초록 ▼

석고를 주형으로 사용하는 정밀주조법은 알루미늄 합금이나 아연합금, 동합금 등의 비철주물에 적용되는 생산기술로서 선진외국에서는 1940년 경부터 공업제품의 생산에 활용하기 시작했으며 현재는 비철금속제 금형이나 비양산용 정밀주조품, 박육을 요하는 주물제품 등에 널리 활용되고 있으나 국내에서는 아직도 석고 주형법에 의한 주물 생산기술이 제대로 보급, 활용되지 못하고 있는 실정이었다. 국내의 경우 주조법에 관련된 기술은 그동안 생산기술연구원에서 기술을 확보하여 보유하고 있으나 주형재료의 경우 전량 수입에 의존해야 하는 관계로 국내에 석고

석고를 주형으로 사용하는 정밀주조법은 알루미늄 합금이나 아연합금, 동합금 등의 비철주물에 적용되는 생산기술로서 선진외국에서는 1940년 경부터 공업제품의 생산에 활용하기 시작했으며 현재는 비철금속제 금형이나 비양산용 정밀주조품, 박육을 요하는 주물제품 등에 널리 활용되고 있으나 국내에서는 아직도 석고 주형법에 의한 주물 생산기술이 제대로 보급, 활용되지 못하고 있는 실정이었다. 국내의 경우 주조법에 관련된 기술은 그동안 생산기술연구원에서 기술을 확보하여 보유하고 있으나 주형재료의 경우 전량 수입에 의존해야 하는 관계로 국내에 석고주형법이 널리 보급되지 못하는 요인으로 작용하고 있었다. 석고는 열분해 온도가 1,300。C 정도로서 주입온도가 그 이상인 철계 주조에는 사용할 수 없는 단점이 있으나 주입온도가 그 이하인 비철금속의 정밀 주조에는 가장 적합한 주형재료로서 주조품의 치수정 밀도나 표면조도가 매우 높고 주형 및 주조 설비가 간단하고 주형재료비가 다른 정밀 주조 Process에 비하여 아주 싸기 때문에 비철급속의 정밀주조에 가장 유리한 Process 가 석고주형 주조법(plaster mold process)이라 할 수 있다. 또한 주형의 냉각능이 낮기 때문에 두께가 얇고 형상이 복잡한 제품의 주조가 가능하다는 장점을 가지고 있다. 석고를 주형으로 이용하는데 있어서 가장 큰 문제점은 주형의 통기성이 거의 없으므로 일반적인 중력주조로는 건전한 주물을 얻을 수 없는 점이었다. 따라서 이와같은 문제점을 극복하기 위한 연구가 여러사람들에 의해서 진행되어 그동안 여러 Process가 개발되었다. 예를들면 Capaco process, Antioth process, Pressure cast process 등인데 이들 Process들은 적용범위의 제한과 단점들이 있어서 실용화하는데 문제가 있었다. 다량의 섬유상활석을 첨가한 Capaco process의 경우 충분한 통기도를 얻지 못하였으며, Antioth process의 경우 주형통기도는 충분히 얻을 수 있으나 autoclave중에서 가열, 가압, 증기처리하여야 하므로 처리공정이 길고 복잡한 단점이 있었다. Pressure cast Process는 주조시 공기압을 가하여 용탕의 주형내 충전성을 향상시키는 방법인데 현재까지 미국 등지에서 Matchplate Pattern이나 Pattern plate 제조에 많이 사용되고 있으나 중자가 있는 제품이나 얇은 제품을 제조상의 어려움이 있기 때문에 사용상 제한을 받게 된다. 1948년에 미국의 K. Micricke와 E.S.Johnson은 석고에 특수 발포제를 첨가하고, 슬러리 제조시 고무원판을 고속으로 회전시킴으로써 슬러리 속으로 공기가 도입되고 주러리 제조시 고무원판을 고속으로 회전시킴으로써 슬러리 속으로 공기가 도입되고 주형내부에 스폰지 형상의 기포셀이 형성되어 통71도가 증대되는 발포석고 주형법을 고안하였다. 이 방법은 1950년대에 들어서 R.F.Dalton에 의하여 생산공정이 정립되었으며 현재까지 U. S. Gypsum Co.의 Hydroperm이라는 상품명으로 발포성 주형용 석고 의 세계시장을 독점하고 있다. 그러나 석고원료의 첨가제나 제조법은 Know-how로서 전연 공개가 되지 않고 있다. 또한 반지나 타이핀, 안경부품등 공예산업에서 널리 활용되는 원심주조용 석고계 주형재료는 현재 국내시장이 상당히 큰 규모임에도 불구하고 전량 미국의 KERR사가 공급을 독점하고 있다. 본 연구에서는 제품특성이 맞는 process별 석고재료를 년차적으로 개발하여 주형 재료의 수급을 원활하게 하고 주형재료비를 절감하여 석고주형 법의 국내 정착을 유도하고자 하였다. 1차년도에는 판상의 금형류 제조에 가장 적합한 process인 가압주조법에 이용될 수 있는 비발포성 석고주형재료를 개발 완료한 바 있다. 2차년도에는 사형이나 금형과의 복합 mold 제작시나 중자용으로 필수적인 중력주조용 발포석고 주형재료를 개발하였으며 최종연도인 3차년도에는 공예품 및 소형정밀부품의 양산에 적합한 Lost Wax Process를 이용한 원심주조용인 고온소성용 석고주형 재료를 개발하였다. 석고 주형재료 개발에 사용된 모재는 참여기업인 문교산업의 α형 순수소석고를 사용하고 β형 석고는 비교시험을 위하여 사용하였으며 첨가제도 대부분 국산 재료를 사용하였다. 개발된 석고 재료는 아연, 알루미늄, 동합금에 각각 주조시험을 행하여 품질을 확인하였다.