주얼리 사형 주조의 기본
주얼리는 사형 주조로 만들 수 있습니다. 일부 수공예 장신구는 윤곽이 뚜렷하고 비교적 두툼한 펜던트, 반지, 장식 부품에 이 전통적인 방법을 사용합니다. 다만 복잡한 보석 세팅부, 가느다란 구조와 정교한 투각은 주형과 금속 충전에 더 높은 조건을 요구합니다. 모래 주형으로 장신구를 만들 수 있다는 사실이 모든 디자인에 적합하다는 뜻은 아닙니다.
주얼리 공방에서 말하는 사형 주조는 보통 전용 고운 주물사를 실체 모형 주위에 손으로 다져 주형을 만드는 방법입니다. 대형 산업용 사형 3D 프린터와는 적용 조건이 다릅니다. 여기서는 이 수작업 공정과 로스트 왁스 주조의 차이를 설명합니다.
사형으로 주얼리를 만드는 방법
사형은 금속에 형태를 주는 임시 도구로 이해할 수 있습니다. 먼저 모형의 형상을 주물사에 남기고, 모형을 빼낸 뒤 남은 공간에 용융 금속을 붓습니다.
일반적인 수작업 방식은 상부와 하부 두 조형틀을 사용합니다. 전용 주물사를 다지고 모형 일부를 하부에 넣은 다음, 대응하는 상부를 만듭니다. 두 주형을 열어 모형을 꺼내면 모래 속에 장신구 형상이 남습니다. 이어 금속이 들어갈 탕도와 필요한 배기 통로를 만들고 주형을 합쳐 주입합니다. 주물이 꺼내어 청소할 수 있는 상태가 되면 회수하고 주입부를 잘라 다듬습니다. Ganoksin의 주얼리 사형 주조 시연에서 이 두 부분 조형 과정을 볼 수 있습니다.
아무 모래나 사용하는 것은 아닙니다. 주얼리 조형 재료에는 다져서 주형 공간을 유지할 수 있는 고운 입자와 적절한 결합성이 필요합니다. 예를 들어 Durston의 Delft Clay는 소형 주물용 미세 입자 재료로, 공급자는 반지, 펜던트, 주얼리 부품 등을 용도로 제시합니다. 제품 설명에는 뚜렷한 언더컷이 없는 디자인에 더 적합하다는 설명도 있습니다.
모형은 목재, 플라스틱, 금속 또는 조형에 적합한 왁스로 만들 수 있습니다. 왁스 모형을 쓰더라도 이 사형 방식에서는 금속을 붓기 전에 모형을 꺼냅니다. 왁스를 사용한다는 이유만으로 로스트 왁스 주조가 되는 것은 아닙니다.
복잡한 주얼리일수록 사형의 제약을 받는 이유
모형을 사형에서 빼낼 수 있어야 한다
수작업 사형의 중요한 제약은 모형 인출입니다. 모형을 꺼낼 때 다져진 모래를 끌어내거나 남겨야 할 형상을 손상해서는 안 됩니다.
여기에는 언더컷이 관련됩니다. 안쪽으로 걸리는 돌출부나 인출 방향에서 다른 구조에 막힌 홈은 모형을 모래 속에 가둘 수 있습니다. 억지로 빼내면 주형 공간이 손상될 수 있습니다. 일반적인 두 부분 수작업 사형에서는 분할 위치와 인출 방향이 만들 수 있는 형상에 직접 영향을 줍니다.
가상의 펜던트 두 개를 생각해 보겠습니다. 가장자리가 곧고 앞면에 얕은 부조만 있는 판형 펜던트는 주형 분할을 비교적 쉽게 정할 수 있습니다. 양면에 가지가 엇갈리고 그 사이에 작은 틈이 있는 펜던트는 빼내기가 훨씬 어렵습니다. 이 차이는 전체 크기만이 아니라 구조에서 생깁니다.
고운 모래가 모든 세부 형상의 주조를 보장하지는 않는다
미세 입자는 모형 표면을 옮기는 데 도움이 되지만, 모래를 다질 때 남은 디테일은 인출, 주형 합체, 금속 충전과 마무리 공정도 거쳐야 합니다.
얕은 무늬를 보존하는 것과 매우 가는 보석 세팅용 프롱을 완전히 만드는 것은 서로 다른 문제입니다. 전자는 주로 표면 복제와 관련되고, 후자는 좁은 공간에서 금속의 흐름과 응고에도 영향을 받습니다. 모형에 있는 디테일이 금속에 반드시 온전히 재현되는 것은 아닙니다.
일반적인 수작업 사형 주조는 중력 주입을 이용합니다. 매우 얇거나 길고 굴곡이 많은 부분에서는 공간을 다 채우기 전에 금속이 응고하기 시작할 수 있습니다. 금속 공예가 Charles Lewton-Brain은 주얼리 사형 주조 설명에서 중력 주입의 한계와 주얼리 제작에 원심 주조 등의 방법을 쓰는 이유를 설명합니다.
표면 질감도 완성품의 스타일에 영향을 준다
사형 주물에는 입자감이 남을 수 있습니다. 수공예 주얼리의 특징으로 살릴 수 있지만, 매끄럽고 광택이 높은 표면을 원한다면 더 많은 마무리 작업이 필요합니다.
V&A의 금속 가공 소개에 따르면 사형은 주물사의 입자 질감을 주물 표면에 옮길 수 있습니다. 따라서 자연스러운 질감의 장신구와 매끄러운 장신구는 윤곽이 비슷해도 후가공량이 달라질 수 있습니다.
입자감이 있다고 모든 표면 결함을 남겨도 되는 것은 아닙니다. 균열, 구멍, 착용에 지장을 주는 날카로운 가장자리는 여전히 처리해야 합니다.
로스트 왁스 주조는 주형을 어떻게 만드는가?
먼저 왁스 모형을 만들고 내화성 매몰재로 감쌉니다. 매몰재가 굳으면 탈왁스와 소성으로 왁스를 제거해 금속이 들어갈 공간을 남깁니다. 금속이 응고한 뒤 매몰재를 제거하고 주물을 꺼냅니다.
가장 직접적인 차이는 여기에 있습니다. 수작업 사형은 실체 모형을 꺼내어 공간을 만들고, 로스트 왁스는 매몰 주형 안의 왁스를 제거해 공간을 만듭니다.
일반적인 주얼리 로스트 왁스 공정은 다음과 같습니다.
- 왁스 모형을 만들고 탕도를 연결합니다.
- 여러 모형을 왁스 트리로 조립해 주조용 플라스크에 넣습니다.
- 매몰재를 붓고 굳힙니다.
- 재료 요구사항에 따라 탈왁스와 소성을 한 뒤 금속을 주입합니다.
- 매몰재를 제거하고 주물을 잘라낸 다음 다듬고 연마합니다.
Ransom & Randolph의 주얼리 주조 공정은 모형 제작, 왁스 사출, 트리 조립, 매몰, 주조 후 처리의 연결을 보여 줍니다. 단품은 반복 사출용 몰드를 먼저 만들지 않고 독립된 왁스 모형에서 시작할 수도 있습니다.
왁스 모형을 굳은 매몰 주형에서 온전히 뽑아낼 필요가 없으므로, 더 많은 교차 구조, 오목한 형상과 입체적인 변화를 수용할 수 있습니다. 이는 여러 복잡한 주얼리 디자인에 적합한 중요한 이유입니다. 다만 충전, 응고와 마무리는 여전히 필요합니다. 너무 가는 연결부나 청소하기 어려운 내부 공간의 문제가 탈왁스만으로 사라지지는 않습니다.
두 공정의 주요 차이
| 비교 항목 | 일반적인 수작업 주얼리 사형 주조 | 일반적인 주얼리 로스트 왁스 주조 |
|---|---|---|
| 주형 공간 형성 | 사형을 열고 실체 모형을 꺼냄 | 매몰 후 왁스를 제거함 |
| 모형의 처리 | 손상 없이 빼내면 다시 조형에 사용할 수 있음 | 주조에 쓰는 각 왁스 모형은 소모됨 |
| 복잡한 구조 | 주형 분할과 인출 방향의 제약이 큼 | 최종 매몰 주형에서 왁스를 뽑아낼 필요가 없음 |
| 표면 | 주물사의 입자 질감이 남을 수 있음 | 주로 왁스 모형과 매몰 주형의 표면을 반영함 |
| 주입 전 준비 | 모래 다짐, 모형 인출, 주형 공간 수정, 주형 합체 | 왁스 제작, 트리 조립, 매몰, 탈왁스와 소성 |
사형 조형은 비교적 직접적이며, 일반적인 수작업 방식에서는 로스트 왁스의 매몰과 소성을 생략합니다. 하지만 모래 다짐과 인출에도 숙련이 필요하므로, 단계가 적다고 적합한 완성품을 쉽게 얻는 것은 아닙니다.
로스트 왁스는 준비가 더 많지만 트리를 통해 여러 모형을 함께 주조하도록 정리할 수 있습니다. 장점은 형상 자유도뿐 아니라 반복 제작에서의 공정 구성에도 있습니다.
왁스 모형, 복제용 몰드, 주형 중 무엇을 재사용할 수 있나?
이 이름들은 혼동하기 쉽습니다.
사형 주조에서는 형상을 찍는 실체 모형을 보관할 수 있지만, 주물을 꺼낸 뒤 사형은 보통 다시 만들어야 합니다. 재사용 가능한 주물사는 재료 요구사항에 맞게 처리해야 하며, 손상되거나 탄 부분을 그대로 정상 재료로 볼 수는 없습니다.
로스트 왁스에서는 탈왁스와 소성 중 왁스 모형이 소모되고, 주물을 꺼낼 때 매몰 주형도 파괴됩니다. 반면 왁스 모형을 복제하는 고무 또는 실리콘 몰드는 앞 단계의 도구로, 새로운 모형을 여러 개 만드는 데 사용할 수 있습니다.
따라서 복제용 몰드를 재사용할 수 있다는 말은 같은 왁스 모형을 반복 주조할 수 있다는 뜻이 아닙니다. Rio Grande의 로스트 왁스 주조 기초 안내는 몰드 제작, 왁스 사출과 매몰을 각각 설명합니다.
왁스 모형은 손으로 조각하거나 적절한 3D 프린팅 방식으로 만들 수도 있습니다. 출력한 모형이 후속 공정에 연결되는 흐름은 3D 프린팅한 왁스 모형에서 주조까지의 공정에서 확인할 수 있습니다.
자주 묻는 질문
금과 은 주얼리도 사형으로 만들 수 있나?
금, 은 등 금속에 적합한 주얼리용 미세 조형 재료가 있습니다. 합금은 해당 재료의 적용 범위를 따라야 하며, 특정 디자인에 적합한지는 구조와 표면 요구사항에도 달려 있습니다.
사형 주조로는 아주 거친 주얼리만 만들 수 있나?
그렇게 일반화할 수 없습니다. 전용 고운 주물사는 일부 표면 디테일을 옮길 수 있고, 질감 있는 장신구에 사형을 활용하는 공예가도 있습니다. 하지만 미세한 투각이나 가는 세팅용 프롱을 쉽게 만들 수 있다는 뜻은 아닙니다.
로스트 왁스로 주조하면 바로 완성품이 되나?
아직 아닙니다. 매몰재를 제거한 뒤 보통 탕도 절단, 다듬기와 연마가 필요합니다. 보석이 들어가는 디자인에는 해당 세팅 작업도 필요합니다.
더 넓은 공정 비교는 사형 주조와 정밀 주조의 차이에서 확인할 수 있습니다.