해설 보기
정답사형에서 패턴을 제거할 때 사형(주형)의 파손을 방지하기 위해서입니다.
핵심 개념
사형주조 패턴의 구배(draft)
사형주조에서 구배(draft)란 패턴의 뽑기 방향과 나란한 면에 1~3° 정도로 주는 기울기를 말합니다. 사형은 모래를 다져 만든 소모성 주형이라 패턴을 수직으로 뽑아낼 때 패턴 측면이 모래벽을 긁으면 주형이 무너지거나 깨지기 쉽습니다. 구배를 주면 패턴이 조금만 들려도 측면이 모래에서 즉시 떨어져 마찰 없이 빠져나오므로 주형 손상을 막을 수 있습니다. 즉 구배는 '용탕의 흐름'이나 '제품의 이탈'이 아니라 '패턴을 뽑을 때 주형을 보호하기 위한' 설계 요소라는 점이 핵심입니다.
선지별 해설
①용탕의 원활한 주입은 탕구계(주입구·탕도·라이저) 설계와 주입온도로 해결하는 문제입니다. 구배는 패턴을 뽑기 위한 형상이지 용탕 흐름과는 직접 관련이 없습니다.
②패턴의 강성은 재질(목재·금속·수지)과 두께로 확보합니다. 오히려 구배는 패턴 측면을 조금씩 깎아내는 형상이므로 강성 향상과는 무관합니다.
③제품(주물)을 쉽게 빼내기 위한 구배는 금형을 반복 사용하는 다이캐스팅·영구주형에서 의미가 있습니다. 사형은 주물을 꺼낼 때 모래를 부수어 해체하므로 제품 탈착용 구배가 근본 이유가 될 수 없습니다.
④구배가 없으면 패턴을 들어올릴 때 측면이 모래벽과 계속 미끄럼 접촉하여 주형이 무너지거나 모래가 딸려 나옵니다. 구배를 주면 접촉이 즉시 끊겨 주형 파손 없이 패턴을 뽑을 수 있으므로 이것이 근본적인 이유입니다.
해설 보기
정답같은 부피에서 표면적이 가장 작은 형상인 '구'가 응고시간이 가장 깁니다.
핵심 개념
Chvorinov 법칙과 응고시간
Chvorinov의 법칙은 주물의 응고시간을 t = B(V/A)^n (보통 n=2)으로 나타냅니다. 여기서 V는 주물의 부피, A는 열이 빠져나가는 표면적이며 V/A를 모듈러스(modulus)라고 합니다. 부피가 같다면 표면적이 작을수록 모듈러스가 커져 응고시간이 길어집니다. 기하학적으로 같은 부피에서 표면적이 가장 작은 형상은 구이므로, 구가 가장 늦게 응고합니다. 부피 1을 기준으로 계산하면 V/A는 구 약 0.207, 원기둥(높이:지름=1:1) 약 0.181, 원기둥(2:1) 약 0.172, 정육면체 약 0.167 순입니다.