KR200410093Y1 - 귀금속 원심주조용 도가니 - Google Patents

Abstract

본 고안은 원심주조 기술을 이용하여 귀금속 제품을 주조시에 사용되는 원심주조용 도가니에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주조시에 용탕을 저장할 수 있도록 상부가 개방된 형태의 용탕수용부가 형성되고, 상기 용탕수용부에 저장된 용탕을 배출할 수 있도록 토출구가 구비된 공지의 원심주조용 도가니에 있어서, 몸체 측면부에 보호대를 구비함으로써 도가니 내에 담겨진 용탕이 흘러 넘치는 것을 방지할 수 있음과 아울러, 토출로를 유선형으로 형성함으로써 유체공학적인 디자인을 통해 주조 압력을 향상시킬 수 있어 불충분한 주조압으로 인한 제품의 하자를 막을 수 있도록 한 개선된 원심주조용 도가니에 관한 것이다.

원심주조, 도가니, 로스트 왁스, 왁스조각법, 세라믹, 주조압, 네이밍, 용탕

Description

귀금속 원심주조용 도가니 {CRUCIBLE FOR INVESTMENT CASTING}

도1은 종래의 원심주조용 도자기의 사시도 및 단면을 도시한 단면도이다.

도2는 도가니 및 주형을 원심주조기에 장착한 상태를 도시한 도면이다.

도3은 본 고안에 따른 원심주조용 도자기의 외관을 도시한 사시도이다.

도4는 본 고안에 따른 원심주조용 도자기를 측면에서 본 측면도 및 상부에서 본 평면도이다.

도5는 도3의 A-A'선에 따른 단면도 및 B-B'선에 따른 단면도이다.

도6은 본 고안에 대한 더욱 바람직한 실시예로서, 도가니 정보에 대한 식별표시부를 더욱 형성한 실시예들을 보여주는 모형 사진이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 용탕수용부 12 : 토출구

15 : 토출로 20 : 보호대

30 : 식별표시부

본 고안은 원심주조 기술을 이용하여 귀금속 제품을 주조시에 사용되는 원심주조용 도가니에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 측면부에 보호대를 구비함으로써 도가니 내에 담겨진 용탕이 흘러 넘치는 것을 방지할 수 있음과 아울러, 토출로를 유선형으로 형성함으로써 유체공학적인 디자인을 통해 주조 압력을 향상시킬 수 있어 불충분한 주조압으로 인한 제품의 하자를 막을 수 있도록 한 개선된 원심주조용 도가니에 관한 것이다.

인체의 일부가 상해나 질병으로 인하여 손상되었을 때 이를 수복하기 위하여 인공적인 보철물을 만드는 경우나 귀금속 장신구를 제작함에 있어서 현재 여러 방식들이 실용화되어 사용되고 있으나, 최근에는 로스트 왁스(Lost-Wax) 주조법(왁스 조각법)을 이용한 원심주조법이 널리 적용되고 있다. 잘 알려진 바와 같이 로스트 왁스 주조법은 왁스로 제작한 납형(wax pattern)을 내화성 매몰재로 코팅한 뒤, 상기 매몰 주형을 가열, 내부의 왁스 모형을 녹여 배출함으로써 주형을 제작하고, 이렇게 제작된 주형 내부에 용융된 금속을 주입하여 경화시킴으로써 원하는 형태의 제품을 제조해 내는 방식이다.

이때, 고체 상태의 금속을 고온으로 가열하여 주조에 적합한 용융 상태로 만들기 위해서 도가니(Crucible)를 사용하게 된다. 더욱 구체적으로 원심주조법에 있어서의 도가니란 왁스 조각법에 의한 주조과정에서 고온으로 용융된 금속(용탕) 을 담는 그릇을 말하는 것으로서, 상기 도가니의 특성은 고온의 용융 금속과 반응하여 변성되지 않도록 내열성을 가진 세라믹 재질로 만들어지는데, 통상 내화재인 실리카와 점토를 이용하여 성형한 후 고온에서 소결(燒結)하는 방식에 의해 제조된다.

도1은 상기와 같은 원심주조용 도가니에 있어서 종래에 사용되고 있는 제품의 일례를 도시한 것으로서, 도시된 바와 같이 종래의 원심주조용 도가니는 고온의 용융 금속(용탕)을 담을 수 있도록 몸체의 상부가 개방된 형태의 공간부인 용탕수용부(1)가 형성되어 있으며, 도가니 몸체의 전면부에는 토출구(2)가 형성되어 이를 통해 상기 용탕수용부(1) 내에 담겨진 용융 금속이 배출될 수 있도록 한 구조로 되어 있다.

또한, 도2는 상기와 같은 원심주조용 도가니를 원심 주조기에 장착한 상태를 도시한 도면으로서, 상기 도면에 도시된 바와 같이 원심주조법에 의해 제품을 제조함에 있어서는 도가니의 토출구 측에 주형을 연결하여 원심주조기의 회전아암에 장착 설치하고, 이 상태에서 원심주조기를 가동시키게 되면 회전아암과 함께 도가니 및 주형이 회전함으로써 원심력에 의해 도가니 내에 담겨진 용탕이 주형 안으로 가압 주입되어 제품의 주조가 이루어지게 된다.

그런데, 상기와 같은 원심주조 공정에 있어 도1에 도시된 것과 같은 종래 형식에 따른 원심주조용 도가니를 사용하는 경우, 그 구조적 특성으로 인하여 다음과 같은 문제점들이 있었는바 이에 대한 개선의 필요성이 있었다. 즉, 상술한 바와 같이 주형/도가니를 회전하는 원심주조법을 적용하는 경우, 상기한 종래의 도가니를 사용하게 되면, 부피가 큰 주조체를 제작함에 있어 고속 회전에 따른 관성으로 인하여 도가니 내의 용탕이 회전 방향으로 흘러 넘침으로써 주조에 실패하는 경우가 종종 발생하는 문제가 있었다. 귀금속 주조에 있어 원자재의 가격이 매우 고가이고, 주조에 필요한 왁스 제조과정이 복잡하며 오랜 시간을 필요로 한다는 점을 감안할 때, 상기와 같은 도가니의 용량 및 흘러 넘침의 문제로 인한 주조실패는 많은 비용과 시간의 낭비를 초래하고 있었으며, 이는 생산성 저하 및 제품 가격 상승의 원인이 되고 있었다.

한편, 주조 실패에 관한 여러 요인들 중 주조압력이 불충분한 경우는 미세한 변연 부위의 재생이 어려워 불완전한 주조체가 만들어지는 문제가 있는바, 주조 압력의 향상을 위한 토출로의 디자인 역시 원심주조용 도가니의 설계에 있어 매우 중요한 점의 하나라 할 수 있다. 그런데, 종래의 원심주조용 도자기 단면을 도시한 도2(b)에 따르면, 종래 도자기의 경우 용탕이 배출되는 토출로(3)의 형태가 대략 직선으로 되어 있음으로써 용탕수용부(1)와 용탕수용부(1)와 토출로(3)의 경계부에서 통로 단면이 급속하게 감소됨을 알 수 있으며, 이로 인하여 상기 경계 부분에서 유체 저항이 발생, 용탕이 원활하게 배출되는 것을 방해하게 되어 주조 압력이 저하되고 주조실패에 이르게 되는 문제점 역시 지적되고 있었다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래의 원심주조용 도가니에서 나타난 문제 점들을 감안하여 고안된 것으로서, 구체적으로는 도가니 몸체의 측면부에 보호대를 일체로 구비함으로써 도가니 내에 담겨진 용탕이 흘러 넘치는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 개선된 원심주조용 도가니를 제공하는 것을 그 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

또한, 본 고안은 용탕이 배출되는 토출로를 유선형으로 형성함으로써 유체공학적인 디자인을 통해 주조 압력을 향상시킬 수 있으므로 불충분한 주조압으로 인한 제품의 하자를 막을 수 있도록 한 개선된 원심주조용 도가니를 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.

아울러, 본 고안은 상기와 같은 목적들에 더하여, 몸체의 일측에 합금 종류와 같은 도가니에 관한 정보를 표시한 식별표시부가 더욱 형성되어 있음으로써 사용자가 도가니에 관한 정보를 쉽게 식별할 수 있는 편의성이 향상된 원심주조용 도가니를 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 고안에서 제공하는 원심주조용 도가니는, 주조시에 용탕을 저장할 수 있도록 상부가 개방된 형태의 용탕수용부가 형성되고, 상기 용탕수용부에 저장된 용탕을 배출할 수 있도록 토출구가 구비된 공지의 원심주조용 도가니에 있어서, 도가니 몸체의 일측에 보호대가 더욱 형성되어 있음으로써 원심 주조시에 용탕의 넘침을 방지할 수 있도록 한 것을 그 기본적인 구성상의 특징으로 한다.

또한, 본 고안에 있어서, 상기 용탕수용부와 상기 토출구를 연결하는 토출로는 안쪽으로 갈수록 그 직경이 점점 커지되, 그 형상이 연속적인 유선형 곡선의 형태를 이루면서 테이퍼지도록 구성할 수 있으며, 이 역시 바람직한 구성으로서 본 고안이 갖는 특징 중의 하나이다.

더 나아가, 본 고안에 있어서, 도가니 몸체의 소정 위치에는 사용자가 도가니에 관한 정보를 쉽게 식별할 수 있도록 사용합금의 종류, 도가니의 재질 등과 같은 정보를 표시한 식별표시부가 더욱 형성되도록 구성할 수 있으며, 이러한 구성을 통해 사용자의 편의성을 더욱 증대시킬 수 있게 되는 이점이 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여, 본 고안의 구성 및 작용효과에 대해 더욱 상세하게 설명한다.

도3은 본 고안에 따른 원심주조용 도자기의 외관을 도시한 사시도이고, 도4는 상기 본고안에 따른 도자기를 측면에서 본 측면도 및 상부에서 본 평면도이며, 도5는 본 고안의 도자기에 대한 단면 형태를 도시한 단면도들이다. 상기 도면들의 도시로부터 알 수 있는 것과 같이, 본 고안에서 제공하는 원심주조용 도자기는 전체적으로 용융된 금속이 담겨질 수 있도록 내부가 비어 있는 그릇의 형태를 가지되, 전면측에는 내부에 저장된 용탕이 배출될 수 있도록 토출구(12)가 용탕수용부(10)에 연결 형성된 구성으로 이루어져 있으며, 이러한 점에서는 본 고안 역시 기본적으로 기존에 알려져 사용되고 있는 통상의 원심주조용 도가니와 동일한 구성 형태를 가지고 있다고 할 수 있다.

그러나, 본 고안에 대한 측면 및 상부 형태를 도시한 도4를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 본 고안에서 제공하는 원심주조용 도자기의 경우, 몸체의 측면부를 상측으로 일정하게 연장시켜 상기 용탕수용부(10)의 측면과 상부면의 일부를 감싸는 보호대(20)가 일체로 더욱 형성되어 있으며, 이러한 점에서 종래의 일반적인 도가니들과 구별되는 본 고안만의 주요한 특징을 보이고 있다.

도시된 본 고안의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 보호대(20)는 도자기의 일측면으로부터 윗부분을 둥글게 감싸도록 구성되어 있으며, 최소한 용탕수용부(10)의 앞쪽 측면부와 상부면의 일부를 커버할 수 있는 형태로 형성되어 있다. 본 실시예에 있어 이와 같이 구성한 이유는 도가니 내부에 원재료인 금속피스를 투입하고 토오치 등으로 가열할 수 있도록 전체를 감싸는 대신 후면측 일부를 오픈시켜 이 개방된 부위를 통해 금속피스를 투입/가열할 수 있도록 하되, 원심주조에 의한 고속 회전시 용탕수용부(10)에 담겨진 용탕이 원심력에 의해 전면측으로 쏠린다는 점을 감안하여 전체 부위 중 앞쪽 측면부와 상부면의 일부를 감싸는 형태로서 구성한 것이다.

따라서, 상기와 같이 보호대(20)가 구비된 본 고안의 원심주조용 도가니에 따르게 되면, 고속 회전 가공시에도 상기 보호대(20)에 의하여 용탕수용부(10) 내의 용융 금속(용탕)이 도가니 밖으로 흘러 넘치는 경우를 원천적으로 방지할 수 있게 되며, 이에 따라 고가의 재료 낭비를 막고 주조 신뢰도를 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있게 된다.

또한, 본 고안의 원심주조용 도가니의 단면형태를 도시한 도5를 참조하면 알 수 있는 바와 같이 본 고안의 경우, 상기 용탕수용부(10)와 토출구(12)를 연결하는 토출로(15)를 형성함에 있어 토출구(12)로부터 안쪽으로 갈수록 토출로(15)의 직경이 점점 커지는 테이퍼(taper)의 형태로서 구성하고 있으며, 특히 상기 토출로(12)로부터 용탕수용부(10)에 이르기까지 그 외곽 형태 면에서 전체적으로 단면의 급격한 변화 없이 부드러운 유선형 곡면이 연속되는 형태를 갖도록 구성되어 있다.

따라서, 상기와 같은 본 고안에 의하면, 회전시 원심력에 의해 용탕수용부(10)로부터 용탕이 배출되는 토출로를 유선형으로 형성함으로써 유체공학적인 디자인에 의해 주조 압력의 큰 저하 없이 토출구(12)에 연결된 주형(도시되지 않음) 안으로 주입될 수 있게 되며, 이는 용탕수용부와 토출로 간의 급격한 단면 감소에 의해 주조압력의 손실이 발생하였던 종래의 도가니들(도1의(b) 참조)과 비교되는 본 고안만의 주요한 장점 중의 하나라고 할 수 있다.

한편, 도6은 본 고안에 대한 더욱 바람직한 실시예로서, 도가니 정보에 대한 식별표시부를 더욱 형성한 실시예들을 보여주는 모형 사진이다. 상기 도면에 도시된 바와 같이 본 고안에 대한 바람직한 실시예에 따르면, 도가니 몸체의 일측에 도가니에 관한 정보를 표시한 식별표시부(30)를 더욱 형성할 수 있으며, 이와 같은 정보로는 예컨대 사용한 합금의 종류, 도가니의 재질/ 용도 등을 비롯하여 도가니의 사용에 관한 각종 정보들을 하나 이상 기록하여 표시할 수 있다.

기존에 사용되던 원심주조용 도가니들의 경우, 도가니에 관한 정보를 식별할 수 있는 수단이 별도로 없어 사용자가 이를 확인하여 적합한 용도로 사용함에 상당한 번거로움이 있었으나, 본 고안의 경우 상기와 같이 도가니 몸체에 식별표시부(30)를 일체로 마련함으로써 사용자가 즉각적으로 합금 종류 등을 용이하게 식별할 수 있으므로 사용자의 편의성을 향상시키고 금속 종류를 혼용하여 사용하는 것과 같은 경우를 방지할 수 있는 장점이 있다.

한편, 상기와 같은 식별표시부(30)의 형성 위치로는 특별한 제한이 있는 것은 아니며, 사용자가 쉽게 육안으로 식별할 수 있는 곳이라면 어느 곳이라도 가능하다. 도시된 실시예들의 경우, 도가니 몸체의 전방 상측부위를 일부 평평하게 깎아 식별표시부(30)를 형성하고, 합금 종류 등의 정보를 양각으로 표시한 경우를 예시해 보여 주고 있으나, 이와 같은 형태 이외에도 제작 여건에 따라 다양한 변화가 가능할 것임은 당업자에게 있어 당연하다 할 것이다.

이상에서 본 고안은 기재된 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연한 것으로, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 실용신안등록범위에 의하여 정해지는 본 고안의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

이상에서 상세하게 설명한 본 고안에 의하면, 도가니 몸체의 측면부에 보호대가 일체로 구비되어 있음으로써 도가니 내에 담겨진 용탕이 밖으로 흘러 넘치는 것을 효과적으로 방지할 수 있으므로 고가의 재료 낭비를 막고 주조 신뢰도를 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있게 된다.

또한, 본 고안에 따르면, 용탕이 배출되는 토출로를 유선형으로 형성함으로써 유체공학적인 디자인을 통해 주조 압력을 향상시킬 수 있으므로 불충분한 주조압으로 인한 제품의 하자가 빈번하게 발생하였던 종래 도가니의 단점을 극복할 수 있게 되는 효과가 있다.

아울러, 본 고안의 바람직한 실시예에 의하면, 도가니 몸체의 일측에 합금 종류와 같은 도가니에 관한 정보를 표시한 식별표시부가 더욱 형성되어 있음으로써 사용자가 도가니에 관한 정보를 쉽게 식별할 수 있으므로 사용자의 편의성이 더욱 향상되는 효과를 얻을 있다.

Claims (5)

1. 주조시에 용탕을 저장할 수 있도록 상부가 개방된 형태의 용탕수용부가 형성되고, 상기 용탕수용부에 저장된 용탕을 배출할 수 있도록 토출구가 구비된 공지의 원심주조용 도가니에 있어서,

   도가니 몸체의 일측에 보호대가 일체로 더욱 형성되어 있음으로써 원심 주조시에 용탕의 넘침을 방지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 원심주조용 도가니.
2. 제1항에 있어서, 상기 보호대는 상기 용탕수용부의 한쪽 측면과 상부면의 일부를 감싸는 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 원심주조용 도가니.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 용탕수용부와 상기 토출구를 연결하는 토출로는 안쪽으로 갈수록 그 직경이 점점 커지는 테이퍼형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 원심주조용 도가니.
4. 제3항에 있어서, 상기 토출로의 내벽은 그 형상이 연속적인 유선형 곡선의 형태를 이루면서 테이퍼지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 원심주조용 도가 니.
5. 제1항에 있어서, 사용자가 도가니에 관한 정보를 쉽게 식별할 수 있도록 도가니 몸체의 소정 부위에 도가니에 관한 정보를 표시한 식별표시부가 더욱 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 원심주조용 도가니.

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