Kalpakjian 기계공작법 Ch.12 문제 풀이(주조 특성)

12.1 주철보다 강철이 주조하기 어려운 이유는 무엇인가?

 

주된 이유는 강철은 주철보다 융점이 높기 때문에 주조하기 어렵다는 점이다. 고온은 주형 재료 선택, 준비, 가열이나 용탕을 위한 기술을 복잡하게 한다.

 

12.16 어떤 주조 합금은 연성이 매우 낮은 것을 알 수 있다. 이들을 주조품의 공학적 적용에 큰 문제가 될 것이라고 생각하는가? 설명하라.

 

몇몇 주조 합금의 연성이 낮은 것은 주조품의 공학적 적용에서 고려해야만 한다. 낮은 연성은 아래와 같은 영향을 준다.

(a)  연성과 피로와 같은 성질에 영향을 준다.

(b)  주조품의 추후 기계적 가공에 영향을 준다.

(c)  표면거칠기 등에 영향을 준다.

많은 공학적 적용에서 높은 연성이 필요하지 않는 경우에 사용하여야 한다. 예를 들면, 응력이 매우 작아서 소재가 탄성 거동을 하거나 충격하중이 발생하지 않을 때.

 

12.18 생사형 주조와 영구 주형 주조에서의 드래프트 중요성의 차이점에 관하여 설명하라.

 

드래프트는 주형을 손상시키지 않고 패턴을 제거하기 위해 둔다. 주형이 모래인데 드래프트를 두지 않으면 사형의 강도가 약해서 패턴을 제거할 때 주형공동부가 무너지기 쉽다. 하지만 영구주형주조에서처럼 고강도강으로 제작한 다이는 패턴을 꺼낼 때 손상을 입지 않기 때문에 드래프트를 더 작게 둔다.

 

12.21 표 12.4에 주어진 회주철의 탄성계수 E의 값이 광범위하게 변하는 이유에 대하여 설명하라.

 

회주철에서는 2차상(편상 흑연 등)의 형태, 크기, 분포가 매우 다르기 때문에 특성이 매우 달라질 수 있다. 예를 들어 탄성계수는 이 영향을 받는 한 성질이다.

 

12.22 사형주조 부품 위에 문자나 숫자를 새겨 넣는다면 표면으로부터 돌출된 형태로 만들겠는가 아니면 표면으로부터 움푹 들어간 형태로 만들겠는가? 만약 인베스트먼트 주조 공정의 경우라면 어떻겠는가? 설명하라.

 

패턴을 반드시 사용해야 하는 사형주조에서는 문자나 숫자를 패턴 표면에서 깎아내는 것이 편할 것이다. 따라서 패턴에서는 움푹 들어간 형태가 될 것이다. 사형 주형은 돌축된 형태로 되고, 최종 형상은 움푹 들어간 형태로 글자가 새겨질 것이다.

 

인베스트먼트 주조에서는 패턴이 인젝션몰딩을 통해 제작되기 때문에 인젝션 몰딩 다이에 글자를 파내는 것이 편할 것이다. 따라서 주형의 글자는 움푹 파인 형태가 되고, 패턴의 글자는 볼록 튀어나온 형태가 된다. 패턴이 마지막 모형과 똑같은 형상이므로 최종형상도 볼록 튀어나온 형태가 될 것이다.

 

정리하면, 일반적으로 사형주조에서는 움푹 파인 문자를 만들기 편하고, 인베스트먼트주조에서는 볼록 튀어나온 문자를 만들기 편하다.

 

12.23 사형주조(그림 11.3 참조)에서 우물(well)의 일반적인 추천 설계 안은 (a) 우물의 직경이 스프루 출구 직경보다 적어도 2배 이상 되어야 하며, (b) 깊이는 러너 깊이의 약 2배 정도 되어야 한다는 것이다. 이러한 가이드라인을 지키지 않을 경우의 결과에 대하여 설명하라.

 

(a)  이 룰과 관련하여 우물 직경이 스프루 출구 직경보다 2배 이상 된다면 용융금속은 우물을 채우지 않고 용융금속은 잘 빠져나갈 것이다. 반면 우물 직경이 스프루 출구 직경에 비해 작다면 통상 우물은 테이퍼 형상이 아닌 것을 감안하면 우물이 빨려들어가지 않을 우려가 크다.

(b)  우물이 러너에 비해서 충분히 깊지 않으면 우물에 튄 난류 용융금속이 주조품으로 들어가게 되고 그와 관련된 결함을 일으키게 한다. 우물이 충분히 깊다면 금속이 우물에 남아서 일찍 응고되어버릴 우려가 있다.

 

12.(구 5.34) 패턴에 여유를 주는 이유는 무엇이며, 무엇에 영향을 받는가?

 

패턴의 수축여유는 주조품의 응고와 그 이후 상온까지 냉각되면서 수축되는 것을 보정하기 위해 둔다. 따라서 수축여유는 합금이 겪는 수축 양에 따라 결정된다.