금속 주조 완벽 가이드: 정의, 유형, 공정

정의

주조는 고체 재료를 용해시키고 적절한 온도로 가열(일반적으로 화학 구조를 변경하기 위해 처리)한 다음, 응고 동안 적절한 형태를 유지하는 금형 또는 캐비티에 붓는 방법입니다. 결과적으로, 용해될 수 있는 모든 재료로부터 복잡하거나 단순한 설계를 단 한 단계로 만들 수 있습니다. 최종 제품은 설계자가 필요로 하는 거의 모든 설정을 가질 수 있습니다.

• 모든 주조 공정에 있어 올바른 합금, 크기, 형상, 두께, 공차, 구조, 무게 선택이 정말 중요합니다.
• 자성, 열화, 응력 분포 같은 특수 요구사항도 금속 주조 공정 선택에 영향을 미칩니다.
• 툴링 제조사의 의견, 주조소/기계 공장 요구사항, 고객의 정확한 제품 요구, 페인트 작업 같은 2차 공정도 올바른 금속 주조 공정 선택 전에 다뤄져야 합니다.

금속 주조 공정

부품 제조에는 수많은 금속 주조 공정이 구현됩니다. 사용하는 금형의 근본적 성격에 따라 두 가지 주요 구분을 식별할 수 있습니다. 소모성 주조(expendable casting)와 영구 금형 주조(long-lasting mold casting)입니다. 소모성 금형은 단일 금속 주조에 사용되고 영구 금형은 여러 번 사용됩니다. 제조 공정을 고려할 때 두 공정 모두 장단점이 있습니다.

소모성 금형 (Expendable Mold)

• 단일 금속 주조만 가능
• 모래 또는 유사 재료로 제작
• 바인더를 사용해 재료가 형태를 유지하도록 지지
• 금속이 굳는 금형을 손상시켜야 주물 제거 가능
• 더 복잡한 형상 주조 가능

영구 금형 (Long-lasting Mold)

• 여러 금속 주조 가능
• 일반적으로 금속 또는 내화 세라믹으로 제작
• 주물 제거를 위해 열고 닫을 수 있는 부품 보유
• 금형 개방 제한으로 부품 설계 제약

금속 주조 유형

원심 주조 (Centrifugal Casting)

이 공정군에서 용융 재료는 원심 속도 때문에 금형 구멍으로 분산돼야 합니다. 원심 주조 공정은 용융 재료가 캐비티에 추가될 때 캐비티 벽으로 밀어내어 중공 용기로 굳어지는 진정한 주조 공정으로 분류될 수 있습니다; 반원심 주조(semi-centrifugal casting)는 진정한 원심 주조와 다릅니다. 이 공정에서 금형 캐비티는 용융 재료로 100% 채워져 중심부가 나중에 제거되며, 이곳은 낮은 응력에 노출되고 내포물과 공기가 포착되는 곳입니다. 원심 접근법(centrifuging approach)에서는 용융 재료가 여러 금형 캐비티에 부어지며 코어 축을 중심으로 회전하고 코어 축에서 멀어지며 캐비티가 과도한 압력 하에 채워집니다.

연속 주조 (Continuous Casting)

이 공정에서 용융 재료의 흐름은 수냉 구멍과 맞물려 연속 봉이나 스트립을 만들고 원형 톱으로 잘립니다. 일반적으로 원형 연속 주조(circular continuous casting)로 알려진 새로운 기술은 주조 공정 중 수냉 금형(몰드)이 약 120 RPM으로 진동하며 회전하는 것을 포함합니다. 연속 주조는 표준 잉곳-금형 방식의 87%에 비해 약 98%의 매우 높은 금속 수율을 가지며, 뛰어난 주조 품질, 제어된 결정립 크기, 독특한 단면 설계 주조 능력을 가집니다.

다이 캐스팅 (Die Casting)

금속 다이 캐스팅 공정은 용융 재료를 강철 캐비티 구멍(다이, die)에 매우 높은 압력, 약 1,000~30,000 psi로 강제로 주입합니다. 다이 캐스팅 분류에는 사용되는 기계 종류가 포함되며, 주요 유형은 핫챔버(hot-chamber)와 콜드챔버(cold-chamber) 기계입니다.