캐스팅이란 무엇인가? 캐스팅 과정과 방법에 대한 종합 가이드

금속 주조는 금속 부품을 제조하는 공정입니다. 복잡한 형상을 만들고, 다양한 재료를 사용하며, 부품을 대량 생산할 수 있는 것으로 알려져 있습니다. 하지만 주조란 정확히 무엇을 의미할까요? 이 공정은 용융 금속과 합금을 미리 제작된 주형 캐비티에 주입하여 경화시키는 과정을 포함합니다. 이를 통해 최종적으로 원하는 기능 부품으로 변형됩니다. 따라서 주형 캐비티는 제조될 부품의 형상을 거울에 비친 것처럼 정확하게 표현됩니다.

주조 공정에는 여러 가지가 있으며, 각각 장단점이 있습니다. 모래 주조, 다이 캐스팅, 인베스트먼트 주조 등이 있습니다. 원자재의 종류와 생산할 부품의 사양에 따라 어떤 방법을 사용해야 할지 결정됩니다. 이 글에서는 주조 공정, 기술, 사용 가능한 금속 및 합금, 그리고 장단점에 대한 포괄적인 개요를 제공합니다.

캐스팅이란 무엇인가요?

주조는 용융 금속을 성형하여 금속이나 합금의 일부를 만드는 공정입니다. 응고된 액체 금속의 형태는 주형 캐비티에 의해 결정됩니다. 재료를 부으면 주형의 모든 모서리를 따라 흘러내려 모든 세부 사항을 덮습니다. 응고된 부분은 주형이나 주조 캐비티에서 밀려 나옵니다.

주조 공정은 7,000년 전으로 거슬러 올라가며 기원전 3200년경부터 사용되어 왔습니다. 당시 메소포타미아와 중국에서는 구리를 사용하여 다양한 유용한 물건들을 주조했습니다. 기원전 645년 이후, 모래 주조는 도구와 조리기구를 제작하는 가장 일반적인 방법 중 하나가 되었습니다.

현대 제조 분야에서 금속 주조 공정은 광범위한 분야에 사용되고 있으며 그 성능은 끊임없이 확장되고 있습니다. 특히 대량 생산이 필요한 경우, 정밀하고 복잡한 부품을 비용 효율적으로 생산할 수 있습니다. 프레스, 주조 또는 기타 유형의 금형에서는 캐비티를 사용하여 수천 개의 유사한 부품을 생산할 수 있습니다. 반면, 모래 및 인베스트먼트 금형은 한 번만 사용할 수 있습니다. 따라서 이러한 비용 효율적인 주조 공정은 시제품 프로젝트 테스트에 자주 사용됩니다. 또한, 주조된 부품은 원래의 물리적 및 기계적 특성을 유지합니다.

캐스팅 과정은 어떻게 진행되나요?

주조 또는 성형에는 두 가지 방법이 있습니다. 모형을 사용하여 캐비티를 만드는 방법과, 여러 번 사용할 수 있는 정밀한 주형을 사용하는 방법입니다. 주조 공정과 관련된 몇 가지 용어는 다음과 같습니다.

• 모델: 원하는 부품의 실물 크기 복제품입니다. 보통 금속, 플라스틱 또는 나무로 만들어지며, 금형을 만드는 데 사용됩니다.
• 코어와 캐비티: 공동은 주물 외부 윤곽의 속이 빈 부분입니다. 코어는 구멍이나 채널과 같은 내부 형상을 주조하는 데 사용됩니다.
• 주입 시스템: 이는 주입로에서 캐비티로 흐르는 액체 금속의 흐름을 유도하고 제어하는 채널로 구성됩니다. 스프루, 러너, 게이트와 같은 부품이 여기에 포함됩니다.
• 일어나는 사람: 주형 내부에 있는 저장 용기로, 금속이 굳으면서 발생하는 수축을 보상하기 위해 액체 금속이 주물 속으로 흘러들어갈 수 있도록 합니다. 이를 통해 주물에 구멍이나 기타 결함이 생기는 것을 방지합니다.

이제 캐스팅 작업 흐름을 단계별로 살펴보겠습니다.

1단계: 금형 캐비티 만들기

캐비티를 만들려면 형상의 본체 역할을 하는 모형이 필요합니다. 왁스, 플라스틱 또는 목재를 사용하여 복제품이나 디자인을 만들 수 있습니다. 따라서 모형을 설계하고 제작할 때는 수축 허용치를 고려한 치수 조정, 쉽게 제거할 수 있는 드래프트 각도, 중공 부품에 대한 코어 임프린트 등의 요소를 고려해야 합니다.

그 후에 다이캐스팅 모델이 생성되었습니다모래나 세라믹과 같은 성형 재료로 둘러싸인 몰드 박스에 넣습니다. 몰드는 형태를 갖추고 그 뒤에 공간을 남겨 캐비티를 형성합니다. 영구 몰드 캐비티는 일반적으로 첨단 생산 방식을 사용하여 제작된다는 점에 유의해야 합니다. 예를 들어, 알루미늄이나 스테인리스강의 CNC 가공 및 방전 절단을 통해 제작됩니다.

2단계: 녹은 재료 붓기

먼저, 주물의 크기에 따라 전기 아크, 유도 또는 도가니를 사용하여 재료를 용융합니다. 예를 들어, 대형 주물의 경우 원료를 용융하려면 대형 용광로가 필요합니다. 또한, 주입 전에 재료를 잘 저어주어야 합니다.

주입은 도가니를 조작하여 수동으로 수행하거나, 기계 및 유압 장치를 사용하여 기울여 수행할 수 있습니다. 반면, 연속 주조기는 금형이 생산 라인을 따라 이동하면서 용융 금속을 자동으로 주입대에 주입할 수 있습니다. 온도는 용융되는 주조 재료에 따라 달라집니다. 예를 들어 스테인리스강 주조는 575°C(1250°F) 또는 590°C(1000°F)까지 가열될 수 있습니다. 게이트와 주입 시스템은 액체 재료가 캐비티로 흐르도록 돕습니다.

3단계: 냉각 및 응고

액체 금속이 캐비티의 모든 부분을 채운 후에는 냉각 및 응고 시간이 필요합니다. 냉각 시스템에는 채널과 터널을 사용하여 냉각 속도를 제어할 수 있습니다. 냉각에 필요한 시간은 주물의 크기, 복잡성 및 재료 종류에 따라 달라집니다.

금속이 응고됨에 따라, 매우 작은 고체 입자(핵이라고 함)들이 모여 결정학적으로 성장하기 시작합니다. 이것이 궁극적으로 재료의 결정립 구조를 형성합니다. 이러한 메커니즘을 통해 금속 재료의 원래 특성이 복원될 수 있습니다.

4단계: 캐스팅 제거

마지막 단계는 금형에서 제품을 꺼내는 것입니다. 금형이 팽창할 수 있는 경우(모래 주조 또는 인베스트먼트 주조), 작업자 또는 기계 시스템을 통해 금형을 파괴합니다. 이렇게 하면 완제품을 꺼낼 수 있습니다. 금형을 재사용할 수 있는 경우, 이젝터를 사용하여 금속 주조물을 꺼냅니다. 이후 세척 및 후처리를 통해 부품의 치수가 정확하고 표면이 매끄럽도록 합니다.

이제 캐스팅이 무엇이고 어떻게 작동하는지 알게 되었습니다. 자, 이제 다양한 캐스팅 유형에 대해 알아보겠습니다.

다양한 유형의 주조 방법

기업들이 더욱 정밀하고 복잡한 주조를 추구함에 따라 금속 주조 기술 또한 끊임없이 혁신되고 있습니다. 모래 주조, 실리콘 몰드 주조, 다이캐스팅 등 다양한 주조 방식이 있습니다. 각 주조 공정에는 고유한 장점이 있습니다. 작업 원리, 장점, 그리고 사용 방법을 고려하여 프로젝트에 가장 적합한 방법을 선택할 수 있습니다. 제조 분야에서 가장 일반적으로 사용되는 몇 가지 주조 방식을 소개합니다.

모래 주조

모래 주조 주형은 미세한 입자의 실리카 기반 재료 또는 모래 입자를 촘촘하게 압축하여 제작됩니다. 주형은 상단과 하단 주형의 두 부분으로 구성됩니다. 두 부분 사이의 공간에는 용융 금속이 채워집니다. 이 메커니즘은 또한 형상의 완벽한 정렬, 취급 용이성, 그리고 양호한 게이트를 보장합니다.

모래 주조의 장점:

• 금형 제작 및 주조 공정은 금형 비용 측면에서 간단하고 비용 효율적입니다.
• 철금속과 비철금속 모두 모래주조에 사용될 수 있습니다.
• 모든 모양과 크기의 부품을 주조할 수 있습니다. 또한, 200톤이 넘는 부품도 주조할 수 있습니다.
• 치수 정확도는 높지 않지만, 후처리가 간단하고 시간이 많이 걸립니다.

모래 주조에 대한 응용 프로그램: 엔진 크랭크케이스, 밸브, 베어링, 전자 부품, 피스톤, 부싱, 공장 기계 등

인베스트먼트 캐스팅

그만큼 인베스트먼트 주조 공정 모래 주조보다 조금 더 복잡합니다. 왁스 주형을 왁스 주형으로 연결하여 주형을 만듭니다. 왁스 주형에 세라믹과 같은 내화성 재료를 채웁니다. 그런 다음 주형을 가열하여 내화성 재료 내부의 왁스 주형을 녹이고 캐비티에 매끄러운 표면을 만듭니다. 이것이 이 공정을 로스트 왁스 주조(lost wax casting)라고도 하는 이유입니다. 액체 금속을 이 캐비티에 주입합니다. 부품이 굳으면 주형을 깨서 부품을 꺼냅니다.

인베스트먼트 주조의 장점:

• 왁스 패턴을 사용하면 코어를 삽입하지 않고도 속이 빈 부분, 언더컷, 내부 채널을 만들 수 있습니다.
• 표면 마감이 더 좋고 질감이 더 매력적입니다.
• 치수는 더욱 정밀해졌으며 허용 오차는 ±0.1mm로 유지될 수 있습니다.
• 복잡한 형상의 얇은 벽 부품 제조에 적합

인베스트먼트 주조에 대한 응용 프로그램: 군용 및 민간 항공기용 엔진 부품, 플랜트 및 공장용 부품, 자동차용 엔진 및 배기 시스템, 의료용 임플란트 및 기기 등

다이캐스팅

다이캐스팅 공정을 위해영구 금형은 경화 공구강과 같은 견고한 재료로 만들어집니다. 아연, 알루미늄, 구리, 주석 및 기타 금속 재료에 일반적으로 사용됩니다. 다이캐스팅 공정의 일환으로, 원료를 녹이기 위해 용광로가 사용됩니다. 용광로는 다이캐스팅 기계에 연결되어 있을 수도 있고 연결되어 있지 않을 수도 있습니다. 그런 다음 유압 플런저 또는 사출 장치를 통해 액체가 금형에 주입됩니다. 동시에 최대 250,000psi의 압력이 생성될 수 있습니다.

다이캐스팅의 장점:

• 생산 주기 전반에 걸쳐 높은 정밀도와 일관된 품질
• 광범위한 후처리가 필요하지 않습니다
• 대량 생산에 비용 효율적

다이캐스팅의 응용 분야: 자동차 부품, 항공기 터빈 날개 및 본체, 전기 하우징, 산업 제품, 공작 기계, 가정용품 등 광범위한 제품을 생산하는 데 사용할 수 있습니다.

원심 주조

원심 주조 또는 회전 주조에서는 액체 금속을 중심축을 중심으로 회전하는 원통형 주형에 주입합니다. 흘러넘친 금속은 원심력에 의해 주형 벽에 밀려 매끄럽고 균일한 층을 형성합니다. 금속이 응고되면 특정 두께를 가진 주형의 모양을 갖게 됩니다.

원심 주조의 장점:

• 액체금속은 연속적으로 주입되므로 구멍이 생기지 않습니다.
• 원심 주조 부품은 외부에서 응고되기 때문에 기포와 수축공 발생 위험이 매우 낮습니다.
• 라이저가 없기 때문에 주입 과정에서 사용되는 재료가 줄어듭니다.
• 조밀하고 균질한 입자 구조

원심 주조의 응용: 이 주조법은 주로 대칭형 물체를 제작하는 데 사용됩니다. 중공 원통, 부싱, 파이프, 압력 탱크, 디스크 등이 그 예입니다.

저압 주조

대부분의 경우, 주조기와 연결된 주입로 또는 가압로의 압력은 0.02~0.07Mpa입니다. 주입로는 주물 아래에 위치하며, 액체 금속은 라이저 튜브를 통해 위로 밀려 올라간 후 캐비티에 주입됩니다. 캐비티를 채우려면 일정한 압력이 필요합니다. 금형이 가득 차면 냉각 채널이 금형 전체가 응고될 때까지 제어된 방식으로 냉각을 유지합니다.

저압 주조의 장점:

• 이것 저압 주조 공정 충전을 정밀하게 제어하고 난류를 제거합니다. 이를 통해 다공성 및 수축과 같은 결함이 줄어듭니다.
• 저압주조는 매우 정밀하고 꼼꼼합니다.
• 이 주조 방법은 알루미늄 합금과 같은 다양한 비철 재료에 적합합니다.
• 매끄러운 충전재 덕분에 날카롭고 복잡한 모양의 주조도 가능합니다.

저압 주조의 응용 분야: 실린더 헤드 및 프레임, 접시, 맞춤형 중공 및 복잡한 프로파일, 피팅, 전자 부품 등.

중력 다이캐스팅

중력 다이캐스팅은 압력 주입이나 플런저 장치 없이 금속을 주입하는 방식입니다. 중력 다이캐스팅은 중력을 이용하여 재료를 용광로나 레이들에서 다이로 이동시킵니다. 주입이 완료될 때까지 액체의 흐름에 영향을 미치는 다른 힘은 없습니다. 또한, 마그네슘, 구리, 아연, 알루미늄, 알루미늄 합금과 같이 녹는점이 낮은 비철 금속에 주로 사용됩니다.

중력 다이캐스팅의 장점:

• 그 결과 구조, 기계적 특성, 외부 마감이 더 좋아졌습니다.
• 마지막 부분은 공기 흐름이 없기 때문에 다공성이 매우 낮습니다.
• 사출 장치가 필요 없기 때문에 다른 영구 금형보다 도구를 제조하기가 더 쉽습니다.

중력 다이캐스팅의 응용 분야: 이 주조 공정은 다양한 산업 분야에서 다양한 제품에 사용될 수 있습니다. 자동차 부품, 산업용 공구, 항공기 엔진 및 케이스, 장식품, 가전제품 부품 등을 제조하는 데 사용될 수 있습니다.

진공 다이캐스팅

진공 주조 공정에서는 액체 금속이나 플라스틱을 진공 상태로 주입합니다. 대부분의 경우, 주조 과정에서 펌프 등이 금형 내부의 공기를 모두 제거합니다.

폴리우레탄 몰드와 마찬가지로 실리콘 몰드는 고무와 플라스틱 성형에 사용됩니다. 하지만 다른 유형의 몰드를 사용하여 다양한 소재를 진공 주조할 수도 있습니다. 또한, 이 주조 공정은 사출 성형과 몇 가지 유사점을 가지고 있습니다. 또한, 이 진공 주조 방식은 기존 다이캐스팅과 함께 사용하여 공기 포집 위험을 줄일 수 있습니다.

진공 다이캐스팅의 장점:

• 매우 높은 정밀도와 정확도로, 특히 3D 프린팅을 사용하여 모델을 만드는 프로젝트에 적합합니다.
• 정교한 디테일이 가득한 정밀한 주조
• 주조물 내부에 공기주머니가 형성될 가능성을 제거합니다.
• 더 얇은 벽을 가진 부품 주조에 적합

진공 다이캐스팅의 응용 분야: 기능성 플라스틱 프로토타입, 의료용 임플란트 및 보철물, 소비재, 차체 패널 및 기타 부품, 식품 가공 부품 등

압출 다이캐스팅

부품은 액체 및 반고체 재료를 금형에 주입하여 제작됩니다. 먼저, 액체 금속을 가열된 개방형 금형에 주입합니다. 그런 다음 상부 금형을 닫고 유압 플레이트나 다른 적절한 장치를 통해 압력을 가합니다. 압력을 가하면 부품이 경화되어 기계적 성질이 향상됩니다. 이 공정을 액체 금속 단조라고도 합니다.

스퀴즈 주조에는 직접 주조와 간접 주조, 두 가지 유형이 있습니다. 직접 주조는 주형에 용융 금속을 채우고 주형의 윗부분을 닫습니다. 간접 주조는 액체 금속을 캐비티에 주입하고 펀치나 플런저를 사용하여 고압을 가합니다.

스퀴즈 캐스팅의 장점:

• 기공이 거의 없어 표면 마감이 뛰어납니다.
• 생산주기가 짧음.
• 압착 주조는 정밀한 부품을 생산합니다.
• 압착 공정 중 열이 빠르게 전달되어 미세한 미세 구조가 형성됩니다.

스퀴즈 캐스팅의 응용: 고강도 자동차 부품, 항공우주 부품, 산업용 기어 및 유압 부품, 의료기기 부품 등

로스트 폼 캐스팅

"로스트 폼(lost foam)"이라는 이름은 최종 형상이 원하는 부품의 폴리스티렌 폼 모형으로 만들어진다는 사실에서 유래되었습니다. 금형을 내화재에 넣은 후, 액체 재료를 금형에 붓습니다. 내화재는 녹고 응고된 후 원하는 형상을 형성합니다. 마지막으로 금형이 파손되면 부품이 드러나게 됩니다.

로스트폼캐스팅의 장점:

• 복잡한 형상도 가공할 수 있습니다. 최종 부품은 표면 품질이 우수하고 후속 가공이 거의 필요하지 않다는 장점이 있습니다.
• 로스트폼 캐스팅은 철, 스테인리스강, 알루미늄, 구리 등 다양한 금속 소재에 사용할 수 있습니다.
• 이 주조 공정은 제조 공정을 간소화하고 생산을 용이하게 합니다. 이를 통해 시간, 노동력, 그리고 재료 낭비를 줄일 수 있습니다.

로스트 폼 캐스팅에 대한 응용 프로그램: 신속한 테스트 프로토타입, 실린더 헤드 및 자동차 용접부, 파이프 피팅, 밸브, 펌프 하우징 등을 만드는 데 사용할 수 있습니다.

연속 주조

생산 라인에서 연속 주조는 부품을 연속적으로 충전, 냉각, 그리고 제거하는 과정을 포함합니다. 이 공정을 설정하고 실행하기 위해 래들(Ladle)이나 용광로(furnace)가 사용됩니다. 재료는 제어 시스템을 통해 금형 캐비티(cavity)로 주입됩니다. 금형 내부의 수로는 냉각 시스템 역할을 하여 온도를 빠르게 낮춥니다. 결과적으로 성형된 부품의 온도를 낮게 유지할 수 있습니다. 동시에, 추가적인 물 분사를 통해 실온으로 냉각됩니다.

연속 주조의 장점:

• 연속 주조에는 런너, 스프루, 라이저가 필요하지 않습니다. 따라서 공정이 더 간단합니다.
• 명목 수율은 100%이며, 재료 낭비는 없습니다.
• 연속 주조 기술은 생산을 더욱 원활하게 하여 생산성과 생산량을 향상시킵니다.

연속 주조의 응용 분야: 규칙적인 모양의 부품을 제작할 수 있습니다. 보, 기둥, 막대, 띠, 관 등이 그 예입니다.

주조에 사용되는 재료

금속 주조 공정은 광범위한 금속 및 비철 금속 합금에 사용될 수 있습니다. 따라서, 금속 다이캐스팅은 다양한 재료를 사용할 수 있습니다다음 표는 사용 가능한 주조 재료와 그 등급 및 특성에 대한 간략한 개요를 제공합니다.

금속 주조의 장점

복잡한 모양과 기하학

주조 공정은 복잡한 형상과 특징을 가진 부품을 제조하는 데 사용될 수 있습니다. 여기에는 내부 채널과 캐비티, 언더컷, 얇은 벽, 중공 단면, 다중 부품 조립, 비대칭 형상 등이 포함됩니다. 이는 용융 금속이 작은 캐비티나 날카로운 모서리로 흘러들어갈 수 있기 때문입니다.

재료의 다양성

주조 공정은 철금속과 비철금속을 포함한 다양한 금속 및 합금에 적용될 수 있습니다. 철, 강철, 아연, 구리, 알루미늄, 납으로 만든 합금은 몇 가지 예에 불과합니다. 즉, 필요에 가장 적합한 소재를 자유롭게 선택할 수 있습니다. 또한, 가공이나 단조가 어려운 금속의 주조도 간단한 공정입니다.

비용 효율성

모래 주조 및 기타 팽창형 주형 주조법은 소량 생산이나 시제품 제작에 비용이 저렴합니다. 영구 주형을 사용하는 주조 공정은 대량 생산에 사용됩니다. 주형 비용은 한 번만 지불하면 되므로 수백만 회의 생산을 감당할 수 있습니다. 전반적으로 주조는 저비용 제조 방식입니다.

크기 범위

주조 공정은 수백 그램에서 200톤이 넘는 무게까지 모든 크기의 부품을 제작할 수 있습니다. 소형 오토바이의 엔진 블록부터 대형 산업 기계의 터빈 하우징과 베이스까지 다양한 소재가 주조 공정에 사용됩니다.

높은 강도와 내구성

금형 응고 시 사용되는 제어된 냉각 공정은 모든 방향에서 균일한 결정립 구조를 보장합니다. 이를 통해 금속 부품의 기계적 특성(강도 및 인성)이 그대로 유지됩니다. 또한, 열처리 및 합금화와 같은 첨단 기술을 통해 제품의 수명을 연장하고 내마모성 및 내부식성을 향상시킬 수 있습니다.

낭비되는 재료가 줄어듭니다

게이트, 피더, 러너에서 발생하는 폐기물을 다른 사이클이나 배치에 다시 녹여 사용할 수 있습니다. 결과적으로 주조 과정에서 발생하는 폐기물이 매우 적습니다. 이는 생산 비용을 절감하고 환경에도 좋습니다.

금속 주조의 단점

사전 비용 및 시간

금형 제작에 드는 비용과 시간은 다른 제조 방식에 사용되는 도구 비용보다 높습니다. 이는 특히 영구 금형의 경우 소규모 제조 비용에 영향을 미칩니다. 또한, 설계부터 제품 출시까지 걸리는 시간도 긴 경화 및 생산 공정의 영향을 받습니다.

표면 마감 및 정확도

모래주조 및 내화주조 공정의 경우, 주형 재료의 특성으로 인해 주조품의 표면이 거칠고 치수가 일정하지 않은 경우가 많습니다. 따라서 주조품에는 트리밍 및 연마와 같은 추가 가공이 필요합니다.

결함 및 품질 관리

금속 주물에는 기공, 수축, 뒤틀림, 개재물과 같은 결함이 있을 수 있습니다. 이는 갇힌 가스, 난류, 불균일한 냉각, 복잡한 품질 관리 공정 등으로 인해 발생할 수 있습니다. 이러한 결함은 구조와 특성을 약화시킬 수 있습니다.

복잡한 공정 제어

주조 공정의 또 다른 문제점은 고려해야 할 다양한 요인 때문에 전체 공정을 제어하기 어렵다는 것입니다. 이러한 요인에는 온도, 유량, 압력, 냉각 속도, 경화 시간 등이 포함됩니다. 또한, 용융 재료의 금속학적 품질도 고려해야 하므로 제어가 더욱 복잡해집니다. 결과적으로 결함의 수와 그에 따른 작업량이 증가할 수 있습니다.

주조 공정의 다양한 응용 분야

다음으로 주조 공정의 다양한 용도에 대해 논의해 보겠습니다. 주조 공정은 다양한 산업 분야에 고품질 부품을 제공할 수 있습니다.

자동차 산업

다이캐스팅 공정은 원래 자동차용 복잡한 아연 부품을 제조하기 위해 발명되었습니다. 이는 자동차 산업에서 주조 공정이 얼마나 다재다능한지를 보여줍니다. 오늘날 엔진 블록, 실린더 헤드, 변속기 부품은 모두 주조 기술을 사용하여 가볍고 내구성이 뛰어난 부품을 생산합니다. 이러한 부품은 연비와 성능을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

플러그인 코어와 맞춤형 툴링 기술을 통해 주조 공정을 통해 이러한 부품의 모든 세부 사항과 복잡한 기능을 구현할 수 있습니다. 또한, 알루미늄 다이캐스팅 기술은 가볍고 수명이 긴 제품을 생산할 수 있습니다.

• 알루미늄 주물은 엔진 부품을 튼튼하고 가볍게 만듭니다.
• 동력 전달 부품 및 섀시 부품
• 에어컨 냉각 부품
• 연료 흡입 시스템, 조향 장치, 엔진 등

항공우주

니켈 기반 초합금, 알루미늄 합금, 마그네슘 합금과 같은 경량 소재는 주조 공정을 통해 제조될 수 있습니다. 이러한 소재는 복잡하고 다양한 항공우주 부품으로 가공될 수 있습니다. 동시에, 제어된 냉각 및 응고 과정을 통해 소재의 물성이 향상됩니다. 따라서 항공 산업은 견고하고 가벼운 부품을 생산할 수 있으며, 이를 통해 항공기와 우주선의 연료 소비를 줄이고 성능을 향상시킬 수 있습니다.

따라서 인베스트먼트 주조는 항공 분야에서 가장 널리 사용됩니다. 또한, 주형, 로스트폼 주형, 사형 주형 및 기타 주조 공정을 사용할 수 있습니다. 따라서 주조는 복잡한 형상과 내부 냉각 채널을 가진 항공 부품을 제조하는 데 사용될 수 있습니다. 예를 들어 엔진 블록, 실린더 헤드, 변속기 부품 등이 있습니다. 기타 응용 분야는 다음과 같습니다.

• 엔진 부품, 로터 블레이드, 연료 시스템 부품, 랜딩 기어 부품 등
• 펌프 하우징의 흡입 및 배출 용적
• 유압 시스템용 구성품
• 제어실용 구성 요소 및 벽

소비재

주조는 다양한 소비재 제조에도 사용됩니다. 복잡한 디자인을 구현할 수 있기 때문입니다. 예를 들어 화려한 장식품, 섬세한 조리 도구, 내구성 있는 조리기구 등이 있습니다. 이러한 제품은 인베스트먼트 주조, 압력 주조, 로스트 폼 주조, 모래 주조를 통해 제작됩니다. 이러한 용도에서는 섬세한 디테일과 미적 감각에 세심한 주의를 기울입니다. 따라서 주조 공정은 캐비티 벽의 표면을 매끄럽게 합니다. 일반적인 소비재는 다음과 같습니다.

• 액자, 벽걸이 후크, 램프 등 장식품
• 문 손잡이, 손잡이 등의 하드웨어 도구
• 주걱, 병따개, 싱크대 수도꼭지, 믹서 받침대, 스토브 버너 등 주방 도구.

산업 장비 및 기계

주조는 원료의 특성을 그대로 유지하거나, 필러 및 기타 첨가제를 첨가하여 더욱 향상시킵니다. 따라서 사형 주형, 프레스 주형 및 기타 유형의 주조 주형을 사용하여 강하고 녹슬지 않는 합금을 만들 수 있습니다. 알루미늄, 탄소 합금, 스테인리스강 등이 그 예입니다.

또한, 주조는 크고 무거운 형상에 적합합니다. 따라서 중장비 및 산업 장비의 부품을 제작하는 데 사용할 수 있습니다. 이러한 부품은 견고하고 내구성이 뛰어나며 마모나 녹이 슬지 않습니다. 펌프, 기어, 밸브, 유압 실린더 부품, 크러싱 죠, 컨베이어 벨트 롤러, 맞춤형 하우징 등이 그 예입니다.

의료 장비

또한 크롬, 티타늄, 지르코늄, 티타늄 합금은 다양한 방법을 사용하여 정밀하게 주조할 수 있습니다. 이러한 소재는 생체 적합성이 뛰어나 의료 기기 제조에 특히 적합합니다. 인베스트먼트 주조는 매끄럽고 정밀한 표면과 다양한 복잡한 형상을 가진 부품을 생산합니다.

이러한 특징은 의료용 임플란트와 수술 도구가 환자의 안전을 보장하는 데 필수적입니다. 또한, 장비 하우징, 진단 장비 부품, 의료용 가구는 모래, 금형 및 기타 유형의 금형을 사용하여 제조됩니다. 다음은 이러한 적용 사례의 구체적인 예입니다.

• 맞춤형 고관절, 무릎, 척추 및 치과 임플란트
• 수술 도구, 집게, 심장 판막 스텐트
• 수술용 가위와 수술용 트레이
• 자기공명영상(MRI) 장비 하우징 및 컴퓨터단층촬영(CT) 장비 프레임

에너지 산업

고강도 금속 주조는 높은 응력과 혹독한 화학 및 기상 조건을 견딜 수 있는 부품과 제품을 생산합니다. 예를 들어, 마그네슘, 알루미늄, 스테인리스강, 아연 합금은 에너지 산업용 부품을 생산하는 데 사용됩니다. 또한, 인베스트먼트 주조 및 다이캐스팅과 같은 공법은 최종 제품의 정밀성, 일관성, 그리고 결함 없는 품질을 보장합니다. 이는 발전소의 신뢰성에 매우 중요합니다.

• 휠 허브, 샤프트 슬리브, 그리고 메인 엔진은 모래주조 및 인베스트먼트 주조 공정으로 제작됩니다. 따라서 이러한 부품들은 매우 정밀하고 견고합니다.
• 터빈 블레이드, 베인 및 연소실은 정밀한 세부 사항과 엄격한 허용 오차를 가지고 있습니다.
• 압력탱크, 노심보호대, 증기발생기 부품 등 원자로 부품 제조
• 전기 자동차용 태양광 스크린 및 부품

주조와 사출 성형의 비교

기본적으로 사출 성형 공정은 금형 캐비티에서 용융된 재료를 냉각하는 과정을 포함합니다. 그러나 메커니즘, 역학, 재료 적합성 및 기타 요소가 서로 다릅니다. 다음으로 주조와 사출 성형이 무엇이고 두 가지의 차이점이 무엇인지 자세히 살펴보겠습니다.

사출 성형 공정

이 제조 방법은 주로 다양한 플라스틱 부품 생산에 사용됩니다. 일부 열경화성 플라스틱과 금속에도 사용할 수 있습니다. 고압 하에서 액체 금속이나 플라스틱을 금형 캐비티에 주입합니다. 이 재료는 금형 내부로 흘러 들어가 경화 후 중공 부품에 맞춰 성형됩니다. 이젝터 핀이나 기타 시스템을 통해 부품을 금형에서 꺼냅니다. 대부분의 경우, 사출 금형 제작에는 고강도 강철 합금이 사용됩니다.

사출 성형 공정의 장점:

• 모든 배치에서 일관된 치수와 품질
• 대량 생산 시 비용 효율적
• 짧은 생산 시간
• 고도로 자동화될 수 있습니다
• 단일 제품 제조를 위한 2차 부품 및 기타 재료를 수용할 수 있습니다.

사출 성형 공정의 단점:

• 소량 생산의 경우 도구와 장비의 가격이 높아서 비용 면에서 부담이 큽니다.
• 품질과 구조적 무결성 측면에서 주조 부품만큼 좋지 않음
• 폴리머와 일부 금속 소재만 사용 가능
• 사출성형은 대형부품 제조에 적합하지 않습니다.

사출 성형 공정의 응용:

자동차 부품, 우주선용 정밀 하드웨어, 공장 기계, 신뢰성 있는 에너지 부품, 중장비, 의료용 임플란트 등을 제조하는 데 사용할 수 있습니다.

금속 주조 공정

주조, 특히 다이캐스팅은 사출 성형과 매우 유사합니다. 다이캐스팅 금형은 사출 성형 금형이라고 생각하면 됩니다. 그러나 다이캐스팅과 사출 성형은 압력을 사용하는 방식에서 상당한 차이가 있습니다. 다이캐스팅 공정에서는 재료가 채워지는 순간부터 금속이 응고될 때까지 압력이 유지됩니다. 반면 사출 성형에서는 용융 플라스틱이나 폴리머를 고압으로 캐비티에 주입하여 냉각시키고 최종 형상을 형성합니다.

캐스팅의 장점:

• 고품질 표면 마감과 우수한 기계적 특성을 갖춘 부품을 생산할 수 있습니다.
• 언더컷, 움푹 들어간 부분, 깊은 홈, 고르지 않은 윤곽과 같은 복잡한 모양과 특징이 생성될 수 있습니다.
• 낮은 도구 및 장비 비용
• 대형 부품은 연속 생산이 가능합니다.
• 알루미늄, 스테인리스강, 탄소강, 아연, 마그네슘 등 다양한 재료를 사용할 수 있습니다.

캐스팅의 단점:

• 주조 부품은 제작 후 추가 가공이 필요할 수 있습니다. 이를 통해 치수와 표면 마감이 요구 사항을 충족하는지 확인할 수 있습니다.
• 플라스틱 성형에 비해 주조 부품은 기공, 틈새 및 기타 결함이 발생할 가능성이 더 높습니다.

주조의 응용:

사람들이 구매하는 상품으로는 의료 장비, 전자 장치용 하우징 및 부품, 산업용 기어 및 부싱, 스포츠 용품, 가정 도구, 보관 용기 등이 있습니다.

요약

주조가 무엇인지, 그리고 재료, 종류, 장단점, 용도 등 관련 주제에 대해 논의했습니다. 전반적으로 주조는 복잡한 금속 부품을 제조하는 데 널리 사용되는 방법입니다. 이러한 부품은 내구성이 뛰어나고 구조적으로 완벽하며 녹이나 마모가 없고, 견고하게 조립되기 때문입니다.

따라서 주조 공정은 다양한 산업 환경에 적합합니다. 모래 주조, 가압 주조, 로스트왁스 주조와 같은 주조 공정은 다양한 산업적 요구를 충족할 수 있습니다. 또한, 소재 종류, 설계 복잡성, 요구되는 정확도, 생산 규모, 예산 및 기타 요인을 고려하여 적합한 금속 주조 공정을 선택해야 합니다.

Yonglihao Machinery에서는 전문적인 서비스를 제공해 드립니다. 금속 주조 서비스자체 금형 제작이 가능하기 때문에 맞춤형 및 특수 금형 제작이 가능합니다. 또한, 품질 관리와 실시간 추적에 중점을 두고 있습니다. 이를 통해 모든 주조 부품의 정밀성과 일관성을 보장합니다. 따라서 저희 전문가와 주조 공장은 고객님의 프로젝트 완료를 더욱 원활하게 도와드립니다.

자주 묻는 질문

금속 주조에 가장 일반적으로 사용되는 재료는 무엇입니까?

저희는 알루미늄, 강철, 그리고 다양한 합금을 포함한 다양한 소재를 활용합니다. 각 소재는 고유한 특성과 용도에 따라 선정됩니다.

주물의 표면 마감은 성능에 어떤 영향을 미칩니까?

표면 마감은 주물의 내구성, 내식성, 그리고 전반적인 기능에 큰 영향을 미칩니다. 따라서 제조 공정에서 표면 마감은 매우 중요한 고려 사항입니다.

모래주조와 다이캐스팅의 차이점은 무엇입니까??

모래주조는 모래로 주형을 만드는 방식으로, 복잡한 형상과 소량 및 중량 생산에 적합합니다. 다이캐스팅은 금속 주형을 사용하며, 높은 정밀도와 표면 조도가 요구되는 부품의 대량 생산에 적합합니다.

주조로 복잡한 기하학적 모양의 부품을 생산할 수 있나요?

네, 주조는 복잡한 디자인과 형태의 부품을 생산하는 데 특히 적합합니다. 따라서 다재다능한 제조 방식입니다.

인베스트먼트 주조는 다른 주조 방법과 어떻게 비교됩니까?

인베스트먼트 주조(lost wax casting)라고도 불리는 이 공정은 높은 정밀도와 정확성을 제공합니다. 따라서 이 공정은 복잡한 형상의 소형 부품 생산에 이상적이며, 항공우주 및 자동차 산업에서 널리 사용됩니다.

특정한 기계적 성질을 가진 부품을 주조할 수 있나요?

네, 적절한 소재를 선택하고 주조 공정을 제어함으로써 다양한 용도에 맞춰 기계적 특성을 갖춘 부품을 생산할 수 있습니다.