제조 가능한 주철에 대한 가장 중요한 규칙은 다음과 같습니다. 균일한 벽 두께 . 대부분의 주조 결함(다공성, 수축 공동, 균열 및 뒤틀림)은 고르지 않은 냉각을 유발하는 급격한 두께 변화로 거슬러 올라갑니다. 벽 두께 변화를 유지하는 설계자 인접 구간 사이 20% 부품이 주조소에 도착하기 전에 피할 수 있는 주조 문제의 대부분을 제거합니다.
벽 두께 외에도 몇 가지 다른 설계 요소가 벽 두께 여부에 직접적인 영향을 미칩니다. 철 주조 안정적이고 저렴하며 우수한 기계적 특성을 지닌 제품을 생산할 수 있습니다. 이 기사에서는 실용적이고 실행 가능한 지침을 각각 다룹니다.
철은 대략 수축합니다. 1% ~ 2% 굳으면서 부피가 커집니다. 부품에 두꺼운 부분과 얇은 부분이 모두 있는 경우 두꺼운 부분이 얇은 부분보다 늦게 냉각되고 수축되어 내부 응력이 발생하고 종종 두꺼운 부분에 수축 공동이 형성됩니다. 일반적인 지침으로 벽 두께를 다음과 같이 유지하십시오. 4mm 및 25mm 대부분의 회주철 및 연성주철 부품의 경우 인접한 벽 사이의 비율이 2:1보다 큰 갑작스러운 전환을 피하십시오.
두께 변화가 불가피한 경우 날카로운 단계보다는 점점 가늘어지는 전환을 사용하십시오. 점진적인 테이퍼는 냉각 구배를 더 먼 거리로 분산시켜 균열을 일으키는 응력 집중을 줄입니다.
날카로운 내부 모서리는 응력 상승 요인으로 작용하며 응고 중 열간 찢어짐의 주요 원인이 됩니다. 실제 규칙에 따라 내부 필렛 반경은 최소한 인접한 벽 두께의 25% , 얇은 부분에도 최소 3mm가 필요합니다.
또한 둥근 전환은 용융 철이 날카로운 각도보다 곡선 주위로 더 부드럽게 흐르기 때문에 난류 관련 결함을 줄이므로 금형 충진을 개선합니다.
구배 각도는 수직 표면에 적용되는 약간의 테이퍼이므로 금형 캐비티를 손상시키지 않고 패턴을 모래 금형에서 빼낼 수 있습니다. 적절한 드래프트가 없으면 주조소는 더 복잡한 툴링을 사용하거나 금형 찢어짐으로 인한 표면 결함을 감수해야 하며, 두 가지 모두 비용이 증가합니다.
| 표면 유형 | 권장 구배 각도 |
|---|---|
| 외부 표면 | 1° ~ 2° |
| 내부 표면(코어) | 2° ~ 3° |
| 깊거나 좁은 구멍 | 3° 이상 |
라이저는 냉각 중에 주물이 수축하면서 주물을 공급하는 용융 금속 저장소 역할을 하여 내부 공극을 방지합니다. 설계자는 부품의 가장 무거운 부분을 조기에 식별해야 합니다. 핫스팟이라고 하는 이러한 영역은 마지막에 굳어지고 직접 라이저 공급이 필요하기 때문입니다.
유용한 디자인 원칙은 다음과 같습니다. 방향성 응고 : 얇은 부분이 먼저 응고되고 점진적으로 두꺼운 부분이 공급되도록 부품을 설계해야 하며, 라이저는 가장 두껍고 마지막으로 응고되는 지점에 위치해야 합니다. 이러한 진행 없이 설계된 부품은 벽 두께 규칙을 준수하더라도 내부 수축 기공이 발생하기 훨씬 더 쉽습니다.
코어는 외부 금형만으로는 생성할 수 없는 내부 공동, 구멍 또는 언더컷을 형성하는 데 사용됩니다. 기능적 특징에 필요하지만 각 코어는 타설 중에 코어가 약간 이동할 수 있기 때문에 비용, 조립 복잡성 및 치수 부정확성의 잠재적 원인을 추가합니다.
철은 냉각되면서 수축하기 때문에 패턴을 보상하기 위해 대형으로 제작해야 합니다. 표준 수축 허용치는 대략 다음과 같습니다. 회주철의 경우 1% 그리고 연성철의 경우 0.8%~1% 단, 정확한 값은 부품 형상 및 단면 두께에 따라 다릅니다. 설계자는 전체 부품 크기뿐만 아니라 기능적 치수에 수축 허용치가 올바르게 적용되도록 주조장 패턴 공장에 중요한 공차를 명확하게 전달해야 합니다.
가장 제조 가능한 철 주물은 입력 없이 전달된 최종 도면이 아니라 설계 엔지니어와 주조 공정 엔지니어 간의 초기 협력의 결과입니다. 주조업체에서는 핫스팟이 발생할 가능성이 있는 지점을 식별하고, 게이트 및 라이저 위치를 권장하며, 툴링이 절단되기 전에 비용을 증가시키는 허용 오차 요구 사항을 표시할 수 있습니다.
실제로 도면이 최종 확정된 이후가 아닌 설계 검토 단계에 주조소를 참여시키면 일반적으로 툴링 재작업과 첫 번째 제품 거부율이 줄어듭니다. 금속을 붓기 전에 기하학적 문제가 발견되기 때문입니다. 제조 적합성을 위한 설계는 일회성 체크리스트가 아니라 반복적인 프로세스입니다. 디자인 팀과 생산 팀 간의 파트너십으로 처리하는 것이 가장 좋습니다.
