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문제 정의
- 본 연구에서는 용탕의 처리, 주형 충전재 및 주입온도 등을 달리하여 알루미늄합금의 소실모형 주조 시에 발생하는 기공의 정도와 경도 및 인장강도 등의 기계적 성질을 살펴보았다.
제안 방법
- 또한 경도 및 인장시편을 제작하여 경도 및 인장시험을 하였다.
- 2합금이고, 15 kg 용량의 흑연 도가니 중에서 용해 후, 탈가스처리 또는 미세화 처리를 하였다. 탈가스 및 미세화처리는 플런저를 이용하여 시판 탈가스 정제 및 미세화제를 용탕 중에 찔러넣어 행하였다. 주입은 주로 71CTC에서 하였고, 주입온도의 영향을 보기 위한 실험에서는 70CTC에서 820。€:까지 변화시켰다, 용해 후 주입까지 소정의 시간별로 용탕 중의 가스량을 감압응고법을 이용하여 평가하였다.
대상 데이터
- 0kg/m3 이었고, 비교를 위하여 CO2 주형도 준비하였다. 냉각속도의 영향을 보기 위하여 주형충전재로 규사, 지르콘사, 쇼트볼의 3가지를 사용하였다, 각각의 입도는 규사가 AFS 입도지수 66, 지르콘사가 111, 쇼트볼이 54이었는데, 입형은 Fig. 1과 같다.
- 사용한 주조재료는 A356.2합금이고, 15 kg 용량의 흑연 도가니 중에서 용해 후, 탈가스처리 또는 미세화 처리를 하였다. 탈가스 및 미세화처리는 플런저를 이용하여 시판 탈가스 정제 및 미세화제를 용탕 중에 찔러넣어 행하였다.
- 주조 시편의 크기는 30X60X250 mm인데 . 탕구봉은 주입 도관을 이용하였고, 도형은 알루미늄 합금 소실모형용 시판 도형재를 이용하여 침지 도형한 후 상온에서 24시간 동안 건조시켰다.
이론/모형
- 탈가스 및 미세화처리는 플런저를 이용하여 시판 탈가스 정제 및 미세화제를 용탕 중에 찔러넣어 행하였다. 주입은 주로 71CTC에서 하였고, 주입온도의 영향을 보기 위한 실험에서는 70CTC에서 820。€:까지 변화시켰다, 용해 후 주입까지 소정의 시간별로 용탕 중의 가스량을 감압응고법을 이용하여 평가하였다. 이때 압력은 6.
- 시편은 냉각 후 일정 크기(30X60X25 mm)로 절단하여 Archimedes법으로 밀도를 측정하였고, 미세조직상의 기포 점유율은 화상분석기를 이용하여 측정하였다. 또한 경도 및 인장시편을 제작하여 경도 및 인장시험을 하였다.
성능/효과
- 2) CO2 주형에 주입한 경우가 소실모형주조한 경우보다 밀도가 높았고, 소실모형주조한 중에서는 쇼트볼 충전재로 주입한 시편의 밀도가" 가장 높게 나타났다.
- 1) 용탕을 무처리, 탈가스 그리고 미세화처리한 경우, 미세화처리한 소실모형주조 시편은 탈가스한 시편보다 약간 낮은 밀도를 나타내었지만, 무처리한 시편보다는 높은 밀도를 나타내었다.
- 3) T6 열처리 후의 소실모형주조 시편의 인장강도는 200~230 MPa, 연신율은 0.5~1.5%의 범위에 있었으며, 냉각능이 큰 주형 충전재를 사용한 경우가 인장강도가 약간 크게 나타났다.
- 밀도는 주입온도가 높을수록 2.61><1。3]电血3에서 2.57X 103kg/m3로 감소하고 있는데 이는 주입온도가 높으므로 그만큼 용탕 중의 가스량도 중가하고 또한 발포 폴리스틸렌의 열분해생성물이 증가하기 때문으로 보인다. Fig.
- 4) 소실모用주조 시편의 밀도 및 경도는 주입온도가 높을수록 감소하였다.
- 5이다. CO2 주형에 주입한 경우에는 기공 부위에서 탄소 성분이 검출되지 않았으나, 소실모형주조한 경우에는 기공부위에서 탄소가 검출되는 것으로 보아 소실모형주조품의 기공 형성에는 발포 폴리스틸렌의 연소생성물의 영향이 있음을 알 수 있다. 소실모형 주조에서 주물이 성형되는 것은 기본적으로 발포 폴리스틸렌 패턴의 열분해에 의하여 지배된다[7].
- 4 정도로 쇼트볼 충전재의 냉각능이 가장 크다. 또한 DAS는 CO2 주형이 93-99 pm, 규사 충전재가 92~98“m, 지르콘사 충전재가 88~91Mm, 쇼트볼 충전재가 80-82//m 이었고 미세화 처리한 것이 탈가스만 한 것보다 약간 미세하였다.
- CO2 주형으로 주입한 경우도 비교를 위하여 같이 나타내었다. 미세화 처리한 시편은 탈가스한 시편보다 낮은 밀도를 나타내었지만, 무처리한 시편보다는 높은 밀도를 나타내었다. 알루미늄 주조품에서 기공은 결정립 미세화제에 의하셔 영향을 받는다.
- 7은 EPS 폼의 밀도가 20 kg/m3 인 경우 충전재에 따른 시편의 밀도변화를 나타낸 것이다. 용탕은 탈가스 처리하였고, CO2 주형으로 주입한 경우도 비교를 위하여 같이 나타내었는데, CQ 주형에 주입한 경우가 밀도가■ 높고, 소실모형주조한 경우는 쇼트볼 충전재로 주입한 시편의 밀도가 가장 높게 나타나고 있다.
- 이상의 결과로부터 건전한 알루미늄 합금의 소실모형 주조품을 얻기 위한 주조공정변수로, 냉각속도, 용탕처리 및 주입온도의 영향을 살펴 본 결과, 이러한 공정변수의 조절만으로는 알루미늄 합금 주조품의 최대 약점인 내부 기공의 제거가 원활하지 못함을 알 수 있다. 따라서 이의 보다 효율적인 제거방법에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 보인다.
후속연구
- 기공면적율이 감소한다. 가스함유량 및 기공면적율 측정은 시간이 많이 걸리므로, 이러한 관계를 이용하면 비교적 측정이 간단한 밀도 측정만으로 주물 내의 기공량을 평가할 수 있을 것으로 보인다.
- 따라서 이의 보다 효율적인 제거방법에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 보인다.
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