석고, 세라믹 주형의 주조 방법과 성질

석고 주형 및 세라믹 주형 주조의 세부적인 특징

 

주형이 모래로 만들어지지 않고 석고로 만들어졌다는 사실 외에는 석고 주형 주조는 사형주조와 유사하다. 운모와 실리카 분말과 같은 첨가제는 수축, 응고시간을 조절하고, 균열을 줄이고, 강도를 높이기 위해 석고와 혼합된다. 주형을 만들기 위해 물이 배합된 석고혼합물은 플라스크 안의 플라스틱 또는 금속 패턴에 부어지며, 응고된다. 일반적으로 목재 패턴은 물과 과도하게 접촉하기 때문에 사용되지 않는다. 유동의 일관성으로 인해 석고혼합물이 패턴 주변에 잘 흘러들어가 세밀한 부분의 표현이 가능하고 매끄러운 표면을 얻을 수 있다. 그러므로 석고 주형 주조는 이러한 속성을 가진 주물에 주로 사용된다.

석고 주형의 경화는 이 공정의 단점 중 하나이며, 특히 대량생산에서는 더 단점이 된다. 패턴이 제거되기 전까지 대략 20분 정도 주형이 경화되어야 하고 이후 습기를 제거하기 위해 수시간 동안 주형을 굽는데, 굽더라도 모든 수분이 석고에서 제거되 지는 않는다. 주조기술자가 당면하는 딜레마는 석고가 너무 수분을 잃게 되면 주형 강도를 잃게 되며, 과도한 수분은 제품에 주조 결함을 발생시킨다는 점이다. 이러한 점 때문에 수분의 균형이 맞아야 한다. 석고 주형의 또 다른 단점은 주형 공동에서의 가스배출이 제한된다는 점이며, 이는 다음과 같은 방법으로 해결될 수 있다.

1. 용탕 주입을 하기 전에 주형 공동으로부터 공기를 빼낸다.
2. 주형을 만들기 전에 석고 혼합물에 공기를 통하게 하여 응고된 석고가 세밀하게 퍼진 공기방율을 포함하 게 한다.
3. Anioch 공정으로 알려진 특수한 주형성분, 처리공정을 이용한다.

석고에 50% 모래를 혼합해 오토클레이브(autoclave: 가압상태에서 고온의 증기를 이용하는 오븐)에서 주형을 가열하고 건조시킨다. 완성된 주형은 전통적인 석고 주형에 비해 더 높은 공기 통기도를 보인다. 석고 주형은 모래주형에서와 같은 고온에 견디지 못하므로 알루미늄, 마그네슘, 기타 동합금과 같은 저용융점 합금에 국한된다. 플라스틱, 고무몰딩을 위한 금형, 펌프 터빈 임펠라, 기타 비교적 세밀한 형상의 부품제작에 사용된다. 주물의 크기는 20g~100kg까지 가능하며 무게는 10kg 이하가 보통이다. 석고주조의 장점은 좋은 표면과 치수 정밀도를 얻을 수 있으며 얇은 단면을 제작할 수 있다는 점이다. 세라믹 주형 주조는 석고 대신 고온에 견딜 수 있는 내열 세라믹 재료를 사용한다는 점을 제외하고는 석고 주형 주조와 유사하다. 그러므로 세라믹 주조는 주철, 주장, 고온 합금을 주조할 수 있다. 적용 예시도 사용 가능 금속을 제외하고는 석고주조와 유사하며 장점도 비슷하다.