인베스트먼트 주조는 왁스를 사용하여 패턴 바디, 러너 시스템, 필요한 경우 용해성 왁스 코어를 만드는 고정밀 제조 공정입니다. 다양한 왁스 시스템은 특정 우선순위에 따라 설계되는데, 일부는 복잡한 디테일 복제에 최적화된 반면 다른 일부는 치수 안정성, 패턴 조립 또는 복잡한 내부 캐비티 형성에 중점을 둡니다. 이 문서에서는 인베스트먼트 주조의 원리, 일반적으로 사용되는 왁스의 분류, 부품 요구 사항에 따라 적절한 재료를 선택하는 방법을 살펴봅니다.
인베스트먼트 캐스팅이란?
흔히 로스트 왁스 주조라고도 하는 인베스트먼트 주조는 용융 가능한 재료로 모델을 만들고 여러 층의 내화 재료로 코팅하여 쉘을 형성하는 공정입니다. 쉘이 굳으면 내부 모델을 가열하여 녹여 제거하면 절단선 없이 빈 공간이 생깁니다. 마지막으로 용융 금속을 캐비티에 붓고 냉각 및 응고시킨 후 쉘을 제거하여 고정밀 금속 부품을 얻습니다.
이 공정의 장점은 매우 복잡한 형상, 우수한 표면 품질, 정밀한 치수의 부품을 제조할 수 있다는 점입니다. 항공우주, 의료 기기 및 정밀 기계 분야에서 널리 사용됩니다.
인베스트먼트 주조용 왁스의 분류
산업 생산에 사용되는 왁스는 재료 구성과 기능적 용도에 따라 일반적으로 다음 네 가지 범주로 분류됩니다:
1. 채워진 왁스
채워진 왁스 는 기본 합성 왁스에 일정 비율의 고체 필러 입자(예: 폴리스티렌 또는 유기산 결정)를 추가하여 만든 재료입니다.
- 특성: 필러 입자는 주입 과정에서 용융 또는 수축에 관여하지 않으므로 이러한 왁스는 수축률이 매우 낮고 치수 안정성이 높습니다.
- 애플리케이션: 주로 가스 터빈 블레이드와 같이 치수 공차 요구 사항이 엄격한 중대형 부품 제조에 사용됩니다.
2. 채워지지 않은 왁스
채워지지 않은 왁스 는 고체 입자가 없는 순수 합성 또는 천연 왁스로 구성되어 있습니다.
- 특성: 유동성과 표면 습윤성이 뛰어나 금형 표면의 미세한 질감을 재현할 수 있어 응고 후 매우 매끄러운 마감 처리가 가능합니다.
- 애플리케이션: 일반적으로 보석, 의료용 임플란트 및 높은 표면 평활도가 요구되는 다양한 소형 정밀 부품에 사용됩니다.
3. 수용성 왁스
수용성 왁스 는 물이나 약산성 용액에 녹을 수 있는 특수 기능성 소재입니다.
- 특성: 기계식 코어를 쉽게 제거할 수 없는 복잡한 내부 구멍을 만들기 위해 특별히 설계되었습니다.
- 애플리케이션: 용해성 코어가 먼저 만들어지고 외부 구조가 형성된 후 물에 담가 용해되어 중공 냉각 블레이드와 같은 정밀한 내부 통로가 남습니다.
4. 보조 왁스
보조 왁스는 주로 왁스 패턴의 조립 및 후가공에 사용됩니다.
- 끈적끈적한 왁스: 높은 접착력을 특징으로 하며, 개별 왁스 패턴을 러너 시스템(왁스 트리)에 단단히 연결하는 역할을 합니다.
- 패치 왁스: 질감이 부드러워 왁스 패턴의 미세한 표면 스크래치나 에어홀을 수리하여 주물의 최종 수율을 향상시키는 데 사용됩니다.
왁스 선택을 위한 기술적 고려 사항
실제 생산에서 왁스 선택은 단순한 비용 계산을 넘어 부품 설계 사양에 따른 다차원적인 트레이드 오프입니다. 다음은 핵심적인 기술적 고려 사항입니다:
- 치수 허용 오차 및 수축 제어: 부품의 물리적 치수가 클수록 냉각 중 상변화 수축이 정밀도에 미치는 영향이 더 커집니다. 이러한 경우 충전 왁스의 치수 보정 기능을 우선적으로 고려해야 합니다.
- 내부 공동 구현: 기계적 코어링이 불가능한 곡선형 통로 또는 깊은 구멍이 있는 기하학적 구조의 경우 수용성 왁스의 용해도가 그물 모양에 가까운 형상을 만드는 데 핵심입니다.
- 표면 무결성 요구 사항: 미크론 수준의 표면 정밀도 또는 미적 매력을 추구하는 제품이라면 우수한 습윤성을 가진 언필드 왁스를 사용하면 금형의 미세한 디테일을 최대한으로 재현할 수 있습니다.
- 재료 재활용 및 경제성: 대규모 생산 라인에서 재료의 재생률은 중요한 비용 지표입니다. 비충진 왁스는 순수한 성분으로 인해 재활용 및 정제 공정이 비교적 간단하여 장기적인 운영 비용을 절감하는 데 도움이 됩니다.
결론
왁스 선택은 인베스트먼트 주조 공정의 첫 번째 단계이자 최종 주조품의 품질을 결정하는 기초입니다. 치수 정밀도를 위한 충전 왁스든 복잡한 내부 캐비티를 위한 수용성 왁스든, 각 재료에는 고유한 적용 로직이 있습니다. 제조업체는 왁스 특성을 공정 요건에 과학적으로 일치시킴으로써 생산 워크플로우를 효과적으로 최적화하고 정밀 제조의 전반적인 효율성을 향상시킬 수 있습니다.
인베스트먼트 주조의 성공 여부는 재료와 공정의 완벽한 조화에 달려 있습니다. 생산 요구 사항에 따라 맞춤형 왁스 선택을 권장합니다, 전문 기술 지원을 요청하세요.
