금속 주조 vs. CNC 가공 가이드

금속 부품을 설계할 때 공정 선택은 비용, 납기 및 품질 한계를 결정합니다. Yonglihao Machinery는 이러한 두 가지 방식을 모두 지원합니다. CNC 가공 실제 생산에는 금속 주조 방식이 사용됩니다. 동일한 패턴을 볼 수 있습니다. 최적의 방법은 고객의 공차, 형상 및 생산량에 맞춰야 합니다.

주조는 주형 안에서 응고시켜 형상을 만듭니다. 기계 가공은 고체 소재에서 재료를 제거하여 형상을 만듭니다. 두 방법 모두 우수한 부품을 생산할 수 있지만, 해결하는 문제가 다릅니다.

이 가이드는 부품에 적합한 최적의 경로를 선택하는 데 도움을 드립니다. 공차, 표면 마감, 형상, 생산량, 리드 타임, 비용 구조 및 품질 위험과 같이 의사 결정에 영향을 미치는 주요 요인들을 중점적으로 다룹니다.

주조, 기계 가공, 또는 주조 후 기계 가공 중 어떤 방식을 언제 사용해야 할까요?

주조는 복잡한 형상을 대규모로 제작해야 할 때 가장 효과적입니다. 특히 내부 공동이나 두꺼운 부분에서 얇은 부분으로의 전환이 필요한 경우에 탁월한 성능을 발휘합니다. 최종 형상에 가까운 제품을 생산할 수 있어 가공 시간을 단축할 수 있습니다. 또한, 금형 제작이 완료되면 생산량이 증가함에 따라 부품당 비용이 절감됩니다.

정밀 가공은 부품당 비용보다 정밀도와 속도가 더 중요할 때 가장 효과적입니다. 시제품 제작이나 소량 생산에 적합하며, 정밀한 공차와 엄격한 표면 조도가 요구되는 부품에 적합합니다. 또한, 설계 변경이 잦은 프로젝트에도 적합합니다. 금형을 수정하는 것보다 프로그램을 업데이트하는 속도가 훨씬 빠릅니다.

주조 후 가공 방식은 산업용 부품에 가장 실용적인 경우가 많습니다. 재료와 공정 시간을 절약하기 위해 주요 형상을 먼저 주조한 다음, 핵심 형상만 가공합니다. 이 방식은 하우징, 밸브 본체, 밀봉면, 내경 또는 베어링 시트가 있는 부품에 적합합니다.

한 가지 규칙을 기억하세요. 모양과 부피를 위해서는 주조를 하고, 정확도를 위해서는 기계 가공을 하세요. 둘 다 필요할 때는 조합해서 사용하세요.

주조와 기계 가공의 기본 원리

주조는 녹인 금속을 주형에 부어 굳히는 방식으로 부품을 만드는 공정입니다. 주형은 부품의 주요 형상을 결정하며, 이를 통해 금속 덩어리를 깎아내는 데 많은 비용이 드는 형상을 만들 수 있습니다. 여기에는 코어가 있는 내부 통로도 포함됩니다.

기계 가공은 빌릿, 판재 또는 봉에서 재료를 제거하여 부품을 만드는 공정입니다. 절삭 공구는 제어된 경로를 따라 이동하며 최종 형상에 도달합니다. 이 공정의 핵심 장점은 예측 가능한 정확도입니다. 또한 주요 형상 전반에 걸쳐 안정적인 표면 품질을 제공합니다.

두 가지 방법 모두 초기에 몇 가지 입력값을 명확히 하는 것이 중요합니다. 이것이 가장 빠른 선택 방법입니다. 먼저 재료, 수량, 부품의 핵심 특징을 정합니다. 그런 다음 공차와 표면 조도 목표를 확정합니다. 이러한 입력값을 확보하면 공정 선택이 주관적인 판단에서 벗어날 수 있습니다.

캐스팅이란 무엇인가?

주조 용융 금속을 주형 안에서 고체 부품으로 만드는 공정입니다. 복잡한 형상의 부품을 만들 때 사용되며, 내부 공동이나 큰 크기에도 적합합니다. 동일한 디자인의 부품을 대량 생산할 때 가장 저렴한 방법이 될 수 있습니다.

주조 공정: 몰드 제작, 주입, 경화, 마무리.

대부분의 주조 프로젝트는 유사한 작업 흐름을 따릅니다. 먼저 패턴이나 툴링 컨셉을 구상합니다. 금형과 내부 형상에 필요한 코어를 준비합니다. 그런 다음 금속을 녹입니다. 녹인 금속을 금형 내부에 붓거나 주입합니다.

충전 후 금속이 냉각되면서 응고가 일어납니다. 냉각 과정은 품질에 큰 영향을 미칩니다. 냉각이 고르지 않으면 수축, 변형 또는 내부 기포가 발생할 수 있습니다. 부품이 완전히 응고되면 꺼내서 세척하고 필요한 후처리 작업을 진행합니다.

주조 후 일반적인 후처리 과정

주조 부품은 출하 전에 여러 가지 후가공이 필요한 경우가 많습니다. 일반적인 후가공에는 게이트와 라이저 다듬기, 버 제거, 샌드블라스팅, 표면 세척 등이 포함됩니다. 열처리를 통해 물성을 안정화하거나 강도를 향상시킬 수도 있습니다. 이는 합금 종류와 용도에 따라 다릅니다.

부품을 주조하더라도 부분 가공은 흔히 이루어집니다. 대량으로 주조한 후 몇몇 면과 구멍을 가공하는 것이 더 빠릅니다. 이는 전체 부품을 통째로 깎아내는 것보다 효율적입니다.

주조에 사용되는 일반적인 재료

주조는 용융 및 주입 시 안정적인 거동을 보이는 금속에 사용됩니다. 생산 과정에서, 재료 선택 유동성에 영향을 미칩니다. 수축 및 결함 발생 위험에도 영향을 미칩니다. Yonglihao Machinery에서는 스테인리스강 주조를 지원합니다. 용도에 따라 강철 합금, 탄소강, 알루미늄 등을 사용합니다.

우선 성능을 고려하여 재료를 선택하십시오. 그런 다음 주조 공정이 요구되는 품질을 달성하는지 확인하십시오. 특히 반복성이 확보되어야 합니다. 부품에 중요한 밀봉 또는 베어링 기능이 있는 경우, 해당 표면을 가공할 계획을 세우십시오. 본체를 주조하더라도 마찬가지입니다.

가공이란 무엇인가?

가공 CNC 가공은 고체 소재에서 재료를 제거하여 최종 형상을 만듭니다. 컴퓨터 제어를 통해 공구와 고정 장치를 반복적으로 이동시키므로 정밀한 공차를 요구하는 가공에 적합하며, 안정적인 표면 조도를 제공합니다.

가공 작업 흐름: 프로그래밍, 설정, 재료 제거, 검사.

대부분의 CNC 프로젝트는 CAD 모델로 시작됩니다. 공구 경로를 생성하고, 고정 장치 또는 공작물 고정 장치를 설계합니다. 부품은 단계별로 절삭되며, 이 과정을 통해 정확도, 공구 부하 및 표면 품질을 관리할 수 있습니다.

정밀 가공에서 검사는 매우 중요합니다. 가공 과정 중에 주요 치수를 확인하고, 최종 단계에서 합격 여부를 검증합니다. 이를 통해 일관된 결과를 얻을 수 있으며, 시제품 제작부터 단기 및 중기 생산까지 모든 규모에 적용 가능합니다.

실제로 사용하게 될 일반적인 기계 가공 작업

CNC 밀링은 각진 부품, 포켓, 슬롯 및 3D 표면에 적합합니다. 브래킷, 플레이트, 하우징 및 복잡한 외부 형상 가공에 적합하며, 평탄도를 유지하고 볼트 패턴과 같은 형상의 위치를 정밀하게 제어할 수 있습니다.

CNC 선삭은 회전 부품 가공에 적합합니다. 축, 부싱, 나사산 및 동심원 형상 가공에 적합하며, 뛰어난 진원도를 제공합니다. 또한, 고정 장치가 안정적일 경우 반복 가공이 가능한 직경을 구현할 수 있습니다.

드릴링과 리밍은 정밀한 크기와 표면 마감을 가진 구멍을 만듭니다. 연삭은 표면 마감이나 치수 정밀도를 더욱 향상시킵니다. 이러한 공정은 경화된 부품에도 적용할 수 있습니다. 이러한 작업들은 중요한 접합부에 적합하도록 부품을 최종적으로 다듬는 단계를 지원합니다.

가공에 사용되는 일반적인 재료

기계 가공은 매우 다양한 재료를 다룰 수 있게 해줍니다. 산업 부품에는 금속이 가장 흔하게 사용되지만, 플라스틱, 복합재료 및 기타 재료도 가공이 가능합니다. 이는 용도에 따라 요구되는 경우에 적용됩니다. 가공성은 공구 선택에 영향을 미치며, 이송 속도, 절삭 속도 및 달성 가능한 표면 조도에도 영향을 줍니다.

부품의 가장 까다로운 특징에 맞춰 공정을 선택하십시오. 부품의 여러 면이나 구멍에 엄격한 공차가 필요한 경우 기계 가공이 가장 적합한 방법입니다. 부품의 대부분이 중요하지 않은 형상이고 몇몇 중요한 접합부만 있는 경우, 주조 후 기계 가공을 통해 비용을 절감할 수 있습니다. 이렇게 하면 기능도 유지할 수 있습니다.

주요 유형 및 일반적인 용도

다양한 주조 및 가공 방법이 존재합니다. 모든 부품에 적합한 단일 방법은 없습니다. 각 방법이 어떤 결과를 가장 잘 만들어내는지 이해하는 것이 중요합니다.

모래 주조

대형 부품 제작에는 모래 주조 방식이 많이 사용됩니다. 이 방식은 설계 변경에 유연하게 대응할 수 있고, 금형을 일회용으로 사용할 수 있어 영구 금형에 비해 금형 투자 비용을 절감할 수 있습니다. 크기가 크고 형상이 복잡한 부품에도 적합하며, 필요한 경우 2차 가공을 통해 정밀도를 높일 수 있습니다.

주조 표면이 거칠 수 있습니다. 정밀 주조 방식보다 치수 편차가 클 수 있습니다. 모래 주조로 제작된 부품이 기능 부품에 적합할 경우, 밀봉면과 구멍 및 장착면을 가공해야 합니다.

다이캐스팅

다이캐스팅 대량 생산에 적합합니다. 금속 금형을 사용하며, 뛰어난 반복성을 제공합니다. 금형 검증이 완료되면 효율적인 사이클 타임을 제공합니다. 비철 금속 부품 생산에 사용되며, 생산 속도와 일관된 형상이 중요합니다.

다이캐스팅은 표면 마감이 우수하고 외부 디테일이 정교합니다. 하지만 초기 금형 제작 비용이 높습니다. 생산량과 설계 안정성이 금형 제작 비용을 정당화할 만큼 충분할 때 가장 효과적입니다.

인베스트먼트 캐스팅

사람들은 사용합니다 인베스트먼트 캐스팅 복잡한 형상에 적합합니다. 많은 주조 방식보다 표면 마감이 더 정밀합니다. 형상이 세밀하여 기계 가공이 어렵거나 비효율적일 때 적합합니다. 부품의 복잡성과 최종 형상에 가까운 형상으로 인해 전체 가공 시간이 단축될 때 적합합니다.

정밀 주조를 하더라도 중요한 접합부는 기계 가공이 필요할 수 있습니다. 이렇게 하면 형상 구현 능력을 확보할 수 있으며, 중요한 부분의 최종 치수를 고정할 수 있습니다.

압력 주조 또는 압착 주조

압력 주조 또는 압착 주조는 응고 과정에서 힘을 가합니다. 이는 밀도를 향상시키고 결함 발생 위험을 줄여줍니다. 기계적 성능이 더욱 중요한 경우에 고려할 만한 방법입니다. 또한 기존 주조 방식에 비해 기공 발생을 최소화합니다.

이 방법은 구조 부품에 적합합니다. 성능과 일관성이 최우선입니다. 중요한 가공 형상에 대한 설계 승인을 시행합니다. 부품이 다른 구성 요소와 결합, 밀봉 또는 정렬되어야 하는 경우 이 방법을 사용하십시오.

CNC 밀링

CNC 밀링 복잡한 외부 형상을 처리할 수 있습니다. 여러 기능을 가진 부품을 가공할 수 있습니다. 포켓, 슬롯 및 형상 표면을 높은 반복 정밀도로 지원합니다. 프로토타입 제작에 적합합니다. 프로그램을 업데이트하여 형상을 변경할 수 있습니다.

밀링은 부품에 서로 연관된 여러 중요 형상이 있을 때 적합합니다. 구멍 패턴, 기준점 및 인터페이스 면을 하나의 평면에서 제어할 수 있습니다.

CNC 터닝

CNC 터닝 선삭 가공은 동심도와 원형도가 중요한 기능을 하는 부품에 적합합니다. 샤프트, 슬리브, 나사산, 계단형 직경 등이 대표적인 예입니다. 선삭 가공은 다른 가공 작업과 결합될 수 있습니다. 이는 부품에 회전 형상과 직선 형상이 모두 필요한 경우에 발생합니다.

부품의 핵심 요구 사항이 정밀한 직경이라면 선삭 가공이 효율적입니다. 부품에 평면, 포켓 또는 측면 형상이 필요한 경우, 필요에 따라 선삭 가공과 밀링 가공을 병행하십시오.

방법을 결정하는 주요 차이점

적절한 차원을 비교하세요. 대부분의 프로세스 관련 논쟁은 간단해집니다.

공차 및 표면 마감

정밀 가공은 엄격한 공차를 요구하며 표면 조도를 제어합니다. 부품에 정밀한 맞춤, 정확한 정렬 또는 예측 가능한 밀봉이 필요한 경우 해당 부분을 정밀 가공하십시오.

주조는 다양한 용도에서 정확한 결과를 제공할 수 있습니다. 이는 정밀한 주조 방법을 사용할 때 특히 그렇습니다. 하지만 주조의 정확도는 방법, 합금 종류, 부품 형상에 따라 달라집니다. 공차가 엄격한 경우, 주조 부품의 주요 형상에는 가공 작업이 필요합니다.

기하학적 타당성

주조는 내부에 공동을 만듭니다. 복잡한 형상을 효율적으로 제작할 수 있으며, 코어와 금형 설계를 통해 기계 가공으로는 구현하기 어려운 형상도 만들 수 있습니다. 많은 하우징과 유체 처리 장치 본체가 주조 방식으로 제작됩니다.

가공에는 공구 접근성과 공작물 고정 방식에 따른 한계가 있습니다. 깊은 내부 통로는 여러 단계의 셋업이 필요할 수 있으며, 이는 비실용적일 수 있습니다. 형상 때문에 공구 사용이 제한될 경우, 주조 또는 하이브리드 방식이 실용적인 대안이 될 수 있습니다.

물량, 리드 타임 및 확장성

가공은 신속하게 시작됩니다. 시제품 및 소량 생산의 경우, 최소한의 설정만으로 CAD에서 부품 생산까지 바로 진행할 수 있습니다. 가공은 개발 초기 단계에서 매우 중요한 역할을 합니다.

주조는 금형 제작과 검증 시간이 필요합니다. 하지만 대량 생산에 더 적합합니다. 금형이 검증되면 생산 주기가 효율적이 됩니다. 수요가 안정적이고 높을 경우, 주조는 부품당 비용을 절감해 줍니다.

비용 구조 및 재료 활용

주조는 초기 금형 제작 비용이 더 높습니다. 하지만 생산량이 많아질수록 개당 비용이 낮아집니다. 최종 형상에 가까운 제품을 생산할 수 있어 재료 활용도가 향상됩니다. 또한, 대량의 재고를 제거하는 데 드는 비용을 절감할 수 있습니다.

기계 가공은 초기 공구 비용이 적게 듭니다. 하지만 부품당 비용에는 기계 가공 시간과 재료 낭비가 포함됩니다. 부품 가공 시 원자재를 상당 부분 제거해야 할 경우 비용이 증가합니다.

비용 측면에서 생각해 보세요. 디자인이 안정적이고 생산량이 많다면 주조는 금형 비용을 상각하는 데 유리합니다. 단위 비용 면에서도 주조가 우세하죠. 하지만 디자인 변경이 잦거나 생산량이 적다면 기계 가공은 속도와 유연성 면에서 유리합니다.

품질 위험

주조 품질 위험은 응고 과정과 관련이 있습니다. 기공, 수축, 변형 및 표면 불규칙성이 발생할 수 있습니다. 이는 공정 제어와 설계가 일치하지 않을 때 발생합니다. 이러한 위험 때문에 품질 관리 계획을 수립하고 후가공 전략을 세워야 합니다.

가공 공정은 응고 결함을 방지합니다. 처음부터 단단한 소재를 사용하기 때문입니다. 주요 위험 요소는 공구 자국, 클램핑으로 인한 변형, 그리고 관리가 미흡할 경우 공구 마모로 인한 변동입니다. 이러한 요소들은 공정 계획 및 검사를 통해 관리할 수 있습니다.

부품의 중요 부위에 내부 기포가 허용되지 않는 경우, 하이브리드 방식이 적합합니다. 형상 제작을 위해 주조하고, 결함이 중요한 부분은 가공하여 제거하며, 가공 기준점을 기준으로 합격 여부를 관리합니다.

어떻게 선택해야 할까요?

훌륭한 프레임워크는 도면을 프로세스 경로로 바꿔줍니다. 우리는 간단한 순서를 사용합니다. 이는 프로토타입 제작과 양산 모두에 효과적입니다.

• 1단계: 먼저 반드시 작동해야 하는 부분을 표시하십시오. 복잡해 보이는 부분은 무시하십시오. 밀봉면은 성공 여부를 좌우합니다. 베어링 내경도 마찬가지입니다. 정렬 기준점과 나사산 접합부도 중요합니다. 이러한 부분이 중요하다면 가공을 계획하거나 주조 후 가공이 가능하도록 설계하십시오.
• 2단계: 부품을 두 영역으로 나눕니다. A 영역에는 기능과 조립에 중요한 특징들이 포함되고, B 영역에는 외관상 중요도가 낮은 특징들이 포함됩니다. 이러한 분할을 통해 모든 부분에서 정밀도를 확보하기 위해 과도한 비용을 지출하는 것을 방지할 수 있습니다. 또한 주조 공정이 필요한 부분과 기계 가공이 필요한 부분을 명확히 구분할 수 있습니다.
• 3단계: 성능을 기준으로 재료를 선택한 다음 실현 가능성을 확인하십시오. 어떤 합금은 주조는 쉽지만 가공이 어렵고, 어떤 합금은 가공은 잘 되지만 주조 품질이 일정하지 않습니다. 재료가 확정된 경우 공정 경로를 조정하십시오. 공정 경로가 확정된 경우 재료 또는 합격 기준을 조정하십시오. 결정 사항을 명확히 하십시오.
• 4단계: 부품을 신속하게 제작해야 한다면 기계 가공이 가장 적합하며, 설계 변경에도 유연하게 대응할 수 있습니다. 설계가 안정적이고 수요가 높다면 주조 방식이 유리할 수 있습니다. 엄격한 생산량 기준을 적용하지 마십시오. 손익분기점은 부품 크기, 복잡성, 재료비, 품질 요구 사항에 따라 달라집니다. 제품 수명 주기 전반에 걸친 총비용과 위험을 예측하십시오. 시제품 제작, 시험 생산, 양산 단계를 모두 포함해야 합니다.
• 5단계: 주요 특징과 예상 생산량을 기준으로 결정을 내리십시오. 주조의 경우 가공 여유를 정의하십시오. 최종 크기로 가공해야 하는 부분을 명시하십시오. 기계 가공의 경우 형상 접근이 가능한지 확인하십시오. 재료 낭비가 허용 가능한지 확인하십시오.

하이브리드 방식을 사용할 경우, 범위에 대해 정확하게 정의해야 합니다. 하이브리드 방식은 대량 형상 모델링에 가장 효과적입니다. 기계는 기능을 제어하는 인터페이스만 사용합니다. 이렇게 하면 비용이 절감되고 정밀도도 유지됩니다.

결론

속도, 유연성, 그리고 엄격한 공차가 필요하다면 기계 가공을 하십시오. 이는 부품을 가장 빠르게 합격시키는 방법입니다. 복잡한 형상과 대량 생산이 필요하다면 주조를 하십시오. 금형 검증이 완료되면 주조 방식이 단위당 경제성이 가장 뛰어납니다. 복잡한 형상과 정밀한 접합부가 모두 필요하다면 주조 후 기계 가공을 하는 것이 실용적입니다.

Yonglihao Machinery에서 다이캐스팅 회사, 저희가 최적의 선택을 도와드리겠습니다. 부품의 핵심 특징, 재질, 수량, 그리고 합격 기준을 바탕으로 최적의 솔루션을 제시해 드립니다. CAD 모델, 목표 재질, 예상 생산량, 그리고 기능 제어에 중요한 특징들을 공유해 주세요. 고객님의 일정과 품질 요구사항에 맞는 최적의 공정 경로를 추천해 드리겠습니다.

자주 묻는 질문

주조와 기계 가공 중 어느 쪽이 더 저렴합니까?

주조는 생산량이 많을수록 개당 가격이 저렴합니다. 이는 금형 투자 비용이 회수된 후에 가능합니다. 기계 가공은 시제품이나 소량 생산에 더 저렴하며, 금형 투자 비용이 들지 않습니다. 하지만 실제 손익분기점은 부품의 복잡성, 재료비, 기계 가공 시 제거되는 재료량에 따라 달라집니다.

주조와 기계 가공 중 어느 쪽이 더 정확합니까?

정밀 가공은 공차가 매우 좁은 부품에 더 적합하며 표면 마감을 제어하는 데 효과적입니다. 주조의 정확도는 제조 방법과 설계에 따라 달라집니다. 많은 주조 부품은 중요한 접합부를 가공해야 합니다. 설계에 정밀한 결합이나 밀봉이 필요한 경우, 해당 부분을 가공하도록 계획해야 합니다.

"주조 후 기계 가공" 방식은 언제 가장 효과적일까요?

주형은 주조 후 가공하는 방식을 사용하고, 조립이나 성능에 중요한 형상은 정밀 가공합니다. 이 방식은 하우징, 밸브 본체, 내경이 있는 부품에 적합하며, 밀봉면과 베어링 시트에도 적합합니다. 폐기물과 비용을 절감하고, 중요한 부분의 정밀도를 유지합니다.

주조 과정에서 발생할 수 있는 결함에 대해 어떤 점들을 고려해야 하며, 이러한 결함들이 합격 여부에 어떤 영향을 미칠까요?

일반적인 위험 요소로는 기공 및 수축 기포, 뒤틀림 및 표면 불규칙성 등이 있습니다. 이러한 문제들은 밀봉면 부근, 내부 구멍 및 하중 지지면에서 특히 중요합니다. 최종 형상에 가깝게 주조하고, 중요한 형상은 기계 가공하여 결함을 제거하며, 최종 치수를 정밀하게 관리해야 합니다.

가공하기 어려운 특징은 무엇이며, 현실적인 해결책은 무엇입니까?

밀폐된 공동이나 깊은 내부 통로는 가공하기 어렵습니다. 공구 접근성이 떨어지는 형상은 비용이 더 많이 듭니다. 내부 형상은 주조를 통해 형성한 후, 접근성이 좋은 핵심 접합부는 가공합니다. 경우에 따라서는 공구 접근성을 고려하여 재설계할 수도 있습니다. 이렇게 하면 기능은 그대로 유지하면서 복잡성을 줄일 수 있습니다.