알루미늄 정밀 주조 기능 개요
알루미늄 매몰 주조 탁월한 치수 정확도와 매끄러운 표면 마감으로 복잡하고 거의 그물 모양의 금속 부품을 생산하는 정밀 제조 공정입니다. 이 방법은 다음과 같은 일반적인 치수 공차를 달성합니다. 인치당 ±0.005인치(±0.127mm/mm) 사이의 표면 거칠기 값 Ra 63~125μin(1.6~3.2μm) 주조 상태로 2차 가공 작업을 크게 줄이거나 없앱니다. 이는 다음과 같은 중소 규모 생산에 특히 유리합니다. 50~10,000개 영구 주형이나 다이캐스팅의 높은 툴링 비용이 정당화될 수 없지만 모래 주조에는 필요한 정밀도와 마감 품질이 부족합니다.
일반적인 알루미늄 합금 및 그 응용
유동성, 열간 인열 민감성 및 응고 수축의 차이로 인해 모든 알루미늄 합금이 매몰 주조에 똑같이 적합한 것은 아닙니다. 주조소에서는 일반적으로 단조 합금 등가물보다는 손실 왁스 공정에 최적화된 특정 주조 가능 등급을 표준화합니다.
| 합금 명칭 | 주요 특징 | 인장 강도(ksi) | 일반적인 응용 분야 |
|---|---|---|---|
| A356 / A357 | 우수한 주조성 , 열처리 가능(T6), 내식성 우수 | 38-42 | 항공우주 부품, 자동차 브래킷, 펌프 하우징 |
| A201 / A206 | 최고 강도 , 주조가 까다롭고 엄격한 공정 관리가 필요함 | 60-70 | 고응력 항공우주 구조 부품 |
| A444 / C444 | 우수한 연성, 적당한 강도, 우수한 파괴인성 | 30-35 | 충격 저항이 요구되는 안전 필수 부품 |
| 712 / ZA-27 | 아연-알루미늄 하이브리드, 고밀도 및 내마모성 | 45-55 | 베어링 표면, 견고한 산업용 하드웨어 |
A356-T6은 가장 널리 지정된 합금으로 남아 있으며, 대략 상업용 알루미늄 투자 주조의 70% 주조성, 기계적 특성 및 비용의 균형 잡힌 조합으로 인해. A201과 같은 고강도 합금은 미세 수축 결함을 방지하기 위해 응고 중 진공 보조 주입 및 정밀한 열 관리를 포함한 특수 주조 기능이 필요합니다.
로스트왁스 공정 단계별
패턴 생성 및 조립
이 공정은 알루미늄이나 강철 툴링으로 제작된 사출 성형 왁스 패턴으로 시작됩니다. 이러한 패턴은 추가된 요소를 사용하여 최종 부품 형상을 복제합니다. 1.3~1.7%의 수축 허용량 합금에 따라. 가열된 도구를 사용하여 여러 패턴을 중앙 왁스 스프루에 조립하여 나무 모양의 클러스터를 형성하고, 일괄 처리가 가능합니다. 타설당 부품 10~100개 . 게이트 디자인은 매우 중요합니다. 게이트 크기가 작으면 조기 동결 및 오작동이 발생하고, 게이트 크기가 너무 크면 주조 후 제거 노동력과 재료 낭비가 증가합니다.
쉘 빌딩 및 탈왁스
왁스 어셈블리를 반복적으로 세라믹 슬러리에 담그고 내화성 모래로 치장벽토를 칠하여 다층 쉘을 만듭니다. 일반적인 껍질은 다음과 같이 구성됩니다. 6~9층 , 표면 디테일을 포착하는 미세한 표면 코팅과 구조적 강도를 제공하는 거친 백업 레이어를 사용합니다. 건조 후 껍질은 증기 오토클레이브 또는 플래시 파이어로에 들어갑니다. 150~200°C 왁스를 녹이려고요. 잔여 왁스를 완전히 제거해야 합니다. 미량의 오염이라도 최종 주조 시 가스 다공성과 표면 결함을 유발합니다.
주입 및 주조 후 작업
예열된 쉘은 다음 온도에서 용융된 알루미늄을 받습니다. 700~760°C , 산화물 형성 및 수소 픽업을 최소화하기 위해 종종 진공 또는 불활성 가스 분위기에서 사용됩니다. 응고 및 냉각 후 세라믹 쉘은 진동이나 물 분사를 통해 기계적으로 부서집니다. 띠톱이나 연마 절단 휠을 사용하여 개별 주물을 스프루에서 분리한 후 게이트 스터브를 연삭합니다. T6 Temper가 지정되면 열처리(용체화 숙성)를 실시하며, 8~12시간 총 리드타임을 단축하지만 주조 상태에 비해 항복강도가 40~60% 증가합니다.
제조 가능성을 위한 설계 지침
알루미늄 인베스트먼트 주조를 위한 부품 형상 최적화는 비용이 많이 드는 재설계 및 생산 지연을 방지합니다. 입증된 설계 규칙을 준수하면 일관된 품질이 보장되고 폐기율이 최소화됩니다.
- 벽 두께: 균일한 벽을 유지 2~6mm(0.080~0.250인치) 최소. 급격한 전환으로 인해 핫스팟과 수축 다공성이 생성됩니다. 3:1보다 가파르지 않은 비율의 점진적인 테이퍼를 사용하십시오.
- 필렛 및 반경: 최소한 내부 반경을 적용하십시오. 0.030인치(0.75mm) 모든 날카로운 모서리에. 날카로운 내부 각도는 응고 중에 응력을 집중시키고 뜨거운 찢어짐 위험을 극적으로 증가시킵니다.
- 초안 각도: 인베스트먼트 주조는 다이캐스팅에 비해 최소한의 드래프트가 필요하지만, 1~2° 드래프트 수직 표면의 경우 왁스 툴링에서 패턴 제거가 용이하고 왁스 제거 중 쉘 손상이 줄어듭니다.
- 코어 구멍: 다음보다 깊은 막힌 구멍을 피하세요. 2x 직경 ; 세라믹 코어는 깨지기 쉽고 파손되기 쉽습니다. 접근 가능한 코어 프린트가 있는 스루홀 또는 계단식 보어는 훨씬 더 높은 성공률을 제공합니다.
- 공차 할당: 가장 엄격한 공차를 예약하십시오( ±0.003인치/인치 ) 중요한 기능적 기능에만 해당됩니다. 불필요한 프로세스 제어 및 검사 비용을 피하기 위해 다른 곳에서 표준 ±0.005 in/in을 지정하십시오.
품질 관리 및 결함 예방
알루미늄 인베스트먼트 주조는 특히 항공우주 및 의료 응용 분야의 무결성을 보장하기 위해 엄격한 검증이 필요합니다. 비파괴 검사 방법에는 다음이 포함됩니다. 방사선투과검사(X-Ray) 내부 수축 및 가스 다공성을 위해, 염료 침투 테스트 표면 파괴 균열에 대한 분광학적 분석 AMS/ASTM 사양 내에서 합금 화학을 검증합니다. 통계적 프로세스 제어는 생산 로트 전체의 치수 데이터를 추적합니다. 가능한 프로세스는 위의 Cpk 값을 유지합니다. 1.33 중요한 차원의 경우.
일반적인 결함과 근본 원인에는 난류 주입으로 인한 산화물 주름(필터링된 게이팅 시스템으로 완화), 억제된 수축으로 인한 뜨거운 찢어짐(리깅 설계 개선을 통해 해결), 과열 또는 환기 부족으로 인한 불완전 충진(금형 예열 최적화를 통해 수정)이 포함됩니다. 파운드리 홀딩스와 제휴 NADCAP 또는 AS9100 인증 문서화된 절차가 왁스 주입부터 최종 검사까지 모든 공정 변수를 관리한다는 보증을 제공합니다.
