주형재료(주물용 모래, 점결제, 첨가제, 도형제, 이형제)

1.실험제목: 주형재료

2.실험목적: 주형재료를 효과적으로 이해하고 주형을 만들 수 있다.

3.이론

얼음케이스로 mold를 상기시킨다.

무더운 여름, 더위를 식히기 위해서 우리는 종종 아이스크림을 사먹는다. 하지만 이미 알다시피 ,아이스크림의 모양은 가지각색이다. 이는 원하는 모양의 얼음판만 있으면 ,우리가 원하는 모양의 아이스크림 모양을 얻을 수 있다는 뜻이다. 이는 casting, 주조에서도 마찬가지인데, 원하는 모양의 mold,주형을 만들고 용융된 금속을 만들고 cooling을 시키기만 하면 원하는 모양의 주조품(주물)을 얻을 수 있다.

사형주조 (sand casting) , 영어 뜻 그 자체로 모래로 주형을 만들어서 주조를 하는 공정이다. 이때 주형을 만들 때 사용 되는 재료들을 주물사( molding sand)라고 한다. 주물사는 주조품의 양질을 좌우하는 중요한 재료이기 때문에 주물사를 선택할 때에는 반드시 필요한 조건을 갖추어야 한다.  조건은 다음과 같다.

1.     주형 제작이 쉽고 원형의 치수와 모양을 정확하게 재현할 수 있어야 한다.

2.     주입할 때 용융 금속의 압력이나 충격에 견딜 수 있는 강도를 가져야 한다.

3.     용탕에서 나오는 가스를 외부로 배출시킬 수 있는 통기성이 좋아야 한다.

4.     용융 금속과 반응이 적고 높은 온도에서 견딜 수 있는 내화도가 좋아야 한다.

5.     용융 금속의 응고와 수축에 대하여 수축성이 있어야 한다.

6.     가축성과 보온성이 좋아야 하고 반복 사용이 가능하여야 한다.

 

다음과 같은 조건에 맞추어 규사, 지르콘사, 프로스테이트사 등이 널리 사용된다.

 

원료사인 모래입자만 가지고는 주형을 만들 수 없기 때문에 모래입자를 결합시켜주는 점결제(binder)를 섞어 성형성을 좋게 할 필요가 있다. 또한 첨가제 도형제 이형제등을 사용해서 주형을 제작한다. 이때 점결제는 다시 무기 점결제와 유기 점결제로 분류할 수 있다. 무기점결제의 주조 공정에서 금속이 녹아 나가지 않도록, 주형의 형태를 유지를 도와주는 역할을 한다. 특징은 다음과 같다.

1. 내화성 

2. 내구성

3. 열전도성

4. 가동성 

 

유기 점결제의 경우 높은 정밀도가 요구되는 주형에 많이 사용된다. 특징은 다음과 같다.

결합 및 접착성, 유동성, 결합강도가 뛰어나다.

첨가제의 경우, 주물사의 열적 성질을 향상시키고, 주형의 신축성을 돕는 외에 주물의 표면을 아름답게 만들고 산화, 소착방지, 모래털기를 쉽게 하기 위하여 첨가하는 물질로 보조제라고도 불린다. 석탄, 피치, 코크스, 나무 및 곡식가루 당밀, 규석가루, 산화철 등이 일반적으로 널리 사용된다.

주물사로 조형된 주형은 규사와 규사 알맹이 사이에 틈이 생기며, 점결제나 보조제등의 첨가제에 따라 내화도가 떨어지는 경우가 종종 있다. 특히 그 틈사이로 용탕의 물리적 침투나 화학반응이 일어날 수 도 있는데, 도형제를 통해서 주형표면을 매끄럽게 해줄 뿐만 아니라, 도형제는 이러한 침투현상을 방지해 주는 역할을 수행하기도 한다.

 

이형제는 주형작업을 할 때 상형(cope)와 하형(drag) 혹은 원형과 주물사가 서로 붙는 것을 막기 위하여 사용이 된다.

 

 

 

출처- 최성갑외2인 주조 공학 원창출판사

         권진업 금속 주조 공학 Kwangmoonkag