가공 주물: 이점, 용도 및 제작 방법

금속 가공과 주조 공정은 제조업체에게 '둘 중 하나를 선택하라'는 비교로 묘사되곤 합니다. 하지만 우리가 최근 주조 대 가공 기사에서 암시했듯, 가장 효율적인 생산 수단이 주조와 가공을 모두 활용하는 경우가 많습니다.

이 기사는 주물 가공의 이점과 다음 설계에 이 두 제조 공정을 모두 통합할 수 있는 방법을 요약합니다.

가공 주물이란?

가공 주물은 반제품으로 주조된 후 정밀 CNC 가공으로 마무리된 부품입니다.

다이캐스팅, 정밀 주조(인베스트먼트 캐스팅), 사형 주조 등 여러 주조 방법으로 초기 주물을 생산할 수 있습니다. 그러나 이들 각 주조 방법은 거친 표면 마감이나 특정 설계 특징을 만들 수 없는 등 고유한 단점을 가집니다.

CNC 가공은 제품 품질을 개선하고 누락된 설계 요소를 추가하는 데 도움이 됩니다. CNC 밀링, 터닝, 드릴링, 톱질 또는 덜 전통적인 가공 방법 등 하나 이상의 가공 공정을 사용하여 고품질 완제품을 만들 수 있습니다.

주물 가공의 이점

주물 가공에는 두 가지 주요 이점이 있습니다:

1. 특징 추가 및 원치 않는 주물 상태 재료 제거.
2. 정밀도와 표면 마감 개선.

이러한 이점이 왜 그렇게 중요한지 더 잘 이해하기 위해 각각과 관련된 애플리케이션을 살펴보겠습니다.

1) 주물 상태 부품 수정

주조 금형에서 막 꺼내진 부품을 '주물 상태(as-cast)'라고 합니다. 제조업체는 아직 이들을 가공, 샌드블라스팅 또는 다른 마감 공정에 적용하지 않았습니다.

이러한 부품에는 일반적으로 게이팅 시스템, 파팅 라인, 라이저, 벤트 등 주조 설정에서 포함된 원치 않는 여분의 재료가 있습니다. 최소한 제조업체는 간단한 절삭 공구를 사용하여 원치 않는 오버포어 재료를 제거해야 합니다. 그리고 효율을 위해 여러 부품을 공유 금형으로 주조한 경우, 기술자들이 게이팅 시스템에서 개별적으로 잘라내야 합니다.

더 높은 품질의 부품을 위해 생산자는 제품 설계를 충족하고 파팅 라인을 제거하기 위해 더 집중적인 CNC 가공을 사용해야 합니다. 이렇게 하면 주조의 가장 명백한 흔적을 숨기고 완성 품질을 크게 개선할 수 있습니다.

주물 상태 부품 수정의 또 다른 핵심 요소는 주조로 효과적으로 생산할 수 없는 특징을 추가하는 것입니다. 예를 들어, 터빈의 곡면 핀(위 사진 참조)은 주조 재료가 경화된 후 금형 반쪽을 분리할 수 없기 때문에 영구 금형으로 생산할 수 없습니다.

그리고 인베스트먼트 주조 같은 기법을 사용하여 금형 반쪽을 분리할 수 없는 주조 설계를 해결할 수 있지만, 다른 많은 주조 과제로 인해 가공이 선호되는 솔루션이 될 수 있습니다. 예를 들어, 구멍, 홈, 나사산은 CNC 가공으로 생산할 때 품질이 훨씬 높습니다.

2) 완성 품질 개선

추가 가공 특징이 필요 없고 오버포어 재료를 쉽게 제거할 수 있는 주물이라도, 정밀 CNC 가공은 최고 품질 부품을 위한 필수 단계입니다.

다이캐스팅 같은 주조 방법은 다른 주조 방법에 비해 우수한 표면 마감을 생성하므로 파팅 라인 제거를 위한 약간의 가공 터치업만 필요할 수 있습니다. 하지만 사형 주조와 인베스트먼트 주조로 생산된 부품이 매끄러운 표면 마감을 가져야 한다면 주물 가공이 필수적입니다.

주물 가공의 또 다른 필수 이유는 엄격한 공차 제한이 있는 부품의 정확도와 정밀도를 개선하기 위함입니다. 최신 CNC 기계는 주조보다 훨씬 높은 정밀도를 달성할 수 있습니다.

대량의 동일한 부품을 생산해야 하는 제조업체는 비용 절감을 위해 주조를 활용한 후 CNC 가공으로 공차 요구사항을 충족할 수 있습니다. 하지만 이를 위해서는 설계자가 주조 단계에서 가공 여유를 고려해야 합니다.

설계에 가공 여유 추가하기

가공 주물과 관련하여 설계자는 금형 설계에 가공 여유를 포함시켜 주물 상태 부품이 정밀 가공에 충분한 재료를 가지도록 해야 합니다.

예를 들어, 완성 부품에 엄격한 공차의 작은 돌출부가 있다고 상상해 보십시오. 금형 설계에 돌출부와 같은 크기의 특징이 있다면, 수축이나 기공으로 인해 특징이 원래보다 작아질 수 있습니다. 표면 마감을 개선하거나 돌출부 모양을 다듬기 위해 가공이 필요하다면, 기계공은 더 많은 재료를 제거해야 하거나 거칠고 미완성된 부품을 남길 위험이 있습니다.

부품 설계에 가공 여유를 추가하면 제조업체가 CNC 가공으로 마무리할 주물 상태 부품이나 부품 특징의 크기가 약간 증가합니다. 이러한 여유는 제조업체가 더 적은 불량 부품으로 공차 요구사항을 일관되게 충족하도록 돕고 가공 시간을 크게 단축합니다.

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