KR970003118B1 - 소실모형주조용 모형의 도형방법 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

소실모형주조형 모형의 도형방법

본 발명은 소실모형주조법에 관한 것으로서, 특히 발포폴리스티렌(EPS)이나 폴리메사크릴(PMMA)의 원료로 성형된 모형에 저농도 수용성의 실리카계 도형층을 도포하고, 도형층에는 모래층을 분사도포하여 모형의 강도와 통기도를 향상시킬 수 있게한 소실모형주조용 무형의 도형방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 주요부품중 실린더블럭이나, 실린더헤드, 흡/배기매니폴드, 중공캠샤프트, 중공크랭크샤프트 등과 같은 부품들은 주조에 의해 생산되어 지는 바, 주조방법에 의한 부품의 제조에 있어서는 주조후 폐기되는 주물사와 작업장내의 분진 및 소음으로 인해 여러가지 환경오염 문제와 함께 생산현장의 열악한 환경조건으로 인한 근로자의 근로기피현상으로 주조산업의 전방에 걸쳐 커다란 어려움이 있는 실정이다.

이러한 점을 감안하여 소실모형주조법(EPC; Evaporative Pattern Casting)이 도4와 같이 개발되었는 바, 이는 스티로폴과 같은 원료인 발포폴리스티렌(EPS; Expandable Polystyrene)이나 폴리메사크릴(PMMA)을 원료로 하여 제조하고자 하는 주물제품과 동일한 형상으로 성형되는 모형(1)을 만든 다음, 모형의 표면에 수용성 도형재(6)를 도포시킨다음, 이를 점결사가 아닌 무점결사(4 : 일반 실리카 계통의 모래)에 매설한 뒤 용탕(5)을 주입하면, 매설된 모형(1)은 용탕(5)열에 의하여 기화되어 모래속으로 배출되고, 그 공간에 주입된 용탕이 차게 되어 원하는 주물을 얻는 방법이다.

일반 주조법은 용탕이 차게되는 부분은 공간(Cavity)이며 그 주형틀은 점결력이 있는 모래로 형을 구성하고 있지만, 소실모형주조법은 용탕(5)이 차는 부분을 모형(1)으로 구성되어 있고 주위에는 형을 구성할 수 없는 즉, 점결력이 없는 무점결사(4)의 모래로 채워져 있다.

소실모형주조법에서 도형재(6)의 역할은 다음과 같다. 모형(1)이 무점결사(4)속으로 매설된 후, 용탕(5)이 주입될때, 모형(1)이 기화되는 부분 및 용탕(5)이 응고되기 전에 형태를 유지할만한 강도를 가지지 못하고 붕괴될 가능성이 크기 때문에, 주물의 형상을 지지하고 액상 및 기상으로 생성되는 모형(1)의 분해물질을 배출시키는 역할을 한다. 부연 설명을 하자면, 도형재(6)가 없으면 당연히 분해물질은 주위의 무점결사(4)인 모래속으로 잘 배출되겠지만, 용탕(5)이 주위의 점결격이 없는 모래와 바로 접촉하므로 주물의 표면에 주물사가 붙어버리는 문제가 발생하며, 언급했듯이 주입되는 과정중 주형을 유지할 수가 없게 된다.

또한 발포폴리스티렌(EPS)이나 폴리메사크릴(PMMA)로 성형된 모형(1)은 도형시 도형(1)막이 작업부 주위에 의하여 흘러내리거나 부분적으로 얇은 도막이 형성되었을 경우 용탕(5)의 주입과정중에 발생되는 용탕(5)의 열에 의해 기화되는 가스층의 배출시 얇고 취약한 도형(1)막을 파괴시키고, 파괴된 부위로 무점결사(4)의 모래가 유입되어 도형(1)이 붕괴되면서 최초의 원하고자 하는 형태의 모형(1)과 다른 주조품이 제조되는 문제점이 있었다.

따라서 이를 감안하여 용탕(5)시 주형의 붕괴로 인해 발생되는 모래의 유입을 방지하여 주조되는 주물제품의 손상을 억제시킬 수 있도록 모형(1)으 표면에 수용성의 도형재(6)를 도포하였다.

수용성 도형재(6)는 물을 용매로 하여 도형 역할을 하는 성질의 물질들과 혼합된 것을 말하며, 이 수용성 도형재는 점도를 가진 죽(Mushy) 상태로 모형에 도형된 후 건조시키면 수분은 증발하고 나머지 도형물질들이 모형에 붙어있는 상태가 된다.

그러나 상기 수용성 도형재(6)는 너무 묽게 하여 임계점도를 유지하지 못하면 건조과정에서 흘러내려 결과적으로 도형막이 얇아짐에 따라 용탕시 발생하는 가스의 외부 배출은 용이하나 원하는 도형 역할을 유지하지 못하는 단점이 있었다.

또한 도형재가 건조후 우수한 강도가 요구되도록 모형의 표면에 도포된 도형재의 강도를 증가시키기 위해서 농도가 짙은 도형재를 모형에 도포시키게 되면 모형(1)의 외부를 밀폐시킴에 따라 통기성이 저하되어 용탕 주입시 발생하는 가스의 배출이 용이하지 못하고 이에 배출되지 못한 가스는 용탕(5)속으오 침투하여 주물의 결합을 발생시키거나 주입용탕의 진행을 방해하는 단점이 있었다.

따라서, 적정한 농도의 수용성 도형재(6)를 마련한후 도형(1)의 표면에 도형재(6)를 도포해야 하므로 주형의 제작이 용이하지 못함에 따라 제조생산성을 저하시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 소실모형주조의 모형 표면에 저농도 수용성의 실리카계 도형재를 도포하므로, 도형능력이 증대된 모형을 구할 수있게 하여 강도가 증대된 모형의 제작이 용이하고 도형층의 표면에 5호사의 얇은 모래를 도포하여 도형층내에 일부가 박혀지는 모래층을 구비함에 따라 용탕의 주입시 발생하는 가스가 모래층으로 용이하게 배출되도록 한 것을 목적으로 한다.

제1도는 본 발명의 모형의 단면구조도.

제2도는 본 발명의 모형을 무점결사 내부에 매설시킨 상태의 구조도.

제3도는 본 발명의 모형에 용탕을 주입시키는 과정의 구조도.

제4도는 종래의 모형내부에 용탕을 주입시키는 과정의 일부 단면구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 모형 2 : 도형층

3 : 모래층 4 : 무점결사

5 : 용탕

이하, 본 발명의 구성을 설명하면 다음과 같다.

발포폴리스티렌(EPS)이나 폴리메사크릴(PMMA)을 원료로 주물제품과 동일한 형상의 모형(1)을 만든 다음, 이 모형(1)의 표면에 적정한 농도를 가진 수용성의 도형재를 도포하여 도형층(2)이 마련되도록 한 다음 도형층(2)을 건조시킨후 모형(1)을 건조한 상태의 무점결사(4)내에 매설시키고, 이후 용탕(5)을 주입시켜 상기 무점결사(4)내부에 묻힌 모형이 용탕열에 의해 녹아서 기화됨에 따라 모형(1)이 매설된 공간속으로 용탕(5)이 흘러들어가 냉각되어 응고되면 기성형된 모형(1)과 동일한 형태의 주조품이 주조되는 소실모형주조법에 있어서, 상기 발포폴리스티렌이나 폴리메사크릴의 원료로 성형된 모형(1)의 표면에 저농도 수용성 실리카계 도형재를 도포하여 도형층(2)이 형성되는 단계와; 상기 도형층(2)의 표면에 5호사의 건조한 실리카 모래를 모형(1)의 사방 혹은 위 또는 옆에서 분사시켜 균일한 모래층(3)이 도포되는 단계와; 를 포함시키는 것이다.

이와같이 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도1에서 보는 바와같이 발포폴리스티렌(EPS)이나 폴리메사크릴(PMMA)의 원료를 준비하여 주조하고자 하는 형상의 모형(1)을 성형한 다음, 이 모형(1)의 표면에 저농도 수용성의 실리카(Silica)계 도형재를 균일하게 도형층(2)이 형성되도록 한다.

상기 도형층(2)은 도형능력(형태성의 유지)을 부여하기 위해 실리카 계열이 포함시켜된 저농도 수용성의 실리카계를 이용한 것이다.

상기 모형(1)의 표면에 도형된 저농도 수용성의 실리카계 도형층(2)이 표면에는 5호사의 건조한 모래가 흘러내리지 않을 정도의 적절한 양을 모형(1)의 외부 전체에 분사시키거나 낙하시켜 도포되도록 하여 모래층(3)을 형성시킨다음 도형층(2)과 모래층(3)을 건조시킨다.

이러한 모형(1)은 도2에서 보는 바와같이 점결재나 기타 첨가재가 포함되지 않은 건조한 상태의 무점결사(1)내에 매설한 후, 도3에서와 같이 모형(1)에 용탕(5)을 주입하게 되면 고온의 용탕(5)이 모형(1)을 녹여 기화시키면서 모형(1)내에 형성되는 공간부로 유입됨에 따라 모형(1)이 차지하고 있던 무점결사(4)내의 빈공간을 메우게 되고, 소정시간이 경과후에 용탕(5)이 냉각되면 주조하고자 하던 모형의 형태로 된 주조제품이 완성되는 것이다.

이때 저농도 수용성 실리카계 도형층(2)을 모형(1)의 표면에 도포하므로 도형능력이 증대된 모형(1)을 구할 수 있게 하여 강도가 증대된 모형(1)의 제작이 용이하고, 도형층(2)의 표면에 5호사의 얇은 모래를 도포하여 도형층(2)내에 일부가 박혀지는 모래층(3)을 구비함에 따라 용탕(5)의 주입시 발생하는 가스가 모래층(3)으로 용이하게 배출되도록 한다.

따라서, 모형(1)내에 용탕(5)의 주입시 강도증대에 따른 모형(1)의 변형방지와 배출가스의 통기성 증대에 의하여 원하고자 하는 균일한 주조제품을 보다 용이하게 제조할 수 있는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 소실모형주조용 표면에 저농도 수용성 실리카계 도형층과 도형층 표면에 5호사 정도의 실리카 모래를 균일하게 도포해줌으로써, 모형의 표면에 형성되는 도형층의 강도와 통기성을 향상시킴과 더불어 모형의 파손방지와 균일한 도형층을 얻음에 따라, 모형의 제작이 용이하고, 용탕주입시 주형의 붕괴방지에 따른 주조제품의 제조생산성 증대와 균일한 품질의 주조제품을 구할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 발포폴리스티렌(EPS)이나 폴리메사크릴(PMMA)을 원료로 주물제품과 동일한 형상의 모형(1)을 만든 다음, 이 모형(1)의 표면에 적정한 농도를 가진 수용성의 도형재를 도포하여 도형층(2)이 마련되도록 한 다음, 도형층(2)을 건조시킨후 모형(1)을 건조한 상태의 무점결사내에 매설시키고, 이후 용탕(5)을 주입시켜 상기 무점결사(4) 내부에 묻힌 모형이 용광열에 녹아서 기화됨에 따라 모형(1)이 매설된 공간속으로 용탕(5)이 흘러들어가 냉각되어 응고되면 기성형된 모형(1)과 동일한 형태의 주조품이 주조되는 소실모형주조법에 있어서, 상기 발포폴리스티렌이나 폴리메사크릴의 원료로 성형된 모형(1)의 표면에 도형능력을 부여하기 위한 저농도 수용성의 실리카계 도형재를 도포하여 도형층(2)이 형성되는 단계; 상기 도형층(2)의 표면에 5호사의 건조한 실리카 모래를 모형(1)의 외부 전체에 분사시켜 모래층(3)이 형성되는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 소실모형주조용 모형의 도형방법.