대부분의 사람들은 '주철'이라는 말을 들으면 무거운 프라이팬이나 빅토리아 시대 라디에이터를 떠올립니다. 그것이 대중의 얼굴입니다. 업계에서, 특히 QSY에서 있었던 것처럼 수십 년이 지난 후에는 재료 자체보다는 철의 고유한 특성과 이를 활용하기 위해 선택한 주조 공정 간의 결합에 대해 더 많이 알게 됩니다. 가장 큰 오해는? 단일하고 균일한 재료라는 것입니다. 그렇지 않습니다. 고압을 견뎌야 하는 연성 철 밸브 본체와 질량과 댐핑만 필요한 회주철 평형추 사이의 간격은 엄청나며, 실제 작업은 그 간격을 메우는 것입니다.
주철의 가계도
가게에 대해 이야기 할 수 없습니다 주철 즉시 분해하지 않고. 회주철, 구상흑연주철, 연성주철, 압축흑연... 각각은 고유한 특성을 가지고 있습니다. 흑연 조각이 포함된 회주철은 진동을 줄이는 데 좋습니다. 공작 기계 베이스를 생각해 보세요. 그러나 상당한 인장 응력을 가해 보면 이러한 플레이크가 내장된 크랙 스타터처럼 작용합니다. 여기에 연성철이 등장합니다. 흑연을 구상화하는 마그네슘 처리는 모든 것을 변화시킵니다. 인장 강도가 점프하면 약간의 신장이 발생합니다. 이는 동적 하중을 받는 부품의 판도를 바꾸는 획기적인 제품입니다.
저는 초기에 한 프로젝트를 기억합니다. 한 고객이 단순히 주철이라고 부르는 복잡한 유압 매니폴드를 원했습니다. 인쇄물은 일반 등급을 지정했습니다. 우리는 뒤로 물러서서 압력 주기와 잠재적인 영향에 대해 물었습니다. 그들은 그것을 고려하지 않았습니다. 우리는 회주철로 프로토타입을 만들었습니다. 아름답게 가공되었으며 견고한 느낌을 받았습니다. 그러나 압력 테스트에서는 플레이크 경로를 따라 미세 다공성 누출이 발견되었습니다. 우리는 페라이트계 연성철로 전환하고, 적절한 마그네슘 회수를 보장하기 위해 게이트 설계를 조정했습니다. 2차 라운드가 진행되었습니다. 교훈? 주철 사양은 접두사가 없으면 거의 쓸모가 없습니다.
그 다음에는 합금철이 있습니다. 니켈, 크롬, 몰리브덴 첨가. 이는 단지 내식성을 위한 것이 아닙니다. 이는 펄라이트를 안정화시키고, 고온에서 강도와 내마모성을 증가시킵니다. 우리는 15-20% 니켈-크롬 합금 백철을 사용하여 연마성 슬러리용 펌프 하우징을 제작했습니다. 주조된 상태의 경도는 잔인하여 연삭 외에는 가공이 거의 불가능했습니다. 이를 위해 디자인하고 그에 따른 프로세스를 계획해야 합니다. 일반 등급과는 전혀 다른 짐승입니다.
프로세스가 성과를 결정합니다: 쉘 대 투자
저희 매장에서는, 칭다오창센위안과기유한회사(QSY), 우리는 쉘 몰드와 인베스트먼트 주조 라인을 모두 운영하고 있습니다. 철 부품에 대한 선택은 단순히 양이나 비용에 관한 것이 아닙니다. 그것은 기하학과 무결성에 관한 것입니다. 수지 코팅 모래를 사용한 쉘 몰딩은 기존 생사에 비해 탁월한 표면 마감과 치수 정확도를 제공합니다. 엔진 브래킷이나 압축기 하우징과 같은 중간 정도의 복잡성 부품에 탁월합니다. 구배 각도를 최소화할 수 있으며 좋은 일관성을 유지할 수 있습니다.
그러나 내부 통로, 언더컷 또는 모래에 코어 조립이 불가능한 매우 복잡한 형상이 있는 경우 인베스트먼트 주조가 시작됩니다. 왁스 패턴 프로세스는 모든 세부 사항을 포착합니다. 우리는 이러한 방식으로 연성철로 임펠러와 터빈 하우징을 생산했습니다. 인베스트먼트 주조에서 철을 잡아야 할까요? 그것은 붓기에 관한 것입니다. 강철이나 초합금에 비해 철의 주입 온도가 높기 때문에 세라믹 쉘에 다른 압력이 가해집니다. 금속-쉘 반응의 위험이 더 커지며, 쉘이 완벽하게 구워지지 않으면 표면 결함이 발생할 가능성이 있습니다. 스테인리스 부품의 경우에는 더 엉성하게 작업할 수 있으므로 왁스 제거 및 소결 주기에 대한 엄격한 제어가 필요합니다.
나에게 남아 있는 실패는 인베스트먼트 주조를 통한 소형 연성 철 센서 하우징의 작동이었습니다. 부품은 완벽해 보였고 시각적으로도 통과했습니다. 그러나 고객의 압력 테스트 중에 몇 가지가 누출되었습니다. 우리는 그것들을 절개했고 접합부 근처에서 미세한 뜨거운 균열을 발견했습니다. 문제는 게이트였습니다. 우리는 강철의 응고 범위에 최적화된 설계를 사용했습니다. 수축 및 탄소 거동이 다른 철은 특정 영역에서 보다 점진적인 열 구배가 필요했습니다. 우리는 스프루와 러너 레이아웃을 수정하고 왁스 트리에 약간의 냉기를 추가했습니다. 해결했습니다. 사용 가능한 주물과 신뢰할 수 있는 주물을 분리하는 것은 미묘한 공정별 조정입니다.
가공 악수: CNC를 위한 주조
이것이 QSY의 통합 모델이 성과를 거두는 곳입니다. 주조 공정과 그에 따른 기계 가공을 분리할 수는 없습니다. 주조물은 치수적으로는 건전할 수 있지만, 경도가 일관되지 않거나 숨겨진 수축이 있는 경우 CNC 바닥에 있는 도구와 스크랩 부품이 파손될 수 있습니다. 우리는 가공 설비와 첫 번째 접촉점을 염두에 두고 주조 공정을 설계합니다.
와 주철, 특히 회주철은 유리 흑연이 윤활제 역할을 합니다. 일반적으로 기계 가공이 가능합니다. 그러나 부품 전반의 냉각 속도 변화로 인해 얇은 부분이나 냉각 근처에 냉각철(백철) 영역이 생길 수 있습니다. 그 재료는 매우 단단하고 마모성이 있습니다. 한때 플랜지가 너무 빨리 냉각되어 냉각된 층이 발생한 밸브 본체 배치가 있었습니다. 한 번에 카바이드 인서트를 씹고 있었습니다. 수정 사항은 공정 측면이었습니다. 우리는 주입 온도를 약간 조정하고 성형 냉각 위치를 변경하여 보다 균일한 냉각을 촉진했습니다. 가공 수율이 다시 상승했습니다.
연성철의 경우 가공성은 우수하지만 칩이 다릅니다. 긴 문자열보다는 작고 다루기 쉬운 6과 9로 나뉘는 경향이 있습니다. 하지만 올바른 도구 형상과 코팅이 필요합니다. 우리는 CNC 부서 전반에 걸쳐 주철 황삭 및 정삭에 대한 특정 재종을 표준화했습니다. 제어된 용융 및 접종 덕분에 들어오는 주조 재료의 일관성 덕분에 우리는 안정적인 가공 매개변수를 고정할 수 있습니다. 화학적 성질이나 미세 구조가 배치마다 달라지면 CNC 프로그램은 끊임없는 조정 싸움이 됩니다.
재료의 뉘앙스: 합금 문제
일반 주철이 수요의 80%를 충족하지만 특수 합금 영역도 매력적입니다. 우리는 극한의 서비스를 위해 철이 주성분인 매트릭스에 부어지는 니켈 기반 또는 코발트 기반 합금에 대해 이야기하고 있습니다. 하지만 때로는 약간의 변형이 있는 간단한 다리미가 필요한 경우도 있습니다. 배기 매니폴드와 같이 고온 안정성을 위한 실리콘 몰리브덴 철이 좋은 예입니다.
철 합금의 과제는 분리를 제어하는 것입니다. 합금 원소는 탄소에 대해 서로 다른 친화성을 가지며 응고 중에 예상치 못한 방식으로 흑연 형성을 촉진할 수 있습니다. 용광로에 요소를 던질 수는 없습니다. 온도를 조심스럽게 조절하면서 순차적으로 첨가하는 것입니다. 우리는 시간, 온도, 추가 순서, 접종제 유형 및 양 등 이러한 열에 대한 자세한 로그를 유지합니다. 이는 야금 공정만큼이나 조리법입니다.
부식성 화학 펌프 응용 분야를 위한 고규소 연성 철을 개발했던 기억이 납니다. 실리콘은 내식성을 향상시켰지만 철을 더 부서지기 쉽고 주조 응력을 받기 쉽게 만들었습니다. 우리는 인성을 유지하기 위해 더 높은 니켈 함량과 균형을 맞춰야 했으며, 응력을 완화하기 위해 주조 후 확장된 어닐링 주기로 전환했습니다. 개발에는 세 번의 반복이 필요했습니다. 최종 자료는 표준 시트에서 벗어나지 않았습니다. 특정 문제에서 태어난 독자적인 등급이었습니다. 바로 그곳이다 주철 상품에서 엔지니어링 솔루션으로 이동합니다.
품질은 검사가 아닌 과정이다
주물의 품질을 검사할 수는 없습니다. 이것이 핵심 신념이다. 철의 경우, 반환, 선철, 고철 등 장입 재료부터 시작됩니다. 납이나 주석과 같은 오염물질은 미량이라도 연성철의 흑연 구조를 파괴할 수 있습니다. 우리는 꼼꼼하게 소싱하고 분리합니다.
다음으로는 프로세스 제어가 있습니다. 붓는 온도가 중요하지만 처리와 붓기 사이의 시간도 중요합니다. 연성철의 경우 마그네슘 퇴색이 실제로 발생합니다. 결절화 처리 후 너무 오래 기다리면 마그네슘 증기 손실이 증가하고 결절 수가 감소하며 퇴화흑연이 발생할 위험이 있습니다. 우리는 처리부터 마지막 몰드 타설까지 엄격한 기간을 갖고 있습니다. 모든 열에 대해 모니터링됩니다.
비파괴 테스트는 당신의 친구입니다. 우리는 수축이나 함유물을 찾기 위해 중요한 구조 부품에 초음파 테스트를 사용합니다. 그러나 가장 효과적인 테스트는 절단 및 미세 구조 분석이라는 간단한 테스트인 경우가 많습니다. 우리는 첫 번째 품목 부품과 무작위 감사에 대해 정기적으로 이 작업을 수행합니다. 현미경으로 흑연 결절의 모양, 크기 및 분포를 살펴보면 단일 차원 검사보다 공정 상태에 대해 더 많은 것을 알 수 있습니다. 그것은 특정 용융 및 붓기의 지문입니다. 30년이 지나면 느낌이 옵니다. 미세구조를 보면 주입온도와 접종실습을 거의 짐작할 수 있다. 그것은 어떤 사양서로도 완전히 포착할 수 없는 무형의 경험 부분입니다. 그것은 행동을 바꾸는 것입니다 주철 제조 단계부터 공예품까지.
