첨가제, 도형제 및 이형제의 종류

3. 첨가제

주형은 모래와 점결제만으로 형성할 수 있지만 경우에 따라 특수한 성질을 부여할 필요가 있으며 이를 위해 첨가제를 넣는다. 예를 들면 강도의 보강, 붕괴성 향상, 고온성질의 개선, 주물표면의 미려화 등을 위하여 첨가제를 배합한다.

 

가. 탄소계

주철주물의 표면을 깨끗이 하기 위해 많이 사용되는 것으로써 석탄, 피치, 코크스 및 흑연분말 등이 있다. 이것은 용탕과의 연소반응에 따라 생기는 휘발성 가스에 의하여 주형과 금속표며과의 사이에 절연층을 만든다. 즉 모래의 표면에 탄소의 피막을 만들어 주물표면이 깨끗해지며 환원성 가스에 의한 용탕의 산화와 소착을 방지하고 주물사의 복용성을 증가시켜 주는 작용도 한다.

나. 목분 및 곡분

목분은 소착을 방지하고 살결을 좋게 하는 이외에 주입 후 주물사가 잘 떨어지도록 하므로 균열방지의 목적에서 붕괴성을 얻기 위하여 0.5 ~ 1.0 %정도 첨가한다. 대체로 생형사, 오일 코어, 가스형의 주형, 코어에도 사용된다.

곡분은 옥수수가루 또는 전분 0.25 ~ 1.50 % 첨가되거나 습태강도를 증가시키는 목적 외에 붕괴성을 향상시키고 규사의 팽창으로 인한 패임을 방지한다.

다. 당밀

당밀은 생형에 사용하면 주형표면을 경ㅈ화시켜 주므로 주입할 떄 주형이 파손되거나 주물사가 혼입되는 것을 막아준다.

라. 규산분말

규산분말은 200 메시보다 미세한 것을 주물의 표면사 중에 대략 5 ~ 10 % 첨가하여 사립 사이의 간격을 적게 하고 용금의 침입을 방지하며 주물사의 강도는 증가하지만 유동성은 감소된다.

마. 산화철

코어사에 많이 사용하는 것으로 1 ~ 2 % 산화철을 첨가하면 1250 ~ 1350℃에서의 고온강도가 2 ~3배로 증가하게 되며 주형표면의 침입을 막아 패임을 방지한다. 이것은 산화철이 규사와 반응하여 생긴 유리와 같은 규산염이 사립사이를 메워주기 때문에 소착을 일으키는 장소에 부분적으로 사용할 때가 있는데 이것은 적홍색 빛깔로서 그 사용장소를 확실히 식별할 수가 있다. 

4. 도형제

주물사로 조형된 주물은 입자간에 틈이 생기며 점결제나 첨가제의 첨가에 따라 내화도가 떨어지는 수가 많다. 따라서 용금의 물리적 침투나, 화학반응이 일어나는 것을 막고 주형표면을 곱게 하기 위하여 주형표면에 도장을 하는 것을 도형제라 하고 도형제에는 흑연, 숯가루, 운모분말, 활석가루 등이 있따.

가. 흑연 및 숯가루

주형의 내화도를 높이고 환원가스를 발생시켜 주는 것으로 흑연이나 숯가루 등의 탄소계 물질이 많이 사용되는데 탄소성분이 많고 회분이 적을수록 좋다. 사용할 때에는 건조된 분말을 생형에 뿌리거나 붓으로 바르는 방법 및 점토나 당밀 등을 혼합하여 건조형에 도형하는 방법이 있따.

나. 운모분말

일반적으로 활석분말이 많이 쓰인다. 이것은 분말 그대로 사용할 떄가 많지만 내열성이 작기 때문에 대형주물에는 사용할 수 없고 너무 많이 사용하면 용탕에 섞여 들어가기 쉽다. 주철주물계에서는 주로 탄소계의 것이 단독 또는 점결제와 혼합하여 사용되지만 양질의 운모분말, 활석분말 등은 단독으로 사용된다.

다. 도형제의 역할과 구비성질

(1) 도형제의 주요역할

 1) 용융금속의 주형표면에서 주물사의 입자 사이로 침투되는 것을 방지한다.

 2) 용융금속의 주입시 주형표면의 모래소착을 방지한다.

 3) 주물표면을 아름답게 유지한다.

 

(2) 도형제가 구비해야 할 성질

 1) 도포성이 양호 할 것

 2) 도형제가 주형의 모래 입자 사이에 침투하는 침투성이 양호할 것.

 3) 도형제를 용해시킨 용제가 주형의 점결제를 용해하지 않을 것.

 4) 도포한 도형제의 층이 건조시와 용탕주입시에 균열, 박리를 일으키지 않을 것.

 5) 용융금속을 주입시에 모래 소착현상이 일어나지 않을 것.

 6) 열전도성이 낮아 용융금속의 열을 주형에 전달하는 속도가 느릴 것.

 

5. 이형제

조형 작업에서 상형과 하형을 쉽게 분리하기 위하여 또는 모형이 주물사에서 쉽게 빠지도록 분할면이나 모형 표면에 뿌리거나 바르는 것을 이형제라 한다. 때로는 분리사라고도 하며 고온 규사나 점토분에 없는 강모래를 사용한다. 모형의 분리에는 니스, 랙커, 실리콘유 등이 주로 쓰인다. 실리콘유는 경화 온도가 높고, 또 화학적으로 안정하며, 이형성이 우수하여 기계 조형에 많이 쓰인다.