 허용한다면, 매우 작은 게이트를 가진 개별 주물을 얻을 수 있다. 97%의 금속 수율은 이러한 기술을 사용하여 달성되어진 것이다.

용융금속이 주형공동(16)에서 고형으로 된 후에, 진공 헤드(32)가 이동되고 그리고 주형(10) 내의 응결된 주물을 가진 용기(20 또는 20')가 아암(A 또는 A')에 의해 부가적인 후-주조공정을 위한 주조물품(ART)과 미립자 매체(22)의 제거에 따르는 세이크아웃 테이블(shakeout table)(도시 않음)로 이동된다.

본 발명을 한정하는 것이 아닌 발명을 설명할 목적으로 기술하는 것으로서, 셀 주형(10)은 5인치 직경의 약 28인치 신장 라이저 통로(12)의 84주형공동(각각이 1.27파운드의 강철합금을 유지)을 가지고 제조된다. 각각의 주형공동은 1/2인치 폭, 1/2인치 높이, 2인치 길이의 치수를 가진 단일 게이트 통로(14)에 의해 라이저 통로와 소통된다. 2.5인치의 직경과 8인치의 길이를 가진 세라믹 충전관은 라이저 통로의 저부에 접속되고, 강철합금의 풀(P)의 표면 밑에 4인치 담그어 진다. 용기(20)는 17인치 Hg 로 비워지고, 150rpm으로 회전되어 라이저 통로가 주형공동 내의 금속을 응결 하도록 배출된 후에 45초 동안 지속된 회전으로 1.8초에서 주형공동에 채워진다.

본 발명의 상술된 실시예에서, 용기(20 또는 20')를 회전하고 라이저 통로(12) 내로 풀(P)로부터 상방향으로 용융금속을 흐르게 하는 단계는 응결 중에 수축성 문제를 받기 쉬운 용융금속의 주조 시에 주형공동(16)을 채우는 중에 동시적으로 처리 된다. 상기 단계는 선택적으로, 용융금속이 주형공동(16)을 채우도록 라이저 통로(12) 내로 상방향으로 힘을 받은 후에 그곳에서 주형(10)과 용기(20 또는 20')의 회전이 초기화 되는 본 발명의 다른 실시예에 따라 순차적으로 처리된다. 본 발명의 이러한 실시예는 주형공동(16) 내로 흐르는 용융금속에서의 난류를 감소시킨다.

상기 실시예가 용기(20 또는 20')와 주형(10)의 라이저 통로(12)의 중앙 종축선(L)을 중심으로 주형(10)과 용기(20 또는 20')의 회전을 포함한다 할지라도, 본 발명은 주형이, 이전 도면의 특징과 유사하게 설계되도록 유사 도면번호에 이중 프라임을 부여하여 나타낸 도8a와 도8b에서 설명된 바와 같은 주형(10")의 라이저 통로(12")의 종축선(L")을 벗어나 대체로 평행하게 있는 회전의 축선(AR")을 중심으로 회전됨으로 그렇게 제한되지 않는다. 축선(AR")은 주형이 배치된 용기와 충전관(24")의 종축선에 대응한다. 이것은 용기 회전 시에 주형(10")이 주형의 라이저 통로(12")의 종축선(L")에 대해 대체로 평행하고 그로부터 거리(X") 만큼 중심을 벗어나 있는 축선(AR")을 중심으로 회전되도록 용기에서 중심이탈 방식(offset manner)으로 주형(10")을 장착하여 이루어진다. 중심이탈 축선을 중심으로한 회전은 라이저 통로(12")에 스컬(skull) 형성을 부가적으로 지연한다.

또한, 본 발명이 신즈(singe) 게이트 통로(14)에 의해 라이저 통로(12)에 각각 소통되는 주형공동(16)을 가진 주형(10)에 대해 상술되어져 있을지라도, 본 발명은 각각의 주형공동이 복합 게이트 통로를 구비함으로 그렇게 제한되지 않는다. 예를 들면, 도6을 참고로 설명하면, 인접하여 상대적으로 얇고 두터운 교차면 영역을 가진 신장 주물을 생산하도록, 일반적으로 복수 주형공동(216)의 각각은 라이저 통로(212)의 방향으로 신장된다. 각각의 주형공동(216)은 각각의 주형공동의 상당히 두터운 영역(216a)으로의 용융금속의 공급을 보장하도록 위치한 라이저 통로(212)를 따라서 다른 높이로 복수(예를 들면, 도시된 3개) 게이트 통로(214)로 소통된다. 용융금속 충전 신장 주형공동(216)의 헤드는, 용융금속이 하부 게이트 통로(214)로부터 빈 라이저 통로(212)로 배출되도록 라이저 통로(212)가 비워진 후에 대기압 플러스 원심력을 극복할 수 있다.

신장된 1개 이상의 주형공동(216)으로부터의 이러한 원하지 않는 배출은, 게이트 통로(214) 사이에 위치한 각각의 주형공동(216)의 상당히 얇은 영역(216b)에 용융금속을 고형물로 하도록 용기(20 또는 20')와 주형(210)이 회전되는 중에 충분하게 긴 길이로 라이저 통로(212)에 용융금속을 보유하여 본 발명의 다른 실시예의 실시에서 극복 한다. 다음, 용융금속이 상술한 바와 같이 풀(P)로 다시 라이저 통로(212)로부터 배출되면, 상대적으로 얇은 응결 영역(216b)은, 주형공동(216)의 최하부 게이트 통로(214) 밖으로 다시 흐르는 것을 막고 응결 영역(216b) 사이에 하위(sub)-공동 또는 구획부(216c)에 있는 정체 용융금속을 한정하도록 개별적인 단일-게이트 주형공동으로 하위-공동(216c)이 행동하게 얇은 응결 영역(216b)에 의해 서로 격리 분리된 정체 용융금속의 하위-공동(216c)으로 주형공동을 분리 한다. 라이저 통로(212)가 용융금속을 배출할 시에 용융금속으로 부분적으로 채워진 게이트 통로(214)는, 용기(20 또는 20')가 상술한 바와 같이 회전하는 중에 용융금속의 응결로 수축에 대한 각각의 하위-공동 또는 구획부(216c)에 그 안에 정체 용융금속을 전달한다.

주형회전에 의해 제공된 이론적 용해면(SF")이 주형공동(216")을 통해 지나가지는 않지만 라이저 통로(212")의 배출 중에 게이트 통로(214")를 통해 지나가도록 라이저 통로(212")에 대한 주형(210")의 신장된 주형공동(216")을 위치시키어 도7a에 설명된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예의 실시에서 상기 원하지 않는 신장된 주형공동으로부터의 배출도 극복될 수 있다. 도7a에서, 이러한 위치설정은 라이저 통로(212")를 따라서 증가하는 높이의 방향으로 게이트 통로(216")의 길이의 증가로 이루어진다. 예를 들면, 도7a를 참고로 설명하면, 하부 게이트 통로(216")는, 도시된 상부 게이트 통로(214")의 길이보다 상당히 더 짧은 길이를 가지는 중간개재 게이트 통로(214")의 길이들과 대비되는 상당히 더 짧은 길이를 가지는 것으로 나타내었다. 유효하게, 각각의 주형공동(216")의 종축선(LA")은 게이트 통로(214")의 다른 길이를 사용하는 라이저 통로(212")의 종축선(L")에 대한 외부방향 예각(AA")으로 방향진다.

대비하여, 도7b는 유사한 주형(210"')을 설명하며, 여기서 주형공동(216"')은, 라이저 통로(212"')가 각각의 주형공동(216"')에 대부분의 용융금속이 비응결를 유지하면서 비워지면, 라이저 통로의 배출 중에 설명되는 바와 같이 게이트 통로(214"')와 주형공동(216"')을 통해 주형회전에 의해 제공된 이론적 용해면(SF"')이 지나가도록, 도7a에 도시된 바와 같이 본 발명에 따라서 주형공동(216"')이 기울어지지 않는다. 이론적 용해면(SF"')이 그를 통해 지나가는 주형공동(216"')의 구역은 용융금속을 비워지게 하며 결함이 있는 주물을 생산한다. 본 발명의 실시예에 따르는 도7a는 원하지 않는 주형공동으로부터의 용융금속의 빈 공간을 극복하는 것이다.

본 발명이 가스 침투성 주형(10 또는 10")을 사용하는 실시예에 대해 기술되어져 있지만, 본 발명은 그러한 사실에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 주조 철, 강철, 그라파이트 또는 다른 재료로 만들어진 가스 불침투성 주형을 사용하여 실시 된다.

도9a는 상술된 바와 같이 용융금속으로 총알-모양 주형공동(316")을 원심적 반중력성 주조에 사용되는 상기 가스 불침투성 주형(312")의 일부분을 설명하는 도면이다. 압력 기울기 선(1.0A, 1.1A, 1.2A, 1.3A, 1.4A)은 용융금속이 주형공동(316") 내의 정체 액체로 있는 동안에 용융금속이 라이저 통로(316")에 빈 공간을 형성한 후에 300rpm으로 회전하는 주형(310") 내측 대기압으로 압력 기울기를 나타내는 선이다. 주형공동(316") 내의 가스가 주형공동(316")의 게이트 통로(314")를 향하는 방향으로 항상 감소하는 압력의 막히지 않은 통로를 가지는 한에서는, 게이트 통로 위에 주형공동의 영역으로부터라도, 각각의 주형공동(316")이 채워짐으로서 상관 게이트 통로(314")를 통한 각각의 주형공동(316") 내의 가스를 용융금속(M")이 대체하도록 하는 압력 기울기 이다.

도9b는 본 발명에 따르지 않는 종래 중력 붓기(ladling) 또는 종래(비-원심형) 반중력 주조기술에 의해 용융금속으로 채워지는 유사한 가스 불침투성 주형공동(316"')을 설명하는 도면이다. 가스는 게이트 통로(314"') 위에 주형공동의 영역에 갇혀진다. 예를 들어, 공기 포켓(P"')은 주형공동(316"')의 상부에 주어진다. 일 실시예에 따르는 도9a는 이러한 갇힌 가스의 문제를 극복하는 것이다.

도10을 참고로 설명하면, 본 발명의 다른 실시예를 설명하는 도면으로서, 기화형 모형(vaporizable pattern) 조립체(410)가 셀 주형(10)를 대신하여 용기(20)에 나타낸 도면이다. 모형 조립체(410)는 상부 다공성 캡(426)을 가진 중공 라이저 통로-형성부분(412)을 구비하며, 복수의 주형공동-형성부분(416)에 게이트 통로-형성부분(414)으로 연결된다. 모형 조립체(410)에는, 복수개의 주형공동-형성부분(416)에 게이트 통로 형성부분(414)으로 연결된 라이저 통로-형성부분(412)을 형성하는 각각의 링과 함께 부착된 복수개의 기포(foam) 플라스틱 모형 링(417)을 포함한다. 모형 링(417)은 일 링이 타 링 상부에 적층되어, 모형 조립체(410)을 형성하도록 적절한 부착으로 함께 접착된다. 모형 링(417)은 팽창성 폴리스티렌 비드를 사용하는 종래의 팽창 기포 기술(expanded foam technique)로 성형되거나 수용 팽창성 폴리스티렌 평판 스톡으로부터 절단 된다. 모형 조립체(410)는 그 위에 열절연성 가스 침투형 내용해성 코팅(420)을 형성하도록 내용해성 슬러리로 실외에 코팅 된다. 본 발명을 실시하는데 사용되는 내용해성 코팅은 보든 케미칼 캄파니에서 제조 시판하는 폴리실드3600을 이용할 수 있다. 이러한 내용해성 코팅은 운모와 수정 내화재를 포함한다. 코팅(420)은 내화재로 이루어진 슬러리에 모형 조립체(410)을 딥핑하고, 초과 슬러리를 배출하고, 그리고 슬러리를 하루 동안에 건조하여, 0.010 내지 0.020인치 범위에 두께를 가진 모형 조립체의 실외면에 가스 침투성 내용해성 코팅을 제공한다.

소모성 모형 조립체(410)를 가진 용기(20)는 상술된 바와 같은 본 발명의 방법을 실시하는 도1 내지 도3의 주형(10)과 용기(20)를 대신하여 사용된다. 회전되는 용기(20)에 상술된 바와 같이 주조를 하는 중에, 용융금속(M)은 용기(20) 내의 대기압보다 낮은 압력과 용융금속(M)에 주위(대기)압력으로 모형 조립체(410)의 중공 라이저 통로-형성부분(412) 내로 풀(P)로부터 흐르도록 힘을 받게 된다. 용융금속은 미립자 매체(22)에 모형 조립체(410)를 상방향으로 점진적으로 파괴하여 대체하는 진행으로, 라이저 통로(12)와 유사한 라이저 통로와, 게이트 통로(14)와 유사한 게이트 통로와, 상술된 주형공동(16)과 유사한 주형공동을 제위치에 형성한다. 원심 압력은 그에 의해 형성된 주형공동의 외측 둘레에 기화성 모형을 통해 용융금속의 이동을 가속할 것이다. 공동은 액체와 기화성 모형재료(예를 들면, 액체와 기체 스티렌)가 적어도 그 일부가 게이트를 통해 빠져나가는 라이저 통로를 향하는 방향으로 위치 변환되도록 외측부 내부로부터 채워진다. 용기가 회전되는 동안에 그 안에서 용융금속이 응결 되어 수축동작에 대한 반응으로 주형공동에 보내기 위해 용융금속으로 적어도 부분적으로 채워지는 게이트 통로를 이탈하며, 주형공동과 게이트 통로 내의 용융금속이 응결되기 전에 상술된 바와 같이 라이저 통로 내의 용융금속은 배출된다. 주형공동 내의 용융금속은 용기를 회전하는 중에 응결되어 주형공동 내의 복수의 개별적으로 응결된 주물을 형성한다. 주형의 회전은 주형공동과 게이트 통로에서 용융금속이 응결 된 후에 종결 된다.

본 발명을 특정 실시예를 설명하는 식으로 기술되어져 있지만, 본 발명이 이러한 설명에 한정되는 것은 아니고, 본 발명은 첨부 청구범위를 이탈하지 않는 범위 내에서 이루어지는 개조 및 변경을 모두 포함하는 것이다.

Claims (39)

1. 복수개의 물품을 반중력 주조기술로 주조하는 방법에 있어서, 상기 방법은:

   (a)직립 라이저 통로와, 라이저 통로의 길이부를 따라서 높이를 달리하여 배치된 복수개의 주형공동을 가진 세라믹 주형을 제공하는 단계와;

   (b)용융금속이 게이트 통로를 경유하여 주형공동으로 전달되게, 소스에서 라이저 통로 쪽으로 상방향으로 용융금속을 흐르게 하는 단계와;

   (c)주형을 회전하여, 상기 게이트 통로에 있는 용융금속이 주형공동 쪽으로 원심력을 받게 하는 단계와;

   (d)주형공동과 게이트 통로에 있는 용융금속이 응결되기 전에, 라이저 통로에서 용융금속을 배출하는 단계와;

   (e)상기 주형이 회전하면서 주형 내에 있는 용융금속의 응결에 따른 수축에 대응하여 주형공동으로 용융금속이 보내지게, 적어도 부분적으로 용융금속으로 채워진 게이트 통로를 남기는 단계 및;

   (f)상기 주형공동에 복수개의 개별적으로 응결된 주조물품을 형성하도록 상기 주형을 회전하는 중에, 주형공동에 있는 용융금속을 응결시키는 단계를 포함하며;

   (a')각각의 주형공동은 게이트 통로를 경유하여 라이저 통로와 소통하게 있는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 라이저 통로 안으로 상방향으로 용융금속이 흐르게 하고 그리고 상기 주형을 회전하게 하는 단계는, 용융금속으로 주형공동을 채우는 중에 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 용융금속이 게이트 통로에서 응결된 후에, 상기 주형의 회전을 마감하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 주형은, 라이저 통로와 소통하고 상기 소스에 담겨지는 충전관을 구비하고; 상기 용융금속은 라이저 통로 내로 상기 충전관을 통해 상방향으로 흐르는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 용융금속이 배출된 후, 상기 라이저 통로는 대기압을 받는 상태에 있게되고; 게이트 통로를 부분적으로 채우고 그리고 주형공동을 채우는 용융금속은, 상기 주형의 원심운동으로 인해서 대기압 플러스 압력을 받는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 주형은 주형의 종축을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 주형은, 주형의 종축에서 중심을 벗어나 종축에 대해 평행하게 있는 축선을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 용융금속은 라이저 통로의 상부 폐쇄 단부의 중앙영역 밑에 라이저 통로에서 상방향으로 흐르는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제8항에 있어서, 상부 폐쇄단부에 인접하여 있는 용융금속은, 주형의 원심운동의 결과로 라이저 통로의 종축 근방에 형성된 내부 공간(interior void)을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 용융금속에 있는 내부 공간은, 라이저 통로의 상부 폐쇄 단부에 인접한 게이트 통로를 횡단하는 압력 동요(pressure surge)를 저하시키는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제1항에 있어서, 각각의 주형공동은, 라이저 통로의 방향으로 신장되고 그리고 복수개의 게이트 통로에 의해 라이저 통로에 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제11항에 있어서, 라이저 통로의 배출에 따라 주형공동에서 용융금속이 비워지지 않도록, 라이저 통로를 배출하는 중에, 주형 회전으로 제공된 이론적 용해면이 주형공동을 통해 지나가지 않으면서 게이트 통로를 통해서만 지나가게, 라이저 통로에 대해서 각각의 주형공동을 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제11항에 있어서, 주형공동 내의 복수개의 구획실에 정체상태 용융금속을 형성하게 게이트 통로 사이에서 용융금속이 응결되기 시작하여서, 용융금속이 부분적으로 채워진 상기 게이트 통로가, 주형이 회전되는 동안에 주형 안에 있는 용융금속이 응결되어 발생하는 수축에 반응하여 각각의 구획실로 용융금속을 보내는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 복수개의 물품을 반중력 주조기술로 주조하는 방법에 있어서, 상기 방법은:

    (a)직립 라이저 통로와, 라이저 통로의 길이부를 따라서 높이를 달리하여 배치된 복수개의 주형공동을 가진 세라믹 주형을 제공하는 단계와;

    (b)용융금속 풀에 라이저 통로와 소통하는 충전관을 담그는 단계와;

    (c)용융금속이 게이트 통로를 통해 주형공동으로 전달되게 라이저 통로 안으로 상방향으로 용융금속이 흐르도록, 용기내의 주형 주위에 미립자 매체가 배치된 주형이 있는 용기 내의 압력을 대기압보다 낮은 압력으로 이루는 단계와;

    (d)게이트 통로에 있는 용융금속이 주형공동을 향하는 방향으로 원심력을 받도록 상기 풀에 충전관이 담겨지는 동안에 안에 주형을 가진 용기를 회전하는 단계와;

    (e)용기와 주형이 회전하는 동안에 안에 있는 용융금속의 응결에 따른 수축동작에 반응하여 용융금속이 주형공동에 보내지게 게이트 통로가 적어도 부분적으로 용융금속으로 채워지게 하고 그리고 게이트 통로 근방에 탕구 통로가 비워져 있도록, 게이트 통로와 주형공동 내의 용융금속이 응결되기 전에 라이저 통로에서 용융금속을 배출하는 단계와;

    (f)주형과 용기를 회전하는 중에 상기 풀로부터 충전관을 철수하는 단계 및;

    주형과 용기를 회전하면서 주형공동에 있는 용융금속을 응결하여, 상기 주형공동에 복수개의 개별적으로 응결된 주조물품을 형성하는 단계를 포함하며;

    (a')각각의 주형공동은 게이트 통로를 경유하여 라이저 통로와 소통하게 있는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제14항에 있어서, 게이트 통로에 있는 용융금속이 응결된 된 후에, 주형과 용기를 회전하는 동작을 마감하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 방법.
16. 복수개의 물품을 반중력 주조기술로 주조하는 방법에 있어서, 상기 방법은:

    (a)탕구-형성부분의 길이부를 따라서 배치된 복수개의 주형공동-형성부분과 직립 탕구-형성부분을 가진 소모성 모형(fugitive pattern)을 제공하는 단계와;

    (b)용융금속이 게이트 통로-형성부분을 경유하여 주형공동-형성부분에 전달되도록, 소스로부터 라이저 통로-형성부분으로 상방향으로 용융금속을 흐르게 하는 단계와;

    (c)게이트 통로-형성부분에 있는 용융금속이 주형공동 형성부분을 향하는 방향으로 원심력을 받게, 상기 소모성 모형과 상기 소모성 모형을 함유한 용기를 회전하는 단계와;

    (d)용기가 회전하는 중에 안에 있는 용융금속이 응결함에 따라 발생하는 수축동작에 반응하여 주형공동으로 용융금속이 보내지게 게이트 통로가 용융금속으로 적어도 부분적으로 채워지도록, 게이트 통로-형성부분과 주형공동-형성부분을 파괴하여 형성되는 게이트 통로와 주형공동에 있는 용융금속이 응결되기 전에, 라이저 통로-형성부분의 파괴로 형성된 라이저 통로로부터 용융금속을 배출하는 단계 및;

    (e)상기 용기를 회전하면서 주형공동에 있는 용융금속을 응결하여, 주형공동에 복수개의 개별적으로 응결된 주조물품을 형성하는 단계를 포함하며;

    (a')각각의 주형공동 형성부분이 게이트 통로-형성부분을 경유하여 탕구 통로-형성부분에 연결되고, 그리고 미립자 매체는 용기 내에 있는 상기 모형 주위에 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제16항에 있어서, 게이트 통로에 있는 용융금속이 응결된 후에, 용기를 회전하는 동작을 마감하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제16항에 있어서, 상기 모형은, 상기 라이저 통로-형성부분과 소통하고 상기 소스에 담겨지는 충전관을 구비하고; 상기 용융금속은 충전관을 상방향으로 통해서 라이저 통로-형성부분으로 흐르는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제16항에 있어서, 라이저 통로 내의 용융금속이 비워진 후에 라이저 통로가 대기압 상태에 있어, 주형공동과 게이트 통로를 부분적으로 채운 용융금속이 용기의 원심 운동으로 인한 상기 대기압 플러스 압력을 받게 되는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제16항에 있어서, 상기 용기는 상기 모형의 종축을 중심으로 회전되는 것을 특징으로 하는 방법.
21. 제16항에 있어서, 상기 용기는, 상기 모형의 종축에서 중심을 벗어나 있고 그리고 종축에 대해 평행하게 있는 축선을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 하는 방법.
22. 제16항에 있어서, 각각의 주형공동-형성부분은, 탕구 통로-형성부분의 방향으로 신장되고 그리고 복수개의 게이트 통로-형성부분에 의해 탕구 통로-형성부분에 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
23. 제22항에 있어서, 용융금속이 라이저 통로의 배출로서 주형공동에서 비워지지 않게, 라이저 통로의 배출 중에, 주형 회전에 의해 제공된 이론적 용해면이 주형공동을 통해 지나가지 않으면서 게이트 통로를 통해서만 지나가도록, 각각의 주형공동-형성부분을 라이저 통로와 관련하여 상대적으로 위치시키는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 방법.
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