셀 주조 방식과 발포 폴리스티렌 주조에 대한 설명

사형주조가 유용하지만 특별한 목적을 만족시키기 위한 주조 방식들이 계속 개발되었다. 이러한 방식들의 차이점은 주형재료, 주형제조 방식, 패턴제조 방식 등이다.

 

셀 주조

셀 주조는 모래와 열경화성수지 결합제로 만들어진 얇은(9mm 또는 3/8inch 정도가 대표적) 셀 주형을 이용한 주조방식이다. 이 방식은 1940년대 초에 독일에서 개발되었으며 다음과 같이 나타난다. 셀 주조공정은 많은 이점이 있다. 셀 주형 공동 표면은 재래식 생사주형의 표면보다 매끄러워 용탕을 주입할 때 용탕이 쉽게 흘러 들어가고, 주물의 표면이 더 우수하다. 2.5㎛의 표면거칠기를 얻을 수 있다. 또한 소형이나 중형 주물에서는 0.25mm의 치수공차를 얻을 수 있다. 우수한 표면과 정밀도는 종종 추가적인 절삭공정이 필요하지 않게 하며, 주형 붕괴성도 주물의 균열과 파열을 피하기에 충분할 정도로 일반적으로 우수하다. 셀 주조의 단점은 생사주조의 패턴보다 훨씬 비싼 금속 패턴을 사용한다는 점이고 따라서 소량의 제품 생산에는 적용하기 어렵다. 셀 주조는 대량생산을 위해 기계화 할 수 있으며 10kg 이하의 강 주조에 적합하다. 기어, 밸브 몸통, 부싱, 캠축 등이 셀 주조를 사용해 생산된다.

 

발포 폴리스티렌 공정

발포 폴리스티렌 주조공정은 폴리스티렌 패턴 주변에 모래를 채워 넣은 모래주형을 사용하며, 주형에 용탕이 주입되면 폴리스티렌 패턴은 증기로 날아가 버린다. 이러한 공정은 로스트폼공정, 로스트패턴공정, 증발폼공정, 풀몰드 공정으로도 불린다. 폴리스티렌 패턴은 주입탕구, 라이저, 탕구계를 포함하며 필요할 경우 내부 코어도 포함할 수 있어 주형에서 독립된 코어를 사용할 필요가 없다. 또한 폼 패턴이 주형의 공동이므로 패턴을 제거하기 위한 주형 구배, 분리선은 무시할 수 있다. 주형은 상형-하형으로 구분되지 않는다. 이러한 주조공정 단계는 다음과 같이 나타냈다. 생산하는 주물의 수량에 따라 패턴을 만들기 위한 다양한 방법이 사용될 수 있다. 한 가지 방법으로, 패턴을 만들기 위해 큰 덩어리를 직접 손으로 잘라 조립할 수 있 다. 대량생산시스템에서는 주형을 만들기 전에 패턴을 만드는 자동몰딩공정이 수행된다. 일반적으로 패턴은 매끈한 표면과 고온에서의 저항성을 향상시키기 위해 내열 화합물을 코팅한다. 주물사는 통상적인 결합제를 포함하며 재사용성을 위해 건조주 물사를 사용하기도 한다. 이 공정의 중요한 이점은 패턴이 주형에서 제거될 필요가 없다는 점이며 주형을 제작하는 과정이 단순하다는 것이다. 재래식 생사주형에서는 적절한 분리선이 필요하고, 주형 구배 여유가 주형설계에 반영되어야 하며 코어가 삽입되어야 한다. 또한 탕구계, 라이저 시스템이 고려되어야 한다. 발포폴리스티렌 공정에서는 이러한 단계가 패턴에 담겨 있다. 이 공정의 단점은 새로운 주물마다 새로운 패턴이 필요하며, 경제적 타당성은 패턴의 제작비용에 달려 있다. 발포폴리스티렌 공정은 자동차엔진 부품의 대량생산에 적용되어 왔으며 이러한 경우 폴리스티렌 폼 패턴을 주조하는 자동시스템이 설치된다.