주물이란, 주조방법의 분류

■주물이란 ? (CASTING)
-용해된 금속을 주형(鑄型)속에 놓고 응고시켜서 원하는 모양의 금속제품으로 만드는 일, 또는 그 제품
-기계제품,자동차부품,전자부품,각종 기어박스,황동,공예품,도로난간데스리,간판 등 제작

■금형주조
:중력주조금형,AL금형,다이케이스팅금형

■특징>>
1.동일한 재질의 사용시 물리적 특성을 사형주조 제품보다 10%향상 시킬 수 있음
2.일반적인 사형주조보다 정밀한 치수의 확보가 가능함
3.다량생산의 제품생산에 적용함

■주물>>
1.알루미늄합금:AC4C-T6, AC2B, AC7A, ALDC
2.동합금주물:ALBC, HBSC, PBC, SIBC, BS, BRC

■주조공법>>
1.사형주조:시작품 및 대형물,소량
2.중력주조:AL 합금주물,황동합금주물의 조직강화 및 기계적성 항상
3.원심주조:원심력에 의한 주조법, 기어,파이프
4.스츠로폴주조:스치로플을 이용한 주조
5.진공다이케스팅(GF법):박육제품 및 정밀을 요하는 제품

발췌 : http://www.yeskr.com/ya02/02020326018-2.htm

 

(사형주조법)

㉡모래주형의 각 부분의 명칭

주형상자에 의해 지탱되는 주형, 두 부분으로 구성되는 주형은 윗부분이 상현과 아래의 하형으로 구성된다. 용탕은 용탕받이 또는 컵을 통해 주입되며 탕구와 탕도를 통해 주형공동부로 들어가게 된다. 이때 라이저는 수축으로 인한 부족분의 용탕을 보충하고 필요한 용탕을 저장하는 저장소 역할을 한다.

㉢주물사
대부분의 사형주조는 실리카 모래를 사용한다. 모래는 오랜 기간 동안 바위가 쪼개져서 만들어진 것으로 값이 싸고 고온에 잘 견디므로 주형재료로 적당하다.

 

㉣모형
주물은 모형을 기본으로 해서 만들어지므로 모형이 좋고 나쁨은 주물의 품질을 좌우한다.

 

㉤코어
코어는 주물의 내부표면이 형성되도록 주조하기 전에 주형공동부에 설치하고 공정이 끝나면 완성된 주물로부터 이를 제거 한다.

장점 : 대부분의 금속 주조가능; 크기, 모양, 무게에 제한이 없음, 공구비용 저렴
단점 : 부분적으로 마무리 공정 필요;표면정도;공차가 거친 편.

발췌 : http://me.hannam.ac.kr/text/15622/야14조_원심주조.hwp

 

밑의 글은 http://www.patentmap.or.kr/pm_inquiry/2002/2002-mm/2002-MM-08/MM08-Chap-1/MM08-121.htm 에서 발췌한 글로 주조에 대한 많은 정보가 있습니다. 추가로 정보를 원하시면 한번 들어가 보시는 것도 좋을 듯 합니다.

 

가. 정밀주조

일반적인 주조법에서는 제조가 곤란한 형상의 것, 표면정도가 높은 것, 재질이 치밀하고 안정한 강도를 특히 필요로 하는 것 등의 주조에는 각각 특수한 주조법이 행해지고 있다. 이들 특수 주조법에는 원심주조법, 다이캐스팅법, 저압주조법, 금형주조법(중력주조법), 인베스트먼트 주조법, 연속주조법 등 이외에 여러 가지 기술이 개발되었다. 정밀주조법은 mold로 금형을 사용하지 않으며 보통 주조법(사형주조법)보다 특별히 치수 정밀도가 높은 제품을 만들 수 있는 주조법의 총칭이다. 그 범주에 들어가는 주조법에는 Investment법(Lost wax법), Ceramic mold법, Plaster mold법이 있다. Investment 주조법은 기원전 수천년 전부터 이용하여 왔고, 이 방법이 공업적으로 발전한 것은 1940-1944년경이며 현재는 Jet Engine의 제조에는 꼭 있어야 하는 기술이다. Ceramic mold법은 shaw process, Unicast process 등으로 대표된다. shaw process는 1950년경 영국의 shaw 형제에 의해 고고학상의 필요성으로부터 개발된 주조법으로 이것이 공업적으로 도입되어 현재에 이르고 있다. Unicast process는 1960년경 미국의 그린우드에 의해서 개발된 주조법이다. 모두 금형, 일반기계 부품의 제조분야에서 필수적인 기술로 되어 있다. plaster mold법은 investment 주조법과 마찬가지로 역사적으로 오래 되었으며, 중세 청동상의 제조에서 비롯되었고 한다. 공업적으로 1940-1944년경에 구미, 특히 미국에서 발전하여 현재에 이르고 있다. 금형, 일반기계 부품의 제조분야에서 필수적인 기술로 되어 있다. 소실모형주조법은 발포 polystyrene로 만든 모형을 주물사중에 넣어 모형을 발취하지 않고 주입하여 용탕의 열로 모형을 휘발 제거시키는 방법이다. 이와 같이 소실성의 모형을 사용하는 주조법은 Ford사에서는 EPC(Evaporative Pattern Casting)법, GM사에서는 Lost Foam법, Fiat-Teksid사에서는 Policast법, Auto Alloys사에서는 Styrocast법, SCRATA, Foseco사에서는 Replicast법, John Deer사에서는 Polylok법 등의 다양한 이름으로 불리고 있다. 1968년 E. Krzyzanowski는 주괴의 하부에서 기체를 취입하여 유동상을 만들고 모형을 사중에 매몰하여 주입 시 감압하는 감압 Full mold법을 개발하여, 현재의 양산기술의 근간을 제공하였다.

 

(1) 인베스트멘트 주조법

Investment 주조법은 크게 나누어 2가지의 산업에 이용되고 있다. 하나는 항공우주 산업이며, 다른 하나는 일반기계 산업이다. 전자는 극도의 고성능과 고신뢰성을 요구하는 제품을 필요로 하며, 후자는 비교적 단순 형상 제품의 대량생산을 필요로 하고 있다.

Investment 주조법은 Jet Engine, Gas Turbine, 증기 Turbine, 항공기 기체, 내연기관, 차량, 식품기계, 인쇄기계, 제지기계, 압축기, Valve, Pump, 전기장치, 통신기, 계측기, 방직기, 공업용 미싱, 총기, 화기, 사무기계, 원자로, 기타 기계기구 부품으로 널리 이용되고 있다.

 

(2) 쇼우 프로세스

Ceramic mold 법과 같은 명칭으로 Shaw process, composite shaw process, Unicast process, CM process, HFC process 등이 있다. Ceramic mold라고 하는 명칭은 소성주형의 총칭이며, 넓은 의미에서는 위에 기술한 process외에 Investment법에 의한 Ceramic shell mold와 석고형 등도 포함되어 있으나, 일반적으로 이것들은 구별되어 불려지고 있다. Ceramic mold에 속하는 위에 기술한 process는 주형의 제조방법에 의한 분류이며, 이들 process에 공통적인 기법으로서 유동성이 좋은 주형재료를 사용하는 것과 완성된 주형을 소성하는 것이 있다. 유동성 주형재료를 사용하는 방법에는 그것을 흘려 넣어서 사용하는 방법과 이것에 침적, 혹은 불어서 붙이거나 도포하여 건조하는 방법이 있다. Shaw process의 원리를 공업적으로 발전시키기 위해 개발된 방법이 Composite shaw process이다. 일본에서의 도입은 1957년이며, 그 대부분이 Composite shaw process이다. Unicast process는 1959년에 미국의 Unicast 개발사가 창설되어, Shaw process를 발전시킨 process로 개발하여 현재는 세계 17개국에서 실시하고 있으며 보급도가 가장 높다.

 

(3) 발포정밀 주조법

발포정밀주조법은 Shaw process법과 유사하다. 점결제로서 규산 Sol(콜로이달 실리카졸)을 이요하여, 이것에 염기성 Gel화 촉진제를 첨가하고, 더욱 분말상의 내화재료를 더해, 잘 혼합하여 Slurry를 만들고, 이것을 모형상에 유입하여 조형한다. 여기서 쇼우법과 다른 것은 점결제 중에 미리 소량의 기포제를 첨가해 Slurry를 각반 혼련 할 때 내부에 무수한 작은 기포를 만들어 모형상에 주입하여 Slurry가 고화한 후 모형을 발취해 방치 또는 가열 건조 중에 기포 간에 발생하는 미세균열에 의해 주형의 변형을 방지하려고 하는 것이다. 더욱이 이 기포에 의해 얻어지는 이점은 1) 주형 소성에 있어서 열팽창이 완화되기 때문에 반드시 열팽창이 적은 고급 내화재료가 아니더라도 이용할 수 있다. 2) 내화재료의 입도, 입형, 비중 등의 차에 의한 편석의 해를 방지할 수 있다. 3) Slurry의 유동성을 좋게하고, 균일한 충진이 가능하다. 4) 주형 중에 틈이 많기 때문에 내화재료가 미세해도 통기성이 좋다. 5) 특이 많은 것은 주형의 단열성이 증가하고, 주입금속이 서냉 되기 때문에 응력의 발생이 적다는 등이다.

 

(4) 석고주조법

석고는 Cement와 같이 물을 첨가 교반하여 유입함으로서 수화응결에 의해 경화한다. 소위 자경성을 갖고 있는 무기재료이다. 이미 기원전 25-35세기부터 이집트나 서남아시아에서 석재의 이음새나 공예용 벽의 마감질용으로 사용되어 왔으며, 현재의 석고본드나 Plaster등의 건축 자재에 이르기까지 40-50세기에 걸친 역사를 갖고 있는 매우 오랫동안 쓰인 재료라고 말할 수가 있다.

 

석고를 주형으로 사용하기 시작한 것은 1900년경부터이다. 최초에는 치과분야에서 치관이나 의치의 Investment 주조용 매몰재로 사용되었다. 주입중량은 수 g부터 수십 g의 범위이었다. 그 후 1920년경에는 이 치과에서의 기술을 조금 대형화하여 양산화된 형태로 이태리나 프랑스에서 반지나 악세사리 등의 장신구 주조에 이용되었다. 치과와 장신구에서의 Plaster mold에 의한 investment 주조기술은 현재에 이르기까지 계승되어 각각의 분야에서 널리 이용되고 있다. 단, 주조합금은 금, 은, 동의 합금에 한정되며, 백금합금의 주조에는 석영 등의 내화물 분말에 인산염계의 binder를 첨가한 것이 매몰재로 사용되고 있다. 그러나 이 Investment 주조법은 공업제품의 정밀주조에는 거의 이용되고 있지 않다. Plaster mold 법을 이용하여 공업제품을 주조하는 연구는 1940년경부터 독일, 영국, 미국 등지에서 시작되었다. 최초에는 주형보다 사형의 석고 sleeve제의 압탕 보온재로서의 이용으로부터 시작된 것이며, 점차로 비철합금의 정밀주조에 실용화되게 되었다. 해외에서 Plaster mold의 실용화 상황이 1951년부터 1958년경에 걸쳐 기술 잡지를 통해 다수 일본에도 소개되어 주조 업계로부터 주목을 받게 되었다. 그와 동시에 외국산의 주형용 석고가 수입되게 되었다.

 

(5) LOM 몰드를 이용한 정밀주조

LOM 몰드를 제작하기 위하여 제품의 형상을 정밀 측정기를 이용하여 측정한 후 Pro/engineer를 이용하여 제작할 제품의 모형을 만든 후 STL 파일로 변환시킨다. 이렇게 만든 STL 파일을 LOM 장비에 import한 후 파일의 오류 여부를 확인하고 모형 제작용 몰드를 만든다. Manufacturing이 끝나면 LOM 몰드를 platform에서 떼어내고 곧바로 body filler를 몰드 표면에 도포한다. filler가 완전히 굳은 후 사포와 줄 등을 이용하여 포면처리를 한다. 이러한 작업을 반복하여 몰드의 종이층을 완전한 곡면으로 만든 후 플리우레탄 니스를 사용하여 마무리를 한다.

 

나. 다이캐스팅

세계의 주요 다이캐스팅 산업은 다음과 같은 5개 그룹으로 나뉘어 질 수 있다. 서유럽, 동유럽, 태평양 연안국, 남미 및 북미 [표 1.2-1-1]에는 Chem-Trend 사가 조사한 북미를 제외한 지역의 가능한 생산량 및 추정된 생산량 증가분이 주어져 있다. 이 조사에 의하면 태평양 연안국들의 역할이 서유럽과 맞먹을 정도로 중요해 지고 있는 것을 알 수 있고 그 역할의 중요성 또한 더욱 늘어날 것이 예상되고 있다. 북미 지역의 다이캐스팅 산업은 항공, 국방, 컴퓨터 및 전자산업 부문의 부품 생산에 주력하고 있으며 생산량으로 볼 때 아직도 선두주자의 역할을 담당하고 있다. 이는 미국에서 생산되고 있는 일부 다이캐스팅 부품의 생산량을(tonnage, [표 1.2-1-2]참조) [표 1.2-1-1]에 주어진 값들과 비교해 보면 알 수 있다. 그러나 [표 1.2-1-3]에 주어진 바와 같이 미국의 다이캐스팅 산업의 기계장치들의 연령은 중국 지역을 제외한 타 지역의 것보다 많은 것으로 나타나고 있다. 따라서 오래된 기계를 사용하는 미국의 다이캐스팅 산업계에서는 외국과의 국제 경쟁력을 높이기 위해 공정을 개선하고 기술적인 우위를 지배하도록 많은 노력을 가하고 있다. [표 1.2-1-4]에는 비철 주물의 공급단가가 주어져 있다. 이 표에 주어진 바와 같이 대부분의 다이캐스팅 부품은 자동차업계에 이용되고 있고 그의 응용은 계속 증가할 것으로 예측되어진다.

[표 1.2-1-1] 국제 다이캐스팅 공업의 현황

 

 

 

 

일단 주조방법의 분류 

 

주조 (C Casting)
가 공 방 법 과   분 류	기  호	영  문  표  기
사형 주조    생형주조    표면 건조형 주조    건조형 주조    자경성 주형 주조    유동성 주형 주조    CO    V 프로세스    풀 몰드 프로세스    셀 몰드 프로세스 금속형 주조 정밀주조    로스트 왁스 프로세스    셔어 프로세스 다이캐스팅 원심 주조 저압 주조 감압 주조 고압 주조 연속 주조	CS CSG CSS CSD CSH CSFS CSC CSV CSFM CSM CM CP CPL CPS CD CCR CL CV CH CCN	Sand Mold Casting    :Green Sand    :Surface Dry Sand    :Dry Sand    :Self-Hardening Mold Process    :Fluid Sand Mixture Process    :Carbon Diox ide Process    :V Process    :Full Mold Process    :Shell Mold Process Metal Mold casting Precision Casting    :Lost Wax Process    :Shaw Process Die Casting Centrifugal Casting Low Pressure Casting Vacuum Casting High Pressure Casting Continuous