KR20070001099A - 주조기용 금속망제 필터 - Google Patents
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Abstract
플랜지부(38)가 모자체부(37)의 전체둘레에 형성된 플랜지가 있는 모자형상을 한 필터 본체(35)를 갖는다. 상기 필터 본체(35)의 외주부로부터 아래쪽으로 연장되는 아래쪽 연장부(36)를 갖는다. 상기 플랜지부(38)의 외주 가장자리와 상기 모자체부(37) 사이에 환형의 오목부(39)를 갖는다.
Description
본 발명은 저압 주조용 주조기의 탕구 내에 장착하는 주조기용 금속망제 필터에 관한 것이다.
종래, 예컨대 자동이륜차용 엔진의 실린더 헤드는 저압 주조법에 의해 주조되어 있다. 이 저압 주조용 주조기로서는, 예컨대 일본 특허공개 평11-57979호 공보에 개시된 것이 있다. 이 특허문헌 1에 나타내어진 주조기는, 하측 금형과 상측 금형으로 이루어지는 금형의 아래쪽에 도가니가 배치되고, 이 도가니에 저류된 용탕을 가압하여 스토크(stalk)와 용탑 컵을 통해서 밀어 올려, 하측 금형의 탕구에 공급하는 구성이 채용되어 있다.
이러한 종류의 주조기는, 도가니 내나 스토크 내에서 생성된 산화물이나 용탕 중의 이물이 용탕과 함께 금형 내에 흘러드는 것을 저지하기 위해서, 도 5에 나타내는 바와 같이, 탕구 내에 금속망제의 필터가 장착되어 있다.
도 5는 종래의 필터가 장착된 주조기의 탕구 부분을 확대하여 나타내는 단면도이다. 동 도면에 있어서, 부호 1은 하측 금형을 나타내고, 2는 하측 금형용 지지부재, 3은 탕구 컵, 4는 필터, 5는 금형 내에서 응고된 용탕을 나타낸다.
하측 금형(1)은 캐비티(6)가 윗쪽을 향해서 개구하도록 형성되고, 하측 금형 용 지지부재(2)를 통해서 도시하지 않은 기초대에 고정되어 있다. 캐비티(6)는 하측 금형과 상측 금형(도시하지 않음)에 의해서 형성되고, 하단부에 러너(7)가 형성되어 있다. 이 러너(7)는 동 도면 중에 2점쇄선으로 나타내는 제품부분(8)으로부터 아래쪽으로 오목하도록 하측 금형(1)에 형성되고, 그 저면에 탕구(9)가 개구되어 있다.
탕구(9)는 하측 금형용 지지부재(2)에 유지된 탕구 컵(3)에 접속되어 있다. 탕구 컵(3)은 도시하고 있지는 않지만, 하단부에 스토크가 접속되고, 이 스토크를 통해서 도가니 내에 연통되어 있다. 즉, 이 주조기에 있어서는 용탕이 스토크를 통과해서 탕구 컵(3)에 밀어올려지고, 탕구 컵(3)으로부터 탕구(9)를 통과해서 캐비티(6) 내(러너(7))에 공급된다.
탕구(9)는 윗쪽을 향함에 따라서 점차로 개구 지름이 커지도록 형성되어 있고, 그 중간부위에 필터(4)가 장착되어 있다. 이 필터(4)는 가압성형에 의해 바닥이 있는 원통형상으로 성형된 금속망에 의해서 형성되어 있다. 이 필터(4)는 탕구(9)에 끼워맞추어 상하방향으로 연장되는 상하방향 연장부(4a)와, 이 상하방향 연장부(4a)의 상단부분에 탕구(9)를 상하방향으로 칸막이하도록 설치된 원판형상의 필터 본체(4b)가 일체로 형성되어 있다. 이 필터(4)는 캐비티(6)측에서 탕구(9)로 삽입되고, 작업자에 의해서 눌려져서 탄성변형된 상태로 탕구(9) 내에 압입된다.
이 종래의 주조기는, 용탕이 필터(4)를 통과해서 캐비티(6) 내에 공급되고, 이 용탕이 캐비티(6) 내를 가득채우고, 탕구(9) 근방에서 응고되었을 때에, 도가니측에서의 용탕의 가압이 정지된다. 이와 같이 가압을 정지함으로써 용탕의 미응고 부분이 도가니에 흘러내리고, 응고된 부분(용탕(5))이 금형측에 남는다. 종래의 주조기는 필터(4)가 응고된 부분에 들어가, 주조물에 둘러싸인 상태(도 5 참조)로 되도록 가압시간이 설정되어 있다. 이 때문에, 필터(4)는 주조 후에 주조물을 하측 금형(1)으로부터 윗쪽으로 이형시킴으로써 주조물과 함께 탕구(9)로부터 분리된다.
상술한 바와 같이 구성된 종래의 주조기는, 필터(4)가 작업자에 의해서 탕구(9)에 부착되어 있고, 필터(4)를 탕구(9)에 압입할 때의 힘이 작업자마다 다르기 때문에, 필터(4)가 부적절한 위치에 부착될 우려가 있었다. 예를 들면, 필터(4)가 상대적으로 러너(7)에 가까운 위치(도면 중 윗쪽)에 장착된 경우에는, 필터(4)를 탕구(9) 내에 고정하는 힘이 작아진다. 이 때문에, 이 경우에는 주조시에 필터(4)가 용탕에 의해 눌려짐으로써 탕구(9)로부터 러너(7)측으로 벗어나서, 제품부분(8) 내에 들어가 버릴 우려가 있다. 이와 같이 필터(4)가 제품부분(8)에 들어가 버리면, 주조된 것은 불량품으로 된다.
한편, 필터(4)가 상대적으로 탕구 컵(3)에 가까운 위치(도면 중 아래쪽)에 장착된 경우에는, 용탕의 응고부분(5)에 필터(4)를 부착할 수 없게 될 우려가 있다. 이 경우에는, 주조물을 이형시켜도 필터(4)가 탕구(9)에 잔존하게 된다. 이 때문에, 이 경우는 다음회의 주조를 행하기 이전에 주조기를 정지시켜서 필터(4)를 제거하지 않으면 안되어, 주조기의 연속적인 가동을 행할 수 없게 된다. 이러한 사태가 일어나지 않도록 종래에는, 필터(4)가 탕구(9)에 잔존하는 것을 방지하기 위해서, 용탕의 응고부분(5)이 탕구(9)의 하부에 도달할 때까지 용탕을 가압하고 있다. 이 때문에, 종래의 주조기용 금속망제 필터를 사용하면, 1회의 주조에 필요한 시간(사이클 타임)이 길어져 버린다는 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 문제를 해소하기 위해서 이루어진 것으로, 용탕의 압력에 의해서 탕구로부터 벗어나는 일이 없고, 또한 용탕의 가압시간이 짧아도 필터가 주조물 내에 도입되는 주조기용 금속망제 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 주조기용 금속망제 필터는, 저압 주조용 주조기의 탕구 내에 러너측으로부터 끼워맞추어서 장착하는 주조기용 금속망제 필터로서, 윗쪽으로 볼록한 모자체의 하부 전체둘레에 플랜지부가 형성된 플랜지가 있는 모자형상을 한 필터 본체와, 이 필터 본체의 외주부로부터 아래쪽으로 연장되는 아래쪽 연장부와, 상기 플랜지부의 외주 가장자리와 상기 모자체부 사이에 형성된 환형의 오목부를 구비한 것이다.
< 발명의 효과 >
본 발명에 의하면, 굴곡부분을 갖는 필터 본체가 실질적으로 지름방향으로 탄성변형 가능한 스프링으로서 기능하기 때문에, 필터 본체가 탕구에 밀어넣어진 상태로 탕구의 주벽에 압접되는 탄발력을 증대시킬 수 있다.
이 때문에, 필터를 탕구 내에 강고하게 유지시킬 수 있기 때문에, 주조시에 필터가 용탕의 압력에 의해서 탕구로부터 벗어나는 것을 확실하게 방지할 수 있고, 수율을 향상시킬 수 있다.
또, 필터 본체의 모자체부는 탕구에 끼워맞추는 플랜지부로부터 윗쪽으로 돌출되어 있기 때문에, 필터 본체가 탕구의 상대적으로 하측에 위치되어 있는 경우에도, 모자체부의 상단부를 용탕의 응고부분에 면하게 할 수 있다. 이 때문에, 용탕이 탕구의 하부까지 응고되는 것을 기다리지 않아도 필터의 일부(모자체)가 응고부분 내에 들어가 있기 때문에, 주조를 1회 실시하기 위해서 요하는 시간(사이클 타임)을 단축할 수 있다. 또한, 필터를 확실하게 주조물과 함께 금형으로부터 떼어낼 수 있기 때문에, 오로지 필터를 금형으로부터 떼어내기 위해서 주조기를 정지시키는 일은 없어진다. 따라서, 상술한 바와 같이 사이클 타임을 단축할 수 있는 것과 아울러 생산성을 보다 한층 향상시킬 수 있다.
청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 필터 본체의 플랜지부를 목표로 해서 필터 본체를 탕구의 러너측 개구 가장자리부에 위치결정할 수 있다. 이 때문에, 본 발명에 의하면, 필터를 장착하는 작업자가 교대하였다고 하여도, 필터 본체의 모자체부가 러너 내에 면하도록 항상 일정한 위치에 필터 본체를 위치시킬 수 있다. 따라서, 러너 내에서 용탕이 응고되었을 때에 용탕의 가압을 정지시킬 수 있기 때문에, 용탕의 응고부분이 탕구 내에 도달하고나서 용탕의 가압을 정지하는 경우에 비하여, 용탕의 가압을 정지하는 시기를 빠르게 할 수 있다. 이 결과, 보다 한층 사이클 타임을 단축할 수 있어, 생산효율을 향상시킬 수 있다.
청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 용탕이 금속망제 필터를 통과할 때의 저항을 작게 억제하면서 용탕 중의 이물을 금속망제 필터에 의해서 확실하게 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 필터를 장착한 저압 주조용 주조기의 단면도이다.
도 2는 하측 금형의 평면도이다.
도 3은 주요부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 4는 필터의 사시도이다.
도 5는 종래의 필터가 장착된 주조기의 탕구 부분을 확대하여 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 내지 도 4에 있어서, 부호 11로 나타내는 것은, 이 실시형태에 의한 저압 주조용 주조기이다. 이 주조기(11)는 저압 주조에 의해서 자동이륜차용 엔진의 실린더 헤드(도시생략)를 주조하기 위한 것으로, 종래부터 잘 알려져 있는 바와 같이, 로체(12)의 위에 금형(13)이 배치되어 있다.
로체(12)는 윗쪽을 향해서 개구되는 상자형으로 형성된 본체(14)와, 이 본체(14)의 상부 개구부분을 폐쇄하는 덮개체(15)와, 용탕(16)을 저류하는 도가니(17)와, 덮개체(15)에 부착되어 하단부가 용탕(16) 내에 침지된 스토크(18) 등에 의해서 구성되어 있다. 이 로체(12)의 본체(14)는 도가니(17) 내의 용탕(16)을 소정의 온도로 가열하기 위한 히터(도시생략)를 내장함과 아울러, 가압장치(도시생략)가 접속되어 있다. 이 가압장치는 주조시에 불활성 가스를 본체(14) 내에 공급함으로써 용탕(16)의 상면을 가압하여 용탕(16)을 스토크(18) 내로 밀어내기 위한 것으로, 본체(14)에 형성된 접속구(14a)에 가스관(도시생략)이 접속되어 있다.
이 주조기(11)에 의한 주조는, 종래의 주조기와 마찬가지로, 금형(13)을 체 결한 상태에서 가압장치에 의해서 로체(12)의 본체(14) 내를 가압함으로써 실시된다. 주조시에 용탕(16)은, 본체(14) 내가 가압됨으로써 도가니(17) 내로부터 스토크(18) 내를 상승하여, 윗쪽에 위치하는 금형(13) 내에 공급된다.
금형(13)은 상측 금형(21)과 하측 금형(22)으로 구성되고, 구동장치(23)에 지지되어 있다. 상측 금형(21)은 아래쪽을 향해서 개구되는 캐비티(24)가 형성되고, 구동장치(23)의 플래튼(25)에 부착되어 있다. 이 플래튼(25)은 구동장치(23)의 기초대(26)에 타이바(27)를 통해서 승강가능하게 지지되고, 도시하고 있지 않은 승강용 모터에 의해서 상하방향으로 이동시켜진다.
하측 금형(22)은 윗쪽을 향해서 개구되는 캐비티(28)가 형성되고, 기초대(26)의 위에 지지부재(29)에 의해서 고정되어 있다. 이 하측 금형(22)과 상측 금형(21)에는, 이들을 주조온도까지 예열하기 위한 히터(도시생략)와, 주조시의 금형 온도를 일정하게 유지하기 위한 수냉식 냉각장치(도시생략)가 설치되어 있다.
하측 금형(22)의 캐비티(28)의 저부에는, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 캐비티(28)의 일측부로부터 타측부에 걸쳐서 연장되도록 러너(30)가 형성됨과 아울러, 이 러너(30)의 바닥으로부터 아래쪽으로 연장되도록 탕구(31)가 형성되어 있다.
탕구(31)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 하측 금형(22)의 바닥에 윗쪽으로부터 봐서 타원형상으로 형성되고, 도 3에 나타내는 바와 같이, 상측을 향함에 따라서 점차로 개구지름이 넓어져서 빼기구배를 형성하도록 뚫어져 있다. 이 탕구(31)의 상단부의 개구부분에는, 후술하는 필터(32)가 장착되어 있다. 또, 이 탕 구(31)의 하단에는 하측 금형용 지지부재(29)에 설치된 탕구 컵(33)의 상단부가 접속되어 있다. 이 탕구 컵(33)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 지지부재(29)를 상하방향으로 관통하고 있다. 이 탕구 컵(33)은 지지부재(29)의 하면에 접촉된 스토크(18)의 상단부로부터 용탕(16)이 공급된다. 즉, 주조시에 용탕(16)은 스토크(18)로부터 탕구 컵(33)을 통과해서 탕구(31)에 유입되고, 탕구(31) 내에서 필터(32)를 통과하여 러너(30) 내에 유입되며, 또한 캐비티(24, 28) 내에 공급된다.
캐비티(24, 28) 내를 가득채운 용탕(16)은 캐비티(24, 28) 내의 제품부분(34)(도 3 참조)에서부터 응고되기 시작한다. 이 용탕(16)의 응고부분은 시간의 경과와 함께 러너(30) 내로부터 탕구(30) 내로 진행된다. 이 실시형태에 의한 주조기(11)는 러너(30)와 탕구(31)의 경계의 근방까지 응고부분이 진행되었을 때에 가압장치에 의한 가압을 정지시키고, 미응고부분의 용탕(16)을 도가니(17)에 흘려내린다. 가압을 정지하는 시기는, 이 실시형태에 있어서는 하측 금형(22)에 장착된 온도센서(도시생략)에 의해서 검출된 경계 근방의 용탕(16)의 온도에 기초하여 결정하고 있다.
필터(32)는, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 플랜지가 부착된 모자형상을 한 필터 본체(35)와, 이 필터 본체(35)의 외주부로부터 아래쪽으로 연장되는 아래쪽 연장부(36)와, 후술하는 환형의 오목부(39)를 구비하고 있다. 이 실시형태에 의한 필터(32)는 아연도금이 실시된 철제의 금속망을 도시하고 있지 않은 가압성형장치에 의해 성형함으로써 제조된 것이다. 도 4 중에는, 필터(32)의 형상을 이해하기 쉽게 다수의 보조선이 그려져 있지만, 이 필터(32)의 메시는 보조선과는 다른 방향으로 짜여진 금속망에 의해서 형성되어 있다. 이 필터(32)를 형성하는 금속망은 4∼12메시의 것을 사용함으로써, 용탕이 통과할 때의 저항을 작게 억제하면서 용탕 중의 이물을 확실하게 제거할 수 있는 것을 알 수 있었다. 특히, 이 필터(32)는 8메시의 금속망에 의해 형성함으로써, 가장 효율적으로 이물을 제거할 수 있는 것을 알 수 있었다.
필터 본체(35)는, 윗쪽으로 볼록한 바닥이 있는 원통형상으로 형성된 모자체부(37)와, 이 모자체부(37)의 하부 전체둘레에 도중에서 끊어지는 일없이 일련으로 형성된 플랜지부(38)에 의해서 구성되어 있고, 플랜지가 부착된 모자형상을 한 형상으로 형성되어 있다.
플랜지부(38)는, 외주 가장자리(38a)가 아래쪽 연장부(36)에 접속되어 있다. 이 외주 가장자리(38a)와 모자체부(37) 사이에, 상술한 환형의 오목부(39)가 형성되어 있다. 이 환형의 오목부(39)는 윗쪽을 향해서 개구하도록 형성되어 있다.
이 실시형태에 있어서는, 플랜지부(38)의 외주 가장자리(38a)는, 지름방향의 외측을 향함에 따라서 점차로 아래쪽에 위치하도록 만곡되고, 아래쪽 연장부(36)의 상단부분에 매끄럽게 접속되어 있다. 이와 같이 플랜지부(38)의 외주 가장자리(38a)가 만곡되고, 또한 이 외주 가장자리(38a)보다 지름방향의 내측으로 환형의 오목부(39)가 위치하고 있기 때문에, 이 플랜지부(38)는, 내주측에 위치하는 환형의 오목부(39)와, 외주측에 위치하는 환형의 볼록부(40)에 의해서 단면 S자형으로 형성되어 있다. 플랜지부(38)의 외경은 탕구(31)의 러너측 개구 가장자리부의 내경보다 약간 크게 되도록 형성되어 있다.
아래쪽 연장부(36)는, 이 필터(32)를 가압성형에 의해서 형성하기 이전의 금속망의 네귀퉁이에 상당하는 부분이며, 필터 본체(35)의 외주부의 4개소에서 각각 아래쪽으로 연장설치되어 있다. 이 아래쪽 연장부(36)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 탕구(31)의 테이퍼면을 따라서 경사지도록 형성되어 있다.
상술한 바와 같이 구성된 필터(32)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 탕구(31)로의 압입시에 플랜지부(38)의 외주 가장자리(38a)를 탕구(31)의 러너측 개구 가장자리부(하류측 단부)에 대략 위치하도록 압입함으로써 탕구(31)에 장착된다. 이 필터(32)의 탕구(31)로의 압입은, 작업자에 의해서 주조작업마다 행해진다. 압입작업은, 하측 금형(22)의 캐비티(28)측으로부터 필터(32)의 아래쪽 연장부(36)를 탕구(31)에 삽입하고, 필터 본체(35)를 외주 가장자리(38a)의 전역이 탕구(31)의 주벽에 접촉하는 상태에서 아래쪽(탕구(31) 내)으로 압압함으로써 행한다. 이와 같이 필터 본체(35)를 아래쪽으로 압입함으로써 플랜지부(38)를 구성하는 환형의 오목부(39) 및 환형의 볼록부(40)와, 모자체부(37)의 기단부가 탄성변형하여, 필터 본체(35)가 지름방향으로 압축된다. 즉, 굴곡부분을 갖는 필터 본체(35)가 실질적으로 지름방향으로 탄성변형 가능한 스프링으로서 기능한다.
따라서, 필터 본체(35)가 탕구(31)에 밀어넣어짐으로써 필터 본체(35)가 스스로의 탄성으로 탕구(31)의 주벽에 눌려지므로, 이 필터(32)를 탕구(31) 내에 강고하게 유지할 수 있다. 탄발력은, 환형의 오목부(39)나 환형의 볼록부(40)가 없는 종래의 필터에 비하면 현저하게 커진다.
이 실시형태에 의한 필터(32)는, 주조시에 용탕(16)이 통과함으로써 윗쪽으 로 압압된다. 그러나, 이 필터(32)는 상술한 바와 같이 종래보다 큰 탄발력에 의해서 탕구(31)의 주벽에 압압되어 있기 때문에, 용탕(16) 내의 산화물이나 이물이 필터(32)에 모여서 필터(32)에 작용하는 압압력이 증대되었다고 해도, 탕구(31)로부터 벗어나서 제품부분(34) 내에 들어가 버리는 일은 없다.
또, 필터 본체(35)의 모자체부(37)는, 탕구(31)에 끼워맞추는 플랜지부(38)로부터 윗쪽으로 돌출되어 있기 때문에, 가령 필터 본체(35)가 탕구(31)의 하부까지 밀어넣어진 경우라도, 모자체부(37)의 상단부가 용탕(16)의 응고부분 내에 들어가게 된다. 이 때문에, 용탕(16)이 탕구(31)의 하부에서 응고되게 되기까지 가압정지를 기다리지 않아도 모자체부(37)가 응고부분 내에 들어가 있기 때문에, 주조를 1회 실시하기 위해서 요하는 시간(사이클 타임)을 단축할 수 있다. 이 때문에, 종래에는 도 3 중에 2점쇄선(A)으로 나타내는 위치에 응고부분이 넓어질 때까지 용탕(16)의 가압을 계속하지 않으면 안되었지만, 이 실시형태에 의한 주조기(11)에 의하면, 종래보다 수십초 빠르게 가압을 정지할 수 있었다.
또, 모자체부(37)로부터 윗쪽으로 돌출되어 있고 용탕(16)의 응고부분에 들어가기 때문에, 필터(32)를 주조물과 함께 금형(18)으로부터 확실하게 떼어낼 수 있다. 즉, 오로지 필터(32)를 금형(13)으로부터 떼어내기 위해서 주조기(11)를 정지하는 일이 없어지기 때문에, 상술한 바와 같이 사이클 타임을 단축할 수 있음과 아울러 생산성을 보다 한층 향상시킬 수 있다.
이 실시형태에 의한 필터(32)의 필터 본체(35)는, 탕구(31)로의 압입시에 플랜지부(38)의 외주 가장자리(38a)가 탕구(31)의 러너측 개구 가장자리부에 대략 위 치하도록 압입된다. 바꾸어 말하면, 이 필터(32)는 탕구(31)에 장착함에 있어서 플랜지부(38)를 목표로 해서 필터 본체(35)를 탕구(31)의 러너측 개구 가장자리부에 위치결정할 수 있다.
이 때문에, 이 필터(32)에 있어서는, 필터(32)를 장착하는 작업자가 교대하였다고 해도, 필터 본체(35)의 모자체부(37)가 러너(30) 내에 면하도록, 항상 일정한 위치에 필터 본체(35)를 위치시킬 수 있다.
따라서, 러너(30) 내에서 용탕(16)이 응고되었을 때에 용탕(16)의 가압을 정지시킬 수 있기 때문에, 용탕(16)의 응고부분이 탕구(31) 내에 도달하고나서 용탕(16)의 가압을 정지하는 경우에 비해서, 조기에 용탕(16)의 가압을 정지할 수 있다. 이 결과, 보다 한층 사이클 타임을 단축할 수 있고, 생산효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 주조기용 금속망제 필터는, 차량용 엔진이나, 선박용 엔진이나, 그 밖의 범용 엔진의 실린더 헤드 등의 부품을 주조하는 저압 주조기에 장착하는 필터로서 이용할 수 있다.
Claims (3)
- 저압 주조용 주조기의 탕구 내에 러너측으로부터 끼워맞추어서 장착하는 주조기용 금속망제 필터로서:윗쪽으로 볼록한 모자체의 하부 전체둘레에 플랜지부가 형성된 플랜지가 있는 모자형상을 한 필터 본체;이 필터 본체의 외주부로부터 아래쪽으로 연장되는 아래쪽 연장부; 및상기 플랜지부의 외주 가장자리와 상기 모자체부 사이에 형성된 환형의 오목부를 구비한 것을 특징으로 하는 주조기용 금속망제 필터.
- 제1항에 있어서, 필터 본체의 플랜지부 외주 가장자리가 탕구의 러너측 개구 가장자리부에 대략 위치하도록 탕구에 압입된 것을 특징으로 하는 주조기용 금속망제 필터.
- 제1항에 있어서, 4∼12메시의 금속망에 의해서 형성된 것을 특징으로 하는 주조기용 금속망제 필터.
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