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11 장 재사용주형 주조공정 (Multiple-Use-Mold Casting Processes). 재사용주형 주조공정 특징. ● 금속주형 ⇒ 저융점 비철금속에 제한 ● 크기 제한 ● 다이는 비교적 고가. 저압영구주형주조. ● 밑에서 압력을 가하여 용융금속을 위로 주입 ● 용탕 중심에서 깨끗한 금속만을 주형으로 주입 ⇒ 급속히 산화하는 금속에서 깨끗함을 유지 ● 압력 조절 ⇒ 비난류 유동으로 주형을 채워서 기포와 드로스를 최소화 ● 위로부터 아래로 한 방향 응고를 증진시키도록 설계. 저압영구주형주조.
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11장 재사용주형 주조공정(Multiple-Use-Mold Casting Processes)
재사용주형 주조공정 특징 ●금속주형 ⇒ 저융점 비철금속에 제한 ●크기 제한 ● 다이는 비교적 고가
저압영구주형주조 ●밑에서압력을가하여용융금속을위로주입 ●용탕중심에서깨끗한금속만을주형으로주입 ⇒급속히산화하는금속에서깨끗함을유지 ●압력조절⇒비난류 유동으로주형을채워서기포와드로스를최소화 ●위로부터아래로한방향응고를증진시키도록설계
저압영구주형주조 ●가압⇒연속적으로용융금속을공급, 수축을 보상 ● 사용되지 않은 금속은 도가니로 다시 떨어짐 ●라이저를사용하지않음(압력은 응고까지만 유지, 가압된 공급관은 라이저 역할) ●공급관 내의용융금속은즉시재사용 가능⇒수율(yield)은85%보다 큼
진공영구주형주조 ●진공으로재료를끌어들임 ●용탕의표면 밑에서용융금속을추출하여주형의밑에서부터채움 ●주입 시금속의난류유동이최소, 스스로 라이저 역할, 저압공정의 모든 장점과특성 ●금속의깨끗한정도와흡수가스양은저압공정보다우수 ●높은수율
11.3 다이캐스팅 (Die Casting) 용융금속을 수천 psi(수백 기압)의 압력으로 주형 내로 주입하고 응고 중에 압력을 유지 ● 주로 비철금속과 합금, 철 제품도 현재 생산 ● 높은 압력 사용 ⇒ 세밀한 부분 가능 ● 다이는 경화된 공구강 ● 주물 제거 위해 다이는 두 조각으로 분리
11.3 다이캐스팅 (Die Casting) ●다이수명: 마멸 혹은 침식 때문에 제한 반복 가열냉각에 의한 다이 표면의 표면균열 (열피로) ●고생산성, 제품의 우수한 강도특성, 우수한 치수정밀도, 우수한 표면품질 추가가공이 거의 필요 없다는 점 때문에 경제적 ●금속이응고 시작한후에고압을가함⇒밀도를증가,제품 내의기포를줄임
11.5 원심주조 (Centrifugal Casting) ●회전관성력을 용융금속에 작용하여 주형공동에 분포하게 함 ●속이 빈 제품 ●외부형상은 원형 (육각형 등의 대칭형상 가능) ●내부를 만드는데 코어나 주형 불필요 내부는용융금속이원심력에의해균일하게분포하므로항상원형 형상 ●벽두께는유입금속량을변화시켜조절
11.5 원심주조 (Centrifugal Casting) ●금속은주형의바깥벽에큰힘으로눌려지고외벽에서부터응고시작 ●원심력으로용융금속이계속공급되어수축을보상⇒라이저불필요 ●최종제품은강하고, 모든 가벼운 드로스와 내화주형코팅조각 불순물을 주물의 내면에 모음 간단한가공으로내면의 불순물을제거 ●탕구, 주입구나 라이저가 불필요 수율 90% 이상 ●두번째재료를내면에원심주조하여복합제품 제작 가능
11.7 센트리퓨징 (Centrifuging) ●원심작용을이용하여중앙주입저장고부터회전축으로부터벗어난분리된주형공동에공급 ●비교적작은회전속도로얇은벽과복잡한형상을가진주물 제작 ● 인베스트먼트 주조트리에 금속 공급
11.8 연속주조 (Continuous Casting) ●압연과단조등에서의소재와같은기본형태를만드는데사용 ●특수주형을만들어복잡한단면의긴제품을만드는데사용 ●제품은연속된스트랜드(strand)를 단순히 잘라서 만들 수 있으므로 많은 수를 만들 수 있음 ●오염으로부터보호되므로품질매우우수
11.10 용융과 주입 ● 용융금속공급장치는원하는온도에충분한양의용융금속을원하는화학조성을갖고되도록오염되지않은상태로공급할수있어야함 ●품질이저하되지않고오랜시간동안재료를저장할수있어야하고경제적으로작업하고환경오염을주지않아야함 ※용선로(큐폴라), 공기로(직접 연료연소로로 알려짐), 전기 아크로, 전기 유도로
간접 연료연소로 (혹은 도가니로) ● 크기와용융속도제한 ●외부화염으로외면을가열하는도가니 ●젓는작용 부족, 온도제어, 화학조성제어 나쁨 ● 시설비 적음
공기로 혹은 직접 연료연소로 ● 금속의표면은연소연료에의해직접가열
아크로 (Arc Furnace) ● 신속한 용융속도 ● 원하는 기간 동안 용융금속을 저장하는 능력 ● 오염제어장치를 포함시키기 용이
아크로 (Arc Furnace) ● 로의 상부는 올려지고 장입물을 넣도록 옆으로 회전 ●상부는다시원위치로오고전극은전극과장입금속 사이의아크를발생시키기위해하강 ●가열전류는한전극을통과하고아크를거쳐장입금속을통과하며다른아크를거쳐다른전극으로돌아옴
유도로 (Induction Furnace) ● 전기유도로는용융속도가빠르고오염제어가용이 ●고주파혹은코어리스유닛(coreless unit)은 수냉 구리튜브코일이 싸고 있는 도가니로 구성 ● 고주파 전류는 코일을 통하여 반복적으로 변하는 자기장을 만듬 ● 변하는 자기장은 용융되는 금속에 2차 전류를 유도하여 신속하게 가열
주입장치 ● 소규모 주조공장: 수동 생크 형태의 래이들 ● 대규모 주조공장: 밑에서부터 주입하거나 차주전자 형태의 래이들 금속을 표면아래부터 추출하여 슬래그가 주형으로 주입되지 않게 함
11.11 주입작업 Crane-loaded tilter for 10 ton ladle
11.12 세척, 마무리작업과 주물의 열처리 ● 주물의 세척과 마무리작업 - 코어 제거 - 탕도, 라이저 제거 - 핀, 귀와 거친 부분 제거 - 표면 세척 - 결함 수리
균열, 기포과 겹쳐진 부분같은 결함 수리 ● 부품이크고생산양이적은경우, 모형, 다이를 변화시키기 보다 부품을 수리 ● 결함부를 제거하고 만들어진 공동을 용접재료로 채움 ● 자유표면에 연결된 기포는 폴리에스터와 같은 수지재료로 침윤
주물의 검사 (비파괴검사) ● X ray라디오그래프(radio graph) ● 액체투과검사(liquid penetrant inspection) ● 자기입자검사(magnetic particle inspection)
