소개글
"주형제작법과 주조방안에 대해"에 대한 내용입니다.
목차
1. 주조(鑄造)용 합금
1.1. 동합금(銅合金)
1.1.1. 황동(黃銅)
1.1.2. 청동(靑銅)
1.2. 경합금(輕合金)
1.2.1. 알루미늄합금
1.2.2. 마그네슘합금
1.2.3. 아연합금
1.2.4. 니켈합금
2. 주강(鑄鋼)
3. 목재(木材)의 제재법과 방부법
3.1. 제재법(製材法)
3.2. 방부법(防腐法)
4. 목형 제작상의 주의사항
4.1. 수축여유(收縮餘裕)
4.2. 가공여유(加工餘裕)
4.3. 목형구배(木型勾配)
4.4. 모따기(面取)
4.5. 덧붙임(stop off)
4.6. 코어프린트(core print)
5. 주물사(鑄物沙)의 노화(老化)및 재생처리
5.1. 주물사의 노화
5.2. 주물사의 재생처리
6. 주조방안시 고려사항
6.1. 탕구계(湯口系)
6.2. 탕구계의 설계
6.3. 주입시간(注入時間)
6.4. 압상력(壓上力)
6.5. 냉각쇠(冷金)
7. 주물사 시험방법
7.1. 강도 시험
7.2. 입도(粒度) 시험
7.3. 통기도(通氣度) 시험
7.4. 성형성 시험
7.5. 경도(硬度) 시험
7.6. 수분함유량 시험
7.7. 내화도(耐火度) 시험
8. 무기점결재(無機粘結劑) 유기점결재(有機-)
8.1. 무기질 점결재
8.2. 유기질 점결재
8.3. 그밖의 점결제
9. 예제
9.1. 예제 1
9.2. 예제 2
9.3. 예제 3
9.4. 예제 4
10. 참고 문헌
본문내용
1. 주조(鑄造)용 합금
1.1. 동합금(銅合金)
1.1.1. 황동(黃銅)
황동(黃銅)은 구리에 아연을 첨가한 합금으로, 아연의 함유량에 따라 인장강도와 연신율이 달라진다. 황동은 주조성이 청동에 비해 우수하지만 내식성은 떨어진다.
황동은 구리에 아연을 첨가하여 만든 합금이다. 아연의 함량에 따라 황동의 기계적 특성이 달라진다. 아연의 함량이 높을수록 황동의 인장강도와 연신율이 증가한다.
황동의 주조성은 청동에 비해 우수하다. 이는 아연이 구리의 주조성을 향상시키기 때문이다. 반면 황동의 내식성은 청동에 비해 떨어진다. 이는 구리에 비해 아연이 산화되기 쉽기 때문이다.
따라서 황동은 내식성이 중요하지 않은 분야, 예를 들어 장식품이나 악기 부품 등에 주로 사용된다. 또한 주조성이 우수하여 복잡한 형상의 주물 제작에 적합하다.
1.1.2. 청동(靑銅)
청동(靑銅)은 구리(銅 |Cu)에 주석(錫 |Sn)을 첨가한 합금으로, 황동에 비해 내식성(耐蝕性)과 내마멸성(耐磨滅性)이 좋다. 청동은 주조성(鑄造性)이 황동에 비해 나쁘지만 주물제품의 기계적 성질이 우수하기 때문에 베어링, 밸브, 기어 등의 재료로 널리 사용된다.
청동을 용해할 때 탈산제(脫酸劑)로서 소량의 인(燐 |P)을 첨가하면 인청동이 되는데, 이는 경도, 내마멸성, 내식성이 더욱 좋아 특수한 용도로 이용된다. 예를 들어 황동에 비해 내식성이 좋아 해수 중에서 많이 사용되며, 집기류, 장식품 등의 재료로 사용된다.
청동 주물제품은 황동에 비해 주조성이 다소 나쁘지만, 기계적 성질이 우수하여 정밀한 주물품 제작에 많이 사용된다. 또한 청동은 황동보다 연성과 인성이 우수하여 가공성이 좋다. 따라서 청동 주물품은 주로 장식용품, 도자기 제조용 금형, 정밀 기계부품 등에 사용된다.황동과 비교하여 청동의 특징을 정리하면 다음과 같다. 첫째, 내식성과 내마멸성이 우수하다. 둘째, 기계적 성질이 우수하여 정밀한 주물품 제작에 활용된다. 셋째, 연성과 인성이 좋아 가공성이 높다. 넷째, 주조성이 황동에 비해 다소 떨어진다. 이러한 특성으로 인해 청동은 주로 장식용품, 기계 부품, 금형 등의 재료로 사용된다.
청동은 주철이나 강철에 비해 용융점이 낮고 유동성이 좋아 복잡한 주물품 제작에 유리하다. 또한 열처리를 통해 기계적 성질을 향상시킬 수 있어 정밀 기계부품에 널리 사용되고 있다. 현대에는 컴퓨터, 전자 기기 등의 부품에도 청동이 사용되고 있다.
최근에는 고강도 청동 합금 개발에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 합금 원소 조성의 최적화, 용해 및 주조 공정의 개선, 열처리 기술 향상 등을 통해 청동의 기계적 성질과 내식성을 더욱 향상시키려는 노력이 이루어지고 있다. 이를 통해 청동의 응용 범위가 더욱 확대될 것으로 기대된다.
1.2. 경합금(輕合金)
1.2.1. 알루미늄합금
알루미늄합금은 철강 및 구리합금에 비해 용융점이 낮고 비중이 작으며 강도가 비교적 크다. 그러나 응고 시 수축이 크고 가스를 흡수하여 기공이 많이 발생하는 단점이 있다. 알루미늄합금은 성분에 따라서 구리계, 규소계, 아연계 등으로 나누어지고 그 종류도 다양하다.
알루미늄합금은 비중이 약 2.7~3.0으로 다른 합금에 비해 가볍기 때문에 주로 항공기, 자동차, 전기기기 등의 경량 부품에 사용된다. 특히 자동차 산업에서는 연비 향상을 위해 엔진 블록, 휠, 현가 장치 등의 부품에 알루미늄합금을 적용하고 있다.
알루미늄합금은 대표적으로 구리계, 규소계, 아연계 합금으로 구분된다. 구리계 합금은 내식성과 기계적 성질이 우수하여 구조용이나 장식용으로 널리 사용되며, 규소계 합금은 주조성이 우수하여 복잡한 형상의 주물 제품에 적합하다. 아연계 합금은 다이캐스팅용으로 많이 사용되며, 자마크(ZA-8) 합금이 대표적이다.
최근에는 알루미늄 합금의 강도와 내식성 향상을 위해 새로운 합금 개발이 활발히 진행되고 있다. 대표적으로 Al-Li 합금, Al-Mg-Si 합금, Al-Cu-Mg 합금 등이 개발되어 항공기, 우주 산업 등에 적용되고 있다. 이들 합금은 기존 합금에 비해 비강도가 높고 내식성이 우수하여 경량화와 고성능화에 기여하고 있다.
또한 알루미늄 합금 주조기술의 발전으로 치수 정밀도와 표면 품질이 향상되어 점점 더 다양한 분야에 활용되고 있다. 특히 다이캐스팅 기술의 발전으로 복잡한 형상의 제품 제조가 가능해졌으며, 3D 프린팅 기술의 접목으로 주조 공정의 혁신이 일어나고 있다.
1.2.2. 마그네슘합금
마그네슘합금은 금속재료 중에서 가장 가벼운 합금이다. 마그네슘(magnesium)은 공업용 금속 중 가장 가벼운 재료로, 비중이 약 1.7~2.0 정도이다. 마그네슘은 진동 흡수 능력이 뛰어나기 때문에 무게가 가벼운 구조용 부품이나 비구조용 제품에 널리 사용된다.
마그네슘합금은 알루미늄합금보다 더 가볍고 절삭성이 우수하여, 비행기나 자동차 부품 등에서 큰 강도가 요구되지 않는 곳에 주로 사용된다. 마그네슘합금은 알루미늄합금과 비교했을 때 고유 강도가 높고 진동 흡수성이 뛰어나다는 장점이 있다. 하지만 내식성이 약하고 전기화학적 부식에 취약하다는 단점도 있다.
마그네슘합금은 합금 원소에 따라 다양한 종류가 있다. 대표적인 마그네슘합금으로는 마그네슘-알루미늄(Mg-Al) 계열, 마그네슘-아연(Mg-Zn) 계열, 마그네슘-레어어스(Mg-RE) 계열 등이 있다. 이 중 마그네슘-알루미늄 합금은 주조성과 기계적 성질이 우수하여 가장 널리 사용되고 있다.
최근에는 마그네슘합금의 내식성을 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행 중이다. 합금 성분에 미량의 희토류 원소를 첨가하거나 표면처리 기술을 적용하는 등의 방법으로 마그네슘합금의 내식성을 개선하고자 노력하고 있다. 또한 마그네슘합금의 비강도를 더욱 향상시키기 위한 연구도 이루어지고 있다.
종합하면, 마그네슘합금은 경량성, 진동 흡수성 등의 장점으로 인해 항공기, 자동차, 전자기기 등 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 앞으로도 그 응용범위가 더욱 확대될 것으로 기대된다.
1.2.3. 아연합금
아연합금은 아연(Zn)을 주체로 하는 경합금(輕合金)이다. 아연합금은 전신재(展伸材)로는 실용되지 않고 다이캐스팅용 합금으로만 사용된다. 대표적인 아연합금인 자마크(zamark)는 아연에 4% 알루미늄, 1% 구리, 0.05% 마그네슘을 첨가한 합금이다. 구리를 함유하지 않은 자마크, 1%의 구리를 함유한 자마크, 3%의 구리를 함유한 자마크 등 세 종류의 자마크 합금이 있다.
아연합금은 비중이 낮고 주조성이 우수하여 자동차, 타자기, 컴퓨터 등의 부품 재료로 널리 사용된다. 특히 가볍고 절삭성이 좋아 무게가 중요하지 않은 비구조용 부품 제조에 적합하다. 또한 내식성이 우수하여 화학설비 및 공업용 부품 등에도 활용된다. 하지만 강도가 다른 경합금에 비해 상대적으로 낮은 단점이 있다.마그네슘합금은 금속 재료 중 가장 가벼운 마그네슘(Mg)을 기본으로 하는 합금이다. 마그네슘은 비중이 1.7~2.0으로 철강이나 구리합금에 비해 매우 가볍다. 또한 진동 흡수 능력이 뛰어나 구조용 및 비구조용 제품 제조에 널리 사용된다.
마그네슘합금은 알루미늄합금보다도 가벼우며 절삭성도 우수하다. 따라서 무게가 중요한 항공기나 자동차 부품 등에 많이 활용된다. 다만 내식성이 낮고 가격이 비싼 단점이 있다. 이를 보완하기 위해 마그네슘합금 표면에 부식 방지 코팅을 하는 경우가 많다.
대표적인 마그네슘합금에는 AZ31B, AZ91D, AM60B 등이 있다. 이들 합금은 각각 알루미늄(Al)과 아연(Zn), 망간(Mn) 등의 성분을 포함하고 있다. 이를 통해 강도, 내식성, 주조성 등의 특성을 개선하고자 한다.
1.2.4. 니켈합금
니켈합금은 니켈을 주성분으로 하는 합금이다. 니켈은 내식성과 내열성이 우수하여 고온 및 부식 환경에서 주로 사용된다. 니켈합금에는 내식성이 우수한 모넬금속과 내열성이 뛰어난 니크롬이 있다.
모넬금속(monel metal)은 니켈이 63%, 구리가 32%, 철이 4%, 망간이 0.5% 정도 함유된 합금이다. 내식성이 매우 우수하여 화학공업용, 선박용 등 부식이 심한 환경에서 사용된다. 구리가 일정량 포함되어 있어 주조성도 양호하다.
니크롬(nichrome)은 니켈이 70%, 크롬이 30% 정도 함유된 합금이다. 내열성이 매우 뛰어나 고온에서의 사용이 가능하여 가열기, 히터 등의 발열체 재료로 널리 사용된다. 또한 내식성도 우수하여 배기가스 등이 유입되는 환경에서도 사용이 가능하다.
이처럼 니켈합금은 내식성과 내열성이 우수하여 화학 공업, 선박, 자동차 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 특히 모넬금속과 니크롬은 대표적인 니켈합금으로 각기 다른 장점을 가지고 있어 산업 현장에서 중요한 역할을 하고 있다.
2. 주강(鑄鋼)
주강(鑄鋼)은 사형(砂型)에 주입하여 처음부터...
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