제조공정
산업 제조
금속 주조는 금형의 빈 공간을 액체 금속으로 채워 모양(주물)을 만드는 공정입니다. 주물 금속 제품은 뛰어난 강도와 내구성을 제공하여 농업, 자동차, 철도, 가전 제품, 건축 건축, 조선, 석유 및 가스 추출, 수처리, 임업 및 광업과 관련된 산업의 중장비 응용 분야에 유용합니다. 소수입니다.
공급업체 파운드리를 인증하고 금속 주물을 주문하는 것은 시간이 많이 걸리는 시련일 수 있지만 반드시 그래야 하는 것은 아닙니다. 견적 및 캐스팅 프로세스를 이해하면 값비싼 실수를 피할 수 있습니다. 공급업체 파운드리와 명확하고 철저한 의사 소통을 통해 잘 설계되고 경제적인 최종 제품을 얻을 수 있습니다.
주물에 대한 견적을 요청하는 목적은 구매한 주물 비용, 품질 및 납기 간의 최적의 균형을 설정하기 위한 것입니다. 인용된 가장 낮은 가격을 자동으로 선택하고 싶을 수 있지만 그렇게 하면 배송이 지연되거나 주조 품질이 저하될 수 있습니다. 둘 다 장기적으로 더 비쌀 수 있습니다.
정통한 고객은 도면, 사양 및 처리 요구 사항에 대한 예외는 물론 툴링 요구 사항, 허용 오차 및 마감 허용치를 포함하여 수신된 견적의 모든 조항을 저울질해야 합니다. 기계 작업 감소, 배송 조건 개선, 공급업체 주조 경험 및 신뢰성과 같은 기타 요인은 실제 비용 대 주물의 가치를 결정하는 데 특히 중요합니다.
주조 금속 부품은 주조 공정을 최대한 활용하도록 설계해야 합니다. 효율적이고 비용에 민감한 생산을 위해 주조 설계는 원하는 물리적 특성, 순 형태 요구 사항 및 외관을 얻을 수 있는 가장 단순한 생산 방법을 선택해야 합니다.
견적 요청 시 필요한 부품의 정확한 치수를 설명하는 도면이 포함되어야 합니다.
파운드리 프로세스 및/또는 공급업체 파운드리와의 커뮤니케이션을 이해하면 파운드리의 관점에서 가장 비용 효율적인 설계를 결정하는 데 도움이 되는 몇 가지 주요 설계 구성 요소가 있습니다.
모든 주물에는 강도와 강성에 따라 결정되는 최소 두께가 있습니다. 사양보다 얇은 디자인은 프로젝트를 캐스팅할 수 없게 만들 수 있습니다. 성공하려면 주물 설계에서 액화 금속이 더 얇은 부분의 주형을 채울 수 있어야 합니다.
액화(용해) 금속은 매우 빠른 속도로 냉각됩니다. 금형 게이트에서 멀리 떨어진 얇은 섹션에 들어가기에는 너무 빨리 냉각될 수 있습니다. 일반적으로 디자인은 기존 프로세스를 사용할 때 6mm(0.25인치)보다 얇은 영역을 가지지 않아야 합니다. 인베스트먼트 주조는 더 큰 자유도를 허용하고 벽 두께는 0.030인치(0.76mm)까지 낮아질 수 있습니다.
"드래프트"라는 용어는 패턴의 수직면에 테이퍼를 나타냅니다. 금형 벽을 방해하지 않고 금형에서 패턴을 추출하려면 드래프트가 필요합니다. 이러한 각도의 제한을 무시하면 주물에서 제거할 때 금형이 찢어집니다.
몇 가지 요인이 각 주물에 필요한 드래프트의 양에 영향을 미칩니다. 제조 공정, 주물 크기, 성형이 손으로 수행되는지 또는 기계로 수행되는지 여부는 모두 필요한 드래프트 정도를 변경합니다. 기계 성형 주물에는 더 적은 드래프트가 필요합니다. 그러나 녹색 모래 주형으로 생산된 주물은 평소보다 더 많은 드래프트가 필요합니다. 일반적인 경험 법칙은 피트당 3/16인치(약 1.5도)의 드래프트를 허용하는 것입니다.
코어는 주물 내부에 주물 조각에 의해 생성된 빈 공간입니다. 패턴만으로는 공간이나 캐비티를 만들 수 없을 때 코어가 필요합니다. 코어를 사용하면 드래프트가 필요하지 않을 수 있지만 주조 비용이 추가되므로 사용을 제한해야 합니다.
세 가지 요소가 주물에 넣을 수 있는 코어의 최소 직경에 영향을 줍니다.
하나의 평면에서 절단하면 패턴 생산과 금형 생산이 용이합니다. 직선 파팅 라인(한 평면에 파팅 라인 포함)이 있는 패턴은 불규칙한 파팅 라인이 있는 패턴보다 더 쉽고 저렴한 비용으로 생성될 수 있습니다. 대칭인 주물 모양은 쉽게 구분선을 나타냅니다. 이러한 주물 설계는 성형 및 코어링을 단순화하며 가능한 모든 곳에서 사용해야 합니다. 그들은 항상 금형에서 최소한의 수작업이 필요하고 주조 마감을 개선하며 비용을 절감하는 "분할 패턴"(별도의 코프 및 드래그)으로 만들어야 합니다.
코어는 패턴만으로는 만들 수 없는 구멍과 구멍을 만들기 위해 금형 내부에 배치된 별도의 조각(종종 주물 모래로 만들어짐)입니다. 주조의 최종 비용을 줄이려면 필요한 코어 수를 제거하거나 줄이기 위해 설계에서 모든 시도를 해야 합니다.
강철 주물에 성공적으로 사용할 수 있는 코어의 최소 직경은 세 가지 요소에 따라 달라집니다.
코어를 둘러싼 금속 섹션의 두께,
코어의 길이,
공급업체 파운드리에서 사용하는 특별 예방 조치 및 절차
코어가 받는 불리한 열 조건은 코어를 둘러싼 금속 두께가 증가하고 코어 직경이 감소함에 따라 심각도가 증가합니다. 무거운 부분에서 증가하는 열량은 코어를 통해 분산되어야 합니다. 열 조건의 심각성이 증가함에 따라 주물 세척 및 코어 제거가 훨씬 더 어렵고 비용이 많이 듭니다.
코어를 둘러싸는 금속 섹션의 두께와 코어의 길이는 둘 다 부력에 의해 코어에 유도된 굽힘 응력에 영향을 미치므로 공급업체 주조소가 필요한 공차를 얻는 능력에 영향을 줍니다. 코어의 크기가 충분히 크면 막대를 사용하여 코어를 강화할 수 있습니다. 당연히 금속 두께와 코어 길이가 증가함에 따라 굽힘 응력에 저항하는 데 필요한 보강재의 양도 증가합니다. 따라서 추가 보강을 수용하려면 최소 직경 코어도 증가해야 합니다.
주조 공동에서 코어를 제거하는 비용은 청소할 영역에 접근할 수 없을 때 엄청나게 커질 수 있습니다. 주조 설계는 코어를 제거할 수 있을 만큼 충분히 큰 구멍을 제공해야 합니다.
주물에서 접근하기 어려운 영역은 코어를 제거하기 어렵게 만들고 프로젝트의 경제적 타당성에 영향을 줍니다. 주물은 항상 코어를 제거할 수 있을 만큼 충분히 큰 구멍을 갖도록 설계해야 합니다.
주물은 달리 명시되지 않는 한 일반적으로 가공되지 않은 주조된 표면과 함께 배송됩니다. 주조 공정을 활용하려면 공급업체 주조소에서 최종적으로 가공할 표면(자세한 내용은 아래 "8. 가공" 참조)과 기준점이 어디에 있는지 알아야 합니다. 도면이 제공될 때 허용되는 치수 공차가 표시되어야 합니다. 허용 오차는 일반적으로 공급업체 파운드리와 고객 간에 합의됩니다.
주물 설계를 최적화하려면 고객의 설계 엔지니어와 공급업체 파운드리 간의 긴밀한 협력이 필수적입니다. 모든 주조 설계는 주조 프로젝트의 타당성을 결정하기 위해 생산 전에 주조 전문가에게 확인되어야 합니다.
생산할 주물 수 또는 실행 길이를 명확하게 명시해야 합니다. 주문 수량은 가격에 상당한 영향을 미치며, 더 긴 실행은 주조당 비용이 낮아집니다.
필요한 부품의 양은 사소한 고려 사항이 아닙니다. 부품의 프로젝트 소비에 따라 필요한 툴링 유형이 결정될 뿐만 아니라 생산량 요구 사항을 충족하는 특정 파운드리의 기능도 정의됩니다.
많은 주조 공장은 단기, 단기 "작업" 작업 생산을 전문으로 하는 반면 다른 주조 공장은 대량 생산에 중점을 둡니다. 초기에 요구 사항을 정의하면 올바른 생산 시설과 의사 소통하는 데 도움이 됩니다.
산업 표준 사양은 주조 고객에게 거의 모든 주조 응용 프로그램에 대한 기준을 설정하는 데 필요한 도구를 제공합니다. 이러한 사양은 고객의 기술 직원이 요구할 수 있는 특별한 요구 사항을 배제하지 않습니다. 표준 사양과의 차이는 오해, 더 높은 비용 및 잠재적 공급업체 파운드리의 실격을 초래할 수 있습니다. 사양 요구 사항의 본문에 있는 조항에 예외가 적용되는 경우(사양의 추가 요구 사항에 대한 예외를 적용하는 것과 반대), 결과 주조는 해당 사양을 준수하도록 유지할 수 없습니다.
주조할 정확한 금속 합금은 ASTM과 같은 국제적으로 인정된 표준을 사용하여 지정해야 합니다. 주물은 철(철 기반) 및 비철(철 기반 아님)의 두 가지 금속 범주로 생산됩니다.
주강은 가장 일반적인 철 주조 금속이지만 원하는 물성에 따라 스테인리스강, 가단성 철, 연성 철 등 다른 금속을 사용할 수 있습니다. 알루미늄과 구리는 주조에 사용되는 가장 일반적인 비철금속입니다.
기계적 특성은 별도로 주조하거나 주물에 부착된 시험 막대를 사용하여 확인할 수 있습니다. 얻은 기계적 물성은 금속의 품질을 나타내지만 열처리 중 응고 조건과 냉각 속도의 영향을 받는 주물 자체의 속성을 나타내지는 않습니다. 이는 차례로 주물의 두께, 크기 및 모양에 영향을 받습니다. . 일부 등급의 경화 능력은 필요한 기계적 특성을 얻을 수 있는 최대 크기를 제한할 수 있습니다.
열처리는 특정 합금의 특성을 표준화, 균질화 및 향상시키는 데 사용됩니다. 많은 합금의 경우 열처리는 최종 주조 제품에서 지정된 최소 물리적 특성을 확보하기 위해 사용되는 일상적인 프로세스입니다. 열처리 단계의 일관성과 품질을 보장하기 위해 온도 제어 장치와 첨단 온도 기록 장비까지 현대적인 열처리 용광로에서 일상적으로 발견됩니다.
경우에 따라 특수 열처리(예:화염 경화, 케이스 경화 등)가 공급업체 주조소에서 수행할 추가 프로세스로 지정될 수 있습니다.
금속 성분의 건전성은 모래 개재물, 슬래그 개재물, 거대 다공성 및 수축과 같은 불순물 및/또는 불연속성이 없는 수준을 나타냅니다. 결함이 없는 주물을 생산하는 것은 불가능하며 다양한 정도의 결함이 있는 주물만 생산할 수 있습니다. 주물의 승인 또는 거부는 고객의 공식 엔지니어링 요구 사항을 기반으로 하는 부품 검사(ASTM과 같은 국제적으로 인정된 표준에 따라)를 통해 결정됩니다. 승인 및 거부 기준은 생산 전에 공급업체 파운드리와 고객 간의 합의에 의해 정의됩니다. 이러한 기준은 주조 비용과 사용된 생산 공정 모두에 영향을 미칩니다.
생산 후 모든 주물은 사양의 요구 사항을 충족하는지 확인하기 위해 테스트해야 합니다. 주물은 또한 치수 정확도, 표면 마감 상태, 물리적 특성, 내부 건전성 및 균열에 대해 검사됩니다. 많은 애플리케이션에서 테스트는 필수입니다. 재료 사양 또는 기타 일반 요구 사항이 충족되는지 확인하기 위해 추가 테스트가 필요할 수 있습니다.
테스트 및 승인 기준은 생산 전에 명확하게 전달되고 동의되어야 합니다. 더 엄격한 테스트 조건은 전체 비용을 증가시킵니다. 비용 효율성을 유지하려면 테스트 및 승인 조건이 각 애플리케이션의 정확한 요구 사항을 기반으로 해야 합니다.
주물을 검사하는 데 사용되는 테스트에는 파괴 테스트와 비파괴 테스트의 두 가지 유형이 있습니다.
파괴 테스트는 필요한 부품 외에 별도의 테스트 캐스팅이 필요합니다. 그런 다음 테스트 주물은 내부 건전성(개재물의 부피, 수축 또는 가스 존재)을 시각적으로 확인하기 위해 파괴됩니다. 파괴 테스트는 테스트된 부품의 상태만 알려주고 테스트되지 않은 다른 부품이 정상인지 보장하지는 않지만 실제로 널리 사용됩니다. 테스트 주물이 합격하면 같은 방식으로 제작된 주물이 동일한 수준의 건전성을 나타낸다는 가정 하에 생산을 진행할 수 있습니다.
비파괴 검사 방법을 주물 자체에 적용하여 제품의 손상 없이 내부 및 외부의 건전함을 검증합니다. 방법에는 육안 검사, 치수 검사, 액체 염료 침투 검사(LPI), 자분탐상 검사(MPI), 초음파 검사(UT) 및 방사선 검사(X-Ray)가 포함됩니다.
검사가 완료된 후 검사 및 승인된 주물을 그대로 사용하여 고객에게 배송하는 경우가 있지만 더 자주 추가 처리가 필요합니다. 여기에는 특수 열처리, 도장, 방청유, 기타 표면 처리(예:용융 아연 도금) 및 기계 가공이 포함될 수 있습니다.
모든 주조의 중요한 비용 구성 요소는 재료입니다. 주물의 무게가 높을수록 해당 주물의 재료 비용이 높아집니다. 해당 부품에 대한 자세한 중량 데이터를 주조소에 제공할수록 더 정확하고 신뢰할 수 있는 가격 계산이 가능합니다.
주조 공장은 주물의 순 중량(결과)에만 관심이 있는 것이 아닙니다. 그들은 주로 주조물의 총 중량에 대해 걱정합니다. 총 중량은 생성된 주물로 구성된 주형을 채우는 데 필요한 용융 금속의 중량과 주조 공정에서 양호한 주조 결과를 보장하는 데 필요한 모든 공급 재료(게이트, 라이저 등)의 중량으로 측정됩니다. 주조소의 주조 가격은 주조 수율(주조 공정의 효율성과 결과 주물의 무게를 주형에 붓는 공급 금속의 무게로 나눈 값)에 의해 크게 영향을 받습니다.
틀을 만들기 위해서는 패턴이 필요하고, 패턴 메이킹은 패턴을 만들기 위한 과정이자 거래입니다. 패턴은 주물의 형태이기 때문에 주물은 그것이 만들어지는 패턴보다 나을 수 없습니다. 정밀한 공차 또는 매끄러운 주조 마감이 필요한 경우 패턴을 신중하게 설계, 구성 및 마감하는 것이 특히 중요합니다.
패턴 장비 설계와 그에 따른 비용은 고객과 공급업체 파운드리 간에 오해의 주요 원인이 될 수 있습니다. 기존/구식 설비가 있음에도 불구하고 파운드리의 생산 기계에 맞는 새로운 패턴 장비를 구축해야 하는 필요성, 하프 코어 박스 대신 풀 스플릿 코어 박스가 필요함, 목재 패턴 대신 금속 패턴을 생산해야 하는 필요성 , 및/또는 느슨한 패턴 사용보다 장착된 패턴 요구 사항은 장비 비용에 영향을 미치는 많은 논의 영역 중 일부에 불과합니다. 변함없이 가장 낮은 주조 비용과 최고의 주조 품질은 가장 높은 패턴 비용을 발생시키는 더 정교한 패턴 장비에서 진화합니다.
불필요한 여분의 재료를 기계적으로 제거하는 과정을 머시닝이라고 하며, 높은 수준의 치수 정확도가 필요한 경우 필수적인 프로세스입니다. 따라서 특히 주조된 부품이나 제품의 공차가 엄격할 때 필요할 때 가공 여유를 위해 일정량의 추가 재료를 할당해야 합니다.
공차는 주어진 생산 방법에 대해 달성할 수 있는 치수 정확도를 나타냅니다. 금형 팽창, 응고 수축 및 열 수축은 모두 생사 주조 공정에서 완성된 부품의 공차에 영향을 미칩니다. 따라서 주조 부품의 공차에는 한계가 있습니다. 더 엄격한 공차가 필요한 경우 후속 가공이 일반적으로 사용됩니다.
모든 공급업체 파운드리에서 자체 가공을 제공하는 것은 아니지만 부품에 대한 특정 요구 사항을 충족하기 위해 가공을 통해 변형할 수 있는 주물 제품을 생산하는 책임이 있습니다. 이 목표를 달성하려면 고객의 엔지니어링 및 구매 직원과 주조 생산자 사이에 긴밀한 관계가 유지되어야 합니다. 협력적 접근 방식에서는 다음 사항을 고려해야 합니다.
모든 주조 설계는 처음 생산될 때 모든 가공 요구 사항을 충족할 수 있는지 여부를 확인하기 위해 확인해야 합니다. 이를 수행하는 한 가지 방법은 샘플 주조의 전체 레이아웃을 만들고 가공 절차가 필요한 모든 표면에 적절한 가공 재고 여유가 있는지 확인하는 것입니다.
더 단순한 디자인의 경우 주물 전체 레이아웃이 필요하지 않을 수 있습니다. 그러나 가공 치수가 더 복잡한 다른 경우에는 주조를 철저히 검사하는 것이 좋습니다. 이것은 목표 지점을 고안하고 모든 가공된 표면을 나타내는 선을 표시하여 수행할 수 있으므로 모든 생산 단계에서 일관성을 보장합니다.
납품 및 수요 요구 사항에 대한 커뮤니케이션은 단기 및 장기 요구 사항을 모두 충족할 수 있는 적합한 매장을 찾는 데 필수적입니다.
위의 다른 모든 고려 사항 외에도 고객과 공급 업체 모두 생산 일정 요구 사항을 알고 있어야 합니다. 예를 들어, 고객이 6주 안에 생산 부품을 배송해야 하는 경우 그러한 작업에 대해 견적을 제시할 수 있는 파운드리의 수를 크게 제한할 수 있습니다. 반대로, 고객이 세부적이고 장기적인 요구 사항을 검토하기 위해 관심 있는 파운드리를 찾고 있는 경우(예:주문당 150개 로트에서 생산되는 부품 "x"의 연간 600개, 초기 생산 실행은 2018년 7월 1일 이전에 필요함) 지금부터 6개월), 관심을 갖고 필요 사항을 해결할 수 있는 더 많은 당사자를 찾을 수 있습니다.
견적 요청은 필요한 배송 날짜보다 훨씬 이전에 이루어져야 합니다. 금속 주조 공정의 복잡성으로 인해 프로젝트 리드 타임이 최대 24주까지 소요될 수 있으므로 주조가 주문되면 전체 생산 및 배송이 완료됩니다. 이 시간에는 상업적 고려 사항(재무 관리), 패턴 및 도구 제작, 샘플링, 검사, 패턴 변경, (전체) 생산 설정, 생산, 후반 작업 프로세스 등이 포함될 수 있습니다.
금속 주조 프로젝트의 성공적인 아웃소싱을 위해서는 협력적인 노력이 필수적입니다. 공급업체 파운드리는 설계 초기 단계부터 제조 및 제품 납품에 이르기까지 참여해야 합니다.
공급업체 파운드리가 견적 요청을 검토하면 고객과 협력하여 모든 비용을 평가하고 제품 목표를 결정합니다. 파운드리 전문가가 생산 전에 프로젝트를 평가하고 가장 경제적인 솔루션을 달성하기 위한 최상의 재료와 방법을 추천하므로 좋은 계획은 파운드리와 고객 모두에게 이익이 됩니다.
주조소에 주조 요구 사항에 대해 가능한 가장 정확하고 상세한 정보를 제공함으로써 고객은 이해 관계자로부터 많은 피드백, 질문 및 세부 사항이 확인되면 가격 책정을 기대할 수 있습니다. 적절한 준비는 주문 프로세스를 간소화하여 시간을 절약하고 제품 오류 가능성을 줄입니다.
제조공정
용접 및 맞춤형 금속 제조 분야의 경력은 단순한 직업 그 이상입니다. Swanton Welding 팀에 합류하는 순간부터 실무 교육을 받고 경력을 발전시키는 데 필요한 인증을 취득할 수 있는 기회를 갖게 됩니다. 많은 청년들이 대학에 가고 싶은 마음이 들겠지만, 어떤 이들은 그 생각을 두려워합니다. 향후 4년을 교실에 앉아 보낼 전망에 대해 크게 흥분하지 않는 고등학교 졸업생이 많이 있습니다. 대신, 그들은 직업의 도구와 기술을 배우면서 생계를 꾸릴 수 있는 직업을 찾고자 합니다. 수년에 걸쳐 숙련된 상인으로서의 경력은 학자금
맞춤형 저장 탱크를 제작하는 데에는 몇 가지 요소가 있습니다. 선택한 금속 제작 공장은 프로젝트의 의도된 최종 용도, 필요한 치수 및 기능뿐만 아니라 프로젝트에 사용할 올바른 강종을 알고 싶어할 것입니다. 저장 탱크 및 부속품을 위한 맞춤형 금속 제작이 필요한 경우 프로젝트의 모든 요구 사항을 충족할 수 있는 제작 파트너가 필요합니다. 다양한 탱크 사용 가능 저장 탱크 제조에 사용되는 가장 보편적인 강철은 탄소강 또는 스테인리스강입니다. 탄소강은 낮음, 중간 또는 높음으로 제공되며 스테인리스강에는 오스테나이트계, 페라이트계, 마