사형 주조에서 드래프트 앵글 이해하기: 언제, 어떻게 사용하는가

일부 설계 엔지니어는 사형 주조 부품에 항상 드래프트 앵글이 필요하다고 말합니다. 현실은 그렇지 않습니다. 패턴을 자연 드래프트를 제공하도록 방향을 잡을 수 있다면, 드래프트 앵글을 추가해 설계를 타협할 필요가 없습니다.

혼란스러우신가요? 사형 주조에서 드래프트 앵글이 왜 필요한지, 어떻게 피할 수 있는지 설명해 드리겠습니다.

패턴과 사형 주조

사형 주조는 모래에 형성된 공동이나 빈 공간에 용융 금속을 붓는 공정입니다. 금속이 응고되면 모래를 털어내어 주조 부품을 드러냅니다.

그 공동이나 빈 공간이 좋은 부품을 얻는 열쇠입니다. 이는 주조하려는 형상이나 부품을 물리적으로 표현한 패턴에 의해 형성됩니다. 전통적으로 패턴은 강철이나 알루미늄으로 제작되었으나, 목재 등 다른 소재도 사용됩니다.

패턴을 샌드 박스에 넣고, 중력이나 가압력으로 패턴 주변의 빈 공간에 모래를 채워 밀실하게 다집니다. 이후 패턴을 들어 올리면 모래에 남은 빈 공간이 주조할 형상이 됩니다.

패턴에 드래프트가 설계되지 않으면 패턴 추출 시 패턴과 샌드 몰드 간 마찰이 증가합니다. 패턴이 모래를 일부 끌어당겨 공동이 커지고, 최종 주조품에 여분의 금속이 생겨 품질이 떨어지고 금속이 낭비됩니다. 드래프트 앵글이 이 문제를 방지합니다.

드래프트 앵글 기초

드래프트 앵글은 몰드 상면과 수직인 패턴의 수직면에 주는 테이퍼라고 생각하면 됩니다. 패턴 측면이 완전히 수직이면, 패턴을 들어 올릴 때 모래 위로 마찰이 발생해 모래 입자가 떨어져 나옵니다.

이를 방지하기 위해 수직면에 약간의 경사나 테이퍼를 줍니다. 이제 패턴을 수직으로 들어 올리면 측면이 모래에서 깨끗이 분리됩니다. 마찰이 없으니 모래 손상도 없습니다.

사형 주조에서 이 테이퍼를 포지티브 드래프트(positive draft)라고 합니다. 패턴 상부가 모래 위로 오버행하기 때문입니다. 드래프트가 네거티브라면 패턴 상부의 모래가 패턴 하부를 오버행하게 되어 패턴을 들어 올릴 때 모래 일부를 깨뜨리지 않고는 뺄 수 없습니다.

충분한 드래프트 앵글은 얼마인가?

사형 주조 업계는 결함 주조 위험을 줄이기 위해 최대한의 드래프트를 원합니다. 부품 설계자는 고정구와 가공을 복잡하게 만들기 때문에 최소한의 드래프트를 원합니다.

타협점은 1.5°~2°의 드래프트 앵글을 사용하는 것입니다. 얕은 부품은 더 많이, 깊은 부품은 더 적게 적용할 수 있습니다. 첨단 몰딩 장비는 드래프트 앵글 크기를 크게 줄일 수 있습니다. 일반적으로 목재 패턴은 금속 패턴보다 더 큰 드래프트 앵글을 필요로 합니다.

드래프트 앵글을 피하는 방법

핵심은 부품 형상이 드래프트 앵글을 제공하게 하는 것입니다. 예를 들어 축을 주조한다고 상상해 보세요. 원통형 패턴을 평평하게 눕혀 모래에 압입합니다(또는 주변에 모래를 다집니다). 패턴을 들어 올리면 곡면이 모래에서 분리되어 마찰도, 손상도 없습니다. 부품 형상이 드래프트 앵글 필요성을 없앴습니다.

같은 기법으로 사각 바도 주조 가능합니다. 평평하게 눕혀 모래에 넣으면 측면이 드래프트 앵글이 필요하지만, 패턴을 45° 돌려 분할선이 바를 대각선으로 가로지르게 하면 패턴에 자동으로 45° 드래프트가 생깁니다.

경험이 보여주는 것

사형 주조용 부품을 설계할 때 패턴 제작자는 몰드 분할선에 수직한 측면에 드래프트 앵글이 있어야 한다고 말합니다. 이는 사실입니다. 2° 포지티브 앵글을 추가하면 패턴이 모래를 손상시키지 않고 나옵니다. 하지만 부품에 드래프트 앵글을 정말 원치 않는다면, 패턴을 기울여 측면에 자연 드래프트를 제공할 수 있는지 고민해 보세요.

Impro에는 경험 많은 사형 주조 전문가들이 많이 있습니다. 귀사의 주조 부품을 도와드릴 수 있습니다. 그저 문의하기만 하면 됩니다.