저압사주조에 대해 이야기해 봅시다. 업계에 종사하는 일부 사람들조차 종종 오해하는 경우가 있습니다. 그것은 단지 중력 모래 주조가 아니라 약간의 공기를 사용하는 것입니다. 핵심 아이디어는 제어된 저압 가스(일반적으로 건조한 공기 또는 불활성 가스)를 사용하여 용융 금속을 라이저 튜브 위로 밀어 아래에서 모래 주형 공동으로 밀어 넣는 것입니다. 주조물이 응고될 때까지 압력이 유지됩니다. 가장 큰 오해는? 단순하고 중요하지 않은 부분에만 해당됩니다. 나는 그 가정이 하나 이상의 프로젝트 실패로 이어지는 것을 보았습니다.
역학과 그것이 적합한 곳
설정은 간단해 보입니다. 용해물을 담는 밀봉된 용광로, 용해물을 담그는 상승관, 상단에 고정된 모래 주형입니다. 0.5~1bar의 압력을 가할 수 있습니다. 차이를 만드는 것은 바로 부드러운 추진력입니다. 고압 다이캐스팅과 달리 금속을 고속으로 밀어넣지 않으므로 난류가 적고 가스 포집이 적으며 야금학적 무결성이 향상됩니다. 또한 아래에서 위로 제어되는 충진은 피드 헤드를 향한 방향성 응고를 촉진하며 이는 건전성에 큰 도움이 됩니다.
그럼 어디에서 빛이 나는 걸까요? 표준 생사 주조보다 더 나은 품질이 필요하지만 전체 배치에 대한 투자 주조 비용을 정당화하지 못하는 중간 규모 부품 실행에 환상적입니다. 압축기용 알루미늄 합금 하우징, 특정 자동차 구조용 브래킷 또는 일부 대형 기어박스 케이스 등을 생각해 보십시오. 그 중간 지점입니다. 같은 회사 칭다오창센위안과기유한회사(QSY)수십 년 동안 쉘 및 인베스트먼트 주조 분야에 종사해온 는 다른 방법이 과도하거나 형상에 적합하지 않을 수 있는 특정 고객 요구에 대한 보완 프로세스로 저압 모래 주조를 고려할 것입니다.
하지만 부품 디자인을 그냥 던질 수는 없습니다. 게이팅 시스템 설계는 매우 중요합니다. 이는 단일 하단 공급 게이트에 관한 것입니다. 부품에 게이트에서 멀리 떨어진 부분이 매우 얇은 경우 조기 응고 문제가 발생할 수 있습니다. 열 구배에 대한 확실한 이해가 필요합니다. 이것은 붓고 기도하는 과정이 아닙니다. 그것은 계산하고, 제어하고, 모니터링하는 것입니다.
재료 고려 사항 및 프로세스 뉘앙스
주로 알루미늄 및 마그네슘 합금에서 볼 수 있지만 일부 구리 기반 합금과 특정 주철에도 적용할 수 있습니다. 핵심은 금속의 유동성과 천천히 가압된 충전에 금속이 어떻게 반응하는지입니다. 예를 들어, 알루미늄의 경우 조용한 충진으로 산화물 형성이 최소화되므로 뛰어난 기계적 특성을 얻을 수 있습니다. 하지만 금속 청결도에는 세심한 주의가 필요합니다. 용광로의 슬래그나 불순물은 바로 금형 안으로 밀려 들어갑니다. 라이저 튜브나 게이트의 우수한 여과 시스템은 협상할 수 없습니다.
모래 자체도 또 다른 변수입니다. 우리는 일반적으로 더 나은 치수 안정성과 표면 마감을 위해 페놀성 우레탄이나 규산나트륨과 같은 수지 결합 모래 주형에 대해 이야기하고 있습니다. 금형 강도는 뒤틀림 없이 압력을 견뎌야 하지만, 공기가 빠져나갈 수 있을 만큼 충분한 통기성도 필요합니다. 균형입니다. 나는 열 충격을 처리하고 더 부드러운 주조 표면을 얻기 위해 캐비티에 직면하는 지르콘 모래를 사용했던 펌프 볼류트 작업을 기억합니다. 효과가 있었지만 비용이 추가되었습니다. 모든 결정은 절충안입니다.
압력 제어는 진정한 예술입니다. 곡선은 단지 켜지고 꺼지는 것이 아닙니다. 금속이 튀지 않고 튜브 위로 이동하기 시작하는 느린 가압 단계, 주 충전 단계, 수축을 공급하기 위한 부압 단계 및 유지가 있을 수 있습니다. 해당 프로파일이 잘못되면 잘못된 튜닝이나 곰팡이 침식을 의미합니다. 압력, 시간, 용광로 온도 등 모든 샷의 데이터를 기록하고 이를 X선 결과와 연관시켰습니다. 시간이 지나면서 그것에 대한 느낌이 생기지만 데이터는 비용이 많이 드는 폐기를 방지하는 것입니다.
실제 과제 및 문제 해결
실질적인 문제는 라이저 튜브 또는 줄기입니다. 이는 용융 금속 욕조에 있기 때문에 심각한 열 순환과 부식을 겪습니다. 실패하면 심각한 누출이 발생합니다. 우리는 튜브 라이닝을 위해 다양한 내화 재료를 실험했습니다. 일부는 너무 쉽게 깨졌고 일부는 합금에 반응했습니다. 특정 열적, 화학적 요구 사항을 이해하는 공급업체를 찾는 것 자체가 하나의 프로젝트였습니다. 생산 신뢰성을 높이거나 깨뜨릴 수 있는 것은 이러한 보조 구성 요소입니다.
또 다른 미묘한 문제는 냉각 속도입니다. 금형은 뜨거운 금속 소스와 압력 하에서 채워지기 때문에 응고 구조가 다를 수 있습니다. 알루미늄 서스펜션 부품에 대한 특정 경도 프로필이 필요한 고객을 위해 우리는 전략적으로 금형 재킷에 냉각 핀을 배치하고 압력 유지 시간을 조정하여 금형 냉각을 조정해야 했습니다. 여러 번의 반복이 필요했습니다. 처음 몇 개의 배치에는 두꺼운 장착 보스에 격리된 수축 다공성이 있었습니다. 수정 사항은 더 많은 압력이 아니라 더 나은 열 경로를 만들기 위해 로컬 금형 형상을 변경한 것이었습니다. 교과서 솔루션은 현장 수정이 필요한 경우가 많습니다.
환기는 중요하지만 까다롭습니다. 금속이 위로 올라가 공동을 채우기 때문에 공기가 위쪽으로 빠져나가야 합니다. 부적절하거나 잘못 배치된 통풍구는 역압을 발생시켜 불완전한 충전 또는 가스 포켓을 유발합니다. 나는 우리가 상단 근처에서 계속 타격을 입었던 복잡한 매니폴드 캐스팅을 기억합니다. 통풍구를 더 추가했지만 문제는 계속되었습니다. 알고 보니 통풍구 채널이 너무 작아서 모래 바인더의 응축된 수지로 인해 막혀 있었습니다. 그것들을 확대하고 곧고 열린 경로를 확보함으로써 문제가 해결되었습니다. 당신이 간과하는 것은 항상 단순한 것들이다.
경제적 측면과 애플리케이션 측면의 절충
매몰주조보다 저렴합니까? 특히 크기에 적합한 부품의 경우. 모래 주형을 만들기 위한 패턴인 도구는 왁스 주입 다이와 인베스트먼트 주조용 세라믹 쉘보다 훨씬 저렴합니다. 부품당 금형 비용은 고압 다이캐스팅보다 높지만 장비 자본 비용은 낮습니다. 부품 크기와 복잡성에 따라 연간 생산량이 수백 개에서 20,000개에 달하는 중간 수준의 프로세스입니다.
실제로 승리하는 곳은 물질적 수확량입니다. 라이저 튜브는 종종 주조 게이팅 시스템의 일부이며, 압력을 해제하면 부어지지 않은 금속이 용광로로 다시 배출됩니다. 일부 중력 모래 공정에서는 수율이 40~60%인 반면 수확량은 85~95%에 달할 수 있습니다. 이는 고가의 합금 잉곳에 대한 엄청난 비용 절감입니다. 같은 가게의 경우 QSY, 이러한 프로세스를 통합하는 것은 고객에게 중간 규모 볼륨에 대한 높은 무결성, 재료 효율적인 옵션을 제공하고 기존 솔루션을 보완하는 전략적 움직임이 될 것입니다. 쉘 몰드 주조 그리고 투자 주조 사이트에 자세한 전문 지식 tsingtaocnc.com.
한계? 사이클 시간. 모래 주형을 만들고, 고정하고, 압력을 가해 채우고 응고시키고, 냉각하고 장식하는 작업은 빠른 과정이 아닙니다. 수백만 개의 부품을 위한 것이 아닙니다. 그리고 부품 형상은 하단 게이팅의 필요성으로 인해 제한됩니다. 서로 다른 지점에서 공급되는 여러 개의 분리된 얇은 섹션이 필요한 경우 여러 개의 라이저 튜브가 필요할 수 있으며 이는 기계 설계를 엄청나게 복잡하게 만듭니다. 때로는 설계 엔지니어에게 이 기능을 이동해야 하거나 다른 프로세스를 선택해야 한다고 말해야 하는 경우도 있습니다.
경험에서 나온 결론
저압 모래 주조는 마법의 총알이 아닙니다. 이는 특정 문제 세트에 대한 주조소의 도구 상자에 있는 강력한 도구입니다. 그 가치는 기존 모래 주조에 비해 다소 까다로운 부품에 대해 우수한 치수 정확도, 우수한 야금 품질 및 높은 재료 수율을 갖춘 주조물을 제공하는 데 있습니다. 학습 곡선은 가파릅니다. 압력, 온도, 응고 및 금형 설계 간의 상호 작용을 이해하는 것입니다.
모든 직업에 추천할까요? 아니요. 대용량 소형 알루미늄 부품의 경우 다이캐스팅이 유리합니다. 매우 복잡한 초합금 터빈 블레이드의 경우 매몰 주조입니다. 그러나 신뢰성이 중요하고 용량이 적당한 엔진 브래킷, 변속기 케이스 또는 대형 펌프 하우징의 경우 가장 현명한 선택인 경우가 많습니다. 이는 프로세스 변수에 대한 존중을 요구합니다. 제대로 작동하면 최소한의 가공 재고와 우수한 특성을 갖춘 거의 그물 모양의 부품을 생산할 수 있습니다. 잘못 이해하면 스크랩을 만드는 데 비용이 매우 많이 듭니다.
결국 성공은 숙련된 프로세스 엔지니어링과 엄격한 제어에 달려 있습니다. 서류상으로는 단순해 보입니다. 단지 압력이 낮을 뿐이지만, 언제나 그렇듯 악마는 세부 사항에 있습니다. 중요한 부품을 담당하는 신뢰할 수 있는 상점은 시간을 기록하고, 잘못된 실행으로부터 교훈을 얻었으며, 부드럽고 끈질긴 압력 하에서 금속이 어떻게 반응할지에 대한 깊고 거의 직관적인 이해를 개발한 상점입니다.
