역할

- 용용금속이 주물사의 입자사이로 침투하는 것을 방지

- 주형과 용탕의 화학반응을 방지

- 용융금속 주입시 주형의 모래소착 방지

- 주물표면을 미려하게 한다

- 주형의 강도를 증대시킨다

구비조건

- 도형의 강도가 클 것

- 용탕과 화학반응이 적을 것

- 도포성이 양호할 것

- 열전도성이 낮을 것

- 주형사로서 침투성이 양호할 것

발생원인(압주용탄두)

압탕의 위치,크기,모양이 부적당 하여 용탕 보급이 불량

주물 형상 불량으로 과열부 발생

용탕이 산화됨

탄소, 규소 함유량이 적음

두께가 급격하게 변함

방지대책(충과하주두탄)

충분한 정압을 얻도록 탕구를 높인다 과열부에 냉금을 부착한다

하부-> 상부 방향성 응고가 되도록 주조방안을 결정한다.

주입온도를 필요이상으로 높이지 않는다

두께급변을 방지한다

탄소,규소 함유량이 높아 응고수축이 적은합금을 선택한다

- 스키머,스토퍼,스트레이너, 금속망, 초크, 소용돌이 탕구, 탕도끝

1) 다이칼주형 정의

- 슬래그 분말 경화제 조형법이라고도 하며, 주물사의 점결제로 규산소다, 경화제로 규산이석회를 사용하는 무발열 자경성 주형제조법

2) 다이칼 주형의 경화기구 2가지 (수화반응,겔화)

-2Ca * SiO2 및 Ca의 수화반응에 따른 규산소다의 경화

-Ca2+이온의 존재에 의한 규산소다의 겔화(또는 염기교환 반응에 의하 SiO2의 생성과 겔화)

*원리

- 산화중합 또는 축합반응에의한것 - 수경성에 의한 것

- 겔화에 의한 것

3) 다이칼 주형의 특징

- 조형작업이 용이

- 주형 건조가 불필요

- 모래 붕괴성이 우수

- 흡습성이 적고 잔류수분이 적음

접종의 정의

주조 직전에 주철 용탕에 Si, Fe-Si, Ca-Si 등 접종제를 첨가하여 공 정흑연의 핵을 제공하고 흑연화를 촉진, 구상화함으로써 주물의 성 질을 개선하는 방법

1) 접종제를 처리 목적

조직의 개선

기계적 성질 향상

냉금방지

가공성향상

질량효과 개선

2)페이딩 현상

구상화처리나 접종을 마친 용탕을 주조하지 않고 장시간 방치할 때, 구상화 및 접종효과가 사라지는 현상

3)탄소당량(CE)구하는 식

- CE = C% + (1/3) x (Si + P )%

4)접종처리방법

(레이들 접종방법5가지)

- 레이들에 출탕하면서 노의 출탕구에 접종하는 방법

- 레이들에 용탕을 받으면서 일괄 투입하는 방법

- 레이들 바닥에 놓은 다음 출탕하는 방법

- 주탕 직전에 레이들 표면에 첨가하는 방법

- 탕도 또는 탕구안에서 접종하는 방법

5) 접종제 종류

- Fe-Si(페로실리콘) 가자많이사용(일반 회주철 및 구상흑연주철 전체에 범용적용)

- Ca-Si(칼슘실리게이트) 강도가 높고 조직이 치밀한 미하나이트 주철제조시 전용접종제로사용

1)왁스모형

- 왁스트리 또는 클러스터

2) 왁스모형의 구비조건

- 유동성이 좋을 것

- 표면이 매끈하고 평활할 것

- 응고시간이 짧을 것

- 작업 및 보관시에 변형이 적을 것

- 상온에서 강할 것

- 비경질일 것

- 소성 후 회분을 이루는 불순물의 함유량이 절을 것

- 값이 쌀 것

3)인베스트법의 특징

- 복잡하고 치수정밀도가 높은 주물제작가능

- 주물 표면이 미려함

- 모든재질에 적용가능하며 특수합금에 적함

- 얄은 살 두께도 주조가능

- 대량생산 가능하나 대형주물에는 부적함

- 표면첨가법

- 개방레이들 첨가법(치주법)

- 용탕통과 처리법

- 포러스 플러그법

- 플런징법

- 인몰드법

- 캔디법

- 불활성 가스 취입법

- 염소가스 취입법

- 탈가스제 첨가법

- 진공 용해법

- 초음파 진동법

또는

① 질소(N₂) 또는 아르곤(Ar)가스 등의 불활성가스를 잘 건조시켜 용융금속에 취입한다.

② 염소(Cl₂)가스를 용융금속에 취입

③ 한번 응고시킨 후 신속하게 재용해 한다.

④ 진공 또는 불활성 가스 중에서 용해한다.

⑤ 용융금속에 초음파 진동 부여

1. 주물보다 늦게 응고할 것

2. 방향성 응고를 유도할 수 있는 위치에 배치할 것

3. 충분한 양의 용탕을 보급할 수 있는 크기일 것

4. 용탕에 적당한 정압을 줄 수 있고 대기에 개방되어 있을 것

5. 용융금속이 절약되는 형상과 크기일 것

주물이 응고하는데 걸리는 시간을 구하는 식

- 주물의 응고시간=K(V/A)2

1)주탕불량 정의

- 주입된 용탕이 주형 내부를 완전히 채우지 못하고 도중에 응고되어 주물의 일부분이 결손되는 결함

2)주탕불량의 발생원인

- 용탕의 주입온도 및 유동성 부족

- 용탕의 주입속도 부족 (너무느린 주입)

- 주형의 통기성 불량 (가스배출 불가로 인한 저항)

- 탕구계 설계불량( 탕도가 좁거나 너무 김)

- 주물의 벽 두께가 너무 얇음

3)주탕불량의 방지대책

- 주입온도 상승

- 주입속도 상승

- 탕구방안 개선

- 예열온도 상승

- 배기 개선

1.귀갑형(구갑형,거북등 모양)특징: 탄소(C)와 규소(Si) 함유량이 많음

2. 세엽형 (가는 잎 모양)특징: 용탕 내에 망간(Mn) 성분이 많음

3. 송엽형 (솔잎 모양)특징: 탄소(C)와 규소(Si)의 함유량이 다소 부족

4. 부정형 (일정한 모양이 없음)특징: 탄소(C)와 규소(Si)의 함유량이 더욱 부족

1)산성내화물 - 규석질, 납석질 , 샤모트질(점토질)

2)중성내화물 - 알루미나질, 크롬질, 탄소질(흑연질)

3)염기성내화물 - 마그네시아질, 돌로마이트질

4)내화벽돌 SK번호 - 26

- 수축여유(수축대)

- 가공여유(기계가공 여유)

- 인발구배(발췌구배)

- 필렛과 라운딩

- 코어프린트 위치와 크기

- 레이들에 출탕하면서 노의 출탕구에 접종하는 방법

- 레이들에 용탕을 받으면서 일괄 투입하는 방법

- 레이들 바닥에 놓은 다음 출탕하는 방법

- 주탕 직전에 레이들 표면에 첨가하는 방법

- 탕도 또는 탕구안에서 접종하는 방법

- 진원심주조법

- 반원심주조법

- 원심가압주조법

- 직압식 (직접 유압식)

- 토글식 (토굴식)

- 웨지로크식

- 네이선식

- 증압실린더식 형조임장치

- 보조 실린더식 형조임장치

- 부스터램식 형조임장치

- 복잡하고 얇은 형상 제작가능

- 높은 생산성과 대량 생산 적합

- 우수한 표면 조도와 치수 정밀도 제공

- 치말한 조직과 높은 강도의 주물 얻음

- 연료중의 회분

- 장입 금속의 산화물

- 로벽 내화물

- 장입물에 부착된 녹 또는 모래

- 석회석,형석,백운석 등의 조재재

( 휠나이프를 랩을 씌워 직접샤워)

- 직접 주입구

- 샤워 주입구

- 휠 주입구

- 나이프 주입구

- 랩 주입구

- 상주식, 하주식, 샤워형, 다단식, 분할선 탕구

(설명)

[ 분할식(선) 탕구 ] - 보통 주형의 분리선상에 주입구를 만드는 것이 가장 용이

[ 하주식 탕구 ] - 주형의 아랫부분에 설치한 것으로 주형 속의 가스, 슬래그 및 불순물 등을 주형 밖으로 내보낼 수 있음

[ 다단식 탕구 ] - 주형의 상∙하형에 여러 개가 설치되는 것으로, 처음 들어온 용탕은 아래쪽에, 뒤에 들어온 용탕은 위쪽에 채워지기 때문에 압탕의 역할도 기대할 수 있다.

[ 상주식 탕구 ] - 간단한 소형 주물로써 침식성에 견디는 주형에 사용

발생원인

① 용탕의 주입불량 : 용탕에 가스가 다량 함유되었거나 주입 시에 공기가 혼입된 경우

② 주형의 코어 불량 : 주형이나 코어에서 가스 발생이 많은 경우 또는 통기성이 나쁜 경우

③ 용탕경계(Cold Shut)에 의한 가스구멍

방지대책

① 주형에 충분한 배기공을 설치하고 탕구방안을 개선한다.

② 주형을 충분히 건조하여 주물사의 수분함량을 조절한다.

③ 탕도의 높이를 조절하고 압탕에 의한 용융금속에 충분한 정압을 가한다.

④ 용해온도를 너무 높게하지 않는다.

⑤ 장입재료를 관리하여 수소, 질소를 낮게 한다

⑤ 장입재료의 관리하여 질소(N₂), 수소(H₂) 등 가스의 양을 감소시킨다.

<원인>

주물의 Hot spot에서

주물이 응고될 때 고온에서 응고수축이 저지되어 균열이 발생하는 것

<방지대책>

주물두께의 급격한 변화가 없게 주형을 설계한다.

연결부위나 코너부위를 가급적 줄인다.

주형의 열팽창계수가 낮도록 한다.

합금의 함량을 조절한다.

최종 응고부위에 냉금을 부착해 응력발생을 방지

응고를 촉진시키기 위해 사용하는 것

- 냉금

지향성 응고란?

- 압탕에서 먼곳부터 응고가 시작하여 압탕 방향으로순차적으로 응고

- 얇은 부분에서 부터 두꺼운 부분방향으로 응고

- 1회에 용해할 수 있는 구리의 중량(kg)으로 표시

- 합금원소의 농도가 높다

- 원래대로 환원이 안된다

- 탈산,탈황 용도에 사용한다

(합금원소 농도가높아 원래대로 환원이 안되서 탈산,탈황 용도에 사용)

- 란쯔법, 에멜법, 코오살리법, 미이한법

(고급쯔란에 코피봐 미안)

- 란쯔법(저규소로 4% 시멘타이트 석출을 방지하기 위해 주형을 가열하여 응고후 초정 시멘타이트 를 없애고 기지를 페라이트화하는 방법이다)

- 에멜법(1500도 고온으로 용해시키는 방법으로 흑연을 미세화 및 균일화, 펄라이트 바탕조직을 갖게한다)

- 코오살리법(용선의 탄소량을 2% 낮게하기 때문에 전랴의 2/3의 강에 스크랩을 가하는 방법)

- 피보와르스키 법(전탄소, 전규소의 재료를 사용해 흑연을 미세화 하기 때문에 전기로에서 용탕을 과열하는 방법)

- 미이한 법(Fe-Si , Ca-Si를 첨가하여 흑연 핵생성촉진)

① 압탕부에 절연

② 압탕부에 발열 슬리브 사용하는 법

③ 압탕부에 발열재를 사용하는 법

④ 덧살 붙임하는 법

⑤ 칠(Chill) 사용

1.탕구비

- 1 : 4 : 4

(예 31: 124: 124 = 1 : 4 : 4 주입구로 갈수록 통로가 탕구 < 탕도 < 주입구 넓어지므로 유로 내에 압력이 걸리지 않습니다.)

2.이러한 탕구계 종류

- 비가압식 탕구계

3.탕구계란 무엇인가

- 주형(틀) 내부에 빈 공간으로 형성된 주물 공동(Cavity)까지 용탕(녹은 금속)을 유입시키기 위해 만들어진 쇳물 통로의 총칭

-비가압식탕구계 설명

탕구의 면적(1)보다 뒤이어 나오는 탕도와 주입구의 면적(4)이 더 큰 구조이기 때문에,

용탕이 흐를 때 압력이 걸리지 않아 비가압식(Non-pressurized) 탕구계

장점

용탕의 유속이 느려 주형 내부에서 와류(난류)가 발생하지 않습니다.

공기나 가스, 산화물(슬래그)의 혼입이 적어 깨끗한 주물을 얻을 수 있습니다.

단점

탕구계가 차지하는 체적이 커서 주조 방안 방출률(실수율)이 떨어집니다.

주형 내부를 채우는 속도가 느립니다.

주요 용도: 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 등 산화성이 강한 경금속 및 비철금속 주조

-가압탕구계 설명

- 탕구계의 통로 면적이 출구인 주입구로 갈수록 점차 좁아지는 구조로 탕구단면적 > 탕도단면적> 주입구 단면적 의 빙율관계를 가짐

(예 : S:R:G 25 : 50 : 50 = 1 : 2 : 2 )

*가압 탕구계 핵심: 주입구가 가장 좁아 압력이 걸림 > 쇳물이 꽉 차서 흘러 불순물 차단 > 주철에 적용

장점

- 탕구계 내 용탕 항상 충만(공기 흡입 및 가스 혼입 방지)

- 불순물 및 산화물 유입 방지( 찌거기를 걸러줌 )

- 용탕 손실이 적어 실수율 향상( 부피가 적음 )

- 각 주입구의 유입 용탕량이 균일( 압력이 균일하게 분배됨 )

단점

- 주입구 유속과다

- 주형침식 및 모래 씻김 발생

- 와류에 의한 가스 혼입 및 기공발생

- 압탕의 보급효과 저하

*단점은 쇳물이 너무 세고 빠르게 분사되기 때문에 생기는

 "모래를 깎아내고(②), 소용돌이치며 가스가 찬다(③)"는 유체역학적 결함을 적으시면 완벽합니다.

(참고)

가압 탕구계: 주입구가 가장 좁음 → 유속 빠름 → 회수율 높음 → 주철용

비가압 탕구계: 주입구가 가장 넓음 → 유속 느림 → 회수율 낮음 → 알루미늄(비철)용

특징

-탕구비가 주철에 많이 쓰이는 1 : 0.75 : 0.5 또는 1 : 2 : 1 정도로 주입구의 면적이 탕구보다 크지 않다.

장점

① 주입속도 조절이 가능

② 압력이 일정하여 각 주입구로부터 유입량이 일정

③ 비가압 탕구계보다 주물의 주조 실수율이 향상

단점

① 공기의 혼입, 협잡물의 발생

② 주형의 침식

③ 주형공간에서의 난류발생(가스 혼입)

탕구계 정의

주입 컵에 부어진 용탕(녹은 금속)을 주형 내부의 공동(Cavity, 제품 빈 공간)까지 원활하고 안전하게

유입시키기 위해 만들어진 쇳물 통로(유로)의 총칭

탕구계 구비조건

주형 공간에 용탕을 주입

주형 침식과 가스 혼입을 방지

가급적 난류 없이 주형에 인도

응고 시 최적의 온도구배 형성

적절한 제재작용 유도

**

① 최단 시간 내에 용탕을 주형 공동에 충만시킬 것 (주탕 불량 방지)

② 공기나 슬래그 등 불순물의 흡입 및 혼입을 방지할 것 (가스 결함 방지)

③ 주형벽의 침식(모래 씻김)을 방지하기 위해 유속을 적절히 제어할 것

④ 주형 내부의 응고가 균일하게 진행되도록 적절한 온도 분포를 줄 것

**

탕구계의 핵심 역할은 "쇳물이 식기 전에 빠르게 채우되(①), 찌꺼기와 가스는 걸러주고(②), 모래벽을 깎아 먹지 않게 부드럽게 흐르도록(③) 조절하는 것"으로

기억하시면 원인과 대책 결함 문제들과도 머릿속에서 완벽하게 연결

계산식

주물중량 = (목형중량 × 주물비중) / (목형비중+수축여유)

14 x 7.2 1.2 = 84 kgf

위와 계산방식 동일

정답 : 72kgf

인베스트먼트 주조법 정의

- 왁스(Wax)나 플라스틱 등으로 소모성 모형을 만든 뒤, 그 표면에 내화재를 입혀 주형을 제작하고,

  주형을 가열하여 모형을 녹여내어 생긴 빈 공간에 용탕을 주입하는 정밀 주조법

인베스트먼트 주조법 장점

- 치수 정밀도가 높은 주물 제작이 가능

- 모든 재질(금속)에 적용이 가능

- 기계 가공이 어려운 특수합금 주조에 적합

- 주물 표면이 미려(우수)하다

- 얇은 살두께(약 0.5mm) 제품도 제작이 가능

인베스트먼트 주조법 단점

- 주형 크기와 경제성 문제로 인해 대형 주물제작에는 부적합하다

세라믹 셀 몰드법이 솔리드 몰드법보다 유리한 점

- 내화물 사용량 감소(주조원가가 낮아짐)

- 냉각속도 향상 및 균일화( 열방출 신속 균일, 기계적 성질이 향상)

- 중량 감소 및 취급용이(취급과 운반이 용이)

- 대형 제품 주조가능

- 가스 결함 감소

- 공정 자동화 용이

CO₂ 조형법 설명

- 건조된 주물사 점결제로 3~6% 정도 규산소다를 첨가하고 혼련 및 조형한 후 조형에 CO₂가스를 취입 경화시키는 방법

CO₂조형법 특징

- 주형이 단단하여 운반이 용이

- 코어의 보강재와 코어메탈 등을 생략이 가능

- 손조형이나 기계조형에도 이용이 가능

- 건조가 불필요

- 조형시간이 짧음

- 오토클레이브(고압 용기) 수증기법

( 오토클레이브 내에서 고압 수증기로 녹여내는 방법 )

- 열탕 침지법 (열탕법)

( 가열된 액체 속에 주형을 침지시켜 왁스를 녹여내는 방법 )

- 용제 증기법 (TCE 또는 2염화에틸렌 증기법)

(트리클로로에틸렌이나 2염화에틸렌을 가열시켜 발생하는 증기로 녹여내는 방법 )

- 마이크로웨이브 가열법

( 마이크로웨이브 전자파 유도를 이용하여 녹여내는 방법 )

순서

왁스모형 > 주형제작 > 탈왁스 > 소성 > 주입

도형제

- 용융금속의 물리적 침투 및 화학적 반응을 막고 주물표면을 곱게 하기 위해 주형에 도장하는 것

이형제

- 상형과 하형을 쉽게 분리하고, 모형이 주물사에서 쉽게 빠지도록 분할면이나 모형 표면에 뿌리거나 바르는것