주조에 클래딩 모래의 적용

주조 분야에서 클래드 모래 주조는 상당히 오랜 역사를 가지고 있으며, 주조 생산량 또한 상당히 많습니다. 그러나 클래드 모래 주조를 이용한 정밀 주조강 부품 생산은 모래 점착(긁힘), 저온 편석, 기공 등 여러 가지 문제에 직면합니다. 이러한 문제들을 해결하는 방법은 앞으로 더 연구되어야 합니다.

 

코팅모래에 대한 지식과 이해 (코팅모래는 유기결합제형, 코어모래에 속함)

 

(1)코팅모래의 특성: 적절한 강도 특성; 양호한 유동성, 모래 종류와 모래 핵심의 명확한 윤곽, 조밀한 조직, 복잡한 모래 핵심을 생산하는 능력; 모래 종류(핵심)의 양호한 표면 품질, Ra = 6.3 ~ 12.5 μm까지의 표면 거칠기, CT7 ~ CT9 수준까지의 치수 정확도; 양호한 라우팅, 주조물의 세척이 용이함.

 

(2) 적용범위: 코팅모래는 주조틀과 모래코어를 만드는 데 모두 사용할 수 있으며, 코팅모래의 틀이나 코어는 서로 조합하여 사용할 수 있고 다른 모래틀(코어)과도 조합하여 사용할 수 있다. 금속형 중력주조나 저압주조에 사용할 수 있을 뿐만 아니라 열간법의 철모래주조와 원심주조에도 사용할 수 있다. 주철 및 비철합금 주조물 생산에 사용할 수 있을 뿐만 아니라 주강부품 생산에도 사용할 수 있다.

 

코팅 모래의 준비

 

1. 코팅모래의 구성

일반적으로 내화재, 결합제, 경화제, 윤활제 및 특수 첨가제로 구성됩니다.

 

(1) 내화 재료는 필름 모래의 본체입니다. 내화 재료에 대한 요구 사항은 다음과 같습니다. 높은 내화성, 낮은 휘발성, 더 둥근 입자, 고체 등입니다. 일반적으로 천연 스크러빙 실리카 모래를 사용합니다. 실리카 모래에 대한 요구 사항은 다음과 같습니다. SiO2 함량이 높아야 합니다(주철 및 비철 합금 주물은 90% 이상, 강철 주물은 97% 이상 필요); 진흙 함량이 0.3% 이하(스크러빙 모래의 경우) - [물로 세척한 모래 진흙 함량이 규정보다 적음]; 입자 크기 ① 인접한 3 ~ 5 체 수의 분포; 둥근 입자 모양, 각도 계수는 1.3 이하이어야 함; 산 소비량은 5ml 이상이어야 합니다.

 

(2) 바인더로는 일반적으로 페놀수지를 사용한다.

 

(3) 경화제는 일반적으로 우로트로핀을 사용하고, 윤활제는 일반적으로 스테아르산칼슘을 사용하는데, 이는 코팅 모래의 응집을 방지하고 유동성을 증가시키는 역할을 합니다. 첨가제의 주요 기능은 코팅 모래의 성능을 향상시키는 것입니다.

 

(4) 코팅모래의 기본 비율 성분 비율(질량분율, %) 설명: 원모래 100: 스크러빙모래, 페놀수지 원모래 중량의 1.0~3.0, 우롤리티오파민(수용액 2) 수지 중량의 10~15, 스테아르산칼슘 수지 중량의 5~7, 첨가제 원모래 중량의 0.1~0.5. 1:2) 수지 중량의 10~15, 스테아르산칼슘 수지 중량의 5~7, 첨가제 원모래 중량의 0.1~0.5. ～첨가제 원모래 중량의 0.1~0.5%.

 

2. 코팅모래 생산 공정

 

코팅 모래의 제조 공정은 주로 냉간 코팅, 온간 코팅, 열간 코팅의 세 가지가 있으며, 현재 코팅 모래 생산은 거의 항상 열간 코팅 방식을 채택하고 있습니다.열간 라미네이팅 공정은 원모래를 일정 온도로 가열한 후 수지, 수성 우로트로핀, 스테아르산칼슘과 각각 혼합 및 교반한 후 냉각 후 파쇄 및 체질하는 공정입니다.혼합 공정은 배합의 차이로 인해 다릅니다.현재 국내에는 다양한 종류의 라미네이팅 모래 생산 라인이 있으며, 수동 투입 방식의 반자동 생산 라인은 약 2,000~2,300개, 컴퓨터 제어 방식의 자동 생산 라인은 약 50개가 있으며, 이는 생산 효율과 제품 안정성을 효과적으로 향상시켰습니다.예를 들어, XX Foundry Co., Ltd.의 자동화된 시각 생산 라인은 0.1초 단위의 정확한 공급 시간 제어, 1/10℃ 단위의 정확한 가열 온도 제어를 갖추고 있으며, 비디오를 통해 모래 혼합 상태를 관찰할 수 있으며, 생산 효율은 시간당 6톤에 달합니다.

 

3. 코팅모래의 주요 제품 유형

 

(1) 일반형 코팅모래 일반 코팅모래, 즉 전통적인 코팅모래는 일반적으로 석영모래, 열가소성 페놀수지, 우롤리티오인산염 및 스테아르산칼슘으로 구성되며 관련 첨가제가 없으며, 수지 첨가량은 일정 강도 요구 사항 하에서 일반적으로 비교적 높으며 고온 저항성, 낮은 팽창 및 낮은 가스 방출의 특성이 없어 요구 사항이 낮은 주조 생산에 적합합니다.

 

(2) 고강도 저가스 적층모래 특성: 고강도, 저팽창, 저가스, 저가스, 산화방지제 소개: 고강도 저가스 적층모래는 일반 적층모래의 새로운 제품으로, '첨가제'의 관련 특성을 추가하고 새로운 배합 공정을 채택하여 수지 투여량을 상당히 낮추고 강도가 일반 적층모래보다 30% 이상 높습니다. 강도가 일반 코팅모래보다 30% 이상 높고 가스 발생량을 크게 줄이고 가스 발생 속도를 늦출 수 있어 주조 생산 요구에 더 잘 적응할 수 있습니다. 이 유형의 코팅모래는 주로 주철 부품, 중소형 주강, 합금 주강 생산에 적합합니다. 현재 이 유형의 코팅모래에는 GD-1 고강도 저가스 코팅모래, GD-2 고강도 저가스 코팅모래, GD-3 고강도 저가스 코팅모래, GD-4 고강도 저가스 코팅모래, GD-5 고강도 저가스 코팅모래, GD-6 고강도 저가스 코팅모래, GD-7 고강도 저가스 코팅모래, GD-8 고강도 저가스 코팅모래, GD-9 고강도 저가스 코팅모래, GD-1 ... GD-2 고강도, 저팽창 및 저가스 방출 코팅 모래; GD-3 고강도, 저팽창 및 저가스 방출 산화방지 코팅.

 

(3) 고온 저항성 (형) 코팅 모래 (ND 형) 특성: 고온 저항성, 고강도, 저팽창, 저가스 방출, 느린 가스 방출, 쉽게 붕괴, 산화 방지 소개: 고온 저항성 코팅 모래는 특수 공정 공식으로 생산되는 우수한 고온 성능 (고온에서 높은 강도, 긴 내열성, 낮은 열 팽창, 낮은 가스 방출)과 포괄적인 주조 성능을 갖춘 새로운 유형의 코팅 모래입니다.이 유형의 코팅 모래는 특히 복잡하고 얇은 벽의 정밀 주철 부품 (예: 자동차 엔진 블록, 실린더 헤드 등) 및 주강 부품 생산의 높은 요구 사항 (예: 컨테이너 각도 및 기차 브레이크 지연; 선박 쉘 부품 등)에 적합하며 점착 모래, 변형, 열 균열 및 기공 및 기타 주조 결함을 효과적으로 제거할 수 있습니다.현재 이 필름 모래에는 네 가지 시리즈가 있습니다: VND-1 고온 저항성 필름 모래. ND-2 고온 내성 저팽창 및 저가스 방출 코팅 모래 ND-3 고온 내성 저팽창 및 저가스 방출 산화방지 코팅 모래 ND-4 고온 내성 고강도 저팽창 및 저가스 방출 코팅 모래.

 

(4) 쉽게 붕괴되는 코팅 모래는 강도가 좋고 동시에 저온 붕괴 성능이 우수하여 비철금속 주물 생산에 적합합니다.

 

(5) 코팅 모래의 기타 특수 요구 사항 다양한 제품의 요구 사항을 충족하기 위해 원심 주조 코팅 모래, 저온 코팅 모래, 습식 코팅 모래, 점착 방지 모래, 정맥 패턴 방지, 오렌지 껍질 방지 코팅 모래 등과 같은 일련의 특수 코팅 모래가 개발되었습니다.

 

코팅 모래 코어 제작의 주요 공정

 

가열 온도는 200~300℃, 경화 시간은 30~150초, 모래 압력은 0.15~0.60MPa입니다. 코어의 형상이 단순하고, 적층 모래의 유동성이 좋아 모래 압력을 낮출 수 있으며, 모래 코어가 얇을 경우 낮은 가열 온도를 선택하여 경화 시간을 적절히 연장할 수 있습니다. 코팅 모래에 사용되는 수지는 페놀 수지입니다. 코어 제조 공정의 장점은 다음과 같습니다. 적절한 강도 특성, 우수한 유동성, 모래 코어의 표면 품질(Ra = 6.3~12.5μm), 모래 코어의 흡습성, 라우팅이 우수하고 주물 세척이 용이합니다.

 

1. 주조(금형) 온도

 

주조온도는 쉘층의 두께와 강도에 영향을 미치는 주요인자 중 하나로 일반적으로 220~260℃로 조절하며, 다음 원칙에 따라 선정한다. (1) 수지가 연화되고 경화될 수 있도록 충분한 열을 가한다.

 

(1) 적층모래의 수지를 연화시키고 경화시키기에 충분한 열을 확보한다.

(2) 필요한 쉘 두께가 형성되고 쉘(코어) 표면이 타지 않도록 합니다.

(3) 생산성 향상을 위해 껍질과 경화시간을 단축하도록 노력한다.

 

2. 모래 주입 압력 및 시간

 

모래 주입 시간은 일반적으로 3~10초로 조절되며, 너무 짧으면 모래 주형(코어)을 성형할 수 없습니다. 모래 주입 압력은 일반적으로 약 0.6MPa이며, 압력이 너무 낮으면 숏 부족이나 헐거워짐 현상이 발생하기 쉽습니다.

 

3. 경화 시간: 경화 시간은 주로 모래 주형(코어)의 두께와 주물 온도에 따라 달라지며, 일반적으로 60~120초입니다. 시간이 너무 짧으면 쉘 층이 완전히 경화되지 않아 강도가 약해지고, 시간이 너무 길면 모래(코어) 표면층이 쉽게 타서 주물의 품질에 영향을 미칩니다. 코팅 모래 주형(코어)의 공정 변수 예: 번호. 쉘 두께(㎜) 무게(kg) 주물 온도(℃) 사출 시간(초) 경화 시간(초) 1(가이드 슬리브) DN80-05 8~10 2.5~2.6 220~240 2~3 60~80 2(밸브 바디) DN05-01 10~12 3.75~3.8 240~260 3~5 80~100

 

코팅모래 적용 시 문제점 및 대책

 

코어 제작 방법에는 여러 종류가 있으며, 열경화성 방법과 냉경화성 방법의 두 가지 범주로 나눌 수 있으며, 코팅 모래 코어 제작은 열경화성 방법에 속합니다. 모든 종류의 코어 제작 방법은 장단점이 있으며, 주로 제품의 품질 요구 사항, 복잡성, 생산 배치, 생산 비용, 제품 가격 및 기타 요인에 따라 어떤 종류의 코어 제작 방법을 선택할지 결정합니다. 주조 캐비티에 대한 높은 표면 품질 요구 사항, 높은 치수 정확도 요구 사항, 복잡한 모래 코어의 형상에 코팅 모래 코어를 사용하는 것이 매우 효과적입니다. 예를 들어 자동차 엔진 실린더 헤드 흡기 및 배기 모래 코어, 수로 모래 코어, 오일웨이 모래 코어, 실린더 블록 수로 모래 코어, 오일웨이 모래 코어, 흡기 매니폴드, 배기 매니폴드 쉘 코어 모래 코어, 유압 밸브 러너 모래 코어, 자동차 터보차저 에어웨이 모래 코어 등이 있습니다. 그러나 코팅 모래를 사용할 때 종종 몇 가지 문제가 발생하므로 여기서는 작업 경험에 대해서만 이야기하겠습니다.

 

1. 적층모래의 강도 및 가스발생량 측정방법

원모래와 수지의 품질이 일정하다는 전제 하에, 적층모래의 강도에 영향을 미치는 핵심 요소는 주로 페놀 수지 첨가량에서 비롯됩니다. 페놀 수지 첨가량이 많을수록 강도는 향상되지만, 가스량도 증가하여 붕괴가 감소합니다. 따라서, 생산 시에는 모래의 강도를 조절하여 가스량을 줄이고 붕괴를 개선해야 하며, 강도 기준 개발 시에는 균형을 찾아야 합니다. 이 균형은 모래 코어의 표면 품질을 보장하고, 주조 시 변형이나 코어 파손을 방지하여 강도를 확보하는 것입니다. 이를 통해 주물의 표면 품질과 치수 정확성을 확보하는 동시에 가스량을 줄이고, 주조 시 기공 결함을 줄이며, 모래 코어의 성능을 향상시킬 수 있습니다. 모래 코어의 보관 및 취급 시에는 작업대, 모래 코어 트롤리 등을 이용하고, 그 위에 10mm~15mm 두께의 스펀지를 깔아 모래 코어 손실률을 줄일 수 있습니다.

 

2. 코팅모래용 모래코어의 보관기간

모든 모래 코어는 습기를 흡수하며, 특히 남부 지역의 대기 상대 습도가 높기 때문에 모래 코어의 보관 기간은 공정 문서에 명시되어야 하며, 린 생산 방식(선입선출)을 사용하여 모래 코어의 보관량과 보관 주기를 줄여야 합니다. 각 기업은 자체 공장 조건과 현지 기후 조건을 고려하여 모래 코어의 보관 기간을 결정해야 합니다.

 

3. 코팅모래 공급 품질 관리

라미네이팅 모래를 공장에 반입할 경우 공급업체의 품질 보증 정보를 첨부해야 하며, 기업은 입고 전 샘플링 검사 기준에 따라 검사를 받아야 합니다. 샘플링 검사에서 불합격 판정을 받은 기업은 품질 보증 및 기술 부서의 처리 결과를 수용하거나 공급업체에 반송해야 합니다.

 

4. 자격을 갖춘 코팅모래는 코어 제작 중에 균열이 생기고 변형되는 것으로 나타났습니다.

코어 제작 중 모래 코어의 파단 및 변형은 일반적으로 적층 모래의 강도 저하로 인해 발생하는 것으로 알려져 있습니다. 실제로 모래 코어의 파단 및 변형은 여러 생산 공정에서 발생합니다. 문제를 완전히 해결하려면 이상 상황을 정확히 파악하여 원인을 규명해야 합니다. 구체적인 원인은 다음과 같습니다.

 

(1) 코어 제작 시 금형 온도와 금형 체류 시간은 경화된 모래 코어 크러스트 두께가 공정 요건을 충족하는지 여부와 관련이 있습니다. 공정에 지정된 공정 매개변수는 범위가 있어야 하며, 이 범위는 작업자의 조정 기술에 따라 달라집니다. 금형 온도의 상한선은 금형 체류 시간의 하한선으로, 금형 온도의 하한선은 금형 체류 시간의 상한선으로 작용합니다. 작업자는 작업 기술 향상을 위해 지속적인 교육을 받아야 합니다.

 

(2) 코어를 만들 때 금형에 페놀수지와 모래입자가 붙어 있는데, 이를 제때 깨끗이 청소하고 이형제를 뿌려야 합니다. 그렇지 않으면 점점 더 쌓여서 금형을 열 때 코어가 뽑히거나 변형됩니다.

 

(3) 고온 코어 박스 금형의 정적 금형에 있는 스프링 탑 바는 장시간 고온에서 작동 시 탄성 파괴로 인해 코어가 파손되거나 변형될 수 있으므로 적절한 시기에 스프링을 교체해야 합니다.

 

(4) 이동형과 정지형이 평행하지 않거나 동일 중심선에 있지 않은 경우, 실린더 또는 원통의 압력으로 금형이 닫힐 때 위치 결정 핀의 선단이 경사져 금형은 여전히 단단히 닫히지만, 금형이 열리면 이동형과 정지형은 여전히 모래 심의 균열 또는 변형이 원래 상태로 복원됩니다. 이 경우 모래가 분사될 때 모래가 흘러내려 모래 심의 크기가 커집니다. 해결책은 금형의 평행도와 동축도를 제때 조정하는 것입니다.

 

(5) 쉘코어 기계에서 중공사코어를 생산할 때, 아직 굳지 않은 코팅모래를 코어에서 꺼내 재사용해야 하며, 사용하지 않은 코팅모래를 코어와 3:7의 비율로 혼합하여 사용해야 합니다. 이렇게 하면 쉘코어 모래 코어 표면 품질과 모래 코어의 강도를 확보할 수 있습니다.