제조업 주조 공법 종합 가이드: 종류별 특징과 적용 사례

주조의 종류 (Types of Casting)

이 글에서는 제조 산업에서 사용되는 주조 공법의 종류에 대해 알아보겠습니다. 주조는 주로 중공업에서 사용되는 주요 제조 공정입니다. 터빈 외장, 선반 베드, 밸브 케이싱, 수력 터빈 블레이드, 펠턴 휠, 프랜시스 러너 등 주요 기계의 대부분의 부품이 주조로 제작됩니다. 주조 제품은 단조품에 비해 강도가 낮지만, 이 기술로 매우 복잡한 형상도 주조할 수 있습니다.

주조는 다양한 형상과 재료에 널리 사용됩니다. 다양한 형상과 재료에 사용되는 다양한 주조 방법이 있습니다. 주조에는 다음과 같은 종류가 있습니다.

사형 주조 (Sand Casting)

가장 널리 사용되는 주조 공정입니다. 모래는 쉽게 구할 수 있고 내화성이 좋아 주조에 사용됩니다. 다음 단계로 수행됩니다.

• 소프트웨어 또는 수동으로 설계 작성
• 패턴 숍에서 목재 패턴 제작. 일반적으로 패턴은 두 부분으로 제작되며 복잡도에 따라 증가 가능
• 플라스크에 패턴을 놓고 모래, 점토, 물 혼합물을 붓기. 러너, 라이저, 코어, 게이팅 시스템도 장착
• 몰드가 경화되면 패턴을 제거하고 용융 금속 주입
• 금속이 주조품 내에서 응고되도록 대기
• 응고 후 주조품을 몰드에서 꺼내 기계 가공 공정으로 보냄

사형 주조는 모든 금속에 저비용으로 사용 가능하며, 매우 복잡한 형상도 가능합니다. 단점은 표면 조도가 나쁘다는 점입니다.

셸 주조 (Shell Casting)

터빈 블레이드 등 얇은 단면 주조에 사용되는 또 다른 주조법입니다. 사형 주조와 다릅니다. 금속 패턴을 사용합니다. 다음 단계로 구성됩니다.

• 먼저 금속 패턴을 주조. 주조용 금속은 일반적으로 알루미늄 또는 주철
• 패턴을 250°C까지 가열하여 플라스크에 넣음
• 플라스크를 모래-수지 혼합물로 채움. 수지가 가열된 패턴과 접촉 즉시 경화
• 모래 경화 후 패턴과 여분 모래 제거. 캐비티 셸 형성. 이 셸을 버너에서 추가 가열하여 적절한 결합 유도
• 금속을 셸에 주입하고 응고시킴
• 응고 후 주조품을 셸에서 꺼내 가공 공정으로 보냄

정밀 주조 / 인베스트먼트 주조 (Investment Casting)

왁스 패턴을 사용하는 공정입니다. 패턴을 먼저 왁스로 만들고 내화물에 담급니다. 이 내화물이 왁스 패턴 외부에 셸을 형성합니다. 이후 몰드를 가열하여 왁스를 녹여 제거합니다. 이제 형성된 공동에 용융 금속을 주입하고 응고시킵니다. 적절한 응고 후 주조품을 꺼내 가공 공정으로 보냅니다. 이 공정의 주요 장점은 매우 높은 정밀도와 표면 조도를 얻을 수 있다는 점입니다. 복잡한 형상과 배치 생산에 사용됩니다.

플라스터 몰드 주조 (Plaster Mould Casting)

플라스터 몰드를 사용하는 주조법입니다. 패턴을 사용하여 플라스터 몰드를 먼저 만듭니다. 패턴 제거 후 플라스터 몰드를 오븐에서 건조시킵니다. 건조 후 용융 금속을 주입하고 응고시킵니다. 완전 응고 후 주조품을 기계 가공 공정으로 보냅니다. 주로 아연과 알루미늄을 용융 금속으로 사용합니다. 시제품 제작에 사용됩니다.

세라믹 몰드 주조 (Ceramic Mold Casting)

인베스트먼트 주조와 유사하지만 왁스 패턴을 사용하지 않습니다. 세라믹과 액체 바인더 슬러리를 패턴에 부어 쉽게 경화시킵니다. 왁스 패턴이 없으므로 주조 크기 제한이 없습니다. 이 주조법은 밸브 바디, 군수 장비 등 중량 부품 주조에 주로 사용됩니다.

압력 다이캐스팅 (Pressure Die Casting)

알루미늄, 납 등을 주조하는 데 주로 사용됩니다. 액체 금속을 고압으로 금속 다이에 주입하여 응고시킵니다. 금속은 그곳에서 응고되고 응고 후 꺼내집니다. 다이는 다음 주조에 다시 사용됩니다. 저융점 금속의 배치 생산에 매우 적합합니다. 고융점 금속에는 적합하지 않습니다. 툴링 비용도 높습니다.

원심 주조 (Centrifugal Casting)

대칭적인 원통형 부품 주조에 가장 적합한 공정 중 하나입니다. 회전하는 다이 중심에 용융 금속을 주입합니다. 다이가 회전하면 원심력이 용융 금속에 작용하여 원주 방향으로 밀어냅니다. 중공 형상 제작에 사용됩니다. 가벼운 불순물이 중심 근처에 모여 기계 가공으로 제거됩니다. 이 공정은 코어와 게이팅 시스템이 필요 없습니다. 파이프 등을 만드는 데 사용됩니다.

연속 주조 (Continuous Casting)

연속 주조품을 만드는 다른 주조 공정입니다. 몰드나 코프/드래그를 사용하지 않습니다. 원리가 다릅니다. 용융 금속을 물 냉각으로 둘러싸인 구리 파이프와 연결된 트라시(tundish)에 주입합니다. 금속이 파이프를 통과할 때 직접 즉시 냉각됩니다. 주조품은 반대편에서 꺼내집니다. 이 공정은 연속적으로 진행되며 용융 금속이 지속적으로 주입됩니다. 정사각형 등 단순한 블록 형상을 만들어 압연 등 후속 공정에 사용합니다.

이상이 주요 주조 공법들입니다. 의문점이 있으시면 댓글로 문의해 주세요. 유익했다면 소셜 네트워크에 공유하고, 더 많은 정보를 위해 구독해 주세요. 읽어주셔서 감사합니다.