KR20150054916A - Mold for precision casting, and method for producing same - Google Patents

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KR20150054916A
KR20150054916A KR1020157008964A KR20157008964A KR20150054916A KR 20150054916 A KR20150054916 A KR 20150054916A KR 1020157008964 A KR1020157008964 A KR 1020157008964A KR 20157008964 A KR20157008964 A KR 20157008964A KR 20150054916 A KR20150054916 A KR 20150054916A
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이쿠오 오카다
사치오 시모하타
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미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

주물의 내부의 공동 부분에 대응하는 형상의 코어와, 상기 주물의 외주면의 형상에 대응하는 외측 주형을 갖고, 상기 외측 주형은 내주면에 형성되고, 입경 1.0㎛ 이하의 단일 분산하여 이루어지는 알루미나 초미립자와 실리카 졸로 이루어지고, 소성 시 멀라이트가 되는 정밀 주조용 주형 슬러리를 이용하여 건조시켜서 이루어지는 슬러리막으로 이루어지는 프라임층(제 1 건조막)(101A)과, 상기 프라임층(제 1 건조막)(101A)의 외측에 형성되고, 상기 정밀 주조용 주형 슬러리로 이루어지는 슬러리층(102)과, 해당 슬러리층에 스터코재를 부착한 스터코층(103)에 의해 형성하고, 건조시켜서 이루어지는 제 1 백업층(제 2 건조막)(104-1)을 복수회 형성하여 구성되는 복층 백업층(105A)으로 이루어진다.Wherein the outer mold has an outer circumferential surface corresponding to the shape of the outer circumferential surface of the casting, the outer circumferential surface of the outer circumferential surface being formed on the inner circumferential surface of the casting, (First dried film) 101A made of a slurry film made of a sol and made by using a casting mold slurry for precise casting which becomes mullite upon firing, and a prime layer (first dried film) Is formed by a slurry layer 102 made of the cast slurry for precision casting and a stucco layer 103 having a stamper material attached to the slurry layer and dried to form a first backup layer And a multi-layer backup layer 105A formed by forming a plurality of dried films (104-1).

Description

정밀 주조용 주형 및 그 제조 방법{MOLD FOR PRECISION CASTING, AND METHOD FOR PRODUCING SAME}Technical Field [0001] The present invention relates to a mold for precise casting and a manufacturing method thereof,

본 발명은 정밀 주조용 주형 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a mold for precise casting and a method for producing the same.

주물을 제조하는 주조 방법에는, 주물을 높은 정밀도로 제조하는 경우에 이용되는 정밀 주조 방법이 있다. 정밀 주조 방법은, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 성형 부품과 동일 형상의 소실성 모형(왁스형)의 주위에 슬러리를 도포하고, 그 후, 최초층 스터코(stucco)[플라워(flour)]를 부착시켜 건조시킨다. 그 후, 슬러리의 도포, 스터코의 부착, 건조의 3가지의 공정을 반복 실행하여, 주물의 외측을 덮는 형(외측 주형)을 제작한다.A casting method for producing a casting is a precision casting method used for producing a casting with high precision. In the precision casting method, as described in Patent Document 1, a slurry is applied to the periphery of a disappeared model (wax type) having the same shape as that of a molded part, and thereafter, a slurry of a first layer stucco ) Is attached and dried. Thereafter, three steps of applying slurry, attaching stucco, and drying are repeated to produce a mold (outer mold) covering the outside of the casting.

여기서, 정밀 주조용 주형은 실리카 졸(silica sol)을 주체로 하는 슬러리에 왁스형을 이용하고, 왁스형의 표면에 슬러리를 부착시켜 건조시킨다.Here, as the mold for precision casting, a wax type is used for a slurry mainly composed of silica sol, and a slurry is attached to the surface of the wax type and dried.

1회의 조작으로는 부착되는 슬러리가 적고, 얇게밖에 할 수 없으므로, 수회 내지 십 수회 반복하여 두께를 두껍게 하고 있다. 또한, 건조를 빨리 하기 위해, 또는, 빨리 두께를 확보하기 위해, 건조 균열을 방지하기 위해, 스터코재라 불리는 거친 입자를 슬러리 표면에 뿌려, 부착시키고 있다. 그 때문에, 주형의 단면 구조는 치밀층, 거친 입자층의 반복으로 이루어져 있다.Since the slurry to be adhered is small and can only be made thin by one operation, the thickness is made thick by repeating a number of times to several times. Further, in order to accelerate the drying or to secure the thickness quickly, coarse particles called stucco are sprayed on the surface of the slurry to prevent dry cracking. Therefore, the cross-sectional structure of the mold is composed of repetition of a dense layer and a coarse particle layer.

예컨대, 실리카 졸은 입경 20㎚ 정도의 구 형상 실리카 입자가 분산된 액이다. 이 실리카 초미립자가, 건조의 과정에서 슬러리에 포함되는 지르콘, 알루미나 등의 비교적 미세한 입자(수 미크론 내지 수십 미크론) 및 거친 입자(스터코)(수백 미크론 내지 수 밀리미터)의 표면에 부착되며, 건조, 열처리에 의해 단단히 결합하는 것에 의해, 주형의 형상이 유지되는 동시에 강도를 보유하여, 주형으로서 이용할 수 있게 되어 있다.For example, silica sol is a liquid in which spherical silica particles having a particle diameter of about 20 nm are dispersed. This silica ultrafine particle adheres to the surface of relatively fine particles (several microns to several tens of microns) and coarse particles (stucco) (several hundred microns to several millimeters) such as zircon and alumina contained in the slurry in the course of drying, By tightly bonding by the heat treatment, the shape of the mold is maintained, and at the same time, it is used as a mold.

일본 특허 공개 제 2001-18033 호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-18033

그런데, 일반적으로는, 전술한 실리카 졸(실리카의 초미립자를 분산한 액)을 이용한 주형으로 충분하지만, 예컨대 일방향 응고 블레이드 제조 등에서는, 결정의 석출 방향을 제어하기 위해 용융 금속을 보지한다. 그 결과, 고온(예컨대 1550℃ 정도)에서의 보지 시간이 길어진다. 이 경우, 고온에서 보지되기 때문에, 바인더인 실리카가 연화(軟化)되어, 주형의 변형이 생겨 버린다고 하는 문제가 있다.However, in general, a mold using silica sol (liquid in which silica ultrafine particles are dispersed) described above is sufficient. However, for example, in the production of unidirectional solidification blade, molten metal is held in order to control the crystal precipitation direction. As a result, the holding time at a high temperature (for example, about 1550 DEG C) becomes long. In this case, since the silica is retained at a high temperature, silica as a binder is softened, and the mold is deformed.

여기서, 일방향 응고 블레이드 제조 등에서는, 주형을 진공 중의 히터 내에 설치하여, 용융 금속의 융점 이상의 온도로 가열 보지하고, 주형 중에 용융 금속을 주입하여, 주형을 히터로부터 하방으로 끌어내림을 제어하면서 인발하는 것에 의해, 용융 금속을 하방의 일방향으로부터 냉각, 응고시키는 것에 의해 제조되는 것이 일반적이다.Here, in the production of unidirectional solidification blades, etc., a mold is provided in a heater in a vacuum, and is heated and held at a temperature equal to or higher than the melting point of the molten metal. Molten metal is injected into the mold to draw the mold downward from the heater The molten metal is generally produced by cooling and solidifying the molten metal from one direction below.

따라서, 예컨대 일방향 응고 블레이드 제조 등에 있어서, 고온(예컨대 1550℃ 정도)에서 장시간에 걸쳐서 보지한 경우에도 변형이 억제되는 주형의 출현이 갈망되고 있다.Therefore, for example, in the production of unidirectional solidification blades, the appearance of molds which are prevented from being deformed even when they are held at a high temperature (for example, about 1550 DEG C) for a long time is desired.

본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 고온에서 장시간 보지한 경우에도 변형이 생기지 않는 정밀 주조용 주형 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a mold for precise casting which does not cause deformation even when it is held at a high temperature for a long time, and a method for producing the same.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제 1 발명은, 주물의 제조에 이용하는 정밀 주조용 주형으로서, 상기 주물의 내부의 공동 부분에 대응하는 형상의 코어와, 상기 주물의 외주면의 형상에 대응하는 외측 주형을 갖고, 상기 외측 주형은, 내주면에 형성되며, 입경 1.0㎛ 이하의 단일 분산하여 이루어지는 알루미나 초미립자와 실리카 졸로 이루어지고, 소성 시 멀라이트(mullite)가 되는 정밀 주조용 주형 슬러리를 이용해서 건조시켜서 구성되는 슬러리막으로 이루어지는 프라임층과, 상기 프라임층의 외측에 형성되며, 상기 정밀 주조용 주형 슬러리로 이루어지는 슬러리층과, 해당 슬러리층에 스터코재를 부착한 스터코층에 의해 형성하고, 건조시켜서 이루어지는 백업층을 복수회 형성하여 구성되는 복층 백업층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정밀 주조용 주형이다.A first invention of the present invention for solving the above-mentioned problems is a precision casting mold used for producing a casting, comprising: a core having a shape corresponding to a cavity portion inside the casting; and a core having a shape corresponding to the shape of the peripheral surface of the casting The outer mold has an outer mold formed on the inner circumferential surface thereof and is made of a finely divided alumina fine particle having a particle diameter of 1.0 탆 or less and a silica sol and is dried using a casting slurry for precise casting which is a mullite upon firing And a slurry layer formed on the outer side of the prime layer, the slurry layer comprising the cast slurry for precision casting, and the stator layer having the stator material adhered to the slurry layer, and drying the slurry layer And a plurality of backup layers made up of a plurality of backup layers Precision casting mold.

제 2 발명은, 제 1 발명에 있어서, 상기 정밀 주조용 주형 슬러리에 평균 입경이 50㎛ 이하의 지르콘 분말, 알루미나 분말 중 어느 한쪽을 포함하고, 상기 스터코재가 평균 입경이 0.5㎜ 이상의 지르콘 스터코 입자, 알루미나 스터코 입자 중 어느 한쪽인 것을 특징으로 하는 정밀 주조용 주형이다.A second aspect of the present invention is the method according to the first aspect of the present invention, wherein the precursor casting mold slurry contains one of zircon powder and alumina powder having an average particle size of 50 탆 or less and the stator element has a zircon stator Grains and alumina stucco grains. The present invention relates to a mold for precision casting.

제 3 발명은, 제 1 또는 2 발명에 있어서, 상기 프라임층이 정밀 주조용 주형 슬러리로 이루어지는 슬러리층에, 스터코재를 부착한 스터코층을 갖는 것을 특징으로 하는 정밀 주조용 주형이다.A third invention is the mold for precision casting according to the first or second invention, wherein the prime layer has a stucco layer having a stucco material adhered to a slurry layer made of the precursor casting mold slurry.

제 4 발명은, 주물의 제조에 이용하는 정밀 주조용 주형의 제조 방법에 있어서, 정밀 주조용 납형을, 입경 1.0㎛ 이하의 단일 분산하여 이루어지는 알루미나 초미립자와 실리카 졸로 이루어지고, 소성 시 멀라이트가 되는 정밀 주조용 주형 슬러리에 침지시키고, 끌어올린 후 건조시켜서, 납형의 표면에 슬러리막으로 이루어지는 프라임층을 형성하는 제 1 성막 공정과, 상기 프라임층을 형성한 납형을 상기 정밀 주조용 주형 슬러리에 침지시키고, 끌어올린 후에 슬러리 표면에 스터코재를 뿌리고, 그 후 건조시켜서 백업층을 형성하는 제 2 성막 공정과, 상기 제 2 성막 공정의 백업층을 형성하는 공정을 복수회 반복하여, 복층 백업층을 형성한 성형체를 얻는 성형체 형성 공정과, 얻어진 성형체로부터 납형의 왁스를 융해·제거하는 탈왁스 공정과, 탈왁스 후의 성형체를 소성 처리하여, 주형을 얻는 주형 소성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 정밀 주조용 주형의 제조 방법이다.The fourth invention is a process for producing a casting mold for precision casting, which is used in the production of a casting, characterized in that the lead casting for precision casting is composed of alumina ultrafine particles consisting of a single dispersion of a particle diameter of 1.0 탆 or less and silica sol, A first film forming step of immersing the casting mold slurry in a casting mold slurry, pulling it up, and drying it to form a prime layer composed of a slurry film on the lead type surface; , A second film forming step of forming a backup layer by sprinkling the stator material on the surface of the slurry after being pulled up and then drying the same and a step of forming a backup layer in the second film forming step are repeated a plurality of times to form a multi- A dewaxing step of melting and removing the lead-type wax from the obtained molded article, a dewaxing step of dewaxing the dewaxed wax, And a subsequent firing step of firing the formed body to obtain a mold. The present invention also provides a method for producing a mold for precision casting.

제 5 발명은, 제 4 발명에 있어서, 상기 제 1 성막 공정 시, 상기 정밀 주조용 주형 슬러리로 이루어지는 슬러리층에 스터코재를 부착하여 스터코층을 형성하고, 그 후 건조시키는 것을 특징으로 하는 정밀 주조용 주형의 제조 방법이다.A fifth aspect of the present invention is the precise casting method according to the fourth aspect of the present invention, wherein a stucco layer is formed by adhering the stucco material to the slurry layer made of the cast slurry for precision casting in the first film forming step, This is a method for producing a quiet mold.

제 6 발명은, 제 4 또는 5 발명에 있어서, 상기 정밀 주조용 주형 슬러리의 분산제가 폴리카르복시산염인 것을 특징으로 하는 정밀 주조용 주형의 제조 방법이다.The sixth invention is the process for producing a mold for precision casting according to the fourth or fifth invention, wherein the dispersant of the cast slurry for precision casting is a polycarboxylate.

본 발명은 내열성이 높은 멀라이트가 되는 알루미나 미립자와 실리카 졸을 이용하여 슬러리로 함으로써, 종래의 실리카 졸 사용에 대해서 내열 온도가 향상하고, 예를 들면, 일방향 응고 블레이드 제조 등에 있어서의 고온(예를 들면, 1550℃)에서 장시간에 걸쳐서 보지한 경우에서도 변형이 생기지 않는 주형을 얻을 수 있다는 효과를 나타낸다.In the present invention, by using alumina fine particles to be mullite having high heat resistance and silica sol to make a slurry, the heat resistance temperature is improved with respect to the use of the conventional silica sol. For example, A mold having no deformation even when it is held for a long period of time at 1550 ° C) can be obtained.

도 1은 외측 주형이 되는 건조 성형체의 구성도,
도 2는 외측 주형이 되는 다른 건조 성형체의 구성도,
도 3은 주조 방법의 공정의 일례를 나타내는 순서도,
도 4는 주형 제조 방법의 공정의 일례를 나타내는 순서도,
도 5는 코어의 제조 공정을 모식적으로 도시하는 설명도,
도 6은 금형의 일부를 모식적으로 도시하는 사시도,
도 7은 납형의 제조 공정을 모식적으로 도시하는 설명도,
도 8은 납형에 슬러리를 도포하는 구성을 모식적으로 도시하는 설명도,
도 9는 외측 주형의 제조 공정을 모식적으로 나타내는 설명도,
도 10은 주형 제조 방법의 일부 공정을 모식적으로 도시하는 설명도,
도 11은 주조 방법의 일부 공정을 모식적으로 도시하는 설명도.
1 is a structural view of a dry molded article to be an outer mold,
Fig. 2 is a diagram showing the structure of another dry molded article to be an outer mold,
3 is a flowchart showing an example of a process of a casting method,
4 is a flowchart showing an example of a process of the mold manufacturing method,
5 is an explanatory diagram schematically showing a manufacturing process of a core,
6 is a perspective view schematically showing a part of a mold,
7 is an explanatory view schematically showing a manufacturing process of a lead-type,
8 is an explanatory view schematically showing a configuration in which a slurry is applied in a lead-
Fig. 9 is an explanatory view schematically showing the manufacturing process of the outer mold,
Fig. 10 is an explanatory diagram schematically showing some steps of a mold manufacturing method,
11 is an explanatory view schematically showing some steps of a casting method.

이하, 본 발명에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 설명에 있어서의 구성요소에는, 당업자가 용이하게 상정할 수 있는 것, 실질적으로 동일한 것, 이른바 균등의 범위의 것이 포함된다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the following description. The constituent elements in the following description include those that can be readily devised by those skilled in the art, substantially the same, and so-called equivalents.

도 1은 외측 주형이 되는 건조 성형체의 구성도이다. 도 2는 외측 주형이 되는 다른 건조 성형체의 구성도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 정밀 주조용 주형은, 주물의 제조에 이용하는 정밀 주조용 주형으로서, 상기 주물의 내부의 공동 부분에 대응하는 형상의 코어와, 상기 주물의 외주면의 형상에 대응하는 외측 주형을 갖고, 상기 외측 주형은 내주면에 형성되고, 입경 1.0㎛ 이하(매우 적합하게는 0.3㎛ 내지 0.5㎛: 실시예에 기재함)의 단일 분산하여 이루어지는 알루미나 초미립자와 실리카 졸로 이루어지고, 소성 시 멀라이트가 되는 정밀 주조용 주형 슬러리를 이용하여 건조시켜서 이루어지는 슬러리막으로 이루어지는 프라임층(제 1 건조막)(101A)과, 상기 프라임층(제 1 건조막)(101A)의 외측에 형성되고, 상기 정밀 주조용 주형 슬러리로 이루어지는 슬러리층(102)과, 해당 슬러리층에 스터코재를 부착한 스터코층(103)에 의해 형성하고, 건조시켜서 이루어지는 제 1 백업층(제 2 건조막)(104-1)을 복수회 형성하여 구성되는 복층 백업층(105A)으로 이루어지는 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram of a dry molded article to be an outer mold. Fig. 2 is a configuration diagram of another dry molded article to be an outer mold. As shown in Fig. 1, a precision casting mold is a precision casting mold used for producing a casting, and has a core having a shape corresponding to a cavity portion inside the casting, and a core having a shape corresponding to the shape of the outer periphery of the casting The outer mold is formed on the inner circumferential surface. The outer mold is made of the alumina ultrafine particles and the silica sol which are formed by a single dispersion of a particle diameter of 1.0 占 퐉 or less (very suitably 0.3 占 퐉 to 0.5 占 퐉 in the embodiment) (First dried film) 101A made of a slurry film obtained by drying a cast slurry for precise casting which becomes a light source, and a slurry film formed on the outside of the prime layer (first dried film) 101A, A slurry layer 102 made of a cast slurry for precise casting, and a stoker layer 103 having a stuck material adhered to the slurry layer, And a multi-layer backup layer 105A formed by forming a plurality of backup layers (second dried films) 104-1.

여기서, 본 발명에서 슬러리를 형성하는 바인더인 고순도 초미립의 알루미나 미립자(알루미나 초미립자)는 분산 수단인 예를 들면, 볼 밀(ball mill)을 이용하여, 단일 분산되어 있는 것을 이용한다.Here, in the present invention, alumina fine particles (alumina ultrafine particles) of a high purity ultrafine particle, which is a binder for forming a slurry, are dispersed in a single ball mill using a dispersing means such as a ball mill.

여기서, 단일 분산되어 있다는 것은, 예를 들면, 입경이 약 0.5㎛의 알루미나 미립자를 이용하여 슬러리를 형성하는 경우, 분산 처리를 한 결과에 있어서도, 0.5㎛로 단일 분산되어 있는 상태를 말한다.Here, the monodispersed state refers to a state in which the slurry is formed using alumina fine particles having a particle diameter of about 0.5 mu m, and the result of the dispersion treatment is that the particles are monodispersed at 0.5 mu m.

여기서, 알루미나 미립자의 입경으로서는, 1.0㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.3㎛ 내지 0.6㎛의 범위로 하는 것이 좋다.Here, the particle size of the alumina fine particles is preferably 1.0 占 퐉 or less, and more preferably 0.3 占 퐉 to 0.6 占 퐉.

본 발명에서는, 알루미나 미립자가 1.0㎛ 이하가 바람직한 것은, 1.0㎛를 넘으면, 굽힘 시험 강도의 결과가 바람직하지 않다는데 있다.In the present invention, it is preferable that the alumina fine particles have a particle size of 1.0 탆 or less. If the average particle size exceeds 1.0 탆, the result of the bending test strength is undesirable.

여기서, 단일 분산시키기 위한 분산제로서, 예를 들면, 폴리카르복시산염(예를 들면, 암모늄염)을 이용하여 분산시키도록 하고 있다.Here, as a dispersant for monodispersing, for example, a polycarboxylate (for example, ammonium salt) is used to disperse.

또한, 분산 수단으로서는, 예를 들면 직경 10㎜ 내지 20㎜ 볼을 이용한 볼 밀을 예시할 수 있지만, 단일 분산하는 수단이면, 이것에 한정되지 않는다.As the dispersing means, for example, a ball mill using a ball having a diameter of 10 mm to 20 mm can be exemplified, but the ball mill is not limited to this as long as it is a means for single dispersion.

본 발명에서는, 바인더인 알루미나 미립자를 단일 분산시킨 양호한 슬러리로 하는 것이 간요(肝要)하게 된다.In the present invention, it is necessary to form a good slurry in which alumina fine particles as a binder are monodispersed.

또한, 본 발명에서는, 소성한 때에, 멀라이트가 균일하게 형성되는 것이 간요하므로, 예를 들면 0.5㎛로 단일 분산된 알루미나 미립자의 배합 비율이 많은 편이 바람직하다.Further, in the present invention, it is easy to form mullite uniformly at the time of firing. For example, it is preferable that the mixing ratio of alumina fine particles dispersed in a single dispersion of 0.5 mu m is large.

여기서, 알루미나 입경은, 1.0㎛ 이하, 바람직하게는 0.3㎛ 내지 0.6㎛의 범위로 하는 것이 좋다.Here, the alumina particle diameter is preferably 1.0 mu m or less, more preferably 0.3 mu m to 0.6 mu m.

이러한 배합 비율은 이하의 범위로 하는 것이 바람직하다.The blending ratio is preferably set in the following range.

Al2O3/SiO2=1.5(몰 비)Al 2 O 3 / SiO 2 = 1.5 (molar ratio)

실리카 졸은, 0.02㎛의 실리카의 균일 분산물이며, 알루미나 슬러리에 균일하게 분산된다.The silica sol is a uniform dispersion of 0.02 占 퐉 silica and is uniformly dispersed in the alumina slurry.

본 발명에서는, 소정 입경의 알루미나 미립자를 균일 분산물로 하고 있으므로, 소성 공정에서의 실리카 졸과의 반응성이 양호해져서, 일반보다 낮은 온도(예를 들면, 1,000℃)에서의 멀라이트의 형성이 가능해진다.In the present invention, since alumina fine particles having a predetermined particle size are uniformly dispersed, the reactivity with the silica sol in the firing step becomes favorable, and mullite can be formed at a temperature lower than normal (for example, 1,000 DEG C) It becomes.

알루미나 미립자 단독으로 정밀 주조용 주형 슬러리로 하는 경우에는, 알루미나 미립자의 가격이 비싸기 때문에 제조 비용이 비싸진다. 따라서, 본 발명과 같이, 알루미나 미립자에 실리카 졸을 첨가하고, 소성 시에, 멀라이트로 함으로써, 제조 비용의 저렴화를 도모할 수 있다.In the case of using the alumina fine particles alone as the cast slurry for precise casting, the production cost is high because the alumina fine particles are expensive. Therefore, as in the present invention, when silica sol is added to alumina fine particles and mullite is used at the time of firing, the production cost can be reduced.

이 단일 분산된 알루미나 미립자의 슬러리에, 실리카 졸을 첨가한 혼합 슬러리에 플라워로서, 지르콘 분말[예를 들면, 350 메쉬(mesh)]을 첨가하여 정밀 주조용 주형 슬러리를 얻는다.A zircon powder (for example, 350 mesh) is added as a flower to the slurry of the monodispersed alumina fine particles to which a silica sol is added to obtain a mold slurry for precision casting.

또한, 본 발명에서는, 플라워를 첨가하지 않는 경우도 허용될 수 있다. Further, in the present invention, the case where no flower is added may be allowed.

다음에, 정밀 주조용 주형의 제조 방법을 도 1 및 도 2에 의해 설명한다.Next, a method for producing a mold for precise casting will be described with reference to Figs. 1 and 2. Fig.

(제 1 성막 공정)(First film forming step)

먼저, 이 제 1 성막 공정에서는, 이 입경 1.0㎛ 이하의 단일 분산하여 이루어지는 알루미나 초미립자와 실리카 졸로 이루어지고, 소성 시 멀라이트가 되는 정밀 주조용 주형 슬러리(이하 「슬러리」라고 함)를 이용하여, 납형(30)을 침지시켜서 끌어올리고, 여분 슬러리를 낙하시킨다. 그 후, 건조시킴으로써, 납형(30) 표면에 슬러리막(제 1 건조막)을 얻는다. 이 슬러리막이, 도 1에 있어서, 납형(30)의 표면과 접하는 프라임층(101A)이 된다.First, in this first film forming step, a precursor casting mold slurry (hereinafter referred to as " slurry ") made of monolithic alumina ultrafine particles having a particle diameter of 1.0 탆 or less and silica sol, The lead type die 30 is immersed and lifted, and the excess slurry is dropped. Thereafter, by drying, a slurry film (first dried film) is obtained on the surface of the lead type die 30. This slurry film becomes the prime layer 101A which is in contact with the surface of the lead type mold 30 in Fig.

(제 2 성막 공정)(Second film forming step)

그 다음에, 이 프라임층(101A)을 갖는 납형(30)을 슬러리에 침지시킨 후, 끌어올리고, 여분 슬러리를 낙하시켜서, 슬러리층(2층째)(102)를 형성한다. 이 젖어 있는 슬러리층(2층째)(102)에 스터코재로서 지르콘 스터코 입자(평균 입경 0.8㎜)를 뿌려서[스터코잉(stuccoing)하여], 스터코재를 부착시킨 스터코층(1층째)(103)을 형성한다. 이 슬러리층(2층째)(102)과 스터코층(1층째)(103)의 적층체를 건조시켜서, 프라임층(제 1 건조막)(101A) 위에 제 1 백업층(제 2 건조막)(104-1)을 형성한다.Then, the lead type mold 30 having the prime layer 101A is immersed in the slurry, then the mold is pulled up, and the excess slurry is dropped to form a slurry layer (second layer) 102. Next, Zircon stucco particles (average particle size of 0.8 mm) were sprayed as stucco material to the wetted slurry layer (second layer) 102 and stuccoed to form a stucco layer 103 (first layer) 103 ). A laminated body of the slurry layer (second layer) 102 and the stako layer (first layer) 103 is dried to form a first backup layer (second dried film) (first drying layer) 101A on the prime layer 104-1.

(성형체 형성 공정)(Molded body forming step)

이 제 1 백업층(104-1)의 제 2 성막 공정과 동일한 조작을 복수회(예를 들면, 6회 내지 10회) 반복하여, 슬러리층(n+1층째)(102)과 스터코층(n층째)(103)이 교대로 적층된 소정 두께의 복층 백업층(105A)을 갖는 외측 주형이 되는 건조 성형체(106A)를 얻는다.The same operation as the second film formation step of the first backup layer 104-1 is repeated a plurality of times (for example, six times to ten times) to form the slurry layer (n + 1th layer) 102 and the stucco layer ) 103 are alternately stacked and have a multi-layer backup layer 105A of a predetermined thickness.

이 건조 성형체를 예를 들면, 150℃의 오토클레이브(autoclave)에 넣고, 납형(30)을 구성하는 왁스를 융해하여 배출시킨다.The dried molded article is placed in, for example, an autoclave at 150 ° C, and the wax constituting the lead type die 30 is melted and discharged.

그 후, 이 형을 1,000℃에서 열처리하여, 슬러리가 멀라이트를 구성한 정밀 주조용 주형을 얻는다.Thereafter, this mold is heat-treated at 1,000 DEG C to obtain a mold for precision casting in which the slurry constitutes mullite.

이 얻어진 정밀 주조용 주형은, 후술하는 시험예에 도시되는 바와 같이, 1500℃의 강도 시험에 있어서도 변형이 없고 강도가 높은 것이었다. 이것에 대해, 종래의 실리카 졸을 사용한 것에서는 연화의 거동이 확인되었다. The precision casting mold thus obtained was free from deformation and high in strength even at the temperature of 1,500 캜 as shown in the following test example. On the other hand, in the case of using a conventional silica sol, the softening behavior was confirmed.

또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 프라임층(101B)에 있어서, 프라임 슬러리층(101a)에 스터코재를 부착시켜서 프라임 스터코층(101b)을 형성하고, 그 후 건조시켜, 프라임층(101B)으로 하도록 해도 좋다.2, a stamper material is adhered to the prime layer 101a to form a prime stamper layer 101b in the prime layer 101B and then dried to form the prime layer 101B, .

또한, 이 프라임층(101B)과 같이, 스터코재를 부착시켰을 경우에는, 복층 백업층(105B)의 슬러리층의 적층 회수와, 스터코층(103)의 적층 회수는 모두 동수(n층)로 이루어지는 복층 백업층(105B)을 갖는 외측 주형이 되는 건조 성형체(106B)를 얻게 된다. When the stamper material is adhered like the prime layer 101B, the number of times of stacking the slurry layer of the multi-layer backup layer 105B and the number of times of stacking the stamper layer 103 are the same (n layers) Thereby obtaining a dried molded article 106B to be an outer mold having the multi-layered backup layer 105B.

본 발명에서는, 플라워로서 지르콘 분말을 이용하였지만, 지르콘 분말 이외에, 알루미나 분말을 이용하는 동시에, 스터코재로서 지르콘 스터코 입자 대신에 알루미나 스터코 입자를 이용해도, 동일한 정밀 주조용 주형을 얻을 수 있다.In the present invention, zircon powder is used as a flower, but alumina powder is used in addition to zircon powder, and the same precision casting mold can be obtained even when alumina stucco particles are used instead of zircon stucco particles as stucco material.

또한, 플라워와 스터코재의 관계는 한정되지 않고, 플라워로서 지르콘 분말, 알루미나 분말 중 어느 한쪽을 이용하는 동시에, 스터코재로서 지르콘 스터코 입자, 알루미나 스터코 입자 중 어느 한쪽을 이용하도록 하면 좋다.Further, the relationship between the flower and the stucco material is not limited, and either zircon powder or alumina powder may be used as a flower, and zircon stucco particles or alumina stucco particles may be used as the stucco material.

이 플라워의 입경은, 350 메쉬로 하고 있지만, 본 발명에서는 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 5㎛ 내지 80㎛ 정도의 입자, 평균 입경으로서는, 예를 들면, 50㎛ 이하의 것을 사용하는 것이 바람직하다.The diameter of the flower is 350 mesh, but the present invention is not limited to this. For example, particles having a diameter of about 5 to 80 mu m and an average particle diameter of 50 mu m or less are preferably used Do.

이 스터코 입자의 입경은, 0.8㎜로 하고 있지만, 본 발명에서는 이것에 한정되지 않고, 예를 들면, 0.4㎜ 내지 2㎜ 정도의 입자, 평균 입경으로서는 예를 들면, 0.5㎜ 이상의 것을 사용하는 것이 바람직하다.The particle size of the stucco particles is 0.8 mm. However, the present invention is not limited to this. For example, particles of about 0.4 mm to 2 mm and particles having an average particle diameter of 0.5 mm or more may be used desirable.

이하, 본 발명의 정밀 주조용 주형을 이용한 주조 방법에 대해서 설명한다.Hereinafter, a casting method using the precise casting mold of the present invention will be described.

도 3은 주조 방법의 공정의 일례를 나타내는 순서도이다. 이하, 도 3을 이용하여 주조 방법에 대해서 설명한다. 여기서, 도 3에 나타내는 처리는, 전자동으로 실행해도 좋고, 오퍼레이터가 각 공정을 실행하는 장치를 조작하여 실행해도 좋다. 본 실시형태의 주조 방법은 주형을 제작한다(단계 S1). 주형은, 미리 제작해두어도 좋고, 주조를 실행할 때마다 제작해도 좋다.3 is a flowchart showing an example of a process of the casting method. Hereinafter, the casting method will be described with reference to Fig. Here, the processing shown in Fig. 3 may be performed fully automatically, or the operator may operate the apparatus for executing each step. The casting method of this embodiment forms a mold (step S1). The mold may be prepared in advance or may be produced each time casting is carried out.

이하, 도 4부터 도 10을 이용하여, 단계 S1의 공정에서 실행하는 본 실시형태의 주형 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 4는, 주형 제조 방법의 공정의 일례를 나타내는 순서도이다. 여기서, 도 4에 나타내는 처리는, 전자동으로 실행해도 좋고, 오퍼레이터가 각 공정을 실행하는 장치를 조작하여 실행해도 좋다.Hereinafter, with reference to Figs. 4 to 10, a description will be given of a mold manufacturing method of the present embodiment to be executed in the step S1. Fig. 4 is a flowchart showing an example of a process of the casting mold manufacturing method. Here, the processing shown in Fig. 4 may be performed fully automatically, or the operator may operate the apparatus for executing each step.

주형 제조 방법은 코어[중자(中子)]를 제작한다(단계 S12). 코어는 주형으로 제작하는 주물의 내부의 공동에 대응하는 형상이다. 즉, 코어는 주물의 내부의 공동에 대응하는 부분에 배치되는 것에 의해, 주조 시에 주물되는 금속이 흘러 들어가는 것을 억제한다. 이하, 도 5를 이용하여, 코어의 제조 공정에 대해서 설명한다. 도 5는 코어의 제조 공정을 모식적으로 도시하는 설명도이다. 주형 제조 방법은, 도 5에 도시되는 바와 같이 금형(12)을 준비한다(단계 S101). 금형(12)은, 코어에 대응하는 영역이 공동으로 되어 있다. 코어의 공동이 되는 부분이 볼록부(12a)가 된다. 또한, 도 5에서는, 금형(12)의 단면으로 도시되어 있지만, 금형(12)은, 공간에 재료를 주입하는 개구나 공기를 빼는 구멍 이외는, 기본적으로 코어에 대응하는 영역의 사방을 덮는 공동으로 되어 있다. 주형 주조 방법은, 화살표(14)로 나타내는 바와 같이 세라믹 슬러리(16)를 금형(12)의 공간에 재료를 주입하는 개구로부터 금형(12)의 내부로 주입한다. 구체적으로는, 세라믹 슬러리(16)를 금형(12)의 내부에 분사하는, 이른바 사출 성형으로 코어(18)를 제작한다. 주형 제조 방법은, 금형(12)의 내부에 코어(18)를 제작하고 나서, 금형(12)으로부터 코어(18)를 분리하고, 분리한 코어(18)를 소성로(20)에 설치하여, 소성시킨다. 이것에 의해, 세라믹으로 형성된 코어(18)를 소결한다(단계 S102). 주형 주조 방법은 이상과 같이 하여 코어(18)를 제작한다. 또한, 코어(18)는 주물이 굳어진 후에 화학 처리 등의 탈코어 처리로 제거되는 재료로 형성된다.The mold manufacturing method produces a core (core) (step S12). The core is in a shape corresponding to the cavity inside the casting made from the casting mold. That is, the core is disposed at a portion corresponding to the cavity inside the casting, thereby suppressing the flow of the casting metal during casting. Hereinafter, with reference to Fig. 5, the manufacturing process of the core will be described. 5 is an explanatory view schematically showing a manufacturing process of a core. In the mold manufacturing method, the mold 12 is prepared as shown in Fig. 5 (step S101). The mold 12 has a cavity corresponding to the core. The convex portion 12a becomes a cavity portion of the core. Although the mold 12 is shown in the cross section of the mold 12 in Fig. 5, the mold 12 is provided with a cavity which basically covers the four corners of the region corresponding to the core, Respectively. The mold casting method is such that the ceramic slurry 16 is injected into the mold 12 from the opening for injecting the material into the space of the mold 12 as indicated by the arrow 14. Specifically, the core 18 is produced by so-called injection molding, in which the ceramic slurry 16 is injected into the mold 12. The core 18 is separated from the metal mold 12 after the core 18 is formed in the metal mold 12 and the separated core 18 is provided in the firing furnace 20 so as to be subjected to firing . Thereby, the core 18 formed of ceramics is sintered (step S102). The casting method of the casting mold 18 is as described above. Further, the core 18 is formed of a material which is removed by decoupling treatment such as chemical treatment after the cast is hardened.

주형 제조 방법은, 코어(18)를 제작하고 나서, 외부 금형의 제작을 실시한다(단계 S14). 외부 금형은 내주면이 주물의 외주면에 대응한 형상이 된다. 금형은 금속으로 형성해도 좋고, 세라믹으로 형성해도 좋다. 도 6은 금형의 일부를 모식적으로 도시하는 사시도이다. 도 6에 도시되는 금형(22a)은 내주면에 형성된 오목부가 주물의 외주면에 대응하고 있다. 또한, 도 6에서는, 금형(22a)만을 도시하고 있지만, 금형(22a)에 대응하여, 내주면에 형성된 오목부를 폐색하는 방향으로 금형(22a)에 대응하는 금형도 제작한다. 주형 제조 방법은 2개의 금형을 맞추는 것에 의해, 내주면이 주물의 외주면에 대응한 형이 된다.In the mold manufacturing method, after the core 18 is manufactured, the outer mold is manufactured (step S14). The outer peripheral surface of the outer mold has a shape corresponding to the outer peripheral surface of the casting. The mold may be formed of a metal or ceramic. 6 is a perspective view schematically showing a part of a mold. In the mold 22a shown in Fig. 6, the concave portion formed on the inner circumferential surface corresponds to the outer circumferential surface of the casting. Although only the mold 22a is shown in Fig. 6, a mold corresponding to the mold 22a is also prepared in a direction closing the recess formed in the inner circumferential surface, corresponding to the mold 22a. In the casting mold manufacturing method, two molds are fitted so that the inner circumferential surface corresponds to the outer circumferential surface of the casting.

주형 제조 방법은 외부 금형을 제작하고 나서, 납형(왁스형)의 제작을 실시한다(단계 S16). 이하, 도 7을 이용하여 설명한다. 도 7은 납형의 제조 공정을 모식적으로 도시하는 설명도이다. 주형 제조 방법은 금형(22a)의 소정 위치에 코어(18)를 설치한다(단계 S110). 그 후, 금형(22a)에 대응하는 금형(22b)을 금형(22a)의 오목부가 형성되어 있는 면에 덮어씌워서, 코어(18)의 주위를 금형(22a, 22b)으로 둘러싸고, 코어(18)와 금형(22a, 22b) 사이에 공간(24)을 형성한다. 주형 제조 방법은, 화살표(26)로 나타내는 바와 같이, 공간(24)과 연결된 배관으로부터 공간(24)의 내부를 향해서 WAX(28)의 주입을 개시한다(단계 S112). WAX(28)는 소정의 온도 이상으로 가열되면 녹는, 융점이 비교적 저온인 물질, 예를 들면, 밀랍이다. 주형 제조 방법은 공간(24)의 전역에 WAX(28)를 충전시킨다(단계 S113). 그 후, WAX(28)를 고체화시키는 것에 의해, 코어(18)의 주위를 WAX(28)가 둘러싼 납형(30)을 형성한다. 납형(30)은, 기본적으로 WAX(28)로 형성되는 부분이 제조하는 목적의 주물과 동일한 형상이 된다. 그 후, 주물 제조 방법은, 납형(30)을 금형(22a, 22b)으로부터 분리하여, 탕구(湯口)(32)를 장착한다(단계 S114). 탕구(32)는 주조 시에 녹은 금속인 용탕(溶湯)이 투입되는 입구이다. 주형 제조 방법은 이상과 같이 하여, 내부에 코어(18)를 포함하고, 주물과 동일한 형상의 WAX(28)로 형성된 납형(30)을 제작한다.In the casting mold manufacturing method, an outer mold is manufactured and then a lead-type mold (wax mold) is produced (step S16). The following description will be made with reference to FIG. 7 is an explanatory view schematically showing a manufacturing process of a lead-type. In the mold manufacturing method, the core 18 is provided at a predetermined position of the mold 22a (step S110). Thereafter, the metal mold 22b corresponding to the metal mold 22a is covered on the surface of the metal mold 22a on which the concave portion is formed, so that the periphery of the core 18 is surrounded by the molds 22a and 22b, And a space 24 is formed between the molds 22a and 22b. The mold manufacturing method starts the injection of the WAX 28 from the piping connected to the space 24 toward the interior of the space 24, as indicated by the arrow 26 (step S112). The WAX 28 is a material having a relatively low melting point, for example beeswax, which melts when heated to a predetermined temperature or higher. In the casting mold manufacturing method, the entire space 24 is filled with the WAX 28 (step S113). Thereafter, the wax 28 is solidified to form the wand 30 surrounding the core 18 around the wax 28. [ The lead type die 30 has basically the same shape as the casting intended for the portion formed by the WAX 28. [ Thereafter, in the casting manufacturing method, the lead type die 30 is separated from the dies 22a, 22b and the die spindle 32 is mounted (step S114). The sprue 32 is an inlet into which molten metal, which is a molten metal, is injected during casting. The mold manufacturing method is as described above, and the lead type die 30 formed of the WAX 28 including the core 18 and having the same shape as the casting is manufactured.

주형 제조 방법은 납형(30)을 제작하고 나서, 슬러리 도포(디핑)를 실시한다(단계 S18). 도 8은 납형에 슬러리를 도포하는 구성을 모식적으로 도시하는 설명도이다. 주형 제조 방법은 도 8에 도시되는 바와 같이, 슬러리(40)가 저류된 저류부(41)에 납형(30)을 침지시켜서 꺼낸 후, 건조를 실시한다(단계 S19). 이것에 의해, 납형(30)의 표면에 프라임층(101A)을 형성할 수 있다.In the casting mold manufacturing method, the lead type casting mold 30 is manufactured and then the slurry is applied (dipping) (step S18). 8 is an explanatory view schematically showing a configuration in which a slurry is applied to a lead type. As shown in Fig. 8, the casting mold 30 is immersed in the storage section 41 in which the slurry 40 is stored, and is then taken out, followed by drying (step S19). Thereby, the prime layer 101A can be formed on the surface of the lead type die 30.

여기서, 단계 S18에서 도포하는 슬러리는, 납형(30)에 직접 도포되는 슬러리이다. 이 슬러리(40)는, 알루미나 초미립자와 실리카 졸로 이루어지고, 소성 시 멀라이트가 되는 정밀 주조용 주형 슬러리를 이용한다. 이 슬러리(40)에는, 플라워로서 350 메쉬 정도의 내화성의 미립자, 예를 들면, 지르코니아(zirconia)를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 분산제로서 폴리카르복시산염을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 슬러리(40)에는, 소포제(실리콘계의 물질)나, 습윤성 개선제를 미량, 예를 들면 0.01% 첨가하는 것이 바람직하다. 습윤성 개선제를 첨가함으로써, 슬러리(40)의 납형(30)에의 부착성을 향상시킬 수 있다.Here, the slurry to be applied in step S18 is a slurry directly applied to the lead type die 30. [ The slurry (40) is a cast slurry for precise casting which is composed of alumina ultrafine particles and silica sol and becomes mullite upon firing. As the flour, it is preferable to use refractory fine particles of about 350 mesh, for example, zirconia, in the slurry (40). Further, it is preferable to use a polycarboxylic acid salt as a dispersant. It is preferable that a small amount, for example, 0.01% of an antifoaming agent (silicon-based material) or a wettability improver is added to the slurry 40. Adhesion of the slurry (40) to the lead (30) can be improved by adding the wettability improving agent.

주형 제조 방법은 도 8에 도시되는 바와 같이, 슬러리(40)로 슬러리 도포를 실시하여, 건조시켜서 프라임층(제 1 건조막)(101A)을 갖는 납형에 다시 슬러리 도포(디핑)를 실시한다(단계 S20). 도 9에 도시하는 바와 같이, 이 젖어 있는 슬러리의 표면에 스터코재(54)로서 지르콘 스터코 입자(평균 입경 0.8㎜)를 뿌리는 스터코잉을 실시한다(단계 S21). 그 후 슬러리층의 표면에 스터코재가 부착된 것을 건조시켜서, 프라임층(제 1 건조막)(101A) 위에 제 1 백업층(제 2 건조막)(104-1)을 형성하였다(단계 S22).As shown in Fig. 8, the slurry is coated with the slurry 40 and dried to again apply slurry (dipping) to the lead type having the prime layer (first dried film) 101A Step S20). As shown in Fig. 9, stuccoing is carried out by spraying zircon stucco particles (average particle size 0.8 mm) as the stucco material 54 on the surface of the wet slurry (step S21). Thereafter, the stuck coat adhered to the surface of the slurry layer was dried to form a first backup layer (second dried film) 104-1 on the prime layer (first dried film) 101A (Step S22) .

이 제 1 백업층(제 2 건조막)(104-1)의 형성 공정과 동일한 조작을 복수회(예를 들면, n:6회 내지 10회) 반복하는 판단을 실행한다(단계 S23). 소정 회수(n)의 제 n 백업층(104-n)을 적층시켜서(단계 S23:예), 복층 백업층(105A)이 형성된 두께가 예를 들면, 10㎜의 외측 주형이 되는 건조 성형체(106A)를 얻는다.(N: 6 to 10 times) the same operation as that for forming the first backup layer (second dried film) 104-1 (step S23). The n pre-formed backup layer 104-n of the predetermined number of times (n) is laminated (step S23: YES), and a dry formed article 106A ).

주형 제조 방법은, 프라임층(101A)과 복층 백업층(105A)의 복수 층이 형성된 건조 성형체(106A)를 얻고 나서, 해당 건조 성형체(106A)에 대해서 열처리를 실행한다(단계 S24). 구체적으로는, 외측 주형과 코어 사이에 있는 WAX를 제거하여, 다시 외측 주형과 코어를 소성시킨다. 이하, 도 10을 이용하여 설명한다. 도 10은 주형 제조 방법의 일부 공정을 모식적으로 도시하는 설명도이다. 주형 제조 방법은, 단계 S130에 도시되는 바와 같이, 프라임층(101A)과 복층 백업층(105A)의 복수 층이 형성된 외측 주형이 되는 건조 성형체(106A)를 오토클레이브(60)의 내부에 넣어서 가열한다. 오토클레이브(60)는 내부를 가압 증기로 채움으로써, 건조 성형체(106A) 내의 납형(30)을 가열한다. 이것에 의해, 납형(30)을 구성하는 WAX가 녹아서, 용해 WAX(62)가 건조 성형체(106A)로 둘러싸인 공간(64)으로부터 배출된다.In the casting mold manufacturing method, a dry molded body 106A in which a plurality of layers of a prime layer 101A and a multi-layer backup layer 105A are formed is subjected to a heat treatment on the dried molded body 106A (step S24). More specifically, the WAX between the outer mold and the core is removed, and the outer mold and the core are again fired. This will be described below with reference to FIG. Fig. 10 is an explanatory view schematically showing some steps of the mold manufacturing method. The mold manufacturing method is a method in which a dry molded body 106A to be an outer mold having a plurality of layers of a prime layer 101A and a multi-layer backup layer 105A is placed in an autoclave 60, as shown in step S130, do. The autoclave 60 heats the lead type die 30 in the dry formed body 106A by filling the inside with pressurized steam. As a result, the WAX constituting the lead type 30 is melted and the dissolved WAX 62 is discharged from the space 64 surrounded by the dry molded body 106A.

주형 제조 방법은, 녹은 WAX(62)를 공간(64)으로부터 배출하는 것에 의해, 단계 S131에 나타내는 바와 같이, 외측 주형이 되는 건조 성형체(106A)와 코어(18) 사이의 WAX가 충전되어 있던 영역에 공간(64)이 형성된 주형(72)이 제작된다. 그 후, 주형 제조 방법은, 단계 S132에 나타내는 바와 같이, 외측 주형이 되는 건조 성형체(106A)와 코어(18) 사이에 공간(64)이 형성된 주형(72)을 소성로(70)에서 가열한다. 이것에 의해, 주형(72)은 외측 주형이 되는 건조 성형체(106A)에 포함되는 물 성분이나 불필요한 성분이 제거되고, 게다가 소성되는 것에 의해 경화되어 외측 주형(61)이 형성된다. 주물 제조 방법은 이상과 같이 하여 주형(72)을 제작한다.The mold manufacturing method is a method in which the molten WAX 62 is discharged from the space 64 so that the area where the WAX between the dry molded body 106A serving as the outer mold and the core 18 A mold 72 having a space 64 formed therein is fabricated. Thereafter, as shown in step S132, the mold manufacturing method heats the mold 72, in which the space 64 is formed between the dry molded body 106A and the core 18, as the outer mold, in the baking furnace 70, as shown in step S132. As a result, the casting mold 72 is cured by removing the water component and unnecessary components contained in the dried molded product 106A to be the outer mold, and further fired to form the outer mold 61. [ The casting mold 72 is manufactured as described above.

도 3과 도 11을 이용하여 주조 방법의 설명을 계속한다. 도 11은 주조 방법의 일부 공정을 모식적으로 도시하는 설명도이다. 주조 방법은 단계 S1에서 주형을 제작하면, 주형의 예열을 실시한다(단계 S2). 예를 들면, 주형을 노(진공로, 소성로) 내에 배치하여, 800℃ 이상 900℃ 이하까지 가열한다. 예열을 실시하는 것에 의해, 주물의 제조 시에 주형에 용탕(녹은 금속)을 주입하였을 때에 주형이 손상되는 것을 억제할 수 있다.The description of the casting method will be continued using Figs. 3 and 11. Fig. Fig. 11 is an explanatory view schematically showing some steps of the casting method. In the casting method, when a mold is manufactured in step S1, the mold is preheated (step S2). For example, the mold is placed in a furnace (vacuum furnace, firing furnace) and heated to 800 ° C or higher and 900 ° C or lower. The preheating can prevent the mold from being damaged when the molten metal (molten metal) is injected into the mold at the time of manufacturing the casting.

주조 방법은 주형을 예열하고 나서, 주탕(注湯)을 실시한다(단계 S3). 즉, 도 11의 단계 S140에 나타내는 바와 같이, 용탕(80), 즉 용해한 주물의 원료(예를 들면, 강철)를 주형(72)의 개구로부터 외측 주형(61)과 코어(18) 사이에 주입한다.In the casting method, the mold is preheated and pouring is performed (step S3). That is, as shown in step S140 in FIG. 11, the molten metal 80, that is, the molten cast material (for example, steel) is injected from the opening of the mold 72 into the space between the outer mold 61 and the core 18 do.

주조 방법은 주형(72)에 따른 용탕(80)을 고체화시키고 나서, 외측 주형(61)을 제거한다(단계 S4). 즉, 도 11의 단계 S141에 나타내는 바와 같이, 주형(72)의 내부에서 용탕(80)이 굳어서 주물(90)이 되면, 외측 주형(61)을 분쇄하여 파편(61a)으로서 주물(90)로부터 분리된다.The casting method is to solidify the molten metal 80 along with the mold 72 and then to remove the outer mold 61 (step S4). That is, as shown in step S141 of FIG. 11, when the molten metal 80 hardens in the mold 72 and becomes the casting 90, the outer mold 61 is crushed and removed from the casting 90 as fragments 61a Separated.

주조 방법은 외측 주형(61)을 주물(90)로부터 제거하고 나서, 탈코어 처리를 실행한다(단계 S5). 즉, 도 11의 단계 S142에 도시되는 바와 같이, 오토클레이브(92)의 내부에 주물(90)을 넣어서 탈코어 처리를 실행하는 것에 의해, 주물(90)의 내부의 코어(18)를 용해하고, 용해된 용해 코어(94)를 주물(90)의 내부로부터 배출한다. 구체적으로는 오토클레이브(92)의 내부에서 주물(90)을 알칼리 용액에 투입하고, 가압, 감압을 반복하는 것에 의해, 주물(90)로부터 용해 코어(94)를 배출한다.In the casting method, the outer mold 61 is removed from the casting 90, and then the decoupling treatment is performed (step S5). That is, as shown in step S142 of FIG. 11, the core 90 inside the casting 90 is melted by performing the decoupling treatment by inserting the casting 90 into the autoclave 92 , And the molten dissolving core 94 is discharged from the inside of the casting 90. Concretely, the casting 90 is put into the alkaline solution in the autoclave 92, and the molten core 94 is discharged from the casting 90 by repeating the pressurization and depressurization.

주조 방법은 탈코어 처리를 실시하고 나서, 마무리 처리를 실시한다(단계 S6). 즉, 주물(90)의 표면이나 내부에 마무리 처리를 실시한다. 또한, 주조 방법에서는, 마무리 처리와 함께 주물의 검품을 실행한다. 이것에 의해, 도 11의 단계 S143에 나타내는 바와 같이, 주물(100)을 제조할 수 있다.In the casting method, a decolorizing treatment is performed and then a finishing treatment is performed (step S6). That is, the surface or the interior of the casting 90 is subjected to a finishing treatment. Further, in the casting method, the inspection of the casting is carried out together with the finishing treatment. As a result, as shown in step S143 of Fig. 11, the casting 100 can be manufactured.

본 실시형태의 주조 방법은, 이상과 같이, WAX(왁스)를 이용한 로스트 왁스 주조법을 이용하여 주형을 제작하고, 주물을 제작한다. 여기서, 본 실시형태의 주형 제조 방법, 주조 방법 및 주형은, 주형의 외측의 부분인 외측 주형을 슬러리로서 지르코니아 초미립자를 이용하여 내주면이 되는 프라임층(최초층인 제 1 건조막)(101A)을 형성하고, 이 프라임층(101A)의 외부에 복수 층의 백업층(105A)을 형성한 다층 구조로 하고 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 프라임층으로서 스터코재를 첨가한 프라임 슬러리층(101A)과 프라임 스터코층(101b)으로 이루어지는 프라임층(101B)으로 해도 좋다(도 2 참조).In the casting method of the present embodiment, casting is made by using a cast wax casting method using WAX (wax) as described above. Here, in the casting method, the casting method, and the casting mold of the present embodiment, the outer mold that is a portion of the outer side of the casting mold is used as a slurry and a prime layer (first dry film as a first layer) 101A serving as an inner circumferential surface by using zirconia ultra- And a plurality of backup layers 105A are formed outside the prime layer 101A. As described above, the prime layer 101B made of the prime stoker layer 101b and the prime slurry layer 101A to which the stator element is added may be used as the prime layer (see Fig. 2).

(실시예 1)(Example 1)

이하, 실시예를 이용하여 본 실시형태의 주형 제조 방법 및 주조 방법에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 실시예에서는, 외측 주형이 형성되기 전의 납형을 폭 30㎜, 두께 8㎜, 길이 300㎜의 부재로 하고, 이 납형에 슬러리층으로 이루어지는 프라임층(제 1 건조막), 슬러리와 스터코재에 의한 복층의 백업층을 형성하여 주형을 제작했다.Hereinafter, the casting method and the casting method of the present embodiment will be described using the embodiments. In the following examples, the lead type before the outer mold was formed was a member having a width of 30 mm, a thickness of 8 mm, and a length of 300 mm, and a prime layer (first dried film) composed of the lead type slurry layer, A multi-layer backup layer made of a stamper material was formed to prepare a mold.

고순도 초미립의 알루미나(Al2O3, 비표면적 10㎡/g, 입경 약 0.5㎛)의 슬러리를 분산제로서 폴리카본산 암모늄을 이용하고, 볼 밀을 이용하여 24시간 혼련(混練)하여 슬러리화하였다. 얻어진 알루미나 슬러리의 고형분 농도는 30wt%이다.A slurry of high purity ultrafine alumina (Al 2 O 3 , specific surface area of 10 m 2 / g, particle size of about 0.5 μm) was dispersed by using a polycarbonate as a dispersant and kneaded using a ball mill for 24 hours to form a slurry Respectively. The solid content concentration of the obtained alumina slurry was 30 wt%.

이 알루미나 슬러리에서는, 분산 처리의 결과, 알루미나 입자는 0.5㎛에 단일 분산되어 있는 것이 확인되었다.In this alumina slurry, as a result of the dispersion treatment, it was confirmed that the alumina particles were uniformly dispersed at 0.5 mu m.

또한, 실리카 졸(SiO2, 입경 0.02㎛, 고형분 농도 30%)을 준비하였다.Further, to prepare a silica sol (SiO 2, particle diameter 0.02㎛, solid concentration 30%).

소성 시, 멀라이트(3Al2O3·2SiO2)의 배합이 되도록, 알루미나 슬러리:실리카 졸=306:120(3Al2O3의 분자량은 3×102=306, 2SiO2의 분자량은 2×60=120)이 되도록 배합한 슬러리를 미리 조합하였다.During firing, the alumina slurry: silica sol = 306: 120 (molecular weight of 3Al 2 O 3 = 3 × 102 = 306, molecular weight of 2SiO 2 = 2 × 60 (3Al 2 O 3 · 2SiO 2 ) = 120). The slurry was previously combined.

이 때, 혼합해도 침전의 발생은 확인되지 않았다.At this time, occurrence of precipitation was not confirmed even when mixed.

이 배합 슬러리에, 플라워로서 350 메쉬의 지르콘 분말을 첨가하여, 정밀 주조용 주형 슬러리로 하였다.To this blended slurry, zircon powder of 350 mesh was added as a flower to obtain a mold slurry for precision casting.

또한, 동시에, 소포제로서 실리콘계의 것을 0.01%, 습윤성 개선제를 0.01% 첨가하여, 사용 슬러리로 하였다.At the same time, 0.01% of silicone and 0.01% of wettability improver were added as a defoaming agent to obtain a slurry for use.

폭 30㎜, 두께 8㎜, 길이 300㎜의 왁스체를 준비하고, 얻어진 슬러리에 왁스체를 침지시키고, 끌어올려서 왁스 표면에 사용 슬러리를 부착시킨 후, 여분의 사용 슬러리를 낙하시키고, 건조시키는 것에 의해 왁스체의 표면에 슬러리의 프라임층(제 1 건조막)을 얻었다.A wax body having a width of 30 mm, a thickness of 8 mm and a length of 300 mm was prepared, the wax body was immersed in the obtained slurry, and the used slurry was attached to the surface of the wax and then the excess used slurry was dropped and dried Thereby obtaining a prime layer (first dried film) of the slurry on the surface of the wax body.

다음에, 제 2 건조막을 얻기 위해, 프라임층을 갖는 왁스체를 슬러리에 침지시킨 후, 끌어올려서 여분의 사용 슬러리를 낙하시켰다.Next, in order to obtain the second dried film, the wax body having the prime layer was immersed in the slurry and then pulled up to drop the excess used slurry.

젖어 있는 슬러리에, 평균 입자계 0.8㎜의 지르콘 스터코 입자를 부착시킨 후 건조시켜서, 제 2 건조막(제 1 백업층)을 형성하였다.Zircon stucco particles having an average particle size of 0.8 mm were adhered to the wet slurry and then dried to form a second dried film (first backup layer).

이 제 2 건조막(제 1 백업층)의 형성과 동일한 조작을 6회 반복하여 복층의 백업층을 갖는 두께 약 10㎜의 성형체를 얻었다.The same operation as the formation of the second dried film (first backup layer) was repeated six times to obtain a molded article having a thickness of about 10 mm and having a multi-layered backup layer.

이 얻어진 건조 성형체를 150℃의 오토클레이브에 넣고서, 왁스를 융해하고, 배출하였다.The obtained dry molded article was placed in an autoclave at 150 캜, and the wax was melted and discharged.

그 다음에, 이 형을 1000℃에서 열처리하여, 실시예 1의 주형을 얻었다.Then, this mold was heat-treated at 1000 ° C to obtain a mold of Example 1.

[비교예][Comparative Example]

비교를 위해, 종래와 동일한 실리카 졸(입경 2㎚ 정도의 구 형상 실리카 입자가 분산된 액)을 사용한 슬러리를 이용하여 실시예와 동일한 조작을 실행하여 비교예의 주형도 동시에 제작하였다.For the sake of comparison, the same operations as those of the examples were carried out using a slurry using the same silica sol (liquid in which spherical silica particles having a particle size of about 2 nm was dispersed), which was the same as the conventional one,

[시험][exam]

얻어진 실시예 1의 주형 및 비교예의 주형으로부터, 10㎜×50㎜, 두께 5㎜의 강도 시험편을 가공하여, 고온 강도 시험을 실시하였다.From the obtained molds of Example 1 and the molds of the comparative examples, strength test pieces each having a size of 10 mm x 50 mm and a thickness of 5 mm were processed and subjected to a high temperature strength test.

1500℃의 강도 시험에서는, 종래의 실리카 졸을 사용한 것에서는 연화의 거동이 확인되었다.In the strength test at 1500 캜, the behavior of softening was confirmed in the case of using a conventional silica sol.

또한, 그 결과, 비교예의 시험편의 절단은 명료하지 않고 구부러저 버렸다. 이것에 대해, 본 실시예의 멀라이트(3Al2O3·2SiO2)가 되는 배합의 슬러리(스터코재로서 지르콘 입자)를 사용한 시험편은 변형도 없고, 100㎫에서의 파단(破斷)이 있었다.As a result, cutting of the test piece of the comparative example was not clear but bent. On the other hand, this embodiment mullite (3Al 2 O 3 · 2SiO 2 ) The test piece used for the slurry (zircon particles as a master kojae) of the formulation that is without any modification, there was a breakage (破斷) in 100㎫.

여기서, 강도 시험은 JIS R 1601에 의한 「세라믹스의 굴곡 강도(1981)」에 준거하여 시행하였다.Here, the strength test was carried out in accordance with "Flexural strength of ceramics (1981)" according to JIS R 1601.

본 시험 결과에 의해, 바인더를 소성 시, 내열성이 높은 멀라이트(융점 1,885℃)가 되는 슬러리로 하고, 스터코재를 지르콘 입자(융점 2,715℃)로 하는 것에 의해, 종래의 실리카 졸 사용에 대해서 내열 온도가 향상하고, 일방향 응고 블레이드 제조에 있어서의 고온(1550℃)에서 장시간 보지하였을 경우에서도 변형이 생기지 않는 주형을 얻을 수 있었다.According to the results of this test, when the binder is used as a slurry which becomes mullite having a high heat resistance (melting point 1,885 ° C) at firing and zircon particles (melting point 2,715 ° C) as the stator material, A mold was obtained in which the temperature was improved and deformation did not occur even when the unidirectional solidification blade was held at a high temperature (1550 DEG C) for a long time.

(실시예 2)(Example 2)

실시예 1에 있어서, 플라워로서 지르콘 분말 대신에, 350 메쉬의 알루미나 분말을 첨가하여, 정밀 주조용 주형 슬러리로 하였다.In Example 1, 350 mesh alumina powder was added as a flower in place of zircon powder to obtain a mold slurry for precision casting.

또한, 스터코재로서 평균 입경 0.8㎜의 알루미나 스터코 입자를 이용한 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 조작하여, 실시예 2의 주형을 얻었다.A mold of Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that alumina stucco particles having an average particle diameter of 0.8 mm were used as the stucco material.

[시험][exam]

얻어진 실시예 2의 주형 및 비교예의 주형으로부터, 10㎜×50㎜, 두께 5㎜의 강도 시험편을 가공하여, 실시예 1와 동일한 고온 강도 시험을 실시하였다.From the obtained molds of Example 2 and the molds of the comparative examples, strength test pieces each having a size of 10 mm x 50 mm and a thickness of 5 mm were processed and subjected to the same high temperature strength test as in Example 1.

본 실시예의 멀라이트가 되는 슬러리(스터코재로서 알루미나 입자)를 사용한 시험편은 변형도 없고, 100㎫에서의 파단이 있었다.The test piece using the slurry to be mullite (alumina particles as the stucco material) of this example was free from deformation and had a fracture at 100 MPa.

본 시험 결과에 의해, 바인더를 소성 시, 내열성이 높은 멀라이트(융점 1,885℃)가 되는 슬러리로 하고, 스터코재를 알루미나 입자(융점 2,070℃)로 하는 것에 의해, 종래의 실리카 졸 사용에 대해서 내열 온도가 향상하고, 일방향 응고 블레이드 제조에 있어서의 고온(1550℃)에서 보지에서도 변형이 생기지 않는 주형을 얻을 수 있었다.According to the result of the test, the binder is made into a slurry which becomes a mullite having a high heat resistance (melting point 1,885 ° C) upon firing and an alumina particle (melting point 2,070 ° C) The temperature was improved, and a mold was obtained in which deformation did not occur even at the high temperature (1550 DEG C) in the production of the unidirectional solidification blade.

이상으로부터, 바인더를 입경 1.0㎛ 이하의 단일 분산하여 이루어지는 알루미나 초미립자와 실리카 졸로 이루어지고, 소성 시, 내열성이 높은 멀라이트가 되는 정밀 주조용 주형 슬러리를 슬러리로 하고, 지르콘 분말 또는 알루미나 분말의 스터코재로 하는 것에 의해, 종래의 실리카 졸을 사용하였을 경우보다, 얻어진 주형의 내열 온도가 향상하고, 일방향 응고 블레이드 제조에 있어서의 고온(1,550℃)에서 장시간 보지하였을 경우에서도 변형이 생기지 않는 주형을 얻을 수 있었다.From the above, it can be seen that the slurry for precision casting is made of zircon powder or alumina powder as a slurry, which is composed of alumina ultrafine particles and silica sol which are monodispersed with a particle diameter of 1.0 탆 or less and which becomes mullite having high heat resistance at firing, It is possible to obtain a mold in which the heat resistance temperature of the obtained mold is improved and the mold is not deformed even when it is held at a high temperature (1,550 DEG C) for a long time in the production of the unidirectional solidifying blade there was.

12, 22a, 22b : 금형 12a : 볼록부
14, 26 : 화살표 16 : 세라믹 슬러리
18 : 코어(중자) 20, 70 : 소성로
24, 64 : 공간 28 : WAX(밀랍)
30 : 납형 32 : 탕구
40 : 슬러리 60, 92 : 오토클레이브
61 : 외측 주형 61a : 파편
62 : 용해 WAX 72 : 주형
80 : 용탕 90, 100 : 주물
94 : 용해 코어 101A, 101B : 프라임층
102 : 슬러리층 103 : 스터코층
104-1 : 제 1 백업층 104-n 제 n 백업층
105A, 105B : 복층 백업층
12, 22a, 22b: mold 12a:
14, 26: arrow 16: ceramic slurry
18: core (core) 20, 70: baking furnace
24, 64: Space 28: WAX (beeswax)
30: lead type 32: sprue
40: slurry 60, 92: autoclave
61: outer mold 61a: fragment
62: Dissolution WAX 72: Mold
80: molten metal 90, 100: casting
94: dissolution core 101A, 101B: prime layer
102: Slurry layer 103: Stoker layer
104-1: first backup layer 104-n first backup layer
105A and 105B: a multi-layer backup layer

Claims (6)

주물의 제조에 이용하는 정밀 주조용 주형에 있어서,
상기 주물의 내부의 공동 부분에 대응하는 형상의 코어와,
상기 주물의 외주면의 형상에 대응하는 외측 주형을 갖고,
상기 외측 주형은, 내주면에 형성되고, 입경 1.0㎛ 이하의 단일 분산하여 이루어지는 알루미나 초미립자와 실리카 졸로 이루어지고, 소성 시 멀라이트가 되는 정밀 주조용 주형 슬러리를 이용하여 건조시켜서 이루어지는 슬러리막으로 이루어지는 프라임층과,
상기 프라임층의 외측에 형성되고, 상기 정밀 주조용 주형 슬러리로 이루어지는 슬러리층과, 상기 슬러리층에 스터코재를 부착한 스터코층에 의해 형성하고, 건조시켜서 이루어지는 백업층을 복수회 형성하여 구성되는 복층 백업층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는
정밀 주조용 주형.
In a mold for precision casting used in the production of a casting,
A core having a shape corresponding to a cavity portion inside the casting,
And an outer mold corresponding to the shape of the outer circumferential surface of the casting,
The outer mold has a prime layer formed of a slurry film which is formed on the inner circumferential surface and is made of a slurry of fine alumina fine particles having a particle diameter of 1.0 탆 or less and silica sol and which is dried using a precision casting slurry for mulling at firing and,
A plurality of backup layers formed on the outer side of the prime layer and formed by a slurry layer made of the cast slurry for precise casting and a stator layer having a stator material adhered to the slurry layer and dried, And a backup layer.
Precision casting molds.
제 1 항에 있어서,
상기 정밀 주조용 주형 슬러리에 평균 입경이 50㎛ 이하의 지르콘 분말, 알루미나 분말 중 어느 한쪽을 포함하고,
상기 스터코재가 평균 입경이 0.5㎜ 이상의 지르콘 스터코 입자, 알루미나 스터코 입자 중 어느 한쪽인 것을 특징으로 하는
정밀 주조용 주형.
The method according to claim 1,
Wherein the precursor casting mold slurry contains either zircon powder or alumina powder having an average particle size of 50 mu m or less,
Characterized in that the stator core material is any one of zircon stucco particles and alumina stucco particles having an average particle diameter of 0.5 mm or more
Precision casting molds.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 프라임층이 정밀 주조용 주형 슬러리로 이루어지는 슬러리층에, 스터코재를 부착한 스터코층을 갖는 것을 특징으로 하는
정밀 주조용 주형.
3. The method according to claim 1 or 2,
Characterized in that the prime layer has a stucco layer to which a stucco material is adhered in a slurry layer made of a cast slurry for precision casting
Precision casting molds.
주물의 제조에 이용하는 정밀 주조용 주형의 제조 방법에 있어서,
정밀 주조용 납형을, 입경 1.0㎛ 이하의 단일 분산하여 이루어지는 알루미나 초미립자와 실리카 졸로 이루어지고, 소성 시 멀라이트가 되는 정밀 주조용 주형 슬러리에 침지시키고, 끌어올린 후 건조시켜서, 납형의 표면에 슬러리막으로 이루어지는 프라임층을 형성하는 제 1 성막 공정과,
상기 프라임층을 형성한 납형을, 상기 정밀 주조용 주형 슬러리에 침지시키고, 끌어올린 후, 슬러리 표면에 스터코재를 뿌리고, 그 후 건조시켜서 백업층을 형성하는 제 2 성막 공정과,
상기 제 2 성막 공정의 백업층을 형성하는 공정을 복수회 반복하여, 복층 백업층을 형성한 성형체를 얻는 성형체 형성 공정과,
얻어진 성형체로부터 납형의 왁스를 융해·제거하는 탈왁스 공정과,
탈왁스 후의 성형체를 소성 처리하여, 주형을 얻는 주형 소성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는
정밀 주조용 주형의 제조 방법.
1. A method for producing a mold for precision casting, which is used for producing a casting,
Precise casting lead type is immersed in a cast slurry for precise casting which is composed of alumina ultrafine particles and silica sol which are monodispersed with a particle size of not more than 1.0 탆 and which becomes mullite upon firing and is pulled up and dried to obtain a slurry film A first film forming step of forming a prime layer composed of a first film,
A second film forming step of immersing the lead type mold having the prime layer formed thereon in a mold slurry for precise casting and pulling up the resin, then spraying the stucco material on the surface of the slurry,
A step of forming a backup layer in the second film formation step is repeated a plurality of times to form a molded body having a multi-layer backup layer formed thereon,
A dewaxing step of melting and removing the lead-type wax from the obtained molded article,
And a firing step of firing the dewaxed molded body to obtain a mold,
Method for manufacturing molds for precision casting.
제 4 항에 있어서,
상기 제 1 성막 공정 시, 상기 정밀 주조용 주형 슬러리로 이루어지는 슬러리층에, 스터코재를 부착하여 스터코층을 형성하고, 그 후 건조시키는 것을 특징으로 하는
정밀 주조용 주형의 제조 방법.
5. The method of claim 4,
Characterized in that, in the first film forming step, a stucco material is adhered to the slurry layer made of the cast slurry for precision casting to form a stucco layer, and then the stucco layer is dried
Method for manufacturing molds for precision casting.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 정밀 주조용 주형 슬러리의 분산제가 폴리카르복시산염인 것을 특징으로 하는
정밀 주조용 주형의 제조 방법.
The method according to claim 4 or 5,
Characterized in that the dispersant of the cast slurry for precision casting is a polycarboxylic acid salt
Method for manufacturing molds for precision casting.
KR1020157008964A 2012-10-09 2013-10-07 Mold for precision casting, and method for producing same KR101657022B1 (en)

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