제조공정
산업 제조
금속 주조에 대한 이 소개는 주조 공정의 간략한 개요와 역사뿐만 아니라 오늘날 사용되는 일반적인 주조 기술의 개요를 제공합니다. 이 기사의 목표는 새로운 제조업체가 금속 주조가 작동하는 방식과 주조 제품 생산과 관련된 단계에 대해 더 잘 이해할 수 있도록 하는 것입니다. 기사가 끝날 때쯤 독자는 금속 주조가 제공하는 기회에 대한 명확한 그림과 현대적인 제조 방법으로서의 잠재력에 대한 충분한 이해를 갖게 될 것입니다.
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메탈캐스팅이라는 단어 최종 모양을 제어하기 위해 모든 유형의 주형을 사용하여 용융 금속에서 제품 또는 부품을 형성하는 과정을 말합니다. 금속 주조 다른 한편으로, 금속 주조 공정에서 발생하는 제품 또는 부품입니다. 이 기사와 웹사이트의 다른 곳에서 우리는 캐스팅이라는 단어를 사용합니다. 메탈캐스팅 과정을 대신할 수 있습니다. 또는 물체의 경우 금속 주조 .
메탈캐스팅의 정의:
용융 금속이 응고될 때 금속을 특정 모양으로 유지하는 캐비티(금형)에 용융 금속을 붓는 제조 공정입니다.
1. 마스터 패턴과 코어박스를 생성합니다. 금속 주조의 첫 번째 단계는 패턴이라고 하는 원하는 제품의 모양과 유사한 모양의 물체를 만드는 것입니다. . 패턴은 금형을 생산하는 데 사용되는 도구이며 응고 중 수축을 설명하기 위해 최종 제품보다 약간 커야 합니다. 금속 주조에서 패턴은 종종 CNC 가공을 통해 생성됩니다. 마찬가지로 코어 , 2단계에서 설명한 것처럼 다른 유형의 도구인 coreboxs를 사용하여 생성됩니다. 영구 주형 주조와 같이 재사용 가능한 주형을 사용하는 주조 방법에는 일반적으로 패턴이나 코어박스가 필요하지 않습니다. 이 경우 금형 및 코어를 공구 제작자가 직접 생산할 수 있습니다.
2. 금형과 코어를 만듭니다. 주물을 성공적으로 생산하기 위해 제조업체는 먼저 용융 금속을 포함하고 형성할 금형 캐비티를 만들어야 합니다. 많은 경우 핵심도 생성해야 합니다. 몰드 내부에 맞고 최종 부품 내부에 중공 캐비티를 형성합니다. 금형 및 코어는 다이캐스팅 또는 영구 성형의 경우와 같이 재사용할 수 있으며, 또는 그린샌드 주조 또는 쉘 몰드 주조의 경우와 같이 일회용입니다.
3. 합금을 녹입니다. 다음으로 제조업체는 금속을 녹여야 합니다. 종종 사용되는 금속은 합금입니다. 또는 함께 최적의 기계적 특성을 제공하는 요소의 혼합물. 용융 공정은 다양합니다. 가장 단순한 형태의 용융은 용융점이 더 높은 용기에 합금을 넣고 버너 또는 화염 위에서 가열하는 것으로 구성됩니다. 유도 용융과 같은 보다 현대적인 용융 방법은 합금을 용융시키고 보다 효율적으로 주조 온도로 가져오기 위해 합금의 물리적 특성에 의존합니다.
4. 용융 금속을 금형에 붓습니다. 제조업체가 합금을 녹이면 용융 금속을 금형 캐비티에 부어야 합니다. 일반적으로 이것은 국자를 사용하여 수행됩니다. 주입 프로세스를 지원하고 작업자가 주입 속도를 수동 또는 자동으로 제어할 수 있는 시스템. 잘못된 주입 기술은 가스가 주형 내부에 갇혀 결과 주조물에 구멍이 생길 수 있으므로 결함을 유발할 수 있습니다.
5. 금속이 굳을 때까지 기다립니다. 주입 후 제조업체는 금형 내에서 금속이 응고될 수 있는 최적의 조건을 만들어야 합니다. 다시 한 번, 제조업체는 용융 금속이 냉각될 때 수축하고 주입하는 동안 금형 내부에 축적되는 가스 방출을 고려해야 합니다.
6. 주형에서 주물을 제거합니다. 금속이 충분히 냉각되고 응고되면 제조업체는 주형에서 주물을 제거해야 합니다. 일회용 주형을 사용하는 방법에서 작업자는 주물에서 주형을 떼어내기만 하면 됩니다. 재사용 가능한 금형의 경우 특수 코팅이 종종 달라붙는 것을 방지하고 주물 제거를 허용하는 특성(예:이젝터 핀 ) 금형에 설계해야 합니다.
7. 캐스팅을 마칩니다. 대부분의 주조 부품은 청소와 같은 마무리 과정을 거쳐야 합니다. (부품에서 과도한 재료 제거); 게이트 제거 (부품에서 쏟아지는 채널 제거); 열처리 (물리적 특성을 강화하기 위해 통제된 환경에서 주조물 가열 및 냉각) 및 검사 품질 관리를 위해. 또한 많은 제품이 치수 정확도와 미적 가치를 향상시키기 위해 CNC 가공 공정을 거칩니다.
금속 주조의 기원에 대해 오늘날 우리가 알고 있는 대부분은 고고학적 발견에 기초하고 있습니다. 다행히 주물의 내구성은 많은 주물 유물이 수천 년 동안 생존해 왔다는 것을 의미합니다.
초기 주조물은 종종 예술적 조각상, 도구 및 무기였으며 주조에 사용된 최초의 금속은 구리와 주석 또는 청동이라고 하는 두 금속으로 만든 합금이었습니다. 아시아와 유럽 대륙의 문명은 다른 재료를 실험했고 수천 년 동안 주조를 계속 사용했습니다. 공정이 개선되고 기술이 정확한 언어로 기록됨에 따라 주조 제품의 범위도 확장되었습니다. 중세 시대에 유럽의 주조 공장은 주로 교회 종을 생산하는 일을 맡았습니다.
오른쪽 사진은 Gloucester 촛대 입니다. 1104년에서 1113년 사이에 영국의 글로스터 대성당을 위해 제작된 정교한 로스트 왁스(투자) 주물입니다.
20세기에 부분적으로 Ford Motors의 플로우 생산 기술에 의해 주도된 자동차 제조는 주물에 대한 수요를 증가시켰고 공정에서 추가적인 혁신을 가져왔습니다. 강철이 발명되었고 20세기 중반까지 스테인리스 스틸이 주조에 널리 사용되었습니다. 제1차 세계 대전과 제2차 세계 대전 모두 미국, 유럽, 일본에서 캐스팅의 한계를 시험했습니다. 인베스트먼트 주조와 같은 오래된 공정은 더 나은 주조를 더 빨리 생산하기 위해 더욱 개선되었습니다. 다이 캐스팅 및 쉘 몰드 캐스팅과 같은 새로운 공정도 20세기에 개발되었습니다.
다음 금속 주조 공정은 주조 시설의 무기고에서 가장 일반적이고 가장 다재다능한 기술 중 일부를 나타냅니다. 일부 방법은 수천 년 전으로 거슬러 올라가는 반면 다른 방법은 100년 미만이며 이러한 각 공정은 특정 유형의 제품에 이상적인 주조 방법입니다. 여기에서는 각 프로세스에 대한 간략한 개요를 제공합니다. 더 자세한 정보를 보려면 각 섹션에 제공된 링크를 클릭하십시오.
산업 규모에서 여전히 사용되는 가장 오래된 금속 주조 기술인 인베스트먼트 주조는 최종 제품과 같은 모양의 왁스 패턴을 내화 재료로 덮은 다음 왁스를 녹이고 용융 금속으로 교체하는 독창적인 공정입니다.
투자 주조에 대해 자세히 알아보기
Greensand 주조는 금형 주위에 축축한 점토 결합 모래를 압축하여 금형을 형성하는 도구 비용이 낮은 다용도 금속 주조 기술입니다. 생성된 주형은 거의 모든 합금을 주조하는 데 사용할 수 있으며 주형을 형성하는 데 사용되는 대부분의 모래는 재생 및 재활용할 수 있습니다.
그린샌드 캐스팅에 대해 자세히 알아보기
쉘 캐스팅이라고도 함 또는 쉘 몰딩 , 쉘 몰드 주조는 20세기 중반 독일 엔지니어에 의해 발명되었으며 이후 미국과 독일의 제조업체에 의해 완성되었습니다. 이 공정은 열을 가하면 서로 결합되는 수지 코팅된 모래 입자로 패턴을 코팅하는 과정을 포함합니다. 쉘 몰드 주조는 높은 정밀도와 우수한 반복성을 제공합니다.
쉘 몰드 주조에 대해 자세히 알아보기
영구 주형은 이름에서 알 수 있듯이 모래 주물에 사용되는 일회용 주형 대신 재사용 가능한 주형을 사용합니다. 툴링은 생산이 복잡할 수 있고 합금은 용융 온도에 따라 다소 제한되지만 대량 생산은 부품당 비용을 낮출 수 있습니다. 영구주조부품의 반복성, 표면조도, 정밀도가 우수합니다.
영구 금형 주조에 대해 자세히 알아보기
모래 주조의 또 다른 변형인 에어셋 주조(노 베이크 주조라고도 함) 실온에서 응고되는 화학적으로 결합된 모래를 사용합니다. 이 공정은 주형이 응고되는 데 필요한 시간으로 인해 생사형 주조 또는 쉘 성형보다 시간이 더 많이 소요될 수 있지만, 툴링은 저렴하고 에어셋 주조를 통해 우수한 치수 정확도와 표면 조도를 얻을 수 있습니다.
에어셋 캐스팅에 대해 자세히 알아보기
다이캐스팅은 재사용 가능한 주형을 사용하는 또 다른 주조 방법입니다. 영구 금형 주조와 달리 다이 캐스팅은 고압 사출을 사용하여 금형 캐비티를 빠르고 완전하게 채웁니다. 다이 캐스팅은 우수한 캐스팅 매개변수를 제공할 수 있지만 시작 비용으로 인해 대량 생산에 사용이 제한되는 경우가 많습니다.
다이 캐스팅에 대해 자세히 알아보기
오늘날 금속 주조는 미국에서만 거의 200,000개의 일자리를 차지하는 330억 달러의 산업입니다. 주물은 건설 장비에서 의료 기기에 이르기까지 내구재의 90%에 사용됩니다. American Foundry Society에 따르면 "대부분의 사람들은 주조물에서 10피트 이상 떨어져 있지 않습니다." 새로운 기술과 개선된 공정으로 인해 금속 주물이 그 어느 때보다 더 좋고 복잡해졌습니다. 이는 주조 공장이 새로운 시장으로 확장할 수 있음을 의미하며 금속 주물 산업의 보급을 더욱 증가시킬 수 있음을 의미합니다.
주조 시설은 미국 정부 및 대학과 정기적으로 협력하여 주조 산업이 첨단 연구의 혜택을 받을 수 있도록 합니다. 미국 에너지부(U.S. Department of Energy)와의 이러한 파트너십 중 하나는 이미 더 가벼운 주물, 후처리가 덜 필요한 주물 및 광범위한 합금을 사용하는 주물 개발에 성공했습니다.
3D 프린팅과 같은 비교적 새로운 기술을 금속 주조와 함께 사용하여 이전보다 더 빠르게 프로토타입, 패턴 및 금형을 생성할 수 있습니다. 옹호 단체는 이러한 종류의 기술과 주조 산업을 전반적으로 발전시키는 데 도움이 될 수 있는 다른 기술을 더 널리 사용할 수 있도록 하기 위해 노력하고 있습니다. SFSA(Steel Founders Society of America)는 현재 회원 주조소에서 연구하고 채택할 수 있는 로봇 셀을 개발하고 있습니다. 그들의 목표는 산업 전반에 걸쳐 자동화를 개선하여 더 많은 주조 작업을 다시 시작할 수 있도록 하는 것입니다.
한편, 지원 분야에서 AFS(American Foundry Society)는 대중과 미국 국회의원 모두에게 금속 주조의 잠재력을 교육하기 위한 다양한 프로그램을 수행합니다. 제조의 날을 홍보하기 위해 전미 제조업 협회(National Association of Manufacturers)와 파트너십을 맺음 연례 정부 업무 플라이인에 AFS는 차세대 캐스팅 전문가를 준비하는 것을 최우선 과제로 삼고 있습니다.
오랜 혁신의 역사 후에도 금속 주조는 여전히 제조 기술의 최전선에 있습니다. 기본 공정은 최초의 메탈캐스터가 사용했던 것과 동일하게 유지되지만 주조는 현대 소비자의 요구를 충족시키기 위해 겸손한 기원을 넘어 발전했습니다.
제조공정
우레탄 주조는 3D 인쇄 마스터 패턴과 실리콘 몰드를 사용하여 최종 사용 플라스틱 부품을 만드는 다재다능한 전통적인 제조 공정입니다. 우레탄 주조 공정에서 마스터 패턴을 밀봉된 상자 안에 넣고 액체 실리콘으로 덮은 다음 경화합니다. 실리콘이 경화된 후 제조업체는 마스터 패턴을 풀기 위해 실리콘을 반으로 자릅니다. 이 시점에서 주조 우레탄 몰드를 사용할 준비가 된 것입니다. 맞춤형 주조 우레탄 부품을 만들기 위해 엔지니어는 우레탄 주조 수지(일반적으로 사출 성형에 사용되는 플라스틱의 물리적 특성을 모방할 수 있는 폴리우레탄 소재)를
모래 주조는 다양한 금속으로 부품을 생산하는 경제적인 방법입니다. 쉘 몰드 주조는 특정 부품 설계 요구 사항을 고려하기 위한 대안 프로세스가 될 수 있습니다. 이 블로그 게시물은 쉘 몰드 주조 공정을 소개하고 이를 모래 주조와 비교하여 독자가 각각의 장점과 한계를 이해할 수 있도록 합니다. 쉘 몰드 주조 기본 사항 모든 주조 공정에는 주조할 부품의 모양에 대한 패턴이 필요하며 쉘 성형도 예외는 아닙니다. 모래 주조, 매몰 주조 및 기타 주조 공정과 마찬가지로 패턴은 액체 금속이 부어지는 공동을 만드는 데 사용됩니다. 쉘 몰딩