단조와 주조

단조

단조는 빌렛이나 프리폼을 조작(두들기, 압착, 망치질 등)하고 압력을 가하여 성형하는 변형 공정입니다.

탄소강, 스테인리스강, 강철 합금을 비롯한 많은 금속을 단조할 수 있지만, 조성과 특성의 차이가 사용되는 단조 공정에 영향을 미칩니다. 단조 공정에는 열간 단조, 냉간 단조, 온간 단조, 압형 단조, 프레스 단조 등이 있으며 이에 국한되지 않습니다. 우리 블로그 게시물을 볼 수 있습니다여기다양한 단조 방법에 대해 자세히 알아보세요.

사용된 특정 방법에 관계없이 단조는 재료를 추가하거나 제거하지 않으므로 결과 형태는 부품이 플래터에서 다듬질 때까지 빌릿과 동일한 무게와 부피를 갖습니다.

단조의 장점

단조의 가장 큰 장점 중 하나는 합금 구조에 미치는 영향입니다. 모든 금속은 입자로 구성되어 있으며, 금속이 서로 어떻게 맞물리느냐가 강도와 연성에 중요한 요소입니다. 단조로 금속 블랭크 조작이 곡물을 늘려 힘이 가해지는 방향과 수직인 방향으로. 이는 원래 상태보다 강도를 때로는 극적으로 증가시킵니다.

변형의 두 번째 이점은 다공성 및 합금 분할과 같은 내부 결함이 크게 감소한다는 것입니다.

단조의 다른 장점은 다음과 같습니다.

• 속도:블랭크에 예열이 필요한 경우에도 단조는 주조에 비해 빠릅니다(특히 대량 주문의 경우).
• 낮은 폐기율:툴링이 개발되면 단조된 각 부품은 동일하며 주조의 일반적인 결함이 전혀 없습니다.
• 일관된 속성:주조 또는 빌렛 가공 부품의 경우보다 열처리 후에 기계적 특성이 더 일관됩니다.

단조 과제

단조에는 한계가 없습니다. 두 가지 주요 제약 사항이 있습니다.

• 크기 제한: 단조에는 공정 중에 사용되는 장비에 따라 무게와 길이 제한이 있습니다. 일반적으로 단조 공정에서는 주조와 같은 매우 큰 부품을 생산할 수 없습니다.
• 재료 제약:대부분의 금속은 단조될 수 있지만 블랭크에 사용되는 가열 공정 유형에 따라 일부 합금의 단조가 방지될 수 있습니다.

주조

주조는 금속을 녹여 최종 부품과 같은 모양의 구멍에 부어 굳히는 작업입니다. 캐비티는 한 번 사용되는 소모성 금형이나 영구 금형으로 제작할 수 있습니다. 모래 및 인베스트먼트 주조는 소모성 주형 주조 공정인 ​​반면, 중력 및 다이 주조는 영구 주형을 사용합니다. 금형에는 금속이 부품 캐비티로 흘러 들어가는 채널과 냉각 중에 금속이 수축할 때 저장소 역할을 하는 "라이저"가 필요합니다.

내부 공동은 코어로 생성됩니다. 금속을 붓기 전에 코어를 금형에 넣습니다. 금속이 응고된 후 최종 구성 요소가 금형에서 분리되면서 캐비티가 부서집니다.

재현되는 세부 수준과 가공할 금속의 양은 사용된 공정에 따라 다르지만 모든 유형의 주조는 거의 순 모양의 부품을 생산합니다. 사형 주조는 정밀도가 가장 낮지만, 특히 인베스트먼트 주조는 섬세한 디테일과 매끄러운 표면 마감이 가능합니다.

모든 금속을 주조할 수 있지만 산화가 문제가 될 수 있습니다. 이는 진공 용해 및 주입을 통해 해결되며, 이는 필요한 장비의 복잡성을 가중시킵니다.

캐스팅의 장점

주조 공정에는 다양한 용도가 있습니다. 주요 이점은 다음과 같습니다.

• 재료 능력:주조는 모든 유형의 금속에 사용할 수 있지만 일부는 산화에 대한 예방 조치가 필요합니다.
• 툴링 비용 절감:소모성 금형 방식, 특히 모래 주조 방식은 툴링 비용이 낮아 소량 주문 시 경제적입니다.
• 크기 기능: 주조를 사용하면 매우 큰 부품을 만들 수 있습니다. 수천, 심지어 수만 파운드의 주조도 가능합니다.
• 복잡한 형상을 재현할 수 있습니다:인베스트먼트 주조는 구배 각도가 필요하지 않기 때문에 특히 좋습니다.

캐스팅 챌린지

주조가 최적이 아닌 상황과 부품 유형이 많이 있습니다.

특정 문제는 다음과 같습니다.

• 리드타임:주조는 툴링을 생산하고 검증해야 하기 때문에 리드 타임이 더 깁니다(특히 투자 및 영구 주형 주조의 경우).
• 생산 시간 연장:특히 소모성 금형 공정의 경우 공정이 복잡하고 시간이 많이 걸립니다.
• 다공성:다공성은 일반적으로 주조품에서 피할 수 없는 현상으로, 부품을 약화시키는 내부 결함이 발생합니다.
• 함유물 및 산화물:용융 금속의 개재물과 산화물로 인해 최종 부품에 결함이 발생합니다.
• 수축:응고 중 수축으로 인해 균열이 발생할 수 있습니다.
• 열악한 재료 활용 : 일반적으로 주조와 단조의 경우 재료 낭비가 더 많습니다. 러너 및 라이저 재료는 때때로 추가 가열 비용을 들여 재생될 수 있습니다.

최선의 방법을 선택하는 방법

금속 성형 공정을 선택하려면 적용 평가가 필요합니다.

1. 귀하의 신청에는 어떤 종류의 재료가 필요합니까?
2. 부품의 기하학적 구조는 얼마나 복잡합니까?
3. 얼마나 많은 구성 요소가 필요합니까?
4. 최종 부품에는 어떤 기계적 특성이 필요합니까?
5. 당신의 예산은 얼마입니까?
6. 특정 표면 마감이 필요합니까?

단조는 일반적으로 주조보다 비용 효율적이고 낭비가 적으며 속도가 빠르고 더 강한 부품을 생산하며 소량 및 대량 주문에 적합합니다. 단조품은 일반적으로 높은 내마모성을 요구하는 응용 분야나 스트레스가 많은 환경에서 잘 작동할 것으로 예상되는 부품에 선호됩니다. 그러나 단조는 매우 크고 복잡한 구성품의 경우 또는 응용 분야에서 단조할 수 없는 재료를 사용해야 하는 경우 최선의 선택이 아닐 수 있습니다.

단조 부품의 일반적인 응용 분야에는 커넥팅 로드 및 크랭크 샤프트와 같은 자동차 부품, 크라운 휠 및 피니언과 같은 동력 전달 부품, 해양, 방위, 임업 및 광산 응용 분야용 부품이 포함됩니다.

이에 비해 주조 공정, 특히 인베스트먼트 주조는 뛰어난 표면 마감을 갖춘 가볍고 복잡하며 벽이 얇은 부품과 무게가 100파운드가 넘는 무거운 부품을 생산하는 데 이상적입니다. 그러나 결함은 단조품보다 주조품에서 더 흔하며, 툴링 생성 프로세스는 일반적으로 완료하는 데 더 오랜 시간이 걸립니다.

주조 공정은 일반적으로 항공우주, 자동차 및 산업용 응용 분야의 엔진 블록, 피스톤, 파이프, 밸브 및 기타 구성 요소를 생산하는 데 사용됩니다.