금속 주조 용탕을 고압으로 처리하는 복잡한 공정으로 최종 제품의 품질에 영향을 미칠 수 있는 예상치 못한 상황이 발생할 수 있습니다. 이러한 문제는 주조 결함의 전형이며 제조업체의 주요 관심사가 됩니다.
전체 캐스트 생산은 여러 단계를 포함하는 복잡한 프로세스이며 각 프로세스의 기술 수준은 크게 다릅니다. 작업자 기술 수준, 품질 관리 및 장비 상태는 모두 주조의 최종 품질에 직접적인 영향을 미칩니다. 이 포괄적인 가이드는 다양한 유형의 주조 결함을 조사하고 주조 공정 중에 직면하는 일반적인 문제를 밝히는 것을 목표로 합니다.
주조 결함의 유형
주조 결함은 다양한 형태로 나타날 수 있으며, 각 형태는 제조업체에게 고유한 문제를 제시합니다.
표면 결함
표면 결함은 주조 제품의 외부에 발생하며 외관과 기능성에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.
1.핀홀
핀홀의 원인
- 부적절한 금형 환기:금형의 환기가 충분하지 않으면 가스가 갇히게 되어 응고 중에 핀홀이 형성될 수 있습니다.
- 용융 금속의 불량한 탈기:주조 전 용융 금속에서 가스가 불완전하게 제거되면 핀홀이 형성됩니다.
- 주물사의 수분:주물사의 수분 함량이 너무 높으면 주조 중에 증기가 발생하여 핀홀이 발생할 수 있습니다.
솔루션
- 향상된 금형 환기: 주조 공정 중 가스가 쉽게 빠져나갈 수 있도록 금형 통풍구 설계를 강화합니다.
- 효과적인 가스 제거 기술:주조 전에 용융 금속에서 가스를 제거하는 강력한 탈기 방법을 구현합니다.
- 최적화된 주물사:주물사의 수분 함량을 제어하고 모니터링하여 증기 및 그에 따른 핀홀 형성을 방지합니다.
2.콜드 셧
주조 금속 표면의 눈에 보이는 선이나 이음새는 주조 중에 용융 금속이 제대로 융합되지 않을 때 발생합니다.
콜드 셧의 원인
- 부적절한 붓는 온도:용융 금속 온도가 충분하지 않으면 주조 과정에서 불완전한 융합이 발생할 수 있습니다.
- 열악한 게이팅 설계:게이트 시스템을 잘못 설계하면 금속 흐름이 고르지 않아 콜드 셧이 발생할 수 있습니다.
- 부적절한 금형 충전:난류나 중단과 같은 금형 충전 공정의 문제로 인해 불완전한 융합이 발생할 수 있습니다.
솔루션
- 최적의 붓는 온도:적절한 융합을 달성하려면 용융 금속 온도가 특정 주조에 적합한지 확인하십시오.
- 잘 설계된 게이팅 시스템:균일한 금속 흐름을 촉진하고 콜드 셧 가능성을 줄이는 효율적인 게이팅 시스템을 개발하십시오.
- 주의 깊은 금형 충전:융합을 향상시키기 위해 원활하고 중단 없는 금형 충진 공정을 보장하는 조치를 구현합니다.
가스 다공성은 주조 금속 내에 작은 가스 기포가 존재하여 구조적 완전성에 영향을 미치는 것과 관련이 있습니다.
가스 다공성의 원인
- 주물사의 수분:주물사의 수분 함량이 높으면 응고 과정에서 가스가 발생할 수 있습니다.
- 부적절한 환기:금형의 환기가 제대로 되지 않으면 가스의 누출이 제한되어 가스가 갇히게 됩니다.
- 용융 금속의 반응:특정 금속은 습기나 기타 오염물질과 반응하여 기포를 생성할 수 있습니다.
솔루션
- 제어된 수분 함량:가스 형성을 최소화하기 위해 주물사의 수분 함량을 모니터링하고 제어합니다.
- 향상된 금형 환기:응고 중에 가스를 효과적으로 배출할 수 있도록 금형 환기를 강화합니다.
- 금속 처리:용융 금속의 반응성을 줄이고 가스 기포 형성을 방지하려면 첨가제나 처리제의 사용을 고려하십시오.
치수 결함
수축 및 뒤틀림과 같은 주조 시 치수 결함은 최종 제품의 모양과 무결성에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.
1.수축
수축은 주조 금속이 응고됨에 따라 크기나 부피가 감소하는 것을 특징으로 하는 일반적인 치수 결함입니다.
수축의 원인
- 응고 수축: 금속은 액체에서 고체로 상변화하는 동안 부피가 감소합니다.
- 냉각 금속의 수축: 금속이 냉각되면 수축하여 추가 수축이 발생합니다.
- 부적절한 수유:응고 중 수축을 보상하기 위한 용탕 공급이 부족합니다.
솔루션
- 라이저 및 공급 시스템:수축을 보상하기 위해 추가 용융 금속을 제공하려면 잘 설계된 라이저 및 공급 시스템을 구현하십시오.
- 적절한 냉각:급격한 수축을 최소화하기 위해 냉각 속도를 제어하여 전체 수축을 줄입니다.
- 최적화된 주조 설계:냉각차이와 수축이 최소화되도록 균일한 두께를 고려하여 주물을 설계합니다.
2.워핑
뒤틀림은 주조 금속이 뒤틀리거나 변형되어 불규칙한 모양이나 표면이 고르지 않게 되는 현상입니다.
뒤틀림의 원인
- 불균일 냉각: 주조물 전체에 걸쳐 냉각 속도가 다르면 수축이 고르지 않아 뒤틀림이 발생합니다.
- 잔류 응력:냉각 중 응력이 고르지 않게 분포되면 뒤틀림이 발생합니다.
- 냉각 중 부적절한 지원:냉각 단계 중 부적절한 지지나 제약으로 인해 뒤틀림이 발생합니다.
솔루션
- 균일한 냉각 속도:차등 수축 및 그에 따른 뒤틀림을 방지하기 위해 전체 주조에 걸쳐 일관된 냉각 속도를 보장합니다.
- 응력 완화 열처리:잔류 응력을 완화하고 뒤틀림을 최소화하기 위해 제어된 열처리 공정을 도입합니다.
- 적절한 캐스팅 지원:뒤틀림을 방지하기 위해 냉각 단계 동안 주조에 대한 적절한 지지 시스템을 설계합니다.
내부 결함
주조 시 내부 결함은 최종 제품의 구조적 완전성과 기능성에 심각한 문제를 야기합니다. 결함의 원인을 이해하고 효과적으로 구현하려면 함유물, 블로우홀, 뜨거운 열림 등 결함의 세부 사항을 조사하는 것이 중요합니다.
1. 포함사항
개재물은 주조 공정 중에 주조 금속 내에 갇히게 되는 이물질 또는 물질입니다. 이러한 불순물은 산화물 및 비금속 물질부터 모래 및 내화물 입자까지 다양합니다. 함유물이 있으면 금속의 기계적 특성이 손상되어 강도가 감소하고 잠재적으로 표면 마감에 영향을 미칠 수 있습니다.
포함의 원인
- 오염된 원료:불순하거나 오염된 원료를 사용하면 용융 금속에 이물질이 유입되어 함유물이 발생합니다.
- 내화물 분해:주형이나 도가니를 라이닝하는 내화 재료가 분해되면 이러한 재료의 입자가 용융 금속과 혼합되어 함유물이 발생할 수 있습니다.
- 불완전한 탈기:용탕에 존재하는 가스는 탈기 공정을 통해 적절하게 제거되지 않으면 응고 중에 기포와 개재물이 형성될 수 있습니다.
솔루션
- 고품질 원료:오염 및 함유물의 위험을 최소화하기 위해 순수하고 고품질의 원료를 사용하십시오.
- 내화물의 정기적인 유지보수:내화물이 파손되거나 용탕에 입자가 유입되는 것을 방지하기 위해 내화물을 정기적으로 검사하고 유지관리하십시오.
- 효과적인 가스 제거 기술:진공 또는 불활성 가스 탈기와 같은 고급 탈기 방법을 구현하여 가스를 완전히 제거하고 가스 혼입 가능성을 줄입니다.
2.Blowholes
블로우홀은 응고 과정에서 가스가 갇혀서 주조 금속 내에 형성된 공동 또는 공극입니다. 이러한 공동은 크기와 분포가 다양하여 최종 제품의 외관과 기계적 특성에 영향을 미칠 수 있습니다.
블로우홀의 원인
- 가스 포착:주조 공정 중 환기 및 가스 제거가 부적절하면 용융 금속에 가스가 갇히게 되어 기공이 발생할 수 있습니다.
- 주물사의 수분:주물사의 수분 함량이 너무 높으면 주조 중에 증기가 발생하여 블로우홀이 형성될 수 있습니다.
- 부적절한 금형 환기:금형 환기 시스템이 제대로 설계되지 않으면 가스 배출이 제한되어 블로우홀이 발생할 수 있습니다.
솔루션
- 향상된 환기 및 가스 제거:금형 환기 시스템과 탈기 기술을 개선하여 용융 금속에서 가스를 효과적으로 제거합니다.
- 최적화된 주물사:주물사의 수분 수준을 조절하여 증기 발생과 그에 따른 블로우홀을 최소화합니다.
- 적절한 금형 환기 설계:가스 배출을 촉진하고 블로우홀을 방지하려면 금형 통풍구를 적절하게 설계하고 배치해야 합니다.
3.뜨거운 눈물
응력 균열이라고도 알려진 뜨거운 찢어짐은 고르지 않은 냉각 및 응고로 인해 주물에서 발생하는 내부 균열 또는 균열입니다.
뜨거운 눈물의 원인
- 차등 냉각 속도:주조물 전반에 걸친 냉각 속도의 변화는 열 응력을 유발하여 뜨거운 찢어짐이 발생하게 합니다.
- 제한된 냉각:냉각 단계 동안 수축을 위한 불충분한 허용 또는 부적절한 지지는 뜨거운 눈물의 형성에 기여합니다.
- 부적절한 재료 특성:낮은 연성과 같은 열악한 재료 특성으로 인해 주물이 뜨거운 파열에 취약해질 수 있습니다.
솔루션
- 제어된 냉각 조건:냉각 속도 차등을 최소화하고 뜨거운 파열의 위험을 완화하기 위해 제어되고 균일한 냉각 프로세스를 구현합니다.
- 적절한 캐스팅 지원:제약을 방지하고 균일한 냉각이 가능하도록 적절한 지지 시스템을 설계하여 뜨거운 눈물이 발생할 가능성을 줄입니다.
- 최적화된 재료 선택:뜨거운 인열 현상을 방지할 수 있도록 충분한 연성 등 적절한 특성을 지닌 재료를 선택하십시오.
금형 재료 결함
주조품의 내부 및 표면 결함 외에도 금형 재료 결함도 최종 제품의 품질에 영향을 미칠 수 있습니다.
1. 금형 침식
금형 침식은 연속적인 주조 주기에 걸쳐 금형 재료가 점차적으로 마모되는 것을 특징으로 하는 결함입니다. 이러한 침식으로 인해 금형 치수와 표면 마감이 손실될 수 있습니다.
곰팡이 침식의 원인
- 고온 및 금속 교반:높은 온도의 용융 금속과 난류 금속 흐름이 결합되면 금형 침식이 가속화될 수 있습니다.
- 용융 금속의 연마 특성: 특정 금속, 특히 연마성 불순물이 포함된 금속은 금형 표면의 마모를 증가시킬 수 있습니다.
- 부적절한 금형 코팅:불충분하거나 성능이 저하된 금형 코팅은 금형 재료가 용융 금속과 직접 접촉하여 침식될 수 있습니다.
솔루션
- 최적화된 주조 조건:주조 온도와 금속 흐름을 제어하여 금형에 대한 연마 영향을 최소화합니다.
- 탄력 있는 금형 코팅 사용:고품질의 금형 코팅을 적용하고 유지하여 금형과 용융 금속 사이에 보호 장벽을 만듭니다.
- 정기 유지 보수 :정기적으로 금형을 검사하고 보수하여 침식 징후를 해결하고 진행을 방지합니다.
2.금형균열
금형 균열의 원인
- 열 응력:금형이 빠르고 불균일하게 냉각되면 열 응력이 발생하여 균열이 발생할 수 있습니다.
- 부적절한 금형 예열:금형의 예열이 충분하지 않으면 열충격이 발생하여 주조 중에 균열이 발생할 수 있습니다.
- 재료 피로:반복적인 열 순환과 용융 금속에 대한 노출은 금형 재료에 피로를 유발하여 균열을 일으킬 수 있습니다.
솔루션
- 제어된 냉각 속도:열 응력을 최소화하고 금형 균열 가능성을 줄이기 위해 제어되고 균일한 냉각 프로세스를 구현합니다.
- 적절한 금형 예열:열충격 및 관련 균열을 줄이기 위해 금형을 적절하게 예열해야 합니다.
- 재료 선택 :균열을 완화하기 위해 충분한 열 안정성과 피로 저항성을 갖춘 금형 재료를 선택하십시오.
3. 곰팡이 부기
금형 팽창은 주조 공정 중 금형 재료의 팽창 또는 변형을 말하며 최종 제품의 치수가 부정확하게 됩니다.
곰팡이 부종의 원인
- 용융 금속과의 반응:특정 금형 재료는 특정 금속과 반응하여 부풀어 오르거나 변형될 수 있습니다.
- 부적절한 냉각: 주조 공정 중 금형이 충분히 냉각되지 않으면 과도한 열 흡수 및 팽창이 발생할 수 있습니다.
- 재료 저하: 용융 금속에 지속적으로 노출되면 금형 재료가 저하되어 부풀어오르게 될 수 있습니다.
솔루션
- 호환성 테스트:팽윤으로 이어지는 부작용을 방지하기 위해 금형 재료와 주조 금속 간의 호환성을 보장합니다.
- 최적화된 냉각:금형의 구조적 무결성을 유지하고 과도한 열 흡수를 방지하기 위해 효과적인 냉각 전략을 구현합니다.
- 정기 검사 및 교체:정기적으로 금형에 열화 징후가 있는지 검사하고 부풀어오르는 것을 방지하기 위해 필요에 따라 교체합니다.
예방 및 품질 관리
주물의 품질을 보장하려면 예방 조치, 엄격한 품질 관리 절차 및 고급 검사 기술이 결합되어야 합니다.
고급 주조 기술
고급 주조 기술은 주조 공정의 전반적인 품질, 효율성 및 정밀도를 향상시키는 데 중추적인 역할을 합니다. 이러한 기술은 최첨단 방법을 활용하여 일반적인 과제를 해결하고 고품질 주물 생산을 최적화합니다.
1. CAD(Computer-Aided Design) 및 시뮬레이션
CAD(Computer-Aided Design)를 사용하면 주조 부품의 상세하고 정확한 디지털 모델을 생성할 수 있습니다. 제조업체는 시뮬레이션을 통해 용융 금속이 어떻게 흐르고, 응고되고, 잠재적으로 결함이 형성되는지 분석할 수 있습니다. 이러한 사전 이해를 통해 물리적 주조 공정이 시작되기 전에 설계 조정이 가능해 결함 가능성이 줄어듭니다.
2. 주조 패턴의 3D 프린팅
3D 프린팅 기술을 사용하면 복잡한 주조 패턴을 높은 정밀도로 생산할 수 있습니다. 이 방법은 패턴 제작 과정을 가속화할 뿐만 아니라 기존 방법으로는 어려울 수 있는 복잡한 형상을 생성할 수도 있습니다. 향상된 패턴 정확도는 전반적인 주조 불량 감소에 기여합니다.
일반적으로 주조품의 내부 결함을 감지하는 방법은 무엇입니까?
주조품의 내부 결함 탐지에는 일반적으로 다양한 비파괴 검사 방법이 사용됩니다. 이러한 방법은 기공, 슬래그 함유물, 균열 등과 같은 주조의 다양한 문제를 찾는 데 도움이 될 수 있습니다. 다음은 주조의 내부 결함을 탐지하는 몇 가지 일반적인 방법입니다.
검사 기술 |
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X-ray 검사 | 이는 밀도 차이가 큰 결함(기공, 슬래그 함유물 등)을 검출하는 데 매우 효과적입니다. |
초음파 검사(UT) | 초음파는 주물 내부의 기공, 슬래그 함유물, 균열 등 다양한 결함을 검출하는 데 사용됩니다. |
자기 입자 테스트 (MT) | 자장을 가한 자성입자를 가하거나 분사함으로써 균열로 인한 자성입자의 뭉침을 관찰하여 결함을 찾아낼 수 있습니다. |
와전류 테스트(ET) | 주조 표면에 교류 전류를 도입하고 와전류의 변화를 모니터링하여 표면 및 표면 근처 결함을 감지합니다. |
방사선 검사 (RT) | X선 검사와 유사하지만 방사선 자기장을 사용합니다. 이 방법은 균열 등의 결함을 찾는 데에도 효과적입니다. |
컴퓨터 단층촬영(CT) | X선이나 기타 광선 소스를 사용하여 여러 각도에서의 투영을 통해 XNUMX차원 단층 영상을 생성합니다. 이는 복잡한 내부 구조와 작은 결함을 감지하는 데 유용합니다. |
결론
주조 결함은 금속 주조 공정 중에 발생하는 바람직하지 않은 불규칙성입니다. 결함은 제조 비용과 폐기물을 증가시키며 제품과 부품이 설계된 대로 작동하지 못하게 할 수 있습니다. 다양한 종류의 주조품이 갖는 결함과 그 형성 원인을 이해한 후에는 주조결함을 사전에 예방하는 것이 중요합니다.
