주물용 모래의 종류

제 2절 주형재료

1. 주물용 모래

가. 규사

규사는 불순물이 소량으로 함유된 것을 말하며 규사의 등급도 나뉘어 진다. 입형은 입자형상에 따라 원형, 각형, 복합형 등으로 분류한다.
입형은 주물사의 여러가지 성질에 영향을 미친다. 특히 첨각형, 첨편각형의 입형은 통기성이 떨어지고 또 표면적이 커져서 첨가되는 점결제의 소비량이 많아진다. 점결제로 기름만을 사용할 때는 원형 모래를 사용하면 건조 강도가 크지만 점토를 사용할 때는 오히려 각형 모래를 사용한 쪽이 강도가 커진다. 규사는 산출량이 많고 값이 사서 주형용 모래로서 가장 많이 사용되고 있으나 다른 모래에 비하면 물리적 성질이 떨어진다.
(1) 천연규사
천연적으로 산출되는 규사로 전혀 가공하지 않은 것이며 산출장소에 따라 해사, 하천사, 산사 등으로 구분되나 일반적으로 산사에는 다량의 점결제가 함유되어 있으므로 별도로 구분한다.
(2)인조규사
석영질 암석을 파쇄한 것으로 원석의 종류 및 제조법에 따라서 제품의 입형, 입도분포, 화학성분 등이 다르다. 풍화규사를 원료로 한 것은 파쇄가 용이하고 입도가 미세하여 셀주형용에 많이 사용딘다.
(3)처리규사
자연적으로 산출되는 규사에는 규사분 이외에 점토, 풍화가 불충분한 장석 및 운모등을 제거 처리하여 만든 규사로서 이산화규사 함유량이 천연규사에 비하여 높다.

나.산사

산사 또는 자연사에는 석영질을 주로 한 모래입자에 점토분이 2%이상 함유된 것을 말하며 KS규격에서는 점토분의 함유량에 따라 4종류로 규정하고 있다.
산사는 이산화규소의 함유량이 많지 않지만 천연점토가 2~30% 함유되어 있어 사용하기 편하고 첨가 점토를 절약할 수 있으나 균일성이 좋지 않으므로 이것을 처리해서 사용하면 효과적이다.

다. 올리빈사

올리빈사는 고체를 이루며 FeO의 양이 증가함에 따라 용융점이 강화된다. 이것은 지르콘사 보다는 좋지 않지만 내화도가 약 1700도씨로서 규사보다 높으며 열팽창률이 균일하고, 입도가 작기 때문에 주물 표면용 모래에 사용하고 고운 가루는 도형제로도 쓰인다.

라. 지르콘사

순수한 지르콘사의 화학식은 ZrO2, SiO2로 화강암이 풍화 붕괴하여 강하류나 해안에 운반 퇴적된 것이다. 지르콘사는 우수한 물리적 성질을 가지고 있어 강주물의 주형에 많이 사용된다. 내화도가 2200도씨 정도 되고 열팽창률은 규사의 1/3 ~ 1/6밖에 되지 않는다.

마.샤모트사

내화 점토를 1300도씨 이상의 높은 온도로 구워 이것을 파쇄하여 만든 것으로 내화도와 강도가 크고, 파괴되거나 소결이 되지 않는다. 또 열팽창과 수축이 비교적 적기 때문에 성형한 주형은 주입후의 변형이 적고 반복사용이 가능하므로 단순한 형상의 소형주물에 이용되며 이것은 900~1000도씨에서 주형을 소성한다.

바.카본사

석유정제 공장에서 나오는 폐액을 코크스화하여 1100도시 이상의 온도에서 소성, 탈황하여 얻은 경질탄소 입자로 탄소가 99.4% 휘발분이 0.11%이다. 비중은 규사의 약 70%, 열팽창률은 1/8이며 열전도도 좋다. 또 단독 또는 규사와 배합하여 각종 점결제를 이용한 주형 혹은 코어 제작에 사용된다.