KR101725669B1 - 로스트왁스 정밀 주조를 위한 하이브리드 디왁싱 장치 및 그 방법 - Google Patents

로스트왁스 정밀 주조를 위한 하이브리드 디왁싱 장치 및 그 방법 Download PDF

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홍준호
최영심
임창수
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한국생산기술연구원
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Abstract

본 발명은 로스트왁스 정밀 주조를 위한 하이브리드 디왁싱 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 내외부가 밀폐되며, 내부에 주형 몰드가 수용되는 수용 공간이 마련되는 본체부와, 상기 본체부의 상부에 결합되며, 상기 본체부를 관통하여 상기 주형 몰드를 지지하면서 회전시키는 회전부와, 상기 본체부의 측면에 적어도 하나가 구비되며, 마이크로파를 이용하여 외부에서 상기 주형 몰드를 가열하는 제 1 가열부와, 상기 본체부의 하부에 구비된 가열수단을 이용하여 상기 주형 몰드의 하부를 가열하는 제 2 가열부와, 상기 주형 몰드를 가열하여 내부의 왁스 모형이 용융되어 배출되도록 상기 제 1 가열부 및 제 2 가열부를 제어하는 제어부를 포함함으로써, 로스트왁스 정밀 주조 공정에서 다양한 가열 수단을 통해 주형 내부의 왁스 모형을 용융시켜 효과적으로 배출할 수 있다.

Description

로스트왁스 정밀 주조를 위한 하이브리드 디왁싱 장치 및 그 방법{HYBRID DE-WAXING APPARATUS FOR LOST-WAX INVESTMENT CASTING AND ITS METHOD}
본 발명은 로스트왁스 정밀 주조 공정에서 다양한 가열 수단을 통해 주형 내부의 왁스 모형을 용융시켜 효과적으로 배출할 수 있는 로스트왁스 정밀 주조를 위한 하이브리드 디왁싱 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 로스트 왁스 정밀 주조(lost-wax investment casting)에서는 내화성 주형을 이용하는데, 이러한 내화성 주형은 왁스(wax), 물(H2O), 실리콘카바이드(SiC), 알루미나(Al2O3) 등을 포함하는 모형 물질을 이용하여 제조된 왁스 모형 상에 무기질 결합제로 결합된 세라믹 입자를 이용하여 제작되며, 완성된 내화성 주형은 일반적으로 왁스 모형을 둘러싼 주형 몰드로서 형성될 수 있다.
여기에서, 왁스 모형 상에 있는 내화성 주형 몰드는 전형적으로 왁스 모형 제거 작업을 거치게 되는데, 이 왁스 모형은 주형 몰드 외부로 용융되어 배출될 수 있다.
이와 같이 왁스 모형이 주형 몰드 외부로 용융 및 배출된 후, 내화성 주형 몰드가 남는데, 왁스, 물, 실리콘카바이드, 알루미나 등을 포함하는 모형 물질은 전형적으로 내화성 주형 몰드의 물질보다 상당히 더 높은 열팽창률을 갖기 때문에, 왁스 모형과 내화성 주형이 균일하게 열을 받는다면, 모형 물질은 내화성 주형보다 열적으로 더 많이 팽창하게 되며, 내화성 주형 몰드에 압력을 가함으로써, 주형 몰드의 균열을 발생시킬 수 있다.
종래에 주형 몰드의 균열을 방지하기 위해 고압 증기 오토클레이빙(autoclaving), 플래쉬 파이어링(flash firing) 등의 방식으로 왁스 등을 포함하는 모형 물질을 제거해 왔는데, 고압 증기 오토클레이빙, 플래쉬 파이어링 등의 방식으로 모형 물질을 제거할 경우 내화성 주형 몰드의 외부가 고온에 노출되며, 이에 따라 왁스 모형의 내부가 열적으로 팽창하기 이전에 왁스 모형의 표면을 용융시키도록 내화성 주형 몰드를 통해 보다 빠른 열전도를 유발하고, 용융된 왁스 모형의 모형 물질은 주형 몰드의 개방 부분으로 배출될 수 있다.
상술한 바와 같은 방식은 왁스 모형의 모형 물질이 팽창되어 주형 몰드가 균열되지 않도록 장치 내부에 수증기를 채워 넣은 상태에서 일정 압력(대략 6 atm 정도)으로 주형 몰드의 외부에서 지속적으로 가압해야만 하고, 주형 몰드의 내부에 왁스 모형의 표면을 따라 열이 연속적으로 가해지지 않을 경우 내화성 주형 몰드가 지속적으로 균열되게 하는 문제점이 있다.
즉, 내화성 주형 몰드의 두꺼운 영역이 모형 물질에 열을 가하는 것을 방해하게 되고, 왁스 모형 표면의 용융을 국부적으로 지연시킬 수 있기 때문에, 이러한 연속적인 가열을 방해함으로써, 내화성 주형 몰드가 지속적으로 균열될 수 있다.
상술한 바와 같이 수증기를 사용하는 오토클레이브 장치는 에너지 비용이 많이 소요되고, 디왁싱 시간이 오래 소요되며, 대략 6 기압 이상의 압력을 가한 상태에서 수증기를 내부에 분사하여야 하기 때문에, 장치 제작 비용이 많이 소요되고, 디왁싱 공정 후 왁스를 제거하기 위해서 왁스에 함유된 수분을 제거해야만 하는 문제점이 있다.
1. 한국공개특허 제10-1998-0029588호(1998.07.25.공개) : 진공정밀 주조법을 이용한 터보차져용 터빈블레이드 제작방법 2. 일본등록특허 제04210745호(2008.11.07.등록) : 인베스트먼트 정밀 주조 주형의 탈방법 및 그 용도
본 발명은 로스트왁스 정밀 주조 공정에서 가압하지 않고도 다양한 가열 수단을 통해 주형 몰드에 균일한 열을 가하여 주형 몰드 내부의 왁스 모형을 용융시켜 효과적으로 배출함으로써, 주형 몰드 내부에 잔존하는 왁스 모형으로 인해 공정 진행 중에 주형 균열이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있는 로스트왁스 정밀 주조를 위한 하이브리드 디왁싱 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 정밀 주조 공정에서 주형에서 왁스 모형을 배출 및 제거하기 위해 가압하지 않고도 주형 몰드의 두꺼운 영역, 즉 하부에서 열풍 또는 할로겐램프를 이용하여 가열하면서 측면 외부에 배치된 마이크로파를 이용하여 주형 몰드를 가열함으로써, 주형 몰드에 균일한 열을 가할 수 있어 주형 내부의 왁스 모형을 효과적으로 배출 및 제거할 수 있는 로스트왁스 정밀 주조를 위한 하이브리드 디왁싱 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 내외부가 밀폐되며, 내부에 주형 몰드가 수용되는 수용 공간이 마련되는 본체부와, 상기 본체부의 상부에 결합되며, 상기 본체부를 관통하여 상기 주형 몰드를 지지하면서 회전시키는 회전부와, 상기 본체부의 측면에 적어도 하나가 구비되며, 마이크로파를 이용하여 외부에서 상기 주형 몰드를 가열하는 제 1 가열부와, 상기 본체부의 하부에 구비된 가열수단을 이용하여 상기 주형 몰드의 하부를 가열하는 제 2 가열부와, 상기 주형 몰드를 가열하여 내부의 왁스 모형이 용융되어 배출되도록 상기 제 1 가열부 및 제 2 가열부를 제어하는 제어부를 포함하는 로스트왁스 정밀 주조를 위한 하이브리드 디왁싱 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본체부의 상부에 구비되는 회전부에 주형 몰드를 결합시키는 단계와, 상기 주형 몰드가 상기 본체부의 내부에 마련된 수용공간에 배치하는 단계와, 상기 본체부의 하부에 구비된 가열수단을 이용하여 상기 주형 몰드의 하부를 가열하면서, 적어도 하나의 마이크로파를 이용하여 외부에서 상기 주형 몰드를 가열하는 단계와, 상기 주형 몰드의 내부에 있는 왁스 모형을 용융시켜 배출시키는 단계를 포함하는 로스트왁스 정밀 주조를 위한 하이브리드 디왁싱 방법이 제공될 수 있다.
본 발명은 로스트왁스 정밀 주조 공정에서 가압하지 않고도 다양한 가열 수단을 통해 주형 몰드에 균일한 열을 가하여 주형 몰드 내부의 왁스 모형을 용융시켜 효과적으로 배출함으로써, 주형 몰드 내부에 잔존하는 왁스 모형으로 인해 공정 진행 중에 주형 균열이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 정밀 주조 공정에서 주형에서 왁스 모형을 배출 및 제거하기 위해 가압하지 않고도 주형 몰드의 두꺼운 영역, 즉 하부에서 열풍 또는 할로겐램프를 이용하여 가열하면서 측면 외부에 배치된 마이크로파를 이용하여 주형 몰드를 가열함으로써, 주형 몰드에 균일한 열을 가할 수 있어 주형 내부의 왁스 모형을 효과적으로 배출 및 제거할 수 있다.
아울러, 본 발명은 다른 물질이 포함되지 않은 왁스만을 이용하여 왁스 모형을 제작한 후에, 그 외부의 주형 몰드를 가열하여 왁스 모형을 용융시키고, 용융된 왁스를 배출함으로써, 종래와는 달리 왁스의 고유 물성이 변화하지 않기 때문에 배출된 왁스를 다시 재사용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 주형의 두꺼운 영역을 별도의 가열수단을 이용하여 가열하면서 외부에 배열된 마이크로파를 이용하여 주형 몰드를 가열하는 하이브리드 방식으로 왁스 모형을 용융시킴으로써, 종래의 단일 가열수단을 이용하여 왁스 모형을 용융시킬 경우와 비교하여 하이브리드 방식으로 가열하는 경우 상대적으로 에너지 효율이 뛰어난 장점이 있다.
즉, 본 발명은 하부에 열풍을 가하여 국부적으로 왁스를 용융시킬 경우 왁스 전의 팽창을 방지하는 효과가 있기 때문에 주형 몰드의 외형 크랙이 발생하지 않으며, 열풍을 이용한 국부적 하부 가열과 마이크로파를 이용한 전체 가열 방식을 혼용할 경우, 크랙 발생 억제 효과와 함께 에너지 절감형 쾌속 디왁싱 효과를 동시에 얻을 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로스트왁스 정밀 주조를 위한 하이브리드 디왁싱 장치의 외부를 예시한 도면이고,
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로스트왁스 정밀 주조를 위한 하이브리드 디왁싱 장치의 내부를 예시한 도면이며,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 로스트왁스 정밀 주조를 위해 하이브리드 방식으로 디왁싱하는 것을 나타낸 단계별 흐름도이다.
본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로스트왁스 정밀 주조를 위한 하이브리드 디왁싱 장치의 외부를 예시한 도면이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로스트왁스 정밀 주조를 위한 하이브리드 디왁싱 장치의 내부를 예시한 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로스트왁스 정밀 주조를 위한 하이브리드 디왁싱 장치는 본체부(110), 교반부(120), 승강부(130), 제 1 가열부(140), 제 2 가열부(150), 압력 조정부(160), 온도 감지부(170), 제어부 등을 포함할 수 있다.
본체부(110)는 내외부가 밀폐되며, 내부에 주형 몰드(10)가 수용되는 수용 공간이 마련되는 것으로, 본체(111), 지지포스트(112), 상부 덮개(113), 사이트글라스(114), 가열수단 안착구(115) 등을 포함하는 챔버 형태로 제공될 수 있다.
본체(111)는 내부에 수용공간이 마련되도록 하부는 밀폐되면서 상부는 개방된 원통형태 등으로 구비될 수 있고, 이를 지지하기 위한 복수의 지지포스트(112)가 본체(111)의 하부에 구비될 수 있다. 이러한 복수의 지지포스트(112)는 4개가 구비되는 것으로 하여 도시하였으나, 필요에 따라 3개 이상이 구비되어 안정적으로 본체(111)를 지지할 수 있다.
상부 덮개(113)는 본체(111)의 내외부가 밀폐되도록 본체(111)의 상부에 결합될 수 있으며, 사이트글라스(114)는 본체(111)의 측면에 구비되어 공정 중에 육안으로 주형 몰드(10)의 상태를 확인할 수 있다.
가열수단 안착구(115)는 제 2 가열부(150)에서 발생된 열이 외부로 배출되지 않도록 단열재로 제조되며, 본체부(110)의 하부 중앙부에 하부 방향으로 돌출 형성되어 후술하는 제 2 가열부(150)가 안착되는 것으로, 본체(111)가 원통형인 경우 상부가 수용공간과 연결되면서 하부가 밀폐된 형태로 구비될 수 있다.
회전부(120)는 본체부(110)의 상부에 결합되며, 본체부(110)를 관통하여 주형 몰드(10)를 지지하면서 회전시키는 것으로, 상부 덮개(113)에 고정 결합되며, 회전모터의 구동력을 구동축으로 전달하고, 구동축상에 결합된 주형 몰드(10)를 회전시킬 수 있다.
이러한 주형 몰드(10)는 제 1 가열부(140)를 이용한 마이크로파 가열 시 주형 몰드(10)의 외부에 균일한 열을 가하기 위해 기 설정된 속도(예를 들면, 1-5 rpm 등)로 회전될 수 있다. 여기에서, 회전 속도는 가변적으로 조절될 수 있음은 물론이다.
승강부(130)는 본체부(110)의 상부가 개방되도록 회전부(120)가 결합된 상부 덮개(113)를 승강시키는 것으로, 주형 몰드(10)를 회전부(120)의 하부에 결합시킬 수 있도록 본체부(110)의 상부 덮개(113)을 상부로 상승시켜 본체부(110)의 상부를 개방시킬 수 있고, 상부로 상승된 본체부의 상부 덮개(113)를 하강시켜 본체(111)에 결합시킴으로써, 본체부(110)의 내외부를 밀폐시킬 수 있다.
이러한 승강부(130)는 유압 실린더, 공압 실린더 등의 방식으로 다양하게 구성될 수 있으며, 그 구체적인 구성은 종래에 다양하게 개시되어 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제 1 가열부(140)는 본체부(110)의 측면에 적어도 하나가 구비되며, 마이크로파를 이용하여 외부에서 주형 몰드(10)를 가열하는 것으로, 본체부(110)의 본체(111) 외주면에 구비되며, 예를 들어 3개가 구비될 경우 수평으로 보면 사이트글라스(114)가 위치하는 위치를 제외하고 90° 간격으로 분할된 위치에 배치되거나 동일각도 간격인 대략 120° 간격으로 분할된 위치에 배치될 수 있고, 수직으로 보면 그 높이는 상부, 중앙, 하부 등과 같이 분할된 위치에 배치될 수 있다.
이러한 마이크로파는 500-1000 W 범위로 발생시킬 수 있고, 발생된 마이크로파는 본체부(110)의 내부에 배치되는 주형 몰드(10)를 가열시킬 수 있다. 여기에서, 마이크로파의 세기는 가변적으로 조절될 수 있음은 물론이다.
제 2 가열부(150)는 본체부(110)의 하부에 구비된 가열수단(152)을 이용하여 주형 몰드(10)의 하부를 가열하는 것으로, 본체부(110)의 내부에 수용되는 주형 몰드(10)는 두꺼운 영역(또는 몰드가 조밀한 영역)이 하부로 가도록 배치될 수 있는데, 제 1 가열부(150)를 통해 외부 측면에서 주형 몰드(10)를 가열하더라도 하부 방향의 두꺼운 영역은 상대적으로 덜 가열되어 내부의 왁스 모형이 상대적으로 덜 용융될 수 있기 때문에, 본체부(110)의 하부에서 주형 몰드(10)의 하부를 추가 가열수단(152)을 통해 가열할 필요가 있다.
이에 따라 제 2 가열부(150)가 본체부(110)의 하부에 구비될 수 있는데, 가열수단 바스켓(151), 가열수단(152), 송풍밸브(153), 송풍조정구(154) 등을 포함할 수 있다.
가열수단 바스켓(151)은 본체부(110)의 가열수단 안착구(115) 내부에 바스켓 형태로 구비되며, 바스켓 내부에 카트리지히터, 열선코일 등의 가열수단(152)이 내설될 수 있다.
송풍밸브(153)는 본체부(110)의 가열수단 안착구(115)와 가열수단 바스켓(151)을 관통하여 내외부를 연통 또는 차단하는 것으로, 외부에 구비된 송풍기(도시 생략됨)와 연결되고, 밸브 개방 시 내외부가 연통됨으로써, 송풍기의 바람을 송풍밸브(153)를 통해 가열수단 바스켓(151)에서 주형 몰드(10)의 하부로 분사함에 따라 카트리지히터, 열선코팅 등의 가열수단(152)을 통해 발생된 열을 송풍하여 주형 몰드(10)의 하부로 공급할 수 있다.
이러한 가열수단(152)을 이용하여 100-120 ℃ 범위로 주형 몰드(10)의 하부를 가열할 수 있다. 여기에서, 가열수단(152)의 온도는 제품 크기에 따라 가변적으로 조절될 수 있음은 물론이다.
송풍조정구(154)는 가열수단 바스켓(151)의 내측에서 주형 몰드(10)가 배치된 위치까지 부채꼴 형태로 구비되어 가열수단 바스켓(151)에서 주형 몰드(10) 방향으로 분사되는 열풍을 주형 몰드(10)의 하부에 균일하게 분사될 수 있도록 보조할 수 있다. 아울러, 송풍조정구(154)는 주형 몰드(10) 내부의 왁스 모형이 용융되어 배출되는 왁스 물질이 잘 흘러내리도록 보조하는 역할 또한 수행할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에서는 본체부(110)의 하부에 구비된 카트리지히터, 열선코일 등의 가열수단(152)으로 하여 그 열을 송풍한 열풍을 통해 주형 몰드(10)의 하부를 가열하는 것으로 하여 설명하였으나, 본체부(110)의 하부에 구비된 할로겐램프를 가열수단(152)으로 하여 그 복사열을 통해 주형 몰드(10)의 하부를 가열할 수 있음은 물론이다.
압력 조정부(160)는 본체부(110)에 구비되어 본체부(110)의 내부 압력을 기 설정된 압력 범위로 조정하는 것으로, 공압레귤레이터 등을 이용하여 본체부(110)의 내부 압력을 기 설정된 압력 범위로 가압할 수 있다. 여기에서, 본체부(110)의 내부는 1-5 atm의 기 설정된 압력 범위로 가압될 수 있다.
온도 감지부(170)는 본체부(110)에 구비되어 수용공간의 내부온도를 감지하여 제어부에 제공하는 것으로, 제 1 온도 센서(171), 제 2 온도 센서(172) 등을 포함할 수 있다.
여기에서, 제 1 온도 센서(171)는 본체부(110)의 본체(111) 측면에 구비되어 본체(111)의 내부 온도를 감지하여 후술하는 제어부로 제공할 수 있고, 제 2 온도 센서(171)는 가열수단 안착구(115)의 측면에 있는 지지포스트(112) 부분에 구비되어 가열수단(152)의 주변 온도를 감지하여 제어부로 제공할 수 있다.
제어부는 주형 몰드(10)를 가열하여 내부의 왁스 모형이 용융되어 배출되도록 제 1 가열부(140) 및 제 2 가열부(150)를 제어하는 것으로, 제 1 온도 센서(171)로부터 제공되는 본체(111)의 내부 온도에 따라 주형 몰드(10)를 100-120 ℃ 범위로 가열할 수 있도록 마이크로파를 500-1000 W 범위로 발생시키도록 제 1 가열부(140)를 제어할 수 있다.
또한, 제어부는 제 2 온도 센서(171)로부터 제공되는 가열수단(152)의 주변 온도에 따라 가열수단(152)에서 열이 발생한 후 주형 몰드(10)의 하부에 100-120 ℃ 범위로 가열할 수 있도록 제 2 가열부(150)를 제어할 수 있다.
아울러, 제어부는 회전부(120)에 결합되어 본체부(110)의 내부에 수용된 주형 몰드(10)가 제 1 가열부(140)를 이용한 마이크로파 가열 시 주형 몰드(10)의 외부에 균일한 열을 가해질 수 있도록 회전부(120)를 제어하여 기 설정된 속도(예를 들면, 1-5 rpm 등)로 회전시킬 수 있다.
한편, 상술한 바와 같은 제어부는 제 1 가열부(140)의 온도 범위, 제 2 가열부(150)의 온도 범위, 회전부(120)의 회전 속도, 마이크로파의 세기 등을 명시하였으나, 제품의 크기에 따라 가변적으로 조절될 수 있음은 물론이다.
따라서, 본 발명은 로스트왁스 정밀 주조 공정에서 가압하지 않고도 다양한 가열 수단을 통해 주형 몰드에 균일한 열을 가하여 주형 몰드 내부의 왁스 모형을 용융시켜 효과적으로 배출함으로써, 주형 몰드 내부에 잔존하는 왁스 모형으로 인해 공정 진행 중에 주형 균열이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 정밀 주조 공정에서 주형에서 왁스 모형을 배출 및 제거하기 위해 가압하지 않고도 주형 몰드의 두꺼운 영역, 즉 하부에서 열풍 또는 할로겐램프를 이용하여 가열하면서 측면 외부에 배치된 마이크로파를 이용하여 주형 몰드를 가열함으로써, 주형 몰드에 균일한 열을 가할 수 있어 주형 내부의 왁스 모형을 효과적으로 배출 및 제거할 수 있다.
아울러, 본 발명은 다른 물질이 포함되지 않은 왁스만을 이용하여 왁스 모형을 제작한 후에, 그 외부의 주형 몰드를 가열하여 왁스 모형을 용융시키고, 용융된 왁스를 배출함으로써, 종래와는 달리 왁스의 고유 물성이 변화하지 않기 때문에 배출된 왁스를 다시 재사용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 주형의 두꺼운 영역을 별도의 가열수단을 이용하여 가열하면서 외부에 배열된 마이크로파를 이용하여 주형 몰드를 가열하는 하이브리드 방식으로 왁스 모형을 용융시킴으로써, 종래의 단일 가열수단을 이용하여 왁스 모형을 용융시킬 경우와 비교하여 하이브리드 방식으로 가열하는 경우 상대적으로 에너지 효율이 뛰어난 장점이 있다.
아울러, 종래의 공정에서는 주형 몰드의 균열을 방지하기 위해 오토클래이브 장치 내부에 수증기를 채워 넣은 후 가압하는 방식으로 공정을 진행하게 되는데, 공정이 완료되면 내부의 수증기를 제거하는 공정을 추가로 실시해야 하지만, 본 발명은 수증기를 채워 넣는 공정이 필요하지 않기 때문에 공정이 단순화되는 이점이 있다.
즉, 본 발명은 하부에 열풍을 가하여 국부적으로 왁스를 용융시킬 경우 왁스 전체의 팽창을 방지하는 효과가 있기 때문에 주형 몰드의 외형 크랙이 발생하지 않으며, 열풍을 이용한 국부적 하부 가열과 마이크로파를 이용한 전체 가열 방식을 혼용할 경우, 크랙 발생 억제 효과와 함께 에너지 절감형 쾌속 디왁싱 효과를 동시에 얻을 수 있다.
다음에, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 로스트왁스 정밀 주조를 위한 하이브리드 디왁싱 장치에서 주형 몰드 내부의 왁스 모형을 용융시키기 위해 주형 몰드를 하이브리드 방식으로 가열하며, 용융된 모형 물질을 주형 몰드의 외부로 배출 및 제거하는 과정에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 로스트왁스 정밀 주조를 위해 하이브리드 방식으로 디왁싱하는 것을 나타낸 단계별 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 본체부(110)의 상부에 구비되는 회전부(120)에 주형 몰드(10)를 결합시킬 수 있다(단계602). 여기에서, 회전부(120)가 결합된 본체부(110)의 상부 덮개(113)를 승강부(130)를 통해 상부로 상승시킨 후, 상부 덮개(113)를 관통하여 결합된 회전부(120)의 하부에 주형 몰드(10)를 고정 결합시킬 수 있다.
그리고, 주형 몰드(10)가 본체부(110)의 본체(111) 내부에 마련된 수용공간에 배치할 수 있다(단계604). 여기에서, 회전부(120)의 하부에 고정 결합된 주형 몰드(10)는 그 상부 덮개(113)를 승강부(130)를 통해 하강시켜 본체부(110)의 본체(111) 내외부를 밀폐시킴으로써, 주형 몰드(10)를 수용공간 내부에 배치할 수 있다.
다음에, 본체부(110)의 하부에 구비된 가열수단(152)을 이용하여 주형 몰드(10)의 하부를 가열하면서, 마이크로파를 이용하여 외부에서 주형 몰드(10)를 가열하되, 회전부(120)를 통해 주형 몰드(10)를 회전시킬 수 있다(단계606).
여기에서, 가열수단(152)은 카트리지히터, 열선코일, 할로겐램프 중 선택된 어느 하나를 이용할 수 있고, 카트리지히터, 열선코일 중 어느 하나를 선택하여 이용할 경우 송풍기를 통해 송풍한 열풍을 이용하여 100-120 ℃ 범위로 주형 몰드(10)의 하부를 가열할 수 있다.
또한, 주형 몰드(10)의 외부를 가열하는 마이크로파는 500-1000 W 범위로 발생시켜 주형 몰드(10)를 100-120 ℃ 범위로 가열할 수 있다. 이러한 제 1 가열부(140)는 예를 들어 3개가 구비될 경우 수평으로 보면 사이트글라스(114)가 위치하는 위치를 제외하고 90ㅀ 간격으로 분할된 위치에 배치되거나 대략 120ㅀ 간격으로 분할된 위치에 배치될 수 있고, 수직으로 보면 그 높이는 상부, 중앙, 하부 등과 같이 분할된 위치에 배치될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 본체부(110)의 내부 압력을 조정하지 않고 상압에서 실시하지만, 공정 중 주형 몰드(10)의 균열을 미연에 방지하기 위해 기 설정된 압력 범위로 조정할 수도 있으며, 그 기 설정된 압력 범위는 1-5 atm 범위를 가질 수 있다.
이어서, 상술한 바와 같은 단계(606)을 통해 주형 몰드(10)의 내부에 있는 왁스 모형을 용융시켜 배출시킬 수 있다(단계608).
따라서, 본 발명은 로스트왁스 정밀 주조 공정에서 가압하지 않고도 다양한 가열 수단을 통해 주형 몰드에 균일한 열을 가하여 주형 몰드 내부의 왁스 모형을 용융시켜 효과적으로 배출함으로써, 주형 몰드 내부에 잔존하는 왁스 모형으로 인해 공정 진행 중에 주형 균열이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 정밀 주조 공정에서 주형에서 왁스 모형을 배출 및 제거하기 위해 가압하지 않고도 주형 몰드의 두꺼운 영역, 즉 하부에서 열풍 또는 할로겐램프를 이용하여 가열하면서 측면 외부에 배치된 마이크로파를 이용하여 주형 몰드를 가열함으로써, 주형 몰드에 균일한 열을 가할 수 있어 주형 내부의 왁스 모형을 효과적으로 배출 및 제거할 수 있다.
아울러, 본 발명은 다른 물질이 포함되지 않은 왁스만을 이용하여 왁스 모형을 제작한 후에, 그 외부의 주형 몰드를 가열하여 왁스 모형을 용융시키고, 용융된 왁스를 배출함으로써, 종래와는 달리 왁스의 고유 물성이 변화하지 않기 때문에 배출된 왁스를 다시 재사용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 주형의 두꺼운 영역을 별도의 가열수단을 이용하여 가열하면서 외부에 배열된 마이크로파를 이용하여 주형 몰드를 가열하는 하이브리드 방식으로 왁스 모형을 용융시킴으로써, 종래의 단일 가열수단을 이용하여 왁스 모형을 용융시킬 경우와 비교하여 하이브리드 방식으로 가열하는 경우 상대적으로 에너지 효율이 뛰어난 장점이 있다.
아울러, 종래의 공정에서는 주형 몰드의 균열을 방지하기 위해 오토클래이브 장치 내부에 수증기를 채워 넣은 후 가압하는 방식으로 공정을 진행하게 되는데, 공정이 완료되면 내부의 수증기를 제거하는 공정을 추가로 실시해야 하지만, 본 발명은 수증기를 채워 넣는 공정이 필요하지 않기 때문에 공정이 단순화되는 이점이 있다.
즉, 본 발명은 하부에 열풍을 가하여 국부적으로 왁스를 용융시킬 경우 왁스 전체의 팽창을 방지하는 효과가 있기 때문에 주형 몰드의 외형 크랙이 발생하지 않으며, 열풍을 이용한 국부적 하부 가열과 마이크로파를 이용한 전체 가열 방식을 혼용할 경우, 크랙 발생 억제 효과와 함께 에너지 절감형 쾌속 디왁싱 효과를 동시에 얻을 수 있다.
한편, 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예에서는 왁스 모형이 용융되어 왁스 물질이 배출되는 배출구에 대해서는 구체적으로 기재하지는 않았지만, 주형 몰드(10)의 하부에 필요로 하는 위치에 왁스 물질 배출구가 마련될 수 있고, 본체의 하부에 필요로 하는 위치에 내외부를 연통하면서 개방 또는 차단되는 배출밸브 및 배출구가 마련될 수 있음은 물론이다.
이러한 배출 관련 구성부는 이 기술분야에서 통상의 기술자가 당연히 예측할 수 있는 구성부이며, 그 형태, 위치 등의 특징은 다양하게 개시되어 있으므로 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.
110 : 본체부 120 : 회전부
130 : 승강부 140 : 제 1 가열부
150 : 제 2 가열부 160 : 압력 조정부
170 : 온도 감지부

Claims (9)

  1. 내외부가 밀폐되며, 내부에 주형 몰드가 수용되는 수용 공간이 마련되는 본체부와,
    상기 본체부의 상부에 결합되며, 상기 본체부를 관통하여 상기 주형 몰드를 지지하면서 회전시키는 회전부와,
    상기 본체부의 측면에 적어도 하나가 구비되며, 마이크로파를 이용하여 외부에서 상기 주형 몰드를 가열하는 제 1 가열부와,
    상기 본체부의 하부에 구비된 가열수단을 이용하여 상기 주형 몰드의 하부를 가열하는 제 2 가열부와,
    상기 주형 몰드를 가열하여 내부의 왁스 모형이 용융되어 배출되도록 상기 제 1 가열부 및 제 2 가열부를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제 2 가열부는,
    상기 본체부에 구비된 가열수단 안착구 내부에 바스켓 형태로 구비되어 상기 가열수단이 내설되는 가열수단 바스켓과,
    상기 가열수단 안착구와 상기 가열수단 바스켓을 관통하여 내외부를 연통 또는 차단하는 송풍밸브와,
    상기 가열수단 바스켓의 내측에서 상기 주형 몰드가 배치된 위치까지 부채꼴 형태로 구비되어 상기 가열수단 바스켓에서 상기 주형 몰드 방향으로 분사되는 열풍을 상기 주형 몰드의 하부에 균일하게 분사되도록 보조하는 송풍조정구를 포함하는 로스트왁스 정밀 주조를 위한 하이브리드 디왁싱 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열수단은, 카트리지히터, 열선코일, 할로겐램프 중 선택된 어느 하나를 이용하는 로스트왁스 정밀 주조를 위한 하이브리드 디왁싱 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 하이브리드 디왁싱 장치는,
    상기 본체부의 상부가 개방되도록 상기 회전부가 결합된 상부 덮개를 승강시키는 승강부
    를 더 포함하는 로스트왁스 정밀 주조를 위한 하이브리드 디왁싱 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 하이브리드 디왁싱 장치는,
    상기 본체부에 구비되어 상기 본체부의 내부 압력을 기 설정된 압력 범위로 조정하는 압력 조정부
    를 더 포함하는 로스트왁스 정밀 주조를 위한 하이브리드 디왁싱 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하이브리드 디왁싱 장치는,
    상기 본체부에 구비되어 상기 수용공간의 내부온도를 감지하여 상기 제어부에 제공하는 온도 감지부
    를 더 포함하는 로스트왁스 정밀 주조를 위한 하이브리드 디왁싱 장치.
  6. 본체부의 상부에 구비되는 회전부에 주형 몰드를 결합시키는 단계와,
    상기 주형 몰드가 상기 본체부의 내부에 마련된 수용공간에 배치하는 단계와,
    상기 본체부의 하부에 구비된 가열수단을 이용하여 상기 주형 몰드의 하부를 가열하면서, 적어도 하나의 마이크로파를 이용하여 외부에서 상기 주형 몰드를 가열하되, 상기 마이크로파를 이용하여 가열하는 제 1 가열부를 이용하여 가열하면서 상기 본체부에 구비된 가열수단 안착구 내부에 바스켓 형태로 구비되어 상기 가열수단이 내설되는 가열수단 바스켓과, 상기 가열수단 안착구와 상기 가열수단 바스켓을 관통하여 내외부를 연통 또는 차단하는 송풍밸브와, 상기 가열수단 바스켓의 내측에서 상기 주형 몰드가 배치된 위치까지 부채꼴 형태로 구비되어 상기 가열수단 바스켓에서 상기 주형 몰드 방향으로 분사되는 열풍을 상기 주형 몰드의 하부에 균일하게 분사되도록 보조하는 송풍조정구를 포함하는 제 2 가열부를 통해 가열하는 단계와,
    상기 주형 몰드의 내부에 있는 왁스 모형을 용융시켜 배출시키는 단계
    를 포함하는 로스트왁스 정밀 주조를 위한 하이브리드 디왁싱 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 하이브리드 디왁싱 방법은, 상기 주형 몰드를 가열하는 단계에서 상기 회전부를 통해 상기 주형 몰드를 회전시키는 로스트왁스 정밀 주조를 위한 하이브리드 디왁싱 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 가열수단은, 카트리지히터, 열선코일, 할로겐램프 중 선택된 어느 하나를 이용하는 로스트왁스 정밀 주조를 위한 하이브리드 디왁싱 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 하이브리드 디왁싱 방법은, 상기 주형 몰드를 가열하는 단계에서 상기 본체부의 내부 압력을 기 설정된 압력 범위로 조정하는 로스트왁스 정밀 주조를 위한 하이브리드 디왁싱 방법.
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