금속 주조 공정

금속 주조 공정

금속 주조는 금속으로 만든 재료를 제조하는 과정입니다. 뜨거운 액체 금속을 성형하기 위한 성형 공정입니다. 그것은 거의 그물 모양의 제품에 대한 가장 간단하고 직접적인 경로이며 종종 가장 저렴합니다. 그것은 액체 금속을 원하는 모양의 중공 공동을 포함하는 주형에 붓고 냉각되고 응고되도록 하는 공정입니다. 응고된 부분은 주물이라고도 하며 공정을 완료하기 위해 주형에서 꺼내거나 제거합니다. 주조는 다른 방법으로 만들기 어렵거나 비경제적인 복잡한 모양을 만드는 데 매우 자주 사용됩니다.

금속 주조 공정(그림 1)에는 (i) 비소모성 주형 주조 및 (ii) 소모성 주형 주조라는 두 가지 구분이 있습니다. 그것은 모래나 금속과 같은 주형 재료와 중력, 진공 또는 저압과 같은 붓는 방법에 의해 더 세분화됩니다.

그림 1 금속 주조 공정

비소모성 금형 주조 공정

비소모성 주형 주조는 각 생산 주기 후에 주형을 개질할 필요가 없는 주조 공정입니다. 비소모성 주형 주조는 최소 4가지의 다른 주조 공정이 있는 주조 기술입니다. (i) 연속주조, (ii) 원심주조, (iii) 다이캐스팅, (iv) 영구주조이다. 이러한 형태의 주조는 또한 생산된 부품의 반복성을 개선하고 순 형태에 가까운 주조를 제공합니다.

지속적인 캐스팅 과정

금속의 연속 주조는 일정한 단면적을 갖는 대량의 금속 형상을 연속적으로 생산하기 위한 정제된 주조 공정으로 정의할 수 있습니다. 이 과정에서 액체 금속을 수냉식 개방형 구리 주형에 붓습니다. 이를 통해 '정액' 중심 위에 단단한 금속 스킨이 형성됩니다. 연속 주조의 액체 금속은 외부에서 중앙으로 점차적으로 응고됩니다. 초기 응고 후, 흔히 스트랜드라고 하는 스트랜드는 금형에서 계속해서 빼냅니다. 스트랜드의 예정된 길이는 기계적 가위나 이동식 산소 연료 토치에 의해 절단되어 추가 성형 공정 또는 중간 저장소로 옮겨집니다. 캐스트 크기는 슬래브, 얇은 슬래브, 스트립, 블룸 또는 빌렛에 이르기까지 다양합니다. 연속 주조는 일반적으로 표준 제품의 연속 생산과 최종 제품의 품질 향상이 요구되는 경우에 사용됩니다. 가성비가 좋아서 많이 사용됩니다. 연속적으로 주조되는 금속은 강철, 알루미늄, 구리 및 납입니다.

원심 주조 공정

원심 주조는 Alfred Krupp가 1852년에 철도 바퀴용 주강 타이어를 제조하는 데 사용하여 발명했습니다. 이 과정에서 액체 금속을 주형에 붓고 주형이 회전하는 동안 응고되도록 합니다. 금속은 회전축에서 금형의 중심에 부어집니다. 원심력에 의해 액체 금속이 주변으로 튕겨져 나옵니다.

원심 주조는 액체 금속이 부어질 때 300rpm(분당 회전 수)에서 3000rpm 범위의 고속으로 축을 중심으로 연속적으로 회전하는 영구 주형을 사용합니다. 원심력으로 인해 금속이 금형 벽 내부로 튀어나와 냉각 후 응고됩니다. 이 방법으로 주조된 부품은 금형 표면의 냉각 효과로 인해 외경 쪽으로 미세 입자 미세 구조를 갖습니다. 외부 표면의 미세한 입자 미세 구조로 인해 주조 부품이 대기 부식에 강해 이 방법이 파이프 제조에 사용되었습니다. 금속은 불순물보다 무겁기 때문에 대부분의 불순물과 개재물은 내경에 더 가깝고 기계로 가공할 수 있습니다. 내경을 따른 표면 마감도 외부 표면을 따른 것보다 훨씬 나쁩니다.

원심 주조기는 수평 또는 수직 축이 될 수 있습니다. 길고 얇은 실린더에는 수평 축 기계가 선호되고 링에는 수직 기계가 선호됩니다. 원심 주조에서는 주물이 먼저 외부에서 응고됩니다. 이 측면은 주물의 방향성 응고를 촉진하여 유용한 야금학적 특성을 제공하는 데 사용됩니다. 때때로 내부 및 외부 레이어는 폐기되고 중간 기둥 부분만 사용됩니다.

다이캐스팅 공정

다이 캐스팅은 고압의 액체 금속을 금형 캐비티에 강제로 넣는 것이 특징인 금속 주조 공정입니다. 금형 캐비티는 공구강으로 만든 두 개의 경화된 다이를 사용하여 생성됩니다. 이러한 다이는 모양으로 가공되며 프로세스 중에 사출 금형과 유사하게 작동합니다. 대부분의 다이캐스팅은 특히 아연, 구리, 알루미늄, 마그네슘, 납, 백랍(주석, 구리 및 안티몬 합금) 및 주석 기반 합금으로 만들어집니다. 철금속의 다이캐스팅도 가능합니다.

주조되는 금속/합금의 유형에 따라 고온 챔버 또는 저온 챔버 기계가 사용됩니다. 고온 챔버 공정(아연 합금 및 마그네슘에 사용)에서 다이 캐비티에 연결된 압력 챔버는 액체 금속으로 영구적으로 채워집니다. 작동의 기본 주기는 (i) 다이가 닫히고 구즈넥 실린더가 액체 금속으로 채워짐, (ii) 플런저가 액체 금속을 구즈넥 통로와 노즐을 통해 금속이 응고될 때까지 압력 하에 유지되는 다이 공동으로 밀어 넣는 것입니다. (iii) ) 다이가 열리고 코어(있는 경우)가 후퇴되고, 주조물이 이젝터 다이에 남아 있고, 플런저가 복귀하고, 액체 금속을 노즐과 구즈넥을 통해 뒤로 당기고, (iv) 이젝터 핀이 이젝터 다이에서 주조물을 밀어냅니다. 플런저가 입구 구멍을 열면 액체 금속이 구즈넥 실린더를 다시 채웁니다. 고온 챔버 공정은 (i) 융점이 낮고 (ii) 다이 재료인 강철과 합금되지 않는 금속에 사용됩니다. 주석, 아연, 납이 그 예입니다.

저온 챔버 공정에서 액체 금속은 각 사이클의 저온 챔버에 부어집니다. 작동 주기는 (i) 다이가 닫혀 있고 액체 금속이 냉각 챔버 실린더에 래핑되고, (ii) 플런저가 액체 금속을 다이 캐비티로 밀어 넣어 응고될 때까지 금속이 고압 상태로 유지되고, (iii) 다이가 열리고 플런저가 실린더에서 응고된 슬러그를 밀어내기 위해 따르고, 코어가 있는 경우 코어가 뒤로 물러나고, (iv) 이젝터 핀이 이젝터 다이를 밀어내고 플런저는 원래 위치로 돌아갑니다. 이 공정은 알루미늄, 구리(및 그 합금)와 같은 고융점 금속에 특히 유용합니다.

주조 장비와 금속 다이로 인해 막대한 자본 비용이 수반되며 이는 공정을 대량 생산으로 제한하는 경향이 있습니다. 다이캐스팅을 사용한 부품 제조는 4가지 주요 단계만 포함하여 비교적 간단하여 품목당 증분 비용을 낮게 유지합니다. 특히 대량의 중소형 주물에 적합합니다. 이 때문에 다이캐스팅은 다른 어떤 주조 공정보다 많은 주조물을 생산합니다.

다이 캐스팅에는 (i) 가스 다공성 결함을 제거하는 데 사용되는 기공 없는 다이 캐스팅과 (ii) 스크랩을 줄이고 수율을 높이기 위해 아연 주조와 함께 사용되는 직접 사출 다이 캐스팅이라는 두 가지 변형이 있습니다.

다이캐스팅 방법은 미세한 부품이 필요한 곳에 사용됩니다. 특히 좋은 세부 사항, 미세한 표면 품질 및 치수 일관성을 가진 많은 중소 규모 부품이 필요한 응용 분야에 적합합니다.

반고체 금속(SSM) 주조는 많은 다이 캐스팅에 일반적으로 존재하는 잔류 다공성을 줄이거나 제거하는 수정된 다이 캐스팅 공정입니다. 액체 금속을 공급 재료로 사용하는 대신 SSM 주조는 부분적으로 고체이고 부분적으로 액체인 더 높은 점도의 공급 재료를 사용합니다. 수정된 다이캐스팅 기계는 반고체 슬러리를 재사용 가능한 경화강 다이에 주입하는 데 사용됩니다. 제어된 다이 충전 조건의 사용과 함께 반고체 금속의 높은 점도는 반고체 금속이 비-난류 방식으로 다이를 채우도록 보장하여 유해한 다공성이 본질적으로 제거될 수 있도록 합니다. SSM 주물은 주로 알루미늄 및 마그네슘 합금에 상업적으로 사용됩니다. 이 주물은 T4, T5 또는 T6 템퍼로 열처리될 수 있습니다. 열처리, 빠른 냉각 속도(코팅되지 않은 강철 다이 사용) 및 최소 다공성의 조합은 강도와 ​​연성의 탁월한 조합을 제공합니다. SSM 주조의 다른 장점으로는 복잡한 모양의 부품을 생산할 수 있는 능력, 그물 모양, 압력 기밀성, 엄격한 치수 공차 및 얇은 벽을 주조하는 능력이 있습니다. ^[

영구 금형 주조 공정

영구 주형 주조는 일반적으로 금속으로 만든 재사용 가능한 주형(영구 주형)을 사용하는 금속 주조 공정입니다. 가장 일반적인 공정은 중력을 사용하여 금형을 채우는 것입니다. 그러나 가스 압력 또는 진공도 사용됩니다. 슬러시 주조라고 하는 일반적인 중력 주조 공정의 변형은 중공 주조를 생산합니다. 일반적인 주조 금속은 알루미늄, 마그네슘, 구리 합금입니다. 기타 재료에는 주석, 아연, 납 합금이 있습니다. 철과 강철도 흑연 주형으로 주조됩니다. 영구 주형은 두 번 이상 지속되지만 마모되기 전까지 수명이 제한되어 있습니다.

여기에서 금형의 두 반쪽은 금속, 일반적으로 주철, 강철 또는 내화 합금으로 만들어집니다. 러너와 게이팅 시스템을 포함한 캐비티는 금형 절반으로 가공됩니다. 중공 부품의 경우 주조 후 손상 없이 부품에서 코어를 추출할 수 있는지 여부에 따라 영구 코어(금속제) 또는 샌드 본드 코어가 일반적으로 사용됩니다. 금형의 표면은 금형의 수명 향상을 위해 점토 또는 기타 단단한 내화물로 코팅됩니다. 성형 전에 표면은 윤활제 역할을 하는 흑연 또는 실리카 스프레이로 덮여 있습니다. 이것은 두 가지 목적, 즉 (i) 액체 금속의 흐름을 개선하고 (ii) 주조 부품을 금형에서 더 쉽게 빼낼 수 있도록 합니다. 프로세스를 자동화할 수 있으므로 높은 처리율을 얻을 수 있습니다. 또한 매우 우수한 공차와 표면 조도를 제공합니다.

주조 공정용 금형은 두 부분으로 구성됩니다. 주형은 일반적으로 열 피로 저항성이 가장 우수하기 때문에 회주철로 형성되지만 다른 재료에는 강철, 청동 및 흑연이 포함됩니다. 이러한 금속은 부식 및 열 피로에 대한 내성 때문에 선택됩니다. 금형이 수축을 보상할 축소성을 제공하지 않기 때문에 일반적으로 그다지 복잡하지 않습니다. 대신 주물이 굳는 즉시 금형을 열어 뜨거운 눈물을 방지합니다. 코어를 사용할 수 있으며 일반적으로 모래 또는 금속으로 만들어집니다. 금형은 첫 번째 주조 주기 전에 가열된 다음 주기 동안 가능한 한 균일한 온도를 유지하기 위해 계속 사용됩니다. 이는 열 피로를 줄이고 금속 흐름을 촉진하며 주조 금속의 냉각 속도를 제어하는 ​​데 도움이 됩니다. 환기는 일반적으로 두 금형 반쪽 사이의 약간의 균열을 통해 발생하지만 이것이 충분하지 않은 경우 매우 작은 환기 구멍이 사용됩니다. 그것들은 공기가 빠져나갈 만큼 충분히 작지만 액체 금속은 빠져나가지 못합니다. 라이저도 수축을 보상하는 데 사용됩니다. 이것은 일반적으로 수율을 60% 미만으로 제한합니다. 핀 형태의 기계적 이젝터는 코팅이 금형에서 캐스트를 제거하기에 충분하지 않을 때 사용됩니다. 이 핀은 금형 전체에 배치되며 일반적으로 주물에 작은 원형 자국을 남깁니다.

영구 주형 주조의 네 가지 주요 유형은 (i) 중력, (i) 슬러시, (iii) 저압 및 (iv) 진공입니다.

중력 공정은 흐름을 용이하게 하고 주물에 대한 열 손상을 줄이기 위해 금형을 150°C ~ 200°C로 예열하는 것으로 시작됩니다. 그런 다음 금형 캐비티를 내화 재료 또는 금형 세척제로 코팅하여 주물이 금형에 달라붙는 것을 방지하고 금형 수명을 연장합니다. 그런 다음 모든 모래 또는 금속 코어를 설치하고 금형을 닫습니다. 그런 다음 액체 금속을 금형에 붓습니다. 응고 직후 주형을 열고 뜨거운 눈물의 가능성을 줄이기 위해 주물을 제거합니다. 그런 다음 공정이 다시 시작되지만 이전 주조의 열이 적절하고 내화 코팅이 일반적으로 여러 주조를 지속하기 때문에 예열이 필요하지 않습니다. 금속은 균열과 다공성을 최소화하기 위해 가장 낮은 실제 온도에서 부어집니다.

슬러시 주조 공정은 중공 주조를 만들기 위한 영구 주형 주조의 변형입니다. 이 과정에서 액체 금속을 주형에 붓고 주형에 재료 껍질이 형성될 때까지 냉각시킵니다. 그런 다음 나머지 액체 금속을 부어서 속이 빈 껍질을 남깁니다. 결과 주조물의 표면 세부 사항은 양호하지만 벽 두께는 다를 수 있습니다. 이 공정은 일반적으로 저융점 금속에 사용됩니다. 솔리드 주물보다 재료를 적게 사용하여 더 가볍고 저렴한 제품입니다. 중공 캐스트 피규어에는 일반적으로 과잉 액체가 쏟아지는 작은 구멍이 있습니다. 마찬가지로 '슬러시 성형'이라는 공정은 자동차 열가소성 대시보드 제조에 사용되며, 액체 수지를 뜨겁고 속이 빈 금형에 붓고 점성 스킨을 형성한 다음 과도한 슬러시를 배출하고 금형을 냉각하고 성형합니다. 제품이 제거되었습니다.

저압 영구 주형 주조는 일반적으로 20kPa에서 100kPa 사이의 저압 가스를 사용하여 액체 금속을 주형 공동으로 밀어 넣습니다. 압력은 액체 풀의 상단에 가해지며, 이는 액체 금속을 내화 주입 튜브 위로 밀어 올려 최종적으로 금형 바닥으로 밀어 넣습니다. 주입 튜브가 국자 바닥까지 확장되어 액체 금속이 몰드로 밀려들어가 매우 깨끗합니다. 적용된 압력으로 인해 액체 금속이 수축을 보상하기 때문에 라이저가 필요하지 않습니다. 라이저가 없고 주입 튜브의 금속이 재사용을 위해 국자로 다시 떨어지기 때문에 수율은 일반적으로 85% 이상입니다. 대부분의 저압 영구 주형 주물은 알루미늄과 마그네슘으로 이루어지지만 일부는 구리 합금입니다. 일정한 압력으로 인해 금형을 채울 때 난류가 거의 없다는 장점이 있으며, 이는 기체 다공성 및 드로스 형성을 최소화합니다. 기계적 특성은 중력 영구 주형 주물보다 약 5% 더 우수합니다. 단점은 주기 시간이 중력 영구 주형 주조보다 길다는 것입니다.

진공 영구 금형 주조는 저압 영구 금형 주조의 모든 장점을 유지하고 액체 금속의 용존 가스를 최소화하고 액체 금속의 청정도를 더욱 향상시킵니다. 이 프로세스는 벽이 얇은 프로파일을 처리할 수 있으며 매우 우수한 표면 마감을 제공합니다. 기계적 특성은 중력 영구 주형 주물보다 일반적으로 10% ~ 15% 더 우수합니다.

소모성 금형 주조 공정

소모성 주형은 모래, 플라스틱, 쉘, 석고 및 매몰(로스트 왁스 기법) 주형을 포함하는 일반적인 분류입니다. 이 주형 주조 방법에는 재사용할 수 없는 임시 주형이 사용됩니다.

모래 주조 공정

모래 주조 공정이라고도하는 모래 주조 공정은 가장 인기 있고 간단한 주조 유형 중 하나입니다. 이 공정에서는 모래를 금형 재료로 사용합니다. 그것은 수세기 동안 사용되었습니다. 모래 주조는 영구 주형 주조보다 적은 배치와 저렴한 비용으로 가능합니다. 모래 주조는 주형에 사용되는 모래의 유형에 따라 대부분의 금속을 주조할 수 있습니다. 모래 주물은 주조 공장으로 알려진 전문 작업장에서 생산됩니다. 모든 금속 주조물의 70% 이상이 모래 주조 공정을 통해 생산됩니다.

주물용 모래는 비교적 저렴하고 강철 주물 생산에도 충분히 내화성이 있습니다. 모래 외에도 적절한 결합제(보통 점토)가 모래와 혼합되거나 발생합니다. 혼합물은 일반적으로 물에 적셔지지만 때로는 다른 물질과 함께 적셔 점토의 강도와 가소성을 개발하고 골재를 성형에 적합하게 만듭니다. 모래는 일반적으로 프레임 또는 금형 상자 시스템에 포함됩니다. 금형 캐비티와 게이트 시스템은 모래에 직접 새겨진 패턴 주변의 모래를 압축하여 만듭니다.

모래 주조는 높은 생산량(1-20개/시간-금형)으로 생산하기 위해 며칠 또는 때로는 몇 주까지 소요되는 리드 타임이 필요하며 대형 부품 생산에 있어 타의 추종을 불허합니다. 녹색(습한) 모래는 중량 제한이 거의 없는 반면 건조한 모래는 실제 중량 제한이 2,300kg에서 2,700kg입니다. 최소 부품 무게 범위는 0.075kg에서 0.1kg입니다. 모래는 점토, 화학 결합제 또는 중합 오일(예:모터 오일)을 사용하여 함께 결합됩니다. 모래는 대부분의 작업에서 여러 번 재활용할 수 있으며 유지 관리가 거의 필요하지 않습니다.

샌드캐스팅은 주로 규사(SiO2)라고 하는 내화물인 천연모래 또는 합성모래(호사)를 사용합니다. 모래 알갱이는 조밀하게 채워질 수 있을 만큼 충분히 작아야 하고 금속을 붓는 동안 형성된 가스가 구멍을 통해 빠져나갈 수 있도록 충분히 커야 합니다. 더 큰 크기의 주형은 녹색 모래(모래, 점토 및 약간의 물의 혼합물)를 사용합니다. 모래는 재사용할 수 있으며, 쏟아진 잉여 금속도 잘라내어 재사용할 수 있습니다. 일반적인 모래 주형은 두 부분으로 구성되며 상단 절반은 코프, 라고 합니다. 그리고 하단 부분은 드래그입니다. 액체는 금형 캐비티라고 하는 두 부품 사이의 틈으로 흐릅니다. 캐비티의 기하학은 패턴이라고 하는 나무 모양을 사용하여 생성됩니다. 패턴의 모양은 주조할 부품의 모양과 (거의) 동일합니다. 깔때기 모양의 구멍이 있습니다. 깔때기의 상단은 붓는 컵이고 깔때기의 파이프 모양 목은 스프루입니다. 액체 금속이 붓는 컵에 부어지고 스프루 아래로 흐릅니다. 러너는 스프루의 바닥을 금형 캐비티에 연결하는 수평 중공 채널입니다. 러너가 캐비티와 결합하는 영역을 게이트라고 합니다. 일부 추가 캐비티는 금형의 상단 표면에 연결됩니다. 금형에 부어진 과도한 액체 금속은 라이저라고 하는 이러한 공동으로 흐릅니다. 그들은 저수지 역할을합니다. 금속이 캐비티 내부에서 응고되면 수축하고 라이저에서 추가 금속이 아래로 흘러내려 주조 부품의 구멍을 방지합니다. 통풍구는 캐비티를 대기와 연결하는 좁은 구멍으로 캐비티의 가스와 공기가 빠져나갈 수 있습니다. 코어가 삽입되어 주조 부품의 내부 표면을 생성합니다. 이것은 많은 주조 부품에 내부 구멍(중공 부품)이 있거나 금형의 어느 부분에서도 직접 접근할 수 없는 모양의 다른 공동이 있기 때문에 필요합니다. 코어는 처리할 때 모양을 유지할 수 있도록 약간의 바인더로 모래를 구워서 만듭니다. 금형은 코어를 드래그의 캐비티에 넣은 다음 상단에 코프를 배치하여 조립됩니다. 조립 후 금형이 잠겨 있습니다. 주조가 끝나면 모래를 털어내고 코어를 잡아당겨 빼내는 것이 보통이다.

석고 주형 주조 공정

석고 주형 주조 공정은 주형 재료로 모래 대신 파리의 석고(석고, CaSO4)를 사용한다는 점을 제외하고는 모래 주조와 유사합니다. 석고는 파리의 순수한 석고가 아니라 녹색 강도, 건조 강도, 투과성 및 주조성을 향상시키는 첨가제가 있습니다. 예를 들어, 탈크 또는 산화마그네슘을 첨가하여 균열을 방지하고 응결 시간을 단축합니다. 석회 및 시멘트를 추가하면 베이킹 중 팽창이 제한되고 유리 섬유를 추가하면 강도가 높아집니다. 모래는 충전재로 사용할 수 있습니다. 성분 비율은 석고 70~80%, 첨가제 20~30%입니다.

파리의 석고는 고운 흰색 가루로, 물과 섞이면 점토와 같은 점도가 되고 패턴 주위에 모양을 만들 수 있습니다. 석고 캐스트는 매우 우수한 표면 조도와 치수 정확도를 얻기 위해 마무리될 수 있습니다. 그러나 상대적으로 부드럽고 1200℃ 이상의 온도에서는 충분히 강하지 않기 때문에 이 방법은 주로 아연, 구리, 알루미늄, 마그네슘과 같은 비철금속으로 주물을 만드는 데 사용됩니다.

석고 주형을 주조하는 동안 먼저 석고를 혼합하고 석고가 패턴에 달라 붙는 것을 방지하기 위해 이형 화합물의 박막을 패턴에 분무합니다. 그런 다음 석고를 패턴 위에 붓고 석고가 작은 부분을 채우도록 장치를 흔듭니다. 석고는 일반적으로 약 15분 내에 경화되고 패턴이 제거됩니다. 그런 다음 몰드를 120°C에서 260°C 사이에서 구워 과도한 물을 제거합니다. 그런 다음 건조된 주형을 조립하고 예열하고 금속을 붓습니다. 마지막으로 금속이 응고된 후 석고가 주물 부분에서 부서집니다. 사용한 석고는 재사용할 수 없습니다.

석고는 열전도율이 낮기 때문에 주물이 천천히 냉각되므로 입자 구조가 더 균일합니다(즉, 뒤틀림이 적고 잔류 응력이 적음).

일반적으로 양식을 준비하는 데 일주일 미만이 소요되며, 그 후 1 unit에서 10units/hr.mould의 생산 속도가 달성되며, 최대 45kg의 대형 품목과 30그램의 소형 품목으로 매우 우수한 표면 마감과 마감 처리가 가능합니다. 공차. 석고 주형 주조는 석고의 저렴한 비용과 거의 순수한 형태의 주조를 생산할 수 있는 능력으로 인해 복잡한 부품을 위한 다른 성형 공정에 대한 저렴한 대안입니다.

쉘 성형 공정

셸 몰드 주조라고도 하는 셸 성형 공정은 수지로 덮인 모래를 사용하여 주형을 형성하는 소모성 주형 주조 공정입니다. 쉘 몰딩은 모래 주조와 유사하지만, 몰딩 캐비티는 모래로 채워진 플라스크 대신 모래의 경화된 '쉘'에 의해 형성됩니다. 사용되는 모래는 주물사보다 고운 모래를 수지와 섞어 문양에 의해 가열되어 문양 주위에 껍질로 굳어진다. 수지와 더 미세한 모래로 인해 훨씬 ​​더 미세한 표면 마감을 제공합니다. 공정은 쉽게 자동화되고 모래 주조보다 정확합니다. 이 프로세스는 중소 규모의 더 높은 정밀도가 필요한 복잡한 품목에 이상적입니다. 모래 주조에 비해 이 공정은 치수 정확도가 더 높고 생산성이 높으며 노동 요구 사항이 낮습니다.

샌드캐스팅과 같은 쉘 성형 공정에서는 액체 금속을 소모성 금형에 붓습니다. 몰드는 패턴 주위에 모래-수지 혼합물을 적용하여 만든 얇은 벽 쉘입니다. 원하는 부품 모양의 금속 조각인 패턴을 재사용하여 여러 쉘 주형을 형성합니다. 재사용 가능한 패턴은 더 높은 생산 속도를 가능하게 하는 반면 일회용 주형은 복잡한 형상을 주조할 수 있습니다. 쉘 성형 공정에는 금속 패턴, 오븐, 모래-수지 혼합물, 덤프 상자 및 액체 금속의 사용이 필요합니다.

쉘 성형 공정을 통해 철 및 비철 금속을 모두 사용할 수 있으며 가장 일반적으로 주철, 탄소강, 합금강, 스테인리스강, 알루미늄 합금 및 구리 합금을 사용합니다. 기어 하우징, 실린더 헤드, 커넥팅 로드, 레버 암과 같은 일반적인 부품은 크기가 중소형이며 높은 정확도를 요구합니다.

쉘 성형 공정은 더 나은 표면 품질과 공차를 제공합니다. 이 공정은 2피스 패턴의 금속(예:알루미늄 또는 강철)을 만든 다음 175°C ~ 370°C로 가열한 다음 윤활제(예:실리콘 스프레이)로 코팅하는 것으로 구성됩니다. 가열된 각 반쪽 패턴은 모래와 열경화성 수지/에폭시 바인더의 혼합물로 덮여 있습니다. 바인더는 패턴에 모래 층을 접착하여 쉘을 형성합니다. 더 두꺼운 껍질을 얻기 위해 이 과정을 반복할 수 있습니다. 그런 다음 어셈블리를 구워서 경화시킵니다. 그런 다음 패턴을 제거하고 두 개의 반쪽 껍질을 결합하여 금형을 형성합니다. 그런 다음 금속을 금형에 붓습니다. 금속이 굳으면 껍질을 깨서 부품을 얻습니다.

투자 캐스팅 프로세스

매몰 주조 공정은 왁스 주조 공정이라고도 합니다. 이것은 로스트 왁스 공정이 알려진 가장 오래된 금속 성형 기술 중 하나인 수천 년 동안 실행되어 온 공정입니다. 5000년 전 밀랍이 패턴을 형성했을 때부터 오늘날의 첨단 기술 왁스, 내화 재료 및 특수 합금에 이르기까지 주물은 정확성, 반복성, 다용성 및 무결성이라는 주요 이점과 함께 고품질 구성 요소가 생산되도록 보장합니다.

인베스트먼트 주조는 패턴이 내화 재료로 매몰되거나 둘러싸여 있다는 사실에서 이름을 따왔습니다. 왁스 패턴은 금형 제작 중 발생하는 힘을 견딜 만큼 충분히 강하지 않기 때문에 세심한 주의가 필요합니다. 매몰 주조의 한 가지 장점은 왁스를 재사용할 수 있다는 것입니다.

인베스트먼트 주조 공정의 단계는 (i) 왁스 패턴을 사출 성형으로 생성하고, (ii) 여러 패턴을 중앙 왁스 스프루에 조립하고, (iii) 어셈블리를 액체 세라믹 슬러리에 담가 쉘을 만든 다음 매우 고운 모래 층에 넣고 여러 층이 필요할 수 있습니다. (iv) 세라믹을 건조시키고, 왁스를 녹인 다음 세라믹을 소성하여 모든 왁스를 태우고, (v) 쉘을 액체 금속으로 채웁니다. 중력 붓기. 응고 시 부품, 게이트, 스프루 및 붓는 컵이 하나의 솔리드 주물이 됩니다. 중공 주조는 응고되기 전에 과잉 금속을 쏟아 붓고, (vi) 금속이 응고된 후 진동이나 워터 블라스팅에 의해 세라믹 쉘이 부서지고, (vii) 고속 마찰을 사용하여 스프루에서 부품을 절단하여 만들 수 있습니다. 톱질과 약간의 마무리가 최종 부분에 주어집니다.

이 공정은 다양한 금속 및 고성능 합금으로 순 형상 부품을 반복적으로 생산하는 데 적합합니다. 일반적으로 작은 주물에 사용되지만 이 공정은 최대 300kg의 강철 주물과 최대 30kg의 알루미늄 주물을 사용하여 완전한 항공기 도어 프레임을 생산하는 데 사용되었습니다. 다이캐스팅이나 샌드캐스팅과 같은 다른 주조 공정에 비해 비용이 많이 드는 공정입니다. 그러나 매몰 주조를 사용하여 생산할 수 있는 구성 요소는 복잡한 윤곽을 포함할 수 있으며 대부분의 경우 구성 요소는 순 형태에 가깝게 주조되므로 주조 후에는 재작업이 거의 또는 전혀 필요하지 않습니다.

진공 주조 공정

이 과정을 역중력 주조라고도 합니다. 이 공정은 공기 포획이 문제이거나 복잡한 세부 사항이나 언더컷이 있는 경우 또는 재료가 섬유 또는 강화된 와이어인 경우에 사용됩니다. 위의 (ⅴ)단계인 주형을 채우는 단계를 제외하고는 기본적으로 인베스트먼트 주조와 동일한 공정이다. 이 경우 재료는 진공 펌프에 의해 금형으로 위쪽으로 흡입됩니다. 주형은 일반적인 주조 공정에서 거꾸로 된 위치에 나타나며 액체 금속과 함께 플라스크로 내립니다. 진공 주조의 한 가지 장점은 주형이 채워진 후 잠시 동안 압력을 해제하면 응고되지 않은 금속이 플라스크로 다시 방출될 수 있다는 것입니다. 이를 통해 중공 주물을 생성할 수 있습니다. 대부분의 열은 금형과 금속 사이의 표면에서 멀리 전도되기 때문에 금형 표면에 가장 가까운 금속 부분이 항상 먼저 응고됩니다. 솔리드 전면은 캐비티 내부로 이동합니다. 따라서 충전 후 매우 짧은 시간에 액체가 배출되면 매우 얇은 벽의 속이 빈 물체를 얻을 수 있습니다.

증발 패턴 주조 공정

증발 패턴 주조 공정은 액체 금속이 금형 캐비티에 부어질 때 증발하는 재료로 만든 패턴을 사용하는 주조 공정의 한 유형입니다. 즉, 주조 전에 금형에서 패턴 재료를 제거할 필요가 없습니다. 가장 일반적으로 사용되는 증발 패턴 재료는 폴리스티렌 폼입니다. 두 가지 주요 공정은 로스트 폼 캐스팅과 전체 몰드 캐스팅입니다.

로스트 폼 주조는 패턴에 왁스 대신 폼을 사용한다는 점을 제외하고는 인베스트먼트 주조와 유사한 일종의 증발 패턴 주조 공정입니다. 이 공정은 거품의 낮은 끓는점을 활용하여 몰드에서 왁스를 녹일 필요를 제거함으로써 매몰 주조 공정을 단순화합니다.

전체 주형 주조는 샌드 주조와 로스트 폼 주조가 결합된 증발 패턴 주조 공정입니다. 발포 폴리스티렌 폼 패턴을 사용하여 모래 주조와 같이 모래로 둘러싸여 있습니다. 그런 다음 금속을 금형에 직접 붓고 접촉 시 거품을 기화시킵니다.

주요 차이점은 거품 손실 주조는 결합되지 않은 모래를 사용하고 전체 주형 주조는 결합된 모래(또는 녹색 모래)를 사용한다는 것입니다. 이 차이가 매우 작기 때문에 용어에 많은 중복이 있습니다. 이러한 프로세스를 설명하는 데 사용된 비독점 용어가 많이 있습니다. 여기에는 캐비티 없는 주조, 증발 발포 주조, 발포 기화 주조, 로스트 패턴 주조, 주조 공정 및 발포 폴리스티렌 성형이 포함됩니다. 사용된 독점 용어에는 Styro-cast, Foam cast, Replicast 및 Policast가 포함됩니다.