금속 주조에 대해 알아야 할 모든 것

액체 금속과 주형을 사용하는 금속 가공 공정인 금속 주조는 수천 년 동안 존재해 왔습니다.

그 역사 동안 금속 주조는 검에서 풍력 터빈에 이르기까지 모든 것을 만드는 데 사용되었으며 오늘날에는 고품질 금속 부품을 만드는 가장 가치 있고 다재다능한 방법 중 하나입니다.

이 가이드는 다이 캐스팅, 인베스트먼트 캐스팅 등 다양한 변형과 ​​가장 일반적인 캐스팅 금속을 포함하여 금속 캐스팅의 기본 사항을 살펴봅니다.

금속 주조란 무엇입니까?

금속 주조는 용융 액체 금속을 주형에 붓는 제조/제조 공정입니다.

금형 내부는 제작되는 부품에 대한 부정적인 인상을 갖도록 설계되어 있어 용융된 금속이 금형 내에서 냉각 및 응고되면 최종 부품의 형태를 취합니다. 그런 다음 완성된 부품을 금형에서 제거할 수 있습니다.

만들어지는 부품과 사용되는 금속에 따라 금속 주조에는 다양한 종류가 있으며 각각 고유한 장점이 있습니다. 패턴, 몰드 및 채우기 기술은 이러한 품종 간에 크게 다를 수 있습니다.

금속 주조는 다용도 공정이지만 주조 부품에는 특정 설계 제약이 따르며 엔지니어는 냉각 단계에서 금속 수축을 고려해야 합니다.

금속 주조 공정 설명

중앙 금속 주조 공정은 금속을 가열하고, 주형에 붓고, 냉각되고 응고될 때까지 기다린 다음, 완성된 부품을 주형에서 제거하는 과정을 포함합니다. 실제로 프로세스에는 더 많은 단계가 있을 수 있으며 다양한 금속 주조 프로세스는 서로 다른 방식으로 작동합니다.

다음은 금속 주조 공정에 대한 간략한 개요입니다. 일부 단계는 캐스팅 변형에 따라 다르지만 일부는 완전히 생략됩니다.

1. 패턴 만들기 :처음부터 많은 금속 주조 공정은 금형을 만드는 데 사용되는 최종 부품의 복제인 패턴 제작이 필요합니다. 패턴은 영구적이거나 소모품일 수 있으며 왁스, 나무 및 플라스틱과 같은 재료로 만들 수 있습니다.

2. 핵심 만들기 :속이 빈 부품을 주조하는 경우 주조 부품의 내부 형상을 형성하는 몰드 캐비티 내부에 배치된 단단한 재료 조각인 코어를 설계해야 할 수 있습니다. (예를 들어, 더 큰 원통형 몰드 내의 원통형 코어는 튜브 모양의 주조 부품을 생성합니다.)

3. 금형 만들기 :금형은 공정에 따라 다양한 방식으로 만들어집니다. 예를 들어 영구 금형은 CNC 기계를 사용하여 만들 수 있지만 모래 금형은 패턴 외부에 모래 혼합물을 적용하여 만듭니다. 주형을 제작하는 관행은 주형 제작으로 알려져 있으며 전문 분야입니다.

4. 금형 채우기 :금속이 녹을 때까지 가열한 다음 주형에 붓거나 강제로 넣습니다. 예를 들어 중력 주조에서 용융된 재료는 캐비티에 아래쪽으로 부어집니다. 고압 다이 캐스팅에서는 다이를 안전하게 유지하는 데 필요한 높은 클램핑 력으로 고압의 캐비티에 강제로 삽입됩니다.

5. 부품 제거 :주물 부품이 냉각 및 응고되면 금형에서 제거됩니다. 모래 주조와 같은 공정의 경우 이는 내부 부품에 도달하기 위해 금형을 파괴해야 함을 의미합니다. 영구 금형의 경우 금형의 두 반쪽을 잡아당겨 다시 사용할 수 있습니다.

6. 후처리 :주물 금속 부품은 예를 들어 금형의 잔여물을 제거하기 위해 청소 또는 사용 준비가 되기 전에 다른 후처리 단계가 필요할 수 있습니다.

금속 주조의 장점

단조 또는 CNC 가공과 같은 다른 금속 가공 옵션보다 금속 주조를 선택하는 데에는 여러 가지 이유가 있습니다. 금속 주조의 주요 이점은 다음과 같습니다.

• 대량 생산에 적합
• 거대하고 무거운 부품 생산 가능
• 매우 두꺼운 벽 부품 생산 가능
• (조립된 부품이 아닌) 대형 일체형 부품에 적합
• 우수한 베어링 품질
• 일부 경합금에 이상적
• 재료의 다양성

금속 주조의 한계에는 피할 수 없는 결함, 제한된 치수 정확도(예:CNC 가공에 비해), 노동 집약도 및 일반적으로 높은 최소 주문량이 포함됩니다.

메탈 주조의 주요 유형

다이 캐스팅

복잡하고 상세한 부품을 위한 가장 중요한 금속 주조 유형 중 하나인 다이 캐스팅은 재사용 가능한 두 개의 공구강 다이를 사용합니다. 도구로. 이 프로세스는 플라스틱 사출 성형과 유사합니다. 용융된 재료가 높은 압력으로 캐비티에 강제로 들어가게 됩니다. , 이를 통해 엔지니어는 세부 사항이 포함된 부품을 만들 수 있습니다.

맞춤형 다이를 만드는 비용이 높기 때문에 대량 생산에서 프로세스가 더 일반적입니다. 그러나 일단 제조되면 이러한 다이는 여러 번 사용할 수 있습니다. 다이캐스팅은 표면 조도가 우수한 경향이 있습니다.

알루미늄 다이캐스팅과 마그네슘 다이캐스팅은 모두 고품질 부품에 널리 사용됩니다.

중력 주조

중력주조는 다이캐스팅과 마찬가지로 재사용이 가능한 금형을 사용하여 금속을 주조하는 방식입니다. 그러나 중력 주조는 중력에 의존합니다. 압력이 아닌 금형을 통해 액체 금속을 위에서 아래로 이동합니다. 주형은 첫 번째 주조 전에 예열되어야 하며 열 피로가 낮기 때문에 주철로 만드는 경우가 많습니다.

중력 주조는 다른 모든 금속 주조 기술보다 앞서 있으며 중력 주조 부품은 수천 년 동안 존재했습니다. 영구 금형 주조의 한 형태입니다. 중력 주조 공정의 대안으로는 가스 압력과 진공이 있습니다.

투자 주조(로스트 왁스 주조)

매몰 주조 또는 로스트 왁스 주조는 소모성 패턴과 주형을 사용하여 금속을 주조하는 방법입니다. 두 항목 모두 주조 과정에서 파괴됩니다(녹은 왁스는 종종 재사용할 수 있음).

중력 주조와 마찬가지로 인베스트먼트 주조는 수천 년의 역사를 가지고 있습니다. 로스트 왁스 주조 과정에서 패턴은 왁스 또는 이와 동등한 재료로 만들어집니다. 때로는 손으로, 때로는 수지 3D 프린터를 사용하여 패턴 주위에 내화 재료를 부어 주형을 만듭니다.

투자 패턴 주위에 적용된 세라믹 층은 용융 금속의 주형 역할을 합니다. 이 세라믹 층은 매각이라는 과정에서 제거됩니다. .

모래 주조

모래 주조는 금속을 주조하는 간단하고 수세기 전의 방법이며 대체 기술보다 저렴합니다. 모래(찰흙과 같은 접착재와 혼합)를 주형 재료로 사용하며 주형은 고열에 견딜 수 있습니다.

모래 주조 공정에서 패턴은 플라스크라고 하는 특수 상자에 들어 있는 모래에 잠겨 있습니다. . 패턴 주위에 모래를 압축하여 용융 금속을 부을 수 있는 주형을 만들 수 있습니다.

금속 주조 공정에 사용되는 모래는 녹색일 수 있습니다. 모래(습한 점토) 또는 공기 세트 모래(접착제가 있는 마른 모래).

기타 캐스팅 과정

양토 성형 및 쉘 성형(소모성 금형 공정)과 원심 주조 및 연속 주조와 같은 영구 금형 공정을 포함하여 제조에 사용되는 금속 주조 공정이 수십 가지가 더 있습니다.

캐스팅 압력:높거나 낮습니까?

금속 다이 캐스팅은 귀중한 금속 가공 공정이며 고압 다이 캐스팅과 저압 다이 캐스팅의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 올바른 압력 선택은 재료, 벽 두께 및 부품 크기와 같은 요인에 따라 다릅니다.

고압 다이캐스팅 저압 다이캐스팅보다 일반적인 기술로 2배 이상 많이 사용됩니다.

알루미늄 및 아연과 같은 연질 합금에 이상적인 고압 다이캐스팅은 액체 금속을 고압 및 고속으로 금형에 밀어 넣는 작업을 포함하므로 금형을 닫은 상태를 유지하기 위해 강력한 프레스가 필요합니다. 따라서 이 공정은 저압 다이캐스팅보다 비용이 많이 듭니다.

고압 다이캐스팅의 장점:

• 빠른 생산
• 얇은 벽 가능
• 매끄러운 표면 마감
• 최소 수축

저압 다이캐스팅 용융 금속을 금형에 더 부드럽게 밀어 넣는 느린 형태의 다이 캐스팅입니다. 융점이 낮은 합금에 적합합니다. 고압 다이캐스팅보다 느리지만 저압에서 금속을 주조하는 공정은 복잡한 형상에 적합하며 매우 강한 부품을 생산할 수 있습니다.

저압 다이캐스팅의 장점:

• 강점
• 복잡한 기하학

캐스터블 금속

다양한 금속이 주조 공정에 적합합니다. 그러나 3ERP에서 허용하는 가장 일반적인 세 ​​가지 주조 재료는 알루미늄, 아연 및 마그네슘입니다.

알루미늄 주조

주조 알루미늄은 알루미늄을 형성하는 가장 보편적인 수단입니다. A380 및 A383과 같은 합금으로 변속기 및 엔진과 같은 산업 및 자동차 부품과 같은 품목을 제조하는 데 사용됩니다.

알루미늄 주조를 수행하는 몇 가지 방법이 있습니다. 알루미늄 다이캐스팅은 속도와 표면 조도가 우수하여 대량 생산에 탁월합니다. 영구 주형 주조는 초강력 알루미늄 부품에 적합합니다. 모래 주조는 소량의 알루미늄 주조와 복잡한 형상에 적합합니다.

주조 공정에 관계없이 주조 알루미늄은 강력하고 가벼운 부품을 만들기 때문에 매우 다용도입니다.

아연 주조

아연 합금은 대중적이고 저렴하며 주조에 적합한 널리 사용되는 금속입니다. 아연 주조는 일반적으로 고압 다이 주조를 포함하므로 높은 생산 속도와 최소한의 후처리 요구 사항이 가능합니다.

아연의 높은 주조 유동성으로 인해 아연 주조는 매우 얇은 벽과 미세한 세부 사항을 가진 부품을 생성할 수 있습니다. 아연은 또한 더 나은 결합을 위해 냉간 성형될 수 있습니다.

제조업체는 ZAMAK 아연 합금 또는 아연-알루미늄(ZA) 합금 중에서 선택할 수 있습니다. 주조 아연 부품에는 자동차 부품, 에어컨 부품, 전자 부품이 포함됩니다.

마그네슘 주조

주조, 특히 고압 다이캐스팅은 마그네슘 부품 생산의 약 98%를 차지하는 가장 일반적인 금속 가공 공정입니다.

마그네슘은 모든 구조용 금속 중 가장 가볍기 때문에 경량화 응용 분야에 이상적입니다. 마그네슘 주조의 다른 장점으로는 매우 얇은 벽, 뛰어난 디테일, 우수한 강성 대 중량 비율이 있습니다.

소량의 마그네슘 부품은 석고 주조를 사용하여 만들 수도 있지만 마그네슘 다이캐스팅은 전문 응용 분야에 가장 적합합니다.

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