모래 주조에서 금형 배치는 모형 제작, 코어 조립, 금형 정렬 및 후속 가공에 영향을 미칩니다. 분할선은 주형 섹션들이 만나는 지점을 표시하며, 이형각은 모형을 꺼낼 때 모형이 모래에서 분리되도록 돕습니다. 깊은 홈, 리브, 보스 또는 가공 인터페이스가 있는 부품의 경우, 이러한 설계 선택은 국부적인 벽 두께, 치수 기준 및 가공 여분에도 영향을 미칩니다.
‘드래프트 각’과 ‘분할선’이란 무엇인가요?
초안 각도
경사각이란 인출 방향에 대해 모형 표면에 적용되는 테이퍼를 말합니다. 이 테이퍼 덕분에 모형을 제거할 때 표면이 모래에서 점진적으로 분리될 수 있습니다.
경사각이 없으면, 직선형 벽면은 인출 스트로크의 상당 부분 동안 금형과 접촉된 상태를 유지할 수 있습니다. 표면 거칠기, 인출 시 정렬 불량, 또는 모래 가장자리의 지지 불량으로 인해 끌림 현상, 캐비티 손상 및 모서리 파손이 발생할 수 있습니다. 경사각은 패턴이 이동할 때 간극을 확보해 주지만, 그 결과는 여전히 패턴의 상태와 성형 방식에 따라 달라집니다.
일반적인 모래 주조에서는 주입 전에 모형을 제거합니다. 이후 굳어진 주물은 진동 탈형 과정에서 모래에서 분리됩니다. 따라서 모형을 제거하는 과정은 영구 금속 주형에서 굳어진 주물을 제거하는 과정과는 다른 조건을 수반합니다.
이별 라인
이형면은 인접한 금형 섹션 사이의 경계면입니다. 일반적인 수평 이형 방식의 2부 금형에서는, 이형면이 상형(cope)과 하형(drag) 사이의 경계면입니다. 이 경계면이 주조면과 교차하는 지점에서 이형선이 형성됩니다.
분리면과 분리선은 서로 다른 형상을 나타냅니다. 예를 들어, 높이의 중간 지점에서 분할된 원통형 부품의 경우, 평평한 분리면과 원형의 분리선을 가질 수 있습니다. 평평한 분리면은 주조품에 직선 형태를 요구하지 않습니다.
분할선을 따라 눈에 띄는 이음매가 생기는 경우가 많습니다. 접합면의 틈새에 형성된 얇은 여분의 금속을 ‘플래시’라고 하며, 금형 섹션 간의 정렬 불량으로 인해 발생하는 단차를 ‘미스매치’라고 합니다. 미국 주조학회: 금속 주조 용어
모래 주조에서 분할선은 어떻게 선정되나요?
패턴을 철회할 수 있는지 여부
분할선 위치는 우선 부품 형상에 의해 결정됩니다. 각 금형 섹션에는 원활한 이형 경로가 확보되어야 합니다. 측면 보스, 반대 방향을 향한 오목부 및 기타 언더컷은 이러한 이형 경로를 방해할 수 있습니다.
대칭적인 부품의 경우, 대칭면은 종종 유용한 출발점이 됩니다. 복잡한 형상의 하우징의 경우, 어떤 표면을 직접 성형할 수 있고 어떤 표면에는 분리형 부품이나 코어가 필요한지 파악하기 위해 다양한 방향을 검토해야 합니다.
분할면을 단일 평면으로 설정하면 일반적으로 패턴 제작과 금형 조립이 단순화됩니다. 계단식 또는 곡면 형태의 분할면은 더 복잡한 형상을 구현할 수 있지만, 접합부의 제조, 위치 결정 및 검사 작업에 추가적인 수고를 요합니다. SFSA: 분할선 설계 지침
임계 치수가 어떻게 형성되는가
치수는 하나의 금형 섹션 내에서만 형성될 수도 있고, 상형과 하형에 걸쳐 형성될 수도 있으며, 또는 금형 표면과 심 사이에 형성될 수도 있습니다. 각 배치 방식마다 서로 다른 변동 요인이 존재합니다. 이러한 관계는 사양을 정할 때도 중요한 역할을 합니다. 알루미늄 주조 공차.
예를 들어, 상형(cope)과 하형(drag)이 각각 일부씩 형성한 주조 원통형 단면을 생각해 보자. 각 단면 간의 횡방향 변위는 접합부에 단차를 발생시킬 수 있다. 분할 면을 가로지르는 높이 치수의 경우, 조립 간극 또한 결과에 영향을 미칠 수 있다.
가공이 필요한 경우, 주조 공차 범위를 감안하더라도 완성된 형상을 확보할 수 있도록 충분한 여유를 남겨두어야 합니다. 전체 평균 치수만 확인하면 국부적인 재료 부족을 간과할 수 있습니다.
핵심 조립체 및 기능성 표면
이별 합의에는 다음 대상에 대한 접근 권한이 포함되어야 합니다. 코어 조립, 위치 조정 및 금형 폐쇄 전 검사. 주형(main pattern)을 쉽게 빼낼 수 있는 위치는 코어(core)를 장착하기 어렵게 만들거나 금형 폐쇄 시 간섭을 일으킬 수 있습니다.
이음 자국은 밀봉면, 결합면 및 노출된 부위의 후속 가공에도 영향을 미칩니다. 주조 상태로 남겨진 표면은 해당 프로파일 및 세정 요건을 직접 충족해야 합니다. 기계 가공된 표면은 허용 가능한 이음 자국과 치수 편차를 제거할 수 있을 만큼 충분한 가공 여유를 확보해야 합니다.
따라서 분할선 선정에는 금형 분리, 코어 조립, 치수 제어 및 가공 요건을 비교하는 과정이 포함됩니다.
모래 주조의 일반적인 주조 각도는 얼마인가요?
외부 표면, 깊은 홈, 좁은 리브 간격은 각각 다른 탈형 조건이 적용됩니다. 따라서 하나의 부품에 여러 개의 탈형각이 사용될 수 있습니다.
다음 값들은 공개된 강철 주조 설계 지침에서 제시하는 일반적인 권장 사항입니다:
| 성형 프로세스 | 주요 기능 | 막대한 자금력 |
|---|---|---|
| 녹색 모래 — 수동 성형 | 1.5° | 2.0° |
| 녹색 모래 — 자동 성형 | 1.0° | 1.5° |
| 비가열 성형 및 쉘 성형 | 1.0° | 1.5° |
출처: SFSA 보충자료 3: 강주물의 치수 정확도, 표 2.1. 이 권장 사항은 강철 주물에 관한 것이며, 알루미늄 모래 주물이나 기타 프로젝트에 대한 보편적인 요구 사항으로 간주되어서는 안 됩니다.
드래프트 지명에 영향을 미치는 요인은 무엇인가요?
가공 깊이는 표면이 인출 방향을 따라 뻗어 나가는 거리를 말합니다. 깊이가 깊은 부위의 경우 접촉 경로가 길어지므로, 패턴 정렬 오차와 국부 마찰이 더 크게 나타납니다.
좁은 오목부와 간격이 좁은 리브로 인해 형상 사이사이에 얇은 모래층이 남을 수 있습니다. 이러한 부분의 지지 조건은 개방된 외부 표면의 조건과 다릅니다. 또한, 패턴의 흠집, 이음매, 코팅 손상 및 마모 역시 동일한 공칭 각도에서 서로 다른 인출 결과를 초래할 수 있습니다.
특정 위치에서 손상이 반복적으로 발생하는 경우, 해당 부위의 형상 패턴과 이완 이동을 검토해야 합니다. 전체적으로 드래프트를 늘리는 것은 근본적인 원인을 제거하지 못한 채 부품의 형상을 변경시킬 수 있습니다.
“표준 초안”과 “최소 초안”은 무엇을 의미하나요?
설계 가이드에 명시된 일반적인 값, 내부 파운드리 규정, 그리고 특정 피처에 적용되는 최소 각도는 각각 다른 목적을 가집니다.
일반적인 수치는 설계의 출발점이 됩니다. 내부 규정은 대개 특정 금형 소재, 성형 장비 및 생산 경험을 반영합니다. 특정 부위에 더 작은 이완각을 적용할 수 있는지 여부는 해당 부위의 실제 이완 성능에 따라 달라집니다.
일부 형상은 코어를 사용하여 성형할 수 있으며, 이를 통해 주형에서 드래프트에 대한 의존도를 변경할 수 있습니다. 그러나 코어는 여전히 제작, 배치 및 제거 과정이 필요합니다. 또한 기존의 코어 박스를 사용할 경우, 개구부 배치와 코어 추출 조건 역시 형상 설계에 제약을 가합니다.
그냥 각도를 늘리면 안 될까요?
각도가 클수록 철수 여유 공간이 더 빨리 확보되지만, 동시에 형상의 높이 방향에 따라 단면 형상의 변화도 더 커집니다.
높은 하우징 벽면의 경우, 이러한 변화로 인해 조립 여유 공간이 줄어들 수 있습니다. 얇은 벽면 구조의 경우, 내부 테이퍼와 외부 테이퍼 간의 관계에 따라 최소 벽 두께가 달라질 수 있습니다. 가공된 표면의 경우, 절삭 경로를 따라 제거될 재료의 양이 달라집니다. 적절한 각도는 성형 조건과 완성된 부품의 형상을 모두 충족시켜야 합니다.
드래프트 각도는 어떻게 계산하나요?
높이와 오프셋을 이용한 각도 계산
일직선 형태의 단면 테이퍼 표면의 경우:
α = arctan(Δ ÷ H)
장소:
- α 이는 초안 각도입니다.
- H 이는 인출 방향을 따라 측정된 높이입니다.
- Δ 는 해당 표면의 양 끝점 사이의 횡방향 편차입니다.
드로우 높이가 50 mm이고 단면 측면 오프셋이 1 mm라고 가정하면:
α = arctan(1 ÷ 50) ≈ 1.15°
계산기를 사용할 때는 역탄젠트 계산 결과가 도(°) 단위로 표시되는지 확인하십시오. 이 예시는 기하학적 각도를 구하는 것이며, 권장되는 공정 설정은 아닙니다.
양쪽 면의 대칭 경사 계산
서로 마주 보는 두 표면의 이각이 동일하고 대칭적일 경우, 총 폭 차이는 양쪽의 변화를 모두 포함합니다.
각 변의 각도는 다음과 같습니다:
α = arctan[총 폭 차이 ÷ (2 × H)]
예를 들어, 높이 50 mm 구간에서 폭이 2 mm 변한다면, 각 면이 1 mm씩 기여하게 됩니다. 각 면의 탈형각은 약 1.15°입니다.
한쪽 면만 테이퍼 처리되어 있거나, 양쪽 면의 각도가 서로 다른 경우에는 각각 따로 계산해야 합니다. 전체 너비 차이를 2로 나누는 것만으로는 이러한 형상을 정확하게 표현할 수 없습니다.
알려진 각도를 이용한 치수 변화 계산
각도와 높이가 주어지면, 한쪽 면의 오프셋은 다음과 같습니다:
Δ = H × tan α
높이 50 mm, 이형각 1°인 경우:
Δ = 50 × tan 1° ≈ 0.87 mm
동일한 각도에서, 높이가 더 큰 형상은 더 큰 횡방향 변위를 일으킵니다. 이 계산은 끝단 치수, 조립 여유, 가공 여분을 평가하는 데 도움이 됩니다.
드래프트는 벽 두께와 가공에 어떤 영향을 미치나요?
하우징의 벽 두께는 내부 표면과 외부 표면 모두에 따라 달라집니다. 내부 형상은 변하지 않은 채 외부 형상이 한쪽 끝을 향해 넓어지면, 그 쪽 끝의 벽 두께가 두꺼워집니다. 반대로, 다른 배치를 적용하면 해당 부위의 단면이 오히려 줄어들 수도 있습니다.
리브도 비슷한 특성을 보입니다. 드래프트로 인해 리브의 끝부분과 뿌리 부분의 두께가 다를 수 있으며, 테이퍼 처리된 리브와 뿌리 필렛이 결합되면 국부적으로 두꺼운 단면이 형성될 수 있습니다. 따라서 단면 검사는 하나의 공칭 벽 두께가 아닌 다양한 높이에 걸쳐 수행되어야 합니다.
설계된 벽면이 나중에 가공을 거쳐 수직면으로 만들어질 경우, 완전한 주조 단면과 최종 단면 사이의 거리도 반드시 확인해야 합니다. 한쪽 끝에는 가공 여유가 충분할 수 있지만, 다른 쪽 끝은 완전히 정리되지 않을 수도 있습니다. 이는 전체적인 치수, 벽면 및 기준면과 조화를 이루어야 합니다. 모래 주조 디자인.
이형선을 줄이고 표면의 자국을 최소화하려면 어떻게 해야 할까요?
이별 절차를 간소화하기
분할선의 복잡성을 줄이는 것은 패턴 단면과 이형 경로 설정에서 시작됩니다. 형상이 허용하는 범위 내에서 불필요한 단차, 방향 전환, 추가적인 패턴 부품을 제거하면 위치 지정, 세척 및 검사가 단순화될 수 있습니다.
그러나 단일 평면 배치를 강제로 적용할 경우, 언더컷이 발생하거나 모래 두께가 얇아지거나, 다른 부분에서 탈형이 어려워질 수 있습니다. 따라서 비교 시에는 눈에 보이는 선의 길이뿐만 아니라 성형 공정 전체를 포괄적으로 검토해야 합니다.
플래시와 불일치 구별하기
플래시와 미스매치는 동일한 분할선 근처에서 발생할 수 있지만, 각각 다른 점검 절차가 필요합니다.
| 주조 표면 상태 | 주요 확인 사항 |
|---|---|
| 이음매를 따라 돌출된 금속 부분을 얇게 다듬으십시오 | 인터페이스 갭, 손상된 이형면, 주입 시 금형 고정 |
| 접합부 양쪽 면의 단면 사이를 연결하는 단 | 부품 위치 파악, 주형 상태, 코프와 드래그의 정렬 |
| 한 곳에서 반복적으로 나타나는 불규칙한 함몰이나 돌출 | 국부적 패턴 상태, 모래 손상, 금형 폐쇄 시 간섭 |
계면부의 느슨한 모래, 마모된 위치 결정 부품, 국부적으로 파손된 금형 표면은 조립에 영향을 미칠 수 있습니다. 주조 결함을 해당 패턴, 금형 및 위치 결정 특징과 연관 지어 분석하면 문제의 원인을 파악하는 데 도움이 됩니다.
세척 및 기계 가공을 통해 무엇을 제거할 수 있나요?
절단 및 연마 공정을 통해 버와 국부적으로 과잉된 금속을 제거할 수 있습니다. 주조 상태 그대로 남겨진 표면의 경우, 세척된 부위에서도 함몰, 단면 형상의 불연속성 또는 과도한 벽 두께 감소가 있는지 점검해야 합니다.
밀봉면, 베어링 접합면 및 정밀 장착면은 일반적으로 지정된 치수와 표면 요구 사항을 충족하도록 가공됩니다. 가공을 통해 허용되는 재고 여유 범위 내에서 분할 자국을 제거할 수 있습니다. 그러나 금형 불일치로 인해 이미 손실된 재료를 보충할 수는 없습니다.
수락 기준은 제조 공정에도 영향을 미칩니다. “플래시 제거”는 주로 세척 결과를 의미합니다. 반면 “눈에 띄는 이형선이 없음”은 이형 위치, 주조 조건, 후속 가공 또는 마감 처리를 포함하므로, 이는 별개의 작업 범위를 나타냅니다.
결론
탈형각과 분할선은 금형에서 패턴을 빼내는 과정, 금형 정렬, 가공 조건에 복합적으로 영향을 미칩니다. 분할선 배치는 탈형 경로, 코어 조립, 중요 치수를 고려해야 합니다. 탈형각 선정 시에는 성형 조건과 그에 따른 형상 변화를 평가해야 합니다. 이음선 부근의 플래시 및 불일치 현상은 설계, 금형 조립, 또는 세척 중 어느 단계에서 수정해야 할지 결정하기 전에 별도로 파악해야 합니다.
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