금속 주물 설계 - 주물의 수명

품질과 가치를 위한 엔지니어링 금속 주물

좋은 금속 주조 설계는 원하는 모양을 생성하는 가장 단순한 주형을 만드는 것을 의미합니다. 이 과정은 고품질 주조에서 최고의 가치를 찾기 위해 금속과 주조 방법에 대한 전문 지식이 필요합니다.

최종 사용자는 종종 주조 금속 물체가 충격을 받았을 때 다양한 열 조건, 그리고 가장 중요한 것은 하중이 가해질 때 어떻게 동작하는지 알아야 합니다. 시간이 지남에 따라 휘거나 갈라지거나 변형됩니까? 이러한 기계적 요구 사항은 제품에 가장 적합한 금속 종류를 결정합니다. 금속 디자인은 미적 또는 기계적 이유로 특정 등급의 마감이 필요할 수도 있습니다. 엔지니어나 디자이너는 이러한 요구에 부응하기 위해 금속과 주조 방법을 선택하고 주조 공장에서 재료와 방법이 서로 어떻게 영향을 미치는지에 대한 경험을 바탕으로 디자인을 만듭니다. 액체, 냉각 및 고체 상태에서 금속의 거동을 아는 것은 생산 현장의 문제를 최소화하는 디자인을 만들 때 중요합니다.

금속 주조 설계의 변수

금속 ​​주조성

주조 설계의 결과에 영향을 미치는 네 가지 주요 금속 특성이 있습니다.

• 유동성 용융 상태에서 다양한 금속이 흐르는 용이성입니다. 금속이 액체 상태일수록 유동성이 높을수록 금형 내의 작은 세부 사항을 더 잘 포착할 수 있습니다.
• 수축 는 용융 금속이 액체 상태에서 냉각될 때 수축률입니다. 액체 수축은 금속이 처음 냉각되기 시작할 때의 수축률을 나타내고, 응고 수축은 금속이 액체에서 고체로 얼어붙기 시작하는 시점을 나타내며, 고체 수축은 금속이 경화될 때를 나타냅니다. 이러한 비율은 냉각 중에 발생할 수 있는 변형 및 결함을 예측할 수 있습니다. 디자인의 일부가 다른 부분보다 훨씬 빨리 동결되면 주조의 무결성에 문제가 생길 수 있습니다.
• 슬래그 또는 드로스 형성 주물 내 비금속 개재물의 존재 여부와 허용 가능한(표면) 또는 유해한(표면 아래) 위치를 설명합니다.
• 타는 온도 주어진 합금을 부을 수 있는 온도입니다. 금속이 뜨거울수록 더 많은 생산 문제가 발생합니다.

열전달

두 가지 다른 열 전달 속도는 금형 내에서 금속이 얼마나 빨리 응고되는지에 영향을 미칩니다. 하나는 금속 자체를 통한 열의 분산이고 다른 하나는 주물이 주형에 닿는 위치로부터의 열 전달 속도입니다. 이러한 비율은 주물을 통한 전체 온도 차이를 결정하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 주물 섹션에서 먼저 상태가 변경될 때 발생할 수 있는 차등 냉각을 결정하는 데 도움이 됩니다.

고화 패턴

일반적으로 주물은 주형에 닿는 부분에서 더 빨리 냉각되어 가장자리에서 안쪽으로 결정화됩니다. 주어진 금속의 결정화, 열 전달 및 수축률을 알면 엔지니어나 야금학자가 주조를 통한 결정화 패턴을 예측할 수 있습니다. 수축 문제를 최소화하려는 경우 이러한 응고 패턴을 염두에 두고 금형을 설계합니다. 금형의 일부는 냉각으로 냉각되어 섹션에서 더 빠른 수축을 생성할 수 있습니다. 주물의 다른 부분은 냉각 주물에 액체 금속을 천천히 공급하여 응고된 금속이 수축할 때 공동이 형성되는 것을 방지하는 라이저라고 하는 저장소에 연결될 수 있습니다.

모양 및 섹션 크기 변경

냉각 주조물의 핫스팟은 재료의 두께가 증가하는 곳에 형성될 수 있습니다. 가능하면 균일한 두께의 주물을 설계하는 것이 도움이 되지만, 이것이 불가능한 경우 설계는 벽의 기울기를 점진적으로 변경하여 변형을 최소화하고 모든 위치에서 최소 금속 두께가 유지되도록 할 수 있습니다.

섹션 간 접합부

섹션 사이 접합부의 날카로운 각도는 엔지니어가 주조 두께를 고려할 때 염두에 두는 영역입니다. 설계자가 주의하지 않는 한, 함께 모인 두 개 이상의 주물 섹션은 섹션이 만나는 지점에서 더 많은 양의 금속을 생성할 수 있습니다. 디자이너가 이러한 모서리를 매끄럽게 하여 날카로운 각도에서 멀어지게 하면 이 볼륨을 양쪽의 금속 볼륨과 더 일관성 있게 만들 수 있습니다.

금형 안정성

주형은 냉각되는 동안 금속의 거동을 처리할 수 있어야 합니다. 사용되는 금속에 따라 팽창, 수축 및 가스 배출(주입 중 주형에서 발생하여 응고 주물에 갇히는 가스)이 모두 가능합니다. 금형에 사용되는 재료는 파손이나 붕괴 없이 모든 상태에서 금속을 견딜 수 있어야 합니다.

표면 마감 기능

다른 성형 방법은 다른 마감재를 생산합니다. 제품에 미세한 마무리가 필요한 경우 성형 공정이 더 비쌉니다. 어떤 경우에는 정밀 마감이 제품의 일부에만 필요하고 주물의 일부는 성형되지 않은 후에 기계가공될 수 있습니다. 이러한 경우 금속은 쉽게 기계가공할 수 있어야 합니다. 매우 매끄러운 마감 처리는 더 집중적이어서 더 비싼 성형 공정에서 나오는 경향이 있지만 대형 물체의 경우 전체 표면을 가공하는 것보다 비용이 저렴합니다.

기타 금형 설계 고려 사항

좋은 주물을 좋은 가격에 생산하려면 디자이너는 값비싼 코어, 깊은 드래프트, 불규칙한 이형을 최소화하거나 제거해야 합니다.

초안

드래프트는 주물 수직 벽의 테이퍼를 나타냅니다. 이는 디자인 중인 대상의 "긍정적인" 이미지인 패턴을 금형 벽을 방해하지 않고 제거할 수 있도록 하기 위해 필요합니다.

코어

코어는 주물 내부에 의도적인 구멍이나 보이드를 만드는 데 사용됩니다. 그들은 성형 중에 타거나 나중에 흔들리도록 설계되었습니다. 이는 종종 생산 비용이 많이 들며 일부 설계에서는 주형의 "파팅 라인"이나 주물의 방향을 변경하여 피할 수 있습니다.

파팅 라인

금형의 두 반쪽이 만나는 곳에 분할선이 생성됩니다. 라이저와 게이트는 종종 파팅 라인을 따라 배치되며, 이로 인해 주물을 제거한 후 추가 재료를 제거하기 위해 추가 금속 가공이 필요할 수 있습니다. 일반적으로 얇고 평평한 파팅 라인으로 금속 누출이 있을 수 있습니다. 이를 플래시라고 하며 주조 후 플래시를 제거하는 것이 일반적인 단계입니다.

주물 디자인의 우수성

금속 주물을 설계할 때 재료와 방법 간의 관계를 이해하는 것은 품질과 가치가 있는 제품을 만드는 데 중요합니다. 금속과 금형 간의 종속성은 복잡합니다. 최종 제품에 필요한 기계적 특성을 아는 것은 필요한 금속에 영향을 미칩니다. 액체, 냉각 및 고체 상태에서 금속의 거동은 금형의 요구 사항 중 일부를 결정합니다. 예를 들어, 유동성이 적은 금속은 세부 사항이 적은 몰드에서 더 잘 작동할 수 있습니다. 냉각 시 매우 부서지기 쉬운 금속은 치핑이 발생하기 쉬운 날카로운 모서리가 있는 설계에 덜 적합할 수 있습니다. 요구되는 녹는 온도는 주조 공정의 문제를 결정하기도 합니다. 예를 들어 강철의 녹는점이 높으면 주조 공정 전반에 걸쳐 더 높은 수준의 모니터링과 정밀도가 필요합니다. 디자이너, 엔지니어, 금속 세공인 간의 경험과 커뮤니케이션은 가장 저렴한 가격으로 우수한 제품을 만드는 데 도움이 됩니다.

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