사람들이 분실된 왁스 주조에 관해 이야기할 때 종종 금속, 즉 최종 타설, 완성된 강철 또는 합금 부품으로 곧장 이동합니다. 그러나 실제 이야기, 즉 쓸만한 주물을 얻을지 아니면 값비싼 고철더미를 얻을지 결정하는 이야기는 훨씬 더 일찍 시작됩니다. 왁스부터 시작됩니다. 구체적으로는 조각에 의한 것. 이것은 예술적인 조각에 관한 것이 아닙니다. 그것은 부드러운 매체의 엔지니어링입니다. 일반적인 오해는 어떤 왁스 모델이든 가능하며 이 과정을 통해 사소한 결함이 수정될 것이라는 것입니다. 그것은 실패로 가는 지름길이다. 왁스 패턴은 절대적으로 긍정적입니다. 모든 결함, 모든 언더컷, 모든 일관되지 않은 벽 두께가 세라믹 쉘과 용융 금속에서 충실하게 재현됩니다. 누군가가 왁스 단계를 초안으로 취급했기 때문에 너무 많은 프로젝트가 실패하는 것을 보았습니다. 청사진입니다.
재료는 그냥 왁스가 아니다
촛불만 들고 있을 수는 없습니다. 매몰 주조의 경우, 우리는 천연 왁스, 합성 왁스, 수지 및 충전제의 혼합물인 특정 혼합물을 사용합니다. 구성에 따라 조각 방식, 디테일 유지 방식, 녹는점, 그리고 결정적으로 소진 후 재 잔여물 등 모든 것이 결정됩니다. 너무 단단한 왁스는 부서지기 쉬워 조각할 때나 주입 후 식힐 때 균열이 생길 위험이 있습니다. 너무 부드러우면 선명도가 떨어지거나 자체 무게로 인해 변형되거나 지문으로 인해 손상됩니다. Freeman이나 M. Argueso와 같은 공급업체는 고유한 공식을 갖고 있으며 올바른 공식을 찾는 것이 절반의 문제입니다. 우리는 대부분의 수동 패턴 작업에 중간 정도의 단단한 파란색 모델링 왁스를 사용하기로 결정했습니다. 이 왁스는 조각에 좋은 이빨을 갖고 있으며 도구를 쉽게 뭉치지 않습니다.
온도 조절은 끊임없는 춤입니다. 차가운 방에서 조각하면 왁스가 부서지기 쉽습니다. 따뜻한 가게에서는 끈적해집니다. 나는 조각을 녹이지 않도록 근처에 열총을 낮게 유지하지만 가끔 도구를 따뜻하게 하거나 더 깊은 절단을 위해 특정 영역을 부드럽게 부드럽게 만듭니다. 그것은 촉각적인 과정입니다. 칼날의 소리와 면도의 컬을 통해 왁스를 읽는 법을 배웁니다. 깨끗하고 지속적인 컬은 온도와 도구 선명도가 적절하다는 것을 의미합니다. 가루 먼지는 너무 추워진다는 뜻입니다. 너덜너덜하고 찢어지는 절단은 도구가 무뎌졌거나 왁스가 너무 따뜻하다는 것을 의미합니다.
오랜 운영 경험이 중요한 부분입니다. 같은 곳에서 칭다오창센위안과기유한회사(QSY), 그들은 30년의 주조 경력을 통해 재료 과학이 패턴 상점까지 확장된다는 것을 이해하고 있습니다. 스테인레스 스틸 밸브 본체에 선택되는 왁스는 복잡한 코발트 기반 합금 터빈 블레이드에 사용되는 왁스와 다릅니다. 왁스 패턴이 예측 가능한 방식으로 수축되도록 하려면 열팽창 계수를 고려해야 하며, 이는 나중에 금형 설계에서 보상됩니다. 그것은 정밀함의 사슬이고, 첫 번째 연결고리는 왁스 화학입니다.
업무용 도구: 칼 너머
모두가 메스나 치과용 도구 세트를 떠올립니다. 그렇습니다. 그러나 실제 주력 제품은 맞춤 제작되는 경우가 많습니다. 저는 수많은 주걱과 루프 도구를 수정하여 마스터 모델의 네거티브 공간에 도달하기 위해 특정 각도로 구부렸습니다. 대용량을 줄이려면 열선 절단기가 필수이지만 이를 제어하는 것은 예술입니다. 너무 뜨거워지면 넓은 채널이 녹고, 너무 차가워지면 끌립니다. 약간의 저항으로 미끄러질 수 있을 만큼만 뜨거워지기를 원합니다.
다음은 겸손한 알코올 램프입니다. 조명용이 아니라 마무리용입니다. 신속하고 능숙하게 불꽃을 조각된 표면 위로 통과시키면(입맞춤) 미세한 도구 자국이 녹고 결점 없는 피부가 만들어집니다. 이 단계는 도면에 지정된 주조 표면 마감을 달성하는 데 중요합니다. 하지만 너무 길게 누르면 날카로운 모서리와 미세한 디테일이 손실됩니다. 나는 불꽃에 참을성이 없어서 하나 이상의 패턴을 망쳤습니다. 이것이 빼기 과정이라는 점을 상기시켜 드립니다. 자료를 다시 추가할 수는 없습니다.
복잡한 형상의 경우, 특히 여러 개의 동일한 왁스 패턴이 필요한 경우 사출 성형으로 전환합니다. 하지만 그때에도 알루미늄 툴링 다이를 만드는 초기 마스터는 손으로 조각되었습니다. 그 주인은 완벽해야 해요. 모든 싱크, 드래프트 각도 감독이 배가됩니다. 저는 고객의 CAD 모델에 아름답고 공기역학적 블레이드 프로필이 있는 펌프 임펠러 작업을 기억합니다. 금형 마스터를 위해 미묘한 곡선을 포착하기 위해 왁스로 조각하는 작업은 프로파일 게이지를 통한 미세 조정 및 지속적인 검증을 위한 일주일 간의 작업이었습니다. 왁스 마스터에서 파생된 CNC 가공 알루미늄 몰드는 이제 대량 왁스 패턴 생산에 사용됩니다.
초안(및 벽 두께)의 악마
주조 패턴 제작에서 가장 타협할 수 없는 규칙은 구배 각도입니다. 모든 수직 표면에는 패턴이 금형에서 제거될 수 있도록 약간의 테이퍼가 있어야 하며, 우리의 경우 탈랍 중에 세라믹 껍질이 분리될 수 있도록 해야 합니다. 드래프트가 없다는 것은 쉘 파손을 의미합니다. 간단해 보이지만 리브와 웹이 있는 복잡한 부품의 경우 눈과 손으로 조각하면서 일관되고 최소한의 드래프트(보통 1~2도 정도)를 유지하는 것은 끊임없는 정신적 계산입니다. 항상 부품을 비스듬히 잡고 시선을 확인합니다.
벽 두께 균일성은 또 다른 침묵의 살인자입니다. 왁스의 갑자기 두꺼운 부분은 주조 시 핫스팟이 되어 마지막에 응고되면서 수축 기공이 발생하게 됩니다. 예를 들어 하우징용 왁스 패턴을 조각할 때 캘리퍼로 지속적으로 측정하여 전환이 점진적인지 확인합니다. 목표는 가장 얇은 부분에서 가장 무거운 부분으로 응고를 유도하는 것입니다. 이를 위해서는 나중에 왁스 공급 장치나 라이저를 추가해야 하지만 기본 패턴은 견고해야 합니다. 나는 브래킷에 대한 초기 프로젝트에서 이것을 어렵게 배웠습니다. 캐스팅은 괜찮아 보였지만 부하가 걸려서 실패했습니다. 방사선 촬영을 통해 내 왁스 벽이 주변 지역보다 몇 밀리미터 더 두꺼운 해면질 중심이 드러났습니다. 내 눈은 몰라도 금속은 알고 있었다.
투자 주조를 전문으로 하는 회사는 다음과 같습니다. QSY 쉘 몰드부터 CNC 가공까지 모든 작업을 처리하는 이들은 이 원칙을 프로세스에 적용합니다. 엔지니어들은 종종 단일 왁스 칩이 절단되기 전에 벽 두께와 열 질량 분포를 주요 관심사로 하여 손으로 조각한 왁스 패턴 디자인을 검토합니다. 근본적인 결함을 예방하는 협업 점검입니다.
조립 및 게이팅: 알려지지 않은 기하학
단 하나의 왁스 패턴으로 주조가 완료되는 경우는 거의 없습니다. 종종 부품을 별도로 조각한 다음 가열된 도구와 특수 결합 왁스를 사용하여 왁스 나무로 조립합니다. 이 단계는 믿을 수 없을 정도로 간단합니다. 여기서 용접이 약하다는 것은 쉘을 취급하는 동안 부품이 떨어져 나가는 것을 의미합니다. 열이 너무 많으면 방금 조각한 데 몇 시간이 걸렸던 섬세한 특징이 왜곡됩니다. 조인트는 깨끗하고 튼튼해야 하며, 공기나 쉘 슬러리를 가둘 수 있는 내부 공극이 없어야 합니다.
그런 다음 용융 금속의 통로가 될 왁스 채널을 부착하는 게이팅 작업이 수행됩니다. 이것은 단순히 왁스 막대에 달라붙는 것이 아닙니다. 각 게이트의 직경, 길이 및 부착 각도는 금속의 흐름과 응고를 직접적으로 제어합니다. 게이트가 너무 작으면 잘못된 실행이 발생합니다. 예리한 각도로 부착된 하나는 난류와 슬래그 혼입을 생성합니다. 우리는 종종 미리 형성된 왁스 러너 바와 게이트를 사용하지만 배치는 부품의 기하학적 구조에 따라 결정됩니다. 먼저 종이에 스케치하고 금속의 경로를 시각화합니다. 경험상 가장 두꺼운 부분에 문을 두는 것이 원칙입니다. 그러나 복잡한 부품의 경우 흐름 균형을 맞추는 데 필요한 여러 개의 게이트가 필요한 경우도 있습니다. 부분적으로는 유체 역학이고 부분적으로는 경험입니다.
니켈 기반 또는 코발트 기반 합금과 같은 특수 합금의 고강도 주조용 - 정확히 재료 청도강선원과학기술유한회사 목록에 전문 분야가 포함되어 있으므로 게이트 설계가 더욱 중요합니다. 이러한 합금은 가격이 비싸고 매우 높은 온도에서 쏟아지는 경우가 많습니다. 왁스 나무의 잘못 설계된 게이팅 시스템은 결함이 있는 부품의 위험만 초래하는 것이 아닙니다. 재료비로 수천 달러를 낭비합니다. 게이팅은 층류 흐름과 라이저를 향한 점진적인 응고를 촉진해야 합니다. 이러한 설계 의도는 스케치로 시작된 다음 왁스 어셈블리에서 물리적으로 구현됩니다.
실패는 성공보다 더 나은 선생님이다
왁스가 실패하는 것을 보기 전까지는 왁스를 진정으로 이해하지 못하는 것입니다. 우리가 만든 커다란 평판 패턴이 기억납니다. 그것은 아름답게 조각되었고 완벽한 초안을 가지고 있었습니다. 우리는 그것을 투자하고, 불태우고, 부었습니다. 결과 주조물은 감자칩처럼 휘어졌습니다. 원인은? 원래 사출 공정에서 발생하는 왁스의 내부 응력은 쉘 연소 중에 완화되어 금형 캐비티를 왜곡합니다. 이제 중요한 평탄도를 위해 응력이 완화된 왁스를 사용하거나 왁스 패턴에 약간의 역곡선을 디자인하여 왜곡을 예상합니다. 교과서에서는 볼 수 없는 비법이다.
또 다른 고전적인 사례는 오토클레이브 탈납 중 껍질 균열이 발생한다는 것입니다. 급속한 증기열로 인해 왁스가 격렬하게 팽창합니다. 왁스의 필러 함량이 높거나 용융 특성이 잘못된 경우 내부에서 세라믹 쉘이 파손될 만큼 충분한 압력이 발생할 수 있습니다. 해결책은 저팽창 왁스 공식으로 전환하거나 탈왁스 주기를 수정하는 것(더 느린 램프, 더 낮은 압력)일 수 있습니다. 그러나 당신은 껍질이 깨지는 소리를 듣고 투자가 망가진 것을 본 후에야 그 해결책을 찾게 됩니다.
이러한 실패로 인해 패턴 제작 단계를 분리할 수 없습니다. 이는 주조 공정과 통합되어 있습니다. 좋은 패턴 제작자는 슬러리실, 연소로, 쏟아지는 바닥에서 무슨 일이 일어나는지 이해해야 합니다. 이것이 바로 풀 서비스 제공업체의 장점입니다. 패턴 샵, 쉘 빌딩, 멜팅이 한 지붕 아래에 있는 경우 QSY, 피드백 루프가 빡빡합니다. 왁스를 조각하는 사람은 용광로로 가서 자신의 작업이 무엇을 생산하는지 확인할 수 있으며, 그 지식은 다음 조각에 영향을 미칩니다. 그것은 고립된 단계를 응집력 있는 공예로 바꿔줍니다.
따라서 분실된 왁스 주조를 위한 조각 왁스입니다. 실제 작업의 전주곡은 아닙니다. 그것은 실제 작업입니다. 디자인이 디지털 추상화나 드로잉에서 물리적 현실로 전환되는 곳입니다. 재료 선택, 도구 경로, 구배 각도, 벽 두께, 게이트 등 여기에서 이루어진 모든 결정은 전체 프로세스에 반영되어 정밀 부품이거나 값비싼 교훈이 되는 금속 블록으로 마무리됩니다. 왁스에는 비밀이 없습니다. 그것은 모든 강점과 판단력의 모든 실수를 드러냅니다. 이것이 바로 이 학문을 매혹적이고, 까다롭고, 완전히 비판적인 학문으로 만드는 이유입니다.
