훌륭한 금속 주조 제품은 숙련된 설계 엔지니어와 설계를 원활하게 따를 수 있는 주조 주조소에서 탄생합니다. 대형 또는 소형 금속 주조 부품을 제조하기 위해 적절한 주조 설계를 선택하거나 개선하는 것은 때때로 어려울 수 있습니다. 주조 설계 고려 사항은 파운드리 엔지니어가 금속 주조 솔루션을 개발할 때 고려해야 할 요소입니다. 이 문서에서는 금속 주조 공정 전에 고려해야 할 모든 중요한 주조 설계 고려 사항을 다룹니다. 이는 제품의 안정성, 유연성 및 수명을 보장하기 때문에 필수적입니다. 이 글이 귀사의 애플리케이션에 적합한 설계를 선택하거나 공급업체의 설계를 검토하는 데 도움이 되기를 바랍니다.
모든 설계 엔지니어는 다음과 같은 주요 주조 설계 고려 사항을 따라야 합니다.
- 주조 설계 고려 사항에 따라 부품의 기계적 특성에 적합한 금속 주조 공정/방법을 선택합니다. 예를 들어 Dawang 금속에는 세 가지 주조 공정이 있습니다: 인베스트먼트 주조, 샌드 주조, 쉘 주조입니다. 각 주조 공정에는 장단점이 있습니다.
- 설계자는 금형과 게이트의 위치를 고려해야 합니다. 설계에는 용융 금속의 균일한 공급이 포함되어야 합니다.
- 전반적인 캐스팅 프로세스는 이상적인 통제와 관행을 보장해야 합니다.
캐스팅 디자인 고려 사항
금속 주조 과정에서 합금의 주입 및 응고에 영향을 미치는 요인이 몇 가지 있습니다. 특히 이러한 요소는 주조 공정 유형, 주조 단면 및 접합부의 모양, 표면 외관, 주조 합금 내부 무결성 및 치수 정확도에 영향을 미칩니다. 이러한 주조 설계 고려 요소는 금속 주조 설계 시 적극 권장됩니다.
전문 주조 설계는 고품질의 금속 주물을 제작합니다. 높은 가격과 시간 낭비 문제를 피하려면 주조 형상, 합금 유형 및 선호하는 주조 공정을 이해하는 것이 필수적입니다.
모양 및 크기
모양과 크기는 주조 방법 유형을 결정하는 첫 번째 주조 설계 고려 사항입니다. 일반적으로 주조 대상 금속의 모양이 원형인 경우 인베스트먼트 주조 방법이 가장 적합합니다. 반면에 엔지니어는 설계의 복잡성에 따라 모래 주조와 원심 주조 중에서 선택할 수 있습니다.
또한 금속 주조 방법의 유형은 주조 크기에 따라 다릅니다. Dawang Metals 공장은 중금속 주물을 만들 수 있습니다. 이 경우 모래 주조 방법은 인베스트먼트 주조 방법보다 더 무거운 금속 주물을 만들 수 있습니다. 따라서 모양과 크기는 전문적인 디자인을 위한 주조 설계의 주요 고려 사항입니다.
유체 수명
유체 수명은 용융된 금속 합금이 금형 내부에서 얼마나 자유롭게 흐르는지를 나타냅니다. 유체 수명은 용융에서 냉각 상태까지 작은 튜브를 통해 완벽한 설계 표면을 가진 몰드 챔버로 흐르는 기간입니다. 유체 수명은 금형 벽 두께와 얇은 섹션의 길이를 결정합니다. 반면에 유체 수명은 금형 캐비티에 주어진 온도에 따라 달라집니다.
합금의 고유한 야금 특성과 화학적 상태도 유체 수명을 결정합니다. 따라서 합금의 유체 수명에 따라 주물의 구조적 및 미적 요소가 달라집니다.
응고 수축
금속 수축은 용융 금속 합금에서 설계된 표면에서 고체 상태로 내부 및 외부 변화를 의미합니다. 수축은 주조 치수를 예기치 않게 변경하므로 주조 설계 고려 사항에서 매우 중요합니다. 주조 설계 엔지니어는 정확한 주조 모양과 무결성을 만들기 위해 금속의 수축 특성을 고려해야 합니다.
용융 금속이 냉각되는 동안 응고 수축은 세 가지 수축 단계를 생성합니다: 액체 수축 단계, 액체에서 고체 단계, 고체 단계입니다. 주조 설계 고려 사항에서 액체 수축 단계는 큰 영향을 미치지 않지만 다른 고형화 단계는 전체 설계에 중요한 영향을 미칩니다.
툴링은 필요한 공차를 달성하기 위해 수축 치수를 계산하는 맞춤형 금형 제작 프로세스입니다. 인베스트먼트 주조 또는 모래 주조는 게이팅 공정을 통해 응고 수축을 추가로 수행합니다. 게이팅은 용융 금속 전달 시스템을 의미합니다.
드로스 형성
일부 금속 합금은 산화에 취약하여 슬래그 또는 드로스를 형성합니다. 이러한 슬래그는 나중에 주조 시 원형 또는 비금속 부품으로 변합니다. 그러나 파운드리는 품질과 주조 방법을 개선하여 이 문제를 해결할 수 있습니다.
반대로 설계 엔지니어는 산화 가능성이 더 높은 금형 하부에 필수 표면을 배치하여 이 문제를 해결할 수도 있습니다.
따르는 온도
"붓는 온도"는 용융 금속을 금형 캐비티에 넣을 준비가 된 임계 온도를 의미합니다. 때때로 과도한 온도로 인해 주물에 끈적끈적한 모래나 거친 표면이 생길 수 있습니다.
이 경우 열이 집중되면 저온 합금에 문제가 발생할 수 있습니다. 주조 설계자는 금형 캐비티의 열을 제거하기 위해 더 나은 형상을 고려할 수 있습니다.
유체의 흐름
용융 금속 흐름은 설계자가 가장 중요하게 고려해야 할 주조 설계 고려 사항 중 하나입니다. 비정상적인 드로스 형성, 난류, 코어 변위 및 벽 침식을 방지하려면 용융 금속의 층류 흐름을 고려해야 합니다.
난류는 금속 주조 방법에서 흔히 발생하는 주조 결함 중 하나입니다. 이는 액체 용융 금속의 속도와 방향 때문에 발생합니다. 설계자는 게이팅 시스템을 개선하여 용융 금속의 흐름을 보다 원활하게 함으로써 난류를 줄일 수 있습니다.
특히 디자인 섹션의 날카로운 모서리는 난기류의 주요 원인입니다. 따라서 코너 주조는 난기류, 벽면 침식 또는 코어 변위와 같은 결함을 방지하기 위해 모서리가 둥글어야 합니다.
열 변환 시스템
완벽한 금속 주조를 위해서는 적절한 가열 시스템이 필수적입니다. 따라서 주조 설계 형상에 이상적인 열 관리 시스템이 필요합니다. 방향성 응고는 완벽한 열 관리 시스템을 정의하는 데 중요한 요소입니다.
방향성 응고는 캐비티 벽에서 안쪽으로 응고되는 과정을 말합니다. 적절한 지오메트리 설계는 예기치 않은 수축을 방지하기 위해 지속적인 열 구배를 보장할 수 있습니다. 때로는 규칙적인 유체 흐름만으로는 충분하지 않을 수 있습니다. 이 경우 외부의 냉기가 응고를 가속화할 수 있습니다.
오한에는 내부 오한과 외부 오한의 두 가지 유형이 있습니다. 내부 냉각은 일반적으로 금형 캐비티 내부에서 발생하고 외부 냉각은 금형 외부에서 발생합니다. 외부 칠은 철, 구리, 흑연으로 만들어지며 주변 금형보다 빠르게 주조 열을 감소시킬 수 있습니다. 이러한 칠의 주요 목적은 금속의 적절한 응고 과정을 보장하는 것입니다.
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관절의 금속 농도를 피해야 하는 이유는 무엇인가요?
앞서 언급했듯이 응고 과정은 금형의 모든 위치에서 비슷하지 않을 수 있습니다. 이 경우 냉각은 열을 제거하고 완벽한 응고 과정을 제공하는 데 도움이 됩니다. 일반적으로 접합부의 응고 과정은 다른 곳보다 느립니다. 따라서 내부 냉각은 여기서 많은 도움이 됩니다.
이 경우 접합부의 금속 농도를 피해야 합니다. 그렇지 않으면 비정상적인 응고 과정으로 인해 일부 주조 결함이 나타날 수 있습니다.
정션 설계 고려 사항
L, T, V, Y, +와 같은 조인트는 금속 주조에서 가장 일반적인 조인트의 예입니다. 조인트 부위는 부품의 다른 부위보다 부피가 더 큽니다. 이 높은 부피는 극심한 핫스팟 영역을 나타냅니다. 이러한 부위는 비정상적인 응고를 일으킬 수 있습니다.
설계 엔지니어는 접합부를 날카로운 모서리에서 둥근 모서리로 재설계하여 이 문제를 해결할 수 있습니다. T형 및 +형 조인트에 내부 칠을 사용하면 문제를 해결할 수 있습니다.
치수 허용 오차
공차는 주조 설계에서 필수적인 부분입니다. 치수 공차는 금속 주조의 필요한 측정값에서 가장 가까운 편차를 의미합니다. 주조 표준 공차에 따르면 인베스트먼트 주조는 최대 ±0.13mm의 선형 공차를 최대 25mm까지 제한할 수 있으며, 샌드 주조는 최대 ±0.53mm의 공차를 최대 175mm까지 정의할 수 있습니다. 일반적으로 인베스트먼트 주조는 다른 금속 주조 방법보다 공차가 적습니다.
표면 마감
모든 주조 부품에는 표면 마감이 필요합니다. 이는 금속 주물의 외부 질감을 나타냅니다. 일반적으로 인베스트먼트 주조는 모래 주조 방법보다 표면 마감이 더 좋습니다. 이는 인베스트먼트 주조가 모래 주조 공정보다 가공이 덜 필요하다는 것을 의미합니다. 반면에 구매자가 더 정교한 표면 마감을 가진 모래 주조를 요구하는 경우 설계 엔지니어는 더 복잡한 설계를 선택합니다. 더 정교한 계획에는 추가 자본과 시간이 소요됩니다.
따라서 표면 마감은 주조 설계 고려 요소의 필수적인 부분입니다. 주조 방법에 따라 표면 마감률이 달라집니다.
가공을 위한 최종 요구 사항
용융 금속이 모양을 갖춘 후에도 여전히 필요한 모양을 얻지 못합니다. 나중에 최종 가공 단계를 거쳐 금속 주물의 일부가 제거됩니다. 즉, 설계 엔지니어는 마지막 금속 주조 부품에서 제거되는 재료의 특정 양을 고려해야 합니다. 따라서 주조 설계 고려 사항의 필수적인 부분이기도 합니다.
탄소강 주조에서는 주조 공정 중에 탈탄 층이 나타납니다. 따라서 가공 공차는 탈탄 층 두께와 같아야 합니다. 가공 공차는 2 ~ 4mm, 기타 표면 가공은 0.5 ~ 1.5mm입니다.
가공은 시간과 비용이 많이 드는 공정입니다. 이러한 이유로 Dawang Metals는 더 나은 솔루션을 찾기 위해 다른 방법을 찾습니다. 이 경우 제작, 단조 부품 및 기존 주조 대신 니어 네트 형상 제조 공정은 모래 주조 또는 인베스트먼트 주조와 원심 주조를 결합합니다. 니어넷 성형 방식은 필요한 치수에 근접합니다. 따라서 이 방법은 최종 가공의 필요성을 줄여줍니다.
결론
완벽한 금속 주조에는 많은 주조 설계 고려 사항이 포함된 훌륭한 디자인이 함께 제공됩니다. Dawang Metals는 최신 기술을 사용하여 이러한 모든 설계 고려 사항을 수행합니다. 따라서 Dawang 제품은 세계 주조 시장에서 명성을 얻고 있습니다.
그러나 고객은 어떤 주조 디자인이라도 제안할 수 있습니다. 디자인 고려 사항을 확인하여 필요한 경우 주조 전문가가 디자인 제안을 제공합니다. 또한 고객은 주조 방법에 관한 문의도 환영합니다.
