원심주조기를 이용한 백금 주조의 효율적 활용방안

박성모; 안일훈

doi:10.21326/ksdt.2021.26.3.008

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자료유형: 학술저널

저자정보: 박성모 (가야대학교 귀금속 주얼리학과) 안일훈 (가야대학교)

저널정보: 한국디자인트렌드학회 한국디자인포럼 한국디자인포럼 제26권 제3호

발행연도: 2021.8

수록면: 95 - 104 (10page)

DOI: 10.21326/ksdt.2021.26.3.008

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2021

원심주조기를 이용한 백금 주조의 효율적 활용방안

박성모 , 안일훈 한국디자인포럼 2021.08 학술저널

2019

원심주조기를 이용한 백금 주조의 효율적 활용방안에 관한 연구

박성모 2019.01 학위논문

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연구배경 백금 장신구의 주조는 대량생산을 목적으로 1967년 일본에서 개발되었다. 일반적인 주조 방법으로는 백금 주조가 원활하지 않았기 때문에 원심주조 기계를 활용하였는데 당시에는 백금용 석고 매몰재가 고융점의 특성을 가진 백금합금의 주형재료로서 효율성이나 구현능력이 좋지 않았고 주형 제작과정의 문제점이나 거친 표면상태 등 주조 후 마감 처리 등 아쉬운 부분이 많았다. 현대에 이르러서는 주형 주조 금속의 특성도 점차 밝혀지고 금속의 상태도 해명되고 있으며 주조 기기의 개발 기술과 주조 시행 기술도 발전하여 백금 등과 같은 고융점의 주조 금속도 주조가 가능해졌다. 그렇다고 해서 완전한 주조 제품이 바로 완성되기는 쉬운 일이 아니다. 우리나라에서는 아직까지 명확한 기술체계에 의한 이론적 시스템 기반이 미흡하고 주조 기술자의 경험적 추론과 그에 따른 구술, 경험에 의존하고 있는 실정이다. 또한 이론적 배경 역시 해외의 데이터를 기반으로 한 서적이 대부분이며 해외 환경과는 다른 국내의 습도, 온도, 기후 등은 정밀한 작업을 요구하는 귀금속 제품에서 항상 원하는 제품 결과를 얻을 수 없다. 따라서 국내 실정에 적합한 백금 주조의 효율적 방안을 모색하고자 한다. 연구방법 금속 주조 기법의 다양한 방법에 대해 현장 실무 작업 분석을 토대로 백금의 원심 주조기법의 공정별 기술을 이론적으로 정립하고자 하였다. 주조 공정에서 생길 수 있는 주조물 결함의 인과관계를 분석하여 주조기법, 주조기계, 보조기구, 석고재료, 금속 주조체 등 다양한 원인을 기록하고 해결방법에 대해 기술하였다. 금속 주조개체는 백금 주조에서 가장 일반적으로 많이 사용되고 있는 Pt900 (Platinum 90% + Palladium 10%)의 합금을 사용하여 실험하였으며 원심주조기의 단계별 주조 기술 공정을 정리하였다. 본 연구에서는 주조기 중에서도 원심주조기를 활용하여 연구하고자 한다. 백금 주조에 일반적으로 사용 중인 고주파 주조기는 값비싼 고가의 주조기이다. 일반 영세 업체에서는 구입하기가 힘들기 때문에 백금 주조가 전문인 업체에 위탁하여 백금 주조 제품을 생산해야만 된다. 백금의 주문량 자체는 소량이기에 여러 업체의 주문을 혼합하여 주조가 시행된다. 이 경우 백금의 순도를 맞추기 힘들며 시간 일정이 제각각이라 제품 출고에 난항을 겪는다. 이러한 난항을 해결하기 위해 본 연구는 고주파 주조기에서 실행하기 어려운 소량생산이 가능하며, 원활한 작업시간과 원하는 순도(함량)를 얻을 수 있고 영세업체들도 사용 가능한 원심주조기를 활용하여 연구를 진행하였다. 연구결과 백금 주조 공정에 대한 실무적이고 체계적인 지식이나 데이터가 부족하여 주조 기계 제작소의 실무자에게 자문요청 후 실험을 진행하였다. 제조사의 기기 사용의 정확한 방법을 지도받았으며 주조 제품들의 결함이 발생하는 요인들을 조사하고 이를 해결하기 위한 연구 내용을 정리하였다. 백금의 원심주조기 연구 결과 정리한 내용은 다음으로 축약시킬 수 있다. 첫째, 백금 매몰제는 고운 분말, 거친 분말, 경화제 3가지를 섞어 사용해야 하는 복잡함이 있으며 오히려 경화제 변질로 인한 불량률이 높아지므로 고운 분말 1가지만 사용해도 무방하다. 둘째, 백금 주조 전 예열은 매우 중요하다. 예열 시간이 충분 할수록 깨끗한 표면의 결과물을 얻을 수 있고 개체의 두께 차이로 인한 최적의 적정온도의 데이터를 활용 할 수 있다. 셋째, 주조 시 적정 온도를 파악하고 유지하는 숙련도가 필요하다. 용융점 온도차이로 인한 한계점은 산소가스 불대 사용의 숙련된 경험이 필요하며 주조 온도 조절 관리 미숙은 결함 개체로 연결된다. 넷째, 원심 주조기는 활용성은 충분하다. 고가의 고주파 주조기의 단점을 상쇄할 원심주조기만의 장점은 소량 주조 가능, 저렴한 원가, 플라스크 별 백금 순도 품위 조절 가능, 작업 시간 조율 등의 효율성이 있다. 결론 본 연구는 백금 주조와 귀금속 가공에 대한 그동안의 경험과 노하우를 바탕으로 연구한 내용을 분석하고 실험을 통해 연구한 결과로 보다 더 개선된 백금 주조기술 공정을 정립하고자 하였다. 본 연구가 백금 주조를 희망하는 업체와 제품 개발자의 성과 향상과 고부가가치를 추구하는 계기가 되었으면 한다.

Background In the past, even in Korea, statues of Buddha and household items have been made with the casting technique for hundreds of years. Casting of platinum jewelry was developed in Japan in 1967 for mass production. At this time, centrifugal casting machine was used, but at that time, gypsum investment material for platinum was not sufficient as a casting material for platinum alloy with high melting point characteristics, and there were many disadvantages such as finishing treatment after casting, such as problems in the molding process and rough surface condition. In modern times, the characteristics of cast metals have been gradually revealed, the state of the metal has been elucidated, and technology has advanced, making it possible to cast high melting point cast metals such as platinum. However, it is not easy to produce a complete cast product immediately. In Korea, the theoretical system based on a clear technical system is still insufficient, and it is dependent on the empirical work and oral guessing of the casting engineer. Also, the theoretical background is mostly books based on overseas data, and the characteristics of domestic humidity, temperature, climate, etc., which are different from overseas environments, make it impossible to always obtain desired product results from precious metal products that require precise work. Methods This study tried to theoretically establish the technology for each process of the centrifugal casting technique of platinum based on the analysis of field work for various methods of precious metal casting. By analyzing the causal relationship of defects in castings that may occur in the casting process, various causes such as casting techniques, casting machines, auxiliary tools, gypsum materials, and metal castings were recorded and solutions were described. The metal casting body was tested using an alloy of Pt900 (Platinum 90% + Palladium 10%), which is most commonly used in platinum casting, and the step-by-step casting technology process of the centrifugal casting machine is summarized. In this study, among the casting machines, centrifugal casting machines are used for research. A high-frequency casting machine commonly used for platinum casting is an expensive and expensive casting machine. Since it is difficult to purchase at a general small company, it is necessary to entrust a company specializing in platinum casting to produce platinum casting products. Since the order quantity of platinum itself is small, casting is carried out by mixing orders from several companies. In this case, it is difficult to match the purity of platinum, and the time schedule is different, so it is difficult to release the product. In order to solve these difficulties, this study conducted research using a centrifugal casting machine that can produce a small amount that is difficult to implement in a high-frequency casting machine, obtain smooth working time and desired purity (content), and can be used by small companies. Result Due to the lack of practical and systematic knowledge or data on the platinum casting process, the experiment was conducted after requesting advice from a working person at a casting machine shop. The manufacturer was instructed on the correct method of using the equipment, and the factors that cause defects in casting products were investigated and research contents to solve the problems were summarized. The results of the centrifugal casting machine research for platinum can be summarized as follows. First, the platinum investment agent has the complexity of using a mixture of fine powder, coarse powder, and hardener, and it is okay to use only one fine powder because the defect rate due to deterioration of the hardener increases. Second, preheating before casting platinum is very important. The longer the preheating time, the better the result of a clean surface can be obtained, and the optimal temperature data can be utilized due to the difference in the thickness of the object. Third, proficiency in identifying and maintaining an appropriate temperature during casting is required. The limit due to the melting point temperature difference requires skilled experience in using an oxygen gas stove, and inexperience in casting temperature control management leads to defective objects. Fourth, the centrifugal casting machine has sufficient usability. The advantages of centrifugal casting only to offset the disadvantages of expensive high-frequency casting machines include the ability to cast small amounts, low cost, controllability of platinum purity for each flask, and efficiency such as adjustment of working hours. Conclusion This study analyzed the contents of research based on the experience and know-how of platinum casting and precious metal processing, and tried to establish a more improved platinum casting technology process as a result of research through experiments. It is hoped that this study will serve as an opportunity to improve performance and pursue high added value for companies and product developers wishing to cast platinum.

#백금 주조 #주조 결함 #원심 주조 #Platinum Casting #Casting defect #Centrifugal Casting

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박성모

소속기관 가야대학교 귀금속 주얼리학과

주요연구분야 예술체육학 > 디자인

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안일훈

소속기관 가야대학교

주요연구분야 예술체육학 > 디자인

논문수 8 이용수 136

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