주조 결함: 금속 주조의 유형, 원인 및 예방

주조 결함은 금속 제조 중에 발생하는 불완전성이나 불일치입니다. 주조 공정최종 제품의 품질과 기능에 영향을 미칩니다. 이러한 결함은 구멍, 균열, 여분의 금속 또는 거친 부분으로 나타날 수 있으며, 각각은 금형, 금속 또는 주조 시설의 조건에 대한 다양한 문제로 인해 발생합니다.

이러한 문제의 원인과 발견 방법을 알면 제조업체는 시간을 절약하고, 낭비를 줄이며, 제품의 강도와 외관을 개선할 수 있습니다. 이 글에서는 가장 흔한 주조 결함 유형과 그 원인, 그리고 이를 예방하는 간단한 방법을 소개합니다.

일반적인 주조 결함 유형

주조 결함은 다양한 형태로 나타나며, 각 결함은 주조 공정의 여러 가지 문제로 인해 발생합니다. 이러한 결함을 이해하면 원인을 파악하고 주조 품질을 개선하는 데 도움이 됩니다.

다공성 및 가스 관련 결함

기공은 주조물 내부에 작은 구멍이나 공극이 생기는 현상을 말합니다. 이러한 구멍은 금속을 약화시켜 제품 불량으로 이어질 수 있습니다. 가스 기공은 가스가 용융 금속에 갇혀 금속이 응고되기 전에 빠져나올 수 없을 때 발생합니다.

다공성에는 여러 가지 형태가 있습니다.

• 가스 다공성: 일반적으로 금속 내부에 둥근 구멍으로 나타납니다.
• 블로우홀: 표면이나 내부에 더 큰 가스 주머니가 있습니다.
• 핀홀: 표면에 있는 작고 얕은 구멍.

원인으로는 금형 내 수분 함량이 높거나, 빠른 주입 속도, 또는 금속 내부 오염 등이 있습니다. 갇힌 공기나 수소와 같은 기체가 주요 원인입니다.

수축 및 공동 형성

수축 결함은 금속이 냉각되고 수축할 때 발생합니다. 금속은 응고되면서 크기가 변하기 때문에 냉각 중에 충분한 공급 금속을 공급받지 못하면 수축공이라고 하는 빈 공간이 형성됩니다.

• 수축 공동: 내부 공간이 크고 모양이 불규칙한 경우가 많습니다.
• 수축 기공률: 더 작고 분산된 공극.
• 뜨거운 눈물/뜨거운 갈라짐: 냉각이 고르지 않거나 금형 설계 문제로 인해 금속이 아직 부드러울 때 발생하는 균열입니다.

금형 재료 및 표면 결함

이러한 결함은 곰팡이를 만드는 데 사용되는 모래나 화학물질의 문제로 인해 발생합니다.

• 상처와 세척: 빠르게 움직이는 금속이 금형의 일부를 침식시키는 융기 부분이나 홈이 있는 부분입니다.
• 금속 침투: 용융 금속이 모래알 공간으로 들어가면서 거친 표면을 만듭니다.
• 액: 느슨한 모래가 틀에 떨어져 생긴 덩어리나 융기부.
• 플래시/핀: 분리선에 얇은 추가 금속층이 있습니다.
• 쥐꼬리, 버클, 혈관: 곰팡이가 팽창하여 표면에 물결 모양 선, 융기 또는 능선이 생깁니다.
• 파도: 금속의 압력으로 인해 곰팡이가 팽창하여 표면이 튀어나오는 현상입니다.
• 이동 또는 불일치: 금형의 부품 사이의 정렬 불량으로 인해 주조 과정에서 계단이 발생합니다.

콜드 셧 및 불완전 충전

용융 금속이 금형 캐비티를 완전히 채우지 못하면 콜드 셧과 미스런이 발생합니다.

• 콜드 셧: 두 금속 흐름이 완전히 합쳐지지 않아 약한 선이나 이음새가 생깁니다.
• 잘못된 실행: 금속은 모든 영역에 도달하기 전에 응고되어 주조가 불완전해집니다.
• 불완전한 캐스팅: 주입 온도가 낮거나 흐름이 느려 부품이나 가장자리가 누락되는 경우.
• 융합 결함: 금속이 금형과 제대로 결합되지 않아 약한 부분이 생깁니다.

원인 금속 온도가 낮거나, 주조 속도가 느리거나, 게이팅 설계가 좋지 않거나, 주조물의 단면이 너무 얇은 경우 등이 있습니다.

원인 및 영향 요인

주조 결함은 종종 주형 준비, 금속 주입, 시스템 설계, 그리고 사용되는 재료에 따라 발생합니다. 각 요소는 최종 주조 제품의 구조, 표면 및 특성에 직접적인 영향을 미칩니다.

금형 설계 및 준비

금형 설계 및 준비는 용융 금속이 얼마나 잘 채워지는지 결정합니다. 금형 캐비티 그리고 굳어집니다. 금형 설계가 잘못되면 충전 불량, 다공성, 심지어 균열과 같은 문제가 발생할 수 있습니다.

날카로운 모서리나 급격한 두께 변화를 포함한 금형의 형상은 핫스팟이나 하드스팟 발생 가능성을 높입니다. 이러한 영역은 냉각 속도가 다르기 때문에 수축공이나 잔류 응력이 발생하기도 합니다. 금형 재료 또한 중요합니다. 품질이 낮거나 제대로 제작되지 않은 금형은 금형 재료 결함을 유발하거나 주조 표면에 결함을 발생시킬 수 있습니다.

적절한 금형 표면 마감 처리는 거친 주조 표면과 모래 혼입을 최소화하는 데 도움이 됩니다. 사용 전 금형 캐비티를 철저히 세척하고 검사하고 고품질 재료를 사용하면 이물질이 끼거나 코어가 변형될 위험을 줄일 수 있습니다.

금속 주입 매개변수

금속을 주입하는 방식, 특히 주입 온도와 속도는 매우 중요한 단계입니다. 온도가 너무 낮으면 금속이 잘 흐르지 않아 미스런이나 콜드 셧이 발생할 수 있습니다. 온도가 너무 높으면 과도한 가스 흡수 또는 금형 부식이 발생할 수 있습니다.

주입 속도는 잘 조절해야 합니다. 너무 빨리 주입하면 난류가 발생하여 가스가 갇히고 합금이 산화되어 가스 기공이나 개재물이 발생할 수 있습니다. 너무 느리게 주입하면 금속이 불규칙하게 응고되거나 금형 캐비티의 모든 영역에 도달하지 못할 위험이 커집니다.

금형을 적절한 온도로 예열하고 금속 온도를 정밀하게 모니터링하면 열 충격과 주조 금속 결함을 모두 줄일 수 있습니다. 주조 중 일관성을 유지하면 결함이 적은 주물을 생산하는 데 도움이 됩니다.

게이팅 및 환기 시스템

잘 설계된 게이팅 시스템은 용융 금속이 금형 캐비티로 원활하게 흐르도록 합니다. 라이저, 러너, 게이트를 전략적 위치에 배치하는 게이팅 시스템은 방향성 응고를 촉진하고 수축 및 기공 발생 가능성을 줄입니다.

배기 또한 필수적입니다. 배기가 충분하지 않으면 금형 내부에 가스가 갇혀 기공이 생기거나 충전이 불완전해집니다. 배기구, 필터, 그리고 균형 잡힌 게이팅 시스템을 사용하면 금속을 부드럽게 이동시키고 가스를 배출하는 데 도움이 됩니다.

합금 및 야금학적 요인

합금의 화학 조성은 주조성, 강도 및 내결함성에 영향을 미칩니다. 일부 조성은 편석, 고온 균열 또는 불균일한 결정립 구조와 같은 야금학적 결함이 발생하기 더 쉽습니다.

오염되었거나 부적절하게 혼합된 금속은 가스나 비금속 개재물을 유입시킬 수 있습니다. 용탕 청정도를 관리하지 않으면 슬래그, 산화물 및 기타 불순물이 주조물에 유입될 수 있습니다.

첨가제와 정제제는 합금 구조를 개선하고 주조 중 원치 않는 반응을 줄이는 데 자주 사용됩니다. 모니터링 합금 조성, 가스 제거 처리 및 깨끗한 취급 시스템 유지는 야금학적 결함을 제한하고 잔류 응력을 형성하지 않고 균일한 응고를 보장하는 데 중요합니다.

탐지, 예방 및 품질 개선

주조 결함을 정확하게 발견하고 예방하는 것은 견고하고 신뢰할 수 있는 금속 제품을 생산하는 데 중요합니다. 올바른 검사 방법을 사용하고 품질 관리 슬래그 혼입물이나 기타 결함과 같은 문제의 위험을 낮출 수 있습니다.

검사 및 탐지 방법

검사는 주물 결함을 발견하는 첫 단계입니다. 주조 공장에서는 육안 검사와 첨단 비파괴 검사(NDT) 기법을 모두 사용하여 결함을 검사합니다. 시각적 검사 표면 균열, 슬래그 또는 개재물을 찾는 데 도움이 됩니다. 빠르지만 작거나 숨겨진 결함을 놓칠 수 있습니다.

비파괴 검사 X선이나 초음파 검사와 같은 방법을 통해 검사관은 주물을 손상시키지 않고 내부를 검사할 수 있습니다. 이러한 검사를 통해 외부에서는 보이지 않는 가스 기공이나 내부 개재물과 같은 표면 아래의 문제를 감지할 수 있습니다. 자분탐상검사 철금속 표면의 균열이나 이음새를 찾는 데 유용합니다.

카메라와 센서를 포함한 자동 검사 시스템은 생산 과정에서 품질을 점검할 수 있습니다. 이러한 실시간 모니터링을 통해 제품이 다음 단계로 넘어가기 전에 세로 균열이나 불량품과 같은 결함을 포착할 수 있습니다.

주조 실무에서의 예방 전략

예방은 신중한 계획과 좋은 것으로 시작됩니다. 주조 관행. 사용 깨끗한 금속슬래그를 제거하고 적절한 주형 설계를 통해 내포물이나 기타 일반적인 주조 결함의 위험을 줄일 수 있습니다. 주조 중 난류를 줄이면 이물질 금형에 들어가는 것.

온도 관리 또한 중요합니다. 적정 온도에서 금속을 주입하면 콜드 셧이나 미런과 같은 결함을 방지할 수 있습니다. 용융 금속을 적절히 취급하고 장비를 정기적으로 청소하면 슬래그가 형성되어 최종 제품에 갇히는 것을 방지할 수 있습니다.

설계팀과 주조 작업자 간의 협업이 필요한 경우가 많습니다. 금형 형상, 게이팅 시스템 또는 필터 결함을 크게 줄일 수 있습니다. 기록을 보관하고 과거 실수로부터 교훈을 얻으면 프로세스 개선에 도움이 됩니다.

품질 관리 및 지속적인 개선

주조소의 품질 관리 팀은 다음을 유지하는 데 중점을 둡니다. 주조 기준 높습니다. 그들은 검사 데이터를 사용하여 결함률을 추적하고 추세를 파악합니다. 통계적 공정 관리(SPC) 온도, 성분, 붓는 속도의 변화를 관찰하는 데 일반적으로 사용됩니다.

지속적인 개선이란 생산 단계를 검토하고 시간이 지남에 따라 작은 변화를 만들어내는 것을 의미합니다. 피드백 루프를 통해 결함에서 얻은 교훈을 활용하여 새로운 배치에서 동일한 문제가 발생하지 않도록 합니다. 정기적인 교육을 통해 직원들은 최신 감지 및 예방 기술을 습득할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

모래주조의 불완전성을 해결하는 데 가장 효과적인 방법은 무엇입니까?

모래 주조의 불완전성(예: 송풍 구멍 및 모래 포함물)은 모래를 더 잘 준비함으로써 줄일 수 있습니다.

적절한 수분 함량과 강도를 가진 모래를 사용하면 곰팡이 무결성적절한 환기와 적절한 충진은 가스 발생을 줄입니다. 주형과 모래를 붓기 전에 깨끗하게 유지하는 것도 이러한 문제를 예방하는 데 도움이 됩니다.

주조 소재에서 가장 흔히 발견되는 결함 유형 5가지는 무엇입니까?

주조물에서 가장 흔한 결함 5가지는 다공성, 수축, 미스런, 콜드 셧, 모래 혼입물입니다.

기공은 주조물에 작은 구멍으로 나타납니다. 수축은 내부에 틈이나 공동을 형성합니다. 미스런과 콜드 셧은 유동 문제로 인해 불완전한 충전이나 약한 접합을 초래합니다. 모래 입자가 금속에 끼면 모래 개재물이 발생합니다.

이미지를 사용하여 주조물의 결함을 감지하는 데 권장되는 절차는 무엇입니까?

시각적 검사는 표면 결함을 찾는 첫 번째 단계입니다.

내부 결함의 경우 X선 이미징이나 초음파 검사와 같은 방법이 널리 사용됩니다. 디지털 이미지나 머신 비전을 사용하면 고급 소프트웨어로 균열, 기공 또는 기타 결함을 감지할 수 있습니다. 표면 문제 촬영된 이미지의 불규칙성을 자동으로 분석하여 발견합니다.