KR102325280B1

KR102325280B1 - 정밀주조용 코어-왁스 조립체 제조방법

Info

Publication number: KR102325280B1
Application number: KR1020200107598A
Authority: KR
Inventors: 손유진
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2020-08-26
Filing date: 2020-08-26
Publication date: 2021-11-11

Abstract

본 발명은, (A) 제1프로파일의 내벽 형상을 가진 프레임을 준비하는 단계; (B) 상기 프레임의 내부에 배치될 코어를 준비하는 단계; (C) 상기 프레임의 내부에 코어를 배치한 상태에서 상기 프레임의 내부로 왁스를 주입한 후, 왁스를 응고시키는 단계; 및 (D) 상기 왁스를 가공하여 제2프로파일의 외면 형상을 가진 코어-왁스 조립체를 제조하는 단계;를 포함하는 정밀주조용 코어-왁스 조립체 제조방법을 제공한다.

Description

정밀주조용 코어-왁스 조립체 제조방법{Core-wax assembly for precision casting manufacturing method}

본 발명은 정밀주조용 코어-왁스 조립체 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 정밀주조에서 제품의 성형을 위해 주형에 삽입될 코어-왁스 조립체를 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 주조란 주형에 쇳물(용융 금속)을 부어 넣은 후 응고시켜 고체금속으로써 제품을 얻는 제조공법을 의미한다. 주조에 사용되는 주형은 거푸집이라고도 하며, 제품의 형상과 치수에 맞게 설계된 내부 공간을 갖는다. 주형은 주로 모래와 진흙으로 만들며, 세라믹, 시멘트 등이 섞인 모래, 기타 다른 물질들도 주형 제작에 사용된다.

쇳물(용융 금속)이 주입되어 제품으로 만들어지는 주형의 내부 공간은 왁스 모델을 이용하여 성형된다. 좀 더 구체적으로는, 밀랍(Bees wax)으로 왁스 모델을 제작한 후 이를 주형을 구성하게 될 모래(또는 금속재) 속에 패킹하고, 주형에 열을 가하여 왁스 모델을 용융시킨 후 이를 외부로 배출하는 방식으로 주형이 성형된다.

종래의 정밀주조 공법은, 금형의 내부에 밀랍를 주입하여 왁스 모델을 완성한다. 이를 위해, 금형의 내부에는 완성될 제품의 외형과 동일한 프로파일(Profile)이 내벽에 형성되며, 금형에 의해 제조되는 왁스 모델 역시 완성될 제품의 형상과 동일한 프로파일이 외면에 형성된다. 그리고 이러한 왁스 모델에 의해 제조되는 주형 역시 내벽에 완성될 제품의 형상과 동일한 프로파일이 형성된다.

이때, 종래의 정밀주조 공법에 의하면, 한번 제작된 금형은 그 내벽의 프로파일을 변경하는 것이 어려워, 완성될 제품의 설계 변경이 매우 어렵다는 문제가 있다. 또한, 종래의 정밀주조 공법에 의하면, 완성될 제품의 외형과 동일한 프로파일이 내벽에 형성된 금형을 준비하여야 제조 공법에 착수할 수 있으며, 이때 금형을 준비하는 과정에 과다한 시간과 비용이 소요되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 별도의 금형 없이 주형의 제조에 사용되는 코어-왁스 조립체를 제조할 수 있는 방법을 제공하는 데 목적이 있다.

상기 제1프로파일은, 사각형으로 형성된다.

상기 프레임의 내부공간은, 상기 코어-왁스 조립체보다 크게 설계된다.

본 발명에 따른 정밀주조용 코어-왁스 조립체 제조방법은, 상기 B 단계 전, 상기 프레임의 내부에 소재를 주입하여 코어블록을 형성하는 단계와, 상기 코어블록을 가공하여 코어를 완성하는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 따른 정밀주조용 코어-왁스 조립체 제조방법은, 상기 코어블록을 가공하기 전, 상기 코어블록을 히팅챔버에 수용한 후, 상기 코어블록을 감싸는 복수개의 히팅수단을 이용하여 상기 코어블록을 열처리하는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 따른 정밀주조용 코어-왁스 조립체 제조방법은, 상기 코어블록의 일 측에 배치되는 제1가공수단과, 상기 코어블록의 타 측에 배치되는 제2가공수단을 이용하여 상기 코어블록의 외면을 절삭한다.

상기 C 단계는, 상기 코어를 상기 프레임의 내벽으로부터 이격되도록 배치시킨다.

상기 제2프로파일은, 완성될 제품의 외면 형상과 동일하게 형성된다.

상기 D 단계는, 상기 왁스의 일 측에 배치되는 제1가공수단과, 상기 왁스의 타 측에 배치되는 제2가공수단을 이용하여 응고된 왁스의 외면을 절삭한다.

상기 프레임는, 러버(Rubber) 소재로 형성된다.

본 발명에 따른 정밀주조용 코어-왁스 조립체 제조방법에 의하면, 제1프로파일의 내벽 형상을 가진 프레임의 내부로 소재를 주입하여 코어-왁스 조립체를 가성형한 후, 코어-왁스 조립체의 가성형품을 밀링 등의 방법으로 기계 가공하여 상기 제1프로파일과는 다른 제2프로파일(즉, 완성될 제품의 외면 형상과 동일한 프로파일)을 외면 형상으로 갖는 코어-왁스 조립체를 제조함으로써, 완성될 제품의 외면 형상과 동일한 프로파일이 내벽에 형성된 금형을 별도로 준비할 필요 없이 정밀주조 공정을 수행할 수 있으며, 금형 준비에 소요되던 시간과 비용을 절감할 수 있고, 완성될 제품의 설계 변경이 용이한 정밀주조 공법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 정밀주조용 코어-왁스 조립체 제조방법의 흐름도이다.
도 2 내지 도 12는 정밀주조 공법의 전체 과정을 나타낸 것으로써, 도 2 내지 도 8은 본 발명에 따른 정밀주조용 코어-왁스 조립체의 제조방법을 나타낸 것이며, 도 9 내지 도 12는 제조된 코어-왁스 조립체를 이용하여 주형 및 최종 제품을 제조하는 과정을 나타낸 것이다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 정밀주조용 코어-왁스 조립체 제조방법은, 제1프로파일의 내벽 형상을 가진 프레임을 준비하는 A 단계; 상기 프레임의 내부에 배치될 코어를 준비하는 B 단계; 상기 프레임의 내부에 코어를 배치한 상태에서 상기 프레임의 내부로 왁스를 주입한 후, 왁스를 응고시키는 C 단계; 및 상기 왁스를 가공하여 제2프로파일의 외면 형상을 가진 코어-왁스 조립체를 제조하는 D 단계;를 포함한다. 여기서, 상기 A 단계 및 B 단계는 도 2 내지 도 5에 도시된 S1 내지 S3 단계에 해당하며, 상기 C 단계는 도 6에 도시된 S4 단계에 해당하고, 상기 D 단계는 도 7 및 도 8에 도시된 S5 및 S6단계에 해당한다.

이하부터는, 도 2 내지 도 12를 참조하여 본 발명을 포함하는 정밀주조 공법의 전체 과정에 대해 설명하도록 한다. 이때, 도 2 내지 도 8은 본 발명에 따른 정밀주조용 코어-왁스 조립체의 제조방법을 나타낸 것이며, 도 9 내지 도 12는 제조된 코어-왁스 조립체를 이용하여 주형 및 최종 제품을 제조하는 과정을 나타낸 것이다.

도 2를 참조하면, S1 단계는, 우선 제1프로파일(11)의 내벽 형상을 가진 프레임(10)을 준비하는 단계이다. 상기 프레임(10)은 러버(Rubber) 소재로 형성될 수 있다. 상기 제1프로파일(11)은, 본 정밀주조 공법에 의해 완성될 제품의 외면 형상과는 다른 것으로써, 코어-왁스 조립체(32)의 가성형을 위한 것이다. 상기 제1프로파일(11)은, 도 2에 도시된 것과 같이 사각형의 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 프레임(10)의 내부공간(12)은, 도 8에 도시된 S7단계에서 완성될 코어-왁스 조립체(32)보다 크게 형성된다. S1 단계에서, 소재(13)가 상기 프레임(10)의 내부로 주입된다. 이때, 상기 소재(13)는 용융 상태의 세라믹(Ceramic)일 수 있다. 상기 프레임(10)의 내부로 주입된 소재(13)는 응용되어 코어블록(20)이 되며, 응고된 코어블록(20)은 상기 프레임(10)의 외부로 꺼내진다.

도 3을 참조하면, S2 단계에서, 상기 코어블록(20)은 히팅챔버(21)에 수용된다. 그리고 상기 히팅챔버(21)에는 복수개의 히팅수단(22)이 상기 코어블록(20)의 일 측과 타 측을 각각 감싸도록 배치된다. 상기 S2 단계는, 상기 복수개의 히팅수단(22)을 이용하여 상기 코어블록(20)을 열처리한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, S3 단계는, 상기 코어블록(20)을 가공하여 코어(25)를 완성한다. 이를 위해, 상기 S3 단계에서는, 제1가공수단(23)과 제2가공수단(24)이 구비된다. 상기 제1가공수단(23)은, 상기 코어블록(20)의 일 측에 배치된다. 상기 제2가공수단(24)은, 상기 코어블록(20)의 타 측에 배치된다. 도 4에서는 상기 제1가공수단(23)이 상기 코어블록(20)의 일 측에서 상부에 인접하게 배치되고, 상기 제2가공수단(24)이 상기 코어블록(20)의 타 측에서 하부에 인접하게 배치된 것으로 도시하고 있으나, 이는 일 예에 불과하다. 상기 제1가공수단(23)과 제2가공수단(24)은, 상기 코어블록(20)의 외면을 절삭한다. 이때 사용되는 기계 가공법으로는 밀링(Milling) 등이 있을 수 있다.

도 6을 참조하면, S4 단계에서, 상기 코어(25)는 상기 프레임(10)의 내부공간(12)에 배치된다. 이때, 상기 코어(25)는 상기 프레임(10)의 내벽으로부터 이격되도록 배치될 수 있다. 그리고 상기 S4 단계에서, 상기 프레임(10)의 내부공간(12)으로 왁스(30)가 주입되며, 주입된 왁스(30)는 이후 응고되어 상기 프레임(10)의 외부로 꺼내진다. 이때, 상기 왁스(30)는, 외면 형상이 상기 제1프로파일(11)의 형상을 나타내도록 제조된다.

도 7 및 도 8을 참조하면, S5 단계는, 상기 왁스(30)를 가공하여, 외면 형상이 제2프로파일(31)을 갖는 코어-왁스 조립체(32)를 완성한다. 이때, 상기 S5 단계에서는, 상기 제1가공수단(23)과 제2가공수단(24)을 이용하여 상기 왁스(30)를 가공할 수 있다. 이때, S5 단계에서, 상기 왁스(30)를 관통하여 상기 코어(25)에 고정체(33)가 연결될 수 있다. 상기 고정체(33)는 도 10에 도시된 S7 단계에서 왁스(30)를 주형(40)으로부터 모두 빼낼 때, 상기 코어(25)가 주형(40)의 내부에서 고정된 상태를 유지할 수 있도록 하기 위함이다.

이와 같은 본 발명에 따른 정밀주조용 코어-왁스 조립체 제조방법에 의하면, 제1프로파일(11)의 내벽 형상을 가진 프레임(10)의 내부로 소재를 주입하여 코어-왁스 조립체를 가성형한 후, 코어-왁스 조립체의 가성형품을 밀링 등의 방법으로 기계 가공하여 상기 제1프로파일(11)과는 다른 제2프로파일(31; 즉, 완성될 제품의 외면 형상과 동일한 프로파일)을 외면 형상으로 갖는 코어-왁스 조립체(32)를 제조함으로써, 완성될 제품의 외면 형상과 동일한 프로파일이 내벽에 형성된 금형을 별도로 준비할 필요 없이 정밀주조 공정을 수행할 수 있으며, 금형 준비에 소요되던 시간과 비용을 절감할 수 있고, 완성될 제품의 설계 변경이 용이한 정밀주조 공법을 제공할 수 있다.

도 9를 참조하면, S6 단계에서, 완성된 코어-왁스 조립체(32)는, 모래, 진흙 등으로 이루어진 주형(40)에 의해 감싸진다. 이때, 상기 코어-왁스 조립체(32)는, 고정체(33)에 의해 외부에 고정된 상태를 유지할 수 있다. 이러한 상태에서, 상기 주형(40)은 응고된다.

도 10을 참조하면, S7 단계는, 주형(40)이 응고된 후, 상기 주형(40)을 가열하여 주형(40) 내부의 왁스(30)를 용융시킨다. 그리고 용융된 왁스(30)를 주형(40)의 외부로 전부 빼낸다. 여기서, 상기 코어(25)는 고정체(33)에 의해 상기 주형(40)의 내부에서 고정된 위치를 유지한다.

도 11을 참조하면, S8 단계에서, 상기 주형(40)의 내부로 용융 금속(41)이 주입된다. 주입된 용융 금속(41)은 상기 코어(25)를 감싸도록 배치된다.

도 12를 참조하면, S9 단계에서는, 주입된 용융 금속(41)을 응고시킨 후, 상기 주형(40)과 코어(25)를 제거하여, 최종 제품(42)을 얻게 된다.

10 : 프레임 11 : 제1프로파일
12 : 내부공간 13 : 소재
20 : 코어블록 21 : 히팅챔버
22 : 히팅수단 23 : 제1가공수단
24 : 제2가공수단 25 : 코어
30 : 왁스 31 : 제2프로파일
32 : 코어-왁스 조립체 33 : 고정체
40 : 주형 41 : 용융 금속
42 : 최종 제품

Claims

(A) 제1프로파일의 내벽 형상을 가진 프레임을 준비하는 단계;
(B) 상기 프레임의 내부에 배치될 코어를 준비하는 단계;
(C) 상기 프레임의 내부에 코어를 배치한 상태에서 상기 프레임의 내부로 왁스를 주입한 후, 왁스를 응고시키는 단계; 및
(D) 상기 왁스를 가공하여 제2프로파일의 외면 형상을 가진 코어-왁스 조립체를 제조하는 단계;를 포함하되,
상기 B 단계 전,
상기 프레임의 내부에 소재를 주입하여 코어블록을 형성하는 단계와,
상기 코어블록을 가공하여 코어를 완성하는 단계를 더 포함하는 정밀주조용 코어-왁스 조립체 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1프로파일은, 사각형으로 형성된 정밀주조용 코어-왁스 조립체 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 프레임의 내부공간은, 상기 코어-왁스 조립체보다 큰 정밀주조용 코어-왁스 조립체 제조방법.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 코어블록을 가공하기 전, 상기 코어블록을 히팅챔버에 수용한 후, 상기 코어블록을 감싸는 복수개의 히팅수단을 이용하여 상기 코어블록을 열처리하는 단계를 더 포함하는 정밀주조용 코어-왁스 조립체 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 코어블록의 일 측에 배치되는 제1가공수단과, 상기 코어블록의 타 측에 배치되는 제2가공수단을 이용하여 상기 코어블록의 외면을 절삭하는 정밀주조용 코어-왁스 조립체 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 C 단계는, 상기 코어를 상기 프레임의 내벽으로부터 이격되도록 배치시키는 정밀주조용 코어-왁스 조립체 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제2프로파일은, 완성될 제품의 외면 형상과 동일한 정밀주조용 코어-왁스 조립체 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 D 단계는, 상기 왁스의 일 측에 배치되는 제1가공수단과, 상기 왁스의 타 측에 배치되는 제2가공수단을 이용하여 응고된 왁스의 외면을 절삭하는 정밀주조용 코어-왁스 조립체 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 프레임는, 러버(Rubber) 소재로 형성된 정밀주조용 코어-왁스 조립체 제조방법.