주물사 시험법

1. 수분측정 시험법(KS A 5305)

주물사에 알맞는 양의 수분이 함유되어 있는가를 측정하는 시험법으로 시험실에서 실시하는 표준시험의 증발법과 모래처리 현장에서 실시하는 신속시험의 카바이드법 및 전기법 등이 있다.

가. 증발법

일반적인 방법으로 잘 혼련된 시료 50g을 채취하여 100±5℃에서 1~2시간 건조시킨 다음 냉각시키는데 흡습을 방지하기 위하여 데시게이터에 넣어 냉각시킨다. 상온으로 냉각된 시료의 무게를 측정하여 다음 식에 의해 수분함량을 결정한다.

                              건조 전 시료의 무게50(g) - 건조 후 시료의 무게(g)

수분함유량(%) = 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　    x 100

                                                   건조 전 시료의 무게50(g)

나. 카바이드법

현장에서 신속하게 시험할 수 있는 방법으로 일정한 양의 시료와 칼슘카바이드분을 밀폐된 용기속에 혼합시켰을 때 발생되는 아세틸렌 가스를 수분 측정기구에 부착된 게이지 압력을 측정하여 간접적으로 수분합유량을 구한다.

다. 전기법

수분을 함유한 주물사에 전류가 흐르기 쉬운 현상을 이용하여 수분을 측정하는 방법이다. 즉 일정한 간격의 전극을 가진 측정구를 모래속으로 밀어 넣고 전류를 통과시키면 수분이 함유된 상태에 따라 전류가 흐르게 되므로 그 전류량으로 수분의 함유량을 측정한다. 이 방법에서는 모래와 전극과의 접촉에 신경을 쓰면 거의 소모품 없이 순간적으로 수분 시험을 할 수 있으므로 매우 능률적이다.

 

2. 점토분 시험법 (KS A 5301)

주물사중의 점토분을 사립과 분리시켜 측정하는 시험으로 이 방법은 지름 0.02mm 보다 적은 사립도 점토분과 같이 취급한다. 시료는 증발법에 의하여 수분을 측정할 떄와 같이 시험하려는 주물사의 대표 시료 약 100g을 취하여 105±5℃ 1~2시간 건조시켜 데시케이커 중에서 냉각시킨 시료에서 50g을 취하여 시료로 한다. 수분 측정시험을 마친 시료를 그대로 점토분 측정 시험에 이용하면 좋다. 시료를 다음에 지시한 방법으로 분사시킨 후 사립과 점토분을 분리시켜 남는 사립의 중량을 계산하여 점토분을 구한다.

 

가. 수세기 또는 끓여서 시료를 분산시킨다.

(1) 회전식 수세기를 써서 교환하는 방법
시료 50g을 용기에 넣고 물 475cc와 3% 수산화나트륨 수용액 25cc를 가하여 회전식 수세기에 붙여 1시간 정도 회전시키거나 점토 분리용 용기에 넣어 교반시킨다.

(2) 끓이는 방법

시료 50g을 약 400cc의 증발접시에 옮겨 물 300cc 및 3% 수산화나트륨 2.5cc를 가하여 30분간 끓인다. 수분이 증발하여 150cc이하로 되지 않도록 주의해야 한다. 끓이는 것이 끝난 시료는 용기나 비커에 옮겨 증발접시 내측에 시료가 남지 않도록 물에 잘 씻은 후 비커중의 물 깊이를 150mm 정도로 한다.

 

나. 시료에서 점토분만을 분리시킨다.

(1)사이펀에 의한 방법

분산조작이 끝나면 시험기에서 용기를 분리하여 10분간 방치하여 두었다가 사이펀으로 밑바닥으로부터 25mm 이상의 윗물을 유출 시킨 후 여기에 다시 증류수를 150mm까지 넣고 잘 저어 10분간 두었다가 같은 방법으로 25mm 이상의 물을 따라낸다. 이 과정을 윗물이 맑아질 때까지 반복한 후 용기안에 남은 모래를 105±5℃에서 충분히 건조시켜 데시케이터중에서 냉각한 다음 그 중량을 측정한다.

(2)수류터빈법에 의한 방법

분산조직이 끝난 시료를 수류지그병에 완전이 옮겨 수관을 배치하여 1분간에 약 260cc의 물을 보내 점토분을 유출시켜 방출수가 깨끗하게 될때까지 이 조작을 계속한다. 유출수가 깨끗하게 되면 떼내고 시료를 비커에 옮겨 105±5℃에서 수분을 완전히 증발시켜 데시게이터중에서 냉각 한 다음 시료의 사립 중량을 측정한다.

(3) 점토분을 계싼하여 값을 구한다.

시료 및 점토분을 분산 분리하고 남은 사립의 중량을 소수점이하 한자리 까지 정확히 측정하고 다음 식에 의한다.

 

                           시료의 무게(g) - 남은 모래의 무게(g)

점토분(%) = 　　　　　　　　　　　       　　　　          x 100

                                           시료의 무게(g)

이 시험은 같은 종류의 시료를 2회 이상 실시하여 결과가 ±5%이내의 것을 산출 평균값을 계산하여 그 시료의 점토분으로 한다.

 

3. 입도 시험법 (KS A 5302)

주물사의 입도별의 분포를 측정하는 실험으로 시료는 점토분 시험에서 남은 모래전량을 사용한다. 여러 가지 체를 체눈이 큰 순서로 위에서부터 아래로 쌓아놓고 맨위의 체에 시료를 털어 넣은 후 약 15분 동안 체질 한다. 각 입도는 그 체면상에 남아 있는 모래의 중량을 측정하고 다음 식에 의하여 구한다.

 

                        체면상의 모래(g)

입도(%) = 　　　　　　　　　　    x 100

                        시료의 무게(g)

 

단, 여기서 시료무게는 점토분과 모래 무게의 합으로 한다. 입도시험에 쓰이는 모래체의 체틀직경은 200mm 이며 체눈의 크기는 메시로 표시한다. 메시는 1인치 길이 당 체 구멍 개수로 나타낸다.

 

4. 통기도 시험법(KS A 5303)

주형의 사립사이의 크기를 나타내는 값을 통기도라 하며 생형에서는 주입시의 함유수분과 가스를 밖으로 내보낼 수 있는 정도를 말하고 건조형에서는 건조할떄 수분을 밖으로 배제할 수 있는 정도, 또는 기포의 발생 및 주물표면의 거칠기 등을 나타내는 중요한 값이다.

통기도는 사립의 크기 점결제의 성질과 양, 다지기 강도 등 여러가지 요인으로 그 값이 달라지게 되므로 많은 실험과 경험을 바탕으로 주물에 알맞게 사용해야 한다.

 

가. 표준시험법

주물사의 통기도는 일정한 규격의 시험편을 통해 일정한 압력으로 보내어진 기체가 흐르는 정도를 표시한 값이며 통기도를 구하려면 표준시험편 다짐기를 사용하여 직경 50mm 높이 50±1 mm의 원통형 표준시험편을 제조해야 하며, 내경 50mm의 원통형 강철 파이프에 적당량의 주물사를 표준다짐기에 넣고 세번 다져서 높이가 상기의 오차범위 내의 것만을 시험편으로 하는데 이때 시료의 중량은 주물사의 종류에 따라서 조금씩 차이가 생기므로 여러회 실험을 거쳐 알맞는 시료의 중량을 결정해야 한다.

이와 같이 만들어진 시험편을 통기도 시험기에 올려놓고 이 시험편을 통해 일정 압력으로 2000cc의 공기를 흘려 보내는데 시험편 앞 뒤에서의 압력차이와 공기가 완전히 통과하는데 소요된 시간을 측정하여 통기도를 구한다.

나. 속성시험법

현장에서 신속한 처리를 위해 이용되는 방법으로 동일한 통기도 시험기를 사용하는 오리피스법이 있다. 이 신속법은 상온하에서 오리피스에 의하여 일정한 유속을 가진 공기가 소정의 시험편을 통과 배출되는 동안에 일어나는 공기압이 일정하였을 때의 수치를 측정하여 통기도를 결정하는 방법이다. 오리피스는 작은 오리피스(지름0.5mm)와 큰 오리피스(지름 1.5mm) 두가지가 있는데 통기도가 40이하 일 때 작은 것을 그 이상일 때는 큰것을 사용한다.

 

5. 강도 시험법(KS A 5304)

가. 압축강도 시험법

일반 압축시험기의 측정 한계는 습태에서는 1.3 ~ 1.4 kgf/㎠이고, 건태에서는 6.5~7.0 kgf/㎠이 적용된다. 또 압축 속도는 보통 습태압축 시험에서는 1초당 약 30 g/㎠로 압축 하중을 가하고, 건태압축 시험에서는 1초당 약 150gf/㎠ 압축 하중을 걸어 파괴한다.

나.항절강도 시험법

시험편은 넓이 10mm 길이 50mm 의 홈통중에 시료를 넣고 높이 10±1 mm로 되게 다짐기로 3회 다져서 장방체의 시험편을 만들어 시료를 뺴내는 봉으로 눌러 빼낸다. 

 

6. 표면경도 시험법(KS A 5304)

주형의 다짐 경도를 측정하는 시험으로 경도계는 생형용과 건조형으로 구분한다. 생형경도계는 스프링 강구를 주형 표면에 눌렀을 때 강구가 주형표면에 들어간 깊이를 다이얼 게이지로 읽을 수 있도록 되어 있으며, 건조형에 사용되는 경도계는 칼날을 사용한다. 일반 생형사를 손으로 다졌을 경도는 30~40이며, 기계조형시는 65~85, 강질주형과 같이 특수한 것은 90이 넘는 것도 있다.