인베스트먼트 주조 결함을 해결하는 방법?

9월 27, 2024

투자 캐스팅로도 알려진 로스트 왁스 캐스팅는 정밀한 금속 주물을 만드는 데 널리 사용되는 공정입니다. 그러나 인베스트먼트 주조 공정 중에는 제품의 품질에 심각한 영향을 미칠 수 있는 여러 가지 결함이 발생할 수 있습니다. 결함 해결 인베스트먼트 캐스팅 프로세스 근본 원인을 파악하고 공정의 여러 단계에서 시정 조치를 적용해야 합니다. 여기에서는 일반적인 인베스트먼트 주조 결함 및 해당 솔루션을 나열하여 참고할 수 있도록 합니다.

1. 수축 결함

원인: 응고 제어 불량, 부적절한 게이팅 시스템 설계, 용융 금속 공급 불충분.

솔루션:

• 게이팅 시스템 최적화: 금속 흐름이 균일하고 수축을 최소화하도록 게이팅 및 라이저 시스템을 설계하세요. 냉각 또는 절연 라이저를 사용하여 냉각 속도를 제어하세요.
• 공급량을 늘립니다: 금속이 응고되는 동안 수축을 보상할 수 있도록 더 크거나 추가 피더를 사용하세요.
• 냉각 속도 제어: 부품 전체, 특히 두꺼운 부분에서 냉각 속도가 균일하게 유지되도록 합니다.

2. 다공성 

원인: 주입 중 가스 포집, 부적절한 가스 제거 또는 곰팡이 투과성 불량.

솔루션:

• 용융 금속 탈기: 용융 금속을 적절히 탈기하여 용해된 가스를 제거한 후 붓습니다.
• 금형 환기 개선: 주입하는 동안 갇힌 공기와 가스가 빠져나갈 수 있도록 금형을 설계합니다.
• 진공 주조를 사용합니다: 진공 주조 또는 저압 주조를 사용하여 가스 유입을 최소화합니다.
• 주입 온도 조절하기: 가스 흡수를 줄이기 위해 용융 금속의 온도가 적절한지 확인합니다.

3. 콜드 셧다운

원인: 용융 금속의 두 흐름이 제대로 융합되지 않는 경우, 종종 낮은 온도 또는 유동성 저하로 인해 발생합니다.

솔루션:

• 금형을 예열합니다: 적절한 금속 흐름을 보장하기 위해 금형을 적절한 온도로 예열합니다.
• 붓는 온도를 높입니다: 용융 금속이 유동성을 유지할 수 있는 온도에서 부어지도록 합니다.
• 게이팅 시스템 재설계: 금속 흐름을 보다 효율적으로 유도하고 난류를 줄이는 게이팅 시스템을 사용하세요.

4. 미스 런

원인: 낮은 금속 온도, 열악한 유동 특성 또는 금형이 완전히 채워지기 전 냉각으로 인해 금형 충전이 불충분합니다.

솔루션:

• 붓는 온도를 높입니다: 유동성을 유지하기 위해 용융 금속을 더 높은 온도에서 붓습니다.
• 몰드 및 게이팅 시스템을 재설계합니다: 게이팅 시스템이 금형을 빠르고 완벽하게 채울 수 있는지 확인합니다.
• 더 나은 왁스 패턴 사용: 왁스 패턴이 채우기 어려운 얇거나 날카로운 부분을 피하도록 설계되었는지 확인하세요.
• 쉘 몰드를 예열합니다: 쉘 몰드를 적절한 온도로 예열하여 조기 냉각을 방지하고, 쉘 몰드를 연소시킨 후 쉘 몰드가 여전히 뜨거울 때 붓습니다.

5. 포함 사항

원인: 주조 중 슬래그, 모래 또는 산화물과 같은 이물질이 금속에 갇히게 됩니다.

솔루션:

• 용융 금속 필터링: 금속이 금형에 들어가기 전에 필터를 사용하여 불순물을 걸러냅니다.
• 몰드를 청소합니다: 금형에 금속에 끼일 수 있는 파편이나 모래가 없는지 확인합니다.
• 더 깨끗한 용융 관행 사용: 플럭스를 사용하고 용융 장비를 청결하게 유지하여 용융 중 슬래그 형성을 최소화합니다.
• 게이팅 시스템에 슬래그 트랩을 사용합니다: 게이팅 시스템을 설계하여 슬래그나 이물질이 금형 캐비티에 들어가기 전에 걸러내도록 합니다.

6. 갈라짐 또는 뜨거운 눈물

원인: 금속이 냉각되고 수축하면서 내부 응력이 높아지는 경우, 종종 고르지 않은 응고 또는 금형 팽창으로 인해 발생합니다.

솔루션:

• 제어 냉각을 사용합니다: 제어 냉각 전략을 구현하여 특히 두꺼운 부분에서 고르게 응고되도록 합니다.
• 금형 설계 개선: 특히 날카로운 모서리와 두꺼운 부분 주변의 응력 집중을 줄이는 금형 설계를 사용합니다.
• 단열재를 적용합니다: 단열 라이저 또는 칠을 사용하여 균일한 냉각을 보장하고 내부 스트레스를 줄이세요.
• 응력 완화 후처리: 주조 후 응력 완화 열처리를 수행하여 균열의 위험을 줄입니다.

7. 표면 거칠기 또는 마감 결함

원인: 품질이 좋지 않은 몰드 또는 왁스 패턴, 부적절한 코팅 또는 몰드 고장.

솔루션:

• 고품질 패턴을 사용하세요: 투자하기 전에 왁스 패턴이 매끄럽고 결함이 없는지 확인합니다.
• 슬러리 코팅 공정 개선: 고품질 세라믹 슬러리를 사용하여 매끄러운 금형 표면을 만듭니다.
• 금형 무결성 유지: 금형 균열이나 고장을 방지하기 위해 세라믹 쉘을 적절히 경화 및 건조시켜야 합니다.
• 주조 후 표면 연마 또는 처리하기: 주조 후 연마 또는 연마와 같은 표면 처리를 적용하여 마감을 개선합니다.

8. 곰팡이 확장(쉘 균열)

원인: 고온으로 인해 금형이 팽창하여 균열이나 뒤틀림이 발생할 수 있습니다.

솔루션:

• 고강도 쉘 재료를 사용합니다: 쉘에 고품질 내화 재료를 사용하여 팽창 응력을 견딜 수 있도록 합니다.
• 균일한 코팅을 적용합니다: 국부적인 응력과 균열을 방지하기 위해 세라믹 쉘의 두께를 균일하게 유지합니다.
• 건조 및 양생 개선: 용융 금속을 붓기 전에 쉘이 완전히 건조되고 경화되었는지 확인하여 팽창 균열의 위험을 최소화합니다.
• 확장 가능한 패턴을 사용합니다: 가열 과정에서 약간 팽창할 수 있는 왁스 패턴을 사용하여 쉘의 스트레스를 완화하세요.
• 위의 내용을 요약하면, 제작 과정에서 주조 결함을 방지하기 위해 다음과 같은 일반적인 예방 조치를 취할 수 있습니다:
• 프로세스 매개변수 제어: 온도, 유량 및 기타 주요 프로세스 매개변수를 정기적으로 모니터링하고 제어하여 일관성을 유지합니다.
• 시뮬레이션 소프트웨어 사용: 주조 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 실제 생산 전에 잠재적인 결함을 예측하고 수정할 수 있습니다.
• 품질 관리 및 검사: 왁스 패턴 생성부터 금형 충진까지 각 단계에서 철저한 검사를 수행하여 결함을 조기에 식별합니다.
• 재료 선택 최적화: 원하는 주조 특성과 성능에 적합한 합금과 금형 재료를 사용합니다.
• 이러한 솔루션을 체계적인 테스트 및 공정 개선과 결합하면 인베스트먼트 주조 결함을 최소화하여 고품질 주조품을 생산할 수 있습니다.