주조기능장 필답핵심 해설 페이지

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

도형제의 역할

- 용융금속이 주물사 입자사이로 침투하는 것을 방지

- 주형 표면의 모래소착을 방지

- 주형과 용탕의 화학반응을 방지

- 주형의 강도를 증대 시킨다

- 주물표면을 미려하게 한다

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

행잉이란?

- 장입물이 노안에서 연속적으로 내려가지 않고 노 중간에 걸려있는 상태

발생원인

- 장입물이 서로엉킴

- 노벽 파손 부위에 걸림

- 장입금속의 크기 과다

- 장입한 원료금속이 너무 크거나 또는 슬래그가 바람구멍 윗부분에서 응고되었기 때문

방지대책

- 송풍을 중단 또는 감소시킨 후, 장입구에서 무거운 원료금속을 떨어뜨리거나 철봉으로 장입물을 하강시킨다

- 장입물 형상 및 적재관리

- 노벽의 정기적인 보수

- 장입 금속의 파쇄 및 규격화

온도변화에 의한 스폴링

기계적 압력의 불균일에 의한 스폴링

벽돌의 조직구조 변화에 의하 스폴링

- 코어의 위치지정( 또는 코어의 정확한 위치 결정)

- 코어의 가스빼기 ( 또는 코어 내 가스 배출 통로 확보)

- 코어의 안정적인 고정( 또는 부력에 의한 유동방지 및 고정)

- 접종제 첨가의 유효성 평가

- 주철 용탕의 성분 변화 확인

- 강제 냉각시 주물의 칠(Chill)양 측정

- 칠이 생기거나 경도가 높아지는 주물의 단면 두께 결정

내부검사

- 방사선 탐상(RT)

- 초음파 탐상(UT)

외부검사

-침투탐상(PT)

-자기탐상(MT)

-강도(생형압축강도)측정

=생형 압축가도 시험기로 강도를 측정

-비중 측정

= 모래 시로의 무게와 부피를 측정하여 비중계산

- 색소 흡착량 측정

=색소 용액에 모래를 넣고 흡착된 색소량으로 판단

CE = C + (Si + P) / 3

= 3.45 + (2.43 + 0.03) / 3

= 3.45 + 0.82

= 4.27%

계산식:

C가 2.0% 일 때: CE = 2.0 + ((3.2 + 1.6) / 3) = 2.0 + 1.6 = 3.6

C가 1.2% 일 때: CE = 1.2 + ((3.2 + 1.6) / 3) = 1.2 + 1.6 = 2.8

정답:C가 2.0% 일 때: 3.6%

계산식:C = CE - ((Si + P) / 3) = 4.0 - ((2.4 + 0.05) / 3) = 4.0 - 0.8167 = 3.1833

정답:3.18%

【암기]

C + (Si+P)/3

Al 합금: 670~760℃

청동: 1050~1250℃

주철 소형: 1350~1400℃

통기도가 낮은경우

- 기공(가스결함) 발생

- 주탕 불량발생

통기도가 너무 큰경우

- 주형 침식 발생

- 소착 결함 발생

통기도가 적당한 경우

- 결함없는 건전한 주물 얻음

- 치수 정밀도 및 표면 수려

가압 주입방식(가압식 탕구계)장점

- 탕구계 내 용탕 항상 충만

- 불순물 혼입 방지

- 용탕 손실 적음 (회수율 높음)

- 각 주입구 유입량 균일

가압 주입방식(가압식 탕구계)단점

- 주입구 유속 과다 (분사 현상)

- 주형 침식 (모래 씻김) 발생

- 와류에 의한 가스 혼입 (기공)

- 압탕의 보급 효과 저하

단점은 쇳물이 너무 세고 빠르게 분사되기 때문에 생기는

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

- 다듬질면은 하형으로 한다

- 수평명은 되도록 하형에 둔다

- 주물의 다듬질 면이나 수압을 받게 되는 중요한 부분은 하형으로 한다

- 코어는 되도록 코어프린트로 하형에 장착한다

- 용탕은 서로 충돌하지 않게 하고 짧은 시간으로 충만될 수 있도록 한다

점결제 : 규산소다(또는 물유리)

- 역할 : 주물사 입자들을 서로 결합시켜 주형의 형태를 유지하고 강도를 부여

발열제 : 페로실리콘(Fe -Si) 분말(경화제)

- 역할 : 규산소다와 화학반응을 일으켜 열을 발생시키고 주형을 급속도로 자연 경화시킴

붕괴촉진제 : 탄소질

( 또는 목분,곡분)

- 역할 : 제품 주입 후 고온의 열에 의해 타서 없어짐으로써 주형의 강도를 떨어뜨려 주조완료 후 주형이 쉽게 부서지도록(붕괴성 개선)

경화 원리

- 산화 중합 또는 축합반응에 의한 경화

- 수경성(물과의 반응)에 의한 경화

- 규산소다의 겔(Gel)화 현상

장점

- 조형 작업이 용이하다.

- 주형을 별도로 건조할 필요가 없다. (상온 자경)

- 주조 후 모래의 붕괴성이 우수하다.

- 온도상승

- 슬래그 유동성 증가

- 교반

- 염기도 증가

- C,Mn등 친산소 원소 농도 증가

또는

① 고온 조업 (용탕 온도 상승)

② 염기성 슬래그(높은 슬래그 염기도) 유지

③ 슬래그 중의 산화철(FeO) 함량 감소 (환원성 분위기)

④ 유동성 확보 (용탕과 탈황제의 충분한 교반)

- 광고온계

- 열전대

- 복사온도계

- 쇼트 블라스트

- 샌드 블라스트

- 텀블러

- 진동연마

- 하이드로 블라스트

1. 분위기의 오염을 방지할 수 있다.

2. 수소, 산소, 질소 등의 유해가스 성분을 용탕으로부터 제거

3. 해로운 불순원소를 제거

4. 활성금속을 용해 주조가능

5. 진공처리로써 정련반응을 촉진

- 공정 간소화

- 수율 향상

- 표면품질 향상

- 편석 등 내부결함 감소

종류(수굴곡)

- 수직인출식

- 굴곡정직식

- 곡면주형식

1) 주조압력 : 열가압식 ( 작다 ) / 냉가압식 ( 크다 )

2) 주조속도 : 열가압식 ( 빠르다) / 냉가압식 ( 늦다 )

3) 주물크기 : 열가압식 ( 소형 ) / 냉가압식 ( 대형 )

4) 용해량 : 열가압식 ( 많다 )/ 냉가압식 ( 적다 )

가열·도포 → 조형 → 반전 → 경화 → 탈형 → 합형 및 주입

① 주철 (회주철): 8 mm/m (약 0.8 ~ 1.0%)

② 청동 / 황동: 15 mm/m (약 1.5%)

③ 알루미늄 (Al) 합금: 15 ~ 20 mm/m (약 1.5 ~ 2.0%)

④ 주강 (Casting Steel): 20 mm/m (약 2.0%)

수축여유가 큰 재료 순서대로

스테인리스강 > 주강 > 알루미늄 > 황동,청동 > 주철(회주철)

- 수축공 발생

- 기공 발생

- 소착결함 발생

- 주형 침식 결함 발생

- 열간 균열 발생

발생원인

- 주입온도 및 주입압력의 과다

- 주형 모래의 입자가 지나치게 큰경우

- 주형의 다짐 불량

- 도형제 도포 불량 및 내화도 부족

방지대책

1. 주물사 다짐을 충분히 한다.

2. 내열 도형제를 사용한다.

3. 주물사의 내열 및 내화도가 좋은 재료를 사용한다.

4. 충진성이 좋은 사립자 및 점결제를 선정한다.

5. 주물사의 배합을 크게하는 첨가제를 사용한다.

계산식:

Mg 투입량 = (잔탕 함량 / (회수율 * 0.01)) + 황 함량 = (0.05 / (20 * 0.01)) + 0.02 = 0.25 + 0.02 = 0.27

정답:0.27%

300 × 180 × 1.5 × 0.0073 = 59.13kgf

v=c√(2gp)/ρ =0.6√(2×980×100)/2.54 =166.67[cm/s]

c : 유량계수

g : 중력가속도 [cm/s²]

p : 주입압력 [kgf/cm²]

ρ: 밀도 [kg/cm³]

계산식:

용탕의 유출속도 = 유량계수 * 척도근(2 * 중력가속도 * 주입압력 / 합금의 밀도)

= 0.6 * sqrt(2 * 980 * 100 / 2.54)

= 0.6 * sqrt(77165.35)

= 0.6 * 277.78 = 166.67정

답:166.67 cm/s

💡 확실한 점수를 위한 실전 포인트공식 형태 암기: 시험장에서 수식을 한 줄로 풀어서 쓸 때는 v = C * sqrt(2 * g * P / rho) 형태로 작성하시면 됩니다.

단위의 일치: 문제에서 제시된 주입압력(kgf/cm²), 밀도(kg/㎤), 중력가속도(cm/s²)가 모두 (cm) 단위계로 일치해 있으므로,

별도의 단위 환산 없이 수치만 그대로 대입하여 계산하면 최종 속도 단위는 cm/s가 됩니다.

문제 보기 중 주물의 무게(10kgf)는 유출속도 계산에 사용되지 않는 힌트(함정 부가 조건)이므로 계산식에 포함하지 않도록 주의하시기 바랍니다.

- 주물의 중공부에 코어가 불필요(회전력에 의해 스스로 파이프 형태 형성)

- 기공 및 수축공이 없는 치밀한 조직 형성 ( 원심력에 의해 가스와 불순물이 중앙으로 분리)

- 압탕이나 탕도가 불필요하여 주조수율이 높음

- 용탕의 주입량 조절로 주물의 살두께 조절 가능

원심주조법은 주형을 빠르게 회전시키며 쇳물을 붓는 공법입니다.

따라서 "회전력 덕분에 가운데 구멍 뚫는 모래틀(코어)이 필요 없고(①),

원심력으로 꾹 짜주니 속이 치밀하며(②),

불필요한 쇳물 통로(탕구계·압탕)가 생기지 않아 버리는 쇳물이 없다(③)"

로 기억

쇼 프로세스의 정의

-에틸 실리케이트 등의 화학 바인더를 사용하여 세라믹 슬러리 주형을 제작하는 세라믹 주형 주조법(정밀 주조법)의 일종

장점

1. 복잡한 모양이나 곡면이 잘 나온다.

2. 크기에 제한이 없다.

3. 원형 재료에 제한이 없다.

4. 치수가 정밀하고 주물표면이 미려하다.

5. 용탕 주입 시 열팽창에 의한 변형이 거의 없다

단점

1. 대량생산이 어렵다.

2. 주형 재료비가 비싸다.

① 올 쇼 몰드법(다른 저렴한 뒷받침재 없이, 주형 본체 전체를 100% 순수한 고가의 쇼 슬러리(세라믹 재료)만으로 채워 제작)

*소형 정밀 주물 제작에 적합/ 재료비 많이듬

모형 → 쇼 슬러리 주입 → 겔화 → 형 빼기 → 소성

② 백업 몰드법(주형의 외곽틀(백업형)은 일반 저렴한 주물사나 \(CO_{2}\) 주형으로 채우고, 제품 형상과 맞닿는 얇은 표면 틈새에만 쇼 슬러리를 주입하여 제작)

* 대형 주물이나 정밀 금형 제작시 매우 경제적

형 넣기 및 CO₂ 경화 → 모형 빼기 → 백업형 → 쇼 슬러리 주입 → 겔화 → 소성

# 인베스트먼트법(로스트 왁스법)과의 결정적 차이를 묻는 경우가 많습니다.

인베스트먼트법은 왁스 모형을 녹여 없애므로 대형 제품 제작이 어렵고 모형이 일회성이지만,

쇼 프로세스는 모형을 반으로 쪼개어 다시 꺼내어 재사용(Split-mold)할 수 있으므로

"크기 제한이 없고, 모형 재료 제한이 없다"는 차별화된 키워드를 반드시 기억

- 다량의 용탕을 한번에 얻을 수 있다.

- 부피가 큰 재료를 그대로 용해 가능

- 노의 구조와 설비는 비교적 간단하지만 열효율이 낮다.

- 불순물이 섞이기 쉽다

- 주철계 이상의 고온용해 곤란

- 용해 > 탈황 > 구상화처리 > 접종 > 주입 > 후처리 > 열처리

① 용해 시 가스나 산화 등의 유해 영향이 적다. (품질 우수)

② 저온부터 고온까지 정확한 온도 조절이 가능하다.

③ 금속(원료)의 용해 손실이 매우 적다.

④ 용탕의 성분 조절이 쉽고 인건비가 절감된다.

⑤ 열효율이 높고 소용량부터 대용량까지 설치 가능하다.

⑥ 초기 설치비 및 전력, 내화재 등 유지비가 많이 든다. (단점)

- 탕도까지 깨끗하게 된 용탕을 빨리 주입할 수 있을 것

- 용탕은 주형의 구석구석까지 잘 흐르게 할 수 있을 것

- 주형에 들어간 용탕은 길게 흘러가지 않게 할 것

- 주형이 파손되지 않게 할 것

- 탕구 구멍의 위치는 중심에서 한 쪽으로 벗어난 위치로 한다

- 원형 구배(기울기)가 불필요하며 역구배 주조 가능

- 별도의 코어 제작 불필요

- 원형 제작·가공이 쉽고 변형, 보수, 보관이 용이

- 작업 공정 단축으로 주조 원가 절감

**확실한 정답 인정 포인트 (암기 점검)①, ③, ④번 (공정 단순화): 가공하기 쉬운 스티로폼 계열의 발포 수지를 사용하기 때문에 깎아 만들기 쉽고,

코어가 필요한 복잡한 안쪽 구멍 구조도 모형 단계에서 한 덩어리로 조립하면 끝이기 때문에 엄청난 시간과 원가가 절감됩니다. (⑤번 충족)

②번 (구배 생략): 모형을 밖으로 뽑아낼 필요가 없이 제자리에서 쇳물 열로 녹여 없애므로,

주형 파손을 막기 위한 '뽑기 경사(구배)'나 설계 시 금기시되는 '반대 기울기(역구배)' 조건에 제약을 받지 않고 도면 그대로 주조할 수 있는 독보적인 장점

대역 편석 : 주물의 각 부분에서 화학조성이 불균일한 것

※ 합금원소가 가장 큰 원인, 합금 내의 혼입물 함량이 많고 주물사 치수나 체적이 큰 경우 심함

입내 편석 : 합금의 수지상정(결정립) 내의 편석

※ 대책 : 고온 균질화 풀림 열처리

비중 편석 : 합금성분의 비중 차이에서 일어나는 편석

※ 대책 : 주입 전 용탕을 충분히 교반하고 금속 주형을 사용하여 신속히 응고시킨다

용탕경계란(냉간폐쇄)?

- 주형 내에 용탕이 합류될 때 그 경계면이 완전히 용착(융합)되지 않아

주물 표면에 선 모양의 불연속적인 결함이 생기는 것

[발생원인]

- 용탕의 주입 온도가 너무 낮을 때

- 탕구방안(탕구계 설계)이 불량할 때

- 주형의 통기도가 나빠 가스 빼기가 불충분할 때

- 용탕의 유동성이 나쁘고 주입 속도가 느릴 때

- 용탕이 심하게 산화되어 표면에 산화막이 형성된 경우

[방지대책]

- 규정된 적정 주입 온도와 주입 속도를 철저히 준수한다.

- 탕구방안을 개선하여 용탕의 유입 및 충진이 원활하도록 유도한다.

- 용탕을 장시간 방치하여 산화 및 급랭이 일어나지 않도록 관리한다.

탕주름 원인

- 금형 온도가 낮을 때 (금형 온도 부족)

- 용탕온도가 낮을 때 ( 주입 온도 부족)

- 충전시간이 길 때 (사출 및 충전속도 지연)

- 이형제 도포량이 많을 때

방지대책

금↓ : 금형을 충분히 예열하여 적정 온도(200℃ 전후)를 유지한다.

용↓ : 용탕의 주입 온도를 규정된 온도까지 상승시킨다.

충↑ : 플런저(사출) 속도를 높여 충진 시간을 최대한 단축한다.

이↑ : 이형제 종류 변경 및 도포량을 줄인다.

주입구(Gate)를 변경한다

아크로 - 직류, 교류

유도로 - 고주파, 중주파, 저주파

저항로 - 도기니형 저항로, 탄소저항 전기로

- 조형 능력이 크다

- 기계 보수가 쉽다.

- 투사 중에 통기성이 주어진다.

- 주형 강도가 모든 층에 일정하다.

- 융통성이 매우 풍부하다

유동성

- 용융 금속이 얼마나 잘 흘러가는가를 나타내는 특성으로,

주형 안에 용융금속을 주입한 후 용액이 응고하기 전에 형을 완전히 충전시키는 능력

충전성

- 금형 내부에 분말이 채워지는 조밀도의 정도

- 지르콘사

분할면의 위치

주물의 이형

가스 빼기 위치

코어 강도

주물의 살 두께

리브

압출 핀의 위치

탕구 위치

금형 강도

금형의 정밀도

응력제거

압출 핀의 크기

언더컷

장점

투과능력이 탁월하고 미세한 결함에 대하여 감도가 높다.

내부결함의 위치, 크기, 방향을 어느 정도 정확히 측정할 수 있다.

단지 한 면에서 탐상할 수 있고 검사결과를 브라운관을 통하여 즉시 알 수 있다.

단점

결함 종류의 식별이 극히 어렵다.

검사자의 폭넓은 지식과 경험이 요구된다.

내부조직에 따른 영향이 크며 불감 대가 존재한다.

초음파의 효과적인 전달을 위해 접촉 매질이 필요하다.

결함과 초음파 빔의 방향에 따른 영향이 크다

- 산화 반응 ( 송풍구(투이어)에서 공급되는 산소와 고온의 용탕이 만나 철(Fe), 규소(Si), 망간(Mn) 등의 원소가 산화 )

- 환원 반응

- 철의 용융

- 광제의 용융

- 탈황 반응( 석회석 등에 의해 형성된 고온·고염기성 슬래그와 용탕이 반응하여 유해 원소인 황(S)을 제거 )

- 침탄반응 ( 고온의 용탕이 코크스(탄소 덩어리) 층을 통과하면서 용탕 속으로 탄소(C)가 흡수·용해 )

백주철 : C가 시멘타이트로 존재 ( 탄소와 규소가 적고 얇은 주물이나 냉각속도가 빠를때 )

회주철 : C가 흑연상태로 존재 ( 탄소와 규소가 많고 두꺼운 주물이나 냉각속도가 느릴 때 )

반주철 : C가 백주철과 회주철의 중간 정도로 존재

CV주철 : 흑연형상이 회주철과 구상흑연 주철의 중간상

구상흑연주철 : 접종제를 첨가하여 흑연의 형태를 구상으로 만든 주철불스아이 라고도 부른다

- 벨트 컨베이어

- 버킷 엘리베이터

- 진동 컨베이어

- 공기 수송 장치

- 본드 수송 장치

정의

- 코어의 기계적 구속, 코어 표면의 응력 집중 및 과열부(Hot Spot)의

열팽창/수축 저항으로 인해 발생하는 고온 균열(열간 균열) 현상

발생부위

- 주물 내부의 내측 코어 표면에 축 방향으로 발생

- 용탕을 받아들인다

- 용탕이 공간부 안까지 흘러 들어가는 통로의 역할

- 응고된 주물의 표면상태를 결정

- 주물에 해가 되는 가스를 쉽게 외부로 배출할 수 있어야함

- 주물을 바람직한 분위기에 있도록 함

- 주물로부터 적당한 속도로 열을 제거

- 용탕에 소정의 형상을 부여하고 그 모양을 유지하면서 응고하도록 한다

**확실한 정답 인정을 위한 핵심 매칭 분석 (암기 확인)형상 및 통로 (①, ②번): 모형의 모양 그대로 쇳물을 굳히는 주형의 가장 원초적이고 중요한 물리적 역할입니다.

가스 배출 (③번): 주형의 통기성과 직결되는 내용입니다.

가스를 제때 못 빼주면 앞서 공부하신 기공(Blow hole) 결함이 발생하므로 채점관이 가장 중요하게 보는 키워드입니다.

열 제거 및 표면 결정 (④, ⑤번): 주형이 사형(모래)이냐 금형(금속)이냐에 따라 냉각 속도가 달라져 조직이 바뀌며,

주형 표면에 바르는 도형제 상태에 따라 완제품의 표면 미려도가 결정된다는 공학적 사실을 완벽히 관통하고 있습니다.

선수축

- 주형의 빈자리의 선치수와 냉각주물 선치수와의 차

수축의 종류

- 체적수축 ( 수축공(Cavity) 결함의 직접적인 원인 )

- 자유수축 ( 주형 모래나 코크스, 코어 등의 물리적 방해(구속)를 전혀 받지 않음 )

- 주조수축 ( 목형의 크기와 실제 나온 주물 제품의 치수 차이 )

계산식

C = CE - ((Si + P) / 3) = 4.0 - ((2.4 + 0.05) / 3) = 4.0 - (2.45 / 3) = 4.0 - 0.8167 = 3.1833

정답:3.18%

- 유류(건성유)

- 당류

- 합성수지

- 피치

- 탄소(C), 규소(Si)

1)( ① )은 C법이라고 부르고 레진코티드샌드를 덤프박스 속에 넣은후 가열한 금형을놓고 경화하는

( ② )과 레진코티드 샌드를 금형에 불어 넣어 경화시키는 ( ③ )이있다

①: 셀몰드법

②: 덤프 법

③: 블루잉 법

2)특징 2가지를 적으시오(셀몰드법 장점)

① 주물의 치수 정밀도가 높고 표면이 매우 미려하다

② 주형의 강도가 높고 보관 및 장기 저장이 가능하다

③ 주형(금형) 제작비가 비싸 대량 생산에만 적합하다. (단점)

④ 박판(얇은 껍질) 형태의 주형으로 가스 통기성이 우수하다

탈사장치

① 세이크아웃 머신 (Shake-out machine): 진동을 주어 모래를 털어내는 장치

② 펀치아웃 머신 (Punch-out machine): 실린더 압력으로 주형을 밀어내어 분리하는 장치

③ 녹아웃 머신 (Knock-out machine): 충격을 가해 주형과 코어 모래를 깨뜨려 제거하는 장치.

쇼트블라스트 청정작업방법

- 쇼트볼 또는 와이어컷팅을 고속회전의 임펠라를 이용하여 주물표면에 청정하게 하는 방법

- 용해 시 산화물 형성 및 유동성 저하

- 수소 가스 흡착으로 인한 기공 발생

- 낮은 쇳물 밀도로 인한 정수압 저하

- 큰 응고 수축률로 인한 대형 압탕 필요

- 표면 산화 피막의 가스 흡수 억제 효과

1)유도전기로는 1차코일 용량에 따라 (1)유도로와 (2)유도로로 나뉜다

(1)유도로는 무철심용 (2)유도로는 무철심형과 철심 형이 있다

1: 고주파

2: 저주파

2)유도전기로 용량은 어떻게 되는가?

1회 장입량

- 고주파 유도로 (1회 장입량): 수 kg ~ 15ton (내외)

- 저주파 유도로 (1회 장입량): 수십 kg ~ 100ton 이상