'강철 주조 부품'이라는 말을 들으면 대부분의 마음은 최종 형상, 즉 도면의 형상으로 바로 이동합니다. 그것이 첫 번째 오해입니다. 실제 부분은 단지 모양이 아닙니다. 이는 용융 금속의 전체 이력, 금형의 거동, 내부에 갇힌 냉각 응력, 셰이크아웃 이후 종종 간과되는 수작업입니다. 단순한 CAD의 복사-붙여넣기가 아닌 메모리를 이용한 소재변형입니다.
쉘 게임: 모래 그 이상
QSY의 핵심 방법 중 하나인 쉘 몰드 캐스팅을 살펴보세요. 사람들은 표면 마감이 더 좋아졌다고 생각하는데, 실제로는 금형에서 바로 나온 Ra 6.3~12.5μm에 관한 것입니다. 그러나 실제 뉘앙스는 수지 결합 모래의 붕괴 가능성에 있습니다. 단지의 경우 강철 주조 부품 내부 채널이나 벽이 얇은 부분이 있는 경우 냉각 중에 껍질이 제대로 생성되지 않으면 뜨거운 눈물이 나옵니다. 즉시 눈에 띄는 균열은 아니지만, 압력 테스트나 기계 가공 시에만 나타나는 미세한 미세한 약점입니다. 우리는 수년 전 펌프 하우징 시리즈를 통해 이를 어렵게 배웠습니다. 완벽한 치수, 아름다운 마감, 하지만 수압 테스트 실패율은 30%입니다. 범인은? 쉘 구성은 특정 저탄소강의 응고 수축에 비해 너무 견고했습니다. 우리는 더 나은 접힘성을 위해 초기 금형 강도를 약간 희생하면서 해당 특정 작업에 대한 수지 함량을 줄여야 했습니다. 하나의 설정이 모든 것에 적합한 것은 아닙니다.
그리고 쉘 몰드용 게이팅 시스템은 다른 짐승입니다. 금형이 얇고 정밀하기 때문에 금속이 더 빨리 흐르고 더 빨리 냉각됩니다. 부피가 큰 녹색 모래 주형에 대해와 동일한 라이저 계산을 사용할 수 없습니다. 우리는 두꺼운 부분에 더 가깝게 배치된 더 작고 더 많은 라이저를 사용하는 경우가 많습니다. 덜 교과서처럼 보이지만 작동합니다. 목표는 분리 구역이 되는 대규모 열 센터를 생성하지 않고 수축량을 공급하는 것입니다. 때로는 시뮬레이션 소프트웨어의 가장 우아한 솔루션이 주조 현장에서 실용적이고 보기 흉한 조정을 필요로 할 때도 있습니다.
여기서 재료 선택도 중요합니다. 쉘 성형은 탄소강 및 저합금강과 잘 어울립니다. 그러나 일부 고강도, 담금질 및 템퍼링 등급에 들어가면 얇은 쉘에 내재된 급속 냉각으로 인해 얇은 영역에서 원하는 것보다 높은 경도가 발생하여 후속 가공이 악몽이 될 수 있습니다. 처음부터 주조된 미세 구조를 고려해야 하며 때로는 특정 열 주기를 보상하기 위해 밀을 사용하여 강철의 구성을 약간 조정하기도 합니다. 단순한 명령이 아닌 대화입니다.
매몰 주조: 비용 대비 정밀도(복잡성)
인베스트먼트 주조 또는 분실 왁스는 거의 그물 모양의 기적을 얻을 수 있는 곳입니다. 인치당 ±0.005인치 이내의 공차가 가능합니다. 하지만 가능하다는 표현은 많은 일을 하고 있습니다. 왁스 패턴 사출 공정 자체에는 사출 온도, 압력, 다이 온도 등의 변수가 발생합니다. 몇 도의 변동으로 인해 왁스의 수축이 변경될 수 있으며, 이는 세라믹 껍질로 직접 전파되고 최종적으로는 금속으로 전파됩니다. 우리는 스테인레스 스틸 밸브 부품의 치수 드리프트를 추적하는 데 2주를 보낸 적이 있습니다. 그 과정의 모든 것이 사양에 있었습니다. 마지막으로 날씨를 살펴보았습니다. 습한 여름 주였습니다. 왁스 패턴은 주입과 조립 사이에 공기 중 수분을 흡수하여 아주 약간 부풀어 올랐습니다. 수정? 왁스 나무를 위한 기후 제어 준비. 엄청난 기술적 결과를 가져오는 작고 비기술적인 세부 사항입니다.
매몰 주조의 쉘 제작 공정은 층의 예술입니다. 각각의 슬러리 담그기, 각각의 모래 치장벽토 도포는 최종 껍질의 투과성과 강도에 영향을 미칩니다. 투과성이 너무 높으면 금속이 침투하여 표면이 거칠어질 수 있습니다. 밀도가 너무 높으면 고온에서 타거나 붓는 동안 껍질이 갈라질 위험이 있습니다. 중요한 경우 강철 주조 부품 터빈 블레이드나 의료용 임플란트 부품과 같이 반응성 강철 합금에 대한 화학적 불활성을 높이기 위해 1차(얼굴) 코팅에 다른 내화 재료(예: 실리카 대신 지르코니아)를 사용할 수 있습니다. 이것은 표준 브로셔에는 없습니다. 수년간의 시행착오와 값비싼 스크랩 더미로 만들어졌습니다.
그런 다음 탈왁스가 있습니다. 증기 오토클레이브가 일반적이지만 더 크거나 복잡한 클러스터의 경우 플래시 발사가 사용됩니다. 이 단계를 잘못하면 갇힌 팽창 왁스로 인해 껍질이 갈라집니다. 껍질이 깨졌다고 해서 항상 눈에 보이는 금속 누출이 있는 것은 아닙니다. 때로는 주조 표면에 지느러미나 정맥이 생기기도 합니다. 세라믹이 떨어져 나가기 전까지는 보이지 않을 수도 있습니다. 이것이 모든 클러스터의 프로세스 제어 로그가 금인 이유입니다. 다시 추적해야합니다. 그날의 오토클레이브 압력 곡선이 일반적이었습니까? 탈랍 전 클러스터 온도가 일정했습니까? 탐정 작업이에요.
CNC 가공: 주조가 진정으로 나타나는 곳
이론적 캐스팅이 잔인한 현실과 만나는 곳입니다. 에이 강철 주조 부품 빌렛 재료의 균일한 블록이 아닙니다. 첫 번째 컷이 모든 것을 말해줍니다. 공구 소리, 칩 색상, 절삭유 흐르는 방식. 우리는 이 피드백 루프를 위해 자체 CNC 가공 부서를 사내에서 운영하고 있습니다. 일관성을 원한다면 주조와 가공을 분리할 수 없습니다.
첫 번째 과제는 데이텀 구축이다. 거친 주조 표면의 어디에서 영점을 찾을 수 있습니까? 우리는 특히 데이텀 가공을 위해 중요하지 않은 표면에 작고 돌출된 패드를 주조하는 경우가 많습니다. 마지막 단계에서 가공됩니다. 패턴 디자인에서 이를 계획하지 않으면 기계공이 부품을 찾도록 강요하게 되어 가변성이 발생합니다. 주조물이 금형에서 약간 이동하여 부품이 폐기되는 것을 본 적이 있으며 신뢰할 수 있는 데이텀 패드가 없으면 기계 기술자가 기술적으로는 인쇄할 수 있는 구멍을 뚫었지만 부품이 작동하지 않게 되었습니다.
숨겨진 결함이 여기에서 드러납니다. 미세할 경우 X선으로 볼 수 없는 작은 수축 다공성은 도구가 해당 지점에 닿으면 떨리거나 부러지는 원인이 됩니다. 급속 냉각으로 인한 딱딱한 부분은 초경 인서트를 몇 초 만에 마모시킵니다. 우리의 기계 기술자는 최종 품질 검사관입니다. 그들은 다음과 같은 상황을 기록합니다. B면의 공구 마모가 과도하고 국부적인 경도 변화가 의심됩니다. 그 기록은 주조 야금학자에게 돌아갑니다. 어쩌면 해당 구역의 붓는 온도나 라이저 배치를 수정해야 할 수도 있습니다. QSY의 이러한 통합 접근 방식은 우수한 주물을 신뢰할 수 있고 가공 가능한 구성 요소로 바꾸는 것입니다. 그것은 마술이 아닙니다. 그것은 30년 동안의 작업을 통해 구현된 커뮤니케이션입니다.
그리고 고정. 주물 가공은 용접물 가공과 다릅니다. 무모한 힘으로 단속할 수는 없습니다. 주물에는 잔류 응력이 있습니다. 과도한 클램핑은 실제로 부품을 왜곡시킬 수 있으므로 일단 풀고 나면 공차를 벗어나 튀어나오도록 사각형으로 가공해야 합니다. 우리는 중요한 부품을 가공하기 전에 응력 완화 어닐링을 사용하고 견고하면서도 약간의 자연스러운 움직임을 허용하는 고정 장치를 설계합니다. 때로는 황삭 패스를 수행하고 클램프를 풀고 긴장을 풀고 다시 토크를 가한 다음 마무리 패스로 이동합니다. 시간은 더 걸리지만 부품을 절약할 수 있습니다.
재료 미로: 강철은 단순한 강철이 아닙니다
강철을 지정하는 것은 의미가 없습니다. 1020 저탄소를 말하는 걸까요? 4340 합금강? 17-4 PH 스테인리스? 아니면 Stellite 6과 같은 듀플렉스 스테인리스 또는 코발트 기반 합금의 이국적인 영역인가요? 각각은 주조소에서 다른 동물처럼 행동합니다. 는 강철 주조 부품 코발트-크롬 합금으로 된 슬러리 펌프 마모 플레이트의 경우 공정 측면에서 1045 탄소강 기어 블랭크와 공통점이 거의 없습니다.
탄소강은 상대적으로 관대하지만 수축되기 쉽고 강력한 공급이 필요합니다. 4140과 같은 저합금강은 경화성이 더 뛰어나 최종 특성에는 좋지만 금형 설계가 너무 단단할 경우 냉각 중에 균열이 발생할 수 있습니다. 오스테나이트계 스테인리스강(304, 316)은 수축률이 탄소강의 약 2배에 달하고 열간 찢어지기 쉽습니다. 게이팅 시스템은 열적 제약을 최소화하도록 설계되어야 합니다. 붓는 온도가 더 단단합니다. 너무 뜨거워지면 분리가 심해지고 알갱이가 커집니다. 너무 시원하고 안개가 흐르거나 차가워집니다.
그런 다음 17-4 PH와 같은 석출 경화 등급이 있습니다. 환상적인 최종 특성을 가지지만 주조 공정은 응력 집중 요인이 되는 함유물을 방지하기 위해 꼼꼼하게 깨끗해야 합니다. 그리고 가공 후 열처리는 협상할 수 없습니다. 그것 없이는 사양을 얻을 수 없습니다. 황삭 가공 후 용체화 처리(조건 A)를 수행한 다음 최종 가공, 시효 처리를 수행하는 경우가 많습니다. 이는 열 순환과 물질 제거의 춤입니다. 잘못되었다는 것은 올바르게 측정되었지만 현장에서 조기에 실패할 부품을 의미합니다. 수십 년에 걸친 특수 합금에 대한 경험을 바탕으로 이러한 프로토콜(주로 특정 고객의 응용 분야에 맞게 맞춤 개발됨)을 리듬에 맞게 보유하고 있음을 의미합니다.
교사로서의 실패: 고물 처리장 연대기
완벽한 타설에서는 배울 수 없습니다. 당신은 잘못된 것으로부터 배웁니다. 제가 이곳에 온 초기에 우리는 크고 두꺼운 단면의 연성 철 브래킷을 주문했습니다. 비슷한 원리가 강철에도 적용됩니다. 열처리 후에도 웹 영역에 계속 균열이 발생했습니다. 아름다운 캐스팅과 핑 – 균열. 처음에는 열처리 사이클을 비난했습니다. 야금학적 분석 결과, 결함은 주조 자체에 있었습니다. 즉, 균열 발생의 원인이 되는 미세 수축 다공성이었습니다. 라이저는 충분히 컸지만 잘못 배치되었습니다. 그들은 섹션의 상단에 공급하고 있었지만 시뮬레이션이 놓친 접합부의 열 핫스팟에서 다공성이 형성되고 있었습니다. 먼저 접합부를 굳히기 위해 작은 외부 냉각 장치(주형 벽에 삽입된 구리 조각)를 추가해야 했습니다. 문제가 해결되었습니다. 이제 두껍고 교차하는 형상의 경우 라이저에 대해 생각하는 것만큼 적극적으로 냉각에 대해 생각합니다.
또 다른 고전: 얇은 부분에서 잘못된 실행이 발생합니다. 도면에서는 특정 영역에 3mm 벽을 요구합니다. 붓고 그 부분은 불완전합니다. 쉬운 대답은 붓는 온도를 높이는 것입니다. 그러나 이로 인해 모래가 타거나 더 큰 입자와 같은 다른 문제가 발생할 수 있습니다. 때로는 더 나은 대답은 섹션을 게이트에 더 가깝게 배치하거나 게이팅 시스템의 특정 부분 주위에 발열 슬리브를 사용하여 특정 경로에서 금속 유체를 더 오래 유지함으로써 국부적인 금형 온도를 높이는 것입니다. 단순히 더 많은 것을 추가하는 것이 아니라 열을 지시하는 것입니다.
이 수업은 대부분의 교과서에 없습니다. 고철 비용과 배송 지연 비용으로 작성됩니다. 패턴, 금형, 금속, 냉각 속도, 쉐이크아웃, 세척, 가공 등 전체 시스템을 하나의 상호 연결된 프로세스로 보도록 강요합니다. 1단계의 변경 사항은 10단계까지 파급됩니다. 그것이 바로 만드는 기술이다. 강철 주조 부품. 일련의 개별 작업이 아닙니다. 성공적인 결론을 향해 나아가려고 노력하는 것은 지속적인 변화입니다. 그리고 어떤 날에는 금속에 고유한 아이디어가 있습니다. 다음에는 좀 더 자세히 들어봐야 할 것 같아요.
