KR101682981B1 - 프라스크 내에서의 주물사 응집력 극대화를 위한 t형 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기존 대비 차별화된 구조와 구성의 채택으로 프라스크 내에 충진되는 해당 주물사의 강도 내지 응집력을 극대화하여 주조 대상 제품의 품질이 현저히 개선될 수 있도록 구성되는 프라스크 내에서의 주물사 응집력 극대화를 위한 T형 구조물(10)에 관한 것으로, 프라스크(1)와 주조 대상 제품(2) 사이 공간으로 주물사(3)를 충만시켜 위 주물사가 프라스크 내에서 주조 대상 제품 외벽으로 밀도 있게 배열됨에 따라 주조 대상 제품을 위치 구속하되, 위 주조 대상 제품(2)으로의 용탕 주입 과정에서 유발되는 주물사(3)의 강도 내지 응집력 붕괴를 고려하여 해당 제품이 응고되는 시점까지 주조 대상 제품을 기점으로 프라스크가 주물사를 견고하게 잡아줄 수 있도록 프라스크 내벽으로 수개 고정 결합되며, 위 프라스크(1) 각 변의 내벽을 통해 고정 결합되고 주조 대상 제품(2) 방향으로 일정 거리 연장 형성되는 지지면(11);과, 지지면을 기점으로 양측으로 분기되면서 주물사(3)와 중첩되는 공간을 구축하고 주조 대상 제품과 대향 배치되는 대응면(12);으로 구성되는 것을 특징으로 한다

Description

프라스크 내에서의 주물사 응집력 극대화를 위한 T형 구조물{CONSTRUCTION FOR MOLDING SAND}

본 발명은 주조 공정 시 적용되는 기술사상에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존 대비 차별화된 구조와 구성의 채택으로 프라스크 내에 충진되는 해당 주물사의 강도 내지 응집력을 극대화하여 주조 대상 제품의 품질이 현저히 개선될 수 있도록 구성되는 프라스크 내에서의 주물사 응집력 극대화를 위한 T형 구조물에 관한 것이다.

통상 주조(casting)는 주물을 만들기 위하여 실시되는 하나의 공정으로, 주물의 설계, 주조 방안의 작성, 모형(模型)의 작성, 용탕의 용해 및 주입, 제품의 끝 손질 등으로 작업이 세분화 진행된다.

이러한 주조 공정은 대상 주형(鑄型)을 어떻게 설계하여 조합할 것인가가 중요한 문제인데, 원칙적으로는 코어(core:中型)를 가급적 사용하지 않고 전체를 2분할(二分割)하여 실시하는 것이 바람직하며, 제품에 기포(氣泡), 개재물(介在物)의 혼입, 응고 시의 부피감소로 인한 균열의 발생, 유동성(流動性) 부족으로 용탕이 구석구석까지 유입되지 못함으로써 비롯되는 부분적인 결함 등을 고려하여 진행되어야 한다.

한편, 주형의 재료로는 모래(주물사), 금속 등이 있으며, 목적으로 하는 주조 대상 제품에 따라 치수 정밀도, 제품의 모양 등을 고려하여 선정한다.

예컨대 주물사의 경우 주조 대상 제품으로 용탕을 주입하게 되면 일정 온도에서 반응이 유발되고, 이러한 반응에 의해 주물사 상호 간을 강도 있게 결집하던 바인더의 역할이 상실됨에 따라 해당 주물사의 밀도 저하가 초래되면서 제품의 변형 내지 외관 불량 등 치명적인 문제점을 야기한다.

특허등록번호 제10-1070582호(2011년 10월 05일 공고) "주물주조방법" 특허등록번호 제10-1565595호(2015년 11월 03일 공고) "주조 금형용 주물사 제거장치"

본 발명은 위의 제반 문제점을 보다 적극적으로 해소하기 위하여 창출된 것으로, 주조시 프라스크와 주물사 상호 간에 강도 내지 결합력을 극대화하기 위하여 프라스크 내에서 소정의 형상으로 설치될 수 있는 T형 구조물을 제공하는 것이 해결하고자 하는 과제이다.

아울러 프라스크 내에 충진된 주물사와 접촉 면적이 증대되게 하는 관련 구조 내지 제반 요소의 채용으로 더욱 강화된 응집력이 유도되게 하는 것을 다른 해결 과제로 한다.

위의 해결 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서 제안하는 T형 구조물(10)의 구성은 다음과 같다.

위 프라스크 내에서의 주물사 응집력 극대화를 위한 T형 구조물(10)은 프라스크(1)와 주조 대상 제품(2) 사이 공간으로 주물사(3)를 충만시켜 위 주물사가 프라스크 내에서 주조 대상 제품 외벽으로 밀도 있게 배열됨에 따라 주조 대상 제품을 위치 구속하되, 위 주조 대상 제품(2)으로의 용탕 주입 과정에서 유발되는 주물사(3)의 강도 내지 응집력 붕괴를 고려하여 해당 제품이 응고되는 시점까지 주조 대상 제품을 기점으로 프라스크가 주물사를 견고하게 잡아줄 수 있도록 프라스크 내벽으로 수개 고정 결합되며, 위 프라스크(1) 각 변의 내벽을 통해 고정 결합되고 주조 대상 제품(2) 방향으로 일정 거리 연장 형성되는 지지면(11);과, 지지면을 기점으로 양측으로 분기되면서 주물사(3)와 중첩되는 공간을 구축하고 주조 대상 제품과 대향 배치되는 대응면(12);으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 위 프라스크(1) 내에서 주조 대상 제품(2) 방향으로 돌출 배치되고, 위 주조 대상 제품과 프라스크의 상간 이격 거리에 따라 돌출 정도를 가변 형성할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

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또한, 위 지지면(11)과 대응면(12)은 프라스크(1) 각 내벽의 두께 면에 대응하는 길이로 연장 형성되는 것을 포함한다.

또한, 위 지지면(11) 및/또는 대응면(12)에는 주물사(3)와의 접촉 면적 증대를 위하여 요철형 또는 연속하는 나선형의 요홈이 더 형성되는 것을 포함한다.

그리고 위 대응면(12)은 주조 대상 제품(2) 방향으로 만곡된 형상이거나 또는 프라스크 방향으로 만곡된 형상인 것을 포함한다.

한편, 위 프라스크(1) 내벽으로 일자 형상의 철근 소재(20)를 더 배열되게 함으로써 사선으로 교번 결합되는 철근 소재로 인해 연속하는 N 형상이 구축될 수 있게 하는 것을 포함한다.

위 구성으로 이루어지는 본 발명에 의하면, T자 형상으로 제공되는 구조적인 특성에 기인하여 프라스크 내에 충진되는 주물사가 견고하게 위치 구속됨으로써 해당 주물사의 밀도, 강도, 응집력, 결합력 등이 현저히 개선되므로 주물사 강도 증대를 통한 버(BURR) 발생 감소는 물론 비틀림이나 변형으로부터 보호되면서 제품 외관의 표면 개선, 길이에 대한 수축 개선, 내부 MICRO-SHRINKAGE 발생 감소 등 기존 대비 제품성에 기여하는 효과를 발휘한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의하여 구성되는 T형 구조물 사시도.
도 2 내지 3은 본 발명에서 제안하는 T형 구조물의 사용 양태를 개략적으로 도시한 단면도.
도 4는 본 발명에서 제안하는 T형 구조물과 철근 소재를 혼용하여 프라스크에 적용할 수 있음을 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의하여 구성되는 T형 구조물의 형태를 예시적으로 도시한 사시도.

이하, 첨부도면을 참고하여 본 발명의 구성 및 이로 인한 작용, 효과에 대해 일괄적으로 기술하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그리고 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

본 발명은 주조 공정 시 적용되는 기술사상에 관하여 개시된다.

특히 본 발명에서는 기존 대비 차별화된 구조와 구성의 채택으로 프라스크 내에 충진되는 해당 주물사의 강도 내지 응집력을 극대화하여 주조 대상 제품의 품질이 현저히 개선될 수 있도록 구성되는 프라스크 내에서의 주물사 응집력 극대화를 위한 T형 구조물(10)에 관련됨을 주지한다.

도 1 내지 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 주조 시 프라스크와 주물사 상호 간에 T형 구조물(10)을 설치하여 주조 대상 제품의 품질이 현저히 개선되게 하는 것을 주된 요부로 하는바, 이와 관련하여 상세 기술하면 하기와 같다.

위 프라스크 내에서의 주물사 응집력 극대화를 위한 T형 구조물(10)은 프라스크(1)와 주조 대상 제품(2) 사이 공간으로 주물사(3)를 충만시켜 위 주물사가 프라스크 내에서 주조 대상 제품 외벽으로 밀도 있게 배열됨에 따라 주조 대상 제품을 위치 구속하되, 위 주조 대상 제품(2)으로의 용탕 주입 과정에서 유발되는 주물사(3)의 강도 내지 응집력 붕괴를 고려하여 해당 제품이 응고되는 시점까지 주조 대상 제품을 기점으로 프라스크가 주물사를 견고하게 잡아줄 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 한다.

예컨대 위 프라스크(1) 내에서 주조 대상 제품(2) 방향으로 돌출 배치되고, 위 주조 대상 제품과 프라스크의 상간 이격 거리에 따라 돌출 정도를 가변 형성할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

통상 프라스크(1) 안에 주조 대상 제품(2)을 넣고 이러한 제품 외벽으로 주물사(3)를 채워 일련의 공정이 실시됨에 있어 대상 프라스크와 주물사 간에 어느 정도의 힘으로 견고하게 잡고 있느냐가 관건인바, 본 발명은 만족할 정도의 강도 개선을 위하여 T형 구조물(10)을 제안한다.

즉 용탕을 주입하기 위해 스티로폼 등의 충진재를 넣고 나머지 프라스크(1)의 빈 공간을 주물사(3)로 채움으로써 프라스크와 제품 상호 간은 주물사를 통해 지지력이 유발된다.

이러한 주물사(3)는 일반적으로 크고 작은 다양한 형태로 존재하고, 서로 일정 수준의 결합력이 도모되도록 수지와 경화제로 이루어진 바인더를 모래에 혼합시켜 제공되는데, 모래 입도 사이즈에 경화제가 코팅된 후 수지를 코팅되게 함으로써 수지와 경화제가 화학적으로 결합하면서 생기는 결합력에 의해 서로 단단히 응집되는 형태이다.

한편, 위 주물사(3)는 모래 고유 성질을 잃는 온도, 변태 온도가 575~600℃에 이르므로 1370~1400℃ 범위 내에서 제공되는 용탕의 주입으로 인해 소실되고, 이때 주물사의 바인더 역할이 상실된다.

이에 따라 제품이 응고될 때까지 프라스크(1) 안에서 주물사 충전율을 적정 수준으로 유지하기 위하여 작업자들은 모래와 모래 사이의 공극을 줄여 밀도를 높이고자 반복적으로 주물사를 일 방향으로 밀어주는 다짐 작업을 실행하게 된다.

하지만, 이렇듯 주물사를 인위적으로 다지더라도 프라스크(1)가 주물사(3)를 잡아주는 힘이 약하다면 그에 따른 제품의 비틀림이나 변형 등에 전혀 대응하지 못하므로 이는 결국 제품성에 치명적인 결함으로 작용한다.

따라서 본 발명에서는 프라스크(1) 내부에 고정 체결되는 T형 구조물(10)을 제안하는바, 위 T형 구조물(10)에 의해 주물사(3)는 동일 조건하에서도 강도가 향상되는 결과를 유도한다. 즉 제품은 응고되는 과정에서 유동되고 이러한 유동은 주물사가 견고하다면 최소화될 수 있으므로 제품이 응고될 때까지 주물사를 견고히 위치 보존시켜 변형이나 비틀림 등으로부터 보호할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의하여 구성되는 T형 구조물 사시도이고, 도 2 내지 3은 본 발명에서 제안하는 T형 구조물의 사용 양태를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 내지 3에 도시된 것처럼, 본 발명의 T형 구조물(10)은 프라스크(1) 각 변의 내벽을 통해 고정 결합되고 주조 대상 제품(2) 방향으로 일정 거리 연장 형성되는 지지면(11);과, 지지면을 기점으로 양측으로 분기되면서 주물사(3)와 중첩되는 공간을 구축하고 주조 대상 제품과 대향 배치되는 대응면(12);으로 구분 구성된다.

이때 위 지지면(11)과 대응면(12)은 프라스크(1) 각 내벽의 두께 면에 대응하는 길이로 연장 형성되는 것을 포함한다.

위 주물사(3)는 전술한 바와 같이 주조 대상 제품(2)으로 용탕을 주입하게 되면 일정 온도에서 반응이 유발되고, 이러한 반응에 의해 주물사 상호 간을 강도 있게 결집하던 바인더의 역할이 상실됨에 따라 해당 주물사의 밀도 저하가 초래되면서 제품의 변형 내지 외관 불량 등 치명적인 문제점을 야기한다.

이에 따라 본 발명은 프라스크(1) 내에서 제품(2) 상간의 공간을 충진하는 주물사(3)의 강도 개선이 유도되도록 T형 구조물(10)을 등간격 일체 형성하고, 위 T형 구조물(10)은 지지면(11)과 대응면(12)이 직교 결합되면서 구축하는 소정의 공간으로 인해 프라스크 내에서 하나의 덩어리로 결집된 주물사(3)가 구속받게 되므로 제반 효과를 발휘하게 된다.

상세하게는, 프라스크(1) 내벽에서 서로 이웃 설치된 T형 구조물(10)은 대응면(12)과 지지면(11)에 의해 각 공간을 구축함에 있어 주물사(3)가 개재될 수 있는 다소 폐쇄된 영역으로 확보되고, 이러한 영역은 결과적으로 주물사의 밀도가 향상되게 하는 요인으로 작용하면서 소기의 목적이 달성된다.

부연하면 용탕이 주입된 제품 외벽을 아주 밀도 있는 주물사가 둘러싸고 있거나 프라스크(1)와 주물사(3) 간에 서로 견고하게 잡아주고 있는 상황에서는 제품 외관이 양호해지는 결과로 귀결되는데, 통상 모래 비중 2.2, 철(용탕) 비중 7.5이므로 용탕이 제품 안에 채워질 때 대상 제품은 용탕 부력으로 인해 외측으로 밀리면서 형상(외형)이 커지게 되고, 이후 용탕이 응고되면서 다시 수축하므로 외부에서 주물사가 견고히 잡고 있다면 밀리는 정도가 작아지고 이로 인해 내부 수축을 최소화하는 기대 효과를 누릴 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의하여 구성되는 T형 구조물의 형태를 예시적으로 도시한 사시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 위 대응면(12)은 주조 대상 제품(2) 방향으로 만곡된 형상이거나 또는 프라스크 방향으로 만곡된 형상인 것을 포함한다.

그리고 위 지지면(11)과 대응면(12)에는 주물사(3)와의 접촉 면적 증대를 위하여 요철형 또는 연속하는 나선형의 요홈이 더 형성될 수 있다.

이러한 구성은 주조 시 프라스크(1)와 주물사(3) 상호 간에 강도 내지 결합력을 극대화하기 위한 또 하나의 방편으로, 프라스크 내에 충진된 주물사와 접촉 면적이 증대되게 하는 관련 구조 내지 제반 요소의 채용으로 더욱 강화된 응집력이 유도되게 하는바, 도면에서처럼 프라스크 내에서 소정의 형상으로 설치될 수 있다.

도 4는 본 발명에서 제안하는 T형 구조물(10)과 철근 소재(20)를 혼용하여 프라스크(1)에 적용할 수 있음을 도시한 사시도이다.

도 4에 도시된 것과 같이, 본 발명에서는 직선 형태의 철근 소재(20)를 T형 구조물(10)과 혼용하는 것을 포함한다.

이를 위해 위 프라스크(1) 내벽으로 일자 형상의 철근 소재(20)를 더 배열되게 함으로써 사선으로 교번 결합되는 철근 소재로 인해 연속하는 N 형상이 구축될 수 있다.

또한, 위 철근 소재(20)의 외면으로 주물사(3)와의 접촉 면적 증대를 위하여 요철형 또는 연속하는 나선형의 요홈(식별번호 없음)이 더 형성될 수 있음은 자명한 사실이다.

위 구성으로 이루어지는 본 발명의 T형 구조물(10)에 의하면, T자 형상으로 제공되는 구조적인 특성에 기인하여 프라스크(1) 내에 충진되는 주물사(3)가 견고하게 위치 구속됨으로써 해당 주물사의 밀도, 강도, 응집력, 결합력 등이 현저히 개선되므로 주물사 강도 증대를 통한 버(BURR) 발생 감소는 물론 비틀림이나 변형으로부터 보호되면서 제품(2) 외관의 표면 개선, 길이에 대한 수축 개선, 내부 MICRO-SHRINKAGE 발생 감소 등 기존 대비 제품성에 기여하는 효과를 발휘한다.

1. 프라스크
2. 제품
3. 주물사
10. T형 구조물
20. 철근 소재

Claims (7)

1. 프라스크(1)와 주조 대상 제품(2) 사이 공간으로 주물사(3)를 충만시켜 위 주물사가 프라스크 내에서 주조 대상 제품 외벽으로 밀도 있게 배열됨에 따라 주조 대상 제품을 위치 구속하되,
   위 주조 대상 제품(2)으로의 용탕 주입 과정에서 유발되는 주물사(3)의 강도 내지 응집력 붕괴를 고려하여 해당 제품이 응고되는 시점까지 주조 대상 제품을 기점으로 프라스크가 주물사를 견고하게 잡아줄 수 있도록 프라스크 내벽으로 수개 고정 결합되며,
   위 프라스크(1) 각 변의 내벽을 통해 고정 결합되고 주조 대상 제품(2) 방향으로 일정 거리 연장 형성되는 지지면(11);과, 지지면을 기점으로 양측으로 분기되면서 주물사(3)와 중첩되는 공간을 구축하고 주조 대상 제품과 대향 배치되는 대응면(12);으로 구성되는 프라스크 내에서의 주물사 응집력 극대화를 위한 T형 구조물(10).
   
2. 제1항에 있어서,
   위 프라스크(1) 내에서 주조 대상 제품(2) 방향으로 돌출 배치되고,
   위 주조 대상 제품과 프라스크의 상간 이격 거리에 따라 돌출 정도를 가변 형성할 수 있도록 구성되는 프라스크 내에서의 주물사 응집력 극대화를 위한 T형 구조물(10).
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   위 지지면(11)과 대응면(12)은 프라스크(1) 각 내벽의 두께 면에 대응하는 길이로 연장 형성되는 것을 포함하는 프라스크 내에서의 주물사 응집력 극대화를 위한 T형 구조물(10).
   
5. 제1항에 있어서,
   위 지지면(11) 및/또는 대응면(12)에는 주물사(3)와의 접촉 면적 증대를 위하여 요철형 또는 연속하는 나선형의 요홈이 더 형성되는 것을 포함하는 프라스크 내에서의 주물사 응집력 극대화를 위한 T형 구조물(10).
   
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   위 대응면(12)은 주조 대상 제품(2) 방향으로 만곡된 형상이거나 또는 프라스크 방향으로 만곡된 형상인 것을 포함하는 프라스크 내에서의 주물사 응집력 극대화를 위한 T형 구조물(10).
   
7. 제1항에 있어서,
   위 프라스크(1) 내벽으로 일자 형상의 철근 소재(20)를 더 배열되게 함으로써 사선으로 교번 결합되는 철근 소재로 인해 연속하는 N 형상이 구축될 수 있게 하는 것을 포함하는 프라스크 내에서의 주물사 응집력 극대화를 위한 T형 구조물(10).

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