로스트 폼 쉘 캐스팅 방법 소개

로스트 폼 쉘 캐스팅 방식은 인베스트먼트(쉘) 캐스팅과 로스트 폼(기화 패턴) 주조. 이 과정에서 확장 가능한 폼 패턴(일반적으로 EPS)을 고온 내성 세라믹(내화성) 코팅으로 코팅하고 구워 폼 위에 단단한 쉘을 형성합니다. 코팅된 폼 패턴을 건식 모래 몰드 박스에 넣고 진공(음압)으로 압출합니다.

붓기 전에 거품 패턴에 불을 붙여(일반적으로 스프 루에서) 거품이 연소되어 모래 내부에 속이 빈 세라믹 껍질이 남도록 합니다. 그런 다음 용융 금속을 비워진 캐비티에 붓습니다. 그 결과 발포체에서 탄소 관련 결함이 거의 없는 고정밀 주조(표면 품질이 인베스트먼트 주조와 비슷함)가 완성됩니다. 패턴 제작부터 타설까지 전체 공정은 간단하고 효율적이며 비용이 저렴하며 기존의 손실 폼 주조와 거의 동일한 장비를 사용할 수 있습니다. 타설 직전에 한 단계(폼 점화)만 추가하면 되며, 특별한 툴링 변경이 필요하지 않습니다.

프로세스 설명

일반적인 절차에는 몇 가지 주요 단계가 포함됩니다:

패턴 제작: 폼 패턴은 원하는 주물의 정확한 모양과 크기로 만들어집니다. 패턴 표면에 여러 겹의 내화 코팅 페인트를 바르고 건조(주로 오븐에서)하여 얇고 단단한 셸을 형성합니다. 이 쉘은 폼을 제거한 후 주조 몰드 역할을 합니다.

몰드 포장하기: 코팅된 폼 패턴을 마른 모래 몰드 상자에 넣습니다. 모래를 진동시키거나 두드려서 패턴 주위에 단단하게 다집니다. 그런 다음 게이팅 시스템 패턴(스프 루 및 라이저)을 배치합니다. 패턴의 상단이 금형 표면 또는 바로 위에 오도록 모래에 묻습니다. 그런 다음 몰드 상자를 플라스틱 필름(실링 시트)으로 평평하게 덮습니다.

게이팅 및 진공 설치: 필름을 제자리에 놓은 상태에서 점토 스트립(접착 모래)을 주입구 입구에 배치하고 주입 컵(스프 루 컵)을 외부에 부착합니다. 마지막으로 샌드 박스를 밀봉하고 진공 펌프에 연결하여 내부를 필요한 음압으로 비웁니다.

이 단계가 끝나면 포장된 몰드를 주입할 준비가 된 것입니다. 폼 패턴(및 게이팅의 모든 폼)은 진공 상태에서 (일반적으로 스프 루 컵에서) 점화됩니다. 폼은 빠르게 연소되고 배기 가스는 진공 시스템에 의해 배출됩니다. 거품이 대부분 사라지면(보통 90%가 연소됨) 용융 금속이 캐비티에 부어집니다. 이제 세라믹 쉘이 금속을 지지하고 주물은 원래 폼 패턴의 정확한 모양으로 굳어집니다.

장점과 단점

로스트 폼 쉘 주조 공정은 상당한 이점을 제공합니다. 금속 충전 전에 폼 패턴을 제거함으로써 기존 손실 폼 주조에 내재된 '탄소 결함'을 사실상 제거할 수 있습니다. 이러한 결함(폼에 남아있는 탄소로 인한)에는 주조물의 과도한 탄소, 슬래그 내포물, 표면 주름, 고르지 않은 합금 조성, 거친 입자, 단단하거나 부서지기 쉬운 표면 영역 및 다공성 등이 포함됩니다.

이러한 탄소원을 제거하면 내부 품질과 표면 마감이 개선된 우수한 주물을 얻을 수 있습니다. 실제로 이 방법으로 생산된 주물은 인베스트먼트 주조의 품질 수준에 근접하면서도 상대적으로 저렴한 비용으로 크고 복잡한 형상을 구현할 수 있습니다.

하지만 이 방법에도 어려움이 있습니다. 이 공정은 진공 조건에 민감합니다. 폼 번아웃 전에 충분히 높은 초기 진공(예: >0.06MPa 음압)을 설정하여 번아웃 후에도 적당한 진공(≈0.02MPa)이 유지되도록 해야 합니다. 초기 진공이 너무 낮으면 폼 번아웃으로 인해 진공이 급격히 손실되고 금형이 붕괴됩니다.

반대로 진공이 너무 높으면 모래가 달라붙거나 주물에 다공성이 생기는 등의 다른 결함이 발생할 수 있습니다. 또한 폼 패턴이 소진되면 스프 루 또는 라이저 인터페이스에서 플라스틱 필름(금형을 덮고 있는)이 타서 공기나 모래가 새어 들어올 수 있습니다. 이러한 갑작스러운 압력 손실("모래, 공기 또는 금속의 세 가지 누출")로 인해 금형이 무너지거나 주물에 모래가 끼어들 수 있습니다. 실제로 이러한 요인은 추가 대책 없이 공정을 불안정하게 만들 수 있습니다.

셸 붕괴: 원인 및 분석

손실 폼 쉘 주조에서 중요한 결함은 다음과 같습니다. 셸 붕괴 ("소파" 결함이라고도 함). 붕괴는 일반적으로 대형 주물이나 밀폐된 공동이 있는 섹션에서 발생하며, 일반적으로 주입 또는 응고 중에 발생합니다. 주요 원인은 다음과 같습니다:

용융 금속 "플래시 흐름". 주입하는 동안 금속의 일부가 외부 힘에 의해 방향을 바꾸어 캐비티의 특정 영역을 우회할 수 있습니다. 즉, 일부 금속이 의도한 영역을 지나쳐서 일부 캐비티 부피가 채워지지 않은 채로 남게 됩니다. 이러한 "플래시 플로우" 효과는 모래 구조물에 하중이 고르지 않게 작용하여 하중이 가해지지 않은 영역의 붕괴 위험이 증가한다는 것을 의미합니다.

코팅 강도가 충분하지 않습니다. 번아웃 전에 폼 패턴이 들어오는 금속을 완충하고 모래를 보호합니다. 폼을 제거한 후에는 경화된 코팅으로만 모래 주형을 지지해야 합니다. 코팅에 내화성이나 고온 강도가 부족하면 금속 스트림의 무게와 침식을 완전히 지탱할 수 없습니다. 이 경우 뜨거운 금속이 주변 모래를 국부적으로 침식하고 약화시켜 함몰을 일으킬 수 있습니다. 이는 특히 지지 쉘이 무거운 금속 하중을 받는 대형 내부 게이트 또는 얇은 섹션 근처에서 발생할 가능성이 높습니다.

과도한 가스 발생. 진공 상태에서 두꺼운 폼 패턴을 태우면 갑자기 많은 양의 가스가 발생합니다. 금형의 통풍구(및 진공 펌프 용량)가 이러한 급격한 가스 발생을 따라잡지 못하면 압력이 쌓이게 됩니다. 최악의 경우 갇힌 가스로 인해 금형 구조가 부풀어 오르거나 파열될 수 있습니다. 따라서 환기 또는 펌프 성능이 충분하지 않으면 소진 중에 쉘 붕괴로 직접 이어질 수 있습니다.

실제로 폼에 불이 붙으면 기존의 진공 성형(진공 박스를 덮는 플라스틱 필름)은 실패하는 경향이 있습니다. 필름이 스프 루 또는 라이저 주변에서 연소되어 진공이 급격히 떨어지고 금형 내부와 외부 사이에 큰 압력 불균형이 발생하기 때문입니다. 이러한 압력 급증은 쉘을 쉽게 무너뜨릴 수 있습니다. 초기 진공을 매우 높게 설정(예: -0.07MPa)하여 보정을 시도할 수도 있지만, 실험에서는 종종 새로운 문제(예: 가스 다공성)가 발생하고 제어하기 어렵습니다. 요컨대, 단순히 진공을 조정하는 것만으로는 붕괴를 방지하는 데 신뢰할 수 없다는 것이 입증되었습니다.

패턴 패키징 방법 개선

붕괴 문제를 해결하기 위해 패턴 포장 공정을 수정하여 폼이 타버린 후에도 몰드가 잘 밀봉되도록 했습니다. 개선된 방법에서는 게이팅 패턴이 밀봉 필름을 통해 돌출되도록 배열되고 접착 모래로 보강됩니다. 단계는 다음과 같습니다:

폼 패턴(캐스트 모델)은 이전과 마찬가지로 마른 모래에 묻혀 압축됩니다.

스프 루 및 라이저 패턴은 상단이 다음과 같이 배치됩니다. 샌드박스 표면 위로 돌출.

플라스틱 필름을 모래 상자 위에 평평하게 깔고 스프 루와 라이저 패턴이 필름을 뚫고 나오도록 합니다.

링 본딩(접착) 모래 를 필름 위에 튀어나온 각 스프 루/라이저 패턴 주위에 놓고 부드럽게 흙손으로 다듬습니다. 그런 다음 붓는 컵을 스프 루 위에 설치합니다.

마지막으로 진공 박스를 밀봉하고 이전과 마찬가지로 진공 펌프에 연결합니다.

이 구성은 번아웃 및 타설 중에 몰드 캐비티가 효과적으로 밀봉된 상태를 유지하도록 보장합니다. 스프 루와 라이저가 필름을 뚫고 모래에 의해 접착되므로 폼이 소진된 후에도 캐비티 내부와 외부의 압력은 균형을 유지합니다. 즉, 주입하는 동안 금형 전체의 기압 차이가 거의 변하지 않으므로 진공 게이지 수치가 정확하고 안정적으로 유지됩니다. 또한 본딩 샌드가 굳으면 패턴 표면에 필름을 단단히 고정하여 '세 가지 누출'(공기, 모래, 금속)을 방지합니다. 사실상 몰드는 이제 닫힌 껍질처럼 작동하여 거품이 넓게 열린 플라스크가 아닌 통풍이 잘되는 작은 구멍으로 연소됩니다. 실제로 이렇게 개선된 패킹은 쉘 붕괴와 주조 결함을 거의 제거합니다.

결론

요약하면, 로스트 폼 쉘 주조는 인베스트먼트 주조의 정확성과 로스트 폼 패턴의 단순성 및 유연성을 결합한 유망한 정밀 주조 방법입니다. 주요 장점은 탄소 결함을 제거하여 우수한 주물을 생산할 수 있다는 점이며, 진공 상태에서 금형 붕괴를 방지하는 것이 주요 과제였습니다. 필름을 통해 게이팅을 돌출시키고 접착 모래로 보강하는 개선된 패킹 기술은 번아웃 중 금형 압력을 효과적으로 안정화합니다. 이 혁신은 "기존의 단점을 극복하고 박스 붕괴를 방지하며 주조 품질을 보장"합니다. 그 결과, 이 공정은 불량률을 줄이면서 신뢰할 수 있는 고품질 주조를 달성합니다. 이러한 개선은 복잡하고 벽이 얇은 부품을 주조 수준의 정밀도로 생산하기 위한 로스트 폼 쉘 주조의 실용성을 크게 향상시킵니다.

Hangzhou Ouchen Technology Co., Ltd 를 전문으로 하는 선도적인 제조업체입니다. 로스트 폼 주조 산업을 위한 첨단 장비. 당사의 시스템은 최첨단 PLC 자동화, 원격 모니터링 및 모듈식 적응성을 통합하여 위에서 설명한 로스트 폼 쉘 주조 공정에 이상적입니다. 대량 생산을 위해 확장하든 복잡한 주조의 무결성을 개선하든, 당사의 통합 솔루션은 탁월한 신뢰성으로 탄소 결함을 제거하고 금형 붕괴를 방지합니다.

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