평유리, 관유리의 성형방법 이 글에서는 평유리를 제작하는 2가지 방법과 관유리를 만드는 한 가지 방법을 설명한다. 이러한 방법들은 연속적인 공정이며, 평유리 또는 관유리가 길게 만들어져 적당한 크기, 길이로 절단된다. 유리판의 압연 평판 유리는 그림과 같이 압연으로 만들어진다. 노에서 적당히 말랑말랑한 상태로 나온 유리를 롤 사이로 통과시키는데, 롤 사이의 간격이 평판 두께가 된다. 일반적으로 압연공정이 끝나면 평판 유리는 바로 풀림로(annealing furnace)로 들어가게 된다. 압연된 유리는 평행도와 표면정도를 위해 나중에 연마되고 폴리싱된다. 플로우트 공정 플로우트(float) 공정은 1950년대 말에 개발되었으며 압연과 같은 방법 보다 유리한 점은 매끄러운 표면을 위한 후속 공정이 필요하지 ..

유리 제품을 크게 나누면 창유리, 유리용기, 전구, 실험용 유리기구, 유리섬유, 광학 유리로 구분될 수 있다. 이러한 목록에서 나타난 광범위한 쓰임새에도 불구하고 이러한 제품을 만드는 성형공정은 3가지로 분류된다. (1)병, 전구와 같이 단위 제품을 위한 단속공정(discrete process), (2)평유리(유리창을 위한 얇고 편평한 유리), 튜브(실험용 기구, 발광용)를 만드는 연속공정(continuous process), (3)단열을 위한 유리섬유, 유리 복합재료, 광학유리섬유를 만드는 섬유제조공정(fiber-making process). 단위제품 성형 블로잉(blowing)과 같이 고전적 수작업 유리성형 방법이, 소량이며 매우 고가인 유리 제품을 만드는데 아직도 사용되고 있다. 이 포스팅에서 설명..

유리 제품은 상업적으로 매우 다양한 형태로 제조된다. 전구, 음료수병, 유리창 등 다양한 제품이 대량생산되고 있다. 대형 천체망원경 렌즈와 같은 제품은 개별 생산된다. 유리는 전통 세라믹, 신소재 세라믹과 함께 세라믹의 3가지 기본 종류 중 하나다. 다른 세라믹 재료는 결정구조를 가지는데 반해 유리는 비결정 구조를 가진다는 점에서 차이가 있다. 유리가 제품으로 성형되는 방법은 다른 재료에서 사용되는 방법과 매우 다르다. 유리성형공정에서 원소재는 실리카(SiO2)다. 이는 일반적으로 유리를 형성하는 다른 산화세라믹과 결합된다. 딱딱한 고체 상태에서 점성 유체로 변화시키기 위해 원소재를 가열해 액체 상태로 있는 동안 원하는 형상으로 성형시킨다. 냉각시켜 응고되면 결정화되는 것이 아니라 유리상이 된다. 유리성..

제품 설계자가 어떤 제품의 초기 제조공정으로 주조를 선택했다면 생산을 쉽게 하고 앞선 글에서 열거한 결함들을 피하기 위해 몇 가지 설계 지침을 따르는 것이 바람직하다. 주조에서 중요한 고려사항은 다음과 같다. 주조 제품 설계 시 고려해야할 요소 형상 단순화: 복잡한 부품형상을 생산하는데 주조가 사용될 수는 있지만 부품설계를 가급적 단순화하는 것이 바람직하다. 불필요한 복잡성을 피하는 것이 주형 제작을 용이하게 하고 코어의 사용을 줄일 수 있으며 주조의 강도를 높일 수 있다. 모서리: 날카로운 모서리는 응력이 집중될 수 있거나 주물에 열균열이 발생될 수 있으므로 피하는 것이 좋다. 부드러운 필릿(fillet)을 모서리에 적용시키는 것이 좋으며 날카로운 모서리는 무디게 해야 한다. 단면 두께: 수축공동을 피..

주조 금속의 특징과 분류 대부분의 상업용 주조에서는 순수금속보다 합금을 이용한다. 일반적으로 합금이 주조하기에 용이하며 제품 특성이 더 우수하다. 주조 합금은 다음과 같이 구분된다. (1)철계, (2)비철계. 철계 합금은 주철, 주강으로 더 세분화된다. 철계 주조합금: 주철 주철(cast iron)은 모든 주조합금 중에서 가장 중요하다. 주철이 주조되는 양은 나머지 모든 합금이 주조되는 양의 몇 배가 된다. 주철에는 여러 종류가 있다. (1)회주철, (2)노듈러주철(nodular cast iron), (3)백주철, (4)가단주철(malleable iron), (5)주철합금이다. 주철의 용탕 주입온도는 조성에 따라 다르지만 일반적으로 1400°C이다. 철계 주조합금: 강 강의 기계적 특성은 공학적으로 매우..

주조공정에서 품질을 저하시켜 주물에 결함을 발생시키는 요인은 매우 많다. 이번 포스팅에서는 주물에서 발생할 수 있는 결함과 이들을 찾아낼 수 있는 검사 방법들에 대해 알아보겠다. 주물결함의 종류 어떤 결함은 일부 혹은 전체 주조공정에서 발생할 수 있으며, 이들은 다음과 같다. 미스런(misrun): 주형 공동을 완전히 채우기 전에 응고된 주물이다. 대표적 원인으로는 (1) 용탕의 유동성이 충분하지 않다, (2)주입온도가 너무 낮다, (3)주입이 너무 천천히 이뤄졌다, (4)주형 공동의 단면이 너무 얇다 등이다. 콜드셧(cold shut): 양쪽에서 접근하는 용탕이 만났으나 이미 응고가 시작되어 용탕이 결합되기 어려운 상태가 되었을 때 발생하며 미스런의 원인과 유사하다. 콜드샷(cold shots): 용탕..

주물의 용탕 주입 방법 도가니를 이용해 용탕을 주형으로 옮기기도 하지만 주로 다양한 종류의 래들(ladle)을 이용한다. 이러한 래들은 용탕을 받아 주형에 주입하기에 편리하게 되어 있다. 2가지 래들을 아래와 같이에 나타냈으며, 하나는 천장크레인을 이용해 대용량 용탕을 취급하는 래들이고 다른 하나는 수동으로 적은 용량의 용탕을 이동시키고 주입하는 래들이다. 주입 시 문제점 중 하나는 산화된 용탕이 주형에 주입되는 것이다. 산화금속은 품질을 저하시키며 주물의 결함을 야기하므로 용탕주입 시 산화물의 혼입을 최소화해야 한다. 용탕이 배출구를 빠져나올 때 필터를 이용해 산화물, 기타 불순물을 걸러내기도 하며 용탕이 산화되지 않도록 용제(flux)를 이용해 보호하기도 한다. 또한 상층부에 산화물이 위치하기 때문에..

모든 주조공정에서는 금속이 용융상태가 되어 부어지거나 사출 되기 위해 가열되어야 한다. 가열과 용융은 용해로에서 이뤄지며, 이 절에서는 다양한 형태의 용융로와 용탕을 주형에 공급하는 주입도구에 대해 설명한다. 용융로 주물공장에서는 다음과 같은 다양한 형태의 용융로(furnace)가 사용된다. (1)용선로, (2)직접 연소로, (3)도가니로, (4)전기아크로, (5)전기유도로이다. 가장 적합한 노의 선택은 다음과 같은 인자에 의해 결정된다. 주조합금, 용융온도, 주입온도, 노의 용량, 투자비, 공정비용, 유지보수비용, 환경오염. 용선로 용선로(cupola)는 바닥 가까이에 배출구가 설치된 수직 원통형 노다. 용선로는 주철을 녹이는데만 사용된다. 주철을 위해 다른 노가 사용되기도 하지만 주철을 주 로 녹이는..

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 ..

다이캐스팅의 방식 다이캐스팅(die casting)은 용탕을 고압으로 주형 공동에 사출하는 영구주형 주조방식이 다. 주로 7~350MPa의 압력이 사용되며 압력은 응고 중에도 유지된다. 다이캐스팅에 서 주형을 다이, die. 금형라 부른다. 용탕을 다이 공동에 고압으로 밀어 넣는 것은 다른 영구주형 주조방식과 구별되는 독특한 특징이다. 다이캐스팅 공정은 특수한 다이 캐스팅 기계에서 수행된다. 다이캐스팅 기계는 금형의 양쪽을 모두 정확하게 밀폐시키도록 설계되며 용탕이 다이 공동에 사출되는 도중에도 금형 양쪽의 밀폐를 유지시킨다. 일반적인 구성은 다음과 같다. 다이캐스팅 기계에는 크게 2가지 방식이 있다. (1) 열가입실식, (2) 냉가압실식이다. 이 2가지는 다이공동에 용탕을 사출하는 방식에 차이가 있다...