코어 제작법

1. 코어의 특성

가. 코어의 구비조건

① 코어제작이 쉽고 건조 전후에 변형되지 않고 형태가 그대로 보존될 것

② 신속하고 완전한 건조가 가능할 것

③ 용탕에 의한 충격과 파손에 견딜 수 있는 충분한 강도와 경도를 가질 것

④ 내열성이 좋을 것

⑤ 용탕과 접했을 때에 가스 발생이 적고 또 발생한 가스가 충분히 배출될 수 있도록 통기도가 높을 것

⑥ 코어의 표면이 고울 것

⑦ 용탕이 응고 수축될 때 방해되지 않도록 수축성이 있을 것

⑧ 붕괴성이 좋아 용탕 응고 후 모래가 잘 떨어질 것

 

나. 코어가 갖추어야 할 성질

(1) 내화도

코어는 용탕의 용융점 또는 주입온도에 견디는 충분한 내열성을 가져야 한다. 황동, 청동주물용 코어 모래는 1260℃, 주철주물용은 1483℃ 또는 그 이상의 소결온도가 요구되고 주가용 코어 모래는 최고의 내열성이 요구되어 고순도의 규사 또는 지르콘사가 이용된다.

(2) 강도

주형에 용탕을 주입하면 용탕이 응고하기 까지는 코어가 차지한 부피의 용탕무게와 같은 부력을 받으므로 이것을 견디어낼 수 있는 강도를 가져야 합니다. 구리합금주물에 있어서는 코어모래 중량의 4.3배의 부력을 받으며, 주철주물에서는 3.5배, 주강용에서는 3.9배의 부력을 받게 되므로 이것에 견딜 수 있는 건태강도와 고온강도가 필요하다.

(3) 가스 발생도

가스의 발생도는 주형에 용탕을 주입한 최소의 15~60초간에 코어 모래 1g당 15㎠이하가 되어야 한다. 주물에서 가스구멍이 발생할 위험은 이때가 가장크기 때문입니다.

(4) 통기도

코어는 주형보다 통기도가 커야 합니다. 점토를 배합하면 통기도는 좋지 않습니다.

(5) 흡습도

코어의 흡습도는 코어의 보존시간과 주입전 생형 내에서의 체류시간에 따라 달라집니다. 사용한 점결제에 따라 다르지만 생형 내에서 수분을 흡수하여 건조시의 강도를 대부분 잃게 되므로 코어는 건조된 곳에 보관해야 하며, 코어의 구조도 이러한 요구조건에 부합되어야 합니다.

 

2. 코어의 구조상의 특징

코어 모래에 요구되는 성질은 내화도, 강도, 가스발생도, 통기도, 흡습성 등이며 이러한 점은 코어 자체로서의 필요한 성질이기도 하며, 코어의 구조도 이러한 요구조건에 부합되어야 합니다.

 

가. 코어 프린트

코어는 두가지 의미로 사용되고 있습니다. 그 중 하나는 코어의 일부분으로 주형에 고정시키기 위한 연장부를 말하며, 또 하나는 주형의 일부분으로 코어 프린트를 올려놓을 수 있도록 파여진 부분을 말합니다. 코어프린트는 주형내에서 코어의 위치를 고정시켜 주입시 용융금속의 흐름이나 부력에 의해 코어가 움직이거나 떠오르는 것을 방지하며, 코어 내에서 발생한 가스의 배출구 역할을 합니다.

나. 코어 메탈

코어에 요구되는 강도가 코어모래의 점결력만으로 부족할 경우에는 코어 건조시에 내부에 철사 또는 주철제의 코어 메탈을 사용하여 보강한다.

다. 배기구멍

용탕주입 후 코어 내에서 발생한 가스의 배출을 쉽게 하기 위하여 코어의 중심부에 구멍을 내거나 코크스 등의 다공질 물질을 채워 넣기도 하며, 코어가 가늘고 긴 경우에는 파라핀을 칠한 실이나 다공질의 합성수지로 만든 실을 사용한다.

 

3. 코어의 제조

코어의 제조 방법은 코어의 모양이나 크기에 따라 달라진다. 보통 코어 박스를 사용하며 대형의 단순한 코어인 경우에는 긁기형법이나 회전형법 등도 이용됩니다. 또한 종래에는 점결제로 기름을 사용하여 건조시킨 건조형 코어가 주로 사용되었으나 최근에는 코어의 강도와 가스 발생량 등을 향상시킨 셸코어 등의 열경화성 코어나 자경성 코어가 많이 사용됨에 따라 코어제작 공정이 급속히 기계화되어 가고 있는 실정입니다.

코어제작은 코어모래의 배합, 코어의 제작, 건조 등의 순서로 되어 있습니다.

가. 코어용 모래의 배합

생형용에는 보통 주물사가 이용될 때가 있으며 건조용은 규사가 이용되며 점결제로서는 점토, 유류, 곡분, 합성수지 등이 이용됩니다. 코어사는 내화성이 높아야 하므로 규사와 지르콘사가 이용됩니다.

입자가 크고 입도분포가 작은 것이 통기성이 양호하며 3입도 분포의 모래가 좋습니다. 주강용 코어사는 AFS입도 30~40번 정도의 내화도가 높은 규사가 이용되고, 주철 또는 비철용에서는 미세한 천연사가 이용되며 4~5의 입도분포의 모래는 통기성이 앞의 것 보다 적으나 강도가 큰 경우는 적합합니다. 따라서 회주철, 가단 주철용에는 입도 AFS 40번 모래 30~40 %에 AFS 150번 모래 60~65%를 혼합한 것과 같이 입도가 다른 2종의 모래 입자를 배합할 때도 있습니다.

점결제에는 유기질과 무기질 점결제가 있으며 유기질 점결제는 가연성이 있어서 용융금속과 접촉하면 약 480℃에서 열분해하여 점결력을 잃으므로 붕괴성이 양호함을 필요로 하는 코어에 사용합니다. 무기질 점결제는 불연성이고 고온에서도 상당한 잔류강도를 가지고 있으며 스캡을 방지할 수 있습니다.

코어유는 보통 모래에 대하여 용적비 1의 비율로 모든 종류의 코어용에 사용되며 이것은 건조강도가 큰 것이 특징이나 생형 그대로는 약합니다. 아마인유가 대표적이며 기타의 식물유로서는 대두유, 동유, 면실유 등이 있습니다.

나. 코어의 제작

주물의 원형에 따라서 코어상자도 그 형식과 제작방법이 달라집니다. 제한된 적은 개수의 코어를 제작할 때에는 손 작업으로도 할 수 있으나 신속하게 대량생산 하려면 코어제작 기계를 이용합니다.

기계 사용시에는 특히 코어상자의 설계와 마모에 대한 예방대책을 강구하는 동시에 사전에 코어박스의 비어있는 부분의 공기를 없애기 위하여 코어용 모래와 함께 취입된 공기의 배기를 목적으로 코어 가스빼기를 코어상자에 구비해야 합니다.

다. 코어의 다듬질과 도형

모래-점토계 주물사와 유기점결제를 바탕으로 하는 코어는 강도가 불충분한 생형상태로 코어상자에서 빼내기 때문에 약간의 파손이 생기며 빼낸 즉시 보수하며 다듬질해야 합니다. 돌출된 모소리부분, 사이가 좁은 부분에는 누름쇠를 꽂아두어야 합니다. 코어는 다듬질이 끝나면 내화성 도형제로 도형을 해야 하는데 이것을 주물표면을 깨끗하게 하고 모래소착을 방지합니다.

라. 코어의 건조

코어의 건조는 배치형의 건조로를 사용하고, 대량생산 공장에서는 수직식, 수평식의 연속건조로를 사용하고 있습니다.

건조로는 점결제에 따라 달라지지만 점토류 300~400℃, 유류 200~250℃ 정도가 적당하다. 

수지류에서는 180~200℃, 폴리비닐알콜 등은 150~180℃ 온도에서 건조한다. 건조시간은 점결제의 종류와 코어의 크기에 따라 다릅니다.