금속 주조에 대한 초보자 안내서

주물 공장의 금속 주조 개요

우리의 삶은 주조 금속 제품으로 가득 차 있습니다. 기차 바퀴, 트레일러 히치, 가로등 기둥, 대규모 산업 장비, 조각품 등 우리가 당연하게 여기는 많은 금속 물체는 주조 공장에서 주조됩니다. 주물 금속에 대한 다양한 응용 프로그램의 순전히 수는 다용도성을 보여줍니다. 금속은 최소한의 기계 가공 또는 용접으로 내구성 있고 복잡한 금속 구성 요소로 주조할 수 있으므로 값비싼 노동력의 필요성이 줄어듭니다. 더 중요한 것은 금속 주조 주조 공장이 폐기된 금속 물체를 유용한 제품으로 변형하여 재활용된 고철의 중요한 사용자가 되었다는 것입니다.

메탈 캐스팅이란 무엇입니까?

주조는 금형의 빈 공간을 액체 금속으로 채우고 물체를 냉각시켜 단단한 금속 모양(주물)을 만드는 공정입니다. 주물 제작과 관련된 기본 단계는 패턴 제작, 성형, 용융 및 붓기, 냉각, 쉐이크아웃 및 세척, 열처리 및 검사입니다.

패턴 메이킹

주조 용어에서 "패턴"은 금형 캐비티를 형성하는 데 사용되는 주조 대상의 복제본입니다. 목재, 금속 또는 플라스틱을 포함한 다양한 재료로 만들 수 있습니다. 패턴 메이킹은 이러한 패턴을 생성하는 프로세스입니다. 패턴이 주조 형태를 결정하기 때문에 주조는 그것이 만들어지는 패턴보다 나을 수 없습니다. 고품질 주물을 생산하려면 패턴을 신중하게 설계, 구성 및 마무리하는 것이 중요합니다.

패턴의 주요 기능은 다음과 같습니다.

금형 캐비티 모양
금속 주물의 특성 수용
정확한 치수 제공
액체 금속을 금형에 전달하는 수단 제공(게이팅 시스템)

금속은 응고되면서 수축 및/또는 변형되는 경향이 있습니다(금속 주조에 따라 다양한 정도). 패턴은 보정을 위해 수축 및 왜곡 허용 기능이 내장되어 설계되었습니다. 또한 금형 벽을 방해하지 않고 패턴을 추출하는 데 필요한 드래프트라고 하는 수직 벽에 테이퍼로 제작해야 합니다.

중공 주물은 주물의 내부 구멍과 통로를 형성하는 추가 모래 또는 금속 조각인 코어를 사용하여 만들 수 있습니다. 용융 금속이 부어지기 전에 각 코어가 금형에 배치됩니다. 각 코어를 제자리에 고정하기 위해 패턴에는 코어를 제자리에 고정할 수 있는 코어 프린트라고 하는 홈이 있습니다.

성형

몰딩은 용융 금속을 수용하기 위해 몰드를 준비하는 과정입니다. 금형 공정에는 재사용 가능 및 재사용 불가능의 두 가지 유형이 있습니다.

이름에서 알 수 있듯이 재사용 가능한 금형은 반복적으로 사용할 수 있습니다. 주조 공정은 금속 응고 및 냉각 공정 중에 금형을 파괴하지 않습니다. 재사용 가능한 금형은 일반적으로 금속으로 만들어집니다.

이에 반해 재사용 불가능한 주형은 금속 응고 및 냉각 과정에서 파괴되는 일시적인 물체입니다. 가장 널리 사용되는 재사용 불가능한 주형 방법은 특수 처리된 모래("녹색" 모래)를 패턴 주위에 두르고 지지대(플라스크)에 넣는 공정인 모래 주조입니다. 그런 다음 패턴이 제거되고 코어가 제자리에 설정되며 용융 금속을 금형으로 안내하는 게이팅 시스템이 설정됩니다.

이러한 일반 금형 방법 범주 각각에는 다양한 주조 금속 및 다양한 수준의 패턴 복잡성에 최적화된 많은 특수 하위 유형이 있습니다. 이러한 방법에는 슬러시 주조, 압력 주조, 쉘 성형 및 매몰 주조가 포함됩니다.

용해 및 붓기

주물이 생산되는 금속에는 철(철을 함유한 금속)과 비철(철을 함유하지 않은 금속)의 두 가지 범주가 있습니다. 철 합금에는 강철, 가단성 철 및 회주철이 포함됩니다. 주조에 가장 일반적으로 사용되는 비철 합금은 알루미늄과 구리이지만 마그네슘, 니켈 및 티타늄 기반 합금은 때때로 특수 용도로 사용됩니다.

용해 및 주조될 금속(보통 재활용 스크랩과 합금 금속의 혼합)은 용광로를 "장입"하기 위해 적재됩니다. 용광로 내부에서 금속은 녹는점(종종 화씨 2500도[화씨 1370°]를 초과함)에 도달할 때까지 극도로 높은 온도에 노출됩니다. 이러한 높은 온도에 도달하려면 특수 용광로가 필요합니다.

주조 공장에서 사용하는 두 가지 주요 용해로 유형은 전기 아크와 유도입니다.

전기 아크로는 배치 용융 공정으로 작동하여 "열"로 알려진 용융 금속 배치를 생성합니다. 흑연 전극을 통해 용광로 내부에 전기 에너지를 공급하여 금속을 녹입니다. 추가 화학 에너지는 순산소 버너와 산소 랜스에 의해 공급됩니다. 용융 과정에서 불순물 및 기타 용존 가스를 제거하기 위해 산소가 주입됩니다. 금속이 녹으면서 슬래그가 형성되어 용융 금속의 상단으로 떠오릅니다. 종종 바람직하지 않은 불순물을 포함하는 슬래그는 탭 아웃(로에서 금속을 제거하는 과정) 전에 제거됩니다.

유도로는 유도에 의해 전기 에너지를 전달합니다. 1차 코일의 고전압 전원은 강철 충전물 또는 2차 코일에 저전압, 고전류를 유도합니다. 유도로는 최소의 용융 손실로 다양한 금속을 용융 및 합금할 수 있지만 금속 정제와 관련하여 전기로보다 성능이 떨어집니다.

각각의 장단점으로 인해 전기 아크로는 철 금속 용해에 더 널리 사용되는 반면 유도로는 비철 응용 분야에서 더 많이 사용됩니다.

고화, 배출 및 세척

도가니, 로봇 팔, 중력 유도 주입기는 용융 금속을 한 위치에서 다른 위치로 옮기는 데 사용됩니다. 숙련된 금속 작업자도 국자를 사용하여 용융 금속을 부을 것입니다. 용융 금속은 게이트 및 라이저 시스템을 통해 금형에 부어집니다. 금속이 냉각되고 응고되어 금형 내부의 모양(공극)을 영구적으로 채택하여 점유합니다. 그런 다음 주물을 주형에서 꺼내거나 쉐이크아웃을 통해 모래 주형에서 제거합니다.

용융 금속을 금형 내부로 전달하는 게이트 및 라이저도 공정에서 용융 금속으로 채워집니다. 금형의 금속은 게이트 및 라이저 시스템의 금속과 함께 응고되어 단일 조각을 형성합니다. 배출/쉐이크아웃 직후 게이트 및 라이더 시스템의 금속은 여전히 주물 본체에 부착되어 있습니다. 과도한 금속은 청소 과정에서 제거됩니다(치핑 해머 또는 밴드쏘가 일반적으로 사용됨). 텀블링 배럴, 공기 분사 장치 및 압력 와셔를 혼합하여 남아 있는 모래나 스케일을 청소하는 데 사용됩니다.

결과 주조는 모양과 비율이 원래 패턴과 동일해야 하지만 금속 수축으로 인해 약간 작을 수 있습니다.

열처리 및 검사

일부 주물은 까다로운 산업 응용 분야에 사용됩니다. 영하의 온도에서 정확한 모양을 유지하거나 습한 환경에서 부식에 저항하거나 엄청난 무게를 견뎌야 할 수도 있습니다. 열처리는 금속의 물리적 특성을 필요한 사양으로 변경하는 데 사용됩니다.

열처리에는 종종 극한 온도까지 가열 및 냉각을 사용하여 주조 부품의 응력을 줄이거나 금속의 물리적 특성을 수정하는 작업이 포함됩니다. 원하는 물리적 특성을 얻으려면 온도를 정밀하게 제어해야 합니다.

주물의 생산 실행이 완료된 것으로 간주되기 전에 물리적 특성과 구조적 무결성이 테스트됩니다. 테스트 중인 주물을 파괴해야 하는 테스트 방법을 파괴 테스트라고 하고 주물을 손상시키지 않는 테스트를 비파괴 테스트로 분류합니다.

사용되는 테스트 방법은 사양이 얼마나 까다로운지에 따라 다릅니다. 일부 순수 미적 제품의 경우 치수 정확도, 균열 및 표면 마감에 대한 간단한 육안 검사만 필요합니다. 반면에 주조가 산업적 능력으로 수행되어야 하는 경우에는 모든 물리적 특성(연성, 인장 강도, 신율, 충격 특성, 경도 등)을 철저히 테스트해야 할 수 있습니다.

수명 및 재활용

주물은 검사를 통과한 후 출하, 판매 및 서비스됩니다. 주조 금속 제품, 특히 열처리를 거친 제품은 내구성이 있습니다. 금속 합금 및 응용 분야에 따라 수명은 몇 개월에서 수십 년까지 다양합니다. 주물의 서비스 수명이 끝나면 주기가 다시 시작됩니다. 폐품 야적장에서 수거되어 재활용되어 새로운 물건으로 다시 만들어집니다.

맞춤형 금속 주조 생산에 대해 더 알고 싶으십니까? 금속 주조 공정에 대한 더 깊은 이해와 생산 주조소에 귀하의 요구 사항을 전달하는 방법은 주조 프로젝트의 성공을 보장하는 데 도움이 될 것입니다.