KR20060020384A - 통기성이 우수한 정밀주조용 주형의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정밀주조용 주형의 제조방법에 있어서, 왁스 트리를 조립하여 주물 왁스를 제조한 후 슬러리와 샌드를 이용하여 하나 이상의 코팅층을 형성시킨 후에 상기 코팅층 상에 소성과정에서 연소되어 제거될 수 있는 유기 섬유를 이용하여 주형 내의 가스를 배출시킬 수 있도록 가스배출로를 형성하고 최종 코팅층을 형성하며 탈왁스 처리한 후에 예열 및 주입하여 주물제품을 제조하며, 정밀주조용 주형의 제조공정에서 용탕 주입시에 주물과 탕도 내에서 발생하는 가스가 용이하게 배출될 수 있으므로 종래의 주형 제조공정에서 발생하는 통기성 문제를 해결하여 품질이 우수한 주물 제품을 생산하는 방법을 개시한다.

정밀주조, 주형, 가스배출, 로스트왁스, 통기성

Description

통기성이 우수한 정밀주조용 주형의 제조방법{MANUFACTURING METHOD FOR HIGH PERMEABILITY INVESTMENT CASTING MOULD}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 정밀주조용 주형의 제조공정을 나타낸 개략적인 흐름도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 통기성이 우수한 정밀주조용 주형의 개략도.

도 3은 도 2의 A부분의 부분확대도.

도 4는 도 3의 B부분의 부분확대도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 주물왁스 2: 1~3차 코팅층

3: 가스배출관로 4: 수직탕도

5: 용탕 주입구 6: 가스배출구

7: 최종 코팅층

본 발명은 통기성이 우수한 정밀주조용 주형의 제조방법에 관한 것으로, 특 히, 왁스 트리를 조립하여 주물 왁스를 제조한 후 슬러리와 샌드를 이용하여 하나 이상의 코팅층을 형성시킨 후에 상기 코팅층 상에 소성과정에서 연소되어 제거될 수 있는 유기 섬유를 이용하여 주형 내의 가스를 용이하게 배출시킬 수 있도록 가스배출로를 형성시켜 통기성이 우수한 정밀주조용 주형을 제조하는 방법에 관한 것이다.

지금까지의 정밀 주조는 주로 로스트 왁스법을 이용하여 왔다. 로스트 왁스법은 왁스 등으로 주물 제품의 모형을 만들고 왁스 트리를 조립한 후, 여기에 슬러리와 샌드를 여러 차례 반복적으로 코팅하여 코팅층을 형성시킨다. 이 후 소성과정으로 내부에 들어있는 왁스를 제거시키고 용융상태의 금속을 주입한 후 냉각시켜 주물 제품을 생산하게 된다.

이와 같은 로스트 왁스법을 이용한 정밀주조 공정의 문제점 중의 하나는 세라믹 몰드의 통기성 불량이다. 주형의 통기성이 좋지 않은 경우에는 주형 내의 잔류되는 가스의 존재로 인하여 가스가 용탕의 흐름을 막거나 역류시켜 용탕이 완전히 결합되지 못하여 주물제품에 형상이 변형되는 등의 여러 가지 많은 문제점이 발생하게 된다. 또한, 이러한 통기성의 불량으로 인하여 용탕의 유동성과 주입성이 좋지 않다는 문제점이 있다.

이러한 통기성 불량문제를 개선하기 위하여 세라믹 몰드 제조공정 중에 폴리머 입자와 섬유를 첨가한 몰드 제조용 슬러리를 제조하는 방법이 발표되고 있다. 이 방법은 1차 코팅 이후에 슬러리에 폴리머 재료를 첨가하여 주형을 제조하고, 소성과정에서 폴리머를 산화 제거시켜 다공성 주형을 제조하는 것이다.

그러나, 슬러리에 폴리머 재료를 첨가하게 되면, 슬러리의 피복성이 감소하여 코팅층에 과량의 기포가 발생하는 등의 또 다른 문제점이 있을 수 있다. 또한, 주물 표면의 정밀도를 높이기 위하여 1차 코팅시에는 다공성 피막을 형성시키기 않으므로 실제 주물 제조시 주형의 통기성에 제한이 있게 된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 주형 내에서 발생하는 가스를 외부로 용이하게 배출시킬 수 있는 구조를 갖는 통기성이 우수한 주형을 제공하여 우수한 품질의 주물제품을 제조할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 유기 섬유를 이용하여 슬러리와 샌드로 코팅된 코팅층 상에 부착한 후 최종 코팅을 하여 코팅층의 내부에 가스배출로가 형성되도록 하여 가스배출이 용이하게 하도록 함으로써 주형 제조공정 중에 충격에 의한 파괴 등에 대한 안정성을 높이고자 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 가스배출구를 가스배출이 필요한 주형의 각 부위의 상단부에 설치함으로써 가스배출의 효율을 높이는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 통기성이 우수한 정밀주조용 주형의 제조방법은 로스트 왁스법을 이용한 정밀주조용 주형의 제조방법에 있어서, 왁스 트리를 조립하여 주물 왁스를 제조한 후 슬러리와 샌드를 이용하여 하나 이상의 코팅층을 형성시킨 후에 상기 코팅층 상에 주형 내의 가스를 배출시킬 수 있도록 가스배출로를 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기에 서 상기 가스배출로는 소성과정에서 연소되어 제거될 수 있는 유기 섬유를 이용한다.

또한, 본 발명에 따른 통기성이 우수한 정밀주조용 주형의 제조방법은 주형 내에 가스배출용으로 설치될 유기 섬유를 선택하고 가스배출관로를 설계하는 단계; 주물 제품의 형상에 따라 왁스 트리를 조립하고 로스트 왁스 공정에 따라 슬러리와 샌드를 이용하여 하나 이상의 코팅층을 형성시키는 단계; 상기 주형 내에서 가스가 갇히게 되는 부분의 상단부에 가스배출구를 천공하는 단계; 상기 가스배출구에 유기 섬유를 삽입하고 설계된 가스배출관로에 따라 유기 섬유를 배치시키는 단계; 상기 배치된 섬유 표면을 포함한 코팅층 상에 세라믹 슬러리를 코팅하여 최종 코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 주형을 탈왁스 처리한 후에 예열 및 주입하여 주물제품을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 통기성이 우수한 정밀주조용 주형의 제조방법을 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 정밀주조용 주형은 주형의 상단부에 가스배출구를 설치한다.

상기 가스배출구는 주형 공간 내의 가스가 용탕 주입에 따라 빠져나갈 수 있는 정도이어야 하며, 주조 후에는 제거가 용이하고 또한 제거 후에는 원래의 표면을 유지할 수 있어야 한다. 그러나, 이러한 크기가 작은 가스배출구는 왁스 조립공정이나 세라믹 주형 제조공정에서 부러지거나 변형될 우려가 있기 때문에 설치하기가 곤란하다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 폴리머나 면사 등 성형 후에 연소 제거가 가능한 유기 섬유(organic fiber)를 이용하여 가스배출관로를 형성하고 가스배출이 필요하거나 주물의 각 부위 상단부에는 가스배출구를 설치한다. 따라서, 가스배출관로에 흐르는 가스는 가스배출구를 통하여 외부로 배출되게 된다.

여기에서 상기 가스배출관로를 형성시키기 위한 유기섬유의 직경은 약 0.1~10mm로 하는 것이 바람직하며, 상기 가스배출관로의 통기성이 너무 작은 경우에는 가스배출이 어렵고 너무 큰 경우에는 배출관로의 형태가 표면에 남을 수 있기 때문이다.

가스배출구용 섬유를 부착한 후에는 섬유의 표면을 포함한 코팅층 상에 세라믹 슬러리를 코팅함으로써 최종 코팅층을 완성한다.

따라서, 코팅층 내부에 가스 배출용 유기섬유가 배치되며, 상기 가스배출구용 섬유는 이 후의 세라믹 주형의 소성과정에서 산화되어 제거됨으로써 주형 내의 가스가 배출될 수 있도록 가스배출로가 형성되게 된다. 즉, 최종 코팅층을 설치하여 완성된 몰드는 기존의 공정에 따라 소정공정에 따라 탈왁스 처리하게 되면 탈왁스와 더불어 코팅층 내부의 유기섬유가 산화 제거되어 통기성이 우수한 주형이 완성된다.

이와 같이 완성된 주형을 예열한 후 주형의 주입구에 주입하여 주물 제품을 생산하게 된다.

실시예

도 1에는 본 발명의 일실시예에 따른 통기성이 우수한 정밀주조용 주형의 제조공정을 개략적으로 나타낸 흐름도가 도시되어 있다. 또한, 도 2에는 본 발명의 일실시예에 따른 정밀주조용 금형의 개략적인 단면도가 도시되어 있고, 도 3은 도 2의 A부분을 확대한 도면이고, 도 4는 도 3의 B분을 확대한 도면이다.

먼저, 주형에 용탕을 주입하는 중에 가스가 갇히게 될 부분에 가스배출로를 설치하기 위하여 폴리머 또는 면사 등의 유기 섬유를 선택하여 배출구용 섬유를 선택하여 배출로를 설계한다(S10). 상기 배출구용 섬유는 폴리머나 면사 등의 유기섬유 중 선택하여 사용하며, 그 직경이 약 0.1~10mm인 것을 선택하여 설계하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 유기섬유를 사용하는 이유는 세라믹 주형의 소성과정에서 산화되어 제거시키기 위해서이다.

주물 제품을 제조하기 위하여 왁스 트리를 조립하고 주물 왁스(1)를 제조하고, 여기에 기존의 로스트 왁스 공정에 따라 슬러리와 샌드를 1차 내지 3차 정도 코팅하여 코팅층(2)을 형성시킨 후 상기 코팅층(2)을 건조시킨다(S20).

이와 같이, 코팅층(2)을 건조시킨 후에는 주형 내에서 가스가 갇히게 되는 제품의 상단부에 가스배출구(6)를 설치하기 위하여 천공한다(S30). 상기 가스배출구(6)는 핀홀 형태로 제작하는 것이 바람직하다.

상기 가스배출구(6)에는 미리 설계된 가스배출용 유기섬유의 한 쪽 끝을 삽입하여 주물 내의 가스가 용이하게 배출되도록 섬유를 이용하여 가스배출관로(3)를 설치한다(S40). 즉, 섬유상의 가스배출관로(3)는 3차 코팅한 주형의 코팅층(3)의 표면부에 부착하여 탕구 벽을 따라 탕구의 주입구(5) 높이까지 연결함으로서 가스 배출구(6)와 연결 설치한다.

가스배출구용 섬유를 부착한 후에는 섬유의 표면을 포함한 코팅층(2) 상에 세라믹 슬러리를 코팅함으로써 최종 코팅층(7)을 완성한다(S50). 이와 같이 설치한 가스배출구용 섬유는 세라믹 주형의 소성과정에서 산화되어 제거됨으로써 가스배출관로가 형성되어 방출가스와 갇힌 가스의 배출구 역할을 하게 된다. 상기 가스배출구(6)는 주형내의 용탕이 최종적으로 채워지는 모든 부위에서 대기 중에 개방되도록 한다.

최종 코팅층(7)을 설치하여 완성된 몰드는 기존의 공정에 따라 소정공정에 따라 탈왁스 처리한다(S60). 이 때, 상기 소성공정에서 가스배출구용 유기섬유는 산화되어 제거됨으로써 가스배출관로(3)가 형성된다.

이와 같이 완성된 주형은 예열한 후 주물용 용탕을 주형의 주입구(5)에 주입하고 응고 및 냉각시킨 후 주형을 제거함으로써 주물제품을 생산한다(S70).

본 발명은 정밀주조용 주형의 제조공정에서 용탕 주입시에 주물과 탕도 내에서 발생하는 가스가 용이하게 배출될 수 배출시킬 수 있으므로 종래의 주형 제조공정에서 발생하는 통기성 문제를 해결할 수 있다.

본 발명은 통기성이 우수하여 탕도 내에서 용탕의 역류로 인한 난류의 발생이 감소하고 용탕의 유동성과 주입성이 향상될 수 있으며, 용탕 내의 난류의 발생이 감소하여 주물 내의 기포의 생성과 산화물의 혼입이 감소하게 되어 주물의 품질이 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 용탕의 유동성과 주입성이 향상되어 탕도의 크기를 줄일 수 있기 때문에 주물의 회수율이 증가하고 스크랩의 발생을 줄일 수 있다는 이점이 있다.

더욱이, 본 발명에 따른 가스배출로 설치방법은 그 공정이 용이하고 간단하여 작업공정의 단순화와 비용 및 시간을 절약할 수 있다는 이점이 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 유기섬유를 이용한 가스배출로를 형성하여 통기성이 우수한 정밀 주조용 주형의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 변형 및 변경이 가능할 것이다.

Claims (3)

1. 정밀주조용 주형의 제조방법에 있어서,

   왁스 트리를 조립하여 주물 왁스를 제조한 후 슬러리와 샌드를 이용하여 하나 이상의 코팅층을 형성시킨 후에 상기 코팅층 상에 주형 내의 가스를 배출시킬 수 있도록 가스배출로를 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통기성이 우수한 정밀주조용 주형의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 가스배출로는 주형의 상단부에 핀홀 형태의 가스배출구를 형성시키고 주형 내의 가스가 상기 가스배출구를 통하여 외부로 배출되도록 가스배출관로를 형성시키되, 상기 가스배출관로는 소성과정에서 연소되어 제거될 수 있는 유기 섬유를 이용하여 형성시키는 것을 특징으로 하는 통기성이 우수한 정밀주조용 주형의 제조방법.
3. 주형 내에 가스배출용으로 설치될 유기 섬유를 선택하고 가스배출관로를 설계하는 단계;

   주물 제품의 형상에 따라 왁스 트리를 조립하고 로스트 왁스 공정에 따라 슬러리와 샌드를 이용하여 하나 이상의 코팅층을 형성시키는 단계;

   상기 주형 내에서 가스가 갇히게 되는 부분의 상단부에 가스배출구를 천공하는 단계;

   상기 가스배출구에 유기 섬유를 삽입하고 설계된 가스배출관로에 따라 유기 섬유를 배치시키는 단계;

   상기 배치된 섬유 표면을 포함한 코팅층 상에 세라믹 슬러리를 코팅하여 최종 코팅층을 형성하는 단계; 및

   상기 주형을 탈왁스 처리한 후에 예열 및 주입하여 주물제품을 제조하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 통기성이 우수한 정밀주조용 주형의 제조방법.

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