설계 시 주형, 금속 주조의 열역학적 특성, 주형의 수명, 잉곳의 품질 요구 사항을 결합하고 다음 공정 매개변수에 중점을 두어야 합니다:
1. 캐비티 크기 및 구조 매개변수
•캐비티 부피 및 크기: 치수 편차로 인해 잉곳 성형이 불완전하거나 낭비되는 것을 방지하기 위해 대상 잉곳의 무게(일반적으로 수백 톤에서 수 톤)와 모양(예: 직사각형, 사다리꼴)에 맞춰 캐비티의 깊이와 너비가 용융 금속의 부피와 일치해야 합니다.
•캐비티 경사(드래프트 경사): 탈형을 용이하게 하기 위해 캐비티의 측벽은 특정 경사(일반적으로 0.5°-2°)로 설계해야 합니다. 경사가 너무 작으면 주형이 달라붙기 쉽고, 경사가 너무 크면 잉곳의 치수 정확도에 영향을 미칠 수 있습니다.
•필렛 및 모서리 가공: 열충격으로 인한 주형의 응력 집중을 줄이고 균열을 방지하기 위해 캐비티의 바닥과 모서리를 둥글게 처리해야 합니다(R 각도). 동시에 잉곳 모서리에서 수축 또는 콜드 셧을 방지합니다.
2. 열 및 냉각 매개변수
•벽 두께 설계: 주조 금속의 융점(예: 알루미늄 약 660℃, 구리 약 1083℃) 및 열용량을 기준으로 주형 벽 두께를 계산하여 고온 용융 금속의 열충격을 견딜 수 있고 적절한 벽 두께를 통해 열 방출 속도를 제어해야 합니다(너무 두꺼우면 너무 느리게 냉각되고, 너무 얇으면 변형되기 쉽습니다).
•냉각 시스템 레이아웃: 강제 냉각(예: 수냉)을 사용하는 경우 냉각 채널의 위치, 직경 및 간격을 설계해야 합니다. 채널은 캐비티의 응력 집중 영역을 피하고 캐비티 표면에서 적절한 거리(일반적으로 ≥50mm)를 유지하여 잉곳의 균일한 냉각을 보장하고 수축 공동 및 균열과 같은 결함을 줄여야 합니다.
•열팽창 보상: 용융 금속의 응고 수축률(예: 알루미늄의 수축률은 약 1.3%-2%)과 주형 자체의 열팽창 계수를 고려하여 잉곳 크기 편차 또는 주형 잠금을 방지하기 위해 캐비티 크기 설계에 보상을 예약합니다.
3. 금속 액체 흐름 및 충전 매개변수
•게이트 및 러너 설계: 게이트 위치는 금속 액체가 캐비티 바닥에 직접 충돌하는 것을 피해야 합니다(스플래싱 및 산화를 방지하기 위해). 러너 단면은 금속 액체 유속과 일치하여 균일한 충전 속도(일반적으로 0.5-1.5m/s로 제어)를 보장하고 슬래그 롤 및 기공을 줄여야 합니다.
•통풍 구조: 금속 액체가 채워질 때 공기 포집 및 기공을 방지하고 가스 배압으로 인한 불완전한 충전을 방지하기 위해 캐비티 상단 또는 모서리에 통풍 홈(너비 0.1-0.3mm, 깊이 0.5-1mm)을 설계합니다.
4. 기계적 성능 매개변수
•주형 강도 및 강성: 잉곳의 무게(예: 500kg-5톤)와 용융 금속의 정압(계산 공식: 압력 = 용융 금속 밀도 × 높이 × 중력 가속도)에 따라 적절한 재료(예: 주강, 연성 철)를 선택하고 보강 리브 구조를 설계하여 주형의 변형 또는 균열을 방지합니다.
•주형 해제 메커니즘 매칭: 기계적 또는 유압식 주형 해제를 사용하는 경우 잉곳 또는 주형의 손상을 방지하기 위해 주형 해제 장치(예: 이젝터 구멍, 유압 실린더 위치)의 설치 공간을 예약하여 주형 해제력(일반적으로 잉곳 무게의 1.5-2배)이 잉곳 바닥에 균등하게 작용하도록 해야 합니다.
5. 재료 및 표면 처리 매개변수
•재료 열 피로 저항: 용융 금속의 반복적인 가열(예: 알루미늄 액체 660℃) 및 냉각의 순환 공정의 경우 적절한 열전도율(예: 주강 열전도율 약 40-50W/(m・K))과 높은 열 피로 강도를 가진 재료를 선택하여 열 균열을 줄입니다.
•표면 처리 공정: 질화(경도 최대 50-60HRC), 쇼트 피닝 또는 코팅(예: 세라믹 코팅)을 통해 표면 내마모성 및 비점착성 알루미늄 성능을 개선하고, 탈형 저항을 줄이고, 용융 금속에 의한 주형 표면의 침식 및 마모를 줄입니다.
이러한 매개변수는 특정 주조 금속(알루미늄, 구리, 아연 등)의 특성, 생산 효율성(예: 시간당 주조 수) 및 품질 표준(예: 잉곳의 내부 결함 감지 요구 사항)과 결합하여 포괄적으로 최적화해야 하며, 궁극적으로 긴 주형 수명과 높은 잉곳 품질이라는 목표를 달성해야 합니다.
이메일: cast@ebcastings.com
설계 시 주형, 금속 주조의 열역학적 특성, 주형의 수명, 잉곳의 품질 요구 사항을 결합하고 다음 공정 매개변수에 중점을 두어야 합니다:
1. 캐비티 크기 및 구조 매개변수
•캐비티 부피 및 크기: 치수 편차로 인해 잉곳 성형이 불완전하거나 낭비되는 것을 방지하기 위해 대상 잉곳의 무게(일반적으로 수백 톤에서 수 톤)와 모양(예: 직사각형, 사다리꼴)에 맞춰 캐비티의 깊이와 너비가 용융 금속의 부피와 일치해야 합니다.
•캐비티 경사(드래프트 경사): 탈형을 용이하게 하기 위해 캐비티의 측벽은 특정 경사(일반적으로 0.5°-2°)로 설계해야 합니다. 경사가 너무 작으면 주형이 달라붙기 쉽고, 경사가 너무 크면 잉곳의 치수 정확도에 영향을 미칠 수 있습니다.
•필렛 및 모서리 가공: 열충격으로 인한 주형의 응력 집중을 줄이고 균열을 방지하기 위해 캐비티의 바닥과 모서리를 둥글게 처리해야 합니다(R 각도). 동시에 잉곳 모서리에서 수축 또는 콜드 셧을 방지합니다.
2. 열 및 냉각 매개변수
•벽 두께 설계: 주조 금속의 융점(예: 알루미늄 약 660℃, 구리 약 1083℃) 및 열용량을 기준으로 주형 벽 두께를 계산하여 고온 용융 금속의 열충격을 견딜 수 있고 적절한 벽 두께를 통해 열 방출 속도를 제어해야 합니다(너무 두꺼우면 너무 느리게 냉각되고, 너무 얇으면 변형되기 쉽습니다).
•냉각 시스템 레이아웃: 강제 냉각(예: 수냉)을 사용하는 경우 냉각 채널의 위치, 직경 및 간격을 설계해야 합니다. 채널은 캐비티의 응력 집중 영역을 피하고 캐비티 표면에서 적절한 거리(일반적으로 ≥50mm)를 유지하여 잉곳의 균일한 냉각을 보장하고 수축 공동 및 균열과 같은 결함을 줄여야 합니다.
•열팽창 보상: 용융 금속의 응고 수축률(예: 알루미늄의 수축률은 약 1.3%-2%)과 주형 자체의 열팽창 계수를 고려하여 잉곳 크기 편차 또는 주형 잠금을 방지하기 위해 캐비티 크기 설계에 보상을 예약합니다.
3. 금속 액체 흐름 및 충전 매개변수
•게이트 및 러너 설계: 게이트 위치는 금속 액체가 캐비티 바닥에 직접 충돌하는 것을 피해야 합니다(스플래싱 및 산화를 방지하기 위해). 러너 단면은 금속 액체 유속과 일치하여 균일한 충전 속도(일반적으로 0.5-1.5m/s로 제어)를 보장하고 슬래그 롤 및 기공을 줄여야 합니다.
•통풍 구조: 금속 액체가 채워질 때 공기 포집 및 기공을 방지하고 가스 배압으로 인한 불완전한 충전을 방지하기 위해 캐비티 상단 또는 모서리에 통풍 홈(너비 0.1-0.3mm, 깊이 0.5-1mm)을 설계합니다.
4. 기계적 성능 매개변수
•주형 강도 및 강성: 잉곳의 무게(예: 500kg-5톤)와 용융 금속의 정압(계산 공식: 압력 = 용융 금속 밀도 × 높이 × 중력 가속도)에 따라 적절한 재료(예: 주강, 연성 철)를 선택하고 보강 리브 구조를 설계하여 주형의 변형 또는 균열을 방지합니다.
•주형 해제 메커니즘 매칭: 기계적 또는 유압식 주형 해제를 사용하는 경우 잉곳 또는 주형의 손상을 방지하기 위해 주형 해제 장치(예: 이젝터 구멍, 유압 실린더 위치)의 설치 공간을 예약하여 주형 해제력(일반적으로 잉곳 무게의 1.5-2배)이 잉곳 바닥에 균등하게 작용하도록 해야 합니다.
5. 재료 및 표면 처리 매개변수
•재료 열 피로 저항: 용융 금속의 반복적인 가열(예: 알루미늄 액체 660℃) 및 냉각의 순환 공정의 경우 적절한 열전도율(예: 주강 열전도율 약 40-50W/(m・K))과 높은 열 피로 강도를 가진 재료를 선택하여 열 균열을 줄입니다.
•표면 처리 공정: 질화(경도 최대 50-60HRC), 쇼트 피닝 또는 코팅(예: 세라믹 코팅)을 통해 표면 내마모성 및 비점착성 알루미늄 성능을 개선하고, 탈형 저항을 줄이고, 용융 금속에 의한 주형 표면의 침식 및 마모를 줄입니다.
이러한 매개변수는 특정 주조 금속(알루미늄, 구리, 아연 등)의 특성, 생산 효율성(예: 시간당 주조 수) 및 품질 표준(예: 잉곳의 내부 결함 감지 요구 사항)과 결합하여 포괄적으로 최적화해야 하며, 궁극적으로 긴 주형 수명과 높은 잉곳 품질이라는 목표를 달성해야 합니다.
이메일: cast@ebcastings.com
