투자 주조 란 무엇입니까?

매몰 주조 과정 소개

정밀 주조 또는 로스트 왁스 주조라고도 하는 인베스트먼트 주조는 왁스 패턴을 사용하여 일회용 세라믹 주형을 형성하는 제조 공정입니다. 왁스 패턴은 주조할 항목의 정확한 모양으로 만들어집니다. 이 패턴은 내화 세라믹 재료로 코팅됩니다. 세라믹 재료가 경화되면 뒤집어서 왁스가 녹고 배수될 때까지 가열합니다. 경화된 세라믹 쉘은 소모성 매몰형이 됩니다. 용융 금속을 금형에 붓고 냉각되도록 둡니다. 그런 다음 사용된 주형에서 금속 주물이 부서집니다.

인베스트먼트 주조라는 용어는 내화 재료로 패턴을 "투자"(주변)하는 과정에서 파생됩니다. 인베스트먼트 주조는 다른 성형 방법보다 선택되는 경우가 많습니다. 그 이유는 결과 주조가 미세한 디테일과 우수한 주조 표면 마감을 제공하기 때문입니다. 얇은 벽과 복잡한 내부 통로로 주조할 수도 있습니다. 모래 주조와 달리 매몰 주조는 드래프트가 필요하지 않습니다.

이러한 공정 품질은 순 형상 또는 순 형상에 가까운 주조를 제공하여 고객에게 재료, 노동 및 가공 비용을 크게 절감할 수 있습니다. 알루미늄, 청동, 마그네슘, 탄소강 및 스테인리스강을 포함한 가장 일반적인 금속을 사용할 수 있습니다. 인베스트먼트 주조로 제조된 부품에는 터빈 블레이드, 의료 장비, 총기 부품, 기어, 보석, 골프 클럽 헤드 및 복잡한 형상을 가진 기타 여러 기계 부품이 포함됩니다.

투자 주조 과정

인베스트먼트 주조 공정은 금속 다이 제작, 왁스 패턴 제작, 세라믹 몰드 제작, 붓기, 응고, 쉐이크아웃 및 정리와 같은 여러 단계로 구성됩니다.

1. 금속 다이 건설

인베스트먼트 주조 과정에서 왁스 패턴과 세라믹 몰드가 파괴되므로 각 주조마다 새로운 왁스 패턴이 필요합니다. 인베스트먼트 주조를 사용하여 매우 적은 양을 생산하지 않는 한(예술 작품이나 오리지널 보석에 일반적으로 사용됨) 왁스 패턴을 제조하는 데 사용할 몰드 또는 다이가 필요합니다.

마스터 다이의 크기는 신중하게 계산해야 합니다. 왁스 패턴의 예상 수축, 왁스 패턴 위에 투자된 세라믹 재료의 예상 수축, 금속 주조 자체의 예상 수축을 고려해야 합니다.

2. 왁스 패턴 생산

왁스 패턴의 수는 항상 생산할 주물의 수와 동일합니다. 각 개별 주조에는 새로운 왁스 패턴이 필요합니다.

뜨거운 왁스를 금형이나 다이에 주입하고 응고시킵니다. 내부 기능을 형성하려면 코어가 필요할 수 있습니다. 결과 왁스 패턴은 생산할 부품의 정확한 복제품입니다. 방법은 다이캐스팅과 비슷하지만 쇳물 대신 왁스를 사용합니다.

3. 금형 제작

게이팅 시스템(스프루, 러너 바 및 라이저)이 왁스 몰드에 부착됩니다. 더 작은 주물의 경우 여러 왁스 패턴이 중앙 왁스 게이팅 시스템에 부착되어 나무와 같은 어셈블리를 형성합니다. 일반적으로 러너 바 끝에 부착된 붓는 컵은 용융 금속을 금형에 주입하는 역할을 합니다.

조립된 "패턴 트리"는 세립 실리카의 슬러리에 담근다. 반복적으로 담그고 각 담금과 함께 점차적으로 내화성 슬러리로 코팅됩니다. 내화 코팅이 원하는 두께에 도달하면 건조 및 경화됩니다. 건조된 코팅은 패턴과 게이팅 시스템 주위에 세라믹 쉘을 형성합니다.

세라믹 쉘의 두께는 주조되는 부품의 크기와 무게, 주조되는 금속의 주입 온도에 따라 달라집니다. 평균 벽 두께는 약 0.375인치(9.525mm)입니다. 경화된 세라믹 몰드를 뒤집어 오븐에 넣고 왁스가 녹고 배수될 때까지 가열합니다. 결과는 속이 빈 세라믹 쉘입니다.

4. 붓기

세라믹 몰드는 약 1000 – 2000°F(550 – 1100°C)로 가열됩니다. 가열 과정은 금형을 더욱 강화하고, 남은 왁스나 오염 물질을 제거하고, 금형 재료에서 수분을 증발시킵니다.

용융 금속은 여전히 ​​뜨거울 때 주형에 붓습니다. 액체 금속은 주입 컵, 중앙 게이팅 시스템을 통해 나무의 각 주형 구멍으로 흐릅니다. 예열된 주형을 사용하면 금속이 얇고 세부적인 부분을 쉽게 통과할 수 있습니다. 또한 금형과 주물이 함께 냉각 및 수축되므로 치수 정확도가 향상된 주물을 생성합니다.

5. 냉각

주형을 부은 후 금속은 냉각되고 응고됩니다. 금형이 고체 상태로 냉각되는 데 걸리는 시간은 주조된 재료와 주조되는 주조물의 두께에 따라 다릅니다.

6. 쉐이크아웃

주물이 굳으면 세라믹 주형이 무너져 주물을 제거할 수 있습니다. 세라믹 몰드는 일반적으로 수동으로 또는 워터젯으로 분해됩니다. 제거된 개별 주물은 수동 충격, 톱질, 절단, 연소를 사용하거나 액체 질소를 사용한 냉간 절단을 통해 게이팅 시스템 트리에서 분리됩니다.

7. 마무리

연삭 또는 샌드블라스팅과 같은 마무리 작업은 게이트에서 부품을 매끄럽게 하고 결함을 제거하기 위해 일반적으로 사용됩니다. 주물을 부은 금속에 따라 열처리를 통해 최종 부품을 경화시킬 수 있습니다.

매몰 주조를 사용하는 경우

복잡성과 노동력 요구 사항으로 인해 매몰 주조는 상대적으로 비용이 많이 드는 공정이지만 종종 비용보다 이점이 더 많습니다. 실제로 모든 금속은 인베스트먼트 캐스트가 될 수 있습니다. 인베스트먼트 주조로 제조된 부품은 일반적으로 작지만 이 공정은 무게가 75lbs 이상인 부품에 효과적으로 사용할 수 있습니다.

인베스트먼트 주조는 주조 표면 마감이 우수한 복잡한 부품을 생산할 수 있습니다. 정밀 주조는 냉각 시 세라믹 쉘이 부품에서 분리되기 때문에 금형에서 구성 요소를 제거하기 위해 테이퍼를 내장할 필요가 없습니다. 이 생산 기능을 통해 90도 각도의 주물을 수축 여유 없이 설계할 수 있으며 이러한 각도를 얻기 위해 추가 기계 가공이 필요하지 않습니다.

인베스트먼트 주조 공정은 치수 정확도가 우수한 부품을 생성합니다. 그물 모양의 부품은 쉽게 얻을 수 있으며 완성된 형태는 종종 2차 가공 없이 생산됩니다. 각각의 고유한 주조 작업에는 왁스 패턴을 생성하기 위해 새로운 다이가 필요합니다. 매몰 주조용 툴링은 상당히 비쌀 수 있습니다. 복잡성에 따라 툴링 비용은 $1000에서 $10,000 사이일 수 있습니다.

대량 주문의 경우 2차 가공을 제거하거나 줄여서 절약한 시간과 노동력으로 새 툴링 비용을 쉽게 상쇄할 수 있습니다. 소규모 주조 작업은 투자를 만회할 가능성이 적습니다. 일반적으로 매몰 주조는 부품이 25개 이상인 경우 논리적인 선택입니다.

새로운 왁스 패턴에서 완전한 주조까지 일반적으로 7일이 걸립니다. 그 시간의 대부분은 세라믹 쉘 몰드를 만들고 건조하는 데 사용됩니다. 일부 주조 공장에는 주물을 더 빨리 생산할 수 있는 속건 기능이 있습니다. 매몰 주조의 시간과 노동 집약적 특성은 비용에만 영향을 미치지 않습니다. 주조 공장은 장비와 생산 능력이 제한되어 있으므로 매몰 주조의 리드 타임이 더 긴 것이 일반적입니다.

맞춤형 캐스팅 서비스

Reliance Foundry는 고객과 협력하여 각 맞춤형 주조에 대한 패턴과 성형 방법을 설계합니다. 당사의 주조 서비스가 귀하의 프로젝트 요구 사항에 어떻게 부합하는지에 대한 자세한 정보를 얻으려면 견적을 요청하십시오.