알루미늄 주조 기법 종합 비교

알루미늄은 다양한 공정으로 성형할 수 있습니다.

• 주조(Casting)
• 압출(Extrusion)
• 단조(Forging)
• 압연(Rolling)

어떤 금속이든 주조는 모든 성형 공정 중 가장 범용적이며, 가장 다양한 부품을 만들어냅니다. 미국 에너지부에 따르면 전체 제조품의 90% 이상이 금속 주조품을 포함한다고 합니다.

다른 금속에 쓰이는 주조 기법을 알루미늄에도 적용할 수 있지만, 알루미늄에 가장 널리 쓰이는 방법은 영구 금형 주조, 그린샌드 주조, 다이캐스팅입니다.

영구 금형 주조

영구 금형 주조는 고융점 금속으로 재사용 금형을 만듭니다. 알루미늄 주조 시 금형은 주로 회주철이나 강철로 만듭니다. 금형 양 절반을 결합하고 예열한 뒤 레들로 용융 금속을 부어 채우고, 주조품을 꺼낼 만큼 굳을 때까지 대기합니다. 대부분 주조품이 굳자마자 꺼내 식히는데, 그렇지 않으면 비탄성 금형이 식으면서 수축하는 주조품에 결함을 유발할 수 있습니다. 주조품 분리 후 즉시 다음 사이클로 진입합니다.

영구 금형 주조 장점:

• 금형 재사용으로 초기 툴링비를 대량 생산으로 회수 가능
• 정밀 가공 금형 사용 시 높은 치수 정밀도 달성
• 높은 반복 재현성, 주조 간 준비 과정이 거의 없음

영구 금형 주조 단점:

• "영구" 금형도 영구적이지 않아 대량 생산 중 교체 필요할 수 있음
• 비탄성 금형이 주조품을 제때 꺼내지 않으면 수축 결함 유발
• 그린샌드 주조 대비 툴링 비용이 상대적으로 높음

그린샌드 주조

그린샌드 주조는 습윤 점토 결합 모래로 금형을 만드는 일반적인 모래 주조 방식입니다. 먼저 패턴 주위에 모래를 다져 금형 공동을 만듭니다. 패턴을 빼내고 금형 공동을 브레이스에 고정해 상·하형을 결합합니다(영구 금형 주조와 유사). 용융 금속을 주입하고 굳으면 금형을 깨서 주조품을 꺼냅니다. 탭·라이저 등 불필요 돌기를 그라인딩으로 제거해 마무리합니다. 많은 공장에서 그린샌드 모래의 높은 비율을 회수합니다.

그린샌드 주조 장점:

• 크기·중량 범위가 매우 넓어 거의 모든 부품 주조 가능
• 툴링·재료 비용이 매우 낮음

그린샌드 주조 단점:

• 타 주조법 대비 표면 조도가 거침
• 치수 정밀도도 타 주조법 대비 낮음

다이캐스팅

다이캐스팅(Die Casting)은 영구 금형 주조처럼 재사용 금속 금형을 쓰지만, 1회용 모래 금형을 쓰지 않습니다. 다이캐스팅에서는 용융 금속을 고압으로 금형에 주입합니다. 고압 덕분에 타 주조법보다 더 정교한 디테일과 우수한 표면 조도를 얻지만, 갇힌 공기 포켓으로 인해 다이캐스팅품 강도가 저하될 수 있습니다. 다이캐스팅은 소형 부품 대량 생산에 선호되지만, 다이캐스팅 장비 구조상 삽입 가능한 코어 종류가 제한돼 형상 복잡도에 제약이 있습니다.

다이캐스팅 장점:

• 더 정교한 디테일과 우수한 표면 조도로 주조 가능
• 다이(보통 고급 공구강 가공)가 타 금형보다 수명 김

다이캐스팅 단점:

• 초기 툴링 비용이 매우 높음
• 중공부가 많은 제품 등 형상 복잡도 제약 큼
• 기공 등 결함으로 전체 강도 저하 가능

알루미늄 주조 공법 비교

본 내용은 전자책 알루미늄 제조: 역사, 성형 기법 및 모범 사례(Manufacturing with Aluminum: History, Forming Techniques and Best Practices)에서 발췌했습니다. 아래에서 무료 다운로드하세요.