사형주조 주형의 구성 요소와 주물사 요건

핵심 정리

사형 주조는 모래로 만든 주형에 용탕을 부어 응고시켜 주물을 만드는 공정이다. 주형은 용탕이 들어가 굳으면서 주물의 모양을 정하는 틀이므로, 주형을 어떤 부분으로 나누어 보는지가 이 단원의 출발점이다. 주형의 재료는 옛날에는 흙이 주된 것이었고, 흙 주형 가운데 날것 상태의 생형은 기계주물에 쓰이고 있다.

주형의 구성 요소는 크게 세 갈래로 보면 정리된다. 용탕이 흘러드는 통로, 응고할 때 줄어드는 양을 메우는 여분의 공간, 주물 내부의 빈 공간을 만드는 형상이다. 세 가지 모두 주형을 이루지만 역할이 서로 달라서, 한 묶음으로 외우면 선지를 가르기 어렵다.

주물사는 주형을 이루는 재료이므로 일정한 요건을 갖춰야 한다. 가장 먼저 꼽히는 요건은 성형성이다. 성형성은 주물사가 틀 모양대로 다져지고 그 형상을 유지하는 능력을 가리키는 말로 쓴다.사형 주물사는 성형성이 있어야 한다. 주형은 고온의 용탕을 받으므로 주물사는 고온에 견디는 내화성이 커야 한다. 주물사 요건은 성형성, 내화성, 수축성으로 나눠 보며, 각 요건이 왜 필요한지를 함께 이해하면 외우기 쉽다.

주형의 구성 요소를 가르는 기준은 그것이 주형의 부분인지, 아니면 주조 뒤 주물에 남는 결함인지다. 이 두 가지를 섞으면 결함을 구성 요소로 잘못 고르게 된다.

자세히

탕구계와 라이저의 역할

용찬을 주형 안으로 붓는 길이 탕구(스프루)다. 탕구계는 용탕 공급과 드로스 억제 등으로 주물 결함을 줄이도록 설계한다. 탕구는 용탕이 들어오는 쪽을 맡는다.

금속은 응고하면서 부피가 줄어드는 현상이 있어 여분의 공간이 필요하다. 라이저(압탕)는 용탕의 수축을 보충하기 위해 주형에 두는 여분의 공간이다. 탕구는 용탕을 들여보내는 쪽이고, 라이저는 응고 과정에서 부족해지는 용탕을 채우는 쪽이라서 설계 목적이 다르다. 둘 다 용탕과 관련되지만 ‘용탕 공급’이라는 한 단어로 묶으면 수축 보충의 역할이 빠진다.

목형과 골격 모형

주물사의 입도는 목형(모형) 제작 시 고려 사항이 아니다. 입도는 주형 재료의 성질 문제이고, 목형은 주물의 바깥 모양을 만드는 도구라서 두 항목을 같은 기준으로 묶으면 안 된다.