기계 조형법

대량생산과 조형작업의 균일화를 위화여 모래다지기, 원형빼기, 완성된 주형의 반전 및 합형 등에 여러 종류의 기계가 사용되며 주조작업 전 공정에 자동화가 이루어지고 있다.

조형기계는 주형제작의 모든 작업을 기계화 하는 것으로 대량 생산에 필요한 조형시간의 단축과 균일한 작업 등이 이루어지므로 생산관리면에서 효과적이지만 주물사의 관리가 필요하다.

기계조형법은 손 조형법에 비하여 다음과 같은 장점이 있다.

①생산능률이 향상된다.(1.5~2배)

②불량률이 적어진다.

③제품이 균등하다.

④기계가공 시간이 단축된다

⑤작업자의 자세는 서 있는 상태이므로 쉽게 피곤해지지 않는다.

⑥주물사가 모형에 강하게 붙게 되어서 표면사를 쓰지 않아도 주물면은 깨끗하다.

⑦제품의 중량이 감소된다.

⑧기계사용법이 비교적 간단하므로 숙련공이 아니라도 조형할 수 있다.

1. 정반형

조형기계를 사용하여도 손작업과 같이 일반 목형이나 목재를 이용한 틀을 사용하면 작업능률을 올릴 수 없다. 조형기계에 사용되는 원형은 정반에 조립하여 정반형으로 하는데 탕구, 압탕, 주입구 등도 원형의 일부분으로 설치한다. 한쪽면에만 각각의 반쪽 분할형을 붙인 2개의 정반으로 위 아래 양쪽의 주형을 만들고 이것을 조합하여 1개의 원형을 제작할 수 있도록 한것이다. 특히 정반 양면에 상형 및 하형이 될 형상을 분할하여 붙인 것을 매치플레이트형이라 한다.

2. 조형기

가. 졸트식 조형기

매치플레이트를 조형기의 테이블에 고정하고 그 위에 주형틀을 놓고 주물사를 채운다. 졸트용 압축공기를 열어 공기를 실린더에 내어 넣으면 상승피스톤에 압력이 걸려 조형기의 테이블이 매치플레이트 및 주형틀과 함께 75 ~ 80 mm 높이까지 들어올리는 동시에 압축공기는 밖으로 빠져나가고 기계의 테이블은 하중에 의하여 원위치에 떨어지며 이때 모래가 요동되어 다져진다. 원형의 형상, 주형의 치수, 조형기의 구조에 따라 차이가 있으나 보통 1분간에 10~ 20회의 충격을 가해준다. 이 방식에는 매치플레이트에 가까운 주형과 하층부는 잘 다녀지지만 상층부의 다짐이 약해지므로 추가적으로 상부를 스퀴즈할 필요가 있다. 진동에 의해 원형 구석까지 모래가 쉽게 충전되므로 비교적 복잡한 주물의 조형에 이용된다.

나. 스퀴즈식 조형기

주형틀 속에 담겨져 있는 모래를 스퀴즈 테이블과 스퀴즈 헤드 사이의 압력에 의해 압축시키는 하강식이나 상승식으로 조형하는 방법이다. 하강식은 주형 상층부의 주물사가 강하게 다져지고 매치플레이트 부근에서는 주물사가 약하게 다져진다. 따라서 주형틀 상하층부의 주물사 사이에는 다짐정도의 차이가 생긴다. 보통 주형틀이 높아지면 차이가 그 만큼 커지므로 하강식 스퀴즈에서는 높이 150~200mm 이내의 주형틀을 사용하여 비교적 낮은 원형으로 주형할 때 적합하고 복잡한 모양은 부적합하다.

다. 졸트 스퀴즈식 조형기

졸트법과 스퀴즈법을 병용하는 방법으로 먼저 졸트법으로 모래를 충전한 후 스퀴즈 법으로 강도를 높이는 방법이다.

라. 샌드 슬링거

만능조형기라 하며 대, 중, 소 어느 것이나 조형할 수 있는 편리한 기계이다. 이 조형기는 고속으로 회전하는 임펠러에 의하여 벨트 위의 주물사를 강하게 주물상자 속의 원형 위에 난타 투사하여 주물사의 충전과 다지기가 동시에 이루어진다.

샌드 슬링거의 머리부분의 구조는 머리부분이 커버로 씌워져 있으며, 임펠러는 주물사에 의하여 강하게 마모를 받으므로 스텔라이트와 같은 초경합금으로 되어 있다. 이 조형기는 주형상자의 깊이 또는 슬링거 머리부의 높이에 관계없이 일정 수준을 취하여도 매우 균일하게 형입된다. 다지기는 임펠러의 회전속도에 따라서 조절되나 속도는 보통1000 ~1800 rpm이다. 이 방법에 의한 조형법은 중형에서 대형까지 광범위한 조형작업에 가장 좋은 방법이며 소형일 때는 완전 자동 방법이다

초대형 주형에서는 고정식이 아니고 레일이동식 또는 트랙터형의 샌드슬링거 기계가 사용되며 이 조형의 크기도 매우 광범위하다.

이와 같이 샌드 슬링거에서는 모래의 사용량이 매우 커서 보급이 문제되며 소형기에서는 상부에서 호퍼로 보급하고 대형기에서는 뒷 부분에 모래 저장탱크를 설치하여 버킷 컨베이어로서 운송하여 벨트위에 모래를 보급한다.

샌드 슬링거의 특징은 다음과 같다.

① 조형능력이 크다.

② 기계의 보수가 쉽다.

③ 투사중에 통기성이 주어진다.

④ 주형의 경도가 모든 층에 일정하다.

⑤ 융통성이 매우 풍부하다.

⑥ 기초 공사가 필요없다.

마. 샌드 블로어

압축공기를 이용하여 모래를 고압으로 원형 위에 분사하는 방법이다. 모래 불어넣기 구멍 1㎠당 1초에 방출되는 모래량은 5.5 ~ 6.0 기압의 압축공기에서 200 ~ 300 kgf 정도이다.

바. 자동연속 조형 장치

기계조형법을 발전시킨 것으로 주물사의 운반 및 공급장치, 다짐작업, 원형빼기, 코어설치, 형합침 및 완성된 주형을 주입장소로 이동 등 일련의 주조공정을 한 공정에서 다른 공정으로의 전환에 사람의 손이 필요치 않게 한 시스템이다.