주물의 치수 정확도에 영향을 미치는 주요 요인

1. 요약

주조품의 치수 정확도는 상호 작용하는 여러 원인의 최종 결과입니다.: 재료 물리학 (수축 & 위상 변화), 프로세스 역학 (붓는 것, 응고), 공구 정밀도 (무늬 & 코어 제작), 디자인 기하학 (섹션 & 특징), 열처리, 취급 및 측정 환경.

이들 중 어느 하나라도 밀리미터를 도입할 수 있습니다. (또는 밀리미터 단위) 주어진 특징에 대한 편차.

디자이너와 주조소의 초기 협업에서 좋은 결과가 나옵니다., 주조된 형상과 가공될 형상의 명시적 할당, 그리고 디자인 규칙의 혼합, 공정 관리 및 검사.

2. 주물의 치수 정확도는 얼마입니까??

주조품의 치수 정확도는 주조 부품의 최종 형상이 공칭 형상과 얼마나 밀접하게 일치하는지를 나타냅니다. (예정된) 엔지니어링 도면 또는 CAD 모델에 지정된 치수.

다시 말해서, 그것은 정도이다. “캐스트 그대로” 모양이 복제된다 “설계대로” 모양.

모든 주조 공정에는 금속 수축이 수반되기 때문에, 열 구배, 금형 왜곡 및 툴링 변수, 주물은 이론적 치수와 완벽하게 일치할 수 없습니다..

대신에, 치수 정확도는 다음을 통해 제어 및 평가됩니다. 공차, 기하학적 컨트롤, 그리고 통계적 측정.

정확도의 표준화: 공차 등급

주조의 치수 정확도는 전 세계적으로 표준화되어 있습니다., 가장 주목할만한:

ISO 8062-1/2/3

• CT (캐스팅 공차) 선형 치수 클래스 — CT1 (매우 높은 정확도) CT16까지 (조잡한).
• GCT (기하학적 주조 공차) 평탄함을 위해, 진원도, 위치, 등.

자주 참조되는 기타 표준

• 에서 1680
• ANSI/ASME Y14.5 (GD를 위한&가공된 기능에 대한 T)
• ASTM A802 (강철 주조 공차)

이러한 프레임워크를 통해 설계자와 주조소는 공차를 명확하게 전달하고 각 프로세스에서 달성 가능한 정밀도를 예측할 수 있습니다..

3. 영향 요인의 상위 수준 분류

1. 재료 고유 - 합금 수축, 위상 변환, 이방성 팽창.
2. 공정 물리학 - 용융 온도, 난류, 충전재, 응고 패턴.
3. 압형 & 금형 — 패턴 정확도, 코어 이동, 금형 이동/침착.
4. 기하학 & 설계 — 단면 계수, 섬, 얇은 벽 vs. 두꺼운 벽.
5. 열의 & 캐스팅 후 처리 — 열처리 왜곡, 응력 해소.
6. 후처리 & 손질 — 가공 순서, 고정 장치 뒤틀림.
7. 측정 & 환경 - 검사 중 온도, 데이텀 안정성.
8. 인간 & 시스템 제어 — 운영자 연습, SPC, 레시피 드리프트.

4. 재료 관련 요소

선형 수축 및 체적 수축

• 무엇: 모든 금속은 액체 → 고체 → 실온에서 냉각될 때 수축합니다.. 선형 수축 (패턴 축척 비율) 차원 변화에 가장 큰 영향을 미치는 요소입니다..
• 일반적인 범위 (예시적인):알루미늄 합금 ~0.6-1.5%, 주철 ~1.0–1.6%, 탄소 & 합금강 ~1.8~2.5%, 구리 합금 ~1.8-2.2%. 실제 값은 합금입니다. & 프로세스에 따라 다름; 주조소에 확인.
• 효과: 명목상의 200 mm 기능 1.2% 수축은 다음과 같이 단축됩니다. 2.4 mm 패턴으로 보상되지 않는 한.

상변환 & 이방성 응고

• 일부 합금 (강, 고Ni 합금) 상 변화를 겪다 (오스테나이트→페라이트/펄라이트/마르텐사이트) 단순한 열수축을 넘어 치수 변화를 더하거나 빼는 것. 방향성 응고로 인해 이방성 수축이 발생할 수 있음.

응고분리 & 핫스팟

• 수지상돌기 간 영역의 요소가 국부적으로 농축/고갈되면 미세구조적 차이가 발생하고 수축이 집중되거나 국부 치수를 변경하는 국부 공동이 생성될 수 있습니다..

완화: 합금 및 용융 제어 지정; 수축률과 패턴 치수는 주조업체에 문의하세요.; 등온/제어 응고 설계 사용.

5. 프로세스 관련 요소

주조 경로 기능

(일반적인 선형 공차로 표시되는 공차 100 mm. 값은 합금에 따라 다릅니다., 기하학 & 파운드리 능력.)

용융 온도 & 과열 상태

• 과열도가 높을수록 유동성이 증가하지만 가스 용해도와 난류가 증가합니다.; 둘 다 잘못 관리하면 수축 다공성이 증가하고 치수 부정확성이 발생할 수 있습니다..

역동성과 난기류 채우기

• 난류는 산화물을 포획합니다., 잘못된 실행 및 콜드 종료 생성; 불완전한 채우기는 효과적인 형상을 변경하고 동결된 쉘이 후속 금속을 구속하므로 부품을 왜곡할 수 있습니다..

게이팅, 상승 & 방향성 응고

• 불량한 게이팅으로 인해 원치 않는 장소에 수축 공동이 발생합니다.. 적절한 라이저 배치는 응고 영역에 금속 공급을 보장하고 최종 형상을 제어합니다..

압력/진공 보조 방법

• 진공 HPDC 또는 저압 충전은 가스 다공성을 줄이고 얇은 형상의 치수 안정성을 향상시킵니다.; 압착 및 반고체 공정으로 수축 효과 감소.

6. 압형 & 무늬 / 핵심 요인

압형, 패턴과 코어는 초기 기하학 주조의 반복성과 체계적인 오프셋을 크게 결정합니다..

잘못된 툴링 관행이나 부적절한 코어 제어로 인해 치수 드리프트가 발생합니다., 핵심 이동, 다운스트림 처리에서 항상 수정할 수 없는 복구 불가능한 왜곡.

패턴 정확도 & 수축 보상

패턴 형상은 모든 수축 및 툴링 오프셋이 적용되는 기준선입니다.. 요점:

• 패턴 스케일링: 패턴은 올바른 방법을 사용하여 크기를 조정해야 합니다. 선형 수축 합금 및 공정에 대한 계수 (다양한 합금/공정에는 다양한 스케일 팩터가 필요합니다.).
• 패턴 공차: 패턴 제작자 공차는 필요한 부품 공차보다 엄격해야 패턴 오류가 주요 변동 원인이 되지 않습니다..
• 체계적인 오프셋: 툴링 왜곡, 패턴 마모 및 고정 장치 오정렬로 인해 반복 가능한 오프셋 생성; 이는 파일럿 실행 중에 측정되고 수정되어야 합니다..

완화: 처음 타설하기 전에 패턴 치수를 문서화하고 확인합니다.; 주조소에 패턴 도면을 제공하도록 요구 (수축 요인을 적용한 경우) 및 초도품 패턴 체크 리포트.

내화물 및 쉘 강도

내화물 시스템 (재료, 슬러리, 레이어 빌드, 두께) 쉘 강성과 열 반응을 제어합니다.. 주요 효과:

• CTE 불일치: 서로 다른 내화물은 열에 따라 다르게 팽창/수축합니다. 이는 붓고 냉각하는 동안 캐비티 크기를 변경합니다..
• 쉘 강성: 얇거나 제대로 결합되지 않은 쉘은 금속정압 하에서 변형됩니다., 돌출 또는 국부적 치수 변화 생성.
• 공정 가변성: 슬러리 믹스, 코팅 기술과 건조/소진 제어는 쉘 밀도와 반복성에 영향을 미칩니다..

완화: 부품의 슬러리 레시피 및 레이어 일정 표준화; 최소 쉘 두께 및 경화 일정 지정; 쉘 무결성 검사 (시각적, 치수) 중요한 부품을 붓기 전에.

핵심 정확도, 핵심 이동 & 핵심 왜곡

코어는 내부 기능과 보어를 찾습니다. 정확성과 안정성이 매우 중요합니다..

일반적인 메커니즘:

• 코어 시프트: 열악한 코어 좌석, 부적합한 코어 인쇄 또는 타설 중 진동으로 인해 코어가 이동함, 구멍 위치 이동.
• 핵심 왜곡: 지원되지 않는, 길거나 얇은 코어는 금속 압력이나 열충격으로 인해 구부러지거나 진동할 수 있습니다., 내부 형상 변경.
• 코어 침식 / 유실: 고속 금속은 약한 코어 표면을 침식할 수 있습니다., 보어 마감 및 치수 변경.

완화: 견고한 코어 프린트와 포지티브 기계적 인터록 설계; 긴 코어에 대한 코어 경도 및 지지대 지정; 주입 속도와 게이팅을 제어하여 제트 침식을 제한합니다.; 필요한 경우 코어 코팅을 사용하십시오..

금형 지원 & 치수 안정성

붓는 동안 금형이나 다이가 지지되는 방식이 치수 일관성에 영향을 미칩니다:

• 다이 편향: 사이클 하에서 금속 다이 열 및 굴곡 — 열 증가 및 클램프 하중은 실행 수명 동안 캐비티 형상을 변경합니다..
• 모래곰팡이 정착: 모래 압축, 배기 및 클램프 압력으로 인해 대형 주물의 금형 이동 또는 스프링백 발생.
• 툴링 마모: 반복적인 사이클로 인해 금속 툴링에 마모 홈과 치수 드리프트가 발생합니다..

완화: 편향을 최소화하기 위한 엔지니어 다이 지지대 및 클램프; 모래 압축 및 바인더 경화 제어; 다이 유지보수 및 재작업 간격 예약; SPC를 통해 치수 드리프트를 모니터링하고 정기적인 도구 검사를 실행합니다..

곰팡이 온도

타설 시 및 응고 시의 금형 온도는 충전에 영향을 미칩니다., 수축 및 잔류 응력:

• 콜드 몰드: 과도한 열 구배로 인해 오한이 발생할 수 있습니다., 오도, 또는 증가된 인장 응력 및 균열.
• 핫 몰드: 과도한 금형 온도는 금형 재료의 팽창을 증가시키고 주조 치수를 변경하고 입자 거칠기를 증가시킬 수 있습니다..
• 열 구배: 고르지 못한 금형 가열로 인해 비대칭 응고 및 변형이 발생합니다..

완화: 금형/다이 예열 및 온도 제어 절차 표준화; 중요한 위치의 다이 온도 모니터링; 열 시뮬레이션을 사용하여 복잡한 부품의 기울기를 예측하고 게이팅/냉각 배치 조정.

7. 설계 & 기하학 요인

단면 두께 변화

• 두꺼운 고립된 부분이 천천히 응고되어 핫스팟과 수축 공동이 생성됩니다.; 얇은 부분은 빠르게 냉각되어 휘어지거나 잘못 작동될 수 있습니다.. 급격한 두께 변화 방지.

섬, 보스, 갈비뼈와 필레

• 대형 보스가 로컬 축소 영역을 만듭니다.; 갈비뼈는 강성에 도움이 되지만 열이 갇히지 않도록 크기를 조정해야 합니다.. 필렛은 응력 집중을 줄이고 금속 흐름을 개선합니다..

길고 얇은 특징과 왜곡

• 길고 가는 섹션 (샤프트, 지느러미) 응고로 인한 변형 및 그에 따른 가공 왜곡에 취약합니다..

DFM 지침: 벽 두께를 균일하게 유지하려고 노력하십시오.; 두께 대신 리브를 사용, 무거운 부분에 피드 경로 추가, 필렛 및 초안 추가.

8. 열 이력 & 캐스팅 후 치료

열처리 유발된 왜곡

• 용액 어닐링, 정상화, 담금질 또는 응력 제거로 인해 치수가 변경될 수 있습니다. 때로는 큰 단면에서 예측할 수 없는 경우도 있습니다.. 담금질은 부품을 휘게 하는 구배와 잔류 응력을 생성합니다..

응고로 인한 잔류 응력

• 빠른 냉각과 제한된 수축으로 인해 기계 가공이나 서비스 중에 완화되는 잔류 응력이 생성됩니다., 기하학 변경 (스프링백).

완화: 열처리 순서를 조기에 지정; 기능 공차가 필요한 열처리 후 기계; 적절한 경우 스트레스 해소를 사용하십시오.

9. 손질, 가공 순서 & 고정 효과

가공 여유 & 순서

• 가공 최종 정확도를 달성하기 위해 재료를 제거합니다.. 시퀀싱 (먼저 가공된 면) 및 조명기는 누적 왜곡을 제어합니다.. 응력이 완전히 완화되기 전에 가공하면 변형이 발생할 수 있습니다..

고정 & 데이텀 참조

• 잘못된 고정 장치 설계로 인해 클램프 왜곡 및 잘못된 측정이 발생함. 기준면과 안정적인 고정장치 사용; 측정 시 오버클램핑을 피하십시오..

패스너 토크 및 조립 응력

• 볼트를 조이면 얇은 부분이 왜곡되고 플랜지 평탄도가 변경될 수 있습니다.. 토크 제한 및 순서 지정.

완화: 가공 순서 정의, 고정 장치 디자인을 권장합니다, 토크 지정 & 조립 지침.

10. 측정, 환경 & 계측 효과

측정 온도

• 금속은 온도에 따라 팽창합니다.. 공통 규칙: 에이 1 °C 변화로 인해 강철/알루미늄의 경우 ~16–25ppm/°C 선형 변화가 발생합니다.; a 500 mm 부분 1 °C ≒ 0.008–0.012 mm - 엄격한 공차와 관련됨.
  항상 표준온도에서 측정 (대개 20 ℃) 또는 보상.

기기 정확도 & 프로브 효과

• CMM 프로브 유형, 스타일러스 길이와 프로빙 전략으로 인해 측정 오류 발생. 얇은 형상의 경우, 프로빙 힘으로 인해 부품이 편향될 수 있음.

데이텀 안정성 & 측정 반복성

• 일관되지 않은 데이텀 선택으로 인해 분산이 발생합니다.. 반복 가능한 데이텀 고정 장치를 사용하고 측정 프로토콜을 정의합니다..

완화: 측정 온도 지정, CMM 전략, 및 승인 기준; 보고된 환경 조건을 갖춘 FAI가 필요합니다..

11. 결론

주조품의 치수 정확도는 단일 요소에 의해 결정되지 않고 다음 요소에 의해 결정됩니다. 재료의 상호 작용, 압형, 프로세스 제어, 및 열적 거동 전체 생산주기 전반에 걸쳐.

패턴 디자인과 수축 보정부터 성형 안정성까지 모든 단계, 합금 선택, 및 응고 조건 - 이해하고 적극적으로 관리해야 하는 잠재적인 변화를 도입합니다..

고정밀 주조에는 다음이 필요합니다.:

• 정확한 패턴과 코어 통제된 수축 허용량으로
• 안정적인 금형 및 쉘 시스템 예측 가능한 열적, 기계적 거동을 갖춘
• 엄격하게 유지되는 프로세스 매개변수 붓는 온도 포함, 금형 온도, 및 게이팅 일관성
• 고품질 재료 열팽창 및 응고 특성이 알려진 경우
• 견고한 검사, SPC, 그리고 피드백 루프 변화를 조기에 감지하기 위해

이러한 요소가 전체적으로 설계되면, 주조소는 엄격한 치수 공차를 일관되게 충족하는 주물을 제공할 수 있습니다., 가공 비용 절감, 조립 적합성 향상, 최종 제품 성능 향상.

궁극적으로, 치수 정확도는 둘 다입니다. 기술적 성취 그리고 프로세스 규율—고급 주조 공급업체와 일반 생산업체를 차별화하는 요소.

 

자주 묻는 질문

치수 정확도에 가장 큰 영향을 미치는 합금 유형은 무엇입니까??

마그네슘 합금 (1.8–2.5% 선형 수축) 치수 편차의 위험이 가장 높습니다., 회주철 (0.8–1.2%) 가장 안정적이다.

샌드 캐스팅으로 높은 치수 정확도를 얻을 수 있습니까??

수지 결합 모래 주조는 ISO에 도달할 수 있습니다. 8062 CT8~10 (100mm 부품의 경우 ±0.3~0.5mm), 중정밀 부품에 적합 (예를 들어, 펌프 하우징).

CT5–7 정확도, 투자 주조 또는 HPDC가 필요합니다.

성형 수축 보상은 어떻게 작동하나요??

합금의 선형 수축률로 인해 금형 크기가 너무 커졌습니다.. 예를 들어, 100mm 알루미늄 (1.5% 수축) 부품에는 101.5mm 금형이 필요합니다. 이렇게 하면 최종 주조물이 100mm로 수축됩니다..

주물에서 휘어짐이 발생하는 주요 원인은 무엇입니까??

고르지 못한 냉각 (예를 들어, 두꺼운 부분은 얇은 부분보다 느리게 냉각됩니다.) 내부 스트레스를 생성, 뒤틀림을 초래하는.

냉철 또는 수냉식을 사용하여 냉각 속도의 균형을 맞추면 변형을 40~50% 줄일 수 있습니다..

후처리가 치수 정확도에 어떤 영향을 미칩니까??

진동 청소를 통해 벽이 얇은 부품을 0.1~0.2mm 정도 휘게 할 수 있습니다., 열처리 온도 편차 (±10°C) 0.1~0.2mm의 치수 변화가 발생할 수 있습니다..

부드러운 청소 (저주파 진동) 정밀한 열처리 제어로 이러한 문제를 완화합니다..