모래 주조 공정

주물의 외형 및 내부 공동을 위한 “복제 기준” 역할을 하는 모래 주형 공동과 모래 심지를 형성하는 데 사용되는 주형을 제작하기 위함이다.

“패턴”: 주물의 외부 형상과 일치하며, 모래 주형 내형을 압축 성형하는 데 사용됩니다(예를 들어, 엔진 블록을 주조할 때 패턴은 해당 블록의 “확대된 버전”입니다);

“코어 박스”: 주조물의 내부 공동 및 통로(예: 블록의 오일 통로 및 공기 통로 등)에 해당하며, “모래 코어”를 제작하는 데 사용됩니다(모래 코어를 금형 공동에 배치한 후, 용융 금속이 모래 코어와 금형 공동 사이의 틈을 채워 냉각되면 내부 공동이 형성됩니다).

패턴과 코어 박스의 치수는 수축을 고려해야 합니다(금속은 냉각 과정에서 수축하므로, 주철의 경우 1%-2%, 주강은 2%-3%, 알루미늄 합금은 3%-5%)을 고려해야 주조품이 너무 작아지는 것을 방지할 수 있습니다.

성형 모래와 금형을 사용하여 “주형(주물의 외형)”과 “모래 코어(주물의 내부 공간)”를 만드는 것이 모래 주조의 핵심 단계입니다.

모래 상자에 모형을 고정하고, 주형 모래를 채워 다진 다음, 모형을 부드럽게 제거합니다. 그러면 모래 상자 내부에 주물의 외형과 일치하는 “주형강”이 형성됩니다.

코어 박스에 주형 모래(강도를 높이기 위해 수지를 첨가하는 경우가 많음)를 채우고 다진 다음, 이를 제거하여 “모래 코어”(예: 실린더의 오일 통로 코어 등)를 만듭니다.

모래 코어는 강도를 높이기 위해 “코어 본”(철사/강철봉)으로 보강해야 합니다. 표면에는 “코팅”을 도포해야 합니다(모래가 달라붙는 것을 방지하고 내부 공동의 매끄러움을 개선하기 위함). 또한 “코어 헤드”를 설치해야 합니다(모래 코어를 금형 캐비티에 고정하고 주조 시 변위를 방지하기 위함).

용융 금속을 금형 캐비티에 주입하여 채우고 형상을 성형한다.

금속 용해:주철, 주강, 알루미늄 합금 등의 원료를 용광로(컵볼 용광로, 전기 아크 용광로 또는 유도 용광로)에 투입하여 용융 상태(주철 1300~1400℃, 주강 1500~1600℃, 알루미늄 합금 650~700℃)로 가열합니다.

온도: 안정성이 요구됩니다(온도가 너무 높으면 수축 공극이 발생할 수 있고, 너무 낮으면 주입이 불완전해질 수 있습니다).
속도: 일정한 속도를 유지하십시오(속도가 너무 빠르면 모래 침식과 기공이 발생할 수 있으며, 속도가 너무 느리면 콜드 셧이 발생할 수 있습니다).
방법: 용융 금속을 주입컵을 통해 천천히 부어, 용융 금속이 금형 캐비티의 구석구석까지 채워지도록 한다.

불순물을 제거하고 품질을 검사하여 주조품이 사용 요건을 충족하는지 확인하기 위함입니다.

불순물 제거:

• 부착된 모래 제거: 샌드블라스팅, 샷 블라스팅(표면에 고압의 모래/강철 샷을 분사하여 충격을 가하는 방법);
• 과잉 부위 제거: 연마 (라이저, 플래시, 버 제거);

• 산화물 스케일 제거: 산 세정, 알칼리 세척 (주강 및 알루미늄 합금의 경우);

품질 검사:

• 외관 검사: 모래 구멍, 기공 및 균열이 있는지 확인합니다;
• 치수 검사: 캘리퍼스와 좌표 측정기를 사용하여 치수 정확도를 확인합니다(모래 주조의 정확도는 일반적으로 CT10~CT13 수준입니다).;

• 내부 검사: X선 결함 탐지, 초음파 결함 탐지(내부 수축 공극 및 모래 함유물 확인을 위해);

후속 처리 (필요한 경우):

• 가공: 고정밀도가 요구되는 표면(예: 베어링 구멍)의 선반 가공, 밀링 가공 및 연삭 가공;

• 열처리: 기계적 특성을 향상시키기 위한 어닐링(내부 응력 제거), 담금질(경도 향상) 등.