다른 유형의 주조 방법: 완전한 가이드

1. 소개

현대 제조의 역동적 인 환경에서, 캐스팅 유형은 원료를 맞춤형 기계적 특성을 가진 복잡한 구성 요소로 변환하기위한 필수적인 과정으로 남아 있습니다..

자동차 엔진 블록에서 터빈 블레이드 및 치과 임플란트까지, 캐스팅은 확장 성으로 산업을 지원합니다, 저용량의 프로토 타이핑에서 대량 생산에 이르기까지.

글로벌 요구가 경량으로 이동함에 따라, 정도, 지속 가능성, 다양한 캐스팅 방법이 특정 재료에 맞게 진화했습니다, 기하학적, 그리고 경제적 요구.

이 기사는 가장 두드러진 캐스팅 기술에 대한 포괄적이고 비교 분석을 제공합니다., 그들의 기술 메커니즘을 탐구합니다, 경제적 생존력, 환경 발자국, 산업 응용 분야.

2. 캐스팅이란 무엇입니까??

기본 원칙

캐스팅은 가장 오래되고 가장 기본적인 제조 공정 중 하나입니다., 더 많이 데이트 5,000 연령.

그 핵심, 캐스팅은 녹은 금속을 모양의 구멍에 붓는 것 (곰팡이로 표시되는)과 관련하여, 원하는 형태로 냉각하고 굳어집니다..

최종 제품, 일단 고형화되고 추출되면, 정확한 공차 및 표면 사양을 충족시키기 위해 추가 마무리 또는 가공을받을 수 있습니다..

캐스팅의 필수 단계에는 다음이 포함됩니다:

1. 패턴 제작 - 최종 부분의 복제본 생성 (수축 및 가공에 대한 추가가 추가 된 경우가 종종 있습니다).
2. 곰팡이 준비 - 모래를 사용하여 공동 형성, 세라믹, 금속, 또는 거품 재료.
3. 녹고 쏟아져 - 금속을 녹은 상태로 가열하고 곰팡이에 조심스럽게 도입합니다..
4. 응고 및 냉각 - 금속은 액체에서 고체로 전이됩니다, 공동의 모양을 취합니다.
5. 쉐이크 아웃 및 마무리 - 곰팡이에서 고형화 된 주조 제거 및 표면 처리 수행, 청소, 또는 가공.

제조에서 주조의 역할

캐스팅은 프로토 타이핑과 대량 생산에서 중추적 인 역할을합니다.. 복잡한 형상을 처리하는 능력, 다양한 합금, 그리고 광범위한 크기, 몇 그램에서 몇 톤까지,

자동차와 같은 부문에서 매우 귀중합니다, 항공우주, 의료, 그리고 에너지.

• 프로토타이핑: 빠른 캐스팅 기술, 3D 인쇄 금형과 같은, 제품 개발 중에 빠른 반복을 활성화하십시오.
• 양산: 고속 다이 캐스팅 및 연속 캐스팅은 일관된 품질로 수천 개의 구성 요소를 생산할 수 있습니다..

3. 소모품 패턴 캐스팅 방법

제조 중, 소모품 패턴 캐스팅 방법은 유연성으로 인해 널리 사용됩니다., 비용 효율성, 복잡한 형상을 생성하는 능력.

이 방법은 각 캐스팅주기 후에 파괴 된 금형을 사용합니다., 복잡한 디자인 및 가변 생산 실행에 이상적입니다..

아래는이 범주에서 가장 두드러진 기술에 대한 포괄적 인 분석입니다..

모래 주조

프로세스 개요

모래 주조는 가장 전통적이고 널리 사용되는 캐스팅 과정입니다., 추정에 대한 설명 60% 전 세계 모든 금속 주물 중.

패턴 주위에 모래를 포장하는 것이 포함됩니다 (일반적으로 나무 나 금속으로 만들어졌습니다) 금형 공동을 형성합니다.

그런 다음 모래는 수분으로 압축됩니다 (녹색 모래) 또는 화학적 결합제 (수지 결합 또는 굽지 않는)- 쏟아지는 동안 곰팡이 무결성을 유지합니다.

장점:

• 툴링 비용이 낮습니다 프로토 타이핑의 짧은 리드 타임.
• 확장성 소규모 배치에서 대규모 생산.
• 큰 주물을 수용합니다- 일부 무게가 끝났습니다 50 톤.

제한:

• 상대적으로 열악한 표면 마감 및 치수 정확도 (일반적으로 큰 부품의 경우 ± 1.6 mm입니다).
• 높은 노동 입력 및 후 처리 요구 사항.
• 다공성에 대한 감수성, 모래 포함, 그리고 일관되지 않은 냉각 속도.

투자 캐스팅 (잃어버린 왁스 캐스팅)

프로세스 개요

투자 캐스팅 고차원 정밀도 및 표면 품질을 제공합니다.

왁스 패턴, 사출 성형 또는 3D 프린팅으로 제작되었습니다, 내화성 세라믹 재료로 코팅됩니다.

쉘 경화 후, 왁스가 녹았습니다 (따라서 이름은 잃어버린 웨이상입니다), 용융 금속이 구멍에 붓습니다.

장점:

• 우수한 표면 마감 (RA 1.5-3.2 µm) 그리고 타이트한 공차 (길이의 ± 0.1%).
• 적합합니다 복잡한 기하학 및 내부 공동.
• 고성능 합금과 호환됩니다 (예를 들어, Inconel, 코발트-크롬).

제한:

• 쉘 준비로 인한 더 높은 비용 및 더 긴 리드 타임.
• 일반적으로 아래의 부품으로 제한됩니다 30 kg 쉘 강도로 인해.
• 제대로 제어되지 않으면 쉘 크래킹 및 세라믹 포함.

잃어버린 거품 캐스팅

프로세스 개요

잃어버린 거품 캐스팅 전통적인 왁스 패턴을 a로 대체합니다 폴리스티렌 거품 모델.

폼 패턴은 플라스크 내에서 미지의 모래에 내장되어 용융 금속과 접촉하면 기화됩니다., 깨끗하게 떠납니다, 완성 된 캐스팅.

장점:

• 코어가 필요하지 않습니다, 단순화 금형 제작.
• 우수합니다 복잡한, 원피스 주물 (예를 들어, 엔진 블록).
• 환경 적으로 유익합니다: 폼은 완전히 기화됩니다, 최소 잔류 물을 남겨 둡니다.

제한:

• 폼 패턴의 기계적 강도가 낮을수록 취급에 영향을 줄 수 있습니다.
• 프로세스 제어가 중요합니다. 부족한 코팅 또는 압축이 결함으로 이어질 수 있습니다..
• 알루미늄 주조에서 더 흔합니다; 고유 한 합금에는 덜 일반적입니다.

석고 및 세라믹 곰팡이 주조

프로세스 개요

이 기술은 틈새 시장이지만 작은 부분에 대한 매우 정확한 대안입니다..

패턴은 석고에 내장되어 있습니다 (석고 기반) 또는 세라믹 슬러리. 금형이 설정되고 경화되면, 수분을 제거하기 위해 가열됩니다, 그런 다음 녹은 금속으로 채워집니다.

장점:

• 높은 차원 정밀도와 우수한 표면 마감.
• 미세한 디테일과 얇은 벽을 주조 할 수 있습니다. 0.5 mm.
• 복잡한 부품의 프로토 타이핑 및 저용량 생산에 적합합니다.

제한:

• 제한 더 작은 구성 요소 곰팡이 취약성으로 인해.
• 곰팡이 건조 및 번 아웃에는 연장 된 리드 타임이 필요합니다.
• 수분 감도 및 열전 전도성은 재료 호환성을 제한 할 수 있습니다..

4. 영구적 인 방해 및 압력 중심 주조 방법

영구적 인 방해 및 압력 중심 주조 방법 더 높은 정밀도에 대한 수요를 해결합니다., 더 나은 반복성, 생산 효율성 증가.

이 방법은 여러 캐스팅주기를 견딜 수있는 내구성 곰팡이 (강철 또는 흑연으로 제작)를 사용합니다.,

자동차에 이상적입니다, 항공우주, 그리고 치수 정확도와 기계적 강도가 중요한 전자 산업.

다이 캐스팅

프로세스 개요

다이 캐스팅 용융 금속이 강철 금형으로 강제되는 고압 주조 방법입니다. (죽는다) 고압하에, 일반적으로 범위 70 에게 700 MPA.

두 가지 주요 유형의 기계가 사용됩니다: 핫 챔버 (아연과 같은 저하 합금의 경우) 그리고 냉기 (알루미늄의 경우, 마그네슘, 및 구리 합금).

장점:

• 탁월한 차원 정확도 (최대 ± 0.02 mm의 공차).
• 높은 생산 속도- 업 1,000 시간당 샷 일부 응용 프로그램에서.
• 매끄러운 표면 (RA 1.5-3.0 µm) 모임 후를 줄이거 나 제거합니다.
• 적합합니다 얇은 벽, 대량 부품.

제한:

• 높은 초기 다이 비용, 일반적으로 $10,000- $ 100,000+, 소규모 생산 실행의 타당성을 제한합니다.
• 다공성은 빠른 응고로 인한 문제입니다.
• 제한 비철 합금.

중력 다이 캐스팅

프로세스 개요

중력 다이 캐스팅에서 (도 알려져 있습니다 영구 곰팡이 주조), 용융 금속은 중력의 힘 아래에서 재사용 가능한 금속 금형에 붓습니다..

다이 캐스팅과 달리, 외부 압력이 적용되지 않습니다, 더 부드러운 과정으로 만듭니다 중간 규모 생산.

장점:

• 재사용 가능한 금형은 더 잘 제공됩니다 치수 일관성 모래 주조보다.
• 더 미세한 곡물 구조로 인한 소모품 대형 방법에 대한 기계적 특성 향상.
• 압력 다이 캐스팅에 비해 장비 비용이 낮습니다.

제한:

• 제한 간단한 중등도 기하학.
• 얇은 벽 또는 복잡한 내부 기능에 적합합니다.
• 사이클 시간은 고압 다이 캐스팅보다 길다.

저압 주조

프로세스 개요

저압 주조에서, 용융 금속은 제어 압력 (0.02–0.1 MPa) 봉인 된 도가니 아래에서.

이 상향 충전물은 난기류와 산화물 형성을 최소화하는 데 도움이됩니다.

장점:

• 다공성 감소 통제 된 응고로 인한 기계적 강도 향상.
• 캐스팅에 적합합니다 얇은 벽과 단단한 공차가있는 복잡한 모양.
• 압력 압력이 우수한 부품을 생산합니다 자동차 휠 및 서스펜션 부품.

제한:

• 장비는 더 비싸고 프로세스 제어가 필요합니다.
• 주로 제한됩니다 알루미늄 및 마그네슘 합금.
• 곰팡이 설계는 상향 금속 흐름 및 냉각 구배를 설명해야합니다..

영구 곰팡이 주조

프로세스 개요

이것은 중력 다이 캐스팅과 겹치는 더 넓은 범주입니다., 코어 또는 인서트가 사용되는 변형도 포함.

용융 금속이 예열에 붓습니다, 코팅 된 금속 금형, 일관된 특성으로 반복 가능한 주물을 허용합니다.

장점:

• 좋은 치수 정확도 및 표면 마감.
• 피로 저항성 향상 모래 주조와 비교합니다.
• 최대의 곰팡이 수명 100,000 사이클, 재료 및 유지 보수에 따라.

제한:

• 기하학적 복잡성은 소모품 방법에 비해 제한됩니다.
• 초기 툴링 비용은 모래 또는 석고 주조보다 높습니다..

원심 캐스팅

프로세스 개요

이 방법에는 곰팡이를 회전시키는 것이 포함됩니다 (수직 또는 수평으로) 녹은 금속이 부어지는 동안.

원심력은 금속을 분배하고 내 직경을 향해 불순물을 제거합니다..

장점:

• 생산합니다 밀집한, 결함없는 벽 미세한 미세 구조로.
• 원통형 또는 관형 모양에 탁월합니다 파이프, 반지, 그리고 베어링.
• 방향성 응고 기계적 특성을 향상시킵니다.

제한:

• 대칭 부품으로 제한됩니다.
• 정확한 제어가 필요합니다 회전 속도와 부어 속도.
• 장비 비용과 설정 복잡성이 높을 수 있습니다.

연속 캐스팅

프로세스 개요

주로 사용됩니다 야금 산업, 연속 주조는 용융 금속을 수냉식 곰팡이에 붓는 것, 아래로 이동할 때 단색이 발생합니다 (또는 수평) 일정한 속도로.

이어서 고형화 된 섹션을 길이로 절단합니다.

장점:

• 극도로 높은 처리량 그리고 최소 재료 폐기물.
• 우수합니다 강철, 알류미늄, 구리 빌릿과 슬래브.
• 전통적인 잉곳 캐스팅보다 에너지 소비가 낮습니다.

제한:

• 간단한 단면으로 제한됩니다 슬래브처럼, 막대, 그리고 튜브.
• 초기 설정 비용이 높습니다; 필요합니다 연속 작동.

5. 하이브리드 및 고급 주조 기술

현대식 제조로 인해 점점 더 복잡한 형상이 밀려납니다, 우수한 재료 특성, 환경 의식적인 생산, 전통적인 캐스팅 방법 만 부족할 수 있습니다.

응답으로, 의 스위트 하이브리드 및 고급 캐스팅 기술 등장했습니다, 압력 제어 혁신을 활용합니다, 진공 환경, 재료 과학, 및 첨가제 제조.

이러한 고급 방법은 프로토 타이핑 및 저용량 생산을 변환 할뿐만 아니라 고성능 산업 응용 프로그램에도 통합되고 있습니다..

이 고급 캐스팅 기술 중 가장 영향력있는 것을 살펴 보겠습니다.:

진공 주조

개요

진공 주조, 진공 보조 수지 캐스팅 또는 진공 투자 캐스팅이라고도합니다., 쏟아지는 과정 전 또는 붓기 과정에서 금형 공동에서 공기 및 가스를 제거하는 것과 관련이 있습니다., a 저압 환경 (일반적으로 아래 0.1 MPA) 다공성을 최소화하고 충실도를 향상시킵니다.

장점:

• 다공성을 크게 감소시켰다, 피로 강도 향상 및 밀봉 무결성.
• 우수한 표면 마감 및 치수 정확도 - 반응 항공 우주 터빈 블레이드, 생체 의학 임플란트, 및 고급 전자 제품.
• 캐스팅을 가능하게합니다 반응성 금속 티타늄처럼, 대기 조건 하에서 산화 될 것입니다.

제한:

• 고비 및 공정 제어 비용.
• 제한 소형-중간 부품 크기 진공 챔버 크기로 인해.

캐스팅과 반고 고고 금속 캐스팅을 짜십시오 (SSM)

캐스팅을 짜십시오

이 과정에서, 녹은 금속이 다이에 부어 고압에 닿습니다. (50–150 MPa) 응고하는 동안. 이 압력은 수축 다공성을 제거하고 입자 구조를 개선합니다..

반고체 금속 캐스팅

SSM에는 부분적으로 고형화 된 합금을 주조하는 것이 포함됩니다 (슬러리 단계), 허용 Net-net 자형 흐름 거동 및 미세 구조 제어가 개선 된 생산.

장점:

• 생산합니다 단조와 같은 기계적 특성 캐스트 구성 요소에서.
• 우수합니다 구조적 부분 자동차 및 항공 우주 부문에서.
• 타이트한 공차와 최소한의 휘파선을 달성하여 모임 후 감소합니다.

제한:

• 합금 선택은 제한되어 있습니다 - 알루미늄 및 마그네슘 합금과 공통.
• 복잡한 장비 및 온도 제어 시스템이 필요합니다.

첨가제 보조 캐스팅 (3D 인쇄 금형 및 패턴)

개요

주조 및 첨가제 제조의 수렴 (오전) 전례없는 유연성을 제공합니다.

바인더 제트기 및 입체 조정법과 같은 기술 (SLA) 생산하는 데 사용됩니다 모래 곰팡이, 왁스 패턴, 또는 세라믹 쉘 정밀도와 커스터마이징.

장점:

• 빠른 프로토 타이핑: 곰팡이 생산 시간 감소 70%.
• 허용 복잡한 내부 형상, 적합성 냉각 채널, 토폴로지 최적화 된 디자인.
• 이상적입니다 저용량 및 고도로 맞춤화 된 부품.

응용:

• 항공 우주 괄호, 펌프 하우징, 및 터빈 성분.
• 맞춤형 치과 및 의료 임플란트.

반응성 및 침투 주조

반응성 캐스팅

주로 생산에 사용됩니다 세라믹 매트릭스 복합재 (CMC가 최고입니다),

반응성 주조는 용융 금속과 곰팡이 또는 침윤 세라믹의 화학 반응을 포함합니다., 고성능 재료.

침투 캐스팅

이 기술에서, 녹은 금속은 세라믹 또는 흑연으로 만든 다공성 프리 폼에 침투합니다..

냉각시, 결과는 a 금속 매트릭스 복합재 (MMC) 맞춤형 기계식, 열의, 또는 착용 속성.

장점:

• 활성화 기능적으로 등급이 매겨진 재료 (FGMS)- 다른 섹션의 분기 속성.
• 사용 방어, 핵무기, 항공우주 극단적 인 성능을 요구하는 응용 프로그램.

제한:

• 고도로 전문화되고 비싸다.
• 재료 반응성 및 곰팡이 조성에 대한 엄격한 제어가 필수적입니다..

새로운 트렌드와 혁신

고급 캐스팅의 미래는 디지털 통합, 지속 가능성, 다중 물질 기능. 주요 혁신에는 포함됩니다:

• 실시간 프로세스 모니터링이있는 스마트 캐스팅 AI 및 IoT 센서 사용.
• 하이브리드 AM 캐스팅 워크 플로우 내장 열 조절이있는 금형 인서트 용.
• 녹색 캐스팅 기법, VOC 배출 감소, 생분해 성 결합제 사용.

6. 재료 및 합금 고려 사항

금속 주조의 세계에서, 재료 선택 캐스팅 프로세스 자체의 선택만큼 중요합니다..

그만큼 열 거동, 흐름성, 수축 특성, 반동, 그리고 응고 프로파일 각 합금의는 곰팡이 설계에 직접적인 영향을 미칩니다, 주조 성공률, 및 최종 제품 성능.

이 섹션에서, 우리는 둘 다의 속성을 탐색 할 것입니다 철 및 비철 합금 다른 주조 방법과 어떻게 상호 작용하는지 평가합니다.

철 합금

철 합금, 주로 철과 다양한 양의 탄소 및 합금 요소로 구성됩니다.,

강점으로 인해 중공업 응용 분야를 지배합니다, 내마모성, 비용 효율성.

주철

주철 세분화됩니다 회색, 공작, 가단성 주철, 각각 기계적 성능에 영향을 미치는 다른 흑연 구조를 갖습니다.

• 회색 주철: 플레이크 흑연을 포함합니다; 진동 댐핑 및 압축 강도에 탁월합니다. 엔진 블록 및 기계 기지에서 일반적입니다.
• 연성 주철 (결절): 구형 흑연 결절이 특징입니다; 우수한 인장 강도 및 충격 저항.
• 가단성 철: 열처리 된 흰색 철; 작은 것에 좋습니다, 브래킷 및 커플 링과 같은 내구성 부품.

최고의 캐스팅 방법: 모래 주조 (모든 유형), 원심 캐스팅 (파이프와 부싱 용).

주철

주철, 특히 탄소강, 저금리 강철, 그리고 스테인레스 스틸, 강인성의 유리한 균형을 제공합니다, 용접 성, 그리고 마모에 대한 저항.

• 녹는 점: ~ 1,425–1,540 ° C
• 도전: 높은 수축 및 산화 경향은 정확한 게이팅 및 환기 시스템이 필요합니다..
• 응용: 기어, 광업 장비, 중무 기계.

선호하는 방법: 투자 캐스팅 (정밀도), 모래 주조 (무거운 부품의 경우), 진공 주조 (항공 우주 등급 강).

비철 합금

비철 합금, 알루미늄 포함, 구리, 마그네슘, 아연, 그리고 티타늄, 가볍고 부식 방지 대안을 제공합니다, 특히 자동차에서, 항공우주, 그리고 전자 장치.

알루미늄 합금

알류미늄 우수한 주파수로 인해 가장 일반적으로 주조되지 않은 금속 중 하나입니다., 부식 저항, 저밀도 (~ 2.7 g/cm³).

• 유형: A356, 319, 6061 (Al-Si-MG/합금)
• 속성: 높은 유동성, 낮은 융점 (~ 660 ° C), 좋은 가공 가능성.
• 응용: 엔진 구성 요소, 주택, 구조 프레임.

이상적인 캐스팅 방법: 다이 캐스팅, 중력 다이 캐스팅, 저압 주조, 영구 곰팡이 주조.

마그네슘 합금

마그네슘은 가장 가벼운 구조 금속 (밀도 ~ 1.74 g/cm³) 무게 감소를 위해 자동차 및 항공 우주에서 널리 사용됩니다..

• 제한: 녹는 동안 높은 산화 경향.
• 응용: 전송 케이스, 항공기 부품, 핸드 헬드 전자 장치.

적절한 방법: 고압 다이 캐스팅, 모래 주조 (보호 대기), 진공 다이 캐스팅.

구리 합금

구리-기반 합금, ~와 같은 청동 그리고 놋쇠, 좋은 내마모성과 함께 우수한 열 및 전기 전도성을 나타냅니다..

• 녹는 점: 황동 ~ 900–940 ° C, 청동 ~ 950–1,050 ° C
• 응용: 배관 피팅, 전기 커넥터, 예술적 및 유산 주물.

선호하는 방법: 모래 주조, 투자 캐스팅, 원심 캐스팅 (베어링과 부싱 용).

아연 합금

아연 합금 (좋다) 그들의 가치가 있습니다 우수한 유동성, 얇은 벽 주조 기능, 그리고 낮은 융점 (~ 420 ° C).

• 장점: 복잡한 기하학, 빠른 사이클 시간, 낮은 에너지 소비.
• 응용: 소비자 전자 장치, 자동차 하드웨어, 장식 부분.

최적의 프로세스: 고압 다이 캐스팅.

티타늄 및 고성능 합금

티탄 그리고 합금, ~와 같은 TI-6AL-4V, 그들의 것으로 유명합니다 높은 강도 대 중량비, 부식 저항, 그리고 생체 적합성.

• 녹는 점: ~ 1,670 ° C
• 도전: 높은 반응성은 캐스팅 중에 비활성 환경이 필요합니다.
• 응용: 의료 임플란트, 항공 우주 패스너, 성능 자동차 부품.

권장 방법: 진공 투자 캐스팅, 원심 캐스팅, 세라믹 곰팡이로 반응성 주조.

7. 기술 비교 및 ​​선택 기준

적절한 캐스팅 방법을 선택하는 것은 하나의 크기에 맞는 결정이 아닙니다..

기술 요구 사항에 대한 미묘한 이해가 필요합니다, 경제적 제약, 부분 형상, 재료 호환성, 생산량, 그리고 환경 적 영향.

이 섹션에서, 우리는 주요 캐스팅 방법에 대한 포괄적 인 비교 분석을 제공합니다. 정량화 및 질적 기준

재료 엔지니어를 안내합니다, 디자이너, 그리고 신청에 가장 적합한 프로세스를 선택할 때 조달 전문가.

치수 정확도 및 표면 품질

치수 공차 및 표면 마감은 후 처리 비용을 줄이고 부품 기능을 보장하는 데 중요합니다., 특히 항공 우주에서, 의료, 자동차 부품.

캐스팅 방법	전형적인 공차	표면 마감 (라, µm)
모래 주조	± 1.5–3.0 mm	6.3–25
투자 (잃어버린 왁스)	± 0.1–0.5 mm	1.6–6.3
다이 캐스팅	± 0.1–0.25 mm	1.6–3.2
중력 다이 캐스팅	± 0.5–1.0 mm	3.2–6.3
잃어버린 거품 캐스팅	± 0.25–1.0 mm	3.2–12.5
진공 주조	± 0.05–0.3 mm	1.6–3.2

생산량 및 단가

주조 방법 경제학은 툴링 투자에 크게 의존합니다, 곰팡이 장수, 사이클 시간, 그리고 설정 복잡성.

주조 유형	생산량에 가장 적합합니다	툴링 비용	단가 (대략)
모래 주조	저에서 중간	낮은	보통의
투자 캐스팅	저에서 중간	중간	높은
다이 캐스팅	중간에서 최고	높은	낮은
중력 다이 캐스팅	중간	중간	보통의
저압 주조	중간에서 최고	높은	보통의
3D 인쇄 금형 주조	프로토 타입으로 낮습니다	매우 낮습니다	높은

리드 타임 및 툴링 유연성

마켓 투 마켓은 빠른 반복 및 프로토 타이핑이 필요한 산업에 중요합니다..

• 가장 빠른 설정: 3D 인쇄 금형 및 모래 주조-최소 툴링 또는 캐드 투-파트 워크 플로.
• 가장 긴 설정: 다이 캐스팅 및 투자 주조 - 곰팡이 가공을 요구합니다, 왁스 패턴 툴링, 또는 쉘 빌딩.

기계적 특성 및 결함 감도

기계적 성능은 미세 구조의 영향을받습니다, 다공성, 고정화 제어.

주조 유형	전형적인 결함	강도 잠재력
모래 주조	가스 다공성, 포함	보통의 (치료 후)
투자 캐스팅	수축, 세라믹 포함	높은
다이 캐스팅	다공성, 감기가 닫혔습니다	보통의 (진공으로 개선)
저압 주조	다공성 감소, 조차도 채워집니다	높은
진공 주조	최소한의 다공성	매우 높습니다
캐스팅을 짜십시오	미세한 곡물, 거의 제로 다공성	특별한

에너지 효율과 환경 영향

지속 가능성은 주조 방법 선택에서 점점 더 중요한 요소입니다..

• 에너지 집약적: 다이 캐스팅 (고압 기계), 투자 캐스팅 (하이 템스 가마).
• 에너지 효율: 모래 주조 (낮은 용융율), 3D 인쇄 금형 (물리적 툴링이 없습니다).
• 친환경: 손실 된 거품과 녹색 모래 공정 (재활용 가능한 미디어, 낮은 배출).
• 높은 폐기물 생성: 일회성 금형 사용으로 인한 기존의 소모품 금형 공정.

프로세스 선택 매트릭스

주요 속성을 결합하여 의사 결정을 돕는 단순화 된 매트릭스는 다음과 같습니다.:

8. 캐스팅의 장점

캐스팅의 기본 강점은 그것에 있습니다 복잡한 형상을 생산하는 능력,

광범위한 재료를 수용하십시오, 그리고 프로토 타이핑에서 대량 생산으로 효율적으로 확장하십시오. 아래는 주요 장점에 대한 심층 분석입니다.

복잡한 모양과 설계 유연성

캐스팅의 가장 중요한 장점 중 하나는 복잡한 내부 및 외부 형상을 생산할 수있는 타의 추종을 불허합니다 단일 작업에서.

다음과 같은 복잡한 기능 내부 공동, 얇은 벽, 중공 구조, 그리고 질감이있는 표면 광범위한 2 차 가공없이 달성 할 수 있습니다..

• 예를 들어, 투자 캐스팅 그리고 잃어버린 거품 캐스팅 네트 모양의 정밀도 및 꽉 차 차원 제어로 부품을 생성 할 수 있습니다., 종종 후 처리의 필요성을 줄입니다.
• 터빈 블레이드 및 자동차 실린더 헤드와 같은 복잡한 항공 우주 구성 요소는 복잡한 냉각 채널과 내부 구조로 인해 일상적으로 캐스팅됩니다..

이 설계 자유는 조립 시간을 줄입니다, 재료 폐기물을 최소화합니다, 가능성을 열어줍니다 가벼운 디자인, 특히 비철 및 고성능 합금으로 작업 할 때.

소재의 다양성

캐스팅은 방대한 스펙트럼을 지원합니다 철 그리고 비철 합금, 기계 가공이 어렵거나 불가능한 것들을 포함합니다,

~와 같은 고 탄소 강, 슈퍼 합금, 그리고 반응성 금속 좋다 티탄 그리고 마그네슘.

• 스테인레스 스틸 등급 (304, 316, 2205) 부식 방지 부품을 위해 일상적으로 캐스팅됩니다.
• 알루미늄 및 마그네슘 합금은 가벼운 자동차 및 항공 우주 구성 요소를 주조하는 데 이상적입니다..
• 이국적인 재료와 같은 Hastelloy, Inconel, 그리고 니티 모양 메모리 합금은 고급 진공 또는 투자 기술을 사용하여 캐스트 할 수 있습니다..

이로 인해 일반 목적 응용 프로그램과 다음과 같은 고도로 전문화 된 부문에 이상적인 프로세스 생체 의학 임플란트, 화학적 처리, 그리고 해양 시스템.

크고 소규모 생산에 대한 비용 효율적입니다

캐스팅은 두 가지 모두에 경제적으로 실행 가능합니다 소규모 배치 프로토 타이핑 그리고 대량 생산:

• 을 위한 양산, 과정과 같은 프로세스 다이 캐스팅 빠른 사이클 시간과 자동화로 인해 단위당 비용이 매우 낮습니다..
• 을 위한 짧은 달리기 또는 맞춤형 부품, 모래 주조 또는 3D 인쇄 금형은 유연성을 제공합니다, 낮은 투자 솔루션.

게다가, 능력 부품을 단일 캐스팅으로 통합합니다 조인트와 패스너의 수를 줄입니다, 제품 신뢰성을 향상시키는 동시에 조립 및 검사 비용을 낮추십시오.

확장 성 및 크기 범위

캐스팅은 크기의 부분을 생산할 수 있습니다 작은 정밀 구성 요소 (아래에 10 그램) 에게 몇 톤의 무게가 거대한 구조 부품.

이 확장 성은 대부분의 다른 제조 방법과 비교할 수 없습니다.

• 연속 캐스팅 킬로미터 길이의 강철 빌릿과 슬래브를 생산하는 데 사용됩니다.
• 모래 주조 풍력 터빈에 대한 대규모 구성 요소를 생산합니다, 선박 엔진, 그리고 중장기.
• 원심 캐스팅 오랫동안 사용됩니다, 원활한 파이프와 부싱.

이러한 유연성은 두 가지를 요구하는 산업에 필수 불가결하게 만듭니다 구조적 강도 그리고 기하학적 정밀도 다른 규모로.

높은 재료 활용 및 폐기물 감소

캐스팅은 본질적으로 더 많습니다 물질 효율성 가공과 같은 빼기 방법보다. 거의 네트 모양의 생산은 필요한 원료의 양을 줄이고 스크랩을 최소화합니다..

• ~ 안에 중력 다이 캐스팅 그리고 저압 주조, 신중하게 설계된 게이팅 시스템과 최적화 된 금형 형상이 수율 향상.
• 사용 재활용 가능한 성형 재료 (예를 들어, 모래, 밀랍, 그리고 거품) 그리고 재연 Sprues와 Risers의 재료 효율성을 더욱 향상시킵니다.

CNC 가공과 비교하여, 종종 제거됩니다 50% 원래 주식의, 캐스팅은 일반적으로 발생합니다 위의 재료 활용률 90%.

자동화 및 디지털화와의 호환성

현대 캐스팅 기술은 점점 더 통합되고 있습니다 산업 4.0 관행:

• 자동 금형 처리, 로봇 붓기, 그리고 실시간 프로세스 모니터링 다이 캐스팅과 모래 주조를 훨씬 더 효율적이고 일관성있게 만들었습니다..
• 시뮬레이션 소프트웨어 수축 다공성과 같은 결함을 예측하고 피하는 데 도움이됩니다, 감기가 닫혔습니다, 그리고 오해.
• 첨가제 보조 캐스팅 (예를 들어, 3D 프린트 패턴 및 금형) 리드 타임을 단축하고 새로운 디자인의 빠른 프로토 타이핑을 가능하게합니다..

이 디지털 통합은 더 큰 품질 관리를 보장합니다, 더 빠른 제품 개발주기, 인적 오류율이 낮습니다.

맞춤형 특성을 갖춘 우수한 기계적 성능

많은 캐스팅 과정, 특히 진공 주조, 캐스팅을 짜십시오, 그리고 원심 캐스팅,

허용 정제 된 곡물 구조 그리고 통제 된 응고, 기계적 특성을 향상시킵니다:

• 방향성 응고 터빈 블레이드 캐스팅에서 피로 수명과 고온 저항력을 향상시킵니다..
• 캐스팅을 짜십시오 다공성을 줄이고 강도와 연성이 우수한 고밀도 부품을 초래합니다..
• 캐스트 스테인레스 강은 종종 제대로 처리 될 때 연체 상대의 부식 및 기계적 성능과 일치하거나 초과합니다..

이것은 캐스팅을 이상적으로 만듭니다 부하, 압력 함유, 그리고 온도에 민감합니다 응용 프로그램.

9. 캐스팅의 단점

이 섹션은 기술로부터의 캐스팅의 주요 단점을 간략하게 설명합니다., 간결한, 및 환경 적 관점.

결함 감수성 및 품질 변동성

아마도 캐스팅에서 가장 지속적인 도전은 그것입니다 결함에 대한 감수성, 최종 부분의 무결성과 성능에 크게 영향을 줄 수 있습니다.. 일반적인 결함에는 포함됩니다:

• 다공성 (가스 또는 수축 유발),
• 감기가 닫혔습니다 (불완전한 융합),
• 뜨거운 눈물 (냉각 중 균열),
• 포함 (비금속 오염 물질),
• 오도 그리고 warpage.

이러한 결함은 종종 곰팡이 설계 문제에서 발생합니다, 금속 흐름, 온도 구배, 또는 오염.

제한된 치수 정확도 및 표면 마감 (특정 방법에서)

투자 캐스팅 및 다이 캐스팅과 같은 고정밀 프로세스의 발전에도 불구하고,

많은 전통적인 방법, 특히 모래 주조 그리고 석고 성형- 상대적으로 낮은 차원 정확도 그리고 거친 표면 마감.

• 표면 거칠기 값 녹색 모래 주조 범위입니다 라 6.3 에게 25 µm, 추가 가공이 필요합니다.
• 치수 공차는 종종 더 넓습니다, ~와 함께 It13 to it16 등급이 일반적입니다, 비교 It6 to it8 가공 중.

미세한 표면 질감이 필요한 부품의 경우, 타이트한 공차, 또는 고성능에 적합합니다, 그라인딩 또는 CNC 마감과 같은 보조 작업 종종 피할 수 없습니다, 따라서 비용과 리드 타임이 증가합니다.

툴링 및 곰팡이 비용 (특정 방법)

하는 동안 소모품 대상 프로세스 모래 주조와 마찬가지로 설정하기에는 비교적 저렴합니다,

영구적 인 대역 프로세스 ~와 같은 다이 캐스팅, 저압 주조, 그리고 중력 다이 캐스팅 관련시키다 상당한 선결제 툴링 투자.

• 다이 캐스팅 금형 비용이들 수 있습니다 $10,000 에게 $100,000+, 복잡성과 크기에 따라.
• 도구 제작을위한 리드 시간은 범위입니다 4 에게 12 주, 잠재적으로 신제품 소개를 지연시킵니다.

긴 냉각 및 응고 시간 (크거나 복잡한 주물에서)

열 관리는 또 다른 주요 단점입니다, 특히 대규모 또는 두꺼운 섹션 주물의 경우. 그만큼 응고 과정은 느릴 수 있습니다, 때로는 부품 크기에 따라 몇 시간에서 며칠이 걸립니다., 재료, 그리고 금형 유형.

• 예를 들어, 주물을 초과합니다 1 무게가 톤 내부 응력과 변형을 피하기 위해 곰팡이의 연장 된 주제 시간이 필요할 수 있습니다..
• 고르지 않은 냉각도 도입 할 수 있습니다 잔류 응력, 가공 또는 서비스 중 사용 중 균열 또는 왜곡으로 이어짐.

재료 제한 및 합금 제한

특정 캐스팅 방법입니다 특정 합금에 부적합합니다 녹는 특성으로 인해, 반동, 또는 기계적 요구 사항:

• 다이 캐스팅 일반적으로 제한됩니다 비철 금속 (알류미늄, 마그네슘, 아연).
• 진공 주조 그리고 반응성 금속 주조 값 비싼 장비와 불활성 대기가 필요합니다.
• 탄소 함량이 높은 또는 과도한 합금 요소가있는 재료는 분리 또는 균열 캐스팅 중, 기계적 성능 감소.

뿐만 아니라, 고급 합금 슈퍼 듀플렉스 스테인리스 강 또는 니켈 기반 슈퍼 합금 종종 필요합니다 특수 곰팡이 재료, 예열,

그리고 캐스팅 후 열처리 최적의 결과를 달성합니다, 따라서 생산 복잡성과 비용이 증가합니다.

기계적 특성의 고유 한 제한 (일부 과정에서)

캐스팅은 강하게 생성 될 수 있지만, 내구성있는 부분, 많은 경우에, 캐스트 구성 요소는 기계적 강도가 열등합니다 단조 또는 단조에 비해:

• 캐스트 부품에는 가질 수 있습니다 낮은 연성, 충격 저항이 적습니다, 그리고 피로 수명 감소 곡물 크기로 인해, 포함, 및 미세 분리.
• 캐스트 미세 구조는 종종 필요합니다 광범위한 열처리 인성을 향상시키고 잔류 응력을 제거합니다.

그러므로, 응용 프로그램에서 높은 기계적 신뢰성 가장 중요합니다, 대체 프로세스와 같은 단조, 분말 야금, 또는 단조 재고에서 가공 선호 될 수 있습니다.

10. 캐스팅의 산업 응용

캐스팅은 현대 산업 전역에서 중추적 인 역할을합니다, 까다로운 기계를 충족하는 구성 요소 제공, 열의, 기하학적 요구 사항.

대용량 자동차 부품에서 초고전 항공 우주 및 의료 임플란트까지, 캐스팅 기술의 다양성으로 인해 제조업체는 설계를 최적화 할 수 있습니다., 재료 사용, 그리고 생산 경제학.

이 섹션은 캐스팅이 단순히 관련이없는 주요 산업 부문을 살펴 봅니다., 그러나 필수.

자동차 산업

그만큼 자동차 산업은 전 세계적으로 캐스트 부품의 가장 큰 소비자 중 하나입니다., 경량의 필요성에 의해 구동됩니다, 비용 효율성, 그리고 확장 성.

• 모래 주조 널리 사용됩니다 엔진 블록, 실린더 헤드, 그리고 차동 주택, 크기와 열 성능이 중요한 곳.
  예를 들어, 전형적인 주철 엔진 블록의 무게는 50-100kg이며 IT13 – IT15 범위에서 치수 공차가 필요합니다..
• 고압 다이 캐스팅 (HPDC) 생산에서 지배적입니다 변속기 하우징, 기어 박스, 그리고 브래킷, 특히 알류미늄 그리고 마그네슘 합금,
  유리한 강도 대량 비율과 빠른 사이클 시간으로 인해.
• 잃어버린 거품 캐스팅 점점 더 적용되고 있습니다 복잡한 흡기 매니 폴드 그리고 서브 프레임, 여러 구성 요소의 설계 유연성 및 통합 지원.

항공 우주 및 방어

~ 안에 항공우주, 캐스팅.

• 투자 캐스팅 (잃어버린 왁스) 선택 방법입니다 터빈 블레이드, 사기꾼, 그리고 연료 노즐 ~에 니켈 기반 슈퍼 합금,
  공차의 곳 ± 0.05 mm 우수한 크리프 저항이 중요합니다.
• 진공 주조 생산을 활성화합니다 구조 티타늄 성분, ~와 같은 기체 커넥터 그리고 랜딩 기어 브래킷, 산소 오염 및 다공성을 최소화함으로써.
• 원심 캐스팅 신청서를 찾습니다 회전 링, 물개, 그리고 제트 엔진 라이너, 균일 한 밀도와 입자 방향이 피로 강도를 향상시키는 경우.

항공 우주로 주조하려면 완전히 준수해야합니다 AS9100, NADCAP, 다른 엄격한 인증, 중요한 신뢰성 역할을 강조합니다.

중장비 및 기계

중장비 부문 - 분광, 건설, 농업, 및 에너지-기계적 견고성과 비용 효율성으로 인해 대규모 캐스트 구성 요소에 크게 관련이 있습니다.- 볼륨 중간 생산.

• 녹색 모래와 화학적으로 결합 된 모래 주조 사용됩니다 기어 박스 하우징, 펌프 바디, 그리고 밸브 블록, 일반적으로 회색 또는 연성 철, 진동 감동 및 내 입력으로 인해.
• 영구 곰팡이 주조 적합합니다 디젤 엔진 부품, 유압 부품, 그리고 브래킷, 향상된 표면 품질과 피로 강도가 필요한 경우.
• 주물을 초과합니다 5,000 kg 이 부문에서 일반적입니다, 강력한 금형 처리 시스템과 장기적인 응고 관리가 필요합니다.

OEM은 사내 및 아웃소싱 캐스팅 작업을 모두 활용하여 견고한 환경에서 장비 내구성을 지원합니다..

기름 & 가스 및 석유 화학

석유 및 가스 산업에서, 캐스트 구성 요소는 고압을 견뎌야합니다, 부식성 매체, 그리고 극한의 온도.

• 원심 캐스팅 생산하기 위해 사용됩니다 파이프, 튜브, 그리고 라이너 부식 방지 합금과 같은 이중 스테인리스 스틸 (예를 들어, 2205, 2507).
• 잃어버린 왁스 캐스팅 정확한 것을 제공합니다 밸브 바디, 사기꾼, 그리고 커넥터 ~에 슈퍼 듀플렉스 또는 Inconel, 우수한 구덩이 저항과 기계적 강도를 제공합니다.
• 모래 주조 더 큰 구성 요소에 사용됩니다 웰 헤드 하우징 그리고 해저 매니 폴드.

구성 요소가 충족해야합니다 API, Nace, 그리고 ISO 15156 황화수소 환경에 대한 표준, 결함없는 주물 및 후 프로세스 열 처리의 필요성을 강조.

의료 및 치과 장치

주조는 생체 적합성의 생산을 가능하게합니다, 탁월한 표면 품질과 기하학적 정확도를 가진 환자 별 성분.

• 진공 투자 캐스팅 사용됩니다 정형 외과 임플란트 (고관절 줄기, 무릎 구성 요소) 그리고 수술기구, 일반적으로 316L 스테인레스 스틸, Co-CR 합금, 또는 TI-6AL-4V.
• 첨가제 보조 캐스팅 (3D 인쇄 금형) 빠른 발전을 허용합니다 맞춤형 치과 프레임 워크, 보철물, 그리고 두개 안면 임플란트 개별 CT 스캔을 기반으로합니다.

이 산업은 표면 거칠기에 대한 엄격한 제어를 요구합니다 (라 < 1.6 µm), 다공성, 그리고 만나기위한 오염 FDA, ISO 13485, 그리고 ASTM F75/F136 명세서.

해양 및 조선

선박 환경은 재료에 대한 극단적 인 요구를합니다, 특히 부식 및 충격 저항.

• 모래 주조 그리고 중력 다이 캐스팅 사용됩니다 프로펠러, 방향타 시스템, 그리고 슬리퍼, 종종 청동, 스테인레스 스틸, 또는 Ni-al-Bronze.
• 원심 캐스팅 생산을 활성화합니다 선미 튜브 그리고 샤프트 슬리브, 피로 하중 및 해수 노출을위한 밀도가 높은 구조를 전달합니다.

캐스트 해양 구성 요소는 표준을 충족해야합니다 DNV-GL, ABS, 그리고 로이드의 등록, 서비스 수명이 길고 유지 보수가 최소화됩니다.

소비자 제품 및 전자 제품

눈에 띄지 않지만, 캐스팅은 또한 복잡한 대량 생산을 가능하게하여 소비자 부문에 기여합니다., 비용에 민감한 구성 요소.

• 다이 캐스팅 눈에 띄었다 스마트 폰 프레임, 노트북 힌지, 그리고 카메라 하우징, 어디 아연 그리고 마그네슘 합금 얇은 벽 성능과 탁월한 치수 제어를 제공합니다.
• 투자 캐스팅 사용됩니다 고급 하드웨어, 수도꼭지, 그리고 보석류, 표면 마감과 미세한 세부 사항이 중요합니다.

전자 제품은 높은 열전도율이 필요합니다, EMI 차폐, 디자인 소형화 - 정밀 캐스팅을 통해 해결할 수 있습니다..

11. 캐스팅 대. CNC 가공

가장 기본적인 제조 기술 중 두 가지입니다, 주조 그리고 CNC 가공 종종 생산 수명주기에 교차합니다.

하지만, 그들의 다른 접근법 (물질을 형태로 형성하는 것과 정밀도를 달성하기 위해 재료 제거) - 뚜렷한 장점과 제약을 창출합니다..

디자인 복잡성을 기반으로 최적의 방법을 선택하는 데 비교 강점을 이해하는 것이 필수적입니다., 용량, 재료, 비용, 및 성능 요구 사항.

요약 비교 표

기준	주조	CNC 가공
내부 기능의 복잡성	훌륭한 (특히 투자 캐스팅)	복잡한 툴링없이 제한적입니다
치수 정확도	보통 ~ 높음 (프로세스에 따라 다릅니다)	매우 높습니다 (± 0.01 mm)
표면 마감	보통의 (RA 3.2-25 µm)	훌륭한 (라 < 0.8 µm)
초기 툴링 비용	높은	낮은
생산량 적합성	중간에서 최고	저에서 중간
설정을위한 리드 타임	더 길게 (곰팡이 생산이 필요합니다)	짧은 (빠른 CAD-PART 전환)
재료 폐기물	낮은 (재활용 가능한 초과)	높은 (최대 70% 복잡한 부분을위한 폐기물)
에너지 소비	높은 (용광로)	보통의 (그러나 재료 집약적입니다)

12. 결론

산업이 고효율로 진화함에 따라, 정밀 구동 제조, 주조 방법의 선택은 품질의 균형을 유지해야합니다, 비용, 지속 가능성.

각 프로세스의 미묘한 강점과 한계를 이해함으로써, 모래 주조에서 저압 및 하이브리드 혁신에 이르기까지,

엔지니어와 제조업체는 성능 목표 및 환경 의무에 맞는 정보에 근거한 결정을 내릴 수 있습니다..

디지털 시뮬레이션의 지속적인 발전으로, 첨가제 제조, 및 합금 디자인,

캐스팅의 미래는 적응력에 있습니다, 전통적인 장인 정신을 최첨단 기술과 병합하는 통합 솔루션.

 

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기사 참조：https://www.xometry.com/resources/casting/types-of-casting/