제 8장 특수 주조

Permanent Mold Casting Process advantages and disadvantages Advantages High production rates (over 100/hour) Good dimensional accuracy and finish Less machining, less skill, lower scrap Suitable production quantities in thousands Disadvantages Tooling cost higher, longer lead times limited materials (selected non-ferrous) Limited shape size, size and intricacy (compared with investment and die casting) Tolerances not as good as with die and investment 1

소모성 주형 주조법 (Expendable mold casting) 사형 주조법 (Sand mold casting) 탕구계 : 탕류, 탕구, 탕도, 주입구, 압탕, 코어 주형에 따른 분류 : 조립, 바닥, 혼성 주형법 유체역학 기법을 이용한 탕구계 설계 Shell molding Investment casting Shaw process 모형을 내화제 + 젤리제의 유동성 혼합물로 피복 발화성 성분 제거, 가열로 주형 경화 미소 crack의 형성으로 통기성이 좋다. Full mold process 모형을 폴리스치렌 사용.⇒ 용탕 주입 시 기화 모형을 제거할 필요가 없어 생산성이 높고, 분할면이 없다. 3

영구성 주형 주조법 (Permanent mold casting ) 금형 주조법 : 중력 다이캐스팅 다이캐스팅 (Die Casting) 특징 : 주조금속의 응고 시에 높은 압력을 가한다.              비철금속(Al, Mg, Zn와 그 합금)의 주조 장점 : 복잡한 구조, 대량생산에 적합               주조온도가 낮으므로 die의 수명이 길고 생산성이 향상               표면 거칠기, 형상정밀도가 우수 단점 : 공기의 분출과 난류(Turbulence)가 문제                분할면이나 분출구멍으로 공기의 분출(초기에는 낮은 압력) 종류 저온 가압실식 고온 가압실식 4

6 용융금속에 압력을 가하는 방법 원심 주조법 (Centrifugal casting process) 다이캐스팅 (Die casting process) 정도가 높은 정밀 주형을 이용하는 방법 Shell mold process Investment casting process CO2 mold process 기타 주조법 진공 주조법 (Vacuum casting process) 연속 주조법 (Continuous casting process) 6

Permanent mold casting Low pressure Die casting 주조법의 명칭 韓國 美国系 英国系 砂型鋳造 Sand casting 金型鋳造 Permanent mold casting Gravity Die casting 低圧鋳造 Low pressure casting Low pressure Die casting 다이캐스팅 Die casting Pressure Die casting 7

특수주조법 8 8.1 쉘 주형 (Shell molding process) 8.2 CO2주형법 (CO2 mold process) 特殊鑄造란, 鑄型은 砂型이 아니고 주로 金型을 이용하며, 용탕의 응고 시에 壓力과 독특한 冷却 方法을 이용하여 제조하는 법을 특수주조라 한다. 8.1 쉘 주형 (Shell molding process) 8.2 CO2주형법 (CO2 mold process) 8.3 인베스트먼트법 (Investment casting process) 8.4 원심주조법 (Centrifugal Casting Process) 8.5 다이캐스팅법 (Die casting Process) 8.6 진공주조법 (Vacuum casting Process) 8.7 저압주조법 (Low Pressure Casting Process) 8.8 고압주조법 (Squeeze Casting Process) 8.9 석고 주형법 (Plaster Mold Casting Process) 8.10 쇼 프로세서 (Shaw process) 8.11 풀 몰드법 (Full mold process) 8

8.1 쉘 주형 (Shell molding) 규사와 합성수지(phenolic resin)가 혼합된 주물사 (쉘 모래(coated sand))를 250~300℃로 가열된 금형에 부어 넣어 하나의 shell을 만들어 조형하는 방법 독일의 J. croning이 제 2차 대전 중에 발명, C-process, 또는 크로닝법 다량생산 주물의 분야에서 급격한 속도로 보급. 쉘 모래는 점토분 혼입이 없고, 150~200mesh의 순도 높은 천연규사나 인조규사를 건조하여, 점결제인 페놀 수지를 200mesh 이하의 분말을 5~10% 배합. 쉘 모래(coated sand) : 규사입자의 표면에 균일하게 수지가 접촉되도록 하기 위하여 먼저 규사를 케로신유(석유) 등으로 적신 다음 수지와 혼합하여 만든 것. ① 치수의 정밀도가 높고 주물표면이 미려하다. ② 조형제작 시간이 짧고, 숙련공이 필요하지 않으며 자동화가 가능하다. ③ 주형의 강도가 크고 가벼워서 취급이 간편하고 장기간 저장이 가능. ④ 주형이 습기를 흡수하지 않으므로 pin hole, blow hole 등의 결함이 無. ⑤ 고가의 고품질 주물사를 사용해야 하므로 값이 비싸다. (점결제 고가) ⑥ 금형을 250~300℃로 가열 필요 ⑦ 열 경화된 쉘 모래는 반복사용이 불가 ⑧ 대형주물에는 적용하기 어렵다. ⑨ 모형은 금형을 사용 → 정밀주조, 소량생산에는 부적합하다. 9

10 금형 가열실 Dump box Resin sand 250~300℃ 압출 핀 압출장치 (a) 금형의 가열 (c) 정반에 dump box 고정 (d) Resin sand를 덮음 탕구 Resin sand shell 충전제 Shell 주형 강화된 shell 층 (e) 미 경화 resin sand 분리 (f) 경화 shell 가열 (g) Shell형 취출 (h) 조립 10

8.2 CO2주형법 (CO2 mold process), 가스형 주형법 1898년 영국의 Poulson 등이 발명. 규사 + 규산소다 (Na2SiO3 ,water glass)를 3-9% 혼합한 주물사를 ramming한 후   CO2가스를 20초 통과시키면 경화.                ( Na2SiO3H2O + CO2 → Na2SiO3H2O + SiCO2 ) 11

12 CO2주형법의 특성 ① 건조로 없이 주형의 경화가 가능 ② 정밀주물의 제조 가능         ② 정밀주물의 제조 가능         ③ 빠른 조형, 취급용이, 고 생산성, 조형비가 염가 → 주형, 코어         ④ 주형이 흡습성이고 습기 있는 곳에서는 강도저하, 보관이 어렵다.         ⑤ 주형의 수축성, 붕괴성이 불량         ⑥ 주입온도가 높으면 가스 발생량이 많다.     ⑦ 주입 후 모래 털기와 모래의 회수 사용이 어렵다. 12

8.3 Investment법 (Investment mold casting process), or Lost wax법 장점   1) 주형이 일체형이고 형상의 제한이 없으며 복잡한 것이나 中空부분을 갖는 것도 높은 치수정도로 제조가능. (형상의 제한 無)   2) 주형이 내화성이 좋아 융점이 높고 경한 재료, 기계가공이 불가능한 것도 제조 가능하고 표면의 smoothness도 매우 좋음. (재질 제한 無)   3) 주형이 가스발생물질을 함유하지 않고 진공용해에 적합함.   4) 기계 가공비가 절약되고 대량생산이 가능.   5) parting line 無.   1) 제조단가 高. 2) 주물의 제작시간이 오래 걸린다. 3) 주형의 재 사용성이 낮다.   4) 대형주물 제조 곤란.         상업적 한계크기는 길이 최대 1000 mm, 제작 용이한 크기는 300mm이하.   상업적 한계중량은 최대 120kg정도, 일반적인 제조 무게는 10kg이하. 단점 13

Investment casting in which a wax is surrounded by a ceramic Investment casting in which a wax is surrounded by a ceramic. After the wax is melted and drained, metal is poured into the mold. 14

Investment mold casting의 기본공정   ① 만들고자 하는 모양의 모형 제작용 금형을 만든다.   ② 금형에 왁스를 射出機에 의하여 압입 응고시킨다.   ③ 왁스모형을 여러 개 단위로 탕도, 압탕 등에 붙여 조립한다. → Tree   ④ 미분의 내화물과 점결제를 혼합한 slurry에 tree를 담갔다가 꺼낸 다음, slurry가 마르기 전에 다소 굵은 내화물 모래를 그 위에 뿌려준다 (stuccoing). ceramic shell 주형법에서는 slurry에 담그는 과정과 stuccoing을 여러 번 반복하여 내화물 층을 두껍게 한다. 이 전체과정을 coating 또는 investment라 한다.   ⑤ 100~120℃로 가열하여 모형을 유출시킨다.   ⑥ 800~1,100℃에서 주형을 燒成 시킨다.   ⑦ 용융금속을 주입한다. 15

Investment casting (lost wax casting) (a) Wax pattern (injection molding) (b) Multiple patterns assembled to wax sprue (d) dry ceramic  melt out the wax  fire ceramic (burn wax) (c) Shell built  immerse into ceramic slurry  immerse into fine sand (few layers) DEWAX (f) Break ceramic shell (vibration or water blasting) (e) Pour molten metal  cool, solidify Hollow casting : pouring excess metal before solidification (g) Cut off parts (high-speed friction saw)  finishing (polish) 16

Ceramic shell mold process Lost wax process 작업공정 17

사용 용도 18 Investment 항공우주 산업 : 극도의 고성능과 고 신뢰성을 요구하는 제품 casting 일반기계 산업 : 비교적 단순 형상 제품의 대량생산   ● 항공기 관계부품 : 제트엔진부품, 기체부품, 계기류 부품 등   ● 내연기관 부품 : 예열실nozzle, Impeller 등   ● 사무기기 컴퓨터부품 : Lever, Gear, Frame 등   ● 전기통신기기 모터부품 : 각종frame, 자석, cam 등   ● 식품기계, 제지기계, 화학기기부품 : Cam, Holder, Impeller, Valve 등   ● 기계부품 : Cam, Lever, Guide holder 등   ● 총포부품 : 방아쇠, 가늠쇠 등   ● Pump, Compressor부품 : Impeller, Nozzle, Gear case 등   ● 공작기계부품, 자동차부품, 광학기기부품, Steam turbine부품, 의료기기 부품 등 18

Investment casting method 마그네틱 코어 임펠러 20

Investment casting method 임펠러 펌프부품 21

8.4 원심주조법 (Centrifugal Casting Process)      용융금속을 주입 응고시킬 때 주형을 고속으로 회전하여 그 원심력을 이용하는 것 (1) 용융금속은 주형 내에 고속으로 유입 분포되어 유동성 불량을 방지한다. (2) 용융금속에 높은 압력이 걸리게 되므로 주물의 조직이 치밀하고 기공이 없다. (3) 수도관 등 원통형 주물의 경우에도 코어가 필요 없다. (4) 작업시간이 짧고 다량생산이 가능하다. (5) 주물의 모양에 따라 다르지만 많은 경우 탕구나 압탕이 불필요하다. (1) 진 원심주조법 (True centrifugal casting)      ① 액체를 원통형의 용기에 넣어 수직 또는 수평축을 중심으로 회전시키는 방법 ② 수평축 이용 : 실린더 라이너, 슬리브, 수도관, 파이프, 포신 등을 제조 ③ 코어가 필요 없고 기공 등의 결함을 배제할 수 있다. ④ 재질이 치밀하고, 코어나 압탕, 탕도가 없으므로 생산성과 회수율이 높다. (2) 반 원심주조법 (Semi centrifugal casting)      ① 차바퀴, 풀리, 스포로켓등을 그 대칭축을 수직 회전축으로 하여 회전시키는 방법 ② 원심력 때문에 주물의 중간부위가 얇더라도 탕구로부터의 압탕효과가 크다. ③ 주형을 여러 개 쌓아 올려 적층주형(stack mold) → 회수율을 높일 수 있다.   (3) 원심 가압주조법 (Centrifuged casting)      ① 불규칙한 모양의 주물을 중앙의 탕구로부터 방사상으로 탕도를 붙여 배치 ② 주물의 중심축을 회전축으로 하지 않는다. ③ 작고 간단한 모양의 주물을 만드는데 이용된다. 22

Semi centrifugal casting centrifuged casting (a) Schematic illustration of the semi centrifugal casting process. Wheels with spokes can be cast by this process. (b) Schematic illustration of casting by centrifuging. The molds are placed at the periphery of the machine, and the molten metal is forced into the molds by centrifugal force. 23

진 원심주조법 (True centrifugal casting) 탕류와 주입구 고정봉 반 원심주조법 (semi centrifugal casting) 주물 차륜 진 원심주조법 (True centrifugal casting) 고정 장치 회전 테이블 파이프 24

Advantages of Die Casting Disadvantages of Die Casting 8.5 다이캐스팅법 (Die Casting Process) Advantages of Die Casting High Accuracy with little or no secondary machining operations Good surface finish Holes as small as 2 mm diameter Thin walls possible Long die life Product material cost low (thin sections) High production rates (1000/h) Disadvantages of Die Casting High cost of dies and capital equipment Narrow range of non-ferrous alloys Restricted by size/weight (15 kg Zn, 10 kg Al, 5 kg Mg, 3 kg Cu) 25

Die Casting Examples (a) The Polaroid PDC-2000 digital camera with AZ91D die-cast, high purity Mg case. (b) Two-piece Polaroid camera case made by the hot-chamber die casting process 26

Die casting machine의 종류 Cold chamber die casting machine Hot chamber die casting machine 27

Hot chamber die casting 28

Cold chamber die casting 29

Die Casting 의 동작 원리 Cold chamber die casting machine 1. 주로 MP가 높은 Cu, Al합금 등의 주조에 사용된다. 2. 대형 machine에 의한 대물 die cast 제품의 생산이 가능하다. 3. 용해로와 가압실이 분리, Cycle마다 Sleeve에 주탕하여 plunger로 금형 내에 사출. 4. 주조압력을 높게 할 수 가 있다. (20MPa ~ 120MPa), 치밀하고 건전한 주물 5. 주조 cycle time은 주탕에 필요한 시간만이고, Hot chamber방식보다 길다. 150회/h 6. 최근에는 자동화 주입기구를 사용하여 주조횟수를 증가. Hot chamber die casting machine 1. 주로 MP가 낮은 Zn, Sn, Pb, Mg합금 등의 주조에 사용된다. 2. 얇고 복잡한 모양의 주물을 만들 수 있다. 3. 사출부가 용탕 안에 있기 때문에 주탕할 필요가 없고, 주조 cycle이 빠르다. 750회/h 4. 가압실이 용해로 안에 담겨져 있어 plunger로 용탕을 사출한다. 5. 가압실의 구조상 주조압력이 낮다. (7MPa ~ 25MPa) 6. 산화물, 공기혼입이 적다. 30

진공 Die Casting 법 32 Cavity안을 감압해서 Die casting하는 방법. 고속 고압의 New Die Casting 진공도의 유지와 사출의 Timing제어가 중요하다. 최근에는 급탕 방법이나 Sealing법을 연구해서 10kPa 이하의 진공도로 Die casting 해서 T6열처리나 용접이 가능하게 되었다. 32

(Pore Free Die Casting) 용탕을 사출하기 전에 Cavity, Runner, 사출Sleeve 안을 활성가스로 치환하는 방법. 산소는 용탕과의 산화반응에 의해 Cavity가 감압상태로 되어 기공이 없는 주물로 된다. 고속 고압의 New Die Casting 내압성이 우수하고 T6열처리나 용접이 가능하다. 33

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ALUMINMUM COMPONENTS CUSTOMERS 35

ALUMINMUM COMPONENTS CUSTOMERS 36

AUTOMOTIVE ELECTRICIAL 37

8.6 진공 주조법 (Vacuum casting Process) 진공주조 : 용해는 대기 중에서 하고 주조는 진공 하에서 한다. (a) (b) Fig. Schematic illustration of the vacuum casting process (a) Before and (b) after immersion of the mold into the molten metal 38

진공 주조법의 특징 39 ① 수소, 산소, 질소 등 유해가스 성분을 제거할 수 있다. ② 강의 대형 단조품과 같이 수소 함유량의 감소로 결함을 방지할 수 있다. ③ 재료 중의 가스 및 비금속 개재물의 감소로 재료의 기계적, 내식성, 가공성의 향상 ④ 진공에 의하지 않으면 용해, 주조가 불가능한 활성금속의 경우에 효과가 있다. ⑤ 진공 중에서 용해, 주조함으로써 기대할 수 있는 성질이나 품질의 향상은 현저하다. ⑥ 진공탱크 등에 주물사로 만든 주형을 넣어 주입하는 것은 많은 문제가 있으며 특히 대형의 경우는 더욱 어렵다. ⑦ 비철금속은 진공주조를 대규모로 하지 않고, 철강의 진공주조가 대종 ⑧ 수소는 35~60%, 질소는 10~15% 제거된다. 기계적 성질은 인장강도, 연마율과 단면 수축율, 저온 충격치 등이 향상된다. ⑩ 특히 과거에는 특수강의 대형 단조품에서는 백점 방지에 많은 비용이 들었으므로, 진공 주조법에 의하여 강 중의 수소 함유량을 많이 감소시켜 백점 방지가 가능하므로, 특수강 공장에서 급속히 이용되고 있다. 39

8.7 저압 주조법 (Low Pressure Casting Process) 밀폐된 용기 내의 용탕면에 비교적 작은 압력을 기체(공기 또는 불활성 가스)에 의하여 가하여 용탕 중에 들어가 있는 급탕관(stalk)을 통하여 중력과 반대방향 으로 용탕을 밀어올려서 급탕관 위쪽에 설치된 금형에 주입하는 주조법이다. Low Pressure Casting Machine 40

Low Pressure Casting 41

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저압 주조법의 특징 Advantages Disadvantages 43 ① 주조 수율이 특별히 높다. 중력 금형 주조법 : 50 ~ 60%, Die Casting법 : 75 ~ 80%, 저압 주조법 : 90 ~ 98% ② 건전한 주물이 생산된다. 비교적 쉽게 방향성 응고가 되므로 porosity나 수축공의 발생이 적고 밀도가 높고, 기계적 강도의 신뢰성이 높다. ③ 청정한 주물이 만들어진다. 도가니가 밀폐되고 용탕은 내부에서 급탕관 내를 조용히 상승하고 공기에 접촉하지 않기 때문에 용탕의 산화가 적고 산화물의 혼입 위험이 없다. ④ 치수 정밀도, 표면이 양호하다. ⑤ 압탕이 불필요하고 압탕, 탕구 절단 등의 가공비가 절감된다. ⑥ 주탕 속도를 넓은 범위에 걸쳐서 자유로이 제어할 수 있다. ⑦ 장치 및 조작의 자동 제어화가 용이하여 한 사람이 2~3대의 조작이 가능하다. ⑧ 대형 주물 혹은 비교적 복잡하고 얇은 형상의 주물 주조가 가능하다. ⑨ 설비비가 싸고 초기 비용이 싸다. ① 생산성이 그다지 좋지 않다. 소물의 경우 장치 1대, 1인당의 생산성이 중력 주조법과 대략 같은 정도이고 Die Casting의 1/3 ~ 1/6이다. ② 사용되는 합금의 종류가 제약이 있다. ③ 전반적으로 엄밀한 관리가 필요하다. Disadvantages 43

착상이 다른 저압 주조법 44 [4] 저압 사형주조법 - Cosworth Casting Process [1] 르노식 저압주조법 [2] 도요타 신차압주조법 [3] 불활성 분위기 저압주조법 [4] 저압 사형주조법 [5] Counter Pressure Casting [4] 저압 사형주조법 - Cosworth Casting Process 주형을 사형으로 하고 전자펌프로 급탕압을 부여하는 Cosworth Casting Process. 주형 내의 제품의 응고를 빠르게 하기 위해 주형재료에 지르콘샌드를 사용. 항공기와 자동차부품에 이용되는 대물 알루미늄합금 주물의 제조에 이용. [5] Counter Pressure Casting 불가리아에서 1961년에 개발된 저압 주조법 유지로 내의 용탕 면상의 압력과 밀폐 용기 내의 압력을 같게 한 후 밀폐 용기 내의 압력만큼을 내리고 차압을 만든다. 미국, 이탈리아, 프랑스에서는 Al Wheel의 제조 등에 사용. 44

8.8 고압 주조법 (Squeeze Casting Process) Liquid metal forging법 (용탕 단조법) 금형 내에 용탕을 주탕하고 나서 용탕이 용융상태 또는 반 용융상태에 있을 때 프레스를 이용하여 기계적으로 높은 압력을 가하여 제품을 성형하고 계속해서 응고가 완료할 때까지 가압을 유지하는 주조법이다. 직접 용탕 단조법 간접 용탕 단조법 57

Squeeze Casting의 특징 58 ① 탕도나 압탕 시스템이 없으므로 주조 수율은 95%까지 얻어진다. ② 금형면에 가까운 뛰어난 표면 마무리가 얻어진다. ③ 대폭적인 수축 및 가스 기공의 제거가 가능하다. ④ 주물을 열처리 할 수 있다. ⑤ 조직의 미세화, 균질화 및 고밀도화 → 기계적 성질들이 크게 향상된다. ⑥ 단면 두께와 치수를 광범위하게 변화시킬 수 있다. 0.3mm∼50mm, 0.125kg∼35kg ⑦ 어떠한 합금이든지 용해 주조가 가능하고 건전한 주물을 제조할 수 있다. ⑧ 동일형상의 중력 금형주조에 비해 2∼3배 정도 냉각속도가 빠르다. 58

응용분야 Automotive Control Arm Front Knuckle 59 엔진 및 디스크 브레이크, 피스톤, 자동차 wheel, 트럭 hubs, 황동 및 청동 베아링과 기어, 강제 미사일부품 및 피니언 기어, 주철제 부품, 금속기지 복합재 제품 등 59

8.9 석고 주형법 (Plaster Mold Casting Process) Plaster of Paris (경질석고)의 수화 경화성을 이용한 조형법 (석고는 Cement와 같이 물을 첨가 교반하면 수화응결에 의해 경화한다.) 모형은 쾌삭 황동을 사용 석고를 모형에서 제거한 후 가열을 하여 수분을 제거 비철 금속(Ag, Au, Al, Mg, Cu)의 주조에 적당 장점    (1) 주로 비철 합금계의 주물제작에 사용. 철 합금계의 경우는 석고가 고온에 견디지 못하고 분해하며 gypsum내의 S가 철계 금속과 화학적으로 반응하여 주물의 표면을 나쁘게 하므로 사용치 않음.    (2) 치수 정도가 모래주형에 비하여 정밀하다.    (3) 주물표면이 미려.    (4) 복잡하고 얇은 주물(Al합금: 0.3mm)에 적합.   단점    (1) 조형공정, 건조공정 등에 장시간이 걸리고, 생산성이 낮음.    (2) 주형의 냉각속도가 느려 금속의 응고속도가 느리므로 수축결함이 발생하기 쉬움.   (3) α석고에 binder로서 내화물 분말을 주성분으로 하기 때문에 통기성이 낮다. plaster of Paris (CaSO4) 60

Ceramic Mold Casting 석고형과 같으나 고온의 재료에 적합하도록 내화물질인 세라믹을 사용. 철, 고온합금, 스테인레스강, 공구강 등에 사용. 치수정밀도가 높고, 표면이 고우며 크기에 제한이 없으나 가격이 비싸다. Fig. Sequence of operations in making a ceramic mold. 61

Plaster Mold Casting Ceramic Mold Casting Plaster mold slurry : plaster of Paris (CaSO4), talc, silica flour Ceramic mold slurry : silica, powdered Zircon (ZrSiO4) - The slurry forms a shell over the pattern - Dried in a low temperature oven - Remove pattern - Backed by clay (strength), baked (burn-off volatiles) - Cast the metal - Break mold  part Plaster mold : good finish plaster : low conductivity => low warpage, residual stress low mp metal (Zn, Al, Cu, Mg) Ceramic mold : good finish high mp metals (steel, …) => impeller blades, turbines, … 62

8.10 쇼 프로세서 (Shaw process) 63 1. 개요 통기성이 좋은 정밀내화물 주형으로서 개발한 것이다. 생형 주형의 표면을 급 가열함으로써 미세한 잔금(hair crack)을 균일하게 생성하게 하여 주형을 건조할 때 일어나는 주형의 수축을 방지함과 동시에 통기성을 좋게 함. Ceramic molding법 : Shaw process, Composite Shaw process, Unicast process, CM process, HFC process Shaw process의 원리를 공업적으로 발전시킨 방법 → Composite Shaw process 각종 기어류, 라이너 등 정밀 주조품과 다이스용, 프레스용, 쉘 주형용, 플라스틱용 등의 각종 금형제작에 이용되고 있다. 63

64 2. 특징 3. 조형 (1) slurry상의 주형재료를 모형 위에 유입하므로 조형 시 모형에 걸리는 압력이 적어 모형의 재질에 제한이 없음.   (2) 모형의 발취가 주형의 탄력성 때문에 정확하고 용이함.   (3) 수 g ~ 수 ton까지 대형주물도 가능.   (4) 치수가 정밀하고 주물표면이 아름답다.   (5) 세라믹성의 주형이면서도 통기성이 있고 주형전체에 존재하는 미세한 균열은 주입 시 주형의 열팽창에 의한 주형의 변형이 없다.   (6) 다종소량 및 중 정도 생산에 적합. 그러나 비교적 생산단가(주형재료비)가 높음. (7) 고온소성이 필요하다. 3. 조형   (1) All Shaw mold법 (All ceramic mold법)        Shaw slurry만으로 주형을 만드는 방법.   (2) Back up mold법 (Composite ceramic mold법)        미리 back up mold를 제작하고 이것에 Shaw slurry를 주입하여 주형을 만드는 방법. 이 방법은 현재 가장 널리 이용되고 있다. 64

All Shaw 주형의 조형공정 Back up Shaw 주형의 조형공정 65 1차 소성 : 급 가열 2차 소성 : 800~1,000℃, 7~8시간 All Shaw 주형의 조형공정 Back up Shaw 주형의 조형공정 65

8.11 풀 몰드법 (Full mold casting process), 消失模型 鑄造法  1956년 미국의 H.F. Shroyer가 발명. 1962년 독일의 A. Wittmoser에 의해 공업화 Full mold casting process, FM process, Lost foam process 소모성인 發泡 polystyrene 모형을 쓰며, 조형 후 모형을 빼내지 않고 주물사 중에 매몰한 그대로 용탕을 주입하여 그 열에 의하여 모형을 기화시키고 그 자리를 용탕으로 채워 주물을 만드는 방법이다. 주조방안으로는 하주법 및 맹압탕(blind riser)을 채택한다. 주입온도는 보통의 주입온도보다 약간 높아야 한다. 장점  ① 복잡한 형상의 주물제작이 용이.  ② 모형재료비의 절감, 작업시간의 단축, 작업성 용이.  ③ 코어 및 합형 불필요. → 조형공수가 절감.  ④ 모형의 발취 작업이 불필요하다. → 모형에 draft가 불필요 ⑤ 변형이나 보수 및 보관의 어려움이 없다. ⑥ 가공여유 감소 등에 의한 후처리 시간 절약 및 표면 미려. → 전 작업공정 단순화. → 원가 절감 단점 ① 주입 시 polystyrene의 不기화 잔류물에 의한 표면결함 발생가능. ② 도형제의 박리현상에 의한 표면결함 발생가능. ③ 주입 시 다량의 매연 발생. ④ 조형 시 모형의 변형에 의한 치수결함 발생가능. 66

Expendable Mold Casting Full mold casting is a technique similar to investment casting, but instead of wax as the expendable material, polystyrene foam is used as the pattern. The foam pattern is coated with a refractory material. The pattern is encased in a one-piece sand mold. As the metal is poured, the foam vaporizes, and the metal takes its place. This can make complex shaped castings without any draft. However, the pattern cost can be high due to the expendable nature of the pattern. - Styrofoam pattern - dipped in refractory slurry  dried - sand (support) - pour liquid metal - foam evaporates, metal fills the shell - cool, solidify - break shell  part 67

풀 몰드법 (Full mold casting process), 消失模型 鑄造法 68