매몰 주조(분실 왁스 주조)

매몰 주조(분실 왁스 주조)

금속 부품의 매몰 주조와 관련하여 설계 요구 사항, 비용 및 제조 타당성과 같은 제조 요소에 따라 제품 제조에 가장 적합한 주조 공정이 결정됩니다. 인베스트먼트 캐스팅을 설명하는 이 기사는 정보에 입각한 캐스팅 결정을 내리는 데 도움을 주기 위한 것입니다.

인베스트먼트 주조는 재료 낭비, 에너지 및 후속 가공을 최소화하면서 정밀한 부품을 생산합니다. 또한 매우 복잡한 부품의 생산도 보장할 수 있습니다. 이는 매몰 주조 공정을 설계 엔지니어에게 매우 유용하게 만듭니다. 

목표는 인베스트먼트 주조의 의미를 이해하는 것입니다. 그렇다면 '인베스트먼트' 캐스팅에 대한 투자란 정확히 무엇일까요? "투자하다"라는 용어는 역사적으로 "옷을 입다" 또는 "둘러싸다"라는 의미를 지닙니다.  인베스트먼트 주조는 왁스 패턴 주위에 형성된 세라믹, 석고 또는 플라스틱으로 만들어진 쉘을 사용합니다. 왁스 패턴을 용광로에서 녹여 제거하고 금속을 쉘에 부어 주물을 만듭니다. 

투자 주조는 무엇을 위해 사용됩니까? 더 나은 이해를 위해 매몰 주조 생산 공정을 분석해 보겠습니다.

매몰 주조 공정

에이. 패턴 만들기

• 열 수축(즉, 수축)에 대한 허용이 있다는 점을 제외하면 완성된 부품과 동일한 세부 사항을 가진 패턴을 활용합니다.

• 패턴은 일반적으로 금속 사출 금형을 사용하여 왁스로 만들어집니다.

비. 왁스 패턴 장착 및 나무 만들기

• 왁스 패턴이 생성되면 다른 왁스 구성 요소와 조립되어 게이트 및 러너 금속 전달 시스템을 형성합니다.

• 원하는 마감 구성 요소의 크기와 구성에 따라 단일 트리를 사용하여 여러 왁스 패턴을 처리할 수 있습니다.

기음. 금형 쉘 생성

• 전체 왁스 패턴 어셈블리를 세라믹 슬러리에 담그고 모래 치장벽토로 덮은 후 건조시킵니다.

• 원하는 두께의 쉘이 생성될 때까지 습식 침지 및 후속 치장벽토 작업 주기가 반복됩니다. 이 두께는 제품 크기와 구성에 따라 부분적으로 결정됩니다.

• 세라믹 쉘이 건조되면 주조 중에 용융 금속을 유지할 수 있을 만큼 충분히 강해집니다.

디. 왁스 제거

• 전체 어셈블리를 증기 오토클레이브에 넣어 대부분의 왁스를 녹입니다.

• 세라믹 껍질에 스며든 남은 왁스는 화로에서 태워집니다. 이 시점에서 잔여 왁스 패턴과 게이팅 재료는 완전히 제거되었으며 세라믹 몰드는 원하는 주조 부품 모양의 캐비티와 함께 ​​남아 있습니다.

• 이러한 고온 작업은 또한 세라믹 재료의 강도와 안정성을 증가시킵니다. 또한, 타설 시 쉘과 금속의 반응을 최소화하는 데 도움이 됩니다.

이자형. 녹고 던지기

• 금형을 특정 온도로 예열하고 용융 금속을 채워 금속 주물을 만듭니다.

• 이 공정을 사용하면 거의 모든 합금을 생산할 수 있습니다. 합금 화학에 따라 공기 용해 또는 진공 용해가 사용될 수 있습니다. 진공 용해는 반응성 원소가 합금에 존재할 때 주로 활용됩니다.

에프. 최종 작업

• 주물이 충분히 냉각되면 녹아웃 작업을 통해 주형 쉘이 주물에서 분리됩니다.

• 게이트와 런너는 주조품에서 절단되고, 필요한 경우 최종 후가공 샌드블래스팅, 연삭, 기계 가공을 거쳐 주조물을 치수적으로 마무리합니다.

• 비파괴 검사에는 형광 침투 검사, 자성 입자 검사, 방사선 검사 또는 기타 검사가 포함될 수 있습니다. 최종 치수 검사, 합금 테스트 결과 및 NDT는 배송 전에 확인됩니다.

투자 주조 공정의 장점

크기 범위:

대부분의 인베스트먼트 주조품은 작지만 인베스트먼트 공정을 통해 1,000파운드 이상의 주물을 생산할 수 있습니다. 이 기능은 상대적으로 적은 수의 매몰 캐스터로 제한되며 취급에 대한 특별한 전문 지식이 필요합니다. 대부분의 주조 부품은 온스 단위부터 20파운드 범위까지입니다.

다양하고 복잡한 모양:

인베스트먼트 주조는 복잡한 통로 및 윤곽과 함께 일관되고 반복적인 정밀 공차를 제공합니다. 이러한 구성 중 상당수는 생산이 불가능합니다. 예를 들어, 공작 기계가 도달할 수 없는 곳. 그물 모양 또는 그물 모양에 가까운 주조 부품을 얻으면 주조 후 처리 비용을 크게 줄일 수 있습니다.

인베스트먼트 주조는 용접물이나 가공에 대한 좋은 대안입니다. 많은 구성 요소를 단일 주조로 결합할 수 있습니다. 더 많이 결합할수록 제조 효율이 높아집니다. 다중 부품 구성 요소를 단일 매몰 주조로 변환하면 일반적으로 치수 정확도가 향상되고 부품 복잡성이 줄어듭니다.

정확하고 매끄러운 표면:

사용된 세라믹 쉘은 광택 처리된 알루미늄 다이에 왁스를 주입하여 생성된 매끄러운 패턴을 중심으로 제작되었습니다. 125 마이크로 마감이 표준이며 더 미세한 마감도 드물지 않습니다. 

인베스트먼트 주조에는 두 개의 하프 몰드가 아닌 하나의 몰드만 사용되기 때문에 분할선이 없습니다(예: 모래 주조). 표면의 흠집 및 미관에 대한 기준은 기능에 따라 고객과 협의 및 합의됩니다.

다음은 다양한 주조 공정에서 기대할 수 있는 상대적인 표면 마감을 비교한 것입니다.

치수 정확도:

일반적으로 "표준" 투자 공차는 첫 번째 인치의 경우 +/-0.010"이고 다음 인치의 경우 +/- 0.004"입니다.

설계 단계에서는 동일한 부품을 생산하기 위한 이전 가공 요구 사항을 줄이거나 심지어 제거하는 도면이 생성될 수 있습니다.

모든 부품의 비용은 치수 요구 사항의 정확성에 비례하여 증가합니다. 주조 가공 부품이든 제작품이든 상관없습니다. 면밀한 설계 검토를 통해 공차, 언더컷, 막힌 구멍 등을 수정하여 생산 수율을 높이고 부품 비용을 낮출 수 있습니다. 주조 공차보다 더 가까운 것이 필요한 경우 인베스트먼트 주조에 필요한 가공은 기존 주조 또는 가공 부품보다 적습니다.

품질과 무결성:

주조 무결성은 공정의 중요한 특징입니다. 매몰 주조는 다음과 같은 까다로운 분야에 서비스를 제공해 온 오랜 역사를 가지고 있습니다. 가스 터빈 엔진, 석유, 화학, 방어, 그리고 의료.

정밀 주조 사용 시 고려 사항

툴링 비용:

소량 요구 사항의 경우 영구 툴링을 추구하면 다른 방법보다 비용이 많이들 수 있습니다. 해당 애플리케이션의 경우, SLA 또는 인쇄된 패턴이 비용 효율적인 대안이 될 수 있습니다(한 개 수량이라도). 

초기 비용은 매몰 주조가 가장 큰 가치를 가져오는지 여부를 결정할 때 또 다른 핵심 요소입니다. 매몰 주조 도구는 일반적으로 복잡한 부품을 생산하기 위해 함께 장착되는 여러 부품으로 구성됩니다. 이 "프론트 엔드" 비용은 중요하지 않지만 후속 가공 및/또는 제조가 부족하여 쉽게 상쇄될 수 있습니다.

크기 제한:

다양한 크기의 매몰 주조물을 만드는 것이 가능합니다. 해당 범위에는 상한이 있으며 이는 모래 주조와 같은 다른 성형 기술보다 적습니다.

매우 작은 구조물:

인베스트먼트 주조는 벽이 얇은 응용 분야에 탁월한 선택이지만 코어를 사용하는 매우 작은 내부 모양은 문제가 될 수 있습니다. 구멍은 일반적으로 직경이 1/16인치(1.6mm)보다 작거나 1.5배보다 깊어서는 안 됩니다. 

타이밍:

다단계 매몰 주조 공정은 다른 공정보다 시간이 더 많이 소요됩니다. 처리 시간은 다른 대안보다 짧을 수 있습니다.