KR102052176B1 - 수도꼭지 제조 방법 - Google Patents

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KR102052176B1 KR1020190129118A KR20190129118A KR102052176B1 KR 102052176 B1 KR102052176 B1 KR 102052176B1 KR 1020190129118 A KR1020190129118 A KR 1020190129118A KR 20190129118 A KR20190129118 A KR 20190129118A KR 102052176 B1 KR102052176 B1 KR 102052176B1
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Abstract

본 발명은 정밀 주조를 통해 수도꼭지를 제조하는 방법에 관한 것으로, 거푸집을 용이하게 제거함과 동시에 주형의 불순물을 제거하여 후가공을 요하지 않고 보다 완성도 높은 수도꼭지를 제조하는 방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 수도꼭지 형상의 왁스 모형을 제작하는 단계, 1차 주형용 모래를 삽입하는 단계, 1차 주형용 모래에 왁스 모형을 위치시키는 단계, 2차 주형용 모래를 삽입하는 단계, 금속 불순물을 제거하는 단계, 거푸집에서 왁스 모형을 제거하는 단계, 거푸집에 용탕을 주입하는 단계, 거푸집에 주입된 용탕을 냉각하는 단계, 및 거푸집을 제거하여 수도꼭지 주물을 획득하는 단계를 포함하고, 2차 주형용 모래를 삽입하는 단계는 1차 주형용 모래 및 2차 주형용 모래 사이에 온도차에 의해 수축 팽창하는 균열제가 일직선 상에 복수개 첨가되는 것을 특징으로 한다.

Description

수도꼭지 제조 방법{FAUCET MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 정밀 주조를 통해 수도꼭지를 제조하는 방법에 관한 것으로, 거푸집을 용이하게 제거함과 동시에 주형의 불순물을 제거하여 후가공을 요하지 않고 보다 완성도 높은 수도꼭지를 제조하는 방법에 관한 것이다.
모래 주형을 이용한 수도꼭지 주조법은 모래를 이용해 거푸집을 제작하고, 여기에 용탕을 주입 및 냉각하여 주물을 얻은 다음, 모래 거푸집을 제거함으로써 완료된다. 다만, 거푸집을 제거하는 과정에서 충격이 가해지고, 이로 인해 거푸집 내부에 위치되는 주물의 외면에 손상이 가거나 심하게는 주물이 파손되는 등 문제점이 발생한다. 또한, 거푸집을 완벽하게 제거하지 못하는 경우도 빈번하기 때문에 거부집을 제거한 다음 추가적으로 외면을 다듬는 후가공 공정이 반드시 추가되어야 하는 문제점이 있다. 따라서, 주조 공정에 시간 및 과정이 더 추가되기 때문에 이는 제조 비용이 더 추가되는 문제점과 직결된다. 더 나아가, 알루미늄 용탕 같은 경우 비교적 낮은 온도에서 주조되는데, 낮은 온도로 인해 거푸집 제거가 어렵다는 문제점이 있다. 정밀 주조와 같이 주형용 모래를 이용해 주형을 제작하는 경우 비용은 절약할 수 있지만, 시간이 상당히 오래 걸린다는 문제점이 있는데, 거푸집 제거와 같이 최종 공정에서 위와 같은 문제점이 발생하게 되면 초기 발생하는 문제보다 시간 및 비용이 더 발생하는 문제점이 있다.
또한, 거푸집의 제작 시 불순물이 포함되는 경우, 주물의 외면이 매끈하지 못하고 불순물에 의해 불량이 생성되는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위한 선행 특허로, 본 특허와 동일 발명자의 선행특허인 대한민국 등록특허 제10-1663084호는 열 팽창률이 상이한 두 종의 금속을 접한 균열제가 포함되어, 거푸집을 용이하게 제거할 수 있도록 하였으나, 거푸집을 재사용 할 수 없다는 문제점이 있었다. 또한, 거푸집의 제조시 불순물을 제거하지 못하여, 최종 완성된 수도꼭지 주물이 불순물에 의해 불량이 형성될 수 있는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명에서는 양품의 수도꼭지를 제조할 수 있으며, 거푸집을 재사용할 수 있는 수도꼭지 제조 방법을 제안하고자 한다.
대한민국 등록특허 제10-1663084호(2016.09.29.)
본 발명의 기술적 과제는 한번의 주조 공정만을 통해 수도꼭지를 제조하는 것을 목적으로 한다.
또한, 거푸집 제조시 불순물이 제거된 거푸집을 제조하는 것을 목적으로 한다.
또한, 수도꼭지 형상에 대칭되도록 거푸집을 제거함으로써 주조물의 질을 높이고, 거푸집을 재사용 하는 것을 목적으로 한다.
더 나아가, 본 발명의 기술적 과제는 거푸집의 불순물을 제거하고, 거푸집 분리를 용이하게 실시하여 최종 주조된 수도꼭지의 후가공 공정을 최소화하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 수도꼭지 제조 방법은 상술한 문제점을 해결하기 위해, 수도꼭지 형상의 왁스 모형을 제작하는 단계, 1차 주형용 모래를 삽입하는 단계, 1차 주형용 모래에 왁스 모형을 위치시키는 단계, 2차 주형용 모래를 삽입하는 단계, 금속 불순물을 제거하는 단계, 거푸집에서 왁스 모형을 제거하는 단계, 거푸집에 용탕을 주입하는 단계, 거푸집에 주입된 용탕을 냉각하는 단계, 및 거푸집을 제거하여 수도꼭지 주물을 획득하는 단계를 포함하고, 2차 주형용 모래를 삽입하는 단계는 1차 주형용 모래 및 2차 주형용 모래 사이에 온도차에 의해 수축 팽창하는 균열제가 일직선 상에 복수개 첨가되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 별도의 조립과정 또는 후가공 공정 없이 한번의 주조 공정만을 통해 수도꼭지를 제조할 수 있어, 공정 과정이 단축될 수 있는 효과가 있다.
또한, 불순물을 1차 제거된 주형용 모래를 통해 거푸집을 제조하고, 거푸집 제조 후, 2차 불순물을 제거함으로써 불순물이 제거된 거푸집을 제조할 수 있다.
이로 인해, 불순물이 제거된 거푸집에 의해 제조된 수도꼭지 주물의 불량률을 최소화하며, 후가공 공정을 생략할 수 있는 효과가 있다.
또한, 일직선 상에 구비된 균열제로 인해 형성되는 균열이 수도꼭지 형상에 대칭되는 직선 상에 형성됨으로써, 거푸집을 원활하게 제거할 수 있으며, 재사용 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수도꼭지를 나타낸 사시도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수도꼭지 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 주형용 모래의 1차 불순물 제거 과정을 순서대로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구형될 수 있으며 이하에서 개시되는 실시예에 한정되지 않는다. 또한 도면에서 본 발명을 명확하게 개시하기 위해서 본 발명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 동일하거나 유사한 부호들은 동일하거나 유사한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
모래 주형을 이용한 수도꼭지 주조법은 모래를 이용해 거푸집을 제작하고, 여기에 용탕을 주입 및 냉각하여 주물을 얻은 다음, 모래 거푸집을 제거함으로써 완료된다. 즉, 거푸집 제거를 용이하게 실시한다는 점에서 보다 정밀한 수도꼭지를 얻을 수 있다. 더 나아가, 알루미늄 용탕 같은 경우 비교적 낮은 온도에서 주조되는데, 낮은 온도로 인해 거푸집 제거가 어렵다는 문제점이 있다. 본 발명에서는 이와 같이 거푸집을 용이하게 제거할 수 있어 보다 질 높은 수도꼭지를 제조할 수 있는 정밀 주조를 통해 거푸집을 용이하게 제거할 수 있는 수도꼭지 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수도꼭지를 나타낸 사시도이다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명에서 제조하는 수도꼭지는 도 1의 실시예와 같이 좌우 대칭 구조로 주조되는 수도꼭지를 말한다. 따라서, 본 발명의 후술되는 주조는 대칭 구조의 수도꼭지 형상의 대칭면이 지면과 평행하도록 수도꼭지 주물(2)이 주조되며, 대칭면을 중심으로 수도꼭지가 눕혀진 형상으로 주조되는 것이 바람직하다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 수도꼭지 제조 방법을 설명한다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수도꼭지 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수도꼭지 제조 방법은 왁스 모형(1)을 제작하는 단계, 1차 주형용 모래(11)를 삽입하는 단계, 왁스 모형(1)을 위치시키는 단계, 2차 주형용 모래(12)를 삽입하는 단계, 1차 주형용 모래(11) 및 2차 주형용 모래(12)의 금속 불순물(m)을 제거하는 단계, 완성된 거푸집에서 왁스 모형(1)을 제거하는 단계, 거푸집에 용탕(2`)을 주입하는 단계, 용탕(2`)을 냉각하는 단계 및 거푸집을 제거하여 수도꼭지 주물(2)을 획득하는 단계를 포함하고, 2차 주형용 모래(12)를 삽입하는 단계 이전에, 1차 주형용 모래(11) 및 2차 주형용 모래(12) 사이에 온도차에 의해 수축 팽창하는 균열제(20)가 첨가된다.
이하, 도면을 참조하여 보다 상세히 각 단계를 설명하도록 한다.
왁스 모형(1)을 제작하는 단계는 도 2의 <a>에서와 같이, 수도꼭지 형상의 왁스 모형(1)을 제작하는 단계이다. 상세하게, 제조하고자 하는 수도꼭지 형상을 설계하여 왁스 재질의 모형을 제작하는 단계이다. 보다 상세하게, 왁스 모형(1)은 사출 성형 등의 방법을 통해 모델링 되는 수도꼭지 형상의 왁스 모형인 것이 바람직하다. 이때, 수도꼭지 형상의 왁스 모형은 선대칭 형상으로 구비되는 것이 바람직하며, 대칭선이 지면과 평행하도록 눕혀진 상태로 위치시키는 것이 바람직하다.
1차 주형용 모래(11)를 삽입하는 단계는 도 2의 <b>에서와 같이, 거푸집 형상의 틀에 1차 주형용 모래(11)를 삽입하는 단계이다. 이때, 1차 주형용 모래(11)는 틀의 절반 높이가 될 때 까지만 삽입하는 것이 바람직하다. 이후, 1차 주형용 모래(11)가 거푸집 형상의 틀에 절반 높이까지 삽입되면, 왁스 모형(1)을 위치시키는 단계가 이루어질 수 있다. 왁스 모형(1)을 위치시키는 단계는 삽입된 1차 주형용 모래(11) 위에 도 2의 <b>와 같이 왁스 모형(1)을 위치시키는 단계로, 1차 주형용 모래(11)의 높이가 왁스 모형(1)의 대칭선의 높이와 동일선 상에 위치하도록 위치시키는 것이 바람직하다.
1차 주형용 모래(11)위에 왁스 모형(1)이 위치되면, 대칭선 기준으로 돌출되도록 위치된 왁스 모형(1)이 덮여지도록 2차 주형용 모래(12)가 삽입될 수 있다. 상세하게, 2차 주형용 모래(12)의 삽입 단계 이전에, 도 2의 <b>에서와 같이 균열제(20)가 첨가될 수 있다. 보다 상세하게, 균열제(20)는 회오리 형상으로 온도에 따라 수축 또는 팽창하는 부재로, 왁스 모형(1)이 위치된 1차 주형용 모래(11)의 상면에 왁스 모형(1)의 대칭선과 일직선 상에 위치되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 1차 주형용 모래(11)의 상면, 왁스 모형(1)의 대칭선과 일직선 상의 양 측에 소정의 동일 간격으로 복수개 첨가되는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 균열제(20)는 온도에 따라 수축 팽창될 수 있으며, 1차 주형용 모래(11)의 상면에 첨가될 때는 수축 형상으로 첨가되는 것이 바람직하다. 또한, 온도 변화에 따라 팽창하는 경우, 회오리 형상의 균열제(20)의 회오리 간격이 넓어지면서 팽창할 수 있다. 이때, 균열재는 온도에 따라 팽창 수축 또는 형상이 변화하는 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 형상기억합금 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.
균열제(20)가 위치된 후, 도 2의 <c>와 같이 2차 주형용 모래(12)가 삽입될 수 있다. 상세하게, 균열제(20)가 1차 주형용 모래(11)와 2차 주형용 모래(12)가 접하는 위치에 위치될 수 있으며, 1차 주형용 모래(11) 및 2차 주형용 모래(12)는 각각 동일 두께로 구비되어 왁스 모형(1)이 거푸집 중심에 위치되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상술한 1차 주형용 모래(11) 및 2차 주형용 모래(12)는 후술될 1차 불순물 제거 작업을 거친 주형용 모래(10)로 이루어질 수 있으며, 이때 주형용 모래(10)는 특정한 종류로 한정되지는 않고 종래의 어떠한 것도 이용될 수 있다. 상세하게, 규사, 알루미나 모래, 올리빈 모래, 크로마이트 모래, 지르코늄 모래, 뮬라이트 모래(mulite sand) 등의 모래, 각종 인공 모래 또는 인공 골재 등이 사용될 수 있다.
1차 주형용 모래(11) 및 2차 주형용 모래(12)가 삽입된 후, 각각의 주형용 모래(10)가 굳어지기 전에, 금속 불순물(m)을 제거하는 단계가 이루어질 수 있다. 금속 불순물(m)을 제거하는 단계는 도 2의 <d>와 같이 제2 솔레노이드(111)가 위치된 2차 불순물 제거부(110)를 각각의 주형용 모래(10) 상면 또는 하면에 위치시켜 금속 불순물(m)을 상측 또는 하측으로 분리시켜 제거하는 단계이다. 상세하게, 도 2의 <d>에서와 같이 각각의 제2 솔레노이드(111)를 1차 주형용 모래(11)의 하면 및 2차 주형용 모래(12)의 상면에 접하도록 위치시킨 후, 제2 솔레노이드(111)에 전류를 흘려주면, 자기장이 발생되어 주형용 모래에 섞여 있던 금속 불순물(m)이 제2 솔레노이드(111)가 위치한 상측 및 하측으로 자력에 의해 이동될 수 있다. 이때, 불순물이 제거되는 주형용 모래는 후술될 1차 불순물 제거 단계에 의해 불순물이 1차적으로 제거된 주형용 모래이나, 거푸집을 형성하는 과정에서 첨가된 금속 불순물(m)까지 2차적으로 제거하여 보다 양품의 수도꼭지 주물(2)을 제조할 수 있다. 도 2의 <d>와 같이 제2 솔레노이드(111)에 의해 금속 불순물(m)이 상측 및 하측으로 각각 이동되어 분리되면, 도 3의 <e>와 같이 금속 불순물(m)이 분리된 상측 및 하측의 소정 두께를 절단하여 제거할 수 있다. 금속 불순물(m)이 위치된 상측 및 하측의 소정 두께를 절단한 후, 주형용 모래(10)의 상면 및 하면을 가압하여 주형용 모래(10)를 굳힘으로써 거푸집을 완성할 수 있다. 불순물이 모두 제거된 거푸집이 완성되면, 왁스 모형(1)을 제거하는 단계가 이루어질 수 있다.
왁스 모형(1)을 제거하는 단계는 도 3의 <e>에서와 같이 거푸집의 일 부분에 개구부를 형성하여 액화된 왁스(1`)를 제거할 수 있다. 상세하게, 왁스 모형(1)을 제거하는 단계는 왁스 모형(1)의 녹는점 보다 고온의 열을 가하여 액화된 왁스(1`)를 거푸집 내부에서 제거하는 단계이다. 따라서, 왁스가 액화되는 녹는점은 주형용 모래(10)의 녹는점 및 균열제(20)의 팽창온도 보다 낮게 구비되는 것이 바람직하다.
거푸집에 용탕(2`)을 주입하는 도 3의 <f>와 같이, 단계는 왁스 모형(1)이 제거되어 내부가 수도꼭지 형상을 갖는 빈 공간이 형성된 거푸집에 용탕(2`)을 주입함으로써, 용탕(2`)이 거푸집 내부에 수도꼭지 형상과 동일한 형상으로 차오르도록 하는 주탕 단계이다. 용탕(2`)은 제조하고자 하는 수도꼭지 주물(2) 재질의 금속을 녹인 것으로, 적정 온도를 갖고 액화되어 거푸집에 주입될 수 있다. 상세하게, 알루미늄 또는 알루미늄 합금은 600도 내지 700도의 온도를 가질 수 있고, 철 또는 철 합금은 1300도 내지 1400도의 온도를 가질 수 있으며, 청동은 1100도 내지 1300도의 온도를 갖고, 황동은 900도 내지 1100도의 온도를 가지도록 용탕(2`)이 마련될 수 있다. 이때, 용탕(2`)의 온도에 의해 균열제(20)가 팽창하는 것을 방지하도록, 거푸집 주변에 냉각 기구를 위치시키는 것이 바람직하다. 따라서, 용탕(2`)이 주입되면서, 냉각 기구에 의해 균열제(20)는 수축 상태를 유지하며, 용탕(2`)도 냉각되어 수도꼭지 형상의 주물(2)로 고체화되는 것이 바람직하다. 용탕(2`)을 냉각하는 단계가 완료되면, 주물(2)을 획득하는 단계가 이루어질 수 있다.
주물(2)을 획득하는 단계는 거푸집 제조 시 주물(2)의 대칭선과 일직선 상에 위치시킨 균열제(20)를 팽창시켜 거푸집에 균열을 형성함으로써 주물(2)을 얻는 단계이다. 상세하게, 도 3의 <g>와 같이, 거푸집 제조시 미리 삽입해둔 균열제(20)가 팽창함에 따라, 거푸집이 균열이 생겨 도 3의 <h>와 같이 수도꼭지 주물(2)의 대칭선을 따라 거푸집을 분리할 수 있다. 보다 상세하게, 균열제(20)는 회오리 형상 또는 달팽이 형상으로, 원형으로 소정의 간격 이격 되도록 말려진 형상으로 구비될 수 있다. 이때, 도면 및 상기 설명에서는 주물(2)의 대칭선과 일직선 상에 위치된다고 설명하였으나, 실제로는 주물(2)의 대칭선이 위치하는 대칭면의 연장면 상에 소정 거리 이격되도록 배열되어 복수개 구비되는 것이 바람직하다. 따라서, 균열제(20)의 팽창 온도가 되면, 균열제(20)가 팽창하면서 달팽이 형상으로 말려진 간격이 멀어지고, 전체적으로 부피가 팽창함으로써 모래 주형으로 이루어진 거푸집에 균열이 일어날 수 있다. 이때, 균열제(20)가 주물(2)의 대칭면의 연장면 상에 위치됨에 따라, 대칭면을 따라 균열이 일어남으로써 주형이 형상을 유지한 채로 분리될 수 있다. 이때 분리되는 주형은 후술되는 바와 같이 재사용될 수 있으므로, 분리되는 주형을 각각 1차 재사용 주형(11`) 및 2차 재사용 주형(12`)이라고 한다. 상세하게, 1차 재사용 주형(11`)은 1차 주형용 모래(11)로 이루어진 주물(2)이 안착된 하측 부분을 말하며, 2차 재사용 주형(12`)은 2차 주형용 모래(12)로 이루어진 주물(2)의 상측 부분을 말한다. 상술한 과정에 의해 거푸집이 1차 재사용 주형(11`) 및 2차 재사용 주형(12`)으로 분리되면, 수도꼭지 형상의 주물(2)을 얻을 수 있다. 주물(2)이 형성된 후, 1차 재사용 주형(11`) 및 2차 재사용 주형(12`)은 재사용되어 새로운 주물(2)을 추가로 형성할 수 있다.
이하, 재사용 주형에 대해 상세히 설명하도록 한다.
재사용 주형은 균열제(20)가 수축되어 위치된 1차 재사용 주형(11`)의 내측 홈에 왁스 모형(1)을 위치시키는 단계, 1차 재사용 주형(11`)의 상기 균열제(20)가 위치된 균열부 상면에 보조 접합용 모래(13)를 위치시키는 단계, 2차 재사용 주형(12`)을 결합하는 단계 및 2차 재사용 주형(12`)의 상면을 가압하여 재사용 거푸집을 완성하는 단계에 의해 재사용 거푸집으로 형성될 수 있다. 이하, 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
1차 재사용 주형(11`)의 내측 홈에 왁스 모형(1)을 위치시키는 단계는 거푸집이 균열제(20)에 의해 균열 분리된 후, 다시 온도가 낮아짐에 따라 균열제(20)가 수축되어 본래의 위치로 위치된 1차 재사용 주형(11`)의 내측 홈에 왁스 모형(1)을 위치시키는 단계이다. 상세하게, 도 4의 <j>와 같이, 주물(2)이 완성된 후 분리되어 형성된 1차 재사용 주형(11`)의 내측 홈에 수도꼭지 형상과 동일한 왁스 모형(1)이 위치될 수 있다. 이후, 2차 재사용 주형(12`)을 덮기 전, 보조 접합용 모래(13)를 위치시키는 단계가 이루어질 수 있다.
보조 접합용 모래(13)를 위치시키는 단계는 도 4의 <k>와 같이, 1차 재사용 주형(11`)의 균열제(20)가 위치된 균열부위 상면에 보조 접합용 모래(13)를 위치시키는 단계이다. 상세하게, 보조 접합용 모래(13)는 1차 재사용 주형(11`) 및 2차 재사용 주형(12`)의 균열부위에 보조적으로 위치됨으로써, 균열된 틈을 채울 수 있는 역할을 한다. 이후, 보조 접합용 모래(13)가 위치되면, 도 4의 <l>과 같이 2차 재사용 주형(12`)이 결합될 수 있다. 이때, 2차 재사용 주형(12`)은 왁스 모형(1)의 형상이 중심에 위치되도록 결합되는 것이 바람직하다.
2차 재사용 주형(12`)의 결합이 완료되면, 2차 재사용 주형(12`)의 상면을 가압하여 거푸집을 완성할 수 있다. 2차 재사용 주형(12`)의 상면을 가압하여 재사용 거푸집을 완성하는 단계는 도 5의 <m> 및 <n>과 같이 1차 재사용 주형(11`) 및 2차 재사용 주형(12`)사이에 왁스 모형(1)이 삽입되어 결합된 후, 2차 재사용 주형(12`)의 상면을 가압함으로써 균열을 제거하고 재사용 거푸집을 완성하는 단계이다. 가압에 의해 재사용 거푸집이 완성되면, 상술한 왁스 모형(1)을 용융하여 제거함으로써 재사용 거푸집을 통해 수도꼭지 주물(2)을 추가로 획득할 수 있다.
이하, 도 6 내지 도 13를 참조하여, 주형용 모래의 1차 불순물 제거 과정을 설명하도록 한다. 양품의 수도꼭지 주물(2)을 제조하기 위해서는 거푸집을 제조하는 주형용 모래의 불순물을 제거하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 거푸집을 만들기 위한 주형용 모래(10)를 1차 불순물 제거 과정을 거친 후 거푸집을 제작하는 것이 바람직하다.
도 6 내지 도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 주형용 모래의 1차 불순물 제거 과정을 순서대로 나타낸 도면이다. 일 실시예에 따른 주형용 모래(10)의 1차 불순물 제거 과정은 불순물 제거 장치에 의해 불순물(m)이 제거되는 과정이다. 이때, 불순물(m)은 원심력 및 자력에 의해 제거되는 것이 바람직하다.
불순물 제거 장치는 보관부(210), 가림부(220), 지지부(310), 전원부(320), 회전 자력부(410), 회전 코일부(420), 회전축부(430), 솔레노이드 케이스부(510), 철심부(520), 솔레노이드 코일관(530), 보조 자력부(540)를 포함한다.
도 6를 참조하면, 보관부(210)는 외주면에 복수의 홀(211)이 구비된 원통 형상으로 구비되는 것이 바람직하다. 상세하게, 내측이 개구된 원통 형상으로 측면에 둘레 방향을 따라 관통되는 복수개의 홀(211)이 구비될 수 있다. 보관부(210)의 내측에는 홀(211)을 폐쇄할 수 있도록 관 형상의 가림부(220)가 분리 가능하도록 결합되는 것이 바람직하다. 상세하게, 가림부(220)는 보관부(210)의 내주면에 접하는 관 형상으로 구비되어 보관부(210)의 내주면과 가림부(220)의 외부면이 접하도록 결합됨으로써 보관부(210)의 측면에 구비된 홀(211)을 폐쇄할 수 있다. 가림부(220)가 결합된 보관부(210) 내측 빈 공간에 불순물(m)이 제거되지 않은 주형용 모래(10)가 삽입될 수 있다. 이후, 상술될 보관부(210)의 회전 및 자력제공을 통해 보관부(210) 내측 주형용 모래(10)의 불순물(m)을 제거할 수 있다. 보관부의 하면 중심에는 회전축부(430)가 결합될 수 있도록 후술될 회전축부(430)에 대응되는 형상으로 내측방향 음각된 결합홈(431)이 형성되는 것이 바람직하다.
회전축부(430)는 보관부(210)의 하면에 결합되어 보관부(210)에 회전 코일부(420)의 회전 동력을 전달하는 구성으로, 도 6를 참조하면, 지지부(310)에 유기적으로 결합되는 것이 바람직하다. 지지부(310)는 바닥면에 하면이 접하도록 위치되어 보관부(210)를 지지하는 구성이다. 상세하게, 지지부(310) 내측에는 회전 코일부(420) 및 후술될 솔레노이드 코일관(530)에 동시에 전력을 공급할 수 있는 전원부(320)가 구비될 수 있다. 전원부(320)에는 회전 코일부(420)에 전력을 전달하는 전극부(321) 및 솔레노이드 코일관(530)으로 전력을 전달하는 연장 전원부(322)가 연결 구비될 수 있다. 구체적으로, 전원부(320)는 양극(+) 및 음극(-)을 갖도록 구비될 수 있으며,각각의 양극(+) 및 음극(-)에 전력을 전달할 수 있도록 전도체 재질의 전극부(321) 및 연장 전원부(322)가 한 쌍으로 구비되는 것이 바람직하다. 따라서, 하나의 전원부(320)에 전원을 공급함으로써 전극부(321) 및 연장 전원부(322)에 동시에 전력이 전달되어 회전 코일부(420)의 일방향 회전 및 솔레노이드 코일관(530)의 자력을 동시에 제공할 수 있다. 또한, 지지부(310)의 상측에는 회전 코일부(420)에 자기장을 제공하는 회전 자력부(410)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 상세하게, 회전 자력부(410)는 제 1 회전 자력부(411) 및 제 2 회전 자력부(412)로 서로 다른 극의 회전 자력부(410)가 한 쌍 구비되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 회전 자력부(410)는 한 쌍 구비되되, 서로 소정 간격 이격되도록 구비되는 것이 바람직하며, 소정 간격의 중심에 회전 코일부(420)가 위치되도록 구비되는 것이 바람직하다. 따라서, 회전 코일부(420)는 전원부(320)로부터 공급되는 전류 및 회전 자력부(410)로부터 공급되는 자기장에 의해 일 방향으로 전자기력이 발생되어 회전운동을 할 수 있다. 즉, 회전 코일부(420)에 공급되는 전자기력에 의해 회전력이 발생되어 최전 코일부(420)와 회전축부(430)로 연결된 보관부(210)가 일방향으로 회전될 수 있으며, 보관부(210)가 일방향 회전됨에 따라 원심력이 제공되어, 보관부(210) 내측의 주형용 모래(10)에 원심력이 제공될 수 있다. 이때, 주형용 모래(10)에 섞여있는 불순물(m)의 경우, 순수 주형용 모래(10)보다 질량이 크므로, 원심력에 의해 먼저 바깥 방향으로 이동되어 보관부(210) 측면에 형성된 복수의 홀(211)로 불순물(m)이 분리되는 것이 바람직하다.
이하, 도 7을 참조하여, 솔레노이드 케이스부(510)를 보다 상세히 설명하도록 한다. 솔레노이드 케이스부(510)는 솔레노이드 코일관(530)을 통해 보관부(210) 내측의 주형용 모래(10)에 자력을 발생시켜 금속 불순물(m)을 분리하는 구성이다. 상세하게, 솔레노이드 케이스부(510)는 주형용 모래(10)로부터 분리된 불순물(m)을 보관 및 분리시키는 구성이다. 보다 상세하게, 솔레노이드 케이스부(510)는 관 형상으로 구비되어 보관부(210)의 외주면에 접하도록 결합되는 것이 바람직하며, 내주면에 보관부(210)의 측면에 복수개 형성된 홀(211)과 대응되도록 제2 홀(511)이 복수개 구비되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 솔레노이드 케이스부(510)의 내주면이 보관부(210)의 외주면에 접하도록 결합 시, 각각의 홀(211) 및 제2 홀(511)이 대응되도록 위치되어, 분리된 불순물(m)들이 솔레노이드 케이스부(510)로 이동되도록 구비되는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 솔레노이드 케이스부(510)는 전원부(320)에 전원 공급 시, 보관부(210)와 함께 회전될 수도 있으나, 바람직하게 솔레노이드 케이스부(510)는 지지부(310)에 구비된 연장 전원부(322)로부터 전력이 공급되므로, 회전되지 않고, 내측의 보관부(210)만 회전될 수 있도록 결합되는 것이 바람직하다. 따라서, 상술한 홀(211) 및 제2 홀(511)은 보관부(210)만 회전시에도 솔레노이드 케이스부(510)까지 불순물(m)이 이동될 수 있도록 둘레방향을 따라 지면과 평행한 동일 평면상의 띠 형상으로 구비되는 것이 바람직할 수 있다. 구체적으로, 홀(211) 및 제2 홀(511)은 보관부(210)의 측면 및 솔레노이드 케이스부(510)의 내측면에 서로 대응되도록 구비되되, 보관부(210)의 회전축에 수직 방향으로 띠 형상으로 둘레를 따라 구비되는 것이 바람직하다.
솔레노이드 케이스부(510)의 외주면에는 관 형상의 철심부(520)가 구비될 수 있으며, 전도체 재질로 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 관 형상의 철심부(520)의 외주면을 따라 권취되는 코일 형상의 제1 솔레노이드(531)가 구비된 솔레노이드 코일관(530)이 철심부(520) 외주면에 구비될 수 있다. 상세하게, 제1 솔레노이드(531)는 나선형의 코일 형상으로 구비될 수 있으며, 제1 솔레노이드(531)의 직경은 철심부(520)보다 크게 구비되어 철심부(520) 외주면을 감싸도록 위치되는 것이 바람직하다. 또한, 이때, 솔레노이드 케이스부(510)는 부도체 재질로 구비되어 자력 제공시, 금속 불순물(m)들이 철심부(520)의 내주면까지 이동되는 것이 바람직하다.
제1 솔레노이드(531)의 일단 및 타단에는 각각 전도체 재질의 전력 공급부(532)가 한 쌍으로 구비될 수 있다. 상세하게, 한 쌍의 전력 공급부(532)를 통해 각각 서로 다른 음극 및 양극을 갖는 전류(I)가 인가되면, 제1 솔레노이드(531)를 따라 전류(I)가 흘러 패러데이(Michael Faraday, 1791~1867)의 전자기 유도법칙에 따라 제1 솔레노이드(531) 주위에 자기장이 형성될 수 있다. 보다 상세하게, 나선형상의 코일을 촘촘하고 균일하게 원통형으로 길게 감은 제1 솔레노이드(531)는 전류(I)가 흐르게 되면 제1 솔레노이드(531)의 외부에서는 자기장이 0이되고 내부에 비교적 균일한 크기의 자기장이 형성된다. 따라서, 제1 솔레노이드(531) 내측에 위치된 철심부(520)는 유도 전류에 의해 전류(I)가 흐르게 되고 이를 통해 철심부(520)는 자력을 가지게 된다. 이로 인해, 제1 솔레노이드(531)에 전류(I)가 인가되면 철심부(520)는 전자석으로 성질이 변화되고, 자력을 갖게된 철심부(520)에 의해 보관부(210) 내측의 주형용 모래(10)에 포함된 금속 불순물(m)이 철심부(520) 방향으로 이동되어 분리될 수 있다.
이하, 도 6 내지 도 13를 참조하여, 상술한 불순물 제거 장치에 의해 주형용 모래(10)의 불순물(m)이 제거되는 방법을 설명하도록 한다.
먼저, 도 6를 참조하면, 가림부(220)가 결합된 보관부(210) 내측에 불순물(m)이 포함된 본래의 주형용 모래(10)가 삽입되고, 주형용 모래(10)가 삽입된 보관부(210)는 회전축부(430)에 의해 지지부(310)와 연결되도록 위치되어 불순물(m) 제거 준비가 될 수 있다.
이후, 준비가 완료되면 도 7과 같이 솔레노이드 코일관(530) 및 철심부(520)가 결합된 솔레노이드 케이스부(510)가 보관부(210)의 외주면에 결합될 수 있다. 이때, 솔레노이드 케이스부(510)의 내주면에 구비된 제2 홀(511)은 조관부(210)의 측면 둘레방향을 따라 구비된 홀(211)과 대응되도록 결합되는 것이 바람직하다. 솔레노이드 케이스부(510)의 결합이 완료되면, 도 8과 같이, 보관부(210) 내주면에 구비되어 홀(211)을 폐쇄하고 있던 관 형상의 가림부(220)가 상측 방향으로 이동되어 분리될 수 있다. 상세하게, 솔레노이드 케이스부(510)가 보관부(210)의 외주면에 결합되면, 가림부(220)가 분리됨으로써 서로 대응되도록 위치된 제2 홀(511) 및 홀(211)이 보관부(210) 내측까지 관통되도록 개방될 수 있다.
가림부(220)의 분리가 완료되면, 제1 솔레노이드(531)의 일단 및 타단에 각각 한 쌍으로 연결 구비된 전력 공급부(532)가 지지부(310)에 결합되어, 한 쌍의 연장 전원부(322)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상세하게, 각각 서로 다른 전극과 연결된 한 쌍의 연장 전원부(322)와 전력 공급부(532)가 각각 전기적으로 접하도록 연결되어, 제1 솔레노이드(531)에 전원이 공급되도록 연결될 수 있다. 연장 전원부(322) 및 전력 공급부(532)가 연결이 완료되면, 도 9과 같이, 전원부(320)에 전원이 공급될 수 있다. 전원부(320)에 전원이 공급되면, 연장 전원부(322) 및 전극부(321)에 동시에 전류(I)가 인가될 수 있다. 따라서, 각각의 연장 전원부(322) 및 전극부(321)에 전류(I)가 인가됨에 따라, 제1 솔레노이드(531)에는 자기장이 형성될 수 있으며, 회전 코일부(420)에는 회전력이 공급될 수 있다. 구체적으로, 전원부(320)에 전원이 공급됨에 따라, 연장 전원부(322) 및 전극부(321)에 동시 전류(I)가 인가되어, 철심부(520)는 자력이 형성되고, 회전 코일부(420)는 회전력이 형성되어, 보관부(210) 내측의 주형용 모래(10)에 원심력 및 자력을 동시에 제공할 수 있다. 이때, 원심력에 의해 주형용 모래(10)가 회전됨에 따라 외부로 방출되는 것을 방지하기 위해 보관부(210)의 상측 개구된 부분을 막는 덮개부(230)가 더 구비되는 것이 바람직하다.
상세하게, 도 9에서와 같이 보관부(210) 내측의 주형용 모래(10)에 원심력 및 자력이 제공되면, 원심력에 의해 질량이 큰 불순물(m)부터 홀(211)을 통해 솔레노이드 케이스부(510)로 이동되고, 여기서 금속 불순물(m)들은 철심부(520)에 밀착되게 된다. 따라서, 질량이 큰 불순물(m)이 모두 제거되고, 비교적 질량이 작은 순수 주형용 모래(10)만 보관부(210) 내측에 남을 수 있다.
불순물(m)의 분리가 완료되면, 전원부(320)의 전원 공급이 차단되고, 전력 공급부(532)도 지지부(310)로부터 분리될 수 있다. 이때, 전원부(320)의 전원 공급이 차단됨에 따라 철심부(520)의 자력도 함께 소실되어 철심부(520)에 붙어있던 금속 불순물(m)들이 하측 방향으로 떨어지게 된다. 금속 불순물(m)들이 하측 방향으로 떨어지는 과정에서 다시 홀(211)을 통해 보관부(210)로 투입되는 것을 방지하기 위해 솔레노이드 케이스부(510)의 하면에 구비된 보조 자력부(540)에 의해 금속 불순물(m)들이 하측 방향으로 뭉칠 수 있다. 상세하게, 보조 자력부(540)는 자석으로 구비되되, 철심부(520)에 형성되는 자력보다 작은 크기의 자력을 갖는 자석으로 구비되어, 철심부(520)에 자력이 사라지면, 보조 자력부(540)에 금속 불순물(m)들이 뭉칠 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다.
따라서, 불순물(m)들이 솔레노이드 케이스부(510) 하측으로 뭉치면, 도 11과 같이, 덮개부(230)를 제거하고, 보관부(210) 내측에 가림부(220)를 다시 끼움 결합하며, 솔레노이드 케이스부(510)를 분리하여 분리된 불순물(m)을 제거할 수 있다.
이후, 도 12와 같이 불순물(m)이 제거되어 순수 주형용 모래(10)만 남은 보관부(210)를 지지부(310)로부터 분리하여, 도 13과 같이 거푸집 형상의 틀에 1차 주형용 모래(11)와 2차 주형용 모래(12)로 나누어 삽입함으로써 1차 불순물(m)이 제거된 거푸집을 형성할 수 있다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적으로 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 상기의 특허 청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
1: 왁스 모형 2: 주물
10: 주형용 모래 20: 균열제
110: 2차 불순물 제거부 111: 제2 솔레노이드
210: 보관부 220: 가림부
230: 덮개부 310: 지지부
320: 전원부 410: 전원 자력부
420: 회전 코일부 430: 회전축부
510: 솔레노이드 케이스부 520: 철심부
530: 솔레노이드 코일관 531: 제1 솔레노이드
540: 보조 자력부

Claims (6)

  1. 수도꼭지를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 수도꼭지 형상의 왁스 모형(1)을 제작하는 단계;
    거푸집 형상의 틀에 1차 주형용 모래(11)를 삽입하는 단계;
    상기 1차 주형용 모래(11) 위에 상기 왁스 모형(1)을 위치시키는 단계;
    상기 왁스 모형(1)이 위치된 상기 1차 주형용 모래(11) 상측에 2차 주형용 모래(12)를 삽입하는 단계;
    상기 1차 주형용 모래(11) 및 상기 2차 주형용 모래(12)의 금속 불순물(m)을 제거하는 단계;
    상기 금속 불순물(m)이 제거되어 완성된 거푸집에서 상기 왁스 모형(1)을 제거하는 단계;
    상기 왁스 모형(1)이 제거된 거푸집에 용탕(2`)을 주입하는 단계;
    상기 거푸집에 주입된 용탕(2`)을 냉각하는 단계; 및
    상기 거푸집을 제거하여 수도꼭지 주물(2)을 획득하는 단계;를 포함하고,
    상기 2차 주형용 모래(12)를 삽입하는 단계 이전에, 상기 1차 주형용 모래(11) 및 2차 주형용 모래(12) 사이에 온도차에 의해 수축 팽창하는 균열제(20)가 일직선 상에 복수개 첨가되고,
    상기 거푸집은,
    상기 1차 주형용 모래(11) 및 상기 2차 주형용 모래(12)가 각각 동일 두께로 구비되며,
    상기 균열제(20)는,
    상기 1차 주형용 모래(11) 및 상기 2차 주형용 모래(12)가 접하는 왁스 모형(1)의 대칭선과 일직선 상에 소정의 동일 간격으로 회오리 형상으로 복수개 구비되고,
    열팽창에 의해 상기 회오리 형상의 균열제(20)가 팽창함으로써 상기 거푸집이 수도꼭지 주물(2)의 대칭선과 연장되도록 일직선 형상으로 균열되어 분리되는 것을 특징으로 하는 수도꼭지 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    균열되어 분리된 상기 거푸집은,
    상기 1차 주형용 모래(11)로 이루어진 1차 재사용 주형(11`) 및 상기 2차 주형용 모래(12)로 이루어진 2차 재사용 주형(12`)으로 분리되며,
    상기 균열제(20)가 수축되어 위치된 상기 1차 재사용 주형(11`)의 내측 홈에 왁스 모형(1)을 위치시키는 단계;
    상기 1차 재사용 주형(11`)의 상기 균열제(20)가 위치된 균열부 상면에 보조 접합용 모래(13)를 위치시키는 단계;
    상기 2차 재사용 주형(12`)을 결합하는 단계; 및
    상기 2차 재사용 주형(12`)의 상면을 가압하여 재사용 거푸집을 완성하는 단계;에 의해 재사용 거푸집이 형성되는 것을 특징으로 하는 수도꼭지 제조 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 1차 주형용 모래(11) 및 상기 2차 주형용 모래(12)를 포함하는 주형용 모래(10)는 불순물 제거 장치에 의해 불순물(m)이 제거되되,
    원심력 및 자력에 의해 불순물(m)이 제거되는 것을 특징으로 하는 수도꼭지 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 불순물 제거 장치는,
    측면에 복수의 홀(211)이 구비된 원통 형상의 보관부(210);
    상기 보관부(210)의 내주면에 접하도록 삽입되어 상기 홀(211)을 폐쇄하는 관 형상의 가림부(220);
    바닥면에 위치되어 상기 보관부(210)를 지지하는 지지부(310);
    상기 지지부(310)의 내측에 구비되는 전원부(320);
    상기 전원부(320)의 양 극으로부터 각각 연장되는 연장 전원부(322);
    상기 전원부(320) 및 회전 자력부(410)에 의해 일 방향으로 회전되는 회전 코일부(420); 및
    상기 주형용 모래(10)로부터 분리된 상기 불순물(m)을 보관하는 솔레노이드 케이스부(510);를 포함하는 것을 특징으로 하는 수도꼭지 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 불순물 제거 장치는,
    상기 솔레노이드 케이스부(510)의 외주면에 관 형상의 전도체 재질로 구비되는 철심부(520);
    상기 철심부(520)의 외주면을 따라 권취되는 코일 형상의 제1 솔레노이드(531)가 구비된 솔레노이드 코일관(530);
    상기 솔레노이드 케이스부(510)의 하면에 둘레방향을 따라 접하도록 구비되는 보조 자력부(540); 및
    상기 제1 솔레노이드(531)의 일단 및 타단에 각각 한 쌍으로 연결되는 전력 공급부(532);를 더 포함하고,
    상기 솔레노이드 케이스부(510)는 상기 보관부(210)의 외주면에 접하되, 상기 홀(211)이 제2 홀(511)과 대응되도록 결합되고,
    상기 솔레노이드 케이스부(510)가 결합되면, 상기 가림부(220)는 상측 방향으로 이동되어 분리되고,
    상기 전력공급부(532)가 연장 전원부(322)와 접한 후, 상기 전원부(320)에 전원을 공급하면, 상기 보관부(210)의 일방향 회전에 의한 원심력과 상기 제1 솔레노이드(531)에 의한 자력이 동시에 제공됨으로써 불순물(m)이 제거되는 것을 특징으로 하는 수도꼭지 제조 방법.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR950017004A (ko) * 1993-12-01 1995-07-20 조안 엠. 젤사 주조 모래상의 불순물을 열분해시키고, 생성된 가스를 연소시키기 위한 시스템 및 방법
JP2007136539A (ja) * 2005-11-23 2007-06-07 Aisin Takaoka Ltd 砂型の分解装置
KR101663084B1 (ko) 2016-03-18 2016-10-06 박성제 정밀 주조를 통해 거푸집을 용이하게 제거할 수 있는 수도꼭지 제조 방법
KR101782146B1 (ko) * 2016-11-18 2017-10-27 박경만 정밀 주조 방법

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