주조 공정 중 일반적인 주조 결함과 해결 방법은 무엇입니까?
2025-01-03 13:46:55 조회수：0
주조 산업의 복잡하고 섬세한 주조 공정에서는 장인의 완벽함을 위한 노력에도 불구하고 수많은 변수와 절차로 인해 일부 주조 결함이 여전히 자주 발생합니다. 이러한 일반적인 문제와 해당 솔루션을 이해하는 것은 주조 품질을 향상하고 불량률을 줄이는 데 중요합니다.
I. 모래 구멍
사공(Sand Hole)은 주물 표면이나 내부에 주물사 입자가 채워져 흩어져 있거나 조밀한 작은 구멍으로 나타나는 가장 일반적인 결함 중 하나입니다. 주요 원인은 주형에 기인합니다. 한편으로는 주물사의 강도가 부족합니다. 용탕의 충격과 침식으로 인해 주물사가 떨어져 나가 용탕과 혼합되어 궁극적으로 모래 구멍을 형성할 가능성이 높습니다. 예를 들어 일부 소규모 주조소에서는 비용 절감을 위해 바인더 함량이 적고 강도가 표준보다 훨씬 낮은 품질이 낮은 주물사를 선택하여 모래 구멍이 자주 발생합니다. 반면, 금형의 치밀성은 고르지 않습니다. 국부적으로 느슨한 부분은 주조 중에 용융 금속에 의해 쉽게 부서지고 주물사를 동반하여 모래 구멍을 형성합니다.
해결책: 첫째, 주물사의 품질을 보장합니다. 주물사는 고품질의 원료를 선택하고 공식에 따라 엄격하게 혼합하여 충분한 강도를 보장합니다. 일반적으로 주물사의 압축강도를 모니터링할 수 있습니다. 예를 들어 일반 모래 주조에서는 주물사의 압축 강도가 0.3~0.5MPa에 도달해야 합니다. 동시에 성형 공정 중에 기계적 충격 및 압축과 같은 적절한 압축 방법을 채택하여 금형의 모든 부분의 균일한 압축을 보장합니다. 대형 주조 금형의 경우 고압 압축을 사용하여 매우 작은 범위 내에서 압축 편차를 제어하여 샌드홀 결함을 효과적으로 줄입니다.
II. 가스 구멍
가스 구멍은 주물 내부에 원형, 타원형 또는 불규칙한 구멍으로 나타나며 일반적으로 가스로 채워져 있습니다. 두 가지 주요 원인이 있습니다. 하나는 용해 과정에서 용탕이 가스를 흡수한다는 것입니다. 예를 들어, 알루미늄 합금을 녹일 때 녹는 환경의 습도가 높으면 녹은 금속이 많은 양의 수소를 흡수합니다. 주물이 응고되면 가스가 빠져나가지 못하고 가스 구멍이 형성됩니다. 두 번째는 금형의 투과성이 좋지 않다는 것입니다. 용탕의 냉각 및 응고로 인해 발생하는 가스는 배출이 어렵고 주물 내부에 축적되어 가스 구멍을 형성합니다. 한때 주철 파이프 피팅을 생산하는 주조 공장이 있었습니다. 주물사의 투수성이 불량하여 가스홀 불량률이 한때 20%에 달해 제품 품질에 심각한 영향을 미쳤습니다.
해결책: 용융 금속에 의한 가스 흡수 문제를 해결하기 위해 용융 중에 정제 탈기 공정을 채택할 수 있습니다. 예를 들어, 불활성 가스 아르곤을 알루미늄 합금 용융물에 도입할 수 있습니다. 상승하는 기포는 수소를 운반하여 용융 금속의 가스 함량을 적격 범위로 줄입니다. 주형의 투과성 문제의 경우 주물사의 투과성을 높이기 위해 주물사 공식을 최적화합니다. 예를 들어, 주물사에 적당량의 우드칩과 기타 투과성 조절제를 추가합니다. 동시에 배기 구멍을 열거나 금형에 배기 핀을 사용하는 등 배기 채널을 합리적으로 설정하여 가스의 원활한 배출을 보장하고 가스 구멍 결함을 효과적으로 제어합니다.
III. 불완전한 충전
불완전 충전이란 주물에 용탕이 완전히 채워지지 않아 국부적으로 재료가 부족한 현상을 말합니다. 이는 일반적으로 주조 속도가 너무 느리거나 주조 온도가 너무 낮기 때문에 발생합니다. 주조 속도가 느리면 용융 금속이 유동 과정에서 빠르게 열을 잃고 유동성이 저하되어 캐비티의 모든 모서리에 도달할 수 없습니다. 온도가 너무 낮으면 용탕 자체의 유동성이 떨어지고 복잡한 공동을 채우기가 어렵습니다. 이 결함은 벽이 얇고 구조가 복잡한 정밀 주조품을 주조할 때 특히 발생할 가능성이 높습니다.
불완전 충전 문제를 해결하려면 주조 속도와 온도를 정밀하게 제어해야 합니다. 다양한 금속 및 주조품의 경우 경험과 실험 데이터를 바탕으로 적절한 주조 변수를 결정해야 합니다. 예를 들어 벽이 얇은 구리 합금 부품을 주조할 때 주조 속도는 일반 주조보다 10~20% 더 빠르며, 온도는 기존 구리 주조 온도보다 30~50°C 높게 제어할 수 있습니다. 용융 금속이 캐비티를 완전히 채우고 불완전한 충전을 방지할 수 있을 만큼 충분한 유동성과 충격력을 갖도록 합금을 사용합니다.
IV. 콜드 셧
콜드 셧의 특징은 마치 용탕이 두 개 이상의 흐름으로 나뉘어 잘 합쳐지지 않는 것처럼 완전히 융착되지 않은 선형의 틈이 주물의 표면에 나타나는 것입니다. 주된 이유는 용탕의 주입 온도가 너무 낮아서 다양한 용탕 흐름이 만날 때 낮은 온도로 인해 좋은 융합을 달성할 수 없기 때문입니다. 또는 주조 공정이 중단되어 전면 및 후면 주입 용탕 사이에 큰 온도 차이가 발생하여 통합될 수 없습니다. 겨울철 저온 환경에서 주조할 경우 Cold Shut 불량 확률이 크게 높아집니다.
해결책: 주조 온도를 엄격하게 제어하고 환경 온도 및 주조 특성에 따라 적절하게 조정해야 합니다. 예를 들어 추운 계절에는 알루미늄 합금의 주조 온도를 20°C~30°C 높일 수 있습니다. 동시에 주조 공정을 최적화하여 주조 공정이 지속적이고 안정적으로 이루어지도록 하고 일시 중지를 방지하여 콜드 셧 결함을 줄이고 주조의 외관과 내부 품질을 보장합니다.
V. 수축 공동 및 다공성
수축 공동은 액체 수축 및 응고 수축이 충분한 액체 금속 보충을 얻지 못하기 때문에 응고 과정에서 주물의 마지막 응고 부분에 형성된 큰 구멍입니다. 다공성은 수축 구멍 주위에 흩어져 있는 작은 구멍 그룹을 나타냅니다. 이는 금속의 응고 특성과 관련이 있습니다. 일부 합금은 흐릿한 응고를 겪습니다. 흐릿한 부분의 액체 금속은 효과적으로 공급될 수 없으므로 수축 공동 및 다공성이 발생할 가능성이 높습니다. 예를 들어, 강철 주물은 응고 범위가 넓기 때문에 주철 주물보다 이러한 결함이 발생하기 쉽습니다.
이 결함을 해결하기 위해 라이저 공급 프로세스를 채택할 수 있습니다. 수축 공동이 나타날 가능성이 있는 주조 부분에 라이저를 설정합니다. 라이저의 용융 금속은 주조품의 수축을 보충하기 위해 액체 금속을 사용하여 마지막으로 응고됩니다. 동시에 냉각을 사용하여 주조물의 국부 냉각 속도를 가속화하고 응고 순서를 안내하고 수축 공동과 다공성을 라이저로 전달한 다음 마지막으로 라이저를 제거하여 조밀한 주조물을 얻습니다.
결론적으로, 주조공정에서의 주조불량은 원자재, 공정변수, 금형 등의 측면에서 원인을 종합적으로 조사하고 대책을 강구해야 한다. 지속적인 최적화와 정밀한 제어를 통해 금속 제품에 대한 다양한 산업 요구를 충족하는 고품질의 결함 없는 주물을 생산할 수 있습니다.
