본 연구에서는 AC4C합금을 이용한 사형 주조품의 냉각 속도를 제어하기 위해 냉매 금속인 냉금(SS400, Cu-Zn, Al)을 이용하여 냉금 재질 및 두께에 따라서 미세조직과 인장특성의 상관관계를 확인하였고, 그리고 미세 합금 원소인 Sr 첨가에 따른 개량화 정도와 그 영향을 조사하였다. 시편 시험을 통한 결과를 바탕으로 대형 알루미늄 주물품을 설계, 해석, 제작하여 그 특성 변화를 연구하였다.
1) 냉금의 두께가 증가할수록 냉각속도는 증가하는 경향을 보였다. 또한 냉금과 주물두께 비가 1.5 이상일 때 기포를 0.1% 이하로 제어할 수 있었다. 냉금 재질에 따른 냉각속도는 Cu-Zn, Al, SS400 순으로 냉각효과가 뛰어났고, 그 결과 인장특성도 향상되었다. 냉각속도 증가는 α초정과 공정 Si의 크기 감소와 공정 Si의 구상화율을 증대시켜 인장특성 향상에 기여한 것으로 여겨진다.
2) AC4C 합금에 Sr를 40ppm 첨가할 경우 공정 Si은 아개량 상태였으나, 60∼80ppm 첨가할 경우 전체적으로 개량화가 완료되었다. Sr 미첨가 주조재의 경우 용체화 열처리 동안 구상화 거동이 관찰되지 않았으며, Sr 첨가 시 공정 Si 개량화 정도가 클수록 용체화 시간에 비례하여 구상화 현상이 가속화되었다. 한편, 40ppm Sr 첨가된 경우 개량화된 공정 Si은 구상화가 진행되나, 개량화되지 않고 잔존하는 Si은 파쇄거동만을 나타내며 조대한 상태로 잔존한다. 60ppm ∼ 80ppm Sr 첨가시 개량화 조직과 용체화 처리 과정 중 공정Si은 구상화되어 ...
본 연구에서는 AC4C합금을 이용한 사형 주조품의 냉각 속도를 제어하기 위해 냉매 금속인 냉금(SS400, Cu-Zn, Al)을 이용하여 냉금 재질 및 두께에 따라서 미세조직과 인장특성의 상관관계를 확인하였고, 그리고 미세 합금 원소인 Sr 첨가에 따른 개량화 정도와 그 영향을 조사하였다. 시편 시험을 통한 결과를 바탕으로 대형 알루미늄 주물품을 설계, 해석, 제작하여 그 특성 변화를 연구하였다.
1) 냉금의 두께가 증가할수록 냉각속도는 증가하는 경향을 보였다. 또한 냉금과 주물두께 비가 1.5 이상일 때 기포를 0.1% 이하로 제어할 수 있었다. 냉금 재질에 따른 냉각속도는 Cu-Zn, Al, SS400 순으로 냉각효과가 뛰어났고, 그 결과 인장특성도 향상되었다. 냉각속도 증가는 α초정과 공정 Si의 크기 감소와 공정 Si의 구상화율을 증대시켜 인장특성 향상에 기여한 것으로 여겨진다.
2) AC4C 합금에 Sr를 40ppm 첨가할 경우 공정 Si은 아개량 상태였으나, 60∼80ppm 첨가할 경우 전체적으로 개량화가 완료되었다. Sr 미첨가 주조재의 경우 용체화 열처리 동안 구상화 거동이 관찰되지 않았으며, Sr 첨가 시 공정 Si 개량화 정도가 클수록 용체화 시간에 비례하여 구상화 현상이 가속화되었다. 한편, 40ppm Sr 첨가된 경우 개량화된 공정 Si은 구상화가 진행되나, 개량화되지 않고 잔존하는 Si은 파쇄거동만을 나타내며 조대한 상태로 잔존한다. 60ppm ∼ 80ppm Sr 첨가시 개량화 조직과 용체화 처리 과정 중 공정Si은 구상화되어 연신율을 개선하는 효과를 보였으며, 이는 파단면 분석결과에서도 확인되었다.
3) 대형 주물품 제작을 위해 3차에 걸친 주조방안 설계 변경으로 응고방향과 응고 속도를 제어할 수 있었다. 탕도 및 게이트 변경으로 제품 상부와 하부의 온도 차이를 줄일 수 있었으며, 냉금 및 압탕 변경으로 전체적인 냉각속도를 향상시켜 냉각 시간을 1/3 수준으로 줄일 수 있었다. 또한, 열변형 해석을 통해 길이방향 최대 처짐량 9.18mm와 폭방향 1.88mm의 최대 변형량을 확인할 수 있었다.
4) 대형 Al 주물품 제작을 통해 열 변형량을 실측할 수 있었다. 실측된 변형량은 길이방향 최대값은 8.9mm(해석 9.18mm)이며, 폭방향 최대값은 1.9mm(해석 1.88mm)로 열변형 해석 결과와 동일한 결과를 확인하였다. 또한, 냉각속도의 영향을 확인하기 위해 제품 표면부와 심부에서 시편을 채취하여 확인한 결과, 표면부의 냉각속도가 증가하여 결정립 크기가 심부보다 미세하고, 초정 중심간의 거리 또한 작아 응력 집중을 완화하여 인장 특성과 연신율이 향상됨을 알 수 있었다.
본 연구에서는 AC4C합금을 이용한 사형 주조품의 냉각 속도를 제어하기 위해 냉매 금속인 냉금(SS400, Cu-Zn, Al)을 이용하여 냉금 재질 및 두께에 따라서 미세조직과 인장특성의 상관관계를 확인하였고, 그리고 미세 합금 원소인 Sr 첨가에 따른 개량화 정도와 그 영향을 조사하였다. 시편 시험을 통한 결과를 바탕으로 대형 알루미늄 주물품을 설계, 해석, 제작하여 그 특성 변화를 연구하였다.
1) 냉금의 두께가 증가할수록 냉각속도는 증가하는 경향을 보였다. 또한 냉금과 주물두께 비가 1.5 이상일 때 기포를 0.1% 이하로 제어할 수 있었다. 냉금 재질에 따른 냉각속도는 Cu-Zn, Al, SS400 순으로 냉각효과가 뛰어났고, 그 결과 인장특성도 향상되었다. 냉각속도 증가는 α초정과 공정 Si의 크기 감소와 공정 Si의 구상화율을 증대시켜 인장특성 향상에 기여한 것으로 여겨진다.
2) AC4C 합금에 Sr를 40ppm 첨가할 경우 공정 Si은 아개량 상태였으나, 60∼80ppm 첨가할 경우 전체적으로 개량화가 완료되었다. Sr 미첨가 주조재의 경우 용체화 열처리 동안 구상화 거동이 관찰되지 않았으며, Sr 첨가 시 공정 Si 개량화 정도가 클수록 용체화 시간에 비례하여 구상화 현상이 가속화되었다. 한편, 40ppm Sr 첨가된 경우 개량화된 공정 Si은 구상화가 진행되나, 개량화되지 않고 잔존하는 Si은 파쇄거동만을 나타내며 조대한 상태로 잔존한다. 60ppm ∼ 80ppm Sr 첨가시 개량화 조직과 용체화 처리 과정 중 공정Si은 구상화되어 연신율을 개선하는 효과를 보였으며, 이는 파단면 분석결과에서도 확인되었다.
3) 대형 주물품 제작을 위해 3차에 걸친 주조방안 설계 변경으로 응고방향과 응고 속도를 제어할 수 있었다. 탕도 및 게이트 변경으로 제품 상부와 하부의 온도 차이를 줄일 수 있었으며, 냉금 및 압탕 변경으로 전체적인 냉각속도를 향상시켜 냉각 시간을 1/3 수준으로 줄일 수 있었다. 또한, 열변형 해석을 통해 길이방향 최대 처짐량 9.18mm와 폭방향 1.88mm의 최대 변형량을 확인할 수 있었다.
4) 대형 Al 주물품 제작을 통해 열 변형량을 실측할 수 있었다. 실측된 변형량은 길이방향 최대값은 8.9mm(해석 9.18mm)이며, 폭방향 최대값은 1.9mm(해석 1.88mm)로 열변형 해석 결과와 동일한 결과를 확인하였다. 또한, 냉각속도의 영향을 확인하기 위해 제품 표면부와 심부에서 시편을 채취하여 확인한 결과, 표면부의 냉각속도가 증가하여 결정립 크기가 심부보다 미세하고, 초정 중심간의 거리 또한 작아 응력 집중을 완화하여 인장 특성과 연신율이 향상됨을 알 수 있었다.
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