KR20130092822A

KR20130092822A - 원심주조용 도가니 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20130092822A
Application number: KR1020120014358A
Authority: KR
Inventors: 송준호; 홍영근
Original assignee: 한국피아이엠(주)
Priority date: 2012-02-13
Filing date: 2012-02-13
Publication date: 2013-08-21

Abstract

본 발명은 원심주조용 도가니의 제조하는 방법에 관한 것으로써, 상기 도가니의 내면에 대응하는 형틀을 가지는 간이주형을 마련하고, 상기 간이주형에 액체화된 왁스를 주입하는 단계; 상기 액체화된 왁스가 상기 간이주형의 내부에 충만하게 될 경우, 상기 액체화된 왁스를 고체화한 후 상기 간이주형을 제거하는 단계; 세라믹분말을 포함하는 코팅제로 상기 고체화된 왁스의 표면을 코팅하는 단계; 코팅된 상기 고체화된 왁스를 가열하여 상기 고체화된 왁스를 액체화하는 단계; 및 상기 액체화된 왁스가 배출되어 상기 도가니를 형성하는 단계를 포함한다. 이에 따라, 경제적이고 용량 및 크기 변화가 용이한 원심주조용 도가니의 제조방법을 제공한다.

Description

원심주조용 도가니 및 그 제조방법 {CRUCIBLE FOR CENTRIFUGAL CASTING AND MANUFACTURING METHOD OF CRUCIBLE FOR CENTRIFUGAL CASTING}

본 발명은 원심주조용 도가니의 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 왁스를 이용해 도가니의 내부와 동일한 형상을 제조하고, 그 왁스의 표면을 세라믹분말슬러리로 코팅하여 도가니를 제조함으로써, 경제적이고 치수 변화가 용이한 도가니의 제조방법에 관한 것이다.

주형을 제작하고 주형의 내부에 주물을 삽입한 후, 주형을 제거하여 주형의 내부형상에 맞는 주물을 제조하는 방식은 이전부터 널리 사용된 방식이다. 그러나, 가열하여 액체화된 주물을 주형에 삽입할 경우, 주형의 내부로 주물이 충만하게 삽입되지 못하여 불량품이 발생하는 경우가 종종 발생하였다.

이에 따라, 주형을 회전시키면서 주물을 주형의 내부로 삽입하는 원심주조법이 개발되었다. 이는 주형을 회전시키면 원심력이 가해져서 주형의 내부로 주물이 충만하게 삽입되는 방식이다.

원심주조법으로 주조할 경우 주형에 주물을 주입하기 위해 도가니를 사용한다. 도가니는 주물을 주입하도록 개방된 주물주입부가 상부에 형성되고, 주입된 주물이 배출되기 위한 배출구가 일측에 형성된다. 이에 따라, 주물주입부를 통해 주물을 주입한 도가니를 주형에 부착하여 고속으로 회전하면 원심력이 작용하여 도가니에 주입되었던 주물이 배출구를 통해 주형으로 삽입된다.

이 경우에 사용되는 도가니는 고온의 주물이 주입되므로 내열성이 높은 세라믹으로 제조되었다. 통상 제조되는 방식은 세라믹분말체를 틀 속에 주입하고, 틀 속에 주입된 세라믹분말체를 프레스로 가압하여 고체화시킨 후 그 세라믹분말체가 녹는점에 가까운 온도로 가열하면 세라믹분말체가 서로 접합이 이루어지도록 하여 제조하는 방식이었다. 그러나 상기와 같은 방식으로 제조하면 도가니의 제조하기 위한 프레스 등의 장치가 필요하고 그 제조비용이 비싸며 원심주조생산설비에 따른 도가니의 용량 및 크기변화도 용이하지 않은 문제점이 발생하였다.

상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 왁스를 이용하여 도가니의 내부와 동일한 형상을 제조하고, 그 왁스의 표면을 세라믹분말을 포함하는 코팅제로 코팅하여 도가니를 제조함으로써, 경제적이고 용량 및 크기 변화가 용이한 도가니의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적은 주물이 주입되는 주물주입부 및 주입된 상기 주입된 주물이 배출되는 배출구가 형성된 원심주조용 도가니를 제조하는 방법에 있어서, 상기 도가니의 내면에 대응하는 형틀을 가지는 간이주형을 마련하고, 상기 간이주형에 액체화된 왁스를 주입하는 단계; 상기 액체화된 왁스가 상기 간이주형의 내부에 충만하게 될 경우, 상기 액체화된 왁스를 고체화한 후 상기 간이주형을 제거하는 단계; 세라믹분말을 포함하는 코팅제로 상기 고체화된 왁스의 표면을 코팅하는 단계; 코팅된 상기 고체화된 왁스를 가열하여 상기 고체화된 왁스를 액체화하는 단계; 및 상기 액체화된 왁스가 배출되어 상기 도가니를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심주조용 도가니를 제조하는 방법에 의해 달성된다.

여기서, 상기 세라믹분말을 포함하는 코팅제는 세라믹분말슬러리를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 세라믹분말슬러리는 이산화지르코늄(ZrO₂)분말슬러리를 포함를 포함할 수 있다.

또한, 상기 액체화된 왁스가 배출되어 상기 도가니를 형성하는 단계를 완료한 경우, 상기 도가니의 내부로 삽입이 가능한 크기의 통 형상을 가지고, 상기 도가니에 주입되는 주물을 수용하고, 원심주조 시 상기 수용된 주물이 상기 도가니의 상기 배출구를 통해 배출 가능하게 형성된 가열부재를 상기 도가니의 내부에 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 가열부재는 흑연을 포함하는 재질로 마련될 수 있다.

한편, 상기 목적은 주물이 주입되는 주물주입부; 상기 주입된 주물이 배출되는 배출구를 포함하고, 이산화지르코늄을 포함하는 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 원심주조용 도가니에 의해 달성된다.

본 발명은 왁스를 이용해 도가니의 내부와 동일한 형상을 제조하고, 그 왁스에 세라믹분말을 포함하는 코팅제로 코팅하여 제조한 도가니의 제조방법을 제공함으로써 경제적이고 용량 및 크기 변화가 용이한 도가니를 쉽게 제조할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 원심주조용 도가니의 제조방법을 도시한 순서도이고,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 원심주조용 도가니의 제조과정을 도시한 제조공정도이고,
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 원심주조용 도가니의 제조 과정을 도시한 순서도이고,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 의해 제조된 가열부재를 삽입한 원심주조용 도가니의 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하되, 발명의 요지와 무관한 일부 구성은 생략 또는 압축할 것이나, 생략된 구성이라고 하여 반드시 본 발명에서 필요가 없는 구성은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 결합되어 사용될 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 원심주조용 도가니(이하, '도가니'라고 한다)의 제조방법을 상세히 설명하겠다.

여기서, 본 발명에 따른 실시예들을 설명함에 있어, 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하며 필요에 따라 그 설명을 생략할 수 있다.

본 발명의 제 1실시예에 따른 도가니(40)의 제조방법은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 제조하려는 도가니(40)의 내면에 대응하는 형틀을 가지는 간이주형(10)을 제작한다(S1).

여기서, 제작된 간이주형(10)의 내부에는 후술할 액체화된 왁스(20)가 주물로 주입되므로, 간이주형(10)의 재질은 왁스(20)보다 높은 용융점을 가지며 제거시에는 용이하게 파쇄할 수 있도록 유리 등의 재질로 마련되는 것이 바람직하다.

도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 간이주형(10)이 마련되면 간이주형(10)에 왁스(20)를 충만하게 주입한 후 냉각한다(S2). 즉, 가열한 왁스(20)는 액체화하여 간이주형(10)에 주입된다. 여기서, 간이주형(10)에 왁스(20)를 주입할 시 간이주형(10)의 내부에 이물질이 존재할 경우, 이물질에 의해 왁스(20)가 원활하지 않게 주입되고, 이에, 왁스(20)가 간이주형(10)의 내부로 충만하게 주입되지 않는 현상이 발생할 수 있다. 그러므로, 간이주형(10)을 세척한 후, 액체화된 왁스(20)를 주입하는 것이 바람직하다. 따라서, 간이주형(10)에 왁스(20)가 충만하게 주입되면 간이주형(10)을 냉각하여 왁스(20)를 고체화한다. 그리고, 왁스(20)가 고체화되면 간이주형(10)을 제거한다(S3). 여기서, 간이주형(10)은 상술한 바와 같이 유리 등의 재질로 제조되었을 경우 파쇄하여 제거한다.

그리고, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 간이주형(10)을 제거하여 고체화된 왁스(20)만 남을 경우, 고체화된 왁스(20)의 표면을 세라믹분말을 포함하는 코팅제로 코팅한다(S4). 본 실시예에서는 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이 세라믹분말을 포함하는 코팅제(30)가 세라믹분말슬러리로 구비되어 용기에 담겨 있는 것을 일 예로 하였다. 이에 따라, 고체화된 왁스(20)를 세라믹분말슬러리가 담긴 용기에 담가서 코팅한다. 여기서, 본 실시예에서는 코팅제(30)가 세라믹분말슬러리로 구비되어 코팅하는 것을 일 예로 하였으나, 세라막분말을 고체화된 왁스(20)의 표면에 살포하여 코팅하는 것도 가능하다.

여기서, 세라믹분말슬러리(30)는 이산화지르코늄(ZrO₂)분말슬러리로 마련되는 것이 바람직하나, ZrO₂이외에도 인성과 내구성이 뛰어난 세라믹재질로 마련될 수 있음은 물론이다.

또한, 코팅하는 과정을 반복적으로 시행하여 왁스(20)의 표면에 코팅되는 세라믹분말의 두께를 조절할 수 있다. 여기서, 코팅되는 세라믹분말슬러리(30)의 두께를 조절함으로써 원심주조설비에 맞도록 본 발명에 따른 도가니(40)의 크기 변화를 용이하게 조절할 수 있다.

또한, 도 2의 (d)에 도시된 바와 같이 코팅이 완료된 후에 형성된 배출구(40)의 끝부분(A)은 세라믹분말슬러리(30)에 의해 코팅되어 막히게 되므로, 절삭기(미도시) 등으로 배출구(40)의 끝부분을 절단하는 것이 바람직하다.

그리고, 도 2에 도시된 바와 같이 고체화된 왁스(20)의 상부는 주물주입부(42)가 형성되도록 세라믹분말슬러리(30)로 코팅하지 않는 것을 일 예로 하였으나, 고체화된 왁스(20)의 상부도 코팅한 후에 그 부분을 절삭기 등으로 절삭하여 주물주입부(42)를 형성하게 하는 것도 가능하다.

고체화된 왁스(20) 표면을 코팅하는 단계가 완료되면, 코팅된 세라믹분말슬러리(30)를 가열하여 고체화된 왁스(20)를 액체화하고, 액체화된 왁스(20)를 도가니(40)의 외부로 배출하여 도 2의 (e)에 도시된 도가니(40)를 형성한다(S5). 이때, 도가니(40)의 내부에 제거되지 못한 왁스(20)의 잔유물이 남아 있을 수 있으므로 도가니를 반복해서 가열하여 왁스(20)의 잔유물을 제거할 수 있음은 물론이다.

이에 따라, 본 실시예에 따른 도가니(40)의 제조방법에 따라 간단하게 도가니(40)를 제조함으로써, 도가니(40)를 따로 구입할 필요 없이 자체 개발이 가능하고, 다양한 크기의 간이주형(10)이 마련된다면 이에 기초하여 다양한 용량의 도가니(40)를 제조할 수 있으며, 코팅을 반복함으로써 원심주조설비에 적합하도록 도가니(40)의 크기를 조절하여 제조할 수 있으므로 경제성 향상 및 원가절감을 할 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 도가니(40)의 제조방법은 액체화된 왁스(20)가 배출되어 도가니(40)를 형성하는 단계(S5)를 완료한 경우, 도가니(40)의 내부로 삽입이 가능한 크기의 통 형상으로써, 도가니(40)로 주입된 주물을 저장할 수 있으며, 원심주조 시 저장된 주물이 도가니(40)의 배출구(41)를 통해 배출되게 하는 가열부재(50)를 삽입하는 단계(S6)를 더 포함할 수 있다.여기서, 가열부재(50)는 도가니(40)의 내부에 주물이 주입되었을 시, 주입된 주물을 저장할 수 있도록 주물과 도가니(40)의 내부 사이에 위치한다.

본 실시예에서의 가열부재(50)는 도 4에 도시된 바와 같이 상부가 개방된 원통모양으로써, 그 높이는 도가니(40)의 내부 밑면에서 배출구(41)까지이나, 이에 한정되지 않으며 도가니(40)로 주입된 주물을 저장하도록 도가니(50)의 내부로 삽입될 수 있다면, 본 발명의 가열부재(50)에 포함되는 것은 물론이다.

이에 따라, 원심주조방법을 이용하여 주조할 시 도가니(40)에 삽입된 주물이 항시 액화상태를 유지하도록 도가니(40)를 가열해야 하므로, 도가니(40)의 내부에 가열부재(50)를 삽입하고 전자파를 쪼이게 되면 가열부재(50)의 온도가 상승하여 주물이 액화상태를 유지하게 된다.

따라서, 원심주조 시 도가니(40)에 삽입된 주물이 고체화되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 실시예에서의 가열부재(50)는 흑연으로 마련되는 것을 일 예로 하였으나 탄소를 다량 함유하고 있는 타 재질로도 마련 될 수 있음은 물론이다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 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 본 발명의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

10 : 간이주형 20 : 왁스
30 : 세라믹분말슬러리 40 : 도가니
41 : 배출구 42 : 주물주입구
50 : 가열부재

Claims

주물이 주입되는 주물주입부 및 주입된 상기 주물이 배출되는 배출구가 형성된 원심주조용 도가니를 제조하는 방법에 있어서,
상기 도가니의 내면에 대응하는 형틀을 가지는 간이주형을 마련하고, 상기 간이주형에 액체화된 왁스를 주입하는 단계;
상기 액체화된 왁스가 상기 간이주형의 내부에 충만하게 될 경우, 상기 액체화된 왁스를 고체화한 후 상기 간이주형을 제거하는 단계;
세라믹분말을 포함하는 코팅제로 상기 고체화된 왁스의 표면을 코팅하는 단계;
코팅된 상기 고체화된 왁스를 가열하여 상기 고체화된 왁스를 액체화하는 단계; 및
상기 액체화된 왁스가 배출되어 상기 도가니를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심주조용 도가니를 제조하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 세라믹분말을 포함하는 코팅제는 세라믹분말슬러리를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심주조용 도가니를 제조하는 방법.
제2항에 있어서,
상기 세라믹분말슬러리는 이산화지르코늄(ZrO₂)분말슬러리를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심주조용 도가니를 제조하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액체화된 왁스가 배출되어 상기 도가니를 형성하는 단계를 완료한 경우,
상기 도가니의 내부로 삽입이 가능한 크기의 통 형상을 가지고, 상기 도가니에 주입되는 주물을 수용하고, 원심주조 시 상기 수용된 주물이 상기 도가니의 상기 배출구를 통해 배출 가능하게 형성된 가열부재를 상기 도가니의 내부에 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심주조용 도가니를 제조하는 방법.
제 4항에 있어서,
상기 가열부재는 흑연을 포함하는 재질로 마련되는 것을 특징으로 하는 원심주조용 도가니를 제조하는 방법.
주물이 주입되는 주물주입부; 및
상기 주입된 주물이 배출되는 배출구를 포함하고,
이산화지르코늄을 포함하는 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 원심주조용 도가니.