주조 (casting) 와 주물이란 무엇인가?

목차

 

주조 사진

주조란

주조는 금속과 같은 액체 재료를 주형에 부어 응고시키는 제조 공정입니다. 금형은 주조할 부품의 물리적 모델인 패턴을 사용하여 생성됩니다. 이 패턴은 최종 주조 제품을 생산하기 위해 용융된 재료로 채워질 금형의 네거티브 공간인 금형 캐비티를 만드는 데 사용됩니다.

사형 주조, 인베스트먼트 주조 및 다이캐스팅을 포함한 여러 유형의 주조 공정이 있습니다. 모래 주조는 패턴을 모래층에 눌러 주형을 만드는 공정입니다. 인베스트먼트 주조는 패턴을 내화 재료로 코팅하고 고운 모래 슬러리로 둘러싸는 공정입니다. 그런 다음 금형을 가열하여 패턴을 태우고 모래를 굳힙니다. 다이캐스팅은 금속으로 만들어진 주형에 쇳물을 고압으로 주입하는 공정이다.

주조는 자동차 부품, 기계 부품, 보석 등 다양한 제품을 생산하는 데 사용됩니다. 복잡하고 세밀한 부품을 대량으로 생산할 수 있는 다재다능하고 효율적인 제조 공정입니다.

주물이란

주물은 액체 재료를 주형에 부어 응고시키는 주조 공정을 사용하여 생산되는 제품입니다. 주물은 금속, 플라스틱 및 콘크리트를 포함한 다양한 재료로 만들 수 있습니다. 최종 주조물의 특성은 사용된 재료와 온도 및 냉각 속도와 같은 주조 조건에 따라 달라집니다.

주물은 자동차, 항공 우주 및 건설을 포함한 광범위한 산업 분야에서 사용됩니다. 기계 부품, 자동차 부품, 장식품 등 다양한 제품을 생산하는 데 사용됩니다. 주물은 다양한 모양과 크기로 제작할 수 있으며, 복잡하고 세밀한 특징을 가지도록 설계할 수 있습니다.

사형 주조, 인베스트먼트 주조 및 다이캐스팅을 포함한 여러 유형의 주조 공정이 있습니다. 각 프로세스에는 고유한 장점과 한계가 있으며 프로세스 선택은 최종 제품의 특성과 필요한 생산량에 따라 달라집니다.

모래 주형 재료

모래 주형 재료 사진

사형 재료는 모래 주조 공정에서 금형을 만드는 데 사용되는 세분화된 재료입니다. 모래 주형 재료는 응집력 있는 덩어리를 형성하기 위해 함께 혼합되는 모래, 점토 및 기타 바인더의 미세한 입자로 구성됩니다. 모래 주형 재료는 주조할 부품의 물리적 모델인 패턴 주위에 채워집니다. 이 패턴은 최종 주조 제품을 생산하기 위해 용융된 재료로 채워질 금형의 네거티브 공간인 금형 캐비티를 만드는 데 사용됩니다.

녹색 모래, 마른 모래 및 양토 모래를 포함하여 여러 유형의 모래 주형 재료가 있습니다. 녹색 모래는 모래, 점토 및 물의 혼합물로 만들어진 축축한 모래 주형 재료입니다. 가장 일반적인 유형의 모래 금형 재료이며 광범위한 응용 분야에 사용됩니다. 마른 모래는 모래와 다른 바인더의 혼합물로 만들어진 마른 모래 주형 재료입니다. 견고하고 안정적인 금형이 요구되는 대형 주물에 사용됩니다. 양토 모래는 모래, 점토 및 기타 유기 물질의 혼합물로 만들어진 모래 주형 재료입니다. 섬세하고 매끄러운 마무리가 요구되는 복잡하고 세밀한 주물에 사용됩니다.

주물사의 종류

주물사라고도 하는 주물사는 모래 주조 공정에서 주형을 만드는 데 사용되는 과립형 재료입니다. 주물 모래는 응집력 있는 덩어리를 형성하기 위해 함께 혼합되는 모래, 점토 및 기타 바인더의 미세한 입자로 구성됩니다. 입자 크기 및 구성과 같은 주물사의 특성은 최종 주물의 특성에 영향을 미칩니다.

다음과 같은 여러 유형의 주물 모래가 있습니다.

녹색 모래: 녹색 모래는 모래, 점토 및 물의 혼합물로 만들어진 축축한 모래 주형 재료입니다. 가장 일반적인 유형의 주물 모래이며 광범위한 응용 분야에 사용됩니다.

마른 모래: 마른 모래는 모래와 다른 바인더의 혼합물로 만들어진 마른 모래 주형 재료입니다. 견고하고 안정적인 금형이 요구되는 대형 주물에 사용됩니다.

양토: 양토 모래는 모래, 점토 및 기타 유기 물질의 혼합물로 만들어진 모래 주형 재료입니다. 섬세하고 매끄러운 마무리가 요구되는 복잡하고 세밀한 주물에 사용됩니다.

크로마이트 모래: 크로마이트 모래는 크롬 및 기타 금속이 많은 검은 모래입니다. 그것은 주조 공장에서 내화 재료로 사용되며 고온 및 마모에 강합니다.

지르콘 모래: 지르콘 모래는 산화지르코늄 함량이 높은 백사장입니다. 그것은 주조 공장에서 내화 재료로 사용되며 고온 및 마모에 강합니다.

주물사의 노화 현상

주물사의 노화 현상은 시간이 지남에 따라 모래의 특성에서 발생하는 변화를 말합니다. 주물 모래는 모래 주조 공정에서 주형을 만드는 데 사용되는 모래, 점토 및 기타 바인더의 미세한 입자가 혼합된 것입니다. 모래가 처음 혼합되면 수분 함량, 투과성 및 가소성과 같은 특정 특성이 있습니다. 이러한 특성은 환경의 습도 및 온도, 모래 내에서 발생하는 화학 반응 및 모래에 가해지는 기계적 힘과 같은 다양한 요인으로 인해 시간이 지남에 따라 변할 수 있습니다.

주물사의 노화 현상은 생산된 주물의 품질과 일관성에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 모래가 너무 건조하거나 너무 젖으면 제대로 흐르지 않고 결함이 있는 주물이 생성될 수 있습니다. 모래가 너무 단단하거나 너무 부드러워지면 주형 공동의 모양을 유지할 수 없고 왜곡되거나 잘못된 치수의 주물이 생성될 수 있습니다. 모래가 주조 공정에 사용하기에 적합한지 확인하려면 모래의 노화를 모니터링하고 제어하는 것이 중요합니다. 이것은 통제된 환경에서 모래를 저장하고 모래의 원하는 특성을 유지하기 위해 필요에 따라 수분 또는 기타 화학 물질을 추가하여 수행할 수 있습니다.

주물사의 재생처리 방법

주물사의 재생 과정에는 사용된 모래를 재생시켜 주물 공정에서 재사용할 수 있도록 하는 작업이 포함됩니다. 주조 모래는 모래 주조 공정에서 주형을 만드는 데 사용되는 세분화된 재료입니다. 주물 생산에 사용된 모래는 일반적으로 모래를 재사용하기 전에 제거해야 하는 금속, 슬래그 및 기타 물질로 오염됩니다.

다음을 포함하여 주물사를 재생하는 데 사용할 수 있는 몇 가지 방법이 있습니다.

기계적 마모: 이 방법은 모래 알갱이 표면에서 오염 물질을 제거하기 위해 금속 공 또는 기타 연마 매체로 모래를 텀블링하는 것을 포함합니다.

열 매립: 이 방법은 모래를 고온으로 가열하여 오염 물질 및 기타 유기물을 태워 없애는 것을 포함합니다.

화학적 매립: 이 방법은 모래를 화학 물질로 처리하여 오염 물질을 용해시키거나 용해시키는 것을 포함합니다.

습식 매립: 이 방법은 오염 물질을 제거하기 위해 물로 모래를 씻는 것을 포함합니다.

재생 방법의 선택은 모래에 존재하는 오염 물질의 유형과 재생된 모래의 원하는 특성에 따라 다릅니다. 재생된 모래는 일반적으로 주조 공정에 사용하기 위해 필요한 사양을 충족하는지 확인하기 위해 선별 및 분류됩니다.

주물사 처리용 기계 종류

다음을 포함하여 주물 모래 처리에 사용되는 여러 유형의 기계가 있습니다.

샌드 뮬러: 모래, 점토 및 기타 첨가제를 혼합하고 교반하여 균일한 혼합물을 만듭니다.

샌드 믹서: 모래, 점토 및 기타 첨가제를 혼합하여 균일한 혼합물을 만듭니다.

모래 회수 시스템: 사용된 모래에서 바인더를 제거하여 재사용할 수 있습니다.

모래 냉각기: 모래 주형 표면에 물을 순환시켜 뜨겁고 갓 부은 금속의 온도를 낮춥니다.

샌드 블라스팅 장비: 몰드와 코어를 청소하고 표면을 재포장하는 데 사용됩니다.

모래 시험 장비: 이것은 모래의 특성을 측정하고 주물 공장에서 사용하기 위해 필요한 사양을 충족하는지 확인하는 데 사용됩니다.

모래 건조기: 모래를 씻어서 재사용할 수 있도록 준비한 후 모래를 건조시킵니다.

 

주물사 시험법

다음을 포함하여 주물 모래의 특성을 평가하는 데 일반적으로 사용되는 몇 가지 테스트 방법이 있습니다.

투과성 테스트: 모래가 가스를 통과할 수 있는 능력을 측정합니다.

압축 강도 테스트: 하중을 받는 상태에서 변형에 저항하는 모래의 능력을 측정합니다.

전단 강도 테스트: 이것은 전단력을 받을 때 변형에 저항하는 모래의 능력을 측정합니다.

마모 테스트: 마모 및 침식에 대한 모래의 저항을 측정합니다.

점토 함량 시험: 이것은 모래에 존재하는 점토의 양을 측정합니다.

pH 테스트: 이것은 모래의 산도 또는 염기도를 측정합니다.

수분 함량 테스트: 이것은 모래에 존재하는 물의 양을 측정합니다.

체 분석 테스트: 모래 입자의 크기 분포를 측정합니다.

마손도 시험: 모래가 기계적 응력을 받을 때 부서지거나 부스러지는 경향을 측정합니다.

투과성 흐름 테스트: 이것은 모래를 통과하는 공기 또는 기타 가스의 흐름 속도를 측정합니다.

주형용 공구 종류

다음을 포함하여 금속 주조 금형을 만드는 과정에서 사용되는 여러 유형의 금형 도구가 있습니다.

패턴: 원하는 주물의 모양을 만드는 데 사용됩니다.

코어: 이들은 주조에서 내부 캐비티 및 기능을 생성하는 데 사용됩니다.

주형: 패턴과 코어를 사용하여 생성되는 주물에 대한 부정적인 인상입니다.

코어 상자: 금형의 코어를 만드는 데 사용됩니다.

플라스크: 성형 공정 중에 주물사를 제자리에 고정하는 프레임 또는 상자입니다.

Chills: 이것은 주물의 냉각 속도를 제어하는 데 도움이 되도록 금형에 배치되는 금속 블록입니다.

스프루: 이것은 용융 금속이 금형에 부어지는 통로입니다.

러너: 스프루를 주물에 연결하는 채널입니다.

라이저: 주물이 응고되는 동안 수축을 보상하는 데 사용되는 용융 금속 저장소입니다.

게이팅 시스템: 이것은 용융 금속의 흐름을 금형으로 안내하는 채널 네트워크입니다.

주형 제작법

다음을 포함하여 금속 주조용 주형을 만드는 데 사용할 수 있는 몇 가지 방법이 있습니다.

생사 주조: 이 방법은 모래, 점토 및 물의 혼합물을 사용하여 주형을 만듭니다. 패턴을 모래에 눌러 주형 구멍을 만든 다음 주형을 건조시키거나 구워서 굳힙니다.

건조 모래 주조: 이 방법은 주형을 만들기 위해 결합제와 혼합된 건조 모래를 사용합니다. 패턴을 모래에 눌러 금형 구멍을 만든 다음 열이나 화학 물질을 사용하여 금형을 경화시켜 경화시킵니다.

양토 주조: 이 방법은 모래, 점토 및 물의 혼합물을 사용하여 주형을 만듭니다. 패턴을 혼합물에 눌러 금형 캐비티를 만든 다음 금형을 건조하거나 구워서 굳힙니다.

인베스트먼트 주조: 이 방법은 원하는 주물의 왁스 패턴을 만든 다음 세라믹 재료로 코팅하여 주형을 만듭니다. 그런 다음 몰드를 가열하여 왁스를 녹이고 원하는 주물 모양의 빈 공간을 남깁니다.

석고 주조: 이 방법에는 원하는 주조물의 석고 주형을 만드는 작업이 포함됩니다. 패턴을 젖은 석고에 눌러 주형 구멍을 만든 다음 주형을 건조 및 경화시킵니다.

쉘 몰딩: 이 방법은 바인더와 함께 고정되는 얇은 모래 쉘을 만드는 것과 관련됩니다. 패턴을 모래에 눌러 금형 구멍을 만든 다음 열이나 화학 물질을 사용하여 금형을 경화시켜 경화시킵니다.

로스트 폼 주조: 이 방법은 원하는 주물의 폼 패턴을 만든 다음 내화 재료로 코팅하여 주형을 만드는 것입니다. 그런 다음 몰드를 가열하여 폼을 기화시키고 원하는 주물 모양의 빈 공간을 남깁니다.

탕구계란 (gating system)

게이팅 시스템은 주조 공정 중에 용융 금속의 흐름을 금형으로 안내하는 채널 네트워크입니다. 스프루, 러너 및 스프루와 러너를 금형 캐비티에 연결하는 게이트로 구성됩니다.

스프루는 용융 금속이 주형에 부어지는 주요 채널입니다. 일반적으로 금형 상단에 위치하며 국자 또는 붓는 용기에 연결됩니다.

러너는 스프루를 금형 캐비티에 연결하는 더 작은 채널입니다. 금형 전체에 용융 금속을 고르게 분배하는 데 도움이 됩니다.

게이트는 러너를 금형 캐비티에 연결하는 더 작은 채널입니다. 그들은 용융 금속이 금형으로 흘러 들어가는 것을 제어하고 주물이 적절하게 채워지도록 도와줍니다.

게이팅 시스템의 설계는 주조 공정의 성공에 중요한 요소입니다. 용융 금속이 원활하고 균일하게 주형으로 흐르고 주물이 적절하게 응고되도록 주의 깊게 계획해야 합니다.

주입온도 및 주입시간

사출 온도는 주조 공정 중에 금형에 주입될 때 용융 금속의 온도입니다. 주물의 품질과 물성에 영향을 줄 수 있는 중요한 요소입니다.

사출 온도가 너무 낮으면 용융 금속이 금형에 제대로 흐르지 않아 금형을 완전히 채우지 못할 수 있습니다. 이로 인해 다공성, 불완전한 충전 또는 콜드 셧과 같은 결함이 발생할 수 있습니다.

사출 온도가 너무 높으면 용융 금속이 너무 유동적이어서 제대로 응고되지 않을 수 있습니다. 이로 인해 뜨거운 눈물, 수축 또는 표면 마감 불량과 같은 결함이 발생할 수 있습니다.

사출 시간은 주조 공정 중에 용융 금속이 금형과 접촉하는 시간입니다. 주물의 품질과 물성에 영향을 줄 수 있는 중요한 요소이기도 합니다.

사출 시간이 너무 짧으면 용융 금속이 금형을 완전히 채울 시간이 부족하여 다공성 또는 불완전 충전과 같은 결함이 발생할 수 있습니다.

사출 시간이 너무 길면 용융 금속이 응고되기 전에 너무 많이 냉각되어 수축 또는 표면 조도 불량과 같은 결함이 발생할 수 있습니다.

최적의 사출 온도와 사출 시간은 특정 주조 공정과 주조되는 금속 유형에 따라 달라집니다. 주물의 품질이 좋은지 확인하려면 이러한 변수를 신중하게 제어하는 것이 중요합니다.

주물 후처리 과정

주조 후 공정은 주물을 부어 응고시킨 후 수행되는 단계를 말합니다. 이러한 단계에는 일반적으로 다음이 포함됩니다.

셰이크아웃: 금형을 부수고 주물을 제거합니다.

트리밍: 게이트 또는 러너와 같은 초과 재료는 톱, 그라인더 또는 기타 가공 도구를 사용하여 주물에서 제거됩니다.

세척: 주물을 세척하여 주물 공정 중에 달라붙었을 수 있는 모래, 먼지 또는 기타 이물질을 제거합니다. 이는 에어 제트, 진동 테이블 또는 기타 방법을 사용하여 수행할 수 있습니다.

열처리: 주물의 강도 및 연성과 같은 기계적 특성을 개선하기 위해 열처리를 할 수 있습니다.

가공: 원하는 치수와 표면 마감을 얻기 위해 주조물을 가공할 수 있습니다.

표면 마감: 주물의 외관과 내부식성을 개선하기 위해 샌드블라스팅, 폴리싱 또는 도금과 같은 다양한 표면 마감 기술을 적용할 수 있습니다.

검사: 주물이 필요한 사양 및 품질 표준을 충족하는지 확인하기 위해 검사됩니다.

포장: 주물은 운송 또는 보관을 위해 포장 및 준비됩니다.

주조 후 공정에서 수행되는 특정 단계는 주조 유형과 완제품의 의도된 용도에 따라 달라집니다.

특수 주조법 종류

독특하거나 복잡한 모양의 주물을 생산하거나 특정 속성 또는 특성을 달성하는 데 사용되는 몇 가지 유형의 특수 주조 방법이 있습니다. 이러한 방법 중 일부는 다음과 같습니다.

로스트 왁스 주조: 이 방법은 원하는 주물의 왁스 패턴을 만든 다음 내화 재료로 코팅하여 주형을 만드는 방법입니다. 그런 다음 몰드를 가열하여 왁스를 녹이고 원하는 주물 모양의 빈 공간을 남깁니다.

진공 주조: 이 방법은 진공을 사용하여 금형에서 공기를 제거하고 다공성 또는 불완전 충전과 같은 결함을 방지합니다.

저압 주조: 이 방법은 낮은 압력을 사용하여 용융 금속을 금형에 밀어 넣어 주조의 품질과 정확성을 향상시킬 수 있습니다.

원심 주조: 이 방법은 금형 전체에 용융 금속을 고르게 분배하기 위해 금형을 고속으로 회전시키는 것을 포함합니다. 원통형 또는 관형 주물을 생산하는 데 자주 사용됩니다.

연속 주조: 이 방법은 용융 금속을 연속적으로 움직이는 주형에 부어 연속적으로 움직이는 스트랜드 형태의 주물을 생성합니다. 막대 또는 막대와 같은 길고 얇은 주물을 생산하는 데 자주 사용됩니다.

다이 캐스팅: 이 방법은 용융 금속을 고압에서 금속 다이에 주입하는 것입니다. 복잡한 고정밀 주물을 생산하는 데 자주 사용됩니다.

영구 주형 주조: 이 방법은 여러 번 재사용할 수 있는 금속 주형을 사용하는 것입니다. 표면 마감 및 치수 정확도가 우수한 대량 주물을 생산하는 데 자주 사용됩니다.

주물 결함 검사법

주물의 결함을 검사하는 데 사용할 수 있는 방법은 다음과 같이 여러 가지가 있습니다.

육안 검사: 여기에는 균열, 다공성 또는 표면 결함과 같은 결함이 있는지 주물을 수동으로 검사하는 작업이 포함됩니다.

치수 검사: 여기에는 요구 사양을 충족하는지 확인하기 위해 주물의 치수를 측정하는 작업이 포함됩니다.

방사선 검사: 여기에는 X선 또는 감마선 이미징을 사용하여 주조 표면에 보이지 않는 내부 결함을 감지하는 작업이 포함됩니다.

초음파 검사: 고주파 음파를 사용하여 주물의 내부 결함을 감지합니다.

자기 입자 검사: 이것은 자기장을 사용하여 강자성 물질의 표면 또는 표면 근처 결함을 감지하는 것과 관련됩니다.

침투 테스트: 액체 침투제를 주물의 표면에 적용한 다음 제거하여 표면 결함을 보이게 합니다.

와전류 테스트: 이것은 테스트 중인 재료에 전류를 유도하기 위해 교류를 사용하는 것을 포함합니다. 결함의 존재는 유도 전류의 변화를 측정하여 감지할 수 있습니다.

사용되는 특정 검사 방법은 주물 유형, 주물의 재질, 찾고 있는 결함 유형에 따라 다릅니다.

 

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