주조소 모래 시험 방법 완벽 가이드: 필수 테스트 총정리

모래 시험(SAND TESTING): 이 글에서는 주조소에서 매우 중요한 다양한 모래 시험 방법에 대해 다루겠습니다.

선진 주조소에서는 주조 모래가 주조 금속만큼 관심을 받을 가치가 있음을 인식합니다. 주조 모래는 완제품 주물 비용의 3분의 1을 차지할 수 있습니다. 현대 모래 주물의 대량 생산에서 주조 재료의 주를 이루는 몰딩 모래는 주기적으로 시험하여 그 조성과 특성을 관리해야 합니다. 시험은 화학적 또는 기계적일 수 있습니다.

화학적 시험은 모래 내 유해 원소 판별에만 사용되며, 대부분 기계적 시험을 사용합니다. 표 11.7은 몰딩 모래의 평균 요구사항을 보여줍니다.

입도(Fineness) / 입자 크기(Grain-Fineness)

모래의 입자 크기는 '입도 번호(Grain-fineness number)'라 불리는 숫자로 표시되며, 이는 혼합물 내 더 작고 큰 입자의 평균 크기와 비율을 나타냅니다. 주어진 입도 번호는 동일한 메쉬 수를 가진 직경 280mm 표준 체에 대응합니다. 입도 시험은 표준 체 세트로 모래 입자를 체질하여 수행하며, 이 체들은 메쉬 미세도에 따라 등급이 매겨지고 번호가 부여됩니다. 대부분의 주조 관행에서 다음 구멍 크기의 체 세트가 가장 편리합니다(아래 표 참조).

필수 기계적 시험에는 입도, 수분 함량, 점토 함량, 투과도, 압축 강도, 몰드 경도가 포함됩니다. 입도 번호는 위 백분율 수치에 각 체별로 주어진 상수(승수)를 곱하여 계산합니다. 이 곱셈 결과들을 더해 총곱을 구합니다. 입도 번호는 다음 공식으로 계산합니다:

총곱 / 체에 남은 모래 총 백분율

모래 시험 방법

다양한 모래 시험 방법에 대해 논의해 보겠습니다:

수분 함량 시험 (Test for Moisture Content)

이 시험은 습윤 모래 50g을 105°C~1100°C의 균일하게 가열된 오븐에서 항량(일정한 무게)이 될 때까지 건조하고, 데시케이터에서 실온으로 식힌 후 건조 시료를 달아 수행합니다. 습윤 시료와 건조 시료의 무게 차이(g)를 50g으로 나누면 주어진 모래의 수분 함량 백분율을 얻습니다.

모이스처 텔러(Moisture teller)라는 기구가 현대 주조소에서 널리 사용됩니다. 이 기구는 500메쉬 금속 스크린으로 된 바닥 팬에 펴진 습윤 모래에 뜨거운 공기를 불어넣습니다. 모래 시료를 얇은 층으로 펴고 50g 시료에 약 3분간 뜨거운 공기를 불어넣습니다. 수분이 효과적으로 제거되고 정밀 저울이 시료의 무게 손실을 측정합니다.

모이스트미터(Moistmeter)라는 휴대용 기구를 사용하면 모래 수분 함량을 거의 즉시 측정할 수 있습니다. 기구의 두 팔을 몰딩 모래 시료가 담긴 용기에 꽂고, 핸들의 건전지에서 공급되는 미약한 전류를 습윤 모래에 흐르게 합니다. 모래가 젖을수록 전류가 더 잘 흐르며, 지시계의 편향으로 수분 함량을 측정합니다.

점토 함량 시험 (Clay-content Test)

몰딩 모래의 점토 함량을 결정하는 이 모래 시험 방법은 모래를 물에 교반하여 점토를 모래 입자에서 분리한 후, 물에 현탁된 점토를 제거하는 것입니다. 실온에서 증류수 중 5분 이내에 침전하지 않는 물질을 점토 물질로 지정합니다.

몰딩 모래의 점토 비율을 결정하는 데 필요한 장비는 건조 오븐, 저울 및 추, 모래 세척기입니다. 50g 시료에서 완전히 건조된 소량의 모래를 세척병에 넣습니다. 여기에 증류수 47cc와 3% 가성소다 용액 25cc를 첨가합니다.

혼합물을 급속 모래 교반기로 5분간(회전식 모래 세척기 사용 시 1시간) 교반하고, 5분간 방치하여 더 큰 모래 입자가 침전되게 합니다. 다음으로 상층 액체를 대부분 사이펀으로 제거해 침전하지 않은 점토를 버립니다. 물이 5분 침전 후 맑아질 때까지 이 작업을 반복합니다.

병을 오븐에 넣고 모래가 건조되면 시료를 답니다. 초기 및 최종 시료 무게 차이로 점토 비율을 결정합니다.

투과도 시험 (Permeability Test)

투과도(Permeability)는 주어진 압력 하에서 표준 시편을 단위 시간 동안 통과하는 공기량으로 측정합니다. 투과도 측정기는 표준 다짐 5.08cm 직경 × 5.08cm 높이 시험편을 사용합니다.

위 그림과 같은 투과도 측정기는 원통형 물 탱크에 적절히 균형 잡힌 역종(bell) 또는 공기 홀더가 떠 있습니다. 삼방 밸브를 적절히 열면 벨 아래 갇힌 공기가 그림과 같이 시편을 통해 흐릅니다. 시편 튜브 바닥의 수은이 기밀 밀봉을 제공합니다. 이 공기 압력은 물 마노미터와 직선 눈금으로 얻으며, 10cm 물 기압(10g/cm²)에 가까워야 합니다.

투과도 번호(Permeability number)는 1g/cm² 압력 하에서 단면적 1cm², 깊이 1cm인 시편을 분당 통과하는 공기량(cc)으로 정의됩니다. 투과도 번호는 다음 공식으로 계산합니다:

투과도 번호 = (v × h) / (p × a × t)

여기서 v = 공기 부피 = 2,000cc.

h = 모래 시편 높이 = 5.08cm.

p = 공기 압력 = 10g/cm²

a = 시편 단면적 = 20.268cm²

t = 2,000cc 공기 통과 시간(초).

v, h, p, a가 상수이므로 이 공식은 다음으로 단순화됩니다:

투과도 = 3,007.2 / 시간(초)

압축 강도 시험 (Compression-Strength Test)

녹사 및 건조 모래에서 다양한 결합 재료의 유지력을 시험하는 여러 방법이 고안되었습니다. 압축 모래 시험이 가장 일반적이지만 인장, 전단, 횡단 시험도 때때로 사용됩니다.

주조 모래의 녹사 압축 강도(kgf/cm²)는 습윤 상태에서 혼합물이 발휘할 수 있는 최대 압축 강도입니다. 높이 5.08cm × 직경 5.08cm의 다진 모래 시편을 시편 튜브에서 밀어내고, 다짐 시 위쪽이었던 끝을 범용 모래 강도 시험기의 상판에 대고 놓습니다.

시편이 파단될 때까지 지속적으로 증가하는 하중을 기록하도록 기계가 구성되어 있습니다. 하중은 시편이 파단될 때까지 약 2kgf/cm² 속도로 가해집니다. 압축 값은 시험기의 녹사 압축 눈금에서 직접 읽습니다.

몰드 및 코어 경도 시험 (Mould and Core Hardness Test)

이 유형의 모래 시험은 주조소에서 몰드 경도 시험기를 사용하여 몰드가 얼마나 세게 다져졌는지 결정하는 데 수행됩니다. 시험기는 손목시계 크기 정도이며 경도 시험은 몇 초 안에 할 수 있습니다. 브리넬 경도계와 같은 원리로 몰드 표면에 압입자가 파고들고, 침투 깊이가 시험기 다이얼에 1/100mm 단위로 표시됩니다. 경도는 다른 눈금에서 kgf/cm²로도 읽을 수 있습니다.

결론

사용되는 모든 모래 시험 방법 유형을 다루었습니다. 이 목적을 위해 다양한 모래 시험 장비가 사용됩니다. 글이 마음에 드셨기를 바랍니다. 아래 댓글로 피드백 주세요.