기계공작법 기초 1. 목형 및 주조법

제1장 목형 및 주조법

 

1. 목형재료의 구비조건

① 변형 적고 재질이 균일할 것.

② 가공이 쉽고 내구성이 클 것.

③ 염가이고 구입이 쉬울 것..

* 수축방지조건 : 양 선택, 장년기 수목 동기에 벌채, 건조재 선택, 적당한 도장, 많은 목편을 조합.

 

2. 목재의 방부법 : 도포법, 자비법, 침투법, 충전법 등이다.

 

3. 목형의 종류

① 현형 : 실제 제품과 같은 형태로 만든 모형.

* 종류 : 단체형, 분할형, 조립형(아주복잡주물;상수도관용 밸브제작시)

② 회전목형 : 벨트풀리나 단차 제작시(소량주물 생산에 사용)

③ 긁기형(고르개형) : 단면이 일정하면서 가늘고 긴 굽은 파이프 제작시

④ 부분형 : 대형인 주물이 대칭 또는 일부분이 연속적일 때 (톱니바퀴, 기어 및 프로펠라 제작)

⑤ 골격형 : 주조갯수가 적고 구조가 간단한 대형주물.(골격만 목재, 큰곡관 제작시)

⑥ 코어형 : 속이 빈 중공주물 제작시.(수도꼭지나 파이프)

⑦ 매치플레이트(Match plate) : 소형주물제품을 대량 생산.(여러개의 주형을 동시에 제작)

* 수축여유: 수축에 대한 보정량으로 주로 주물자를 사용.

(주물자: 주철 1008㎜, 황동․청동 1015㎜, 주강 1020㎜, Al 1020㎜)

* 현도(現圖) : 주물자를 이용하여 그리는 그림

 

4. 주물의 중량계산식

 

여기서, Wm, Sm : 주물의 중량 및 비중

Wp, Sp : 목형의 중량 및 비중

 

5. 주물사의 구비조건

① 성형성, 통기성, 내화성이 좋을 것 ② 화학반응 없고 열전도성이 불량할 것.

③ 적당한 강도 및 보온성이 있을 것 ④ 아름답고 매끈한 주물표면을 얻을 수 있을 것.

⑤ 구입 용이하고 가격이 저렴할 것.

* 주강용 주물사(고급주물): 규사(SiO2)+점토를 배합(건조사), 내열성, 통기성, 수축성 우수

* 입도 : 모래입자의 크기를 메시로 표시한다.

*메시(mesh) : 길이 1인치내에 있는 체의 눈수

* 통기도 (K)

 

Q : 시험편을 통과하는 공기량(2000cc)

h : 시험편의 높이(cm), p : 공기압력(수주의 높이;cm)

A : 시험편의 단면적(㎠), t : 통과시간(min)

 

* 압상력(押上力) : 주형에 쇳물을 주입하면 쇳물의 부력으로 윗주형틀이 들리게 되는 힘

P = γ․A․h (정압의 경우)

* 주입시간:

 

* 응고시간 : t

 

6. 각종 노의 크기

① 용광로 : 철광석을 용해하여 1일동안 생산된 선철의 무게.(ton/day)

② 큐우폴라(용선로) : 매시간당 용해량(ton/hr), 주철 용해

③ 전로, 평로, 전기로(제강,특수강), 반사로 :1회의 최대용해량 (ton/rev)

* 평로나 전로의 염기성법(토머스법) : 마그네시아 내화물을 사용한다.

④ 도가니로 : 1회에 용해할 수 있는 구리의 중량을 번호로 표시.

* 탕구계 : 쇳물을 주입하기 위한 통로(쇳물받이 → 탕구 → 탕류 → 탕도 → 주입구)

* 덧쇳물(feeder;압탕) : 주형내 쇳물압력 부과, 수축공 없는 치밀한 주물, 쇳물 부족분 보급.

주형내의 불순물 및 용제를 밖으로 배출.

 

7. 주물의 결함

① 수축공 : 응고시 쇳물 부족으로 공간이 생기는 것

방지법: 쇳물아궁이를 크게, feeder 설치, 냉각쇠 사용

② 기공 : 가스배출의 불충분이 가장 큰 원인

방지법: 통기성 좋게, 쇳물아궁이 크게, riser설치, 수분 제거, 쇳물의 주입온도 알맞게

③ 편석 : 용융금속에 불순물이 있을 때 발생

특정성분 집중 석출, 重․輕 분리, 결정들의 각부 배합이 달라질 때

④ 균열 : 수축 불균일로 응력이 발생하여 주물에 금이 생기는 현상.

방지법: 온도차를 적게 하고 급랭 방지, 두께차 줄일 것, 각진 부분 라운딩

 

8. 특수 주조법

① 칠드주조법 : 사형(砂型)과 금속형(金屬型)을 사용하며, 내마모성이 큰 주물을 제작할 때

표면은 백주철(시멘타이트)이 되고 내부는 회주철이 된다.

② 원심주조법 : 주형을 300~3000rpm으로 고속회전시켜 원심력에 의해 코어없이 중공주물 제작

(피스톤링, 실린더 라이너 등의 제작)

③ 다이캐스팅 : 금형에 고압으로 주입시켜 소형 및 정밀한 주물제작(단시간에 대량생산, 표면 깨끗)

사용 재료: 아연,알루미늄,구리 등의 합금

④ 셀 몰드법 : 규소모래와 열경화성 수지 이용.

⑤ 인베스트먼트법 : 모형을 왁스나 파라핀을 이용.

⑥ 진공주조법 : 고급재질이 요구되는 강의 주조에 사용.(베어링강, 공구강, 스테인레스강)

⑦ 이산화탄소법 : 규사+규산나트륨 혼합, 복잡한 형상의 코어제작에 적합