1. 소개
투자 주조, 분실된 왁스 주조라고도 알려져 있음, 수천년 동안 사용되어온 정밀 제조 방법입니다.. 이 과정에는 상세한 왁스 패턴을 만드는 과정이 포함됩니다., 세라믹으로 코팅해서, 그런 다음 왁스를 녹여 틀을 만듭니다..
이 주형에 녹은 금속을 붓습니다., 그리고 일단 굳으면, 세라믹 껍질이 제거되었습니다, 최종 캐스트 구성 요소 공개.
이 공정을 통해 제조업체는 표면 마감이 뛰어난 세부 부품을 생산할 수 있습니다., 이는 정확성과 품질이 가장 중요한 산업에서 특히 중요합니다..
스테인레스 스틸, 내식성으로 유명한, 내구성, 그리고 미적인 매력, 매몰 주조를 위한 인기 있는 재료 선택입니다..
스테인리스강과 인베스트먼트 주조라는 이 두 가지 요소의 조합은 다양한 산업 분야에서 점점 더 선호되고 있습니다., 항공우주부터 의료기기까지, 고정밀 생산 능력으로 인해, 표면 마감이 뛰어나고 재료 낭비가 최소화된 복잡한 부품.
2. 스테인레스 스틸 정밀 주조란 무엇입니까??
정의 및 개요:
스테인레스 스틸 매몰 주조 원하는 부분의 왁스 패턴을 만들어주는 과정입니다, 세라믹 쉘로 코팅, 그러면 왁스가 녹는다., 속이 빈 금형을 남기고. 그런 다음 녹은 스테인레스 스틸을 이 금형에 붓습니다..
금속이 굳어지면, 세라믹 껍질이 제거되었습니다, 최종 캐스트 구성 요소 공개. 이 방법을 사용하면 매우 상세하고 정밀한 부품을 만들 수 있습니다., 복잡한 형상과 고정밀 응용 분야에 이상적입니다..
역사적 발전:
매몰 주조의 뿌리는 고대 문명까지 거슬러 올라갑니다., 중국인과 같은, 누가 그것을 보석으로 사용했는가.
현대적인 공정은 20세기에 개발되었습니다., 재료와 기술의 획기적인 발전으로, 고정밀 부품을 생산하는 신뢰할 수 있는 방법입니다..
20세기 초 스테인리스강의 도입으로 매몰 주조의 능력이 더욱 향상되었습니다., 내식성과 기계적 성질이 우수한 부품 생산 가능.
다른 주조 기술과의 비교:
- 모래 주조: 여기에는 용융된 금속을 모래 주형에 붓는 작업이 포함됩니다.. 인베스트먼트 주조에 비해 정밀도가 낮고 표면 마감이 거칠습니다.. 모래 주조는 대형에 더 적합합니다., 간단한 부품.
- 다이 캐스팅: 고압을 사용하여 용융 금속을 금형에 주입합니다.. 대규모 생산 실행에는 더 빠르고 비용 효율적이지만, 생산할 수 있는 모양의 복잡성이 제한되어 있습니다.. 다이 캐스팅은 대량 생산에 이상적입니다., 복잡성이 낮은 부품.
- 투자 주조: 최고의 정밀도와 복잡한 생성 능력 제공, 복잡한 모양. 특히 높은 수준의 디테일과 표면 마감이 요구되는 중소 규모 생산 및 부품에 적합합니다..
3. 매몰 주조 공정
매몰 주조 공정은 복잡한 금속 부품을 만드는 데 사용되는 매우 정밀한 방법입니다., 특히 스테인레스 스틸로.
이 기술, 분실된 왁스 주조라고도 알려져 있음, 왁스 패턴을 내구성 있는 금속 부품으로 변환하는 몇 가지 세부 단계가 포함됩니다..
매몰 주조 과정에 대한 분석은 다음과 같습니다.:
단계 1: 제품 설계 및 금형 설계
그 과정은 철저한 제품 설계에서부터 시작됩니다, 종종 CAD 소프트웨어를 활용하여 부품의 3D 모델을 생성합니다..
엔지니어는 기능성과 같은 요소를 고려합니다., 힘, 그리고 제조의 용이성. 설계에 따라 금형 구성도 결정됩니다., 이는 부품의 사양을 수용하고 주조 중 적절한 금속 흐름을 보장하도록 맞춤화되어야 합니다..
단계 2: 왁스 패턴 생성 및 검사
디자인이 확정되면, 제조업체는 최종 제품을 복제하는 왁스 패턴을 만듭니다.. 이는 일반적으로 용융된 왁스를 금형에 주입하여 수행됩니다..
각 왁스 패턴은 치수 정확도와 표면 세부 사항을 주의 깊게 검사합니다., 결함이 있으면 최종 캐스트에 직접적인 영향을 미치기 때문입니다..
단계 3: 집회
개별 왁스 패턴이 나무 모양의 구조로 조립됩니다., "스프루"라고 부릅니다. 이를 통해 여러 부품을 동시에 주조할 수 있습니다., 생산 효율성 향상.
패턴을 올바르게 배열하면 주조 중 최적의 금속 흐름과 열 분포가 보장됩니다..
단계 4: 세라믹 몰드 만들기
조립된 왁스나무를 세라믹 슬러리에 담근다., 왁스 패턴을 코팅하는 것. 세라믹 몰드는 여러 층으로 구성되어 있습니다., 용융 금속의 고온을 견딜 수 있을 만큼 두껍고 견고해집니다..
한번 코팅하면, 금형을 가열하여 세라믹 재료를 건조 및 경화시킵니다..
단계 5: 왁스 제거 및 몰드 소성
세라믹 몰드가 굳은 후, 왁스가 녹아서 배출되는 오븐에 넣습니다..
이렇게 하면 왁스 패턴을 정확하게 반영하는 빈 몰드가 남습니다.. 왁스 제거 후, 주형은 소성을 거쳐 세라믹을 더욱 경화시키고 주조할 수 있도록 준비합니다..
단계 6: 녹은 스테인레스 스틸 붓기
세라믹 몰드를 예열하여 스테인레스 용탕을 부을 때 열충격을 최소화합니다.. 강철을 녹는점까지 가열한 다음 금형에 부어 넣습니다..
온도와 주입 기술을 세심하게 제어하여 완전한 금형 충전을 보장하고 디자인의 미세한 세부 사항을 포착합니다..
단계 7: 냉각 및 곰팡이 제거
용강이 냉각되어 응고된 후, 세라믹 주형이 부서져 거친 주조 부품이 드러납니다..
이 단계는 새로 형성된 구성요소가 손상되지 않도록 주의해서 처리해야 합니다..
단계 8: 절단 및 연삭
주조 부품이 스프루에서 분리됩니다., 절단 및 연삭 공정을 통해 여분의 재료가 제거됩니다..
이 단계에서는 거친 가장자리를 매끄럽게 하고 설계 사양을 충족하는지 확인하여 마무리할 부품을 준비합니다..
단계 9: 마무리 손질
최종 주조품은 외관과 성능을 향상시키기 위해 표면 처리를 거칩니다.. 일반적인 마무리 공정에는 연마가 포함됩니다., 열처리, 그리고 코팅.
이러한 처리는 표면 품질을 향상시키고 내식성 또는 강도를 증가시킬 수 있습니다..
4. 스테인레스 스틸 정밀 주조의 장점
스테인레스강 인베스트먼트 주조는 복잡한 금속 부품 제조에 선호되는 방법으로 만드는 몇 가지 장점을 제공합니다.:
- 정밀함과 미세한 디테일
인베스트먼트 주조는 비교할 수 없는 정밀도를 제공합니다., 제조업체는 공차가 엄격한 복잡한 설계를 생산할 수 있습니다.. 이 프로세스는 다른 주조 방법이 종종 놓치는 미세한 세부 사항을 포착합니다.. - 복잡한 모양
제조업체는 복잡한 형상의 부품을 만들 수 있습니다., 내부 공동을 포함하여, 얇은 벽, 그리고 복잡한 곡선, 다른 주조 기술로는 어렵거나 불가능할 것입니다.. - 우수한 표면 조도
인베스트먼트 주조 공정을 통해 원활한 결과를 얻을 수 있습니다., 고품질 표면 마감, 생산 후 가공의 필요성 감소. - 최소한의 재료 낭비
인베스트먼트 주조는 거의 순 모양의 생산을 사용합니다., 이는 프로세스 중에 재료가 거의 또는 전혀 낭비되지 않음을 의미합니다.. 이러한 효율성은 자재비와 환경에 미치는 영향을 모두 줄여줍니다.. - 뛰어난 강도와 내구성
스테인레스 스틸은 탁월한 기계적 특성을 제공합니다., 높은 인장 강도와 같은, 내식성, 그리고 내열성, 혹독한 환경에 적합하게 만들기.
5. 정밀 주조에 사용되는 일반적인 스테인레스강 합금
인베스트먼트 주조는 다양한 스테인레스강 합금을 활용할 수 있습니다., 각각은 애플리케이션에 따라 특정 혜택을 제공합니다.. 가장 일반적인 합금 중 일부는 다음과 같습니다.:
| 오스테나이트계 스테인레스강 | 페라이트계 & 마르텐사이트계 스테인레스강 | 석출경화 (PH) 마르텐사이트계 스테인리스강 | 오스테나이트/페라이트 (듀플렉스) 스테인레스 스틸 |
| 300 시리즈 스테인레스 (ANSI 상당) | 400 시리즈 스테인레스 (ANSI 상당) | 14-4 PH 시리즈 15-5 PH 시리즈 17-4 PH 시리즈 |
2205 시리즈 |
| CF16F (303) CF8 (304) CF3 (304엘) CH20 (309) CK20 (310) CF8M (316) CF3M (316엘) |
CA15 (410) IC 416 (416) CA40 (420) IC 431 (431) IC 440A (440에이) IC 440C (440기음) |
AMS5340
ASTM A 747 CB 7Cu-2 ASTM A 747 CB 7Cu-1 |
X2CrNiMoN22-5-3 |
일반적인 주조 스테인레스 스틸 등급, 특징, 응용
| 등급 | 특징 | 응용 |
| 304 | 오스테나이트계 스테인리스강 8% 니켈 함량, 가정용 및 상업용 모두에 일반적으로 사용됩니다., 스테인레스 스틸 주조에 가장 널리 사용되는 재료입니다..
예를 들어, 304 스테인레스 스틸 주물은 공기 부식이 최소화된 환경에서 우수한 성능을 발휘합니다.. |
의료, 식품 산업, 화학 산업, 기계 장비, 파이프 산업, 자동차 산업, 등. |
| 316 | 또한 Ni 함량이 10%. 더 높은 Ni 함량을 위해, 316 스테인레스 스틸 주물은 스테인레스 스틸 주물보다 내식성이 우수합니다. 304 스테인레스 스틸 주물.
이러한 스테인레스 스틸 주물은 비교적 열악한 공기 조건이나 접촉이 필요한 화학 물질이 있는 해양 환경에 더 적합합니다.. |
소방, 자동차 부품, 해양 하드웨어, 화학적인, 관로, 건설, 장식, 식품 산업, 등. |
| 304엘 / 316엘 | 기계적 성질은 다음과 유사합니다. 304 그리고 316 재료.
L은 더 낮은 탄소 함량을 나타냅니다., 재료를 더 연하게 만드는 것, 용접 성능이 좋다, 더 안정적인 내식성을 가지고 있습니다.. 가격은 같은 등급의 재료보다 높습니다.. |
음식, 화학적인, 의료, 연관, 등. |
| 410 & 416 | 시리즈 400 마텐자이트계 스테인리스강에 속합니다., 강도가 높은 것이 특징, 좋은 처리 성능, 열처리 경도가 높고, Ni를 포함하지 않음, 그래서 내식성이 약해요.. | 자동차 부품, 도구, 칼, 등. |
| 17-4 PH | 17-4 Ni 함량이 3%-5% 그리고 좋은 내식성.
스테인레스 시리즈 중 강도가 가장 높으며 변형이 잘 일어나지 않는 제품이나 부품에 주로 사용됩니다.. |
군대, 의료, 기계 부품, 공작기계, 터빈 블레이드, 등. |
| 2205 | 듀플렉스 스테인레스 스틸 2205, ~와 함께 22% 크롬, 2.5% 몰리브덴, 그리고 4.5% 니켈-질소, 뛰어난 강도를 제공합니다, 충격 인성, 일반 및 국부 응력 부식에 대한 탁월한 저항성. | 스포츠, 펌프 & 밸브 산업, 등. |
그들의 화학 성분
| 등급 | 기음 | 그리고 | 망 | 에스 | 피 | Cr | ~ 안에 | 모 |
| 304 | ≤0.08 | ≤1.00 | ≤2.00 | ≤0.03 | ≤0.045 | 18 ~ 20 | 8 ~ 11 | – |
| 304엘 | ≤0.03 | ≤1.00 | ≤2.00 | ≤0.03 | ≤0.035 | 18 ~ 20 | 8 ~ 12 | – |
| 316 | ≤0.08 | ≤1.00 | ≤2.00 | ≤0.03 | ≤0.045 | 16 ~ 18 | 10 ~ 14 | 2 ~ 3 |
| 316엘 | ≤0.03 | ≤1.00 | ≤2.00 | ≤0.03 | ≤0.045 | 16 ~ 18 | 10 ~ 14 | 2 ~ 3 |
| 410 | ≤0.03 | ≤1.00 | ≤1.00 | ≤0.03 | ≤0.040 | 11 ~ 13.5 | ≤0.6 | – |
| 416 | ≤0.15 | ≤1.00 | ≤1.25 | ≤0.15 | ≤0.060 | 12 ~ 14 | ≤0.6 | – |
| 17-4 ph | ≤0.07 | ≤1.00 | ≤1.00 | ≤0.03 | ≤0.040 | 15.5 ~ 17.5 | 3 ~ 5 | – |
| 2205 | ≤0.03 | ≤1.00 | ≤2.00 | ≤0.03 | ≤0.040 | 21 ~ 24 | 4.5 ~ 6.5 | 2.5 ~ 3.5 |
각 합금의 화학 성분은 내식성과 같은 요소에 영향을 미칩니다., 가공성, 극한 환경에서의 성능, 제조업체가 특정 응용 분야에 맞게 재료를 맞춤화할 수 있음.
6. 스테인레스 스틸 투자 주조의 응용
- 항공우주 산업:
-
- 구성요소: 엔진 부품, 터빈 블레이드, 구조적 구성 요소, 그리고 랜딩기어.
- 이익: 고강도, 내열성, 그리고 정밀도. 이러한 부품은 극한의 조건을 견뎌야 합니다., 매몰 주조를 통해 항공우주 산업의 엄격한 요구 사항을 충족합니다..
- 자동차 산업:
-
- 구성요소: 엔진 구성 요소, 기어, 밸브, 및 구조적 부품.
- 이익: 내구성, 정도, 최소한의 재료 낭비. 인베스트먼트 주조를 통해 경량 제품 생산이 가능합니다., 연비와 차량 성능을 향상시키는 고성능 부품.
- 의료 및 수술 도구:
-
- 구성요소: 고정밀 기기, 수술 도구, 그리고 임플란트.
- 이익: 생체적합성, 내식성, 표면조도가 우수하고. 이러한 부품은 매우 정밀하고 내구성이 있어야 합니다., 투자 주조는 의료 산업의 엄격한 표준을 충족하도록 보장합니다..
- 에너지 및 발전:
-
- 구성요소: 터빈에 사용되는 부품, 발전소, 재생 에너지 시스템.
- 이익: 고온 저항, 내식성, 그리고 긴 서비스 기간. 이러한 부품은 가혹한 조건에서 작동해야 합니다., 인베스트먼트 주조는 필요한 강도와 내구성을 제공합니다..
- 식품 및 음료 산업:
-
- 구성요소: 식품 가공용 내부식성 부품, 펌프와 같은, 밸브, 및 혼합 장비.
- 이익: 위생, 청소하기 쉬운, 그리고 내구성. 스테인레스강 매몰 주조를 통해 이러한 부품은 식품 및 음료 산업의 엄격한 위생 및 안전 표준을 충족합니다..
- 해양산업:
-
- 구성요소: 조선용 주조 부품, 해양 플랫폼, 해양 장비.
- 이익: 내식성 및 내구성이 우수함. 이러한 부품은 가혹한 해양 환경을 견뎌야 합니다., 매몰 주조는 바닷물 및 기타 부식성 요소에 대해 필요한 저항력을 제공합니다..
7. 스테인레스 스틸 정밀 주조의 과제
스테인레스 스틸 인베스트먼트 주조는 상당한 이점을 제공하지만, 몇 가지 과제가 남아있다:
- 높은 초기 비용
금형 설계 및 툴링 비용이 상당할 수 있습니다., 특히 소규모 생산의 경우. 하지만, 이러한 비용은 최종 제품의 정밀도와 품질로 상쇄됩니다.. - 생산 시간 연장
매몰 주조 공정에는 여러 단계가 포함됩니다, 각각 시간과 정확성이 필요함, 전체 생산 일정을 연장할 수 있습니다.. - 복잡한 주조 후 공정
추가 가공, 열처리, 특정 부품 요구 사항을 충족하려면 마무리 단계가 필요할 수 있습니다., 시간과 비용 모두 증가.
8. 정밀 주조의 품질 관리 및 테스트
- 비파괴 테스트 (NDT): 엑스레이와 같은 기술, 초음파 테스트, 자분탐상검사를 통해 내부결함 검출, 다공성과 같은, 포함, 그리고 균열. 이러한 방법은 주조 부품의 무결성과 신뢰성을 보장합니다..
- 치수 정확도 검사: 3차원 측정기를 이용한 정밀 측정 (CMM) 및 기타 계측 도구를 사용하여 주조 부품이 필수 사양 및 공차를 충족하는지 확인합니다..
- 재료 특성 테스트: 인장 강도 테스트, 경도, 최종 제품의 품질과 성능을 보장하기 위해 내식성 및 내식성이 수행됩니다..
이러한 테스트는 의도된 작동 조건에서 부품이 예상대로 작동하는지 확인하는 데 도움이 됩니다..
9. 스테인레스 스틸 정밀 주조의 미래 동향
- 첨단소재: 지속적인 연구 개발을 통해 향상된 특성을 지닌 새로운 스테인리스강 합금이 탄생하고 있습니다., 더 높은 강도와 같은, 향상된 내식성, 그리고 더 나은 가공성.
이러한 첨단 소재는 매몰 주조의 적용 범위를 확장할 것입니다.. - 자동화 및 로봇공학: 매몰 주조 공정에서 자동화 및 로봇 공학의 사용 증가로 효율성이 향상되었습니다., 인건비 절감, 일관성을 강화하고.
왁스 패턴 생성을 위한 자동화 시스템, 세라믹 껍질 형성, 주조 후 마무리 작업이 점점 더 보편화되고 있습니다.. - 지속 가능성: 지속 가능한 관행에 대한 관심이 높아지고 있습니다., 재활용 소재 사용을 비롯해, 에너지 효율적인 프로세스, 환경에 미치는 영향 감소.
매몰 주조 산업은 폐기물을 최소화하는 방법을 모색하고 있습니다., 에너지 소비를 줄이다, 친환경 관행을 채택합니다..
10. 결론
스테인리스강 정밀 주조는 복잡한 금속 부품을 생산하기 위한 가장 신뢰할 수 있고 정밀한 제조 기술 중 하나로 남아 있습니다..
최소한의 재료 낭비로 복잡한 모양을 만드는 능력, 스테인레스 스틸의 우수한 특성과 결합, 항공우주에서 식품 가공에 이르기까지 다양한 산업에서 귀중한 프로세스가 됩니다..
비용 및 생산 시간과 같은 문제가 존재하지만, 지속적인 기술 발전으로 인해 투자가 현대 제조 분야에서 더욱 중요한 역할을 하게 되었습니다..
자주 묻는 질문
큐: 스테인레스 스틸 매몰 주조는 모래 주조와 어떻게 다른가요??
에이: 인베스트먼트 주조는 왁스 패턴과 세라믹 몰드를 사용합니다., 더 높은 정밀도와 더 매끄러운 표면 마감 제공. 모래 주조, 반면에, 모래틀을 사용한다, 덜 정확하고 표면이 더 거칠어집니다.. 인베스트먼트 주조는 복잡하고 정교한 부품에 더 적합합니다., 모래 주조는 대형에 더 적합하지만, 간단한 부품.
큐: 스테인리스강 매몰 주조로 가장 많은 혜택을 받는 산업은 무엇입니까??
에이: 고정밀도가 요구되는 산업, 복잡한, 내구성이 뛰어난 구성 요소, 항공우주와 같은, 의료, 자동차, 에너지, 그리고 해양, 이 방법으로 가장 많은 이익을 얻습니다. 공차가 엄격하고 표면 마감이 우수한 부품을 생산할 수 있는 능력으로 인해 이러한 부문에서 선호되는 선택입니다..
큐: 스테인리스강 매몰 주조의 일반적인 과제는 무엇입니까??
에이: 일반적인 과제에는 금형 및 툴링에 대한 높은 초기 비용이 포함됩니다., 더 긴 생산 시간, 가공 및 연마와 같은 복잡한 주조 후 공정. 이러한 어려움에도 불구하고, 최종 부품의 높은 정밀도와 품질은 종종 투자를 정당화합니다..
큐: 스테인레스 스틸 투자 주조의 품질은 어떻게 보장됩니까??
에이: 비파괴검사를 통해 품질을 보장합니다. (NDT) 행동 양식, 엑스레이, 초음파 검사 등, 내부 결함을 감지하기 위해.
3차원 측정기를 이용한 치수 정확도 검사 (CMM) 강도에 대한 재료 특성 테스트, 경도, 부품이 필수 사양 및 성능 기준을 충족하는지 확인하기 위해 내식성도 수행됩니다..
