주조품의 결함 #2 (표면결함, 미스런, 탕회결함, 치수불량)

6. 표면 결함 (Surface Defect)

 

   1) 용탕 돌출 (metal projections) : 플래시(flash), 핀(fin), 베이닝(veining) 등의 결함을 말하며, 주형면이나 상 하형 접합부, 중자면 등에서 발생하게 된다. 예를 들어, 핀은 중자와 중자 프린트 사이의 간격이 지나치게 넓어서 생기며, 베이닝은 생형이 열팽창으로 형상이 바뀌면 나타날 수 있다. 또한, 주형벽이 침식되거나 낙하와 같이 이동하면서 용탕이 불필요한 부분을 채우게 되면 여러 가지 돌출결함이 발생하게 된다. 

 

   2) 파임(scab) 및 구김(buckle) : 주형 내부를 용탕이 충전하는 과정에서 주형 벽이 파이거나 주형이 팽창하여 균열이 생기면서 용탕이 이 부분을 채워 발생하게 되는데, 수 mm의 비교적 큰 크기의 불규칙 용탕 돌출 결함이라고 할 수 있다. 이러한 결함은 주로 상형 및 하형의 주조 제품 면에서 발생하는 것으로 심하지 않으면 표면 절삭 가공 등으로 제거할 수 있다. 

 

   2-1) 방지대책 

      ⓐ 주물사의 강도를 높이고, 수분 함유량을 조절한다.

      ⓑ 첨가제 등을 적당히 첨가하여 주물사의 팽창을 줄인다.

      ⓒ 주입 온도를 낮추고, 주입 속도를 높인다. 

 

   3) 용탕 침투 (melt infiltration) : 주형의 모래 입자 사이로 용탕이 침투하여 제품 표면에 모래와 심하게 합체된 부분이 존재하는 결함으로 고온으로 가열된 주형 부분과 모래 입자가 느슨하게 결합된 지점에서 발생한다. 알루미늄 합금 주조에서는 거의 발견되지 않는다.

 

   4) 모래 소착 (Sand Burning) : 고온의 용탕이 주형과 심하게 반응하면서 모래 입자가 용융되어 제품 표면에 유리 형태로 남게 되는 결함을 말한다. 모래가 강하게 부착되어 있으므로 보통 블라스트 공정만으로는 부족하여 표면 절삭 가공으로 제거해야 한다. 

   4-1) 방지대책 

      ⓐ 충분한 내화성을 갖는 주형 재료를 사용한다.

      ⓑ 조형시에 모래다짐을 규정대로 하고 핀 또는 못 등의 형지를 사용한다.

      ⓒ 건조형, 가스주형 등에는 내화도가 높은 양질의 도형제를 도포한다 (지르콘 및 크롬 마그네사이트 도형제)

      ⓓ 생형의 경우에는 주물사에 소착방지 첨가제를 배합한다. 

 

7. 미스런 (mis-run) : 합금의 고유 유동도가 나쁘거나 주입온도가 낮아 용탕의 유동성이 부족하면 주형의 내부 공간을 충분히 충전하지 못하므로 원하는 형상의 제품을 주조할 수 없는 결함이 발생한다. 원인은 여러가지 이나 용탕의 유동성이 부족하여 주형의 내부 공간을 채우다가 응고진행으로 인해 중단되는 결함이다. 주로 예리한 모서리나 얇은 부분이 채워지지 못하고 둥그런 형태로 마무리된 경우가 많다. 

 

   1) 방지 대책 

      ⓐ 탕구방안을 개선한다.

      ⓑ 주입 온도, 주입 속도, 금형의 경우 예열 온도를 높인다.

      ⓒ 가스 배출이 잘되도록 배기공의 수를 늘린다.

      ⓓ 충분한 압탕을 준다.

 

8. 탕회 결함 (Cold-Shut) : 용탕의 온도가 지나치게 감소하였거나 용탕 선단 표면이 심하게 산화되어 용탕이 합류하는 부분에서 완전히 하나로 되지 못하고 접촉하게 된 결함을 의미한다. 이 결함의 형태는 제품에 따라 매우 다양할 수 있으며, 제품의 얇은 부위나 두 개의 용탕이 만나는 지점에서 발생한다.

 

   1) 방지 대책

      ⓐ 용탕의 유동성은 주입 온도, 용탕의 화학 조성, 탕구 방안 등에 따라 영향을 받는데 규정된 주입 온도 및 주입속도를 지키고 주입 온도가 떨어지지 않도록 한다.

      ⓑ 탕구계에서 탕구와 주입구의 단면적을 적절하게 하여 용탕의 유입이 잘되도록 해야 한다.

      ⓒ 용탕의 산화 피막은 합류된 두 용탕의 완전한 용융을 방해하므로 용탕의 산화를 막아야 한다. 

 

9. 치수불량 : 주조 제품의 응고 시 부피 수축을 잘못 예측하였거나 상,하형의 합형, 중자의 조립 과정 등에서 오류가 발생하여 결과적으로 올바른 치수를 얻지 못하는 결함이다. 두꺼운 부분의 수축이 상대적으로 크므로 불규칙한 수축으로 인한 문제도 생길 수 있다. 

 

   1) 방지 대책

      ⓐ 목형의 보관에 주의하여 재사용시 치수 변화를 점검한다.

      ⓑ 금속의 수축률을 고려하여 주물자의 선정을 유의한다. 

      ⓒ 주형틀의 연결 핀의 고정 및 분할선의 이물질 제거 등에 유의한다.

 

   2) 휨 불량(warpage) : 제품이 주형 내에서 응고 및 냉각하는 과정 중에 냉각 속도의 차이 등으로 인해 뒤틀리면서 휘는 결함으로 방지 대책으로 제품 내부에 잔류 응력이 생기는 것을 최소화하는 것이 근본적인 방지방법이다.