모래 주조:공정 및 특성 | 산업 | 야금

이 기사에서 우리는 모래 주조의 과정과 특성에 대해 논의할 것입니다.

모래 주조 과정:

과학적인 연구가 주조 산업 분야에서 많은 응용과 적응을 가져옴에 따라 모래 주조의 중요성은 나날이 증가하고 있습니다. 이것은 금속에 원하는 모양을 부여하는 가장 쉽고 편리한 방법일 것입니다.

모래는 어떤 형태로든 쉽게 포장할 수 있고 높은 투과성과 고온에 대한 저항성을 가지기 때문에 가장 일반적으로 사용되는 재료입니다. 따라서 복잡한 모양은 다른 방법으로는 불가능할 수도 있는 모래 주형을 사용하여 쉽게 주조할 수 있습니다. 최적의 비용 및 품질 이점을 확보하기 위해서는 다음과 같은 설계 세부 사항을 충분히 고려해야 합니다.

그림 3.41은 모래 주조 공정의 흐름도를 보여줍니다.

자동 주입 시스템:

재료비와 인건비를 낮추고 생산성을 높이고 품질과 작업 조건을 개선하기 위해 완전한 주조 공장을 자동화하는 추세입니다. 최근에는 자동 유도 주입 시스템에 대한 시도가 이루어지고 있다.

자동화된 주입 시스템은 금형 제작과 용융 사이의 인터페이스 역할을 합니다. 이 시스템은 용융 금속을 부을 준비가 된 상태로 유지하고 용융 금속을 필요에 따라 정확히 주형에 붓습니다.

이 목적을 위해 제어된 스토퍼를 사용하여 용융 금속을 직접 또는 중간 주조 국자에 투입량으로 붓는 유도 주입로가 사용되며 다음과 같은 특성을 가지고 있습니다. 잡고 붓는 것; 부어 넣은 용융 금속에서 슬래그 개재물을 제거하십시오. 적시에 정확하게 측정된 양으로 접종물 및 합금 재료를 추가합니다. 몰드의 흡입 용량에 따라 붓는 속도를 조정합니다. 부어진 금속의 무게를 정확히 잰다.

이러한 주입로는 내화 라이닝이 있는 원통형 쉘, 압력 밀봉 덮개, 플랜지 채널 인덕터, 스토퍼 및 압력 제어 시스템으로 구성됩니다. 충전 및 주입은 바닥 끝이 용광로 바닥에 있는 사이펀 모양의 덕트를 통해 이루어지며 사실상 슬래그가 없는 주입을 보장합니다.

가압 가스는 용융 금속을 마개를 통해 퍼니스의 주입 노즐로 밀어 넣습니다. 가압 가스는 또한 노의 금속 양의 변화에 ​​관계없이 노즐의 용융 금속 수준을 일정하게 유지합니다. 금속 주입 속도는 스토퍼의 움직임에 의해 제어됩니다.

공압 서보 실린더는 주입 프로그램에 따라 스토퍼 이동을 지속적으로 조정합니다.

붓는 위치가 항상 같지 않기 때문에 퍼니스는 성형 공장에 대해 두 방향(세로 및 가로)으로 이동할 수 있습니다. 유압식 틸팅 장치는 퍼니스를 완전히 비울 수 있도록 합니다.

각진 인덕터는 퍼니스 바닥에 플랜지가 붙어 있습니다. 플랜지는 수냉식입니다. 더 뜨거운 금속이 상승하는 경향으로 인해 목 주위는 크러스트 형성이 거의 없어 기계적 세척이 가능합니다. 인덕터 자체는 퍼니스 외부에서 쉽게 접근할 수 있습니다. 상대적으로 전체 높이가 낮기 때문에 퍼니스를 구덩이에 배치할 필요가 없지만 주조소 바닥에 설치할 수 있습니다.

채우고 붓는 사이펀도 기계적으로 쉽게 청소할 수 있습니다. 특히 용융 금속이 마그네슘으로 처리될 때 사이펀 덕트에서 생성된 부유 산화물 입자는 내화 라이닝에 침착됩니다. 따라서 채우기 및 붓는 사이펀의 상단 부분은 쉽게 청소할 수 있도록 플랜지가 있습니다.

유도 주입로는 슬래그 함유물을 제거하고 필요한 주입 속도를 보장하며 용융 금속의 무게를 정확하게 측정하고 주입하는 동안 용융물의 온도를 일정하게 유지합니다. 용융 금속은 금형의 흡입 용량과 일치하는 속도로 부어야 합니다.

최신 파운드리 발전 중에는 주입 공정의 전자 모니터링이 있으며, 이는 티치인 원리를 사용하여 제어되는 개방 루프 또는 몰드 게이트 레벨을 조절하여 제어되는 폐쇄 루프가 될 수 있습니다.

틸팅 시스템으로 작동하거나 붓는 과정에서 특별한 요구 사항이 있을 때 스토퍼 제어로 작동되는 중간 국자를 사용하면 생산성을 크게 높일 수 있습니다.

현대의 자동화된 주입 시스템은 용융 금속을 항상 주입할 준비가 된 상태로 유지하고 필요에 따라 정확히 몰드에 주입되도록 함으로써 연속 주조 작업을 가능하게 합니다.

게이트 규정:

"게이트"라는 포트를 통해 용융 금속을 주형에 붓는 방식으로 모래 주물이 생성됩니다. 게이트를 파팅 라인이나 주조물의 가장 낮은 부분에 위치시키는 것이 일반적인 관행입니다.

게이팅 시스템(주입 대야, 스프루, 러너, 게이트 등으로 구성)은 다음을 달성합니다. 다음 목적:

(i) 최소한의 난류로 용융 금속을 주형으로 향하게 합니다. 과도한 난기류는 공기를 흡인하고 드로스를 형성합니다.

(ii) 금형 시스템을 완전히 채우기 위해. (최소한의 방해로 그렇게 해야 청정도를 높이고 산화를 줄입니다.)

(iii) 주형 재료의 침식과 그에 따른 모래 개재물을 줄이기 위해 최소한의 방해로 금속을 분배합니다.

(iv) 드로스 또는 기타 이물질을 스키밍하거나 분리하려면, 즉 금속이 게이트 시스템을 통해 흐를 때 스키밍 작용을 제공하여 느슨한 모래, 산화물 및 슬래그가 금형 공동으로 들어가는 것을 방지해야 합니다. (금속의 흐름을 방해하는 부속물은 사용하지 않는 것이 바람직합니다. 또한 뜨거운 금속에 노출되면 파열될 수 있는 얇은 코어 또는 분할벽은 설계에서 피해야 합니다.)

더 무거운 섹션에는 수축 허용치를 보상하기 위해 헤드와 라이저를 통해 충분한 뜨거운 금속을 공급해야 합니다.

이상적인 게이팅 시스템의 요구 사항:

이미 언급한 바와 같이 게이팅 시스템에는 주입구, 스프루, 러너, 라이저 및 게이트가 포함됩니다. 게이팅 시스템은 방향성 응고에 ​​유리한 온도 구배를 촉진해야 합니다. 금속의 진입 속도는 금형과 코어 표면의 침식을 피하기 위해 가장 작아야 하고 난류가 없어야 합니다. 게이팅 시스템은 몰드 캐비티만큼 단단하거나 더 세게 부딪혀야 합니다.

게이팅 시스템의 다양한 부분은 난류와 침식을 방지하기 위해 둥글고 매끄럽고 유선형이어야 합니다. 산화물 및 기타 찌꺼기의 형성을 피하고 느슨한 모래가 없어야 하며 주조로 넘어가는 것을 방지해야 합니다. 러너는 금속의 첫 번째 흐름에서 드로스를 걸러내기 위해 마지막 게이트를 넘어 약간의 거리를 확장해야 합니다. 국자에 있는 찌꺼기와 슬래그는 금형 캐비티로 운반되어서는 안 됩니다.

게이팅 시스템은 금속을 통과하는 동안 공기/가스가 금속으로 유입되거나 흡수되는 것을 방지해야 합니다. 과도한 과열도가 있는 금속은 금속의 가스 함량을 증가시킬 수 있고 더 많은 드로스를 생성하고 방향성 응고에 ​​부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 게이트는 금속을 주물의 더 무거운 부분으로, 바람직하게는 라이저 아래 또는 통과로 연결해야 합니다. 마지막으로 게이트는 실용적이고 경제적이어야 합니다.

푸어링 시스템:

주물의 주입 시스템 설계에서 고려해야 할 중요한 사항은 다음과 같습니다.

(i) 액체 흐름이 금형 벽을 손상(침식)해서는 안 됩니다.

(ii) 액체는 주물에 모래나 거친 물질을 운반해서는 안 됩니다.

(iii) 용융 금속 스트림으로의 가스 흡인을 피해야 합니다.

(iv) 온도 손실을 최소화하면서 금속을 붓고 라이저를 향한 방향성 응고를 돕기 위해 금형 표면과 금속 내부에 온도 구배를 설정합니다.

이 모든 것은 게이팅 시스템과 적절한 구멍 시스템의 적절한 설계에 의해 달성될 수 있습니다.

게이트의 아래쪽 통로에서 액체 금속에 의해 공기가 흡수되지 않도록 게이트의 모양은 게이트 통로의 어느 지점에서든 액체의 압력이 대기압보다 낮지 않아야 합니다. 이것은 다운 게이트의 측면이 단면에서 쌍곡면으로 만들어지면 가능합니다.

쌍곡선 모양은 생산하기 어렵기 때문에 위쪽이 더 크고 아래쪽이 더 작은 테이퍼 섹션이 목적을 달성할 수 있습니다. 실제로는 그림 3.43과 같이 상단에 주물통이 제공되고 테이퍼진 수직 스프루와 짧은 수평 게이트를 통해 금속이 공급됩니다. 이 배열은 산화를 최소화하고 들어오는 금속의 힘이 감소하기 때문에 금형 캐비티의 손상을 줄입니다.

스프루 단면은 원형, 정사각형 또는 직사각형일 수 있습니다. 스프루의 크기는 일반적으로 작은 주물(12kg 미만)의 경우 10mm 정사각형에서 무거운 주조물의 경우 약 20mm 정사각형까지 다양합니다. 스프루의 크기는 전체 주입 작업 동안 가득 차게 유지되고 금속이 빠른 속도로 금형 캐비티에 들어가지 않아 튀거나 난류가 발생하지 않을 수 있을 정도로 충분해야 합니다.

스프루가 모서리가 날카로운 직선형인 경우 금속에 난류를 일으키는 심각한 흡인이 발생합니다. 스프루가 가늘어지고 모서리가 둥글고 스프루가 잘 제공되고 댐 유형의 물받이가 만들어지면 난류가 없으면 흡인력이 무시할 수 있습니다.

또한 주입구는 용광로에서 직접 나오는 액체 금속 흐름의 침식 효과를 줄이고 일정한 주입 헤드를 유지하는 데 도움이 됩니다. 드로스를 제거하기 위해 스프루 상단에 세라믹 스트레이너를 놓을 수 있습니다.

세라믹 스플래시 코어는 액체 금속 흐름의 침식력을 줄이기 위해 스프루의 바닥에 배치할 수 있습니다. 더 무겁고 가벼운 불순물이 금형에 들어가는 것을 방지하기 위해 수평 게이트에 탈지 밥 트랩을 설치할 수 있습니다.

게이트 설계:

게이트는 러너(많은 캐비티에 금속을 공급하는 일반적인 통로)에서 금형으로 열리는 것으로 정의됩니다. 게이트의 크기와 위치는 과도한 온도 손실, 난류, 금형의 최소 침식 없이 가스와 슬래그가 끼지 않고 금형 캐비티에서 적절한 속도로 금형 캐비티 내 금속 분포를 보장할 수 있어야 합니다. 냉각 시 균열이 발생하고 주물을 손상시키지 않고 게이트를 쉽게 제거할 수 있습니다.

느슨한 모래와 드로스가 금형 캐비티에 들어가는 것을 방지하고 금속이 작은 흐름으로 떨어지는 것을 방지하기 위해 스프루컴 라이저 상단에 큰 크기의 주입구가 제공되거나 주입기에 스트레이너 코어가 장착될 수 있습니다. 분지.

금형 캐비티에 금속을 매우 천천히 부어 넣으면 완전히 채워지지 않은 상태에서 응고가 시작될 수 있습니다. 매우 빨리 붓는 경우 고속으로 금형 표면을 침식합니다. 따라서 최적의 주입 속도가 필수적입니다.

게이트는 위치에 따라 상단, 분할 및 하단 유형이 될 수 있습니다. 탑 게이팅의 경우 용융 금속이 헤드 또는 라이저 아래로 쏟아집니다. 따라서 단단한 주형을 만들어 금속 낙하에 의한 주형의 침식을 보장해야 합니다. 이 경우 뜨거운 금속이 상단에 남아 있으므로 라이저를 향한 방향성 응고를 위해 적절한 온도 구배가 설정됩니다. 상단 게이트를 라이저로 사용할 수 있습니다.

탑 게이트는 일반적으로 내식성 재료의 주형으로 만들어진 작고 단순한 주형 또는 더 큰 주물로 제한됩니다. 탑 게이팅은 난류 주입으로 인한 포획의 두려움 때문에 알루미늄 및 마그네슘과 같은 가볍고 산화 가능한 금속에는 권장되지 않습니다.

파팅 라인 게이팅 시스템에서 금속은 몰드 조인트 또는 파팅 라인과 동일한 레벨에서 몰드 캐비티에 들어갑니다. 스프루는 게이트를 통해 주물과 수평 방향으로 연결됩니다. 따라서 금속에 슬래그 또는 모래를 가두기 위해 스킴밥 또는 스킴 게이트를 제공하는 것이 가능합니다. 제한 역할을 하는 초크는 유속을 제어합니다.

하부 게이팅 시스템에서 용융 금속은 항력의 몰드 캐비티 바닥 아래로 흐르고 주물 바닥으로 들어가고 몰드와 코어 주위에서 부드럽게 상승합니다. 하단 게이트는 대형 강철 주물에 가장 적합합니다. 이 경우 난류 및 곰팡이 침식이 가장 적습니다. 그러나 금형을 채우는 데 시간이 더 걸립니다.

금속이 금형 캐비티로 계속 열을 잃고 라이저에 도달하면 금속이 훨씬 차가워지기 때문에 바텀 게이팅에서 방향성 응고를 달성하기 어렵습니다.

야망 효과:

잘못된 금형 설계에서는 금속 속도가 빨라서 압력이 대기 아래로 떨어질 수 있으며 유기 화합물의 베이킹에서 발생하는 가스가 용융 금속 흐름을 변경하여 다공성 주물을 생성할 수 있습니다.

부압이 발생할 수 있는 금형에서는 두 가지 경우가 가능합니다. 하나는 스프루 디자인에 있고 다른 하나는 흐름 방향의 급격한 변화가 일어나는 곳입니다. 그림 3.47을 참조하면 지점 1과 3의 압력이 대기압임을 알 수 있습니다.

베르누이의 정리에 따르면 스프루가 점선으로 표시된 경우 압력은 2에서 음수가 됩니다. 이 문제를 극복하려면 스프루를 테이퍼로 만들어야 하며 가급적이면 1과 2 사이의 확고한 선으로 표시된 곡선을 사용하는 것이 좋습니다.

다른 조건은 그림 3.48에 나와 있으며 금속 흐름 방향의 변화로 인해 대정맥 수축 효과가 나타납니다. 이 영역에서 음압을 피하기 위해 금형의 모양은 대정맥 수축 프로파일에 따라야 합니다.

게이팅 비율:

게이팅 비율은 총 게이트 면적에 대한 총 러너 면적에 대한 스프루 면적의 비율로 정의됩니다. 4:3:2의 게이팅 비율은 시스템을 가압합니다. 이 시스템에서 스프루, 러너 및 게이트 단면적의 비율은 게이트에서 유체막 제한에 의해 게이트 시스템에 배압이 유지되도록 배열됩니다. 이 시스템은 강철, 철, 황동 등과 같은 금속에 적용됩니다.

가압 게이팅 시스템은 금속으로 가득 차 있습니다. 게이트의 제한으로 인한 배압은 결과적으로 공기 흡입으로 인해 금형 벽에서 금속이 당겨지는 위험을 최소화하는 경향이 있습니다. 가압 시스템은 일반적으로 비가압 시스템보다 주어진 금속 유량에 대해 부피가 더 작습니다.

따라서 게이트 시스템에 금속이 덜 남아 주조 수율이 높아집니다. 그러나 세심한 유선형을 사용하지 않는 한 교차로와 모서리에서 심각한 난류가 발생할 수 있습니다. 높은 속도와 난기류는 갇힘, 찌꺼기 형성 및 곰팡이 침식을 초래합니다.

압력이 가해지지 않은 시스템의 경우 유체에 대한 주요 제한은 스프루에 있거나 매우 가깝습니다. 1:3:3, 1:2:2와 같은 게이팅 비율은 압력이 가해지지 않는 시스템을 생성합니다. 이러한 시스템은 금속 흐름 속도를 늦춤으로써 난류를 최소화해야 하는 알루미늄 및 마그네슘과 같은 가볍고 산화 가능한 금속에 적용됩니다.

압력이 가해지지 않는 시스템의 경우 주입하는 동안 채워진 상태를 유지하도록 세심한 설계가 필요합니다. 드래그 러너와 코프 게이트는 완전한 러너를 유지하는 데 도움이 되지만 분리 효과와 그에 따른 공기 흡입을 제거하려면 세심한 간소화가 필수적입니다.

방향성 강화:

금형의 용융 금속이 냉각됨에 따라 부피가 응고되고 수축됩니다. 주물의 모든 부품은 다양한 단면으로 인해 동일한 속도로 냉각되지 않고 인접한 주형 벽에 대한 다양한 열 손실 비율 등으로 인해 주물의 특정 영역에 공극과 공동이 형성되기 쉽습니다.

우수한 주조 설계에서 이러한 공극은 여전히 ​​액체인 주조 부분의 액체 금속으로 채워집니다. 따라서 응고는 가장 먼저 응고되는 가장 얇은 부분에서 가장 늦게 응고되어야 하는 라이저를 향해 점진적으로 계속되어야 합니다. 이 과정을 '방향성 응고'라고 하며 사운드 주조물 제작을 목표로 합니다.

방향성 응고는 게이팅 시스템과 라이저를 적절하게 설계 및 배치하고 패딩을 사용하여 주조의 특정 섹션 두께를 늘리고 라이저 또는 주조의 특정 부분 주위에 직면하는 모래에 발열 물질을 사용하여 다음을 사용하여 보장할 수 있습니다. 금형의 오한.

다음 사항을 준수하여 불순물이 주물 안으로 들어가는 것을 방지할 수 있습니다.

(i) 적절한 크기의 주물통을 제공하면 국자로 부을 때 용탕 흐름의 침식력을 무너뜨리는 데 도움이 됩니다. 주수지의 적절한 설계는 금속 유입 속도를 조절하고 금속이 스프루로 원활하게 흐르도록 하고 난류를 방지합니다.

(ii) 다운 스프루에 세라믹 스트레이너를 제공하면 래들에서 드로스가 주물에 들어가는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다.

(iii) 모래가 침식되어 금형에 들어갈 가능성이 있는 수직 스프루의 바닥에서 최대 충격이 느껴집니다. 이것은 수직 스프루의 바닥에 세라믹 스플래시 코어를 제공하여 방지할 수 있습니다.

(iv) 금속 유로의 날카로운 모서리는 난류 및 데드 포켓을 피하기 위해 유선형이어야 합니다(그림 3.46 참조).

(v) 탈지 밥을 제공하면 주물 쪽으로 흐르는 더 무거운 불순물과 가벼운 불순물을 모두 가두는 데 도움이 됩니다.

단면 두께:

다양한 금속에 부어질 수 있는 최소 단면 두께는 응고 온도와 유동성의 차이로 인해 제한됩니다. 작동을 보장하기 위해 과도한 온도를 요구하지 않고 필요한 강도 또는 중량을 제공하는 최소 단면 두께를 사용해야 합니다.

단순한 디자인의 주물에 대한 최소 두께의 정상적인 값은 주철의 경우 3mm, 가단성 철의 경우 2.25mm, 강철의 경우 6mm, 황동 및 청동의 경우 2.25mm, 알루미늄의 경우 3mm입니다. 흐름의 길이가 더 길면 위에 주어진 값보다 더 큰 두께가 제공되어야 합니다. 금형 캐비티에 복잡성이 있는 경우 건전한 주물을 얻기 위한 두께의 최소값은 높을 것입니다.

보스 또는 러그의 적절한 공급을 가능하게 하기 위해 보스와 러그와 주조 본체 사이의 금속 단면이 최대한 균일해야 합니다.

상승:

라이저(Riser)는 용융 금속이 주조물의 가장 높은 지점 위로 올라오도록 하기 위해 코프에서 절단되거나 성형된 구멍입니다. 금형 캐비티가 채워졌는지 육안으로 확인할 수 있습니다.

수축을 보상하기 위해 주물 캐비티에 용융 금속을 공급하는 피더 역할을 합니다. 라이저의 디자인은 주물 내에서 온도 구배를 설정하여 주물이 라이저를 향해 방향으로 응고되도록 해야 합니다. 또한 금형을 용융 금속으로 채우는 동안 금형 캐비티에서 증기, 가스 및 공기를 쉽게 배출하는 데 도움이 됩니다.

더 큰 건전함을 위해 얇은 단면으로 주조하는 경우 여러 개의 라이저를 사용할 수 있습니다. 효율성을 위해 라이저는 응고되는 주물의 마지막 부분이어야 합니다.

라이저 조항:

금형이 채워진 후 금속이 라이저에 들어갑니다. 라이저는 저장소 및 열 구배 조절기 역할을 하며 액체 금속 및 응고 수축을 보상하기 위해 필요한 유체 금속을 제공합니다. 라이저는 일반적으로 공급되는 섹션의 최상부에 위치합니다.

주조되는 금속에 따라 그 부피는 주조물의 25%에서 55% 사이로 유지됩니다. 라이저는 완성된 윤곽을 만들기 위해 금속을 과도하게 제거할 필요가 없도록 적절하게 위치한다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 라이저는 응고 후 주물에서 라이저를 쉽게 제거할 수 있도록 하는 게이트라고 하는 금속 목으로 주물에 연결됩니다.

라이저 디자인:

주조하는 동안 라이저가 제공되지 않으면 응고가 벽에서 시작되고 중앙의 액체 금속이 응고된 껍질로 둘러싸여 있으며 수축하는 액체는 주조 중심을 향해 공극을 생성합니다. 중앙에 있는 고체의 추가 냉각은 주물에 바람직하지 않은 응력을 설정합니다.

라이저의 제공은 응고 주물을 위한 용융 금속을 공급하기 때문에 이러한 문제를 극복합니다. 이를 위해 라이저는 주물이 응고된 후에도 액체를 유지할 수 있을 만큼 충분히 커야 하고 수축 손실을 제공하기에 충분한 금속을 포함해야 합니다. 또한 이들은 응고 기간 내내 금속을 계속 공급할 수 있도록 위치해야 합니다.

라이저의 설계 및 배치:

특정 크기의 라이저의 가장 효율적인 모양은 열 손실을 최소화하여 뜨거운 상태를 유지하고 가능한 한 오랫동안 금속을 용융 상태로 유지하는 것입니다. 즉, 라이저는 주물보다 느린 냉각 속도를 유지하면서 가능한 최소한의 부피로 설계되어야 합니다.

위의 목적을 달성하기 위한 일반적인 주조품의 가장 좋은 형태는 실린더입니다. 라이저의 높이는 그 안에 형성된 파이프가 주물을 관통하지 않을 만큼 충분히 높아야 합니다. 높이 대 지름의 비율은 일반적으로 1:1에서 3:2까지 다양합니다.

주물에 대한 최적의 라이저 직경은 다음 규칙에 따라 얻을 수 있습니다.

(a) Chvorinov의 규칙:

동결 시간

(b) Caine의 방법:

이 방법은 주물과 라이저의 상대적 동결 시간을 기반으로 합니다. 주물과 라이저의 상대적 동결 시간을 정의합니다.

완전 응고까지의 상대 동결 시간을 주물의 표면적 ÷ 주물의 부피 :라이저의 표면적 ÷ 라이저의 부피의 비율로 정의합니다.

Caine에 따르면 (1) 주물이 무한히 빠르게 응고되면 피더(라이저) 부피는 주물의 응고 수축과 같아야 하고 (2) 피더와 주물이 동일한 속도로 응고되면 피더는 다음과 같아야 합니다. 무한히 크다.

그림. 3.49는 상대적 동결 시간과 상대적 부피 사이의 쌍곡선 관계를 보여줍니다.

또한, 입방체 및 구형의 경우와 같이 A/V 비율이 낮은 주물의 경우 하나의 중앙 라이저가 전체 주물을 공급할 수 있습니다. 그러나 막대와 판의 경우처럼 A/V 비율이 높을 경우 하나 이상의 라이저가 필요합니다. 이러한 경우 라이저의 적절한 위치가 필수적입니다.

100mm 두께의 강판의 경우 최대 공급 거리가 라이저 가장자리에서 4.5t 미만인 경우 중앙 라이저 1개로 충분합니다[그림 3.51(a) 참조]. 더 많은 라이저가 필요한 경우 라이저의 가장 가까운 두 모서리 사이의 거리는 4t 미만이어야 합니다[그림 3.51(6) 참조].

50-200mm 측면(s)의 정사각형 단면 막대의 경우 최대 공급 거리가 가장자리에서 30√s이고 두 라이저(가장 가까운 가장자리) 사이의 거리가 1.2초 미만이어야 하는 경우 중앙 라이저가 적합합니다.

라이저의 공급 거리는 급격한 열 구배를 제공하고 공급 저항을 감소시키는 냉각을 사용하여 늘릴 수 있습니다. 단일 라이저의 경우 냉각 장치는 끝에 위치해야 하며 둘 이상의 라이저일 경우에는 두 개의 라이저 중간에 위치해야 합니다.

라이저의 적절한 배치는 응고 주물을 효과적으로 공급할 수 있어야 하므로 똑같이 중요합니다. 주물이 입방체 또는 구형인 경우(즉, A_c 값이 낮은 청키한 모양) /V_c ) 단일 라이저가 응고 시 주물을 공급하기에 적합합니다. 그러나 A_c의 값이 /A_c 높이가 높으면(바 및 판형 주물의 경우와 같이) 하나 이상의 라이저가 필요할 수 있습니다.

이러한 경우 단일 라이저만 사용되는 경우 응고 직전의 슬러시 상태가 단일 라이저의 금속 흐름을 제한하고 중심선 수축을 유발할 수 있습니다. 일반적으로 12-100mm 두께의 강판에 대해 공급 길이가 판 두께의 4.5배 미만인 경우 단일 라이저가 적절하다고 말할 수 있습니다.

크기(측면) 50~200mm의 정사각형 막대의 경우 중앙 라이저는 V 막대 크기의 6배 미만의 거리에 사용할 수 있습니다. 냉각 속도를 높이고 중심선 공급 저항을 줄이는 냉각을 사용하면 위보다 더 긴 공급 거리가 가능합니다. 강철보다 중심선 공급 저항이 더 높은 합금의 경우, 가장 큰 강도를 요구하는 주조 부품의 건전성을 보장하기 위해 냉각 장치를 사용해야 합니다.

발열 물질은 때때로 열을 생성하여 방향성 응고를 생성하기 위해 라이저에 사용됩니다. 그들은 분말 형태의 철, 크롬, 니켈 또는 구리와 알루미늄 금속과 같은 금속의 산화물로 구성됩니다.

이러한 화합물은 붓는 직후 라이저의 용융 금속 표면에 추가되거나 라이저 벽의 모래에 추가될 수 있습니다. 많은 양의 열을 발생시키는 용융 금속과의 접촉으로 인해 화학 반응이 발생합니다. 따라서 라이저의 금속은 과열되어 더 오랜 시간 동안 용융 상태로 유지됩니다.

라이저 주위에 절연 패드와 슬리브를 제공하면 열을 보존하는 데 도움이 됩니다. 원하는 위치에 적절한 냉각을 제공하는 것도 방향성 응고를 촉진하는 데 도움이 됩니다.

고화 영향:

주조 섹션의 디자인은 라이저가 뜨거운 금속을 공급하고 방향성 응고를 제어하는 ​​요구를 충족할 수 있도록 해야 합니다. 예를 들어, 그림 3.52에서 용융 금속은 점진적 응고에 의해 금형 경계면에서 안쪽으로 응고됩니다.

적절한 온도 차이 조건에서 점진적 동결의 교차점은 라이저 내에 있어야 하는 가장 뜨거운 지점의 위치로 위쪽으로 이동합니다. 이를 '방향성 응고'라고 합니다. .

단면의 높이가 단면에 비해 너무 높으면 점진적 응고 속도가 방향 응고를 초과하여 미세한 중심선 다공성 또는 더 크거나 일련의 큰 공동을 초래합니다. 이러한 상황을 피하기 위해서는 단면이 아래로 가늘어질수록 위쪽이 커지고 아래쪽이 작아지는 것이 필수적입니다.

섹션 비율:

섹션이 적절하게 공급될 수 있다면 섹션 비율의 제한은 접합부의 설계만큼 중요하지 않습니다. 온도 구배가 크게 다르기 때문에 수축 응력을 처리해야 합니다. 라이저에서 멀리 떨어진 단면 변화와 관련하여 단면 두께가 인접 단면의 80% 이상 또는 120% 이상인 경우 냉각에 의존하지 않고 주물을 생산하는 것이 일반적으로 가능합니다.

접합부 및 수축:

부적절한 방향 응고로 인한 수축 공동은 L, T, Y, X 단면 및 큰 단면이 작은 단면과 갑자기 결합되는 경우 가장 흔히 발생합니다. 이 섹션에서 일어나는 일은 다리에 비해 접합점에서 더 큰 질량이 있고 접합점 영역이 핫스팟을 향해 진행되는 방향성 결빙과 함께 핫스팟이 되고, 이는 차례로 다리를 공급하고 수축 공동을 개발한다는 것입니다. .

단면을 더 균일하게 하거나 더 큰 질량의 단면 근처에 냉각을 사용하여 핫스팟을 제거할 수 있습니다(그림 3.53 참조). '핫스팟'이 될 수 있는 무거운 섹션의 격리를 방지하기 위해 모든 노력을 기울여야 하지만 때로는 어려울 수 있습니다.

이러한 상황에서 다음을 통해 동결을 제어하는 ​​것은 주조 공장 작업자에게 맡겨집니다.

(i) 금형에서 라이저 위치의 특수 조작

(ii) 붓는 속도 제어,

(iii) 라이저에서 뜨거운 금속 활용,

(iv) 열 특성이 다른 금형 재료 사용.

필렛:

모든 교차점에서 적절한 필렛은 주물의 강도 건전성을 실질적으로 증가시킵니다. 필렛의 크기는 사용된 금속, 벽 단면의 모양 및 두께, 주물의 크기에 따라 다릅니다. 필렛 반경은 단면 두께보다 커서는 안 됩니다.

뜨거운 눈물 제거:

주물에서 고온 인열은 온도 구배에 의해 발생하며 응고 중에 다른 수축률을 설정하여 파괴를 유발하기에 충분한 크기의 모래 저항으로 인한 응력을 유발합니다. 이는 단면의 급격한 변화, 예리한 각도 및 플랜지에 연결된 불균일한 웹을 방지하는 좋은 설계를 채택하여 최소화할 수 있습니다.

주물에서 가스 제거:

주물의 가스는 가스 구멍(큰 구멍, 주물의 여러 위치에 분포되어 있음), 핀 구멍(작은 구멍, 주물 상단 부근에 많음), 핀 구멍(주물 전체에 분포하는 작은 구멍)으로 나타날 수 있습니다. ). 이러한 결함을 방지하려면 적절한 라이저 설계와 투과성 금형의 적절한 환기가 필수적입니다.

가스의 또 다른 소스는 냉각 시 방출되는 고온의 액체 금속에 용해된 가스입니다. 진공 용융 및 진공 탈기(용존 가스를 제거하기 위해 저압 챔버에 액체 금속 배치)는 용융물에서 가스를 줄이는 데 사용할 수 있습니다.

모래 주물의 특성:

1. 금속의 응고는 비평형 상태에서 이루어지기 때문에 설계에 적절한 주의를 기울이지 않으면 주물은 냉각 균열에 취약합니다. 수축 문제는 테이퍼를 사용하여 방향성 응고를 촉진하고 금형 벽의 금속 냉각을 촉진하고 균일한 단면의 접합부에서 핫스팟을 감소시켜 처리할 수 있습니다.

2. 응고된 금속은 마감이 좋지 않습니다. 표면은 패턴 마감, 모래 구조, 금형 드레싱, 금형 환기 및 금형이 닫히기 전에 느슨한 모래 입자를 청소하기 위한 금형 접근의 영향을 받습니다.

3. 모래 주물은 다공성이므로 압력이 가해지는 용기에 사용할 수 없습니다(일반적으로 최대 10kg/cm ² 사용). ).

4. 모래 주조로 얻은 조직은 느슨하여 단조 제품보다 강하지 않습니다.

5. 입자가 촘촘하지 않아 밀도가 낮고 강도가 약하다.

6. 성형 공정으로 얻은 주물은 경도가 좋습니다. 날카로운 모서리와 물리적 구속을 피함으로써 내부 응력을 제거할 수 있습니다.

7. 모래 주물은 연성이 좋지 않습니다.

8. 성형 방법은 중형 및 특히 대형 주물에 적합하며 얇은 섹션에는 적합하지 않습니다.

9. 모래 주물의 적합성은 용탕의 높은 융점에 있습니다.

10. 모래 주물 비용이 저렴하기 때문에 모래 주조 비용이 저렴합니다.

11. 응고 중 가스 발생을 최소화하고 타설 중 난류를 방지하여 주물의 내부 건전성을 보장할 수 있습니다. 물리적 구속은 뜨거운 눈물로 이어지므로 방지해야 합니다.