TG-MS를 활용한 온도에 따른 후란 바인더 가스발생 시험

• Published in: 한국주조공학회지 Vol. 41; no. 6; pp. 516 - 520
• Main Authors: 곽시영, Si-young Kwak, 조인성, In-sung Cho, 이희권, Heekwon Lee
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 한국주조공학회 31.12.2021
• Subjects: Furan binder; Gas emission; Sand Casting Process; Thermo Gravimetry and Mass Spectrometer; 가스발생; 금속공학; 사형주조; 열중량분석기; 질량분석기; 후란바인더
• ISSN: 1598-706X; 2288-8381

주조공정에서 사형 제작 시 사용된 바인더는 고온의 용탕에 의해 다양한 가스를 발생시키며 이러한 가스는 가스결함을 유발하게 된다. 본 연구에서는 기존의 주물사와 바인더가 혼합된 주형 블럭을 활용하여 발생 가스부피를 산출하는 방법과 달리 액상 바인더, 고상 바인더, 주물사 등 사형을 구성하는 구성 요소별로 각각 시편을 만들고 열중량 분석기 (Thermo Gravimetry)와 질량 분석기 (Mass Spectrometer)를 활용하여 온도에 따른 중량감소, 가스발생 성분을 측정하고 가스발생량을 분석하였다. 액상 바인더와 고상화 바인더의 TG결과로부터 촉매제에 의한 탈수량을 산정하였고 발생 가스성분이 서로 다름을 분석하였다. 또한 TG와 MS결과를 상호 분석하여 각 가스성분별 발생량을 간접적으로 정량화 하였다. 이를 활용하면 추후 주조공정해석에서 가스발생량을 정량적으로 예측하는데 사용할 수 있다. During sand casting, the binders produces gases in cores because high temperature molten metals dissolve the binders into gases and causes gas defects in the casting products. In the present study, quantitative analysis of inorganic binder gas generation was performed using Thermo Gravimetry (TG) and Mass Spectrometer (MS) analyses. The specimen was prepared using organic binders in liquid and solid state, and a mixture of sand and binders. Moisture loss by catalysts was calculated by TG results from liquid and solid binder specimens; it was found that components of gases were different. Quantitative analysis was discussed for generated gases with individual gas component results obtained using TG and MS. It is expected that gas generation can be predicted in the casting simulation using the technique proposed in the present study.