스퀴즈 주조, 반응고 주형과 원심주조에 대한 설명

스퀴즈 주조와 반응고 주형 주조

흔히 다이캐스팅과 함께 사용되는 두 가지 공정이 있다. 스퀴즈 주조는 용탕이 예열된 하부 다이로 부어지며 상부 다이는 응고가 시작될 때 주형 기공을 만들기 위해 닫히는 주조와 단조가 혼합된 형태다. 이 공정은 다이의 양쪽 부분이 주입이나 사출 전에 닫혀 있는 영구주형 주조와 구별되는 공정이며 혼합 형태의 특성에 따라 액체금속 단조라고도 부른다. 상부다이에 작용하는 압력으로 인해 용탕 금속이 공동을 완전하게 채우게 되어 고표면 정도와 낮은 응고수축이 가능하다.

요구압력은 고형 금속재료의 단조 시 보다 현저하게 낮으며 다이의 사용으로 단조에서 표현하기 힘든 표면의 미세한 부분까지 가공이 가능하다. 스퀴즈 주조는 철계, 비철계금속 모두에 적용이 가능하며 특히 낮은 융점을 가진 알루미늄, 마그네슘 합금 제품에 주로 사용된다. 자동차 부품 등이 주요 적용 대상이다.

반응고 주형 주조는 액상선과 고상선의 중간 온도에서 금속합금의 최종 순형상 혹은 근사 순형상을 제작할 수 있는 공정 중 하나다. 따라서 합금은 슬러리와 같이 고상과 용탕의 혼합형태(머쉬 상태)를 가지게 된다. 유동을 용이하게 하기 위해 혼합물은 용탕이 응고될 때 발생하는 전형적인 수지형태가 아닌 작은 고상 금속 구상체가 액체에 잠겨 있는 형태를 유지해야 한다. 이를 위해 강제로 슬러리를 저어주어 수지상정의 생성을 억제하고 대신 합금의 점도를 감소시키는 구상형태의 생성을 촉진시키는 방법이 사용된다.

 

반응고 주형의 장점

반응고 주형 주조의 장점은 다음과 같다.

1. 복잡한 주물 생산 가능
2. 얇은 부품 벽 두께
3. 정밀한 공차
4. 기공이 없거나 최소화, 다라서 주물의 강도가 높아진다.

여러 가지 현태의 반응고 주형 주조가 실제 공정에 적용되고 있다. 알루미늄 주조 시 틱소캐스팅(thixocasting)과 레오캐스팅(rheocasting)이 사용되며 사용 장비는 다이캐스팅의 경우와 유사하다. 마그네슘 주조의 경우 틱소몰딩(thixomolding)이 사용되고 장비는 사출성형 장비와 유사하다.

 

원심 주조

원심 주조(cenrtrifugal casting)는 주형을 빠른 속도로 회전시켜 발생하는 원심력이 용탕을 다이 외벽에 밀착시키는 주조공법이다. 이 중 진원심 주조(true centriugal casting)에서는 관형 부품을 생산하기 위해 용탕이 회전하는 주형에 부어진다. 이 공법으로 제작되는 부품은 파이프, 관, 부싱, 링 등이다. 다음은 장비 구성의 예를 보여준다. 보통 회전하는 주형의 한쪽 끝으로 용탕을 부어 넣는다. 어떤 공정에서는 용탕주입 전이 아니라 주입 후에 주형이 회전하기 시작한다. 고속 회전이 원심력을 발생시켜 주물이 주형 공동의 모양이 되므로 주물의 외형은 원형, 육각형, 팔각형 등의 모양이 된다. 그러나 주물의 내형은 방사상 회전력에 의해 (이론적으로) 원형이 된다.

수직형 원심 주조에서는 용탕에 작용하는 중력이 주물의 상부보다 하부를 두껍게 만드는 경향이 있다. 주물 벽의 내부 형상은 포물선 모양이며, 실제로는 수직형 주조로 만드는 제품의 길이는 일반적으로 제품 직경의 2배를 넘지 않도록 한다. 길이에 비해 매우 큰 직경을 가진 제품이나 부싱에 알맞으며 특히 정확한 내경을 위해 내경절삭을 하는 제품에 적합하다.

진원심주조로 제작된 주물은 밀도가 높은데, 특히 원심력이 가장 커지는 제품 외부에서 그 값이 커진다. 응고 중 원심력이 용탕을 지속적으로 주형 벽으로 밀착시키기 때문에 주물관 외부의 응고 수축은 중요하지 않다. 주물에서 불순물은 내벽에 모이고 필요하면 절삭공정으로 제거한다.