정밀 주조(인베스트먼트 캐스팅) 부품 제조 완벽 가이드

인베스트먼트 캐스팅 부품이란?

인베스트먼트 캐스팅 부품은 인베스트먼트 캐스팅 공정을 거쳐 제작된 제품으로, 보통 더 크거나 정교한 기계나 장치의 구성품이나 액세서리로 사용됩니다. 인베스트먼트 캐스팅 부품은 주철, 스테인리스강, 티타늄, 탄소강 등 철계 및 비철계 소재로 제작 가능합니다. 인베스트먼트 캐스팅의 능력은 다양한 소재 주조가 가능하고 복잡한 형상의 다양한 제품을 동시에 만들 수 있어 다른 주조 방식을 능가하며, 이는 인베스트먼트 캐스팅 부품의 다용도성을 높여줍니다.

다양한 소재 대응력 외에도 인베스트먼트 캐스팅 부품은 매우 넓은 중량 범위(수 그램에서 거의 1톤까지)로 제작 가능합니다. 이는 인베스트먼트 캐스팅 부품의 응용 분야를 더욱 확장시킵니다. 요약하자면, 가용 소재와 중량 범위가 모두 넓어 이 주조 방식은 다양한 구성품과 액세서리를 생산하는 산업에서 흔하고 실용적입니다.

인베스트먼트 캐스팅이란?

인베스트먼트 캐스팅은 로스트 왁스 주조라고도 합니다. 이름에서 알 수 있듯 왁스를 제거하는 과정을 통해 최종 제품을 주조하며, 제품(인베스트먼트 캐스팅 부품)은 요구사항에 따라 만든 왁스 몰드의 사실상 가상 프로토타입과 같습니다.

왁스가 제거되기 전, 왁스 몰드를 구성하는 공정들이 있습니다: 왁스 패턴 주조, 왁스 패턴 조립, 세라믹 쉘 구성, 왁스 조립체 제거. 이 공정들이 완료되면 왁스 패턴 조립체가 세라믹 쉘로 덮여 세라믹 몰드로 이송됩니다.

왁스 패턴 주조

이 공정에서 왁스는 인베스트먼트 캐스팅 부품의 부분 섹션인 여러 알루미늄 인젝션 다이에 부어집니다. 알루미늄 인젝션 다이 내 왁스가 응고되면 형성된 왁스 패턴을 다이에서 분리하여 다음 작업장으로 이송합니다.

왁스 패턴 조립

이 공정은 인베스트먼트 캐스팅 부품의 초기 형성이라고 볼 수 있습니다. 왁스 패턴들을 서로 부착하여 만든 조립체가 최종 제품의 프로토타입이 됩니다. 응고된 왁스 패턴을 뜨거운 쇠에 담가 서로 부착시키며 최종 프로토타입이 완성될 때까지 진행하는데, 이를 금속 공급 시스템이라고 부릅니다.

세라믹 쉘 구성

프로토타입이 만들어지면 슬러리라고 불리는 세라믹 용액에 담그고 샌드 스투코로 강화합니다. 원하는 두께가 달성될 때까지 이 공정을 여러 번 반복합니다. 슬러리와 샌드 스투코가 함침된 왁스 조립체가 약 5일간 건조되면 세라믹 쉘 구성이 완료됩니다.

왁스 조립체 제거

이 공정이 진정한 로스트 왁스 공정으로, 오토클레이브에서 왁스를 가열하여 녹여 세라믹 쉘 내부의 왁스를 제거하고 세라믹 쉘을 드러냅니다.

왁스 조립체가 제거되면 주조 공정이 이어집니다. 제거된 왁스 조립체는 인베스트먼트 캐스팅 부품의 프로토타입이므로, 세라믹 쉘 내부에 남은 공간은 용융 금속으로 채워집니다. 용융 금속이 몇 시간 후 냉각 경화되면 외부 세라믹 쉘을 깨뜨리고 인베스트먼트 캐스팅 부품의 거친 형태가 나타납니다. 이 공정에서 인베스트먼트 캐스팅 부품은 표면 마무리 연마 외에는 추가 가공이 거의 필요하지 않습니다. 거의 완성된 형태이기 때문입니다.

인베스트먼트 캐스팅 부품의 용도

인베스트먼트 캐스팅 부품 소재로는 주철, 스테인리스강, 티타늄, 탄소강, 철/알루미늄/니켈/코발트/티타늄/구리 기반 합금 등이 사용됩니다. 주철은 전도성이 있어 주철 또는 철 함유 합금으로 만든 부품은 전극 생산 등 전기 에너지 지향 가공 작업에 적합합니다.

스테인리스강 인베스트먼트 캐스팅 부품은 내열성과 내압성이 뛰어나 자동차, 항공우주, 의료 산업, 배관 및 펌핑 시스템에 널리 사용됩니다. 티타늄 또는 티타늄 합금 부품은 내식성이 좋아 물이나 기타 유체에 쉽게 부식되지 않아 차량 부품, 악기, 의료, 오일 및 가스 산업에 적용됩니다.

탄소강 또는 탄소 함유 합금 부품은 탄소 함량과 특성에 따라 저탄소강(< 0.20% C), 중탄소강(0.20~0.50% C), 고탄소강(> 0.50% C) 세 단계로 나뉩니다. 저탄소강은 탄소 함량이 가장 적지만 가열 후 인장 강도, 연성, 내마모성, 경도가 향상됩니다. 중탄소강은 더 많은 탄소를 함유해 위 특성이 더 강화되어 2차 가공이 가능합니다. 고탄소강은 가장 많은 탄소를 함유해 스프링이나 중장비 용도에 적합합니다.

인베스트먼트 캐스팅의 장점

인베스트먼트 캐스팅 부품의 무결성

최종 세라믹 쉘이 여러 왁스 패턴 조립으로 형성되므로 공정에 더 많은 시간과 노력이 들지만, 인베스트먼트 캐스팅 부품은 하나의 주조로 형성됩니다. 즉, 몰드의 여러 섹션을 결합하여 형성되지 않아 제품에 분할선이 남지 않습니다. 대신 인베스트먼트 캐스팅은 제품에 최적의 무결성을 제공합니다.

최종 제품의 광범위한 크기와 중량 범위

이 방식으로 주조 가능한 다양한 인베스트먼트 캐스팅 부품 덕분에, 인베스트먼트 캐스팅이 제작할 수 있는 제품의 크기와 중량 범위가 매우 넓습니다. 작은 구성품부터 더 크고 완전한 애플리케이션 부품까지 모두 제작 가능합니다.

복잡하거나 정교한 주조 부품 제작 가능

이는 인베스트먼트 캐스팅 부품의 형상과 관련됩니다. 인베스트먼트 캐스팅 공정이 다른 방식보다 상대적으로 더 복잡함에도 불구하고, 이 방식은 더 복잡하거나 정교한 부품 주조를 가능하게 하며, 이는 인베스트먼트 캐스팅의 최고의 장점 중 하나입니다.