KR20210074515A - 소실모형 주조방법에 의한 조형물 제조방법 - Google Patents

Abstract

소실모형을 제작하는 단계와, 제작된 소실모형을 n 등분하여 분리하는 단계와, 분리된 소실모형을 각각 가공하는 단계와, 분리하여 가공된 소실모형들 각각을 주형에 안착하는 단계와, 주형 내에서 가공된 소실모형을 제외한 공간에 충진재를 충진하는 단계와, 주형 내로 용탕을 주입하여 소실모형을 소실되도록 하는 용탕 주입단계와, 주입된 용탕을 냉각하는 단계와, 용탕이 냉각되어 굳어진 후 주형 및 충진재를 제거하는 단계 및 용탕이 냉각되어 굳어진 분할 제작된 조형물들을 조립하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 소실모형 주조방법에 의한 조형물 제조방법이 개시된다.

Description

소실모형 주조방법에 의한 조형물 제조방법{A MANUFACTURING METHOD FOR SCULPTURE USING A PATTERN IN THE PROCESS OF EVAPORATIVE PATTERN CASTING}

본 발명은 소실모형 주조방법에 의한 조형물 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대형의 조형물을 소실모형 주조방법에 의해 제조하는 소실모형 주조방법에 의한 조형물 제조방법에 관한 것이다.

소실모형 주조(evaporative pattern casting)는, 주조방법의 일종으로서, 풀 몰드 주조라고도 불린다.

이러한 소실모형 주조방법에 대해 설명하면, 우선 용탕의 열에 의해 소실되는 소실성 재료로 모형(pattern)을 만든다. 이러한 소실성 모형을 소실모형이라 한다. 이후, 소실모형을 매립한 사형(충진재)을 만들고, 그 사형의 캐비티에 용탕을 흘려 넣는다. 여기서 캐비티는 사형 중에 소실모형이 차지하는 공간을 의미한다. 용탕을 부어 넣으면, 소실모형이 용탕의 열에 의해 소실(용융 또는 소실)되어, 소실모형이 차지하고 있던 공간이 용탕으로 채워진다. 용탕이 식어 고화된 후, 사형을 부수면, 소실모형과 동일한 형상의 주조 구조물이 완성된다.

그런데, 상기와 같은 방법으로 조형물을 제조할 때, 조형물의 사이즈가 커지게 되면, 그 무게가 기하급수적으로 증가하게 되는 문제점이 있다. 그로 인하여, 제조된 주조 성형물을 설치 및 운반에 어려움이 있고, 설치시에는 하중을 견디기 위한 별도의 튼튼한 지지 구조물이 필요하게 되어 비용이 증가하고, 유지 관리가 어려운 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허 제10-2013-0080845호

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 대용량의 조형물을 경량으로 제작할 수 있도록 개선된 소실모형 주조방법에 의한 조형물 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 소실모형 주조방법에 의한 조형물 제조방법은, 소실모형을 제작하는 단계; 제작된 소실모형을 n 등분하여 분리하는 단계; 분리된 소실모형을 각각 가공하는 단계; 분리하여 가공된 소실모형들 각각을 주형에 안착하는 단계; 상기 주형 내에서 상기 가공된 소실모형을 제외한 공간에 충진재를 충진하는 단계; 상기 주형 내로 용탕을 주입하여 상기 소실모형을 소실되도록 하는 용탕 주입단계; 주입된 용탕을 냉각하는 단계; 용탕이 냉각되어 굳어진 후 상기 주형 및 충전재를 제거하는 단계; 및 상기 용탕이 냉각되어 굳어진 분할 제작된 조형물들을 조립하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이로써, 대형 조형물을 경량으로 용이하게 제작할 수 있다.

여기서, 상기 분할된 소실모형 가공단계는, 분할된 소실모형의 내부를 파내어 내부 공간을 확보하는 단계; 및 분할된 소실모형들 각각의 단부에 서로 키 결합 가능한 제1 및 제2조립부;를 형성하는 단계;를 포함하는 것이 좋다.

이로써, 분할 제작된 조형물을 이용하게 조립할 수 있다.

또한, 상기 제1조립부는, 상기 분할된 소실모형의 단부로부터 인입 형성된 조립홈; 상기 조립홈에 연결되며 하부로 좁은 폭으로 연장되는 걸림홈; 및 상기 걸림홈의 양측에 위치하며 상기 조립홈의 바닥에서 돌출되는 걸림턱;을 포함하고,

상기 제2조립부는, 상기 소실모형의 단부에서 돌출되게 형성되며, 상기 걸림홈에 대응되는 폭을 가지는 돌기부; 및 상기 돌기부의 끝단에서 확장되며, 상기 조립홈의 폭이 대응되는 폭으로 형성되는 걸림부;를 포함하며,

상기 걸림부가 상기 조립홈으로 십입된 상태에서, 상기 걸림턱에 마주하도록 이동시키면, 상기 걸림부가 상기 걸림턱에 걸려서 키 결합된 상태를 유지할 수 있는 것이 좋다.

이로써, 분할 제작된 조형물을 제1 및 제2조립부를 키 결합방식으로 결합하여 완전체 조형물을 현장에서 용이하게 조립 및 설치 제작할 수 있다.

또한, 상기 분할 제작된 조형물들을 제1 및 제2조립부를 이용하여 키 결합한 후에, 결합부위를 용접에 의해 접합시키는 단계를 더 포함하는 것이 좋다.

이로써, 분할 제작되어 조립된 대형 조형물이 분리되지 않도록 견고하게 조립 결합하여 설치할 수 있다.

본 발명의 소실모형 주조방법에 의한 조형물 제조방법에 의하면, 대형의 조형물을 경량으로 용이하게 제작이 가능하다.

특히, 대형의 소실모형을 분할한 뒤, 내부 공간을 비우고, 서로 결합 가능한 제1 및 제2조립부를 각각 가공 성형하여 분할된 조형물을 소실모형 주조 방법에 의해 제작함으로써, 분할 제작된 조형물을 용이하게 접합하여 대형의 완전체 조형물을 용이하게 제작할 수 있게 된다.

따라서, 조형물의 제조비용을 절감하고, 제작된 조형물 운반 및 설치하는데 따른 작업이 용이하게 되어, 실치 비용과 유지 관리 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소실모형 주조방법에 의한 조형물 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 제조된 소실모형을 나타내 보인 도면이다.
도 3은 도 2의 소실모형을 분할한 상태를 보인 도면이다.
도 4는 도 3과 같이 분할된 소실모형을 가공한 상태를 보인 단면도이다.
도 5a는 도 4의 제1 및 제2조립부를 나타내 보인 부분 단면도이다.
도 5b는 도 4에 도시된 제1 및 제2조립부를 정면에서 보인 도면이다.
도 5c는 도 5a의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도이다.
도 6은 분할 가공된 소실모형을 주형 내부에 안착한 상태를 보인 도면이다.
도 7은 주형 내부에 충진재를 충진한 상태를 보인 도면이다.
도 8은 주형 내부로 용탕을 주입하는 상태를 보인 도면이다.
도 9는 소실모형이 소실되어 굳어진 용탕에 의해 분할 제작된 조형물을 나타내 보인 단면도이다.
도 10은 도 9의 분할 제작된 조형물들을 조립한 상태를 보인 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 소실모형 주조방법에 의한 조형물 제조방법을 자세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 소실모형 주조방법에 의한 조형물 제조방법은, 소실 모형(100)을 제작하는 단계(S10)와, 제작된 소실 모형(100)을 n 등분하여 분리하는 단계(S11)와, 분리된 소실 모형(110,120)을 각각 가공하는 단계(S12), 분리하여 가공된 소실 모형들(110',120') 각각을 주형(10)에 안착하는 단계(S13), 주형(10) 내에서 소실모형(110',120')을 제외한 공간에 충진재(20)를 충진하는 단계(S14), 상기 주형(10) 내로 용탕을 주입하여 상기 소실 모형(110',120')을 소실되도록 하는 용탕 주입단계(S15), 주입된 용탕을 냉각하는 단계(S16), 용탕이 냉각되어 굳어진 후 상기 주형(10) 및 충진재(20)를 제거하는 단계(S17), 상기 용탕이 식어 굳어진 분할 제작된 조형물들(210,220)을 조립하는 단계(S18), 조립된 분할 제작된 조형물들(210,220)의 접합부를 용접하여 고정하는 단계(S19) 및 완전체 조형물(200)을 제작하는 완료하는 단계(S20)를 구비한다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 원하는 조형물의 형상에 대응되는 소실 모형(100)을 제작한다(S10), 상기 소실 모형(100)은 실질적으로 최종적으로 완성될 조형물(200)과 동일한 형상으로 이루어진다. 이러한 소실 모형(100)은 합성수지, 특히 발포 스티롤로 이루어지는 것이 바람직하다.

다음으로, 소실 모형(100)을 사이즈에 따라서 n 등분하여 분리한다(S11). 조형물의 사이즈가 기준 사이즈 이상의 대형이거나, 복잡한 구조를 가지면 복수로 분리될 수 있도록 분할 커팅하여 복수의 분리된 소실 모형(110',120')을 제작한다.

본 발명의 실시예에서는 소실 모형(100)을 도 3과 같이, 2 등분하여 2개의 소실모형(110,120)으로 분리하여 조형물을 제조하는 방법으로 설명하기로 한다.

다음으로 분리된 소실 모형(110',120') 각각을 가공한다(S12). 즉, 소실 모형들(110',120') 각각을 소정 두께만 남기고 내부 공간(110a,120a)이 생기도록 파내어 제거하고, 절개된 단부(111,121)에는 각각 제1 및 제2조립부(113,123)을 형성한다.

여기서, 상기 제1 및 제2조립부(113,123)는 실제 분할 제작된 조형물(210,220; 도 9 참조)을 결합할 때 사용하기 위한 것이다. 제1 및 제2조립부(113,123) 각각은 서로 상보적으로 키 결합되는 암, 수 결합되는 구조를 가지는 것이 좋다. 일예로서, 제1조립부(112)는 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 소실 모형(110')의 단부(111)로부터 소정 깊이로 인입된 조립홈(113a)과, 조립홈(113a)에 연결되며 하부로 좁은 폭으로 연장되는 걸림홈(113b) 및 걸림홈(113b)의 양측에 위치하며 조립홈(113a)의 바닥에서 돌출되는 걸림턱(113c)을 가진다.

상기 제2조립부(123)는 소실 모형(120')의 단부(121)에서 돌출되게 형성되는 돌기부(123a)와, 돌기부(123a)의 끝단에서 확장되는 걸림부(123b)를 가진다. 돌기부(123a)의 폭은 걸림홈(113b)의 폭이 대응되며, 걸림부(123b)의 폭은 조립홈(113a)의 폭에 대응되게 형성된다. 따라서, 걸림부(123b)가 조립홈(113a)으로 삽입된 상태에서, 걸림턱(113c)에 마주하도록 걸림홈(113b) 쪽으로 이동시키면, 걸림부(123b)가 걸림턱(113c)에 걸려서 빠지지 않고 키 결합된 상태를 유지할 수 있다.

상기 구성을 가지는 제1 및 제2조립부(113,1230 각각을 각각의 소실 모형(110',120')이 일정 간격으로 복수 형성하는 것이 좋다.

상기와 같이 소실모형((110',120')을 가공한 뒤, 도 6과 같이 준비된 주형(10) 각각에 소실 모형(110',120')을 각각 넣어서 안착한다(S13).

이어서 각 주형(10)과 소실 모형(110',120') 내부에 충진재(20)를 충진한다(S14). 상기 충진재로는 모래 등이 사용될 수 있다.

충진재(20)를 주형(10)과 소실 모형(110',120')의 내부 공간에 충진한 후에, 도 7과 같이, 주형(10)의 탕구를 통해서 주형(10) 내부로 용탕을 주입하여 소실 모형(110',120')을 제거한다(S15). 그러면, 주입되는 용탕이 소실 모형(110',120')이 차지하고 있던 공간을 대체하여 차지하게 되면서 소실 모형(110',120')은 소실된다.

용탕 주입 후, 주입된 용탕이 굳어지도록 일정 시간 냉각시킨다(S16).

냉각되어 용탕이 굳어진 후에, 주형(10) 내에는 굳어진 분할 제작된 조형물(210,220)이 각각 남게 된다. 그러면, 주형(10)과 충진재(20)를 제거하여 도 9와 같이, 굳어진 분할 조형물(210,220)을 획득한다. 상기 분할 조형물(210,220) 각각은 상기 소실 모형(110',210')과 동일한 형상을 갖게 된다. 따라서, 분할 제작된 조형물(210,220)에는 앞서 설명한 제1 및 제2조립부(113,123)에 대응되는 제1 및 제2조립부(213,223)가 동일하게 구비된다.

이어서, 상기와 같이 제작된 분할 제작된 조형물(210,220)을 제1 및 제2조립부(213,223)를 이용하여 키 결합하는 방식으로 도 10과 같이 조립한다(S18). 이러한 조립과정은 각각 분할 제작된 조형물(210,220)을 각각 별개로 운반하여 설치 현장에서 조립하여 설치할 수 있다.

그리고 바람직하게는 분할 조립된 분할 조형물(210,20)의 접합부위를 용접에 의해 추가로 견고하게 접합하여 분리되지 않도록 고정하는 것이 좋다(S19).

그리고 최종적으로 제1 및 제2조립부(213,223)에 의한 접합부위와 분할 조형물(210,220)의 외표면을 가공 처리하여 최종적으로 완전체 조형물(200)을 제작할 수 있다(S20). 상기 단계에서는 완전체 조형물(200)의 표면을 그라인딩 가공하거나, 도색 처리하는 등의 추가 가공공정을 거칠 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 소실모형 주조방법에 의한 조형물 제조방법에 의하면, 대형 조형물을 분할된 소실모형을 이용하여 분할 조형물을 제작한 뒤, 분할 조형물의 접합 단부에 형성되는 제1 및 제2조립부(213,223)를 이용하여 용이하게 접합하여 조립할 수 있다.

이러한 방법에 의하면, 내부가 빈 대형의 조형물(200)을 용이하게 제작할 수 있게 되어, 비용과 시간을 절약하고, 설치 하중을 줄여서 설치비용과 유지 관리 비용을 절감할 수 있게 된다.

특히, 제1 및 제2조립부를 소실모형에 형성하여 분할된 조형물에도 제1 및 제2조립부가 형성되도록 함으로써, 분리 제작된 조형물의 조립과 결합이 용이한 이점이 있다.

또한, 대형 조형물을 분할 제작하여 설치 현장으로 옮긴 후에, 현장에서 조립하여 설치할 수 있으므로, 용이하게 운반할 수 있게 되어 비용과 시간을 절약할 수 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

10..주형 20..충진재
100..소실 모형 110,120..분할될 소실모형
110',120'..가공된 소실모형 111,121..단부
113..제1조립부 123..제2조립부
210,220..분할된 조형물 200..완전체 조형물

Claims (4)

1. 소실모형을 제작하는 단계;
   제작된 소실모형을 n 등분하여 분리하는 단계;
   분리된 소실모형을 각각 가공하는 단계;
   분리하여 가공된 소실모형들 각각을 주형에 안착하는 단계;
   상기 주형 내에서 상기 가공된 소실모형을 제외한 공간에 충진재를 충진하는 단계;
   상기 주형 내로 용탕을 주입하여 상기 소실모형을 소실되도록 하는 용탕 주입단계;
   주입된 용탕을 냉각하는 단계;
   용탕이 냉각되어 굳어진 후 상기 주형 및 충전재를 제거하는 단계; 및
   상기 용탕이 냉각되어 굳어진 분할 제작된 조형물들을 조립하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소실모형 주조방법에 의한 조형물 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 분할된 소실모형 가공단계는,
   분할된 소실모형의 내부를 파내어 내부 공간을 확보하는 단계; 및
   분할된 소실모형들 각각의 단부에 서로 키 결합 가능한 제1 및 제2조립부;를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소실모형 주조방법에 의한 조형물 제조방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1조립부는,
   상기 분할된 소실모형의 단부로부터 인입 형성된 조립홈;
   상기 조립홈에 연결되며 하부로 좁은 폭으로 연장되는 걸림홈; 및
   상기 걸림홈의 양측에 위치하며 상기 조립홈의 바닥에서 돌출되는 걸림턱;을 포함하고,
   상기 제2조립부는,
   상기 소실모형의 단부에서 돌출되게 형성되며, 상기 걸림홈에 대응되는 폭을 가지는 돌기부; 및
   상기 돌기부의 끝단에서 확장되며, 상기 조립홈의 폭이 대응되는 폭으로 형성되는 걸림부;를 포함하며,
   상기 걸림부가 상기 조립홈으로 십입된 상태에서, 상기 걸림턱에 마주하도록 이동시키면, 상기 걸림부가 상기 걸림턱에 걸려서 키 결합된 상태를 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 소실모형 주조방법에 의한 조형물 제조방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 분할 제작된 조형물들을 제1 및 제2조립부를 이용하여 키 결합한 후에, 결합부위를 용접에 의해 접합시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소실모형 주조방법에 의한 조형물 제조방법.

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