주조 결함의 유형 및 제품에서 이를 방지하는 방법

주조 제작은 복잡한 다단계 프로세스입니다. 각 공정의 기술 수준은 매우 다양합니다. 작업자의 기술, 품질 관리, 테스트 방법 및 장비는 모두 주조의 최종 품질에 영향을 미칩니다. 주조 결함의 유형과 이를 예방하는 방법을 알고 싶다면 이 가이드를 통해 모든 주조 결함에 대한 개요를 확인할 수 있습니다.

주조 과정에서 금속이 가스에 들어가 응고되면 다공성이 생깁니다. 다공성을 형성하는 가장 일반적인 가스는 질소, 산소 또는 수소입니다. 금형에서 가스가 빠져나갈 수 있지만 여러 가지 요인으로 인해 가스가 흐르지 않을 수 있습니다. 이로 인해 인베스트먼트 주조에서 일반적인 주조 표면 결함이 발생합니다. 다공성과 관련된 일반적인 주조 결함에는 세 가지가 있습니다.

1. 핀홀 주조 결함

핀홀 주조 결함은 장루의 또 다른 용어입니다. 핀홀은 가장 흔한 금속 주조 결함이며, 운영 체제의 모든 문제로 인해 발생할 수 있습니다. 핀홀 주조 결함은 주조 표면 근처 또는 군집으로 육안으로 볼 수 있는 경우가 많습니다.

주조 및 주조 결함의 원인

1. 수분 함량이 높은 모래가 사용됩니다.
2. 축축한 국자에서 강철이 쏟아지거나 가스가 제대로 공급되지 않는 경우
3. 용융 금속은 수소 또는 일산화탄소 가스를 흡수합니다.

조치

1. 모래의 수분 함량을 줄임으로써
2. 모래의 투과성 증가
3. 좋은 플럭스와 용융 방법을 사용해야 합니다.
4. 빠른 응고로

2. 기공

핀홀보다 큰 구멍을 주조 결함의 다공성이라고 합니다. 다공성은 주물 내부에 있는 경우가 많습니다. 가공하기 전에는 식별하기 어렵기 때문에 고조파, 초음파, 자기 또는 X-레이 조사가 필요합니다.

주조 및 주조 결함의 원인

1. 모래에 물이 많이 있습니다.
2. 모래는 투과성이 낮습니다.
3. 모래 입자가 너무 작습니다.
4. 너무 압축된 모래
5. 불충분한 환기

조치

1. 모래의 수분 함량을 필요한 수준으로 제어하고 유지해야 합니다.
2. 투과성이 높은 모래를 사용해야 합니다.
3. 적절한 크기의 모래를 사용해야 합니다.
4. 지나치게 압축하지 마세요.
5. 적절한 환기가 제공되어야 합니다.

3. 열린 구멍

주조 결함의 다공성은 주조 표면에 나타나는 열린 구멍보다 눈에 띄기 어렵습니다. 대부분의 경우 주물 표면에 금이 간 구멍이 발생합니다. 이러한 결함은 금속을 부을 때 금형에 갇힌 공기에 의해 생성됩니다.

주조 표면 결함의 원인

1. 몰드 및 코어의 환기 불량
2. 금형 및 코어의 불충분한 건조

조치

1. 건조하고 통기성이 좋은 모래로 구멍이 생기지 않도록
2. 거친 모래를 선택하세요. 모래가 거칠수록 투과성이 좋습니다.
3. 몰드와 코어가 건조한지 확인합니다.

금속은 고체보다 액체로서 밀도가 낮기 때문에 수축합니다. 냉각 과정에서 수축 문제는 흔히 발생합니다. 합금 응고 수축이 일반적이지만 고르지 않은 수축은 주조 표면 결함을 유발합니다.
응고 과정에서 수축은 주물에 함몰을 일으킵니다. 수축 공간에는 가스 공극의 매끄러운 표면 대신 날카로운 모서리가 있습니다. 보이드는 종종 수지상 골절이나 균열과 함께 발견됩니다. 큰 수축 공극은 주물의 무결성을 손상시키고 압력을 받아 파손될 수 있습니다. 주조 결함은 두 가지 방식으로 수축으로 인해 발생할 수 있습니다.

1. 오픈 수축 결함

개방 수축으로 인해 주조 제품 표면에 함몰(함몰된 표면이라고도 함) 또는 구멍이 생깁니다(파이프라고도 함). 금속이 불균일하게 수축하면 해당 위치의 금형에 공기가 빨려 들어가 이와 같은 결함이 발생합니다.

2. 폐쇄 수축 결함

수축 풀림이라고도 하는 폐쇄 수축 결함은 수축 구멍이 닫히는 주조 결함입니다. 반면 미세 수축은 육안으로 확인할 수 없습니다.
폐쇄 수축 결함은 핫스팟의 상단이나 고립된 뜨거운 액체 웅덩이 근처에서 가장 흔히 발생합니다.

금속 주조 결함의 원인

금형의 액체 금속 온도가 동일하지 않으면 수축 결함이 발생합니다. 금속을 금형에 너무 뜨겁게 부어 넣거나 금속이 고르지 않게 응고되면 수축 결함이 발생할 수 있습니다. 금형 설계에서 방향성 응고 패턴을 무시하면 고르지 않은 응고가 일반적입니다.

조치

특히 철 합금을 열처리하여 잔류 장력을 줄이면 뒤틀림을 방지하는 데 도움이 됩니다. 담금질과 에이징 공정 사이에 주조물을 곧게 펴면 알루미늄 합금의 와트를 방지할 수 있습니다. 또한 와트를 억제하여 상당 부분이 주름과 같은 늑골 모양을 갖도록 함으로써 물체를 보다 일관되게 냉각할 수 있습니다.

1. 용융 금속 흐름이 중단되지 않도록 라이저 기반 러닝(게이팅) 시스템 설계
2. 국부적인 열 방출을 높이려면 내부 쿨러, 방열판 또는 냉각 코일을 삽입하세요.
3. 주조 온도를 낮춰 총 부피 부족을 제한합니다.

1. 자르기 및 닦기

액체 금속이 주입 중에 금형의 일부를 침식하고 모래가 이를 견딜 수 있는 열 강도를 갖지 못하면 절단 및 긁힘이 발생합니다. 청소 및 절단은 용융 금속이 더 큰 힘으로 유입되는 한쪽 끝으로 기울어지는 최종 표면의 낮은 융기 모양으로 나타납니다.

주조 결함의 원인

고속 용융 금속 흐름으로 인해 게이트를 통과하는 과도한 금속 흐름으로 인해 절단 및 절삭 가공이 발생할 수 있습니다.

조치

1. 주입 시스템 디자인 개선
2. 몰드 및 코어 강화
3. 마감 모래와 코어 모래에 바인더를 추가합니다.

2. 융합

모래 입자가 용융 금속과 융합되는 것을 퓨징이라고 합니다. 주조 표면에서 융합은 유리와 같은 껍질로 나타납니다. 얇고 깨지기 쉬운 유리 같은 껍질이 주물에 단단히 달라붙어 있는 것처럼 보입니다. 이는 주형의 일부 모래가 녹아 주물과 합쳐질 때 발생합니다.

금속 주조 결함의 원인

1. 굴절률이 낮은 점토 또는 모래
2. 붓는 온도가 높은 금속 액체

조치

성형 재료가 액체의 온도에 저항하여 금속과 융합되지 않도록 하는 능력을 내화성이라고 합니다. 규사의 내화도가 가장 높습니다. 융합을 방지하기 위해 성형 재료의 내화성을 개선하거나 용융 금속의 주입 온도를 낮출 수 있습니다.

3. 금속 관통

금속 침투는 금형에서 액체 금속이 누출되어 주물이 불완전하거나 누락되는 것을 말합니다.

파운드리 주조 결함의 원인

1. 강도가 낮고 투과성이 높은 모래를 사용하세요.
2. 거칠거나 큰 그릿 사용: 그릿이 거칠수록 정신적 침투가 더 심해집니다.
3. 부적절한 곰팡이 제거
4. 부드러운 모래 두드리기

조치

이러한 주조 결함을 방지하려면 주조 금형이 잘 설계되었는지 확인하세요. 주조하기 전에 손상된 몰드를 검사하고 교체하세요.
고온으로 인해 금형이 과도하게 마모될 수 있습니다. 금형에는 고온을 견딜 수 있는 고품질 원료를 사용하세요.

4. 부기

주형이 너무 무르면 액체 금속의 무게가 모래를 바깥쪽으로 끌어당겨 부풀어 오르는 결함이 발생합니다. 붓기는 일반적으로 주물의 수직면에 작고 매끄러운 혹으로 나타납니다.

파운드리 주조 결함의 원인

팽창 결함은 일반적으로 금형 또는 저강도 금형의 부적절한 사용으로 인해 발생합니다.

조치

1. 이러한 주조 결함을 방지하려면 주조 금형이 잘 설계되었는지 확인하세요. 주조하기 전에 손상된 몰드를 검사하고 교체하세요.
2. 고온으로 인해 금형이 과도하게 마모될 수 있습니다. 금형에는 고온을 견딜 수 있는 고품질 원료를 사용하세요.

5. 물방울

젖은 상태에서 금속 주물에 모래를 떨어뜨리면 모래가 떨어집니다. 방울은 주물 상단에 고르지 않은 덩어리로 나타납니다. 금형이 충분히 강하지 않아 모래가 액체 금속에 들어갈 때 발생합니다. 물방울이 떨어지면 금속 표면이 오염될 수 있습니다.

파운드리 주조 결함의 원인

1. 강도가 낮은 모래
2. 소프트 래밍
3. 용융 금속에 대한 플럭스 부족
4. 보강이 불충분한 금고의 모래 돌출부

조치

1. 인장 강도가 높은 모래가 사용됩니다.
2. 더 어려운 탬핑을 제공합니다.
3. 용융 금속의 불순물을 적절히 용해하면 제거할 수 있습니다.
4. 모래 돌출부를 보강하려면 못이나 펜치를 사용합니다.

6. 쥐 꼬리

쥐꼬리 또는 정맥은 주형 모래 표면이 꺾일 때 주물에 고르지 않은 선이나 균열로 나타날 수 있습니다. 쥐꼬리는 용융된 재료로 덮여 있는 금형 바닥 표면에서 가장 흔히 발견됩니다. 좌굴은 더 심한 쥐 꼬리의 일종입니다.

다이캐스팅 결함의 원인

1. 모래의 팽창 불량
2. 뜨거운 붓는 온도
3. 잘못된 금형 설계

조치

금형에 용융 금속을 담을 수 있는 충분한 스탬핑이 있는지 확인하는 것이 이러한 문제를 방지하는 좋은 방법입니다. 또한 붓는 금속이 너무 뜨거워지지 않도록 주의하세요. 그래도 문제가 해결되지 않으면 위의 절차를 적용하여 문제를 해결할 수 있습니다.

1. 모래에 가연성 첨가제 추가하기
2. 금속의 붓는 온도를 낮추기
3. 곰팡이도 너무 단단하지 않아야 합니다.

금형 내부에 도달한 금속의 과냉각 온도는 주입된 금속의 모든 결함을 유발합니다. 충분히 뜨겁지 않은 금형에 금속을 넣으면 이러한 결함이 발생할 수 있습니다. 금속을 올바른 온도에서 주입하더라도 잘못된 방법으로 인해 금속이 금형에 들어가기 전에 너무 빨리 냉각되거나 금형 단면이 너무 얇아 결함이 발생할 수 있습니다. 작은 부품은 크기가 작기 때문에 경화되어 다른 금형 섹션을 막을 수 있습니다.

1. 열 균열/균열

일부 균열은 확대하지 않고도 볼 수 있지만 다른 균열은 확대가 필요합니다. 균열은 주물이 냉각되면 굳은 후에 나타납니다.

다이캐스팅 결함의 원인

응고된 금속이 응고 과정에서 인장 장력에 견딜 수 있을 만큼 강하지 않으면 핫 리핑이 발생합니다.

조치

1. 금형 설계 개선
2. 금형을 수정하여 접이식성 개선

2. 핫스팟/하드스팟

하드 스팟은 뜨거운 영역의 다른 이름입니다. 이러한 결함은 특정 주조 부분이 주변 영역보다 빠르게 냉각될 때 나타납니다. 이는 주변 재료보다 더 빨리 냉각되기 때문입니다. 결과적으로 더 엄격한 주조 팀이 형성됩니다. 이로 인해 공구가 마모되어 가공 작업을 방해할 수 있습니다. 까다로운 영역은 가공을 방해하고 공구 마모를 증가시킬 수 있습니다.

금속 주조 결함의 원인

핫스팟은 부적절한 냉각으로 인해 발생합니다.

조치

1. 올바른 냉각 습관
2. 금속의 화학 성분을 변경하는 것을 고려하세요.

금속이 금형 내부에 도달할 때 금속의 과냉각 온도는 주입된 금속의 모든 결함을 유발합니다. 금속이 충분히 뜨겁지 않은 상태에서 단순히 가동하면 처음에 정확한 온도에서 금속을 주입하더라도 이러한 문제가 발생할 수 있습니다. 나중에 주입 메커니즘에 결함이 있으면 금형에 들어가기 전에 금속이 너무 많이 냉각될 수 있습니다. 또는 금형 부품이 지나치게 얇아서 결함이 발생할 수 있습니다.

1. 콜드 셧다운 주조 결함

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표면 결함은 콜드 셧 주조 결함입니다. 주조 표면에 둥근 모서리가 있는 선이나 균열을 발견할 수 있습니다. 두 개의 용융 금속 흐름이 녹는점보다 낮은 온도에서 만나면 융합 및 응고되지 않아 냉간 셧다운 주조 결함이 발생합니다. 결과적으로 가장자리가 둥근 파손으로 보입니다. 주물의 결함은 육안으로 관찰할 수 있습니다.

다이캐스팅 결함의 원인

1. 잘못된 주입 시스템
2. 낮은 용융 온도
3. 유동성 부족

조치

1. 주입 시스템 최적화
2. 적절한 따르는 온도
3. 금형의 공기 투과성 개선

2. 잘못된 실행

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용융 금속이 금형 챔버를 채우기 전에 경화되어 주물에 틈이 생기면 오조립이 발생합니다. 금형 캐비티가 액체 금속으로 완전히 채워지지 않았습니다.

주조 및 주조 결함의 원인

1. 용융 금속은 유동성이 낮습니다.
2. 용융 금속의 유동성은 저온에서 감소합니다.
3. 부적절한 주입 시스템과 너무 얇은 단면

조치

1. 금형 설계 및 도어 제어 시스템 설계 최적화
2. 금속 흐름 증가
3. 단면이 너무 얇지 않도록 하세요.

3. 슬래그 포함

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액체를 따르는 동안 액체가 튀면 고체 알갱이가 생길 수 있습니다. 이러한 알갱이는 얼어붙으면서 주물에 끼게 됩니다. 콜드 샷은 종종 구형, 눈물방울 모양 또는 진주 모양이며 금속 전체에 분산되어 있습니다. 신더와 딸랑이는 밀접하게 연결되어 있으며 함께 발생하는 경우가 많습니다. 일반적으로 크러스트를 제거하면 그 밑에 있는 딸랑이가 드러납니다.

주조 및 주조 결함의 원인

슬래깅은 입자가 포함된 용융 금속이 금형 캐비티에 부어져 응고될 때 발생합니다.

조치

1. 진공 또는 불활성 분위기에서 플럭스로 금속을 녹입니다.
2. 바닥에서 금속을 부을 때는 특수 스푼을 사용합니다.
3. 주입 시스템에 세라믹 필터 추가하기

주조 형태의 결함은 변위 또는 날림 모서리의 원인이 됩니다. 형상 결함은 일반적으로 기존 금형을 다시 제작해야 하므로 가장 쉽게 수정할 수 있습니다.

1. 변위/불일치

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분리된 주조 부분이 일반적으로 수평으로 잘못 정렬되면 오프셋이라고도 하는 불일치가 발생합니다. 금형의 상단과 하단이 정렬되지 않아 금형 이동이 발생합니다. 금형 변위는 가장 일반적으로 수평 변위로 나타납니다. 수직 변위가 발생하면 금형이 아닌 코어가 정렬되지 않은 것입니다.

주조 및 주조 결함의 원인

1. 금형을 준비하는 동안 상부 및 하부 구성 요소를 제대로 정렬하지 않았습니다.
2. 샌드박스의 잘못된 정렬
3. 저항에 상단 커버를 설치할 때 세부 사항에 부주의하여 정렬이 잘못되었습니다.

조치

오프셋이 있는 경우 일치하는 플레이트 패턴의 설치 및 정렬을 확인합니다. 작업에 올바른 몰딩 박스와 닫는 핀을 사용하고 있는지 확인합니다.

2. 플라이 엣지

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가장 흔한 주조 결함 중 하나는 플라잉 에지입니다. 주조 핀, 버, 플래시는 모두 플라이 에지를 가리키는 용어입니다. 플라이 에지는 주물에 부착된 여분의 재료로 나타나며, 일반적으로 몰드 부분이 만나는 부분에 플레이크 형태로 나타납니다. 재용융되어 드로스를 생성하는 스크랩을 플라이 에지라고 합니다.

주조 결함의 원인

코어 표면에 균열이나 구멍이 있으면 주조 표면에 플라잉 에지가 발생합니다. 틈새는 금형의 무게가 충분하지 않거나 샌드박스 클램핑이 불량하여 발생할 수 있습니다.

조치

몰드와 코어를 재조립하여 이 문제를 해결할 수 있습니다. 두 부품이 서로 단단히 맞도록 몰드 상단에 충분한 무게가 있어야 합니다.
깜박임은 경미한 정도부터 매우 심한 정도까지 다양합니다. 플래시가 심하지 않은 경우 제조업체에서 망치나 펜치로 플래시를 부수고 분리선에 맞춰 정리하여 제거할 수 있습니다. 하지만 이 과정은 비용이 많이 들 수 있습니다.

3. 뒤틀림

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뒤틀림은 응고 중 또는 응고 후에 발생하는 주조 결함입니다.

주조 결함의 원인

다른 영역의 응고 속도가 다르면 뒤틀림이 자주 발생합니다. 이로 인해 인접한 벽이 변형됩니다. 뒤틀림은 넓고 평평한 부분에서 더 많이 발생합니다.

조치

주철 부품은 잔류 장력을 제거하기 위해 열처리를 정상화하면 이점을 얻을 수 있습니다. 알루미늄 주물은 담금질과 에이징 작업 사이에 곧게 펴야 할 수 있습니다.

4. 벌집 또는 스펀지

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이는 금속 주물에 여러 개의 작은 공극이 바로 인접한 외부 결함입니다.

주조 결함의 원인

1. 용융 금속 현탁액에서는 기계적으로 고정된 파편과 피부 조각이 생성됩니다.
2. 래들에서 부적절한 스키밍이 원인입니다.

조치

1. 용융 금속에 먼지와 부스러기가 들어가는 것을 방지합니다.
2. 모래 플러싱은 피하세요.
3. 용융 금속에서 슬래그 잔해를 제거하기 위해 래들에서 적절한 스키밍을 수행합니다.

주조 품질 관리를 위해서는 주조 결함과 그 원인에 대한 철저한 이해가 필요합니다. 공급업체가 품질 표준을 이해할 수 있도록 제조 전에 구체적인 결함 허용 오차와 품질 기대치를 만들어야 합니다.
결함에 대한 허용 오차는 제품 및 주조 문제 유형에 따라 다릅니다. 이러한 주조 결함에 대한 허용 오차를 결정하면 공급업체가 귀사의 기대치를 이해하고 향후 오해와 품질 문제를 방지하는 데 도움이 됩니다.