게이트(gate)는 용융 금속이 실제 주형 공동(mould cavity)으로 들어가는 통로를 말하며, 게이팅 시스템(gating system)은 용융 금속을 주형 공동까지 전달하는 모든 채널을 총칭합니다.
통상 (1) 주탕구/포어링 베이신(pouring basin), (2) 스프루(sprue), (3) 러너(runner), (4) 게이트(gate/flow-off gate)로 구성. (Fig 11.85 참조)
주형 상부(코프 위)에 설치. 때로 스프루 상단에 깔때기형 개구부로 겸용. 주요 역할: 래들→스프루 금속 유동 유도, 필요 유속 유지, 스프루 입구 난류·와류(vortexing) 저감. 베이신 충분히 크게, 주형 박스 가장자리 근처 배치→신속 충전. 와류 억제 위해 충분 깊이, 주입 내내 충만 유지→수축/수축 보상.
코프 관통하는 수직 통로로 주탕구와 러너/게이트 연결. 단면: 정사각, 직사각, 원형. 보통 아래로 테이퍼해 공기 흡입·금속 손상 방지. 20mm 이하 원형, 대구경 직사각 흔함. 원형: 냉각 노출 최소, 유동 저항 최소. 직사각: 흡입·난류 최소화.
대형 주물에서 스프루 하단부터 공동 주변 여러 게이트까지 용융 금속 이송 통로. 보통 드래그 내 배치 선호, 주물 형상 따라 코프 배치도 가능. 흡입·난류 방지 위해 유선형(streamlined) 설계.
러너에서 주형 공동으로 용융 금속 유입 통로. 위치·크기 배열로 응고 속도 일치하는 액체 금속 공급. 게이트 모서리 날카로우면 안 됨(용융 금속 통과 중 파손→모래 입자 유입). 단, 주물 손상 없이 쉽게 제거 가능 위치여야 함.
주형 공동 내 위치 따라: (1) 탑 게이팅(top gating), (2) 파팅라인 게이팅(parting-line gating), (3) 보텀 게이팅(bottom gating).
주탕구에서 용융 금속이 직접 아래로 흐름. 주탕구에 건조사/세라믹 스트레이너 설치→유속 제어·청정 금속만 유입. 경량 주물: 쐐기형 게이트(웨지 게이트/wedge gates). 대형 철주물: 연필 게이트(펜슬 게이트/pencil gates). 스프루를 주탕구에서 공급받는 다수 슬릿 구성 → 금속 중량 분산→유효 수두 대폭 감소→유속 제어. 슬래그/드로스 주탕구 게이트 위에서 제거.
핑거 게이트(finger gate): 웨지 게이트 변형, 다중 스트림 유입. 링 게이트(ring gate): 코어로 용융 금속 낙하 차단→적정 위치 유입 + 슬래그 포집.
장점: 모든 금속 상부 유입→최고온 금속 주물 상부 안착→라이저(상부 위치) 방향 응고 유리. 게이트 자체가 라이저 역할 가능.
단점: 낙하 금속에 의한 주형 침식. 주형 공동 충분히 단단·강해야 함.
주형 이음선(파팅라인) 높이에서 수평 방향으로 공동 진입. 스프루 내려온 슬래그·먼지·모래 포집 장치 설치 용이.
모재보다 가벼운 이물질이 스키밍 게이트 수직 통로로 상승→포집. 스킴 밥(skim bob) + 초크(choke) 파팅라인 게이트: 슬래그/이물 포집 + 유량 제어 제한 역할 동시 수행.
월풀 게이트(whirlpool gate): 월풀 러너 + 스키밍 게이트 결합. 월풀 작용으로 슬래그 중심 모아 상승→포집. 수축 밥(shrink bob) 게이트: 슬래그/드로스 포집 + 수축 보급용 금속 저장소 이중 기능.
파팅라인 게이트: 구조 단순, 제작 빠름, 만족도 높음. 드래그 깊지 않을 때 유리. 라이저 직결 가능→최고온 금속 라이저 도달→방향성 응고 촉진. 게이트=라이저 연결로 추가 게이트 불필요→정리 비용 절감. 단점: 액체 금속 낙하 시 난류 가능성.
주탕구 금속이 드래그 바닥 주형 공동 하부로 유입.
소 뿔 형상. 코프·드래그 2박스만으로 주형 제작 가능(별도 '첵(check)' 불필요). 분수 효과(fountain effect) 발생. 변형: 드라이 샌드 코어로 보텀 게이트 구성. 스프루 하단 곡면→슬래그/먼지 트랩. 2박스 주형 가능.
장점: 주입 시 난류 최소, 주형 침식 방지. 금속 완만 상승→코어 주변 채움.
단점: 금속 상승 중 지속 열손실→방향성 응고 난이도↑. 라이저를 게이트 입구(최고온) 근처 배치 불가.
주형 공동 내 금속 유속 = 스프루, 러너, 게이트 단면적 함수. 게이팅 시스템 치수 특성을 게이팅 비율로 표현. 스프루 하단 단면적 = 1(기준) → 전체 러너 단면적 → 전체 인게이트 단면적 순 비율.
예: 스프루 1cm², 러너 3cm², 게이트 3개 각 1cm² → 게이팅 비율 1:3:3. 비율로 총 단면적이 공동 방향 감소/증가 판별. 이에 따라 가압(pressurised)·비가압/자유 흐름(unpressurised/free-flowing) 2대 시스템 구분.
인게이트 총 단면적 < 스프루 하단 단면적. 예: 1:0.75:0.5, 1:2:1, 2:1:1. 초크 효과(choke effect)로 시스템 내 액체 금속 가압. 동일 유량 대비 시스템 체적 작아 → 금속 손실 적고 수율 높음. 단, 시스템 상시 충만·초크 효과로 고유속→이음부·모서리·공동 내 심한 난류 유발 가능. 통상 철계·황동에 적합.
스프루 단면적 < 러너 총 단면적 < 인게이트 총 단면적. 예: 1:2:2, 1:3:3. 금속 유속 낮고 유량 큼 → 시스템 내 난류·공동 내 스퍼팅(spurting) 감소. 알루미늄·마그네슘 등 경금속에 주로 적용.
산업기술
단조(Forging)란 무엇인가? 단조는 해머, 프레스, 롤링 등으로 금속에 압축력을 가해 형상을 만드는 제조 공정입니다. 이 압축력은 해머나 다이(Die)를 통해 전달됩니다. 가공 온도에 따라 냉간 단조, 온간 단조, 열간 단조로 나뉩니다. 탄소강, 합금강, 스테인리스강 등 다양한 금속이 단조 가능하며, 알루미늄, 황동, 구리 같은 연질 금속도 단조할 수 있습니다. 단조는 최소한의 소재 손실로 우수한 기계적 물성(높은 피로 강도, 강도)을 가진 부품을 생산하며, 양산성과 특정 물성 구현에 경제적입니다. 대장장이들이 수천 년간 주방
메탈 플레이팅(도금)이란? 메탈 플레이팅은 소재 표면에 얇은 금속층을 입히는 것. 도전성 표면에 금속을 증착시키는 표면 피복 공정입니다. 수백 년 역사를 지닌 기술이자 현대 기술에도 필수적입니다. 장식, 내식성, 납땜성 향상, 경화, 내마모성, 마찰 저감, 도장 밀착성 향상, 전도도 변경, IR 반사율 개선, 방사선 차폐 등 다양한 목적. 주얼리는 은/금 마감 위해 도금 활용. 원자 단위 박막 증착 가능해 나노기술에도 응용. 여러 도금 방식과 변형 존재. 한 방식은 금속 시트로 고체 표면 덮고 열/압력 가해 융합. 다른 기법: 전기
