주조 공정 완벽 가이드: 11가지 주요 기술과 적용 분야

주조 공정 분류

• 사형 주조(Sand Casting)
• 쉘 몰드 주조(Shell Mold Casting)
• 정밀 주조(Investment Casting)
• 다이캐스팅(Die Casting)
• 저압 주조(Low Pressure Casting)
• 원심 주조(Centrifugal Casting)
• 중력 주조(Gravity Casting)
• 진공 주조(Vacuum Casting)
• 스퀴즈 주조(Squeezing Casting)
• 로스트 폼 주조(Lost Foam Casting)
• 연속 주조(Continual Casting)

사형 주조

사형 틀에서 주물을 제조하는 방식으로, 강, 철, 대부분의 비철 합금 주물 제작이 가능합니다.

공정 흐름

[공정 흐름도 이미지]

기술 특징

1. 복잡한 형상, 특히 복잡한 내부 공동을 가진 블랭크 제작에 적합
2. 적응 범위가 넓고 비용이 저렴함
3. 주철 등 가소성이 낮은 소재의 부품/블랭크 제조에 유일한 성형 공정

적용

자동차 엔진 실린더 블록, 실린더 헤드, 크랭크샤프트 등

쉘 몰드 주조

소모성 몰드 주조 공정으로, 수지 코팅 모래를 가열된 재사용 가능 금속 금형에 덮어 얇은 몰드 쉘을 경화시킨 후 가열·고화해 충분한 강도와 강성을 확보합니다. 상하 몰드 쉘을 클램프나 수지로 결합해 소모성 몰드를 형성합니다.

공정 흐름

[공정 흐름도 이미지]

기술 특징

장점

1. 자동화 대량 생산 실현 가능
2. 표면 조도와 가공 정밀도가 좋아 후가공 비용 절감
3. 대형 부품과 복잡한 형상 생산 가능
4. 금형 비용 저렴, 폐기물 적음

단점

1. 수지 비용이 비쌈
2. 재사용 금속 금형 정밀 가공 필요로 비용 높음
3. 주조 시 자극성 가스 발생
4. 다공성으로 주물 강도 낮음

적용

대량 생산, 고정밀, 얇은 벽, 복잡한 형상의 중소형 합금 주물(실린더 헤드, 커넥팅 로드, 매니폴드 등)에 적합

정밀 주조(인베스트먼트 캐스팅)

융해성 재료로 패턴을 만들고 표면에 내화물을 여러 층 코팅해 몰드 쉘을 만든 뒤, 패턴을 녹여내어 분면이 없는 몰드를 얻고 고온 소성 후 모래를 채워 주조하는 방식입니다. '로스트 왁스 주조'라고도 합니다.

공정 흐름

[공정 흐름도 이미지]

기술 특징

장점

1. 치수 및 기하학적 정밀도 높음
2. 표면 조도 높음
3. 복잡한 주물 주조 가능, 주조 합금 제한 없음

단점

공정 복잡, 비용 높음

적용

복잡한 형상, 고정밀 요구, 타 가공 어려운 소형 부품(터빈 엔진 블레이드 등) 제조에 적합

다이캐스팅

고압으로 용융 금속을 정밀 금속 금형 캐비티에 고속 사출하고, 압력 하에서 냉각·고화시켜 주물을 얻는 방식입니다.

공정 흐름

[공정 흐름도 이미지]

기술 특징

장점

1. 용융 금속이 고압·고유속 상태
2. 제품 품질 높고 치수 안정, 상호 교환성 좋음
3. 생산 효율 높고 금형 수명 김
4. 대량 생산에 적합, 경제적 효과 우수

단점

1. 주물에 미세 기공과 수축 기공 발생 쉬움
2. 다이캐스팅품의 저소성으로 충격 하중 및 진동 작업 부적합
3. 고융점 합금 다이캐스팅 시 금형 수명 단축, 생산 확대 제한

적용

자동차, 계기, 농기계, 공작기계, 전자, 국방, 컴퓨터, 의료기기, 시계, 카메라, 일용 하드웨어 등 광범위

저압 주조

저압(0.02~0.06MPa) 하에서 용융 금속으로 금형을 충진하고 압력 하에서 결정화해 주물을 얻는 방식입니다.

공정 흐름

[공정 흐름도 이미지]

기술 특징

1. 주조 압력·속도 조절 가능, 다양한 금형(금속, 사형) 및 합금·크기 적용 가능
2. 하부 주입 방식으로 용융 금속 충진 안정, 가스 포집 및 몰드 벽/코어 침식 방지, 주물 합격률 향상
3. 압력 하 결정화로 조직 치밀, 윤곽 명확, 표면 매끄러움, 기계적 성질 우수, 대형 박벽 주물에 유리
4. 급탕 리저 생략, 금속 이용률 90~98% 달성
5. 노동 강도 낮고 작업 환경 양호, 설비 단순, 기계화·자동화 용이

적용

주로 전통 제품(실린더 헤드, 휠 허브, 실린더 프레임 등)

원심 주조

회전하는 금형에 용융 금속을 부어 원심력으로 충진·고화시키는 주조법입니다.

공정 흐름

[공정 흐름도 이미지]

기술 특징

장점

1. 게이팅·리저 시스템 금속 소모 거의 없어 공정 수율 향상
2. 중공 주물 생산 시 코어 불필요, 장관형 주물에서 금속 충진 능력 대폭 향상
3. 기공, 슬래그 포함물 등 결함 적음, 고밀도·고기계적 성질
4. 배럴·슬리브 복합 금속 주물 제조 용이

단점

1. 특수 형상 주물 생산에 제한
2. 내경 정밀도 낮고 내면 거침, 가공 여유량 큼
3. 비중 편석 발생 쉬움

적용

주철관, 내연기관 실린더 라이너, 샤프트 슬리브 등. 야금, 광산, 운송, 배수·관개 기계, 항공, 국방, 자동차 등 산업에서 강, 철, 비철 탄소 합금 주물 생산에 활용

중력 주조

중력 작용으로 용융 금속을 금속 금형에 충진하고 금형 내에서 냉각·고화시켜 주물을 얻는 성형법입니다.

공정 흐름

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기술 특징

장점

1. 금속 금형의 높은 열전도율·열용량으로 냉각 빠름, 주물 조직 치밀, 기계적 성질 사형 주조 대비 ~15% 높음
2. 치수 정밀도 높고 표면 조도 낮음, 품질 안정성 좋음
3. 사형 코어 미사용 또는 최소화로 환경 개선, 분진·유해가스 감소, 노동 강도 경감

단점

1. 금형 자체 무통기성으로 캐비티 내 공기와 코어 발생 가스 배출 대책 필요
2. 금형 비변형으로 응고 시 크랙 발생 쉬움
3. 금형 제작 주기 길고 비용 높음, 대량 생산 시에만 경제성 확보

적용

알루미늄·마그네슘 합금 등 비철 합금 복잡 형상 주물의 대량 생산뿐만 아니라 철강 금속 주물 및 잉곳 생산에도 적합

진공 주조

주조 공정 중 금형 캐비티 내 가스를 추출해 주물 내 기공과 용해 가스를 제거/감소시킴으로써 기계적 성질과 표면 품질을 향상시키는 첨단 주조 공정입니다.

공정 흐름

[공정 흐름도 이미지]

기술 특징

장점

1. 주물 내부 기공 제거/감소, 기계적 성질·표면 품질·도금 성능 향상
2. 캐비티 백프레셔 감소, 저비압·불량 주조 성능 합금 사용 가능, 소형 장비로 대형 주물 주조 가능
3. 충진 조건 개선, 얇은 벽두께 주물 제조 가능

단점

1. 금형 밀봉 구조 복잡해 제조·설치 어려움, 비용 높음
2. 진공 주조 부적절 시 효과 미미

스퀴즈 주조

액체 또는 반고체 금속을 고압 하에서 응고·유동 성형해 직접 부품 또는 블랭크를 얻는 방식입니다. 액체 금속 이용률 높고 공정 단순, 품질 안정 등 장점으로 잠재적 응용 전망이 큰 에너지 절약 금속 성형 기술입니다.

공정 흐름

직접 스퀴즈 주조:

코팅 분사 → 합금 주입 → 금형 체결 → 가압 → 보압 → 감압 → 금형 분할 → 블랭크 탈형 → 리셋

간접 스퀴즈 주조:

코팅 분사 → 금형 체결 → 공급 → 금형 충진 → 가압 → 보압 → 감압 → 금형 분할 → 블랭크 탈형 → 리셋

[공정 이미지]

기술 특징

1. 기공, 수축공, 수축기공 등 내부 결함 제거
2. 표면 조도 낮고 치수 정밀도 높음
3. 주물 크랙 방지
4. 기계화·자동화 용이

적용

알루미늄 합금, 아연 합금, 구리 합금, 구상흑연 주철 등 다양한 합금 생산 가능

로스트 폼 주조

로스트 폼 주조(전몰 주조)

주물과 크기·형상이 유사한 파라핀 왁스 또는 폼 모델을 결합해 모델 클러스터를 만들고, 내화 코팅을 바르고 건조한 뒤 건조 석영사에 묻어 진동 성형, 음압 하에서 주입해 모델을 기화시키고 액체 금속이 모델 위치를 차지해 응고·냉각 후 주물을 얻는 신형 주조법입니다.

공정 흐름

예비 발포 → 발포 성형 → 침적 코팅 → 건조 → 성형 → 주입 → 탈사 → 세정

[공정 이미지]

기술 특징

1. 고정밀 주물, 사형 코어 불필요로 가공 시간 단축
2. 분면 없음, 설계 유연, 설계 자유도 높음
3. 무공해 청정 생산
4. 투자비와 생산비 절감

적용

복잡 구조, 무제한 합금 종류 및 생산 배치의 다양한 크기 정밀 주물 생산에 적합(회주철 엔진 박스, 고망간강 엘보 등)

연속 주조

용융 금속을 결정기라 불리는 특수 금형에 연속 주입하고, 응고(크러스트 형성)된 주물을 결정기 반대편에서 연속 인출하는 첨단 주조법입니다. 이 방법으로 임의 길이 또는 특정 길이의 주물을 얻을 수 있습니다.

공정 흐름

[공정 흐름도 이미지]

기술 특징

1. 금속 급속 냉각으로 결정 미세, 조직 균일, 기계적 성질 우수
2. 금속 절약, 수율 향상
3. 성형 등 공정 생략, 노동 강도 감소, 필요 생산 면적 대폭 축소
4. 기계화·자동화 용이, 생산 효율 향상

적용

강, 철, 구리 합금, 알루미늄 합금, 마그네슘 합금 등 단면 형상 불변의 장대 주물(잉곳, 슬래브, 빌렛, 파이프 등) 주조에 적용