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주조는 용융된 금속을 미리 만들어 둔 금형의 공극에 부어 넣은 후 냉각 및 경화시켜 일정한 형태, 크기 및 특성을 갖는 금속 부품 또는 블랭크를 얻는 성형 공정입니다.
핵심 원리는 금속의 유동성을 이용하여 복잡한 구조의 부품을 거의 완성된 형태로 제작하는 것입니다. 주조는 제조업에서 가장 기초적이면서도 널리 사용되는 금속 열간 가공 방법으로 "산업의 기반"으로 알려져 있습니다. 일반적인 제품에는 엔진 블록, 기어, 수도관 이음쇠, 예술품 등이 있습니다.
설명: 샌드 주조는 가장 전통적이고 널리 사용되는 주조 방식임. 몰드 모래(일반적으로 점토나 다른 접착제와 혼합된 규사)를 사용하여 금형을 제작함. 금형은 보통 상형과 하형 두 개의 반으로 구성되며, 내부 공동을 형성하는 코어가 있을 수 있음. 용융 금속을 샌드 몰드의 공동에 부어 넣고, 응고 후 샌드 몰드를 파괴하여 주조물을 꺼냄. 샌드 몰드는 일반적으로 단회용으로 사용됨.
특징: 매우 광범위한 적응성을 지니고 있어 거의 모든 크기, 복잡성, 합금의 부품을 주조할 수 있습니다. 금형(목형 또는 금속 금형) 비용이 상대적으로 저렴합니다. 그러나 주조된 제품의 치수 정확도와 표면 마감 상태는 상대적으로 낮고, 후속 가공을 위한 잔여 여유가 크며, 생산 효율도 상대적으로 낮습니다.
주요 용도: 엔진 블록, 공작 기계 베드, 큰 밸브, 수펌프 케이싱, 조각 예술 작품 등
설명: 정밀 주조는 일반적으로 인베스트먼트 캐스팅(investment casting)을 가리키며, '로스트 왁스 방식(lost-wax method)'이라고도 합니다. 공정 과정은 다음과 같습니다: 먼저 융점성 물질(예: 왁스)로 정밀한 용해 모형을 제작합니다. 그런 다음 특수 제작된 내화 코팅을 모형에 반복적으로 도포하고 모래 입자를 뿌려줍니다. 경화 및 건조 후 일체형 쉘(shell)이 형성됩니다. 다음으로 뜨거운 물이나 증기로 모형을 용융시켜 배출합니다. 마지막으로 쉘을 고온에서 소성하여 용융 금속을 붓습니다.
특징: 매우 높은 치수 정확도와 우수한 표면 마감 상태의 주조물을 얻을 수 있으며, 다른 방법으로 가공하기 어려운 극도로 복잡한 형상의 부품도 주조할 수 있습니다. 거의 모든 합금에 적용이 가능하며 특히 고융점 및 가공이 어려운 합금에 적합합니다. 다만 공정이 번거롭고 생산 사이클이 길며 단일 주조물의 비용이 높습니다.
주요 용도: 항공우주 엔진 터빈 블레이드, 골프 클럽 헤드, 의료 기기, 기어, 공예품 등
설명: 다이캐스팅(die casting)으로 약칭함. 원리는 고압 상태에서 용융 금속을 고속으로 정밀 금속 몰드의 캐비티에 채운 후 압력하에서 신속히 냉각 응고시켜 주조물을 형성하는 것입니다. 금형은 일반적으로 내열 합금강으로 제작되며 재사용이 가능합니다.
특징: 생산 효율성이 매우 높아 대량 생산에 적합함; 제품의 치수 정밀도가 높고 표면 마감이 우수하며 복잡한 박벽 부품 제작이 가능함. 하지만 설비 및 금형 비용이 매우 비쌈; 일반적으로 저용점 합금(아연, 알루미늄, 마그네슘 합금 등)에만 적용 가능함; 충진 속도가 빨라 금형 내 공기가 배출되기 어려워 주조물에 기포가 생기기 쉬움. 일반적으로 열처리를 실시할 수 없음.
주요 용도: 자동차 부품(변속기 하우징 등), 3C 제품 케이스(휴대폰, 노트북), 장난감 모형, 일상용 하드웨어 부품.
설명: 일반적으로 중력 주조란 용융 금속이 지구 중력의 영향으로 금형을 채우는 공정을 의미합니다. 그러나 보통은 금속 금형 주조(메탈 몰드 캐스팅)를 구체적으로 지칭하는데, 이는 금속 금형(영구 금형이라 함)을 사용하고 용융 금속 자체의 중력에 의해 캐비티를 채우는 주조 방법입니다. 금형은 수백 회에서 수만 회까지 재사용할 수 있습니다.
특징: 금속 금형의 급속한 냉각으로 인해 주조물의 조직이 치밀하고 우수한 기계적 특성을 가집니다. 치수 정밀도와 표면 품질은 샌드 캐스팅보다 우수하지만 다이 캐스팅에는 미치지 못합니다. 하나의 금형으로 여러 번 주조할 수 있어 비교적 높은 생산 효율을 자랑하지만, 금속 금형의 비용은 모래 금형보다 높습니다. 공기 투과성이 낮고 금형의 배기 요구 조건이 높아 극도로 복잡한 형상의 부품에는 적합하지 않습니다.
주요 용도: 알루미늄 합금 휠, 엔진 실린더 헤드, 피스톤 및 브레이크 허브와 같이 높은 기계적 성능이 요구되는 비철금속 소형 및 중형 주조물.
주요 특징 | 대표적인 적용 분야 | |
회색 주철 | 비용이 저렴하며 마모 및 충격에 강하나 취성 | 엔진 블록, 공작기계 받침대, 배관 |
구상 흑연 주철 | 높은 강도, 우수한 인성 및 뛰어난 종합 성능 | 크랭크샤프트, 기어 및 중량이 큰 기계 부품 |
주물 강 | 고강도, 우수한 인성 및 충격 저항성 | 압력 용기, 발전소 장비, 구조 부품 |
스테인리스강 | 부식 저항성, 내열성 및 미관 우수 | 화학 설비, 식품 기계, 의료 기기 |
알루미늄 합금 | 경량, 부식 저항성 및 우수한 열전도성 | 자동차 부품, 전기 가전제품 케이싱, 항공 우주 부품 |
구리 합금 | 마모 저항성, 부식 저항성 및 우수한 열 전도성 | 베어링, 밸브, 선박 부속품 |
마그네슘 합금 | 매우 경량 및 높은 비강도 특성 | 3C 제품 케이스, 항공우주 부품 |
금속 합금 | 우수한 주조성이 있으며 도금이 가능하고 가격이 저렴함 | 장난감, 금속 제품, 지퍼 |
티타늄 합금 | 특정 강도가 극히 높고 부식 저항성이 우수하지만 비용이 매우 큼 | 항공우주 엔진, 인체 이식물 |
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