주물의 결함 1. 수축공 (Shrinkage cavity) 응고될 때 용탕이 부족하여 최종 응고 부위에 공공이 생기는 것 주입구 부근, 코어주변, 코너 및 요철 부위, 중심선상 등에서 주로 발생 압탕 쪽으로 방향성응고가 되지 않은 경우 및 주입온도가 높은 경우 발생 대책 → 압탕의 크기, 개수, 위치를 선정하여 압탕 쪽으로 지향성 응고가 되도록 함 → 수축공 발생 부위에 덧살을 부착하여 주물의 모양을 개선 → 응고수축이 적은 합금 (C, Si) 을 선택 → 주물 단면적의 급격한 변화를 피한다. → 급탕거리, 크기를 개선하여 과열부엔 냉금을 사용하여 균일냉각 유도 2. 기공 (Blow hole), 미세공 (Pin hole) 용탕 중에 함유된 gas 나 응고 시에 잔류하는 gas 에 의해 생성 주형 내의 gas 원 : 주형과 core 에서 발생하는 수증기, 주형의 통기성 불량, 큰 공동 : 기공, 작은 공동 : 미세공 대책 → 주형에 충분한 개기공 설치, 탕구방안 개선 → 주물사 수분함유량 조절 및 건조 → 압탕에 의한 용융금속 가압 → 첨가제, 점결제, 도형제 선정에 유의 → 장입 재료의 관리 철저 ( 수소, 질소 ) → 용해온도를 과도히 높이지 않음 1

3. 주물표면결함 주물표면 : 주물의 가치 좌우, 표면불량에 유의 개재물 (Inclusion) : 개재물, 주물사 소착, 떨어진 모래 등 개재물 주물사, 용탕중의 금속산화물, 슬래그 등이 혼입될 경우에 발생 방지책 → 슬래그 제거 → 탕구방안 개선 및 필터설치 → 점결제의 첨가량 증가, 주형 균일다짐 및 취급주의 파임 (Scab), 꾸김 (Rat tail, Buckle) 파임 : 주형이 팽창하여 주물사 뒤로 용탕이 스며들어가 응고하는 경우 발생 주물사가 너무 미세하거나, 주형을 과다하게 다졌을 경우에 발생 꾸김 : 용탕의 열적현상으로 주형표면이 일부 들고 일어나면서 갈라져 흠이 발생 방지책 → 주물사 강도 증가, 수분함량 조절 → 첨가제 사용 ( 주물사의 팽창량 감소시킴 ) → 주입온도 낮추고 주입속도 높임 소착 (Sand burning) 주형과 용탕 간의 반응에 의해 주물사가 주물표면에 융착되는 현상 원인 : 주물사의 내화도가 낮을 경우, 국부적인 과열현상, 주형밀도가 낮을 경우 방지책 → 주형재료의 내화도를 높임 → 적절한 도형제를 사용 → 다짐 균일, 국부 과열 부위에 chill 설치 → 탕구방안 개선 2

4. 치수불량 원인 → 주물상자의 조립 불량 → 코어 및 원형 ( 목형 ) 의 변형 및 이동 → 주물사 선정 잘못 방지책 → 모형 관리 철저 및 치수변화 점검 → 수축률 고려 ( 주물자 선정에 유의 ) → 주형틀의 고정 철저 5. 유동 불량, 주탕 불량 (Misrun) 용탕이 주형을 완전히 채우지 못하고 응고되는 현상 원인 : 유동성 불량, 주입온도 낮음, 주입속도 느림, 주형의 예열 부적절, 통기도 불량, 넓은 주물의 수평 주입 시 방지책 → 탕구방안 개선 → 주입온도 상승, 주입속도 빠르게, 주형의 예열 충분히 → 가스배출이 잘되도록 배기공 숫자 늘림 → 충분한 압탕 설치 3

6. 고온 균열 (Hot tear) 주물이 응고될 때 고온에서 응고 수축이 저지되어 균열이 발생하는 현상 두꺼운 부분에 연결된 얇은 부분과 같이 수축이 방해되는 곳에서 발생 압탕 효과가 적은 hot spot 부위 (gate 부근, core 모서리 등 ) 에 발생 방지책 → 주물의 급격한 변화가 없게 설계 → 연결부위, 코너 부위를 줄임 → chill 부착 → 합금량 조절 → 유동성 증가 → 주형의 열팽창계수 낮게 7. 냉간 균열 (Crack) 주물의 두께가 불균일할 때 냉각에 의해 잔류응력이 결함부에 집중되어 발생 주형이나 코어의 수축이 주물의 냉각수축과 차가 심할 때 방지책 → 주물의 두께 균일 설계 → 주형에 첨가제 배합하여 수축성을 줄인다 → 재가열, 응력완화 및 인성부여 조치 ( 열처리 ) 4

(8) 경점 (hard spot) 단단하고 절삭 가공하기가 어려운 지점 얇은 주물에서 많이 발생 주로 탕구와의 거리가 가장 멀리 떨어진 곳에 많이 발생한다. 용탕의 공급이 완전하고, 급냉으로 인하여 chill 과 같은 hard spot 이 생기지 않도록 균일한 응고를 진행시켜야 한다. 5 분류종류내용 외부 결함 유동성 불량용탕이 cavity 의 일부를 미충진인 채 응고한 것 탕경용탕이 합류하는 장소에서 완전히 용융하지 않고 남긴 경계 Pin hole 작은 구멍으로 주물의 표면에 발생한 것 내부 결함 수축공용탕 충진 후 용탕의 수축에 의해 주물 내부에 생긴 구멍 Blow hole 금형내의 공기, 용탕 및 이형제에 의해 발생한 gas 가 용탕 내에 들어 가 응고 후 주물 안에 남은 비교적 크고 둥근 구 멍 Porosity 주물의 일부에 생긴 조대한 sponge 상의 조직

Types of slag inclusions Slag entering from ladles Dross created in the runner system Slag metal reaction Dross created in the casting cavity Undissolved alloy particles 6

Casting Defects Fig : Examples of common defects in castings. These defects can be minimized or eliminated by proper design and preparation of, olds and control of pouring procedures. 7

Fig : Examples of hot tears in castings. These defects occur because the casting cannot shrink freely during cooling, owing to constraints in various portions of the molds and cores. Exothermic compounds may be used (as exothermic padding) to control cooling at critical sections to avoid hot tearing. Defects - Hot Tears 8

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Slag inclusions 17

Various Slag Inclusion Defects in Ductile Iron castings Slag inclusions on runner system Pouring ladle too low - cup not kept full 18

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Surface Blow holes Steel casting made in no bake sand 22

Surface Blow holes in steel casting 23

Surface Pin hole in a ductile iron casting 24

Subsurface Blow holes 25

Pin hole porosity in a manganese steel mill liner that became apparent after heat treatment 26

Surface pin holes in a steel casting 27

Broken casting Breakage 28

Hot Tearing Hot Tear in the bore 29

Slag Inclusions Slag holes on the surface of ductile iron casting 30

Scab, Expansion Scab Expansion scab in steel casting in green sand Interrupted pouring with long pouring times 31

Scab, Expansion scab Scab in a ductile iron casting 32

Incomplete Casting Misrun Misrun in a steel casting 33

Sand Inclusions Sand inclusions caused by core erosion in the gate tile 34

Sand Inclusions Sand Inclusions in steel casting - green sand molding 35