패턴(주형 원형)은 최종 주물보다 약간 크게 만듭니다. 이 치수 차이를 '허용차(allowance)'라 하며, 주조 공정 특성(수축, 가공, 탈형 등)에 의한 불가피한 치수 변화를 보상하기 위함입니다. 정확한 허용차 설계가 주물 치수 정밀도와 가공비 절감의 열쇠입니다.
금속이 액체→고체→상온 냉각되며 부피/선형 수축하는 것을 보상. 3단계 수축:
대표 선수축률(%): 회주철 0.8~1.0, 탄소강 1.5~2.0, 알루미늄 1.0~1.3, 황동 1.5, 마그네슘 1.5~2.0. 형상·두께·냉각 속도에 따라 조정.
패턴을 주형에서 빼낼 때 평행면이 손상되지 않게 하기 위해 수직 방향면에 경사(테이퍼) 부여. 통상 1°~3°(목형 1~2°, 금형 0.5~1.5°). 내부 면은 더 큰 경사 필요. CAD 설계 시 자동 적용 권장.
주물 표면 거칠기(Ra 12.5~25μm), 치수 편차(±1~3mm) 보정 위해 여유 두께 부여. 통상 2~10mm (크기·정밀도·가공법 따라). CNC 가공 시 최소화 가능. 과대 허용차는 가공비↑, 과소는 불량 위험.
얇은 판, V/U 형상, 비대칭 형상 주물은 냉각 수축 불균일·주형 저항으로 휨 발생. 이를 상쇄하도록 패턴에 역변형(캠버) 미리 부여. 경험적/해석적(CAE 시뮬레이션) 결정.
패턴 탈형 시 주형 공동이 살짝 커지는 현상 보상. 패턴을 실제 치수보다 약간 작게 제작 (음의 허용차). 통상 0.5~1.5mm. 진동 탈형기 사용 시 더 큼.
패턴 허용차는 '주조 설계의 DNA'입니다. 경험치만 의존하지 말고, 재료별·공정별 실측 데이터베이스 구축과 CAE 시뮬레이션 검증을 병행해 초도품 성공률을 높여야 합니다. 3D 프린팅 패턴(바인더 제트, SLA 등) 도입으로 패턴 제작 리드타임 단축과 복잡 형상 허용차 검증이 용이해지고 있습니다.
제조공정
제조업체는 복잡한 부품과 컴포넌트를 만들기 위해 다양한 기술을 사용합니다. 오늘날에도 여전히 사용되는 가장 오래된 방법 중 하나가 정밀 주조입니다. 이 공정은 아이템을 왁스로 만들고 그 주위에 세라믹 쉘을 구축하는 것을 포함합니다. 쉘이 완성되면 왁스를 녹여 제거(디왁싱)한 후 용융 금속을 세라믹 쉘에 부어 넣습니다. 금속이 응고되면 세라믹 쉘을 제거하고 부품이 완성됩니다. 선택할 수 있는 왁스가 다양합니다. 사용할 왁스 유형은 유동 특성, 왁스 회수 및 재활용 여부, 치수 일관성, 표면 마감, 적용 분야 요구사항 등 여러 요소를
주조(Casting)란? 주조는 액체 상태의 재료(주로 금속)를 원하는 형상의 공동(캐비티)을 가진 금형에 붓고 응고시켜 제품을 얻는 제조 공정입니다. 응고된 제품 자체도 주물(casting)이라 부르며, 금형에서 꺼내거나 금형을 파손해 제품을 취출합니다. 주조 재료는 금속 외에도 에폭시, 콘크리트, 석고, 점토 등 두 가지 이상 성분 혼합 후 경화되는 냉간 경화 재료도 포함됩니다. 금속 주조는 7,000년 역사를 가진 공정으로 제조업과 미술 분야 모두에서 활용되어 왔습니다. 최초 주조품은 기원전 3200년경 이라크에서 발견된 구리
