KR20220078022A - 저융점 합금을 이용한 주조 체험 키트 - Google Patents

저융점 합금을 이용한 주조 체험 키트 Download PDF

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Abstract

개시되는 저융점 합금을 이용한 주조 체험 키트는, 저융점 합급을 제공되는 주물 소재; 상기 주물 소재를 내부에 수용하며, 수용된 주물 소재를 용융시킬 수 있게 하는 도가니; 도가니에서 용융된 주물 소재가 주입되며, 주입이 완료된 용융된 주물 소재를 응고시켜 주물이 제작되게 하는 주형; 및 주물 소재, 도가니 및 주형을 내부에 수용하는 케이스;를 포함한다.

Description

저융점 합금을 이용한 주조 체험 키트{CASTING EXPERIENCE KIT USING LOW MELTING POINT ALLOY}
본 발명(Disclosure)은, 가정 및 학교 등에서 안전하게 주조(casting) 과정을 체험해 볼 수 있게 하는 저융점 합금을 이용한 주조 체험 키트에 관한 것이다.
여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
일반적으로, 주조(casting)는 금속을 용융시켜 일정한 주형(mold) 속에 주입한 후 응고시켜서 주물을 제작할 수 있게 하는 금속 가공법이다.
이러한 주조는 단조, 프레스, 분말야금 등의 다른 금속 가공법과 비교하여 모든 금속 및 합금을 소재로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 세밀하고 입체적인 형상을 만들기 매우 용이하기 때문에 널리 사용되고 있다.
그러나 전술한 주조는 소재인 금속 또는 합금을 융점 이상으로 가열시켜야 하고, 융점 이상으로 가열된 용융 금속 또는 합금을 다루어야 하기에 주조 과정을 실질적으로 체험해 보기 어려운 문제점이 있었다.
이에 본 발명의 발명자는 종래의 문제점을 개선하고자 노력하였으며, 그 결과물로 본 발명을 특허 출원하기에 이르렀다.
일본등록실용신안공보 제3145951호. 한국등록실용신안공보 제20-0363360호. 한국공개특허공보 제10-2019-0129205호.
본 발명(Disclosure)은, 주물 소재를 직접 용융할 수 있으며, 용융된 주물 소재를 주형에 주입해 응고시켜 주물을 제작하는 일련의 과정을 체험해 볼 수 있게 하는 저융점 합금을 이용한 주조 체험 키트의 제공을 일 목적으로 한다.
여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 저융점 합금을 이용한 주조 체험 키트는, 저융점 합급을 제공되는 주물 소재; 상기 주물 소재를 내부에 수용하며, 수용된 주물 소재를 용융시킬 수 있게 하는 도가니; 도가니에서 용융된 주물 소재가 주입되며, 주입이 완료된 용융된 주물 소재를 응고시켜 주물이 제작되게 하는 주형; 및 주물 소재, 도가니 및 주형을 내부에 수용하는 케이스;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저융점 합금을 이용한 주조 체험 키트에서, 주물 소재는, 박편 또는 와이어 또는 스프링 또는 블록 또는 플레이트 중 어느 하나의 형태로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저융점 합금을 이용한 주조 체험 키트에서, 주물 소재는 융점이 72℃일 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저융점 합금을 이용한 주조 체험 키트에서, 주물 소재 100중량부를 기준으로 하여 비스무트(Bi) 40~50중량부, 인듐(in) 35~45중량부 및 주석(Sn) 10~20중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저융점 합금을 이용한 주조 체험 키트에서, 도가니는, 비용융 및 용융된 주물 소재를 내부에 수용할 수 있도록 용기 형태로 제공되되, 도가니의 측면에는 용융된 주물 소재의 용량을 확인할 수 있는 눈금이 형성되며, 상부에는 용융된 주물 소재를 주형에 주입하기 용이하도록 주둥이가 형성되고, 도가니의 하부는 평평하게 제공될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저융점 합금을 이용한 주조 체험 키트에서, 주형은 함체 형상으로 제공되되, 내부에는 제작되는 주물의 형상에 부합하는 형상을 가지는 캐비티가 형성되고, 상부에는 용융된 주물 소재가 주입되는 탕구가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저융점 합금을 이용한 주조 체험 키트에서, 주형은 상형 및 하형으로 분할 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 융점이 72℃인 저융점 합금을 주물 소재로 사용하기 때문에 학교 또는 가정에서도 주물 소재를 쉽게 용융시킬 수 있으며, 이에 의해 학교 또는 가정에서도 안전하게 주조 과정을 체험해 볼 수 있게 하는 효과를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 저융점 합금을 이용한 주조 체험 키트를 나타낸 도면.
이하, 본 발명에 따른 저융점 합금을 이용한 주조 체험 키트를 구현한 실시형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
다만, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상에 기초하여 통상의 기술자에 의해 이하에서 설명되는 실시형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안될 수 있는 범위를 포섭함을 밝힌다.
또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상을 파악하는 데 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 저융점 합금을 이용한 주조 체험 키트를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 저융점 합금을 이용한 주조 체험 키트(100)는 주물 소재(110)와, 도가니(120; molting pot) 및 주형(130; mold)을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 저융점 합금을 이용한 주조 체험 키트(100)는 주물 소재(110), 도가니(120) 및 주형(130)을 내부에 수용시키는 케이스(140)를 더 포함한다.
물론, 도시되어 있지 않지만 케이스(140)의 개방된 상부는 덮개(도시되지 않음) 등에 의해 개폐된다.
먼저, 주물 소재(110)는 학교 또는 일반 가정에서도 누구나 쉽게 용융시킬 수 있도록 저융점 합금(low melting point alloy)으로 제공된다.
주물 소재(110)는 주물 제작 시 용이하게 용융될 수 있도록 얇은 박편(剝片)의 형태 또는 가는 와이어(wire)의 형태 또는 와이어가 나선 형상으로 감낀 스프링(spring) 형태 중 어느 하나로 제공된다.
또한, 주물 소재(110)는 육면체 및 원기둥 형상의 블록(block)의 형태 또는 플레이트(plate)의 형태로 제공될 수 있으며, 도 1에는 얇은 박편 형태로 제공된 주물 소재(110)가 도시되어 있다.
도가니(120)는 주물 소재(110)를 용융시킬 수 있게 하는 것으로, 도가니(120)는 비용융된 주물 소재(110) 및 용융된 주물 소재(110)를 내부에 수용할 수 있도록 통상의 용기(容器) 형태로 제공된다.
이러한 도가니(120)는 주물 소재(110)를 용융시키는데 충분할 만큼의 온도를 견디는 재질로 제작되되, 도가니(120)의 측면 상에는 용융된 주물 소재(110)의 용량을 확인할 수 있는 눈금(122)이 형성되며, 또한 상부에는 용융된 주물 소재(110)를 주형(130)에 주입하기 용이하도록 주둥이(124)가 형성된다.
그리고 도가니(120)의 하부는 통상의 알콜램프(도시되지 않음)와 함께 사용되는 삼발이(도시되지 않음) 또는 가스레인지(도시되지 않음)의 삼발이(도시되지 않음) 등에 안착될 수 있도록 평평하게 제공된다.
즉, 도가니(120)는 유리 재질로 제작되는 투명한 통상의 비커(beaker) 일 수 있다.
한편, 주형(130)은 용융된 주물 소재(110)가 주입되며, 주입된 주물 소재(110)를 응고시켜 주물이 제작되게 한다.
주형(130)은 용융된 주물 소재(110)의 온도를 충분히 견디는 재질, 예를 들어 점토 등으로 제작된다.
이때, 주형(130)은 도시된 바와 같이 함체 형상으로 제공되되, 내부에는 제작되는 주물의 형상에 부합하는 형상을 가지는 캐비티(cavuty; 도시되지 않음)가 형성된다.
일례로, 캐비티는 제작되는 주물이 통상의 범종(梵鐘)의 형태를 가지게 하거나 또는 통상의 탑(塔)의 형태를 가지게 할 수 있다.
그리고 주형(130)의 상부에는 용융된 주물 소재(110)가 주입되고 주입된 용융 주물 소재(110)를 캐비티 측으로 안내하는 탕구(132)가 형성된다.
여기서, 주형(130)은 도시되지는 않지만 상형 및 하형으로 분할 형성될 수 있음을 누구나 알 수 있을 것이다.
이와 같이 형성된 본 발명에 따른 저융점 합금을 이용한 주조 체험 키트(100)의 사용상태를 간략하게 설명하면, 우선 도가니(120)의 내부에 비용융된 주물 소재(110)를 수용시킨 상태 하에서 알콜램프 또는 가스레인지 등을 이용해 주물 소재(110)를 용융시킨다.
그리고 주물 소재(110)가 용융되면, 용융된 주물 소재(110)를 주형(130)의 탕구(132)를 통해 주입시키는데, 이때 탕구(132)를 통해 주입되는 용융된 주물 소재(110)를 캐비티에 채워지고, 캐비티에 채워진 용융된 주물 소재(110)를 캐비티에 부합하는 형상으로 응고된다.
전술한 바와 같이 캐비티 내에서 응공된 주물 소재(110)가 냉각되어 주물이 제작되면, 주형(130)을 깨뜨리거나 분리시켜 제작된 주물을 인출하여 주조 체험을 완료하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 저융점 합금을 이용한 주조 체험 키트(100)의 주물 소재(110), 즉 저융점 합금인 주물 소재(110)는 융점(融點)이 72℃인 것을 또 다른 기술적 특징으로 한다.
이를 위해서, 주물 소재(110)는 100중량부를 기준으로 하여 비스무트(Bi) 40~50중량부, 인듐(in) 35~45중량부 및 주석(Sn) 10~20중량부를 포함하되, 잔부로 기타 불가피한 불순물를 더 포함할 수 있다.
여기서, 주석(Sn)이 상기 임계값을 초과하고 비스무트(Bi) 및 인듐(in)이 상기 임계값 미만이면 주석(Sn) 함유량이 과잉이 되어 융점이 72℃인 저융점 합금을 얻을 수 없으며, 주석(Sn)이 상기 임계값 미만이고 비스무트(Bi) 및 인듐(in)이 상기 임계값을 초과하면 마찬가지로 융점이 72℃인 저융점 합금을 얻을 수 없을 뿐만 아니라 비스무트(Bi) 및 인듐(in)의 함유량이 증가하기 때문에 저융점 합금의 제조단가가 상승하게 된다.
[실시예]
<저융접 합금의 제조>
용해로에 총량이 1㎏이 되도록 43.3중량부의 비스무트(Bi)와, 40.3중량부의 인듐(In) 및 16.4중량부의 주석(Sn)을 저울로 중량을 재어 장입시킨 상태 하에서 용해될 때 까지 가열하고, 용해로 내의 용해물을 금형에 부어 10개의 시편을 제조하였다.
<융점 측정>
그리고 10개의 시편을 영국'BIBBY'에서 제조되는 상품명 'SMP-10'융점 측정기를 이용해 융점을 확인하였다.
<융점 평가>
전술한 융점 측정기를 사용하여 융점을 측정한 결과, 상기 [실시예]와 같이 제조된 저융점 합금은 평균 융점이 72℃인 것을 확인할 수 있었다.
[비교예 1]
<저융접 합금의 제조>
용해로에 총량이 1㎏이 되도록 57중량부의 비스무트(Bi)와, 26중량부의 인듐(In) 및 17중량부의 주석(Sn)을 저울로 중량을 재어 장입시킨 상태 하에서 용해될 때 까지 가열하고, 용해로 내의 용해물을 금형에 부어 10개의 시편을 제조하였다.
<융점 측정>
그리고 10개의 시편을 영국'BIBBY'에서 제조되는 상품명 'SMP-10'융점 측정기를 이용해 융점을 확인하였다.
<융점 평가>
전술한 융점 측정기를 사용하여 융점을 측정한 결과, 상기 [비교예 1]과 같이 제조된 저융점 합금은 평균 융점이 78℃인 것을 확인할 수 있었다.
[비교예 2]
<저융접 합금의 제조>
용해로에 총량이 1㎏이 되도록 54.1중량부의 비스무트(Bi)와, 29.6중량부의 인듐(In) 및 16.3중량부의 주석(Sn)을 저울로 중량을 재어 총량이 장입시킨 상태 하에서 용해될 때 까지 가열하고, 용해로 내의 용해물을 금형에 부어 10개의 시편을 제조하였다.
<융점 측정>
그리고 10개의 시편을 영국'BIBBY'에서 제조되는 상품명 'SMP-10'융점 측정기를 이용해 융점을 확인하였다.
<융점 평가>
전술한 융점 측정기를 사용하여 융점을 측정한 결과, 상기 [비교예 1]과 같이 제조된 저융점 합금은 평균 융점이 81℃인 것을 확인할 수 있었다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 주물 소재(110)의 조성범위를 충족하는 [실시예]를 따라 제조된 저융점 합금은 평균 융점이 72℃인 것을 알 수 있었다. 따라서 이렇게 제조된 본 발명에 따른 주물 소재(110)는 학교 및 일반 가정에서도 안전하게 용융시킬 수 있음을 알 수 있다.
그러나 본 발명의 주물 소재(110)의 조성범위를 벗어난 [비교예 1] 및 [비교예 2]를 따라 제조된 저융점 합금은 각각 평균 융점이 78℃ 및 81℃로 [실시예]에 따라 제조된 저융점 합금 보다 높기 때문에 학교 및 일반 가정에서 용융시키기 적합하지 않은 것을 알 수 있다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 저융점 합급을 제공되는 주물 소재;
    상기 주물 소재를 내부에 수용하며, 수용된 상기 주물 소재를 용융시킬 수 있게 하는 도가니;
    상기 도가니에서 용융된 상기 주물 소재가 주입되며, 주입이 완료된 용융된 상기 주물 소재를 응고시켜 주물이 제작되게 하는 주형; 및
    상기 주물 소재, 상기 도가니 및 상기 주형을 내부에 수용하는 케이스;를 포함하는 저융점 합금을 이용한 주조 체험 키트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 주물 소재는,
    박편 또는 와이어 또는 스프링 또는 블록 또는 플레이트 중 어느 하나의 형태로 제공되는 저융점 합금을 이용한 주조 체험 키트.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 주물 소재는 융점이 72℃인 저융점 합금을 이용한 주조 체험 키트.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 주물 소재 100중량부를 기준으로 하여 비스무트(Bi) 40~50중량부, 인듐(in) 35~45중량부 및 주석(Sn) 10~20중량부를 포함하는 저융점 합금을 이용한 주조 체험 키트.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 도가니는,
    비용융 및 용융된 상기 주물 소재를 내부에 수용할 수 있도록 용기 형태로 제공되되,
    상기 도가니의 측면에는 용융된 상기 주물 소재의 용량을 확인할 수 있는 눈금이 형성되며, 상부에는 용융된 상기 주물 소재를 상기 주형에 주입하기 용이하도록 주둥이가 형성되고, 상기 도가니의 하부는 평평하게 제공되는 저융점 합금을 이용한 주조 체험 키트.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 주형은,
    함체 형상으로 제공되되, 내부에는 제작되는 주물의 형상에 부합하는 형상을 가지는 캐비티가 형성되고, 상부에는 용융된 상기 주물 소재가 주입되는 탕구가 형성되는 저융점 합금을 이용한 주조 체험 키트.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 주형은 상형 및 하형으로 분할 형성되는 저융점 합금을 이용한 주조 체험 키트.








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* Cited by examiner, † Cited by third party
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