본문내용
1. 주조 실무
1.1. 주조의 정의
주조란 액체 상태의 재료를 형틀에 부어 넣어 굳혀 모양을 만드는 방법이다. 각종의 로(furnace)안에서 고철, 선철, 합금철 또는 비철금속 원료를 가열해서 용해하고 적정 성분으로 조정된 쇳물을 모래 또는 금속거푸집 속에 넣은 후 냉각시켜 만드는 것이다. 주조가 된 것을 주물, 응고이후 상태를 주방상태라고 한다.
주조는 금속을 녹여 주형틀에 용해한 것을 주입하여 세밀하고 입체적인 형상, 복잡한 형상 부품 제작에 쓰이는 방법이다. 예를 들면 톱니바퀴, 동전, 반지 등을 쉽게 만들 수 있으며 표면이 깨끗하다는 특징이 있다.
1.2. 주조공정
주조공정은 액체 상태의 금속을 주형에 부어 냉각시켜 금속 제품을 만드는 공정이다. 주형에 금속을 채우고 굳혀 제품의 모양을 만들게 되는데, 이를 통해 복잡한 형상의 금속 부품을 쉽게 제작할 수 있다. 주조 공정은 크게 다음과 같은 단계로 이루어진다.
먼저 용해 작업을 통해 금속을 녹여 액체 상태로 만든다. 고철, 선철, 합금철 등의 금속원료를 로(furnace)에서 가열하여 용해한다. 용해된 금속을 적정 성분으로 조정한 후, 모래 또는 금속 거푸집 속에 주입한다. 금속이 응고되면 주물이 완성되고, 이를 주방상태라고 한다.
이렇게 만들어진 주물은 복잡한 형상을 가질 수 있으며, 치수의 정확도가 높다는 특징이 있다. 또한 대형 제품의 제작이 용이하고, 대량생산이 가능하다는 장점이 있다. 하지만 주조 과정에서 발생하는 매연 및 오염물질로 인해 환경 문제가 발생할 수 있다는 단점도 있다.
주조공정은 제품의 형상, 소재에 따라 다양한 방식으로 이루어지며, 관련 기술의 발전을 통해 지속적으로 개선되어 왔다. 최근에는 3D 프린팅 등 첨단 기술을 활용한 주조 기법도 등장하는 등 주조 기술이 발전하고 있다.
1.3. 주조의 특징
금속을 녹여 주형틀에 용해한 것을 주입하여 세밀하고 입체적인 형상, 복잡한 형상 부품 제작에 쓰이는 주조는 다음과 같은 특징을 가지고 있다.
첫째, 주조는 각종의 로(furnace)안에서 고철, 선철, 합금철 또는 비철금속 원료를 가열해서 용해하고 적정 성분으로 조정된 쇳물을 모래 또는 금속거푸집 속에 넣은 후 냉각시켜 만드는 과정이다. 이를 통해 금속을 녹여 제품의 세밀하고 입체적인 형상, 복잡한 형상을 만들 수 있다.
둘째, 주조로 만든 제품은 표면이 깨끗하다는 장점이 있다. 예를 들면 톱니바퀴, 동전, 반지 등을 쉽게 만들 수 있다.
셋째, 주조는 치수가 세밀하며 정확도가 높다는 특징이 있다. 그러나 주입과정에서 공기나 슬래그가 들어가면 내부결함이 발생할 수 있다.
넷째, 주조는 대형제품을 쉽게 만들 수 있다. 그렇지만 주조를 하면서 매연이나 처리로 인해 환경오염이 발생할 수 있다.
이와 같이 주조는 복잡한 형상의 제품 생산, 치수 정밀성, 대량 생산 등의 장점이 있지만 내부 결함 발생과 환경오염 문제 등의 단점도 있다.
1.4. 주조의 장단점
주조의 장점은 복잡한 형상을 만들 수 있고, 치수가 세밀하며 정확도가 높으며, 대형제품을 쉽게 만들 수 있고, 대량으로 한 번에 생산이 가능하다는 것이다. 반면 단점으로는 소재마다 표면이 매끄럽지 않은 경우가 있고, 공기나 슬래그가 들어가면 내부결함이 발생할 수 있으며, 기계적 특성으로 인장강도와 변형률 등등이 바뀔 수 있고, 주조를 하면서 매연이나 처리로 인해 환경오염이 발생할 수 있다는 것이다.
즉 주조는 복잡한 형상의 제품을 대량으로 정확하게 만들 수 있는 장점이 있지만, 제품 품질과 환경오염 등의 단점도 존재한다고 볼 수 있다.
2. 용해작업
2.1. 용해작업의 정의
용해란 용질과 열을 녹여 용탕 형태를 만드는 것이다. 또한 전기로, 반사로, 도가니로 등등의 용해로로 금속을 녹여 액체 상태로 만드는 것을 말한다. 주조 작업에 필수적인 작업으로, 주괴를 녹인 액체 상태를 주형틀에 넣어 모양을 만들기 위해 사용된다.
용해작업은 주조 제품 생산의 가장 기초적인 공정 중 하나로, 주조를 위해서는 반드시 수행되어야 하는 필수 작업이다. 주조하기 위해 주괴를 용해하여 용탕 상태로 만들고, 이 용탕을 주형틀에 주입하여 제품의 모양을 만드는 것이 용해작업의 핵심이다.
따라서 용해작업은 주조 공정에서 없어서는 안 될 필수적인 작업이라고 볼 수 있다.
2.2. 용해작업의 목적
용해작업은 주조 작업에 없어서는 안 될 필수작업이다. 주괴를 녹인 액체 상태를 주형틀에 넣어서 모양을 만드는 것이 주목적이기 때문이다. 용해작업을 통해 모양과 형태를 만들고 주물을 제작하게 된다.
용해작업의 목적은 크게 두 가지로 볼 수 있다. 첫째, 금속을 녹여 액체 상태인 용탕을 만드는 것이다. 전기로, 반사로, 도가니로 등의 용해로를 사용하여 금속을 녹여 액체 상태로 만든다. 둘째, 이렇게 만들어진 용탕을 주형틀에 주입하여 원하는 형상의 주물을 제작하는 것이다. 주괴를 녹여 주형틀에 부어 굳혀 모양을 만드는 과정이 핵심이다.
즉, 용해작업은 주조 공정에 있어 필수적인 선행 작업으로서, 액체 금속 상태를 만들어 주형틀에 주입하여 원하는 형상의 주물을 제작하는 것이 주된 목적이라고 할 수 있다. 이를 통해 다양한 복잡한 형상의 주물 제품을 생산할 수 있게 된다.
2.3. 용해작업 실습
용해작업 실습은 비철금속 용해설비를 선정하고, 규격에 맞도록 성분을 계산해 재료를 주입, 용해 후 성분과 온도를 조작하고 확인해 안전하게 출탕하여 주입하는 과정을 의미한다. 실습 시 작업장에서 뛰지 않기, 소란스럽게 떠들지 않기, 용탕을 뜰 때 조심히 안전하게 뜨기, 집게를 사용하여 손으로 주물을 만지지 않기, 작업복, 방열앞치마, 방열장갑, 방열화 등 안전장비는 필수로 착용해야 한다. 실습과정은 1) 주형을 뜨는 래들과 주형틀에 이형제를 뿌리고, 2) 용해한곳에서 용탕 위의 슬래그를 제거하여 용탕을 뜨며, 3) 주형틀에 용탕을 주입할 때 넘치지 않게 주입구에 정확하게 주입하고, 4) 주형틀에 용탕 주입 후 응고된 다음 주형틀을 해체하여 주물을 꺼내는 것이다. 이를 통해 용해작업의...
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