금속
산업 제조
금속 주조는 녹은 금속을 빈 모양의 공간에 부어 물건을 만드는 과정입니다. 그런 다음 금속은 이 모양의 주형에 의해 주어진 형태로 냉각되고 단단해집니다. 주조는 종종 단단한 금속 조각에서 부품을 기계로 가공하는 것과 비교하여 조각을 제조하는 데 비용이 덜 드는 방법입니다. 선택할 수 있는 금속 주조 방법이 많이 있습니다. 가장 효율적인 주조 유형은 사용된 금속, 런의 크기 및 주조의 복잡성에 따라 다릅니다.
생산 실행을 시작하기 전에 파운드리 현장에서 몇 가지 용어와 방법을 아는 것이 도움이 됩니다.
금형 액체 금속을 받아 그 공동의 형태로 냉각된 물체를 생성하는 재료의 공동입니다. 금형은 간단할 수 있습니다. 금속 주괴를 만드는 데 사용되는 형태는 빵 팬과 같으며 금속을 내부에 붓고 식히기만 하면 됩니다. 대부분의 금형은 더 복잡한 모양을 위한 것이며 패턴을 기반으로 합니다. 분할 금형에 각인된 패턴입니다. 패턴의 절반은 몰드의 한쪽 면에, 나머지 절반은 다른 쪽에 각인된 다음 몰드가 채워지기 전에 반쪽이 함께 고정됩니다. 금형을 두 부분으로 만들면 채우기 전에 패턴을 빼낼 수 있습니다. 이 금형은 수평 분할로 만들 수 있습니다.
수평 성형에서 금형의 상단 절반을 코프라고 합니다. , 아래쪽 절반을 드래그라고 합니다. .
수직 성형에서 금형의 앞쪽 절반을 스윙이라고 합니다. , 후면 절반은 ram이라고 합니다. .
금형에 내부 공간이나 구멍이 있어야 하는 경우 코어 종종 만들어집니다. 이 코어는 내부 공간과 같은 모양입니다. 코어는 일반적으로 주물을 지나 연장되고 코어 프린트를 통해 제자리에 고정되어 제자리에 고정됩니다. , 두 은행 사이의 다리처럼 코어를 매달고 있습니다. 코어 주변의 빈 공간은 금속으로 채워지고 코어는 최종 주조에서 제거되어 원래 있던 자리에 구멍이 남습니다. 코어가 매우 길면 chaplets 에 의해 지원될 수 있습니다. 그것을 지탱하기 위해. 이것들은 일반적으로 재료가 범람하여 최종 주물의 일부가 될 공간에 놓일 때 최종 주물과 동일한 금속으로 만들어집니다.
주조 방법을 선택할 때 중요한 요소 중 하나는 치수 공차입니다. . 치수 공차는 최종 제품의 크기에서 허용되는 편차입니다. 금속은 냉각 시 수축하며 주물의 종류는 그 정도에 영향을 받습니다. 제품이 정확해야 하는 경우 고객은 네트 캐스팅에 가까운 캐스팅 방법을 원할 수 있습니다. . 즉, 틀에서 흔들어서 꺼냈을 때 제품의 크기가 거의 맞는 것입니다.
또 다른 고려 사항은 표면 마감입니다. . 주물의 표면이 얼마나 세분화되고 울퉁불퉁하거나 거칠 수 있습니까? 주철 냄비에 허용되는 것은 결혼 반지에 허용되지 않습니다. 매우 매끄러운 금속 표면은 일반적으로 기계가공으로 생성되며 추가 비용이 발생합니다. 광택이 있고 매끄러운 것이 원하는 결과라면 더 미세한 마무리의 주조 방법을 선택하면 가공 비용을 줄일 수 있습니다.
금속 주조는 재사용 가능한 주형을 사용하는 공정과 소모성 주형을 사용하는 공정의 두 가지 주요 범주로 나뉩니다.
재사용 또는 영구 금형은 많은 항목을 생성하는 반면 소모성 금형은 주조 과정에서 파괴됩니다. 일반인의 관점에서는 재사용 가능한 금형이 대규모 생산 운영에 더 비용 효율적이어야 하는 것처럼 보일 수 있지만 항상 그런 것은 아닙니다. 대부분의 철과 강철 물체는 소모성 주조 공정을 통해 만들어집니다.
저온 성형 물질(수지, 초콜릿, 왁스 등)은 거의 항상 재사용 가능한 금형을 사용합니다. 야금술을 다르게 만드는 것은 관련된 고온입니다. 이것들은 금형에 많은 부담을 줍니다. 따라서 아연, 알루미늄, 마그네슘, 주석 또는 구리와 같이 녹는점이 낮은 합금이 재사용 가능한 성형 공정에 성공하는 경우가 더 많다는 것은 놀라운 일이 아닙니다.
그러나 어떤 경우에는 철금속도 재사용 가능한 주형에 붓습니다. 설계의 복잡성, 금속 선택, 치수 공차 및 표면 마감에 대한 요구 사항은 모두 재사용 가능한 금형이 적절한지 여부에 영향을 미칩니다.
영구 주형은 일반적으로 채워진 금속보다 융점이 더 높은 금속으로 만들어집니다. 유체 금속은 어떤 유형의 외부 압력 없이 부어집니다. 영구 코어는 완성된 주조에서 재사용하기 위해 빼낼 수 있도록 단순해야 합니다.
이 주형은 때때로 철 주조 및 저온 합금에 사용됩니다. 조립 라인이 아닌 턴테이블은 가장 일반적인 산업 워크플로입니다. 몰드 코팅, 코어 배치, 몰드 닫기, 붓기, 몰드 열기, 주물 배출과 같은 개별 작업은 각 몰드가 다음 스테이션을 통과할 때 수행됩니다.
금형은 온도차로 인해 깨지지 않도록 1차 주물을 붓기 전에 예열합니다.
이 방법에서 나온 주물은 다이캐스팅과 같이 재사용 가능한 다른 방법에서처럼 얇은 벽을 가질 수 없습니다. 그러나 주물은 "근접한 공차"로 생산되므로 최종 주물의 크기를 보다 정확하게 예측할 수 있습니다. 이 방법으로 만든 주물은 조밀하고 미세한 입자입니다. 표면 마감이 더 매끄럽고 여러 유형의 결함을 방지합니다.
이 형태의 몰딩은 철과 함께 사용할 수 있을 정도로 내구성이 있지만 황동에 선호되는 스타일은 아닙니다. 황동은 아연 함량이 높으며 금형이나 다이를 더럽힙니다.
반영구 주형 주조의 유일한 변경 사항은 주조 공정에 사용되는 코어가 소모성 샌드 코어일 수 있다는 것입니다. 모래 코어를 사용하면 최종 주조에서 그대로 추출할 필요가 없기 때문에 보다 복잡한 코어 모양이 가능합니다. 코어를 제거하기 위해 주물에 구멍이 남아 있으면 진동 테이블에서 "흔들어서" 모래 시계를 통해 모래처럼 배수될 수 있습니다. 영구금형주조의 공차, 밀도, 외관상의 장점은 금형에 대하여 주조한 단면에서만 존재한다.
이 다채로운 이름의 주조 스타일은 소량의 금속으로 금형 내부를 코팅하여 금속 "스킨"을 만드는 것으로 코어가 필요하지 않은 중공 주조를 만듭니다. 금속 또는 기타 재료가 얼마나 빨리 경화되는지에 따라 슬러시 주조에 접근하는 다양한 방법이 있습니다. 한 가지 방법으로, 창시자는 소량의 액체를 주형에 붓고 회전하여 내부를 금속으로 덮을 수 있습니다. 또 다른 방법에서는 설립자가 금형을 완전히 채운 다음 지정된 냉각 시간 후에 초과 재료를 부을 수 있습니다. 아연, 알루미늄 및 백랍은 일반적으로 슬러시 주조되는 금속입니다.
진정한 원심 주조에서는 액체 금속이 주입되는 동안 수냉식 주형이 중심 축을 중심으로 고속으로 회전합니다. 원심력은 액체 금속을 주형 표면을 따라 균일한 층으로 끌어당깁니다. 이 방법이 작동하려면 최종 주조물의 스핀 축 주위에 균일한 형상이 있어야 합니다. 따라서 이러한 형태의 주조는 튜브나 링과 같이 대략 원통형이거나 원형인 금형에 가장 적합합니다.
이 방법으로 주조된 물체는 일반적으로 결함률이 매우 낮습니다. 불순물은 주조의 구멍 또는 내부 표면에 가까워지고 기계로 제거할 수 있습니다. 압력 하에서 사용되는 대부분의 파이프 또는 피팅은 이음매 없는 구조의 강도로 인해 원심 주조됩니다.
보석과 같은 일부 작은 금속 주물은 중심점을 중심으로 전체 주형을 휘두르는 원심 분리기를 사용하여 만들어지며 회전하면서 도가니에서 금속을 끌어냅니다. 이러한 주조는 진정한 원심 주조가 아니라 압력 주조의 한 형태입니다.
압력 주조 방법은 중력 이외의 힘을 사용하여 영구 주형으로 금속의 흐름을 제어합니다. 공기 또는 가스, 진공, 기계적 또는 원심력은 모두 압력 주조에 사용됩니다. 이러한 방법을 통해 주조 공장은 금형이 채워지는 속도를 정확하게 제어할 수 있습니다. 중력은 항상 동일한 힘으로 작동하지만 인공적인 힘은 다양할 수 있습니다.
진공 주조는 주형이 감압될 때 금속을 주형으로 끌어 당기고 생성된 진공은 액체 금속을 아래 저장소에서 위로 끌어올립니다. 금속이 냉각되는 동안 진공이 유지되어야 하므로 이 방법은 주로 얇은 벽 주물에 사용됩니다. 우수한 표면 조도를 제공합니다. 저압 주조는 금형에 진공을 만드는 대신 액체 금속이 있는 용광로를 가압하여 이 과정을 역전시킵니다. 금속이 라이저를 통해 금형 캐비티로 밀려납니다.
모든 다이캐스팅 기계(아래)도 주물을 만드는 데 도움이 되는 압력을 사용합니다.
다이캐스팅 기계는 용융 금속을 담는 대야, 두 개의 판에 있는 금속 몰드 또는 다이, 그리고 재료를 끌어 당겨 다이에 압력을 가하는 사출 시스템으로 구성됩니다.
다이캐스팅 공정은 개방형 금형에서 시작됩니다. 노즐은 부품이 들러붙는 것을 방지하기 위해 윤활제를 금형에 분사합니다. 그런 다음 몰드의 두 반쪽을 닫고 닫힌 몰드를 압력 노슬을 사용하여 주입합니다. 새로운 주물은 다이가 열리기 전에 식을 시간이 주어집니다. 이젝터 핀이 새 주물을 다이에서 밀어낸 다음 프로세스가 다시 시작됩니다.
다이캐스팅에는 두 가지 형태의 금속 사출이 있습니다. 콜드 챔버 다이 캐스팅은 주사기처럼 작동합니다. 각 다이를 캐스팅하기 전에 사출 챔버를 용융 금속으로 채우고 피스톤이 인젝터의 내용물을 다이로 밀어 넣어야 합니다. 핫 챔버 또는 구즈넥 다이 캐스팅은 사출 시스템의 챔버를 용융 금속에 담그는 방식으로 작동합니다. 고온 챔버 다이캐스팅은 피스톤이나 공기압을 사용하여 이 재료를 금형으로 밀어 넣습니다.
구즈넥 시스템은 녹은 금속 욕조에 있기 때문에 부식되기 쉽습니다. 이러한 이유로 일반적으로 융점이 낮은 알루미늄 또는 알루미늄-아연 합금과 함께 사용됩니다. 피스톤 또는 콜드 챔버 사출 다이 캐스터는 인젝터가 열에 지속적으로 노출되지 않기 때문에 황동 및 청동을 녹이는 데 필요한 더 높은 온도에 사용할 수 있습니다.
우리가 완전히 가공, 압연 또는 가공한 것으로 간주되는 금속 부품조차도 주조 공장에서 시작되는 경우가 많습니다. 연속 주조는 단순한 금속 형태의 다양한 크기의 블룸, 빌렛 및 슬래브를 영구 형태로 압출하여 생성합니다. 이 주조 공정은 가공된 강철의 원료를 생성합니다.
연속 주조 공정은 공장 바닥보다 높은 곳에서 시작됩니다. 용융 금속은 주조 속도를 제어하는 깔때기로 공급됩니다. 깔때기는 그 아래에 있는 주형을 채우는데, 이는 일반적으로 길이가 20-80인치이고 너비가 정사각형, 원형 또는 직사각형과 같은 단순한 형태입니다. 주형 벽은 냉각되어 주물 외부가 통과할 때 동결됩니다. 금속이 형태를 떠나면서 굳어지지만 여전히 유연합니다. 이것은 연속 주조기가 그것을 구부려서 완성 된 제품이 수평으로 나올 수 있도록합니다. 일련의 바퀴가 슬래브를 컨베이어 벨트로 안내하는 동안 냉각 스프레이가 표면을 응고시킵니다. 수평면의 가스 제트는 연속적인 금속 조각을 관리 가능한 길이로 자르므로 들어 올려 쌓을 수 있습니다.
소모성 금형 방법은 철 금속 주조와 관련하여 확실한 승자입니다. 고온에 강할 필요가 없기 때문에 비용 효율적입니다.
모래 주조는 금속 주조에 사용되는 가장 일반적인 방법입니다. 적어도 삼천 년 전의 제조 공정입니다. 점토 주조의 첫 번째 증거는 상나라(기원전 1600년~기원전 1046년)에 중국에서 나옵니다.
이 과정이 여전히 인기가 있는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 모래는 저렴하고 풍부하며 유연하고 열을 잘 견딜 수 있습니다.
모래로 만든 코어는 쉽게 제거할 수 있습니다. 진동 테이블로 흔들어서 제거할 수 있습니다. 금속을 금형 캐비티로 보내는 데 사용되는 러너와 게이트는 숙련된 성형가가 손으로 자르거나 패턴의 일부로 만듭니다.
모래 주조 제품의 표면 마감은 종종 거칠고 치수 공차가 정확하지 않으므로 모래 주조는 장식용 울타리에서 주철 팬, 자동차 엔진 부품에 이르기까지 크고 견고한 부품을 생산하는 데 적합합니다.
이 시리즈의 이전 기사에서 모래 주조에 대해 자세히 알아보세요.
쉘 몰딩은 치수 공차를 더 가깝게 제공하는 모래 주조의 한 형태입니다. 샌드 몰딩과 매우 유사하며, 샌드만 레진과 혼합됩니다. 뜨거운 금속 성형 패턴의 각 절반에 모래와 수지의 혼합물을 붓습니다. 이 혼합물은 녹아서 껍질로 냉각됩니다. 주형의 "껍질"은 함께 모아지고 일반적으로 모래로 가득 찬 플라스크로 지지됩니다. 내부 표면에 추가적인 지지를 제공하는 수지로 이 쉘은 매우 정밀한 몰드를 형성합니다.
종종 쉘 성형은 전통적인 모래 주조용 코어를 생산하는 데 사용됩니다. 수지는 주물이 될 보이드 위에 위치할 때에도 샌드 코어에 모양을 유지하는 강도를 제공합니다. 이러한 쉘 코어는 속이 비어 있을 수 있으며, 슬러시 주조와 같은 공정에서 뜨거운 금형에서 생성됩니다. 코어 몰드의 두 반쪽을 고정하고 가열한 다음 수지 코팅된 모래로 채웁니다. 쉘 벽이 코어의 크기를 지탱할 수 있을 만큼 충분히 두꺼워질 때까지 몰드가 구워지고, 그 다음 과잉의 경화되지 않은 수지 모래가 다시 부어집니다. 주형의 두 반쪽이 쪼개지면 견고한 코어가 나타나며 이제 모래 주조 주형에 넣을 준비가 되어 주물에 공간이 생깁니다.
모래 주조는 지금까지 가장 많이 사용되는 금속 주조 형태이지만 일부 프로젝트에는 적합하지 않은 모래 주조의 한 측면이 있습니다. 모래 주조 패턴은 그들이 만드는 주형에서 제거해야 하며, 이는 복잡한 패턴 구성을 의미할 수 있습니다. 드래프트 요구 사항, 파팅 라인 배치, 게이트, 라이저 및 코어로 인해 패턴 제작자는 주조 공정의 각 단계에서 패턴의 요구 사항을 신중하게 고려해야 합니다.
로스트 왁스, 인베스트먼트 또는 정밀 주조 공정은 대부분의 금속 등급, 심지어 고융점 철 합금과 함께 작동할 수 있는 모래 주조의 대안이지만 모래 주조에서 이러한 패턴 제작의 일부 문제를 피할 수 있습니다.
매몰 주조 설계자는 왁스 또는 플라스틱 패턴이 주조되는 정확한 금속 다이를 만듭니다. 이러한 패턴은 이 소재로 만들어진 스프루에 조립됩니다. 주조 작업자는 토치를 사용하여 스프루를 녹여서 각 패턴을 부착할 수 있습니다.
그런 다음 이 어셈블리를 사용하여 금형으로 사용할 셸을 만듭니다. 그것은 세립, 고내화 골재 및 주로 에틸 실리케이트로 구성된 독점 결합제의 슬러리에 분무, 브러시 또는 담근다. 그런 다음 이 혼합물을 설정합니다. 패턴 주위에 골재 껍질이 생성될 때까지 패턴을 더 거친 슬러리로 반복적으로 코팅합니다. 몰드는 코팅이 굳을 때까지 그대로 둔 다음, 오븐에서 거꾸로 된 위치로 가열하여 왁스가 떨어져 재사용을 위해 수집합니다. 왁스가 제거된 후 금형은 예열된 용광로에서 구워집니다. 그런 다음 주형을 느슨한 모래로 지지하고 일반적인 방식으로 부을 수 있습니다.
주물이 냉각되면 매몰 주물 주변의 껍질이 부서지고 진동 테이블을 사용하여 흔들립니다.
정밀 주조는 우수한 표면 조도와 높은 치수 정확도를 제공합니다. 모래 주조와 같은 파팅 라인이 없습니다.
전체 몰드 또는 폼 주조 공정은 모래와 매몰 주조 공정의 조합입니다. 발포 폴리스티렌 패턴이 사용됩니다. 실제로, 발포 패턴은 게이팅 및 러너 시스템으로 완성될 수 있으며 드래프트 여유를 제거할 수 있습니다. 때때로 패턴은 채우기 전에 제거되지만 일부 폼을 사용하면 패턴을 금형에 그대로 두어 뜨거운 금속을 부을 때 즉시 기화할 수 있습니다.
이 프로세스는 하나 또는 몇 개의 부품을 주조하는 데 이상적이지만 때로는 주조 공장에서 대량 생산을 위해 폼 패턴을 대량 생산합니다. 파괴 가능한 폼 패턴을 만드는 장비에 대한 추가 비용이 있지만 패턴이 매우 복잡한 경우 전체 주조 공정의 경제성이 유리할 수 있습니다.
제조업체와의 상담은 프로젝트를 캐스팅하는 가장 비용 효율적인 방법을 찾는 데 도움이 됩니다. 일반적으로 철 금속은 소모성 주형을 사용하여 주조되지만 비철 금속은 가능성의 범위가 더 넓지만 이 간단한 규칙에도 예외가 있습니다.
프로젝트의 요구 사항을 명확하게 이해하고 프로세스에 참여하면 캐스팅에 가장 적합한 프로세스를 선택하는 데 도움이 됩니다. 디자인은 정확한 크기여야 합니까? 벽은 얼마나 얇아야 합니까? 캐스팅은 최종적으로 어떤 크기와 무게가 될까요? 표면 마감은 어떻습니까? 이러한 모든 질문에 대한 답을 미리 알면 숙련된 디자이너가 주조 프로세스를 통해 제품을 이해하고 안내하여 작업을 수행하는 데 가장 좋고 가장 저렴한 프로세스를 찾는 데 도움이 됩니다.
금속
모래 주조는 복잡한 기하학과 복잡한 조각을 가진 3차원 물체를 만들 때 다용도를 제공합니다.이 과정은 수세기 동안 사용되었습니다. 오늘날 새로운 혁신은 부품, 구성 요소 및 최종 제품의 낮은 생산량과 높은 생산량을 수용하기 위해 모래 주조 기술을 간소화했습니다. 그러나 많은 사람들이 모래 주조 공정이 어떻게 작동하는지 알지 못합니다. 실제 프로세스에는 일반적으로 6단계가 있습니다. 그러나 이러한 단계는 패턴을 사용하여 금형을 만들 것인지 또는 주조할 제품의 원하는 모양으로 모래 속으로 구멍을 만드는 데 기계가공을 사용할 것인지와
전송이란 무엇입니까? 주조는 일반적으로 원하는 모양의 공동이 들어 있는 주형에 액체 재료를 부은 다음 응고시키는 제조 공정입니다. 응고된 부분을 주물이라고도 하며 금형에서 꺼내거나 분해하여 공정을 완료합니다. 주물 재료는 일반적으로 두 가지 이상의 구성 요소를 함께 혼합한 후 경화되는 금속 또는 다양한 시간 설정 재료입니다. 예를 들면 에폭시, 콘크리트, 파리의 석고 및 점토가 있습니다. 금속 주조는 제조와 미술 모두에서 사용되는 7,000년 된 공정입니다. 가장 먼저 알려진 주조물은 현재의 이라크에서 발견된 기원전 3200