KR910001179B1 - 로스트 포옴(lost foam) 주조법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

로스트 포옴(lost foam) 주조법
본 발명은 금속물을 주조하기 위한 로스트 포옴 주조법에 관한 것으로, 특히 알루미늄 및 그 합금을 주조하기 위한 로스트 포옴 주조법에 관한 것이다.
본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 특히 미합중국 특허 제3,157,924호로부터 알 수 있듯이, 점결제를 포함하지 않은 건조사(砂)로 구성된 주형 내에 함침되는 폴리스티렌포옴(foam)으로 구성된 패턴을 주조용으로 사용할 수 있다.
그러한 방법에서는, 미리 용융된 주조될 금속을 패턴에 접한 모래를 가로지르는 채널을 경유하여 주입시켜서, 이 용융금속이 점차로 패턴을 태우고 변형시켜서 그 패턴을 증기로 변환시켜 모래 입자들 사이로 빠져나가게 하여서 금속을 주조하게 되는 것이다.
이러한 방법은, 분말 내화물의 콤팩팅과 응집에 의해 제조되며 다소 복잡한 방법으로 채널에 의해 코어와 연결되는 단단한 주형을 미리 만들 필요가 없고 그리고 쉽게 주조 복귀시킬 수 있으며 쉽게 주조물을 재순환시킬 수 있기 때문에, 산업적 규모로 사용하기에 바람직한 것이다.
그러나, 이러한 방법에는 다음 두가지 결점이 있다.
첫째, 응고가 비교적 느려서 가스에 의한 핀홀(pinhole)의 형성을 도우며, 둘째, 열경사도가 비교적 약하여, 목적물의 복잡한 윤곽부분으로 인해서 그 부분에 용융금속의 공급이 어려우면, 미세한 수축을 일으킬 수 있다는 것이다.
이러한 단점들을 극복하기 위하여, 본 출원인은 주형을 용융 금속으로 채운다음 금속의 응고부분이 40wt%를 초과하기전에 주형에 등 가스압력(等壓)이 가해지는 것을 특징으로 하는 로스트 포옴 주조법을 발명한 것이다.
그러므로 본 발명은 주형을 용융금속으로 채운 후에, 패턴이 용융 금속에 의해 완전히 파괴되고 방출된 증기가 예를 들어 주형의 압력 감소에 의해서 배출될 때 및 액체의 양이 형성괸 고체의 양보다 약간 많을 동안, 전체 주형 및 목적물을 등가스압력하에 두는 것을 포함한다.
그러나 응고가 시작되기 전 즉 금속이 완전히 액체상태로 있을 때, 가압하는 것이 바람직하다.
이러한 공정은 주형이 설치된 봉함된 용기를 사용하여 수행될 수 있으며, 상기 용기에는 그 표면에 편리하게 분배되며 압축가스공급원에 연결되는 하나 이상의 튜브가 구비되어 있다.
또한 상기 용기에 진공펌프를 연결하면 상기 용기는 패턴으로부터 발생된 연소증기를 배출하는데 사용될 수도 있다.
본 발명에서 필요한 압력은 0.5내지 1.5MPa가 바람직하다.
공정중의 응고를 방지하기 위하여 가능한한 빨리 압축이 수행되어야만 하며, 가해지는 최대값은 15초 이내에 얻어지는 것이 바람직하다.
용융금속이 모래 입자들사이로 빠져 나가게하며 목적물의 변형을 일으키는 모래 입자사이의 가스와 용융금속과의 압력간의 일시적인 불균형을 야기시키는 용융금속의 침투현상을 피하기 위해서는, 최대 압력을 직접 가하는 것보다는 시간이 경과함에 따라 선택된 값까지 증가하는 압력을 가하면 된다.
이들 조건하에서 얻어진 목적물에는 미세수축을 일으키는 핀홀 및 기공이 없다.
이러한 것은 기계적 특성, 특히 강도를 증가시키는 다짐도(compactness)의 증가에 기인한 것이다.
본 발명의 구체적 실시예를 설명하면 다음과 같다.
외부지름이 45mm, 벽두께가 4mm로서, 인접한 리브(rib) 및 20×20×80mm인 보스(boss)로 이루어지는 속이빈 원통형 부재를 본 발명에 따른 공정, 즉 응고가 시작되기 바로전에 주형을 포함하는 챔버 내부에 10초 동안 대기압으로부터 1MPa까지 균일하게 증가하는 등가스압력을 가하여 주조하였다.
높은 기계적 특성을 가지는 다음 두가지 형태의 합금으로 이들 부재를 만들었다.
-Fe 0.20wt%, Si 6.5-7.5wt%, Cu 0.10wt%, Zn 0.10wt%, Mg 0.25-0.40wt%, Mn 0.10wt%, Ni 0.05wt%, Pb 0.05wt%, Sn 0.05wt%, Ti(Na 로 바꿀 수 있다.) 0.05-0.20wt%의 조성을 가진 A-S7GO3.
-Fe 0.35wt%, Si 0.20wt%, Cu 4.20wt%, Zn 0.10wt%, Mg 0.15-0.35wt%, Mn 0.10wt%, Ni 0.05wt%, Pb 0.05wt%, Sn 0.05wt%, Ti 0.05-0.30wt%의 조성을 가진 A-U5GT.
A-S7GO3의 경우에는 표준화된 Y23 열처리를 하고 A-U5GT인 경우에는 Y24 열처리를 행한 후에 이들 부재들의 기계적 시험을 행하여 다음 특징들을 측정할 수 있었다.
-A-S7GO3에서는, 식 "Q=R-150 logA"로 구해지는 부재의 얇은 부분과 두꺼운 부분에서의 품질지수(Q), 이때 R은 강도(MPa)[A는 신장률(%)를 나타낸다]
-A-U5GT에서는, 얇은 부분과 두꺼운 부분에서의 항복응력 LE(MPa), 강도 R(MPa)및 신장률 A(%), 그 결과은 다음표에 기재한다.
[표 1]
Figure kpo00001
그러므로 다짐도를 증가시킨데 기인한 기계적 특성의 향상을 관찰할 수 있다.

Claims (5)

  1. 점결제를 포함하지 않은 건조사로된 탕으로 구성된 주형내에 유기 물질로된 포옴으로 만들어진 패턴을 함침시켜서 금속물, 알루미늄 및 그 합금을 주조하기 위한 로스트 포옴 주조법에 있어서, 주형을 용융금속으로 채운 다음 금속의 응고 부분이 40wt%를 초과하기전에 주형에 등가스압력이 가해지는 것을 특징으로하는 로스트 포옴 주조법.
  2. 제1항에 있어서, 응고가 시작되기전에 가스 압력이 가해지는 것을 특징으로 하는 로스트 포옴 주조법.
  3. 제1항에 있어서, 압력이 0.5-1.5MPa인 것을 특징으로 하는 로스트 포옴 주조법.
  4. 제1항에 있어서, 압력이 15초내에 얻어지는 것을 특징으로 하는 로스트 포옴 주조법.
  5. 제1항에 있어서, 압력이 선택된 값까지 점차적으로 증가되면서 가해지는 것을 특징으로 하는 로스트 포옴 주조법.
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