11장 재사용주형 주조공정 (Multiple-Use-Mold Casting Processes)

재사용주형 주조공정 특징 ● 금속주형 ⇒ 저융점 비철금속에 제한 ● 크기 제한 ● 다이는 비교적 고가

저압영구주형주조 ● 밑에서 압력을 가하여 용융금속을 위로 주입 ● 용탕 중심에서 깨끗한 금속만을 주형으로 주입 ⇒ 급속히 산화하는 금속에서 깨끗함을 유지 ● 압력 조절 ⇒ 비난류 유동으로 주형을 채워서 기포와 드로스를 최소화 ● 위로부터 아래로 한 방향 응고를 증진시키도록 설계

저압영구주형주조

저압영구주형주조 ● 가압 ⇒ 연속적으로 용융금속을 공급, 수축을 보상 ● 사용되지 않은 금속은 도가니로 다시 떨어짐 ● 라이저를 사용하지 않음 (압력은 응고까지만 유지, 가압된 공급관은 라이저 역할) ● 공급관 내의 용융금속은 즉시 재사용 가능 ⇒ 수율(yield)은 85%보다 큼

진공영구주형주조

진공영구주형주조 ● 진공으로 재료를 끌어들임 ● 용탕의 표면 밑에서 용융금속을 추출하여 주형의 밑에서부터 채움 ● 주입 시 금속의 난류유동이 최소, 스스로 라이저 역할, 저압공정의 모든 장점과 특성 ● 금속의 깨끗한 정도와 흡수 가스양은 저압공정보다 우수 ● 높은 수율

11.3 다이캐스팅 (Die Casting) 용융금속을 수천 psi(수백 기압)의 압력으로 주형 내로 주입하고 응고 중에 압력을 유지 ● 주로 비철금속과 합금, 철 제품도 현재 생산 ● 높은 압력 사용 ⇒ 세밀한 부분 가능 ● 다이는 경화된 공구강 ● 주물 제거 위해 다이는 두 조각으로 분리

11.3 다이캐스팅 (Die Casting)

11.3 다이캐스팅 (Die Casting)

11.3 다이캐스팅 (Die Casting) ● 다이수명: 마멸 혹은 침식 때문에 제한 반복 가열냉각에 의한 다이 표면의 표면균열 (열피로) ● 고생산성, 제품의 우수한 강도특성, 우수한 치수정밀도, 우수한 표면품질  추가가공이 거의 필요 없다는 점 때문에 경제적 ● 금속이 응고 시작한 후에 고압을 가함 ⇒ 밀도를 증가, 제품 내의 기포를 줄임

11.3 다이캐스팅 (Die Casting)

11.3 다이캐스팅 (Die Casting)

11.3 다이캐스팅 (Die Casting)

11.3 다이캐스팅 (Die Casting)

11.3 다이캐스팅 (Die Casting)

11.3 다이캐스팅 (Die Casting)

11.5 원심주조 (Centrifugal Casting)

11.5 원심주조 (Centrifugal Casting)

11.5 원심주조 (Centrifugal Casting) ● 회전관성력을 용융금속에 작용하여 주형공동에 분포하게 함 ● 속이 빈 제품 ● 외부형상은 원형 (육각형 등의 대칭형상 가능) ● 내부를 만드는데 코어나 주형 불필요 내부는 용융금속이 원심력에 의해 균일하게 분포하므로 항상 원형 형상 ● 벽두께는 유입 금속량을 변화시켜 조절

11.5 원심주조 (Centrifugal Casting) ● 금속은 주형의 바깥벽에 큰 힘으로 눌려지고 외벽에서부터 응고 시작 ● 원심력으로 용융금속이 계속 공급되어 수축을 보상 ⇒ 라이저 불필요 ● 최종제품은 강하고, 모든 가벼운 드로스와 내화주형코팅조각 불순물을 주물의 내면에 모음  간단한 가공으로 내면의 불순물을 제거 ● 탕구, 주입구나 라이저가 불필요  수율 90% 이상 ● 두 번째 재료를 내면에 원심주조하여 복합제품 제작 가능

원심주조 제품

원심주조 제품

원심주조 제품

11.6 반원심주조 (Semicentrifugal Casting)

11.7 센트리퓨징 (Centrifuging)

11.7 센트리퓨징 (Centrifuging) ● 원심작용을 이용하여 중앙주입저장고부터 회전축으로부터 벗어난 분리된 주형공동에 공급 ● 비교적 작은 회전속도로 얇은 벽과 복잡한 형상을 가진 주물 제작 ● 인베스트먼트 주조트리에 금속 공급

11.8 연속주조 (Continuous Casting) ● 압연과 단조 등에서의 소재와 같은 기본형태를 만드는데 사용 ● 특수주형을 만들어 복잡한 단면의 긴 제품을 만드는데 사용 ● 제품은 연속된 스트랜드(strand)를 단순히 잘라서 만들 수 있으므로 많은 수를 만들 수 있음 ● 오염으로부터 보호되므로 품질 매우 우수

11.8 연속주조 (Continuous Casting)

11.8 연속주조 (Continuous Casting)                                                                                                                                                            

11.10 용융과 주입 ● 용융금속 공급장치는 원하는 온도에 충분한 양의 용융금속을 원하는 화학조성을 갖고 되도록 오염되지 않은 상태로 공급할 수 있어야 함 ● 품질이 저하되지 않고 오랜 시간동안 재료를 저장할 수 있어야 하고 경제적으로 작업하고 환경오염을 주지 않아야 함   ※ 용선로(큐폴라), 공기로(직접 연료연소로로 알려짐), 전기 아크로, 전기 유도로

간접 연료연소로 (혹은 도가니로) ● 크기와 용융속도 제한 ● 외부화염으로 외면을 가열하는 도가니 ● 젓는 작용 부족, 온도제어, 화학조성제어 나쁨 ● 시설비 적음

공기로 혹은 직접 연료연소로 ● 금속의 표면은 연소연료에 의해 직접 가열

아크로 (Arc Furnace) ● 신속한 용융속도 ● 원하는 기간 동안 용융금속을 저장하는 능력 ● 오염제어장치를 포함시키기 용이

아크로 (Arc Furnace) ● 로의 상부는 올려지고 장입물을 넣도록 옆으로 회전 ● 상부는 다시 원위치로 오고 전극은 전극과 장입금속 사이의 아크를 발생시키기 위해 하강 ● 가열전류는 한 전극을 통과하고 아크를 거쳐 장입금속을 통과하며 다른 아크를 거쳐 다른 전극으로 돌아옴

유도로 (Induction Furnace) ● 전기유도로는 용융속도가 빠르고 오염제어가 용이 ● 고주파 혹은 코어리스 유닛(coreless unit)은 수냉 구리튜브코일이 싸고 있는 도가니로 구성 ● 고주파 전류는 코일을 통하여 반복적으로 변하는 자기장을 만듬 ● 변하는 자기장은 용융되는 금속에 2차 전류를 유도하여 신속하게 가열

유도로 (Induction Furnace)

주입장치 ● 소규모 주조공장: 수동 생크 형태의 래이들 ● 대규모 주조공장: 밑에서부터 주입하거나 차주전자 형태의 래이들 금속을 표면아래부터 추출하여 슬래그가 주형으로 주입되지 않게 함

11.11 주입작업

11.11 주입작업

11.11 주입작업 Crane-loaded tilter for 10 ton ladle

11.11 주입작업

11.12 세척, 마무리작업과 주물의 열처리 ● 주물의 세척과 마무리작업 - 코어 제거 - 탕도, 라이저 제거 - 핀, 귀와 거친 부분 제거 - 표면 세척 - 결함 수리

균열, 기포과 겹쳐진 부분같은 결함 수리 ● 부품이 크고 생산양이 적은 경우, 모형, 다이를 변화시키기 보다 부품을 수리 ● 결함부를 제거하고 만들어진 공동을 용접재료로 채움 ● 자유표면에 연결된 기포는 폴리에스터와 같은 수지재료로 침윤

주물의 검사 (비파괴검사) ● X ray 라디오그래프(radio graph) ● 액체투과검사(liquid penetrant inspection) ● 자기입자검사(magnetic particle inspection)

사형주조와 다이캐스팅