Topic: (1) 주형의 구조 / 탕구계 / 주조방안 (2) 주조의 일반적 절차 (2) 주조의 일반적 절차 (3) 응고시간 (3) 응고시간 (4) 응고속도의 조절 - 라이저 / 냉각쇠 (4) 응고속도의 조절 - 라이저 / 냉각쇠 (5) 주물 결함 (5) 주물 결함 (6)

Presentation on theme: "Topic: (1) 주형의 구조 / 탕구계 / 주조방안 (2) 주조의 일반적 절차 (2) 주조의 일반적 절차 (3) 응고시간 (3) 응고시간 (4) 응고속도의 조절 - 라이저 / 냉각쇠 (4) 응고속도의 조절 - 라이저 / 냉각쇠 (5) 주물 결함 (5) 주물 결함 (6)"— Presentation transcript:

1 Topic: (1) 주형의 구조 / 탕구계 / 주조방안 (2) 주조의 일반적 절차 (2) 주조의 일반적 절차 (3) 응고시간 (3) 응고시간 (4) 응고속도의 조절 - 라이저 / 냉각쇠 (4) 응고속도의 조절 - 라이저 / 냉각쇠 (5) 주물 결함 (5) 주물 결함 (6) 주물 설계방안 (6) 주물 설계방안 제 5 장 주조공정 (Casting Process) II

2 문제 : 울산시는 울산대공원을 재조성하는 과정에서 시민들이 결혼기념일이나 입학, 시험 합격 등 기쁜 날 기쁨 두 배의 기분을 만끽하도록 울산 대종을 만들기로 했다. 종 제작을 맡은 ㈜신영 EDM 의 김과장은 주석과 동을 섞어서 전통적인 사형주조로 만들려고 한다. 종의 무게가 11 톤이나 나갈 것으로 추정되는데, 제작 중에 체결력이 필요한지 의문을 가지게 되었다. 과연 체결력의 필요 여부를 어떻게 알 수 있을까 ??

3 Topic: 주형의 구조 Q1: 주형 주형 각 부분이 부분이 독특한 구조를 구조를 갖는 갖는 이유는 ? Q2: 탕구의 탕구의 형상이 형상이 밑으로 밑으로 갈수록 좁게 좁게 설계되는 설계되는 이유는 ? 탕구계 (sprue system): 용탕받이, 탕구, 탕도, 게이트

4 – 탕구계의 – 탕구계의 설계방안 – 용탕의 – 용탕의 적절한 적절한 유동 난류발생의 난류발생의 억제 – 불순물이 – 불순물이 혼입되지 혼입되지 않는 않는 구조 – 가스혼입 – 가스혼입 방지 – 열손실 – 열손실 최소화 최소화 ( 조기응고 ( 조기응고 방지 )

5 Topic: 주조의 일반적 절차 (1) 상형의 모형 코어프린트 주물도면 코어프린트 하형의 모형 게이트 코어박스 코어 제작 조형준비된 상형 주형상자 라이저탕구

6 조형완료후 모형을 제거한 상형 조형준비된 하형 조형완료후 모형을 제거한 하형 코어를 설치한 하형 주입준비된 주형 주형에서 꺼낸 상태의 주물 후처리 완료된 주물 상형 하형 고정핀 Topic: 주조의 일반적 절차 (2)

7 하형 (cope) 에 모형설치 ( 코어프린트 주목 ) 하형 (cope) 에 모래충전 ( 뒤집을 ( 뒤집을 준비 ) 상형 (drag) 에 모형 ( 반쪽 ), 모형 ( 반쪽 ), 탕구, 라이저 라이저 설치 상형에 모래충전 Q: 상형에는 상형에는 있지만, 있지만, 하형에는 하형에는 없는 없는 부분은 ? Topic: 조형작업 (1)

8 모형을 모형을 빼내고 체결준비가 체결준비가 된 하형 하형 ( 탕도, 게이트가 게이트가 보임 ) 상형의 상형의 바닥면 ( 라이저, ( 라이저, 탕구의 밑면이 밑면이 보임 ) 용탕주입 준비가된 체결된 체결된 주형 용탕 용탕 응고후 주형에서 분리된 분리된 주물 Q: 주형에서 주형에서 꺼낸 꺼낸 주물에서 주물에서 제거되어야 제거되어야 할 부분은 ? Topic: 조형작업 (2)

9 사진을 통한 주조절차 (1)

10 사진을 통한 주조절차 (2)

11 Topic: 응고시간 (solidification time) 응고층의 응고층의 두께 두께 : – 예 : – 예 : 시간이 시간이 두 배 지나면 지나면 응고층은 응고층은 1.4 배 1.4 배 두꺼워짐. Q: 평탄한 평탄한 부분과 부분과 곡률이 곡률이 큰 부분의 부분의 응고층 응고층 두께는 두께는 어떻게 어떻게 다른가 ?

12 –Chvorinov 의 –Chvorinov 의 법칙 (1938) C:C: 주형상수, V: 주물의V: 주물의 부피, S:S: 주물의 주물의 표면적 n 응고시간의 계산 Q: 부피가 부피가 같지만, 같지만, 표면적이 표면적이 두 배인 배인 주물의 주물의 응고시간은 ?

13 예제 : 여러 모양에 대한 응고시간 같은 체적을 갖지만 모양이 서로 다른 세 가지 주물 – ( 구, 정육면체, 구의 직경과 같은 높이의 원기둥 ) 에 대한 응고시간 계산 구 정육면체 원기둥

14 냉각쇠 (chill) 냉각쇠의 냉각쇠의 사용 사용 예 내부냉각쇠 외부냉각쇠 Hot spots

15 주물 주물 각 부분의 부분의 냉각속도를 냉각속도를 조절 열흡수성이 열흡수성이 좋은 좋은 재료 재료 사용 주형면에 주형면에 접촉시키는 접촉시키는 방법 – 용탕과의 – 용탕과의 접촉부는 접촉부는 도료, 도료, 도금 교차부에 교차부에 대는 대는 방법 주형공동부에 주형공동부에 넣는 넣는 방법 selfself chill – 주물의 – 주물의 두꺼운 두꺼운 부분에 부분에 fin 을 fin 을 붙임 냉각쇠 냉각쇠 (chill)

16 주형뽑기, 주형뽑기, 모래털기 주물청소 주물청소 –shot –shot blast, sand blast, tumbler 표면다듬질 : 표면다듬질 : grinding 후속 후속 기계가공 기계가공 ( 필요한 ( 필요한 면만 ) 사형주조 사형주조 후처리

17 Topic: 주물결함 용탕 ( 액체 ) 용탕 ( 액체 ) 가스 ( 기체 ) 기체의 기체의 액체로의 액체로의 용해도에 용해도에 따름. – 온도가 – 온도가 떨어지면 떨어지면 용해도는 용해도는 급격 급격 감소. 고상의 고상의 금속격자 금속격자 사이에 사이에 침입 – 화합물, – 화합물, 공동 ( 기포 ) 으로 공동 ( 기포 ) 으로 존재 주물 주물 표면의 표면의 가스 : 가스 : 주형을 주형을 통하여 통하여 탈출 – 주형재료의 – 주형재료의 통기성에 통기성에 따름 냉각 - 점성증대 - 응고진행 냉각 - 점성증대 - 응고진행 – 내부의 – 내부의 가스는 가스는 기포 기포 형성 알루미늄 알루미늄 용탕에 용탕에 대한 수소의 수소의 용해도 < 주조와 < 주조와 가스 > Q: 주형을 주형을 통하여 통하여 탈출하지 탈출하지 못한 못한 가스는 가스는 어떻게 어떻게 되는가 ?

18 (1) 금속돌출 : 금속돌출 : fin, flash, swell … (2) 기공 (3) 불연속 불연속 (discontinuities) (4) 표면불량 (5) 충전불량 충전불량 (incomplete (incomplete casting) (6) 치수불량 (7) 개재물 개재물 (inclusions) ICFTA 의 결함분류 (International Committee of Foundry Technical Association)

19

20 < 수축 < 수축, 콜드 콜드 셧>셧>셧>셧>

21 주물설계시 고려사항 모서리, 모서리, 각, 각, 단면두께 – 예리한 – 예리한 단면변화 단면변화 - 균열, 균열, 찢어짐 찢어짐 (tearing) – 열점 (hot – 열점 (hot spot) spot) - 국부적 국부적 최종 최종 응고점 평탄면 평탄면 수축 (shrinkage) 수축 (shrinkage) - 수축여유 수축여유 필요 분리선 (parting 분리선 (parting line) - 코어의 코어의 사용과 사용과 연관 구배 (draft) 구배 (draft) - 모형을 모형을 빼낼 빼낼 때의 때의 여유 공차 (tolerance) 공차 (tolerance) 가공여유 (allowance) 가공여유 (allowance)

22 < 무엇이 < 무엇이 다릅니까 ?-1>

23 < 무엇이 < 무엇이 다릅니까 ?-2>

24 디자인 수정 FIGURE 5.38 결함을 피하는 주물설계변경의 예

25 강의내용 요약 1. 주형의 주형의 구조 / 탕구계 / 주조방안 2. 주조의 주조의 일반적 일반적 절차 3. 응고시간 4. 응고속도의 응고속도의 조절 - 라이저 / 냉각쇠 5. 주물 주물 결함 6. 설계방안