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중요한 성형 공정으로서 금속 주조는 다양한 제조 분야에서 널리 사용됩니다. 주조 금속 제품의 품질과 성능이 우수하도록 하기 위해 설계자와 엔지니어는 금속 주조 공정 중에 여러 가지 핵심 요소를 고려해야 합니다. 이 기사에서는 다음을 탐구합니다.금속 주조의 주요 설계 및 엔지니어링 고려 사항.

금속 주조 란 무엇입니까?

금속 주조는 제조 공정입니다여기에는 용융 금속을 금형에 부어 3D 금속 부품을 만드는 것이 포함됩니다. 금형에는 원하는 형상의 캐비티가 포함되고 용융 금속이 냉각되어 응고된 부품을 형성합니다.
"주조"라는 단어는 6,000년 전으로 거슬러 올라가는 주조 공정을 통해 만들어진 부품을 의미하기도 합니다. 역사적으로 주조 공정은 다른 제조 공정을 사용하여 만들기 어렵거나 비용이 많이 드는 복잡하고 큰 부품을 만드는 데 사용되었습니다.

주조는 복잡한 형상을 위한 첫 번째 선택입니다.예를 들어 다음과 같이 비용 효율적이고 프로세스가 더 간단하기 때문입니다.CNC 가공.그러나 주조는 빠른 처리 시간과 큰 생산 능력으로 인해 가장 단순한 모양에도 널리 사용됩니다. 오늘날 주조 제품의 사용은 매우 널리 퍼져 있어 어떤 환경에 있든 주조 제품 사용을 피할 수 없습니다. 주조 금속 제품의 몇 가지 예로는 엔진 블록, 소화전, 전기 모터, 도구, 신호등, 맨홀, 파이프, 밸브 및 다양한 부속품이 있습니다.

금속 주조를 위한 주요 설계 고려 사항은 무엇입니까?

금속 주조 설계는 복잡하고 섬세한 공정입니다몇 가지 핵심 요소를 고려합니다. 이러한 고려 사항을 이해하면 고객이 특정 응용 분야에 가장 적합한 금속 주조 공정을 선택하는 데 도움이 될 수 있습니다. 금속 주조 설계는 금속 주조 공정을 선택할 때 한 가지 고려 사항일 뿐이며 고객의 요구를 충족시키기 위해 다른 요소와 균형을 이루어야 한다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.

1. 금속 주조 형상

에서 고려되는 첫 번째 요인금속 주조 디자인은 모양입니다.. 부품이 일반적으로 둥글면(즉, 링, 슬리브 또는 튜브) 원심 주조가 적합한 금속 주조 공정일 수 있습니다. 부품이 둥글지 않고 내부 채널 또는 리브와 같은 복잡한 형상을 가진 경우 매몰 주조 또는모래 주조가장 적합합니다. 나머지 디자인 고려 사항은 다음 선택에 중점을 둡니다.인베스트먼트 주조또는 모래 주물.

2. 금속 주조 치수

모래 주물은 매몰 주물보다 훨씬 다양한 크기로 제공됩니다. 주물의 무게가 1,200파운드 미만인 경우 고객은 매몰 주조와 모래 주조 중에서 결정할 때 세부 수준과 전체 형상을 고려해야 합니다. 주조 품질은 응고화 모델링 소프트웨어에 의해 지원됩니다. 이 소프트웨어는 용융 금속이 금형으로 유입되는 흐름을 시뮬레이션하고 금형이 냉각됨에 따라 예상되는 응고를 분석합니다. 이 모델은 부품이 요구 사항을 충족하도록 금형 설계를 지원합니다.

3. 치수 공차

치수 공차는 필요한 치수에서 금속 주물의 허용 편차를 나타냅니다. 일반적으로 말하자면,매몰 주조는 다른 금속 주조 방법보다 허용 오차가 더 엄격합니다.(예: 첫 번째 인치의 경우 +/- 0.010인치, 이후 인치마다 +/- 0.004인치), 미세한 세부 사항과 인테리어가 있어도 채널의 구성 요소도 마찬가지입니다. 모래 주조는 일반적으로 매몰 주조의 치수 공차를 달성할 수 없지만 더 큰 전체 치수에서 복잡한 형상과 세부 사항을 제공할 수 있습니다.

4. 표면 처리

표면 조도는 금속 주조 후 부품의 외부 질감을 나타냅니다, 평균 제곱근(RMS)으로 측정됩니다. 매몰 주조의 주조 표면 마감은 일반적으로 모래 주조(250 RMS 이상)보다 미세합니다(60-200 RMS). 이로 인해 기계 가공의 필요성이 줄어드는 경우가 많습니다(아래 참조). 모래 주조는 더 미세한 표면 마감을 달성하기 위해 가공할 수 있지만 이는 추가 비용과 리드 타임이 발생합니다. 미세한 표면 마감이 필요하지 않은 경우,모래 주조는 복잡한 형상을 제공할 수 있습니다일반적으로 매몰 주조보다 낮은 전체 비용의 세부 사항.

5. 처리 요구 사항

금속 주조 설계원하는 모양과 형상을 얻기 위해 기계 가공을 통해 주물에서 제거된 금속의 양을 고려해야 합니다. 기계 가공은 비용과 배송 시간을 크게 증가시킬 수 있습니다. Longsheng에서 생산하는 거의 모든 부품은 선적 후 Longsheng 또는 고객에 의해 어느 정도의 가공을 거칩니다.

금속 주조에는 어떤 재료가 사용됩니까?

다양한재료는 금속 주조에 사용됩니다., 각각은 고유한 물리적, 화학적 특성으로 인해 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 다음은 주요 금속 주조 재료 중 일부입니다.

주철

주철은 탄소 함량이 2.1% 이상인 철-탄소 합금입니다.. 그것은 우수한 castability, 내마모성, 충격 흡수 및 기타 특성을 가지고 있습니다. 주철에는 여러 종류가 있으며 일반적으로 백색 주철, 회주철, 가단성 주철, 연성 철 등으로 나뉩니다. 회주철은 페라이트 + 흑연, 페라이트 + 흑연 + 펄라이트, 펄라이트 + 흑연의 세 가지 구조를 가지고 있습니다. 정적 하중을 견디는 부품 제조에 적합합니다. 가단성 주철은 장기간 흑연화 어닐링 후 백색 주철에서 얻은 고강도 주철입니다. 충격 하중을 견디는 부품 제조에 적합합니다. 연성 철은 구상화제와 접종제를 첨가하여 흑연을 구상화함으로써 얻어집니다. 강도, 가소성 및 인성이 다른 주철보다 높으며 더 높은 하중을 견디는 복잡한 부품 제조에 적합합니다.

알루미늄 합금

알루미늄 합금은 저밀도, 고강도, 우수한 내식성 및 우수한 주조 특성으로 인해 널리 사용됩니다.알루미늄 합금은 주조 성능이 우수하고 유동성이 높습니다.. 복잡한 모양과 얇은 벽을 가진 정밀 부품을 다이캐스트할 수 있으며 주물 표면이 매끄럽습니다. 게다가, 알루미늄 합금은 또한 전기 도금, 스프레이 등과 같은 다양한 표면 처리를 거칠 수 있습니다. 일반적인 주조 알루미늄 합금에는 ZL101, ZL102 등이 있습니다. 복잡한 형상과 중간 하중의 주조 부품뿐만 아니라 높은 기밀성, 내식성 및 우수한 용접 성능이 필요한 부품에 적합합니다.

아연 합금

아연 합금은 다른 원소가 첨가 된 아연을 기반으로하는 합금입니다. 그것은 좋은 주조 특성과 기계적 특성을 가지고 있습니다. 아연 합금은 비중이 크고 융점이 낮으며 다이캐스트가 용이합니다. 동시에 아연 합금 주물은 표면이 매끄럽고 다양한 표면에서 가공할 수 있습니다. 그러나 아연 합금은 내식성이 좋지 않습니다. 합금 조성의 불순물 원소가 표준을 초과하면 주물이 노화되고 변형됩니다. 또한 아연 합금 다이캐스팅은 고온 및 저온(0°C 이하) 작업 환경에서 사용하기에 적합하지 않습니다. 일반적인 아연 합금에는 Zamak3, Zamak5 등이 포함되며 기계적 강도에 대한 요구 사항이 낮은 주조 및 기계적 강도에 대한 특정 요구 사항이 있는 주물에 적합합니다.

마그네슘 합금

마그네슘 합금은 밀도가 낮고 비강도 및 강성이 우수하며 진동 감쇠 성능이 우수하고 강력한 전자기 간섭 차폐 능력의 특성을 가지고 있습니다. 마그네슘 합금은 주조 성능이 상대적으로 낮고 유동성이 낮으며 균열 및 수축 경향이 더 큽니다. 그러나 마그네슘 합금은 연비를 크게 개선하고 배기 가스 배출을 줄이며 제품 무게를 줄일 수 있기 때문에 자동차, 항공 우주, 전자 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다. 일반적인 주조 마그네슘 합금에는 AZ91D, AM60B 등이 포함되며 자동차 부품, 항공 우주 부품 등의 제조에 적합합니다.

구리 합금

구리 합금은 우수한 전기 전도성, 열전도율, 내식성 및 낮은 마찰 계수의 특성을 가지고 있습니다. 구리 합금은 주조 특성이 우수하며 복잡한 모양의 주물로 만들 수 있습니다. 구리 합금은 전자 산업, 기계 산업, 항공 우주 산업, 화학 산업 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다. 예를 들어, 전자 산업에서 구리 합금은 종종 전자 부품을 만드는 데 사용됩니다. 기계 산업에서 구리 합금은 종종 높은 내마모성과 내식성이 필요한 기계 부품을 만드는 데 사용됩니다. 항공 우주 산업에서 구리 합금은 종종 고강도와 인성을 가진 부품을 만드는 데 사용됩니다. 일반적인 주조 구리 합금에는 황동, 청동 등이 포함됩니다. 아래 표는 다음을 요약하고 비교합니다.일반적인 금속 주조 재료의 장점과 단점.

주조 재료	장점	단점
알루미늄 합금	경량; 높은 치수 안정성; 던지게 쉬운; 좋은 내식성; 높은 열 및 전기 전도성; 고온에서 강도를 유지합니다.	콜드 챔버 기계를 사용해야 합니다.
아연 합금	시전하기 가장 쉽습니다. 높은 연성; 우수한 표면 평활도; 높은 충격 강도; 쉽게 도금; 작은 부품에 경제적입니다. 낮은 융점으로 인해 긴 다이 수명을 촉진합니다.	부식에 저항하기 위해 코팅이 필요합니다. 고밀도.
주철	저렴한 가격, 좋은 내마모성, 강한 압축 저항	모공을 생성하기 쉽고 부서지기 쉽습니다.
마그네슘 합금	주조 후 기계로 가공하는 것이 가장 쉽습니다. 우수한 강도 대 중량 비율; 가벼운; 고온 챔버 및 저온 챔버 기계를 모두 사용하십시오.	빠르게 산화됩니다.
구리 합금	높은 경도; 높은 기계적 성질; 높은 부식 및 내마모성; 높은 치수 안정성.	높은 비용; 낮은 다이 수명; 콜드 챔버 기계를 사용해야 합니다.

금속 주조의 주요 엔지니어링 과제는 무엇입니까?

중요한 재료 가공 기술로서,금속 주조는 산업 생산에서 중요한 역할을 합니다. 그러나 금속 주조 공정에서 직면하는 몇 가지 주요 엔지니어링 문제도 있습니다.

1. 주조 품질 및 성능 향상:현대 산업의 발전으로 주물에 대한 품질 및 성능 요구 사항이 나날이 증가하고 있습니다. 주물은 다양한 복잡한 작업 조건의 요구를 충족시키기 위해 더 높은 강도, 인성, 내마모성 및 내식성을 가져야 합니다. 주물의 품질을 향상시키기 위해서는 원료 선택, 제련 공정의 최적화, 금형의 설계 및 제조, 주조 매개변수의 정밀한 제어와 같은 여러 측면에서 시작해야 합니다.
2. 주조 결함의 제어 및 예방:주조 공정의 일반적인 결함에는 다공성, 개재물, 수축 구멍, 균열 등이 포함되며 이는 주물의 성능과 수명에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 주조 결함을 제어하고 방지하기 위해서는 주조 공정에서 용융 금속의 흐름, 응고 거동 및 결함 형성 메커니즘을 연구하고 개선을 위한 해당 공정 조치를 취해야 합니다.
3. 주조 공정의 복잡성과 다양성:모래 주조, 연속 주조, 매몰 주조, 압력 주조, 저압 주조, 원심 주조 및 기타 방법을 포함한 많은 종류의 주조 공정이 있습니다. 각 방법에는 특정 적용 범위와 장점 및 단점이 있습니다. 복잡한 주조 요구 사항과 다양한 주조 형상에 직면하여 적절한 주조 공정을 선택하고 매개변수를 최적화하는 방법은 어려운 주제입니다.
4. 주조 공정의 지능 및 자동화:지능형 제조 기술의 발전으로 주조 산업도 점차 지능적이고 자동화된 생산을 실현하고 있습니다. 그러나 주조 공정의 복잡성과 다양성으로 인해 완전히 지능적이고 자동화된 생산을 달성하는 것은 여전히 어렵습니다. 주조 공정의 데이터 수집, 분석 및 처리 능력을 강화하고 지능형 제어 시스템 및 자동화 생산 장비를 개발하여 생산 효율성과 제품 품질을 향상시켜야 합니다.
5. 환경 보호 및 지속 가능한 개발:금속 주조 과정에서 많은 양의 폐가스, 폐수 및 고형 폐기물이 발생하여 환경에 심각한 오염을 일으킬 수 있습니다. 환경 보호와 지속 가능한 개발을 달성하기 위해서는 주조 공정에서 에너지 소비와 오염 물질 배출을 줄이기 위해 효과적인 환경 보호 조치와 에너지 절약 및 배출 감소 기술을 취해야 합니다. 동시에 주조 산업의 녹색 전환을 촉진하기 위해 녹색 주조 재료 및 공정을 개발해야 합니다.

자주 묻는 질문(FAQ)

1.금속 주조를 위한 주요 설계 고려 사항은 무엇입니까?

금속 주조를 위한 주요 설계 고려 사항다음을 포함합니다: 합금 선택: 주물의 사용 환경 및 성능 요구 사항에 따라 적절한 합금 재료를 선택합니다. 주조 구조: 주조 결함을 줄이고 생산 효율성을 향상시키기 위해 복잡한 모양과 불필요한 벽 두께 변경을 피하도록 합리적인 주조 구조를 설계합니다. 게이팅 시스템 설계: 적절하게 설계된 게이팅 시스템은 용융 금속이 금형 캐비티를 부드럽고 빠르게 채울 수 있도록 하고 주물의 공급 및 배출에 도움이 됩니다. 냉각 시스템 설계: 주물의 모양과 크기에 따라 열적 균열 및 변형과 같은 결함을 피하기 위해 주물의 냉각 속도와 온도 구배를 제어하는 적절한 냉각 시스템을 설계하십시오.

2. 벽 두께는 주조 설계에 어떤 영향을 줍니까?

벽 두께가 클수록 주물의 내부 냉각 속도가 느려져 거친 내부 구조, 수축 다공성 및 수축 캐비티와 같은 결함이 쉽게 발생할 수 있습니다. 과도한 벽 두께는 냉각 과정에서 큰 잔류 응력을 쉽게 생성하여 주물의 변형 또는 균열을 유발할 수 있습니다. 과도한 벽 두께는 가공의 어려움과 비용을 증가시킵니다. 과도한 벽 두께는 또한 재료 및 에너지 소비를 증가시키고 생산 주기를 연장하며 생산 비용을 증가시킵니다. 따라서 주물의 벽 두께를 설계할 때 주물의 구조, 성능 요구 사항 및 가공 난이도를 종합적으로 고려하여 주물의 안정적이고 신뢰할 수 있는 품질을 보장하고 생산 비용을 절감해야 합니다.

3. 금속 주조의 일반적인 결함은 무엇이며 설계는 어떻게 이를 방지할 수 있습니까?

금속 주조의 일반적인 결함기공, 수축 캐비티, 수축 다공성, 슬래그 구멍, 균열, 냉간 폐쇄, 모래 접착 등을 포함합니다. 이러한 결함을 해결하기 위해 다음과 같은 예방 조치를 취할 수 있습니다. 다공성: 용융 금속의 가스 함량을 제어하고 주입 온도와 배기 효율을 높이며 캐비티의 가스가 배출되는 것을 방지합니다. 수축 및 다공성: 주물의 모든 부분이 균일하게 냉각되도록 주입 시스템과 냉각 시스템을 합리적으로 설계하고 국부적인 과열 및 과냉각을 방지합니다. 슬래그 구멍: 원료와 제련 공정을 엄격하게 제어하여 불순물이 용융 금속에 들어가는 것을 방지합니다. 균열: 응력 집중을 피하기 위해 주조 구조를 합리적으로 설계합니다. 뜨거운 균열 및 차가운 균열의 발생을 피하기 위해 주입 온도와 냉각 속도를 제어하십시오. 냉간 차단: 용융 금속의 주입 온도와 유동성을 높여 용융 금속이 금형 캐비티를 부드럽고 빠르게 채울 수 있도록 합니다. 모래 접착 : 금형의 내화성 및 화학적 안정성을 향상시키고 합금의 가열 온도 및 산화 정도를 제어합니다.
4. 고품질 주조 제품에 금형 설계가 중요한 이유는 무엇입니까?

금형 설계는 주로 다음과 같은 방식으로 반영되는 고품질 주조 제품에 매우 중요합니다. 금형은 주조 공정 중 주물의 모양과 크기를 형성하는 핵심 도구입니다. 금형의 설계 정확도와 제조 품질은 주물의 모양과 치수 정확도에 직접적인 영향을 미칩니다.
금형의 설계 및 제조 품질은 또한 주물의 성능, 강도 및 내마모성과 관련이 있습니다. 우수한 금형은 주물이 복잡하고 변화무쌍한 작업 환경에서 안정적인 성능을 유지하도록 보장할 수 있습니다. 합리적인 금형 설계는 주조 결함을 줄이고 주물의 품질 및 자격 비율을 향상시켜 생산 비용을 절감하고 생산 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 제조업의 변화와 업그레이드, 기술의 지속적인 발전으로 금형 설계 및 제조 기술도 끊임없이 혁신하고 있습니다. 우수한 금형 설계는 주조 산업의 지속적인 발전과 발전을 촉진할 수 있습니다.

요약

금속 주조 공정 중, 설계자와 엔지니어는 금속 주물의 모양, 금속 주물의 크기, 치수 공차, 표면 처리 및 가공 요구 사항과 같은 여러 핵심 요소를 종합적으로 고려해야 합니다. 그러나 금속 주조 과정에서 우리는 또한 주조 품질 및 성능 향상, 주조 결함의 제어 및 예방, 주조 공정의 복잡성과 다양성, 주조 공정의 지능 및 자동화, 환경 보호 및 지속 가능한 개발에 직면해 있습니다. 엔지니어링 과제. 과학적이고 합리적인 설계와 엄격한 공정 제어를 통해 주조 금속 제품이 우수한 품질과 성능을 가지며 다양한 사용 요구를 충족하는지 확인할 수 있습니다.

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이 기사는 여러 Longsheng 기고자에 의해 작성되었습니다. Longsheng은 제조 부문의 주요 자원입니다.CNC 가공,판금 제작,3D 프린팅,사출 성형,금속 스탬핑, 그리고 더.