금속 주조 란 무엇입니까?

2022년 3월 3일

금속 주조는 제조와 미술 모두에서 사용되는 7,000년 된 공정입니다. 주물을 하는 과정에서 용융용기인 도가니에 들어 있는 금속을 주형에 부어 금속주조물을 만듭니다. 금형은 금속으로 채워진 속이 빈 블록으로 금형 내부에서 경화되어 그 모양을 채택합니다. 금속 물체 또는 주물을 제거하고 금속 및 금형을 냉각시킨 후 마무리합니다.

전통적인 금속 주조 기술에는 로스트 왁스 주조, 석고 주형 주조, 다이 주조 및 모래 주조가 있습니다.

금속 주조 공정은 조각, 보석, 운송, 무기 및 도구를 만드는 데 널리 사용되었습니다. 가장 먼저 알려진 주조물은 현재의 이라크에서 발견된 기원전 3200년으로 거슬러 올라가는 구리 개구리입니다. 기원전 1000년경, 인도는 은화와 구리 주화를 화폐로 주조한 최초의 고대 문명 중 하나였습니다. 그 후 기원전 500년경에 주(周)나라가 철주물을 도입했습니다. 금속 주조 기술은 20세기에 번성하여 결국 대부분의 현대적인 방법이 기반이 되는 공정을 생산했습니다.

기본 금속 주조 공정은 패턴과 주형을 만든 다음 용융 금속을 주형에 붓는 것입니다. 그런 다음 단단한 금속 주조물을 추출하고 마무리합니다. 이 프로세스는 다양한 유형의 금속 또는 합금, 모양 및 크기에 맞게 사용자 지정할 수 있습니다. 주물 제작에는 다음 단계가 포함됩니다.

1단계: 패턴 만들기

금형을 만들기 전에 먼저 금형의 모양을 결정하는 패턴을 만들어야 합니다. 패턴은 최종 캐스트의 3차원 모델이 될 수 있으며 왁스, 모래, 석고, 세라믹 또는 나무로 모양을 만들 수 있습니다. 패턴은 금속이 냉각될 때 예상되는 수축을 고려해야 합니다. 

2단계: 금형 만들기

패턴이 생성된 후 금형이 만들어집니다. 주형은 재사용 가능한 금속 주형이거나 모래, 석고 또는 세라믹 껍질로 만들 수 있는 일회용 주형일 수 있습니다. 주형을 만드는 방법은 다양한 주조 금속과 다양한 수준의 패턴 복잡성에 맞게 최적화할 수 있습니다. 왁스나 플라스틱 패턴을 사용하는 경우 가마 내에서 틀을 구워 패턴을 태울 수 있습니다.

3단계: 금속 또는 합금 선택

모든 금속 주물은 철 또는 비철 금속 및 합금으로 생산됩니다. 주로 철로 구성된 금속을 철금속이라고 합니다. 비철금속은 철이나 철 성분이 없는 금속입니다. 합금은 주조 응용 분야에 최고의 기계적 특성을 제공하는 요소의 혼합물입니다. 철 합금에는 강철, 가단성 철 및 회주철이 포함됩니다. 가장 많이 사용되는 비철 합금은 알루미늄, 청동 및 구리입니다. 사용되는 귀금속에는 은, 구리, 금 및 백금이 포함됩니다.

4단계: 금속 녹이기

금속/합금마다 용융 온도가 다르기 때문에 용융 공정은 금속/합금마다 다릅니다. 본질적으로, 용융은 용융을 위해 고체 금속을 도가니에 넣고 화염 또는 용광로 내부에서 가열하는 것으로 구성됩니다.

5단계: 금속을 금형에 붓기

용융 금속을 금형 캐비티에 붓습니다. 작은 주조품인 경우 금속이 가열된 도가니에서 직접 주형으로 부어넣을 수 있습니다. 더 큰 주물은 용광로 내부의 금속 가열을 지원하고 금속을 금형에 붓기 전에 금속을 더 큰 도가니 또는 국자로 옮기는 것을 지원하기 위해 소규모 팀이 필요할 수 있습니다.

용탕을 부을 때 권장되는 모든 안전 지침을 따르는 것이 중요합니다. 보호복, 절연 장갑 및 보안경을 착용하십시오. 작업 공간은 위험한 연기로 인한 위험을 피하기 위해 환기가 잘 되어야 하며 퍼니스와 금형 사이의 통로는 깨끗해야 합니다. 다음 단계로 이동하기 전에 금형이 굳을 때까지 기다립니다.

6단계: 금형에서 주물 제거

금속이 냉각되고 응고되면 금형에서 제거할 수 있습니다. 일회용 주형으로 주조한 경우 주형이 주물에서 부서질 수 있습니다. 재사용 가능한 금형의 경우 이젝터 핀을 사용하여 주물을 추출할 수 있습니다. 이젝터 핀의 주요 목적은 힘을 가하여 금형에서 부품을 제거하는 것입니다.

7단계: 캐스팅 완료

단단한 주조물을 줄로 갈아서 연마하십시오. 여기에는 물에 있는 과도한 주형 재료를 문지르는 것과 같은 주물 세척, 작은 물체용 클리퍼 또는 큰 조각용 앵글 그라인더로 주조 게이트를 부수는 것과 같은 작업이 포함될 수 있습니다. 게이트는 단순히 러너와 부품 캐비티 사이의 개구부로, 용융 금속을 캐비티로 안내하고 응고될 때 주물을 공급합니다. 러너는 용융 금속을 부품으로 보내는 작은 채널입니다.

금속 주조의 장점:

· 금속 주조는 다양한 크기의 복잡한 모양과 부품을 생산할 수 있습니다. 대형 부품을 원피스 캐스트로 생산할 수 있습니다.

· 내부 공동 또는 중공 섹션과 같은 기능을 쉽게 달성할 수 있음

· 다른 제조 공정을 사용하여 제조하기 어렵거나 고가인 금속 및 합금을 주조할 수 있음

· 대량 생산 요구 사항에 매우 적합한 프로세스입니다. 주조 엔진 블록 및 변속기 케이스의 경우와 같이 많은 주물을 신속하게 생산할 수 있습니다.

금속 주조의 단점:

· 표면 조도가 비교적 거칠고 주조 결함이 발생하기 쉽습니다.

· 쉘 몰딩과 같은 금속 주조는 크기와 패턴에 한계가 있음

· 패턴을 만드는 데 시간과 비용이 많이 듭니다.

· 부품 크기와 재료 선택은 선택한 주조 공정에 따라 다릅니다. 예를 들어 영구 주형 주조에는 비철금속만 사용할 수 있습니다.

· 대량 생산에 비경제적

이러한 한계 중 일부는 3D 프린팅과 같은 적층 기술을 통해 해결할 수 있습니다.

3D 프린팅이란 무엇입니까?

3D 프린팅은 부품 제조에 사용되는 적층 기술입니다. 물리적 물체를 제조하기 위해 재료 블록이나 주형이 필요하지 않고 단순히 재료 층을 쌓고 융합한다는 점에서 '첨가제'입니다. 일반적으로 빠르고 간단하며 낮은 고정 설정 비용으로 합리적인 가격의 사내 제조를 가능하게 하며 끊임없이 확장되는 재료 목록으로 금속 주조보다 더 복잡한 형상을 생성할 수 있습니다.

호주 회사인 SPEE3D는 초음속 3D 증착 기술을 사용하여 생산 속도로 제조 등급의 인쇄를 제공하는 세계 최초의 금속 3D 프린터를 개발했습니다. 이 회사의 첨단 기술은 해양, 방위 및 항공 우주를 포함한 여러 산업 분야에 적용할 수 있습니다.

SPEE3D의 금속 3D 프린팅 프로세스는 몇 가지 주요 면에서 기존 금속 3D 프린팅과 다릅니다. 이 공정에는 열을 사용하는 대신 금속 분말을 추가하여 압축 공기를 가속하는 로켓 엔진이 포함됩니다. 이 기술은 바로 사용할 수 있는 부품을 제작하므로 녹고 재응고될 때까지 기다릴 필요가 없습니다. SPEE3D의 금속 적층 제조 전문가들의 지원을 받아 열처리 오븐과 CNC 3축 밀링 머신이 통합된 금속 3D 프린터를 갖춘 세계 최초의 금속 3D 프린팅 생산 셀입니다.

우리가 도울 수 있는 방법

SPEE3D의 제품에 대해 알아보거나 금속 3D 프린팅에 대해 자세히 알아보려면 contact@spee3d.com으로 이메일을 보내거나 +61 (03) 8759 1464로 전화하십시오.