1. 주형제작상의 주의사항 : 용융금속을 주입하여 필요로 하는 주물제품을 제작하기 위해서는 그 틀이 되는 주형의 제작이 매우 중요하다. 일반적으로 주형은 주물사를 다져서 제작하며 주형을 구성하는 탕구계의 형상과 치수는 주물의 크기, 용융금속의 재질, 주탕온도, 주형상자의 크기 등에 영향을 받는다. 그러나 이들 사이의 관계가 명확지 않으므로 주형은 많은 경험에 의해 제작된다.
1) 습도 : 습도가 많은 생형일 때는 특히 수분과 점토의 조절이 중요하다.
2) 다지기 (Ramming) : 주형을 다지는 것은 용융된 금속의 흐름과 압력에 의해서 형이 붕괴되지 않을 정도로 다지게 되며 너무 세게 다지면 강도는 높아지나 통기성이 불량해진다.
3) 가스 빼기 (Air Venting) : 주형 중의 공기, 가스 및 수증기를 배출공을 통하여 배출시키는 구멍을 말하며 통기성을 좋게 할 때는 신사를 넣는다.
4) 탕구계 (Pour System)
(1) 기능 : 주형에 쇳물을 주입하기 위해 만든 통로로 쇳물받이 (Pouring Cup), 탕구(Sprue), 탕도(Runner), 주입구(Gate)로 구성되어 있고 유속을 조절하고 불순물을 일부 제거한다.
(2) 요점
ⓐ 용탕의 주입통로가 크면 용탕의 소모가 많고 주물에서 절단하기 어렵다.
ⓑ 러너가 길어지면 주입되기까지 용탕의 온도가 떨어지므로 너무 길게 하지 않도록 하며 가스혼입 방지를 위해 가능한 한 조용하고 빨리 주형 내부로 흐르도록 한다.
ⓒ 탕류부는 용탕 주입 시 비산을 방지하고 불순물 혼입을 방지하기 위해 Stopper, Dam, Strainer 등을 설치한다.
ⓓ 탕구는 용탕에 가압효과가 있는 높이로 한다.
ⓔ 주입된 용융금속이 응고할 때 방향성 응고가 되도록 설치한다.
ⓕ 용융금속이 주형 내부로 흘러들어 가는 속도를 조절할 수 있도록 한다.
(3) 종류
ⓐ 상부게이트 : 탕도와 게이트가 주물의 상부에 설치되어 있으며 주입 시 용탕의 소용돌이가 생기기 쉬우나 조형작업이 간편하고 경제적이어서 많이 이용한다.
ⓑ 하부게이트 : 게이트를 주물 밑면에 설치한 것으로 주형 내에서의 소용돌이와 침식을 최소화할 수 있다. 응고속도의 차이에 의해 압탕의 역할을 발휘하지 못하는 경우가 있다.
ⓒ 단게이트 : 여러 층의 게이트를 사용한 것으로 상부, 하부 게이트의 단점을 보완한다. 용융금속이 아래부터 단계적으로 주입되므로 압탕부의 온도가 가장 높아 압탕의 역할을 충분히 할 수 있다.
(4) 탕구비(g) = 탕구봉 단면적 / 탕도 단면적 (주철 : 1:1~0.75, 주강 : 1:1.2~1.5)
(5) 탕구의 높이와 유속 : v=√2gh
(6) 주입시간 : t=s√W (W: 주물의 중량, s:계수), 주입속도가 빠르면 열응력이 생기고 느리면 취성 재질로 된다.
5) 덧쇳물 (Feeder)
(1) 주형 내의 쇳물에 압력을 준다.
(2) 금속이 응고할 때 체적감소로 인한 쇳물 부족을 보충한다.
(3) 주형 내의 불순물과 용재(녹일 용, 찌꺼기 재)의 일부를 밖으로 내어 보낸다.
(4) 주형 내의 공기를 제거하면 주입량을 알 수 있다.
6) 압탕구 (Riser)
(1) 기능 : 용탕이 주형 각부에 완전히 충만되었나 확인하고 주형 속의 공기나 먼지, 가스, 수증기, 기타 불순물을 배출시키는 곳이며 덧쇳물의 역할도 겸하는 것으로 탕구에서 멀리 떨어진 곳에 설치한다.
(2) 요점
ⓐ 모양은 보통 방열효과가 적은 원기둥형 압탕으로써 높이는 압탕 지름의 ~2배 정도가 보통이다.
ⓑ 압탕구의 위치는 주물의 두꺼운 부분, 응고가 늦은 부분 위에 설치하며 Riser는 주물의 가장 높은 부분 또는 탕도의 반대쪽에 설치한다.
ⓒ 압탕구의 용탕은 주형 내의 용탕 응고시간보다 길어야 하고, 응고수축에 대하여 충분히 유동될 수 있도록 송탕거리를 계산한다.
7) Flow Off : 쇳물이 주형에 가득 찬 것을 관찰하려고 주형의 높은 곳에 만든 것으로 가스빼기보다 구멍의 단면이 크다. 가스 빼기로 같이 쓰기도 한다.
8) 냉각판 (Chilled Plate)
(1) 기능 : 두께가 같지 않은 주물에서 전체를 동일하게 냉각시키기 위해 두께가 두꺼운 부분에 쓰이고 부분적으로 급랭시켜 견고한 조직을 얻는 목적으로 쓰인다.
(2) 요점
ⓐ 가스 빼기를 생각해 주형의 측면 또는 아래쪽에 붙인다.
ⓑ 반복 사용하는 냉각판은 열변형에 따라 표면이 용해되거나 미세한 균열이 발생하므로 사용횟수를 규제한다.
(3) 종류 및 사용 목적
ⓐ 외부냉각판 : 응고속도의 균일화 및 주조조직의 개량을 목적으로 주물의 각 부분에 사용하는 블록 형태의 것
ⓑ 냉각금형 : 주조조직의 개량을 목적으로 주형 또는 코어를 금형으로 한다.
ⓒ 내부 냉각판 : 응고속도의 균일화를 목적으로 두꺼운 부분에 삽입한다.
9) 코어 받침대 (Core Chaplet)
(1) 코어의 자중, 쇳물의 압력이나 부력으로 코어가 주형 내의 일정 위치에 있기 곤란할 때 사용
(2) 코어의 양단을 주형 내에 고정시키기 위해 받침대를 붙이는 데 사용
(3) 쇳물에 녹아버리도록 주물과 같은 재질의 금속
10) 중추 : 주형에 쇳물을 주입하면 주물의 압력으로 주형이 부력을 받아 윗상자가 압상되므로 이를 막기 위해 중추를 올려놓는다. 중추의 무게는 보통 압상력의 3배가량으로 한다.
(1) 쇳물의 압상력 P=AHS (A 면적, H 높이, S 비중)
(2) 코어가 있을 때 압상력 P=몬+3/4VS (V 코어의 체적)
'기계기술사 > 재료' 카테고리의 다른 글
| BCC(체심입방격자), FCC(면심입방격자) (1) | 2024.01.03 |
|---|---|
| 주형 일반 개론5 (특수 주형) (1) | 2023.12.29 |
| 주형 일반 개론3 (주형제작) (0) | 2023.12.24 |
| 주조시 용탕의 주입온도 및 속도 (2) | 2023.12.24 |
| 주형 일반 개론2 (주물사의 성질과 재생처리, 주물사 시험과 강도) (0) | 2023.12.23 |
