11가지 유형의 캐스팅 프로세스

방대한 제조 분야에서 주조는 용융 금속을 복잡한 부품으로 변형하는 능력으로 잘 알려져 있습니다. 그러나 주조는 단일 공정이 아니라 특정 용도에 적합한 다양한 방법을 포함합니다. 각 주조 공정의 고유한 특성을 이해하는 것은 부품 품질을 보장하고 생산 비용을 관리하며 납기 일정을 최적화하는 데 있어 핵심입니다. 이 문서에서는 가장 일반적인 주조 공정 10가지를 자세히 살펴보고 프로젝트에 적합한 솔루션을 찾는 데 도움을 드립니다.

캐스팅 프로세스는 어떻게 진행되나요?

간단히 말해 캐스팅 프로세스 은 금속을 액체가 될 때까지 가열한 다음 특정 모양의 금형에 붓거나 주입하는 방법입니다. 금속이 식고 굳으면 금형을 제거하여 금형 내부와 동일한 고체 부품을 드러냅니다. 다양한 주조 공정은 본질적으로 이 목표를 달성하기 위한 다양한 방법일 뿐이며, 다양한 제품 요구 사항을 충족하기 위해 금형 재료, 주입 방법 및 압력 조건이 다릅니다.

각 캐스팅 프로세스에 대한 장단점을 정리해 보겠습니다. 다음은 각 방법별 장단점을 포함한 전체 내용을 담은 수정된 내용입니다.

캐스팅 프로세스

주조 공정은 금속을 액체가 될 때까지 가열한 다음 특정 모양의 금형에 붓거나 주입하는 방법입니다. 금속이 식고 굳으면 금형을 제거하여 금형 내부와 동일한 단단한 부품을 드러냅니다. 다양한 주조 공정은 본질적으로 이 목표를 달성하기 위한 다양한 방법일 뿐이며, 다양한 제품 요구 사항을 충족하기 위해 금형 재료, 주입 방법 및 압력 조건이 다릅니다.

주조 공정의 주요 유형

1. 모래 주조

모래 주조 재사용 가능한 패턴(나무 또는 금속으로 제작)을 사용하여 샌드박스 내에서 부품의 네거티브 모양을 만듭니다. 주형은 모래, 점토, 물 또는 화학 바인더의 혼합물로 만들어집니다. 이 공정은 매우 다재다능하여 몇 킬로그램에서 몇 톤에 이르는 부품을 주조할 수 있으며 주철부터 다양한 합금에 이르기까지 거의 모든 금속과 호환됩니다.

• 장점:
  • 저렴한 비용: 금형 재료(모래)와 장비는 비교적 저렴합니다.
  • 높은 유연성: 다양한 크기의 부품을 주조하는 데 사용할 수 있습니다.
  • 넓은 소재 범위: 이 프로세스는 거의 모든 금속을 처리할 수 있습니다.
• 단점:
  • 거친 표면 마감: 주물은 표면 질감이 거칠기 때문에 후처리가 필요한 경우가 많습니다.
  • 낮은 차원 정확도: 정밀 주조 방식에 비해 모래 주조는 치수 허용 오차가 더 넓습니다.

2. 쉘 몰딩

쉘 몰딩 는 레진 바인더를 사용하여 모래로 얇고 단단한 쉘 몰드를 만듭니다. 이 공정은 금속 패턴을 가열하고 모래와 열경화성 수지를 혼합하여 적용하는 것으로 시작됩니다. 이렇게 만들어진 쉘 몰드는 일반 모래 몰드보다 밀도가 높고 안정적이므로 표면 마감과 치수 정확도가 향상됩니다.

• 장점:
  • 높은 생산 효율성: 프로세스를 자동화할 수 있으며 주기 시간이 짧습니다.
  • 좋은 캐스팅 품질: 밀도가 높은 몰드는 일반 모래 주조보다 표면 마감과 치수 정확도가 더 우수합니다.
  • 재사용 가능한 몰드: 금형을 여러 번 사용할 수 있어 부품당 비용을 절감할 수 있습니다.
• 단점:
  • 더 높은 재료비: 레진 바인더는 일반 모래보다 비쌉니다.
  • 대형 부품용이 아닙니다: 장비에 따라 금형 크기가 제한되어 있어 매우 큰 부품을 주조하는 데는 적합하지 않습니다.

3. 투자 주조

투자 캐스팅 은 극도의 정밀성을 위해 탄생한 공정입니다. 먼저 세밀한 왁스 패턴을 만든 다음 세라믹 슬러리로 코팅하여 견고한 셸을 만듭니다. 이 방법은 매우 높은 치수 정확도와 뛰어난 표면 마감으로 매우 복잡한 형상을 제작할 수 있어 후속 가공이 필요 없는 경우가 많습니다.

• 장점:
  • 매우 높은 차원 정확도: 매우 엄격한 허용 오차를 달성할 수 있습니다.
  • 뛰어난 표면 마감: 주물은 매우 매끄러운 표면을 가지고 있습니다.
  • 복잡한 도형: 복잡한 내부 및 외부 지오메트리를 쉽게 생성할 수 있습니다.
• 단점:
  • 높은 비용: 금형과 재료(왁스, 세라믹 슬러리)는 비싸고 공정에는 많은 단계가 필요합니다.
  • 긴 생산 주기: 패턴 제작부터 최종 주조까지 전체 프로세스는 시간이 많이 걸립니다.

4. 다이 캐스팅

다이 캐스팅 는 대량 생산을 위해 만들어진 공정입니다. 금형이라고 하는 정밀하고 재사용 가능한 강철 주형에 용융 금속을 고속과 고압으로 주입합니다. 높은 압력으로 인해 금속이 가장 복잡한 세부 사항까지 채워져 에어 포켓 없이 조밀한 내부 구조를 만들 수 있습니다.

• 장점:
  • 매우 높은 생산 효율성: 주기 시간이 매우 짧습니다.
  • 높은 부품 강도: 고압 충전으로 내부 구조가 조밀해져 부품이 더 튼튼해집니다.
  • 대용량에 적합합니다: 볼륨이 증가하면 부품당 비용이 크게 감소합니다.
• 단점:
  • 매우 높은 금형 비용: 정밀한 강철 금형을 설계하고 제조하려면 막대한 초기 투자가 필요합니다.
  • 소규모 배치에는 적합하지 않습니다: 생산량이 적으면 높은 금형 비용을 상각할 수 없습니다.

5. 영구 금형 주조

영구 금형 주조 는 재사용 가능한 금속 주형을 사용하여 중력 또는 저압으로 용융된 금속이 캐비티를 채웁니다. 이 공정의 주물은 내부 구조가 치밀하고 기계적 특성이 우수하며 모래 주조보다 표면 마감이 더 좋습니다.

• 장점:
  • 좋은 캐스팅 품질: 주물은 내부 구조가 치밀하고 기공이 없습니다.
  • 생산 효율성 향상: 금형을 반복해서 사용할 수 있으며 모래 주조보다 사이클 시간이 더 빠릅니다.
  • 높은 차원 정확도: 주조품은 공차가 엄격하고 표면 마감이 좋습니다.
• 단점:
  • 높은 금형 비용: 금속 금형의 제조 비용이 높습니다.
  • 복잡한 도형에는 적합하지 않습니다: 몰드는 일반적으로 두 개의 반으로 나뉘어 제작되므로 지나치게 복잡한 형상을 만들기가 어렵습니다.

6. 중력 캐스팅

중력 캐스팅 는 용융 금속 자체의 무게를 이용해 금형 캐비티로 흘러 들어가는 방식으로, 일반적으로 금속 금형에서 이루어집니다. 공정이 비교적 간단하고 다이캐스팅보다 덜 복잡한 장비가 필요합니다.

• 장점:
  • 간단한 프로세스: 작업은 비교적 간단하고 장비 요구 사항이 낮습니다.
  • 안정적인 캐스팅 품질: 중력 충전으로 인해 주물은 내부 결함이 적고 품질이 더 안정적입니다.
  • 비용 절감: 다이 캐스팅보다 초기 투자 비용이 훨씬 적습니다.
• 단점:
  • 긴 생산 주기: 자연 냉각 속도가 느려 생산 효율이 떨어집니다.
  • 벽이 얇은 부품에는 적합하지 않습니다: 용융 금속의 유동성이 제한되어 있어 복잡하고 얇은 벽으로 된 구조물을 채우기가 어렵습니다.

7. 원심 주조

원심 주조 회전력을 사용하여 액체 금속을 금형 내벽에 던집니다. 용융 금속이 부어지면서 금형이 고속으로 회전하고 원심력에 의해 금속이 외벽으로 밀려나면서 응고됩니다.

• 장점:
  • 촘촘한 내부 구조: 원심력이 수축 결함과 모공을 제거합니다.
  • 라이저 없음: 복잡한 게이팅 및 라이저 시스템이 필요하지 않으므로 재료 활용도가 향상됩니다.
  • 높은 캐스팅 품질: 불순물과 가벼운 물질은 내벽으로 밀려나 쉽게 제거할 수 있습니다.
• 단점:
  • 제한된 모양: 원통형 또는 관형 부품을 제조하는 데만 적합합니다.
  • 높은 장비 비용: 특수 원심 주조 장비에는 많은 투자가 필요합니다.

8. 로스트 폼 캐스팅

분실된 폼 캐스팅 는 발포 폴리스티렌(EPS) 폼으로 만든 패턴을 사용합니다. 용융 금속을 패턴에 직접 부으면 열이 폼을 기화시키고 남은 공간을 금속이 채웁니다. 이 "기화" 공정을 통해 그물 모양에 가까운 주조가 가능하므로 후가공의 필요성이 줄어듭니다.

• 장점:
  • 그물 모양에 가까운 모양: 캐스팅은 폼 패턴과 완벽하게 일치하여 후가공의 필요성을 줄여줍니다.
  • 원피스 캐스팅: 여러 부품을 단일 폼 패턴에 통합하여 하나의 부품으로 주조할 수 있습니다.
  • 간소화된 프로세스: 금형 파팅 라인이 필요하지 않아 공정이 간소화됩니다.
• 단점:
  • 높은 패턴 정확도가 필요합니다: 폼 패턴은 매우 정밀해야 하며 그렇지 않으면 최종 주조 품질에 영향을 미칩니다.
  • 연기를 생성합니다: 거품 기화 과정에서는 유독 가스가 발생하므로 환기 시스템이 필요합니다.

9. 석고 주조

석고 캐스팅 는 석고 기반 석고를 몰드 재료로 사용합니다. 액체 석고 슬러리를 패턴 주위에 붓고 굳은 후 몰드를 분리하고 패턴을 제거합니다. 석고의 미세한 질감으로 인해 이 공정은 매우 높은 정밀도를 달성하고 매우 미세한 디테일을 포착할 수 있습니다.

• 장점:
  • 높은 표면 마감: 주물은 표면이 매우 매끄럽고 매우 섬세한 디테일을 포착할 수 있습니다.
  • 높은 차원 정확도: 금형은 패턴 디테일을 정밀하게 복제하여 공차가 엄격합니다.
  • 복잡한 모양에 적합합니다: 석고의 유동성 덕분에 복잡한 곰팡이 구멍을 채울 수 있습니다.
• 단점:
  • 저융점 금속에만 해당됩니다: 석고 몰드는 고온을 견디지 못하므로 알루미늄, 아연 및 기타 합금으로 사용이 제한됩니다.
  • 곰팡이 투과성 불량: 제대로 처리하지 않으면 가스 다공성이 발생할 수 있습니다.

10. 연속 캐스팅

연속 캐스팅 은 개별 부품이 아닌 특정 단면의 주조 부품을 연속적으로 생산하는 특수 공정입니다. 용융 금속을 수냉식 주형(결정화기)에 계속 붓고, 금속이 굳으면서 바닥에서 계속 빼냅니다.

• 장점:
  • 매우 높은 생산 효율성: 이 프로세스는 고도로 자동화되어 있으며 지속적으로 생산할 수 있습니다.
  • 높은 재료 활용도: 주물에는 라이저가 필요하지 않으므로 재료 낭비가 적습니다.
  • 좋은 캐스팅 품질: 균일한 냉각 속도로 조밀하고 안정적인 주조 구조가 만들어집니다.
• 단점:
  • 제한된 모양: 특정 단면을 가진 기본 재료를 생산하는 데 제한됩니다.
  • 막대한 장비 투자: 대규모의 복잡한 생산 라인이 필요하며 초기 비용이 매우 높습니다.

11. 진공 주조

진공 주조는 다음과 같은 특수한 방법입니다. 금형 캐비티에서 공기 배출하기 주조 과정에서 음압 환경을 조성합니다. 음압 환경을 조성하여 용융 금속을 금형 안으로 끌어들여 갇힌 공기의 저항 없이 복잡하고 정교한 부분을 포함한 모든 디테일을 완벽하게 채울 수 있습니다.

장점:

• 높은 캐스팅 품질: 진공은 기체 다공성과 갇힌 공기를 효과적으로 제거하여 내부 구조를 조밀하게 만듭니다.
• 뛰어난 디테일 재현: 음압은 금속이 금형의 모든 부분에 도달하도록 하여 패턴의 미세한 디테일을 정확하게 재현합니다.
• 뛰어난 표면 마감: 주물은 표면이 매우 매끄러워 후가공의 필요성이 줄어드는 경우가 많습니다.

단점:

• 높은 장비 비용: 특수 진공 장비가 필요하므로 초기 투자 비용이 더 많이 듭니다.
• 생산 효율성 향상: 이 프로세스는 상대적으로 느리고 대량으로 빠르게 생산하기에는 적합하지 않습니다.

결론

각 주조 공정은 인간의 독창성을 보여주는 증거이며, 특정 산업 요구에 맞는 완벽한 솔루션을 제공합니다. 이러한 공정의 특성을 이해하는 것은 엔지니어링 설계 및 제조에서 정보에 입각한 결정을 내리는 데 있어 핵심입니다. 궁극적으로 부품의 디자인, 재료 요구 사항 및 생산 예산에 대한 종합적인 분석을 바탕으로 선택한 공정이 프로젝트의 목표를 극대화할 수 있도록 해야 합니다.

프로젝트에 적합한 캐스팅 프로세스를 선택하는 데 도움이 필요하신가요? 지금 바로 전문가에게 문의하세요 를 통해 무료 상담을 요청하시면 최적의 제조 솔루션을 찾을 수 있도록 도와드리겠습니다.