현대 제조업에서는 높은 정밀도, 우수한 표면 품질, 효율적인 생산성을 갖춘 금속 부품에 대한 수요가 지속적으로 증가하고 있습니다. 전통적인 모래 주조는 비용이 저렴하지만 이러한 엄격한 기준을 충족하는 데 어려움을 겪는 경우가 많습니다. 크로닝 공정이라고도 하는 쉘 몰딩은 이러한 문제를 해결하기 위해 개발된 정교한 주조 기술입니다. 이 글에서는 이 고급 주조법의 공정, 재료, 장점, 단점 및 산업 응용 분야에 대해 살펴봅니다.
쉘 몰딩이란 무엇인가요?
쉘 몰딩 또는 크로닝 공정은 미세 실리카 모래와 열경화성 페놀 수지 바인더의 혼합물로 형성된 얇고 단단한 금형을 사용하는 고급 소모성 금형 주조 방식입니다. 기존의 모래 주조와 달리 이 기법은 재사용 가능한 가열 금속 패턴 를 사용하여 모래-수지 혼합물을 부분적으로 경화시켜 튼튼하고 얇은 껍질을 만듭니다. 이 쉘 몰드는 다음을 생산할 수 있는 능력으로 높이 평가됩니다. 그물 모양에 가까운 캐스팅 높은 치수 정확도 그리고 현저하게 우수한 표면 마감특히 철강 및 주철과 같은 철 금속의 복잡한 부품을 대량으로 제조하는 데 필수적인 공정입니다.
쉘 몰딩 프로세스의 작동 방식
쉘 몰딩은 금형이 얇은 벽으로 된 쉘인 소모성 금형 주조 공정(일반적으로 10~20mm 두께) 레진 코팅 모래로 만든 것입니다. 기본 단계는 다음과 같습니다:
7가지 주요 단계를 보여주는 쉘 성형 공정 흐름도(크로닝 공정): 패턴 준비, 가열 및 코팅, 셸 형성, 여분의 모래 배출, 셸 경화, 스트리핑 및 조립, 붓기 및 냉각.
- 패턴 준비: 재사용 가능한 금속 패턴(일반적으로 주철 또는 강철), 원하는 부품의 모양에 대응하고 수축을 고려하여 두 개의 반으로 만들어집니다.
- 패턴을 가열하고 윤활합니다: 금속 패턴은 다음과 같은 온도로 가열됩니다. 175°C 및 370°C (일반적으로 230°C ~ 260°C) 및 이형제(스테아린산칼슘 등)로 코팅하여 달라붙는 것을 방지합니다.
- 셸 형성(덤핑): 가열된 패턴은 레진으로 코팅된 모래가 들어 있는 덤프 박스에 고정됩니다. 그런 다음 상자를 뒤집으면 열이 수지의 층을 부분적으로 경화시켜 얇고 단단한 껍질을 형성합니다.
- 과도한 모래 배출: 상자를 뒤집으면 느슨하고 경화되지 않은 모래가 떨어져 나가고 반경화 된 껍질만 패턴에 부착됩니다.
- 셸 치료하기: 쉘을 오븐에 넣어 수지를 완전히 경화시켜 최종 강성을 확보합니다(인장 강도 약 2.4 ~ 3.1 MPa).
- 스트리핑 및 조립: 경화된 쉘 반쪽이 배출됩니다. 두 개 이상의 반쪽을 결합(클램핑 또는 접착)하여 완전한 몰드를 형성합니다. 그런 다음 몰드를 플라스크에 넣고 추가적인 강도를 위해 뒷면 재료(모래 또는 금속 샷)로 지지합니다.
- 붓고 식히기: 용융 금속을 금형 캐비티에 붓습니다. 응고 후 쉘을 분리하여 주물을 추출합니다.
쉘 몰딩에 사용되는 재료
- 셸 재료:
- 미세 실리카 모래: 내화 구조를 제공합니다.
- 열경화성 수지 바인더: 가장 일반적으로 페놀 수지 (3% ~ 6% 중량 기준)를 함유하고 있어 경화 시 고강도 바인더 역할을 합니다.
- 패턴 재질:
- 일반적으로 주철 또는 강철 를 사용하여 내구성과 열 순환 저항성을 높였습니다. 흑연은 반응성이 높은 금속에 사용할 수 있습니다.
- 캐스터블 메탈:
- 이 프로세스는 다목적이며 다음 두 가지에 모두 적합합니다. 철 및 비철 금속를 포함합니다: 주물 다리미 (회색, 연성), 스틸 (탄소, 합금, 스테인리스), 알루미늄 합금및 구리 합금 (청동, 황동).
쉘 몰딩의 장점
- 뛰어난 치수 정확도: 견고한 레진 본딩 쉘은 훨씬 더 엄격한 허용 오차를 제공합니다(6인치 이상 ± 0.030인치)가 기존 모래 주조보다 더 많이 사용됩니다.
- 뛰어난 표면 마감: 고품질 마감 처리(약 200~250 RMS), 후처리를 최소화합니다.
- 높은 생산 속도: 이상적인 대상 중간 규모에서 대용량 자동화 기능과 재사용 가능한 금속 패턴으로 인해 생산성이 향상되었습니다.
- 가공 감소: 높은 정확도로 그물 모양에 가까운 부품을 제작할 수 있어 전체 제조 비용이 크게 절감됩니다.
- 긴 패턴 수명: 내구성이 뛰어난 금속 패턴은 여러 번 반복해도 변하지 않습니다.
- 뛰어난 저장 수명: 경화된 쉘 몰드는 무기한 보관할 수 있습니다.
단점 및 제한 사항
- 높은 툴링 비용: 값비싼 금속 패턴으로 인해 다음과 같은 경우 공정이 비경제적입니다. 저용량 실행됩니다.
- 높은 재료비: 열경화성 수지는 기존의 모래 주조에 사용되는 점토 바인더보다 훨씬 더 비쌉니다.
- 크기 및 무게 제한: 일반적으로 다음과 같이 제한됩니다. 중소규모 부품 (일반적으로 30kg 또는 65파운드).
- 연기 및 냄새: 경화 및 타설 중 수지가 분해되면 적절한 환기가 필요합니다.
- 금형 강도: 얇은 셸은 무거운 부품을 주조할 때 외부 지지대가 필요할 수 있습니다.
현대 산업에서의 애플리케이션
쉘 몰딩은 고품질의 반복 가능한 부품이 필요한 분야에서 널리 채택되고 있습니다:
- 자동차 산업: 다음과 같은 중요한 구성 요소에 사용됩니다. 실린더 헤드, 크랭크샤프트, 캠샤프트, 밸브 바디및 변속기 부품.
- 기계 산업: 제조 펌프 하우징, 밸브 구성품, 기어및 베어링 캡.
- 항공우주 및 에너지 분야: 고정밀 부품 및 유체 제어 부품을 생산합니다.
- 의료 장비: 작고 복잡한 컴포넌트 캐스팅.
다른 캐스팅 프로세스와의 비교
쉘 몰딩은 일반적인 주조 방법 사이에서 비용과 정밀도의 균형을 맞추는 전략적 위치를 차지하고 있습니다:
| 기능/프로세스 | 쉘 몰딩 | 녹색 모래 주조 | 투자 캐스팅 | 다이 캐스팅 |
| 금형 유형 | 소모성 얇은 쉘(레진 결합 모래) | 소모성 벌크 몰드(점토 결합 모래) | 소모성 정밀 쉘(세라믹 슬러리) | 영구 금속 금형(다이) |
| 패턴 유형 | 재사용 가능한 금속 패턴 | 재사용 가능한 목재/금속/플라스틱 패턴 | 소모성 왁스/플라스틱 패턴 | 패턴 없음(금형이 금형입니다) |
| 치수 정확도 | 중간-높음 (모래보다 낫다) | 낮음 (가장 정확하지 않음) | 최고 (최고의 정밀도) | 높음 (두 번째로 좋음) |
| 표면 마감 | Good (부드러운) | Poor (러프) | 우수 (가장 부드러움) | 양호/우수 |
| 비용 구조 | 중간-높음 (높은 패턴 비용) | 낮음 (최저) | 높음 (복잡한 프로세스) | 매우 높음 (가장 높은 툴링 비용) |
| 적합한 볼륨 | 중간에서 높음 | 낮음에서 높음으로 | 소규모에서 대규모로 | 매우 높음 |
| 적합한 재료 | 철 및 비철 | 거의 모든 금속 | 거의 모든 금속 | 저융점 금속만 해당(Al, Zn, Mg, Cu) |
주요 비교 포인트:
- 대 녹색 모래 캐스팅: 쉘 몰딩은 높은 툴링 및 재료 비용 대신 다음과 같은 이점을 제공합니다. 뛰어난 정확성, 마감 및 생산성.
- 투자 캐스팅과 비교: 쉘 몰딩은 더 비용 효율적이고 빠르게 의 경우 최종 정밀도가 약간 낮지만 중간 정도의 볼륨을 제공합니다.
- 다이 캐스팅과 비교: 쉘 몰딩은 캐스팅에 필수적입니다. 고융점 금속 (강철과 같은) 다이캐스팅이 불가능한 소재입니다.
결론
쉘 몰딩은 정밀 금속 주조를 위한 기술적으로 성숙하고 효율적인 솔루션입니다. 프로젝트에 치수 정확도와 표면 마감이 엄격하게 요구되는 중대형 부품이 필요한 경우 주조 후 가공 비용을 절감하고 제품 품질을 보장하기 위해 쉘 몰딩이 필수적인 선택입니다.
지금 바로 주조 전문가에게 문의하여 쉘 몰딩이 귀사의 핵심 부품에 정밀하고 비용 효율적인 솔루션을 제공하는 방법을 알아보십시오!
