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제안 방법
- 3번 시편(Case 3)은 디스크 형상으로, D400xH120mm 크기로 탕구 겸용 압탕을 적용하였다. 3번 시편의 경우는 시판 규격의 발열 슬리브도 적용하여 해석하였다. 주입재질은 3종류 모두 주강(SC42)으로 하였으며 주형은 규사 주형으로 하였다.
- 전보[4]와 같다. Case 1의 경우는 탕구비 1 : 2 : 4의 비 가압 계로 설계하여 용탕의 요동을 최소화하도록 하였고, Case 2와 3의 경우는 제품의 형상과 회수율을 고려하여 직접게 이 트방식으로 설계 하였다.
- 최종응고 부위는 주입 완료 시까지의 유동온도가 가장 높았던 탕도 중간에 존재하였다. Case 3은 디스크 제품으로 제품이 대형품이라 회수율과 설비를 고려, 시판하는 발열 슬리브를 적용하여 해석하였다. 압탕을설계하기 전탕구만 설치하여 직접 게이트 방식으로 해석을 수행한 결과 Fig.
- 이용하였다. 계산변수로는 압탕의 위치와 크기를 달리하여 최종 응고 부와 수축결함의 발생 여부를 조사하였다. 용탕의 초기 속도는 앞 절에서 계산한 주입 속도를 입력하여 계산하였고 계산에 사용한 열물 성치 및 계면 열전달 계수 등 입력치는 Table 3과 같다.
- 복사를 고려한 계산은 Case 3의 디스크형상의 두꺼운 제품을 대상으로 하였다. 범용유한요소해석 코드인 MSC-MARC 를 이용하여 충전 중인 용탕의 복사열에 의한 주형의 표면 온도상승을 계산하였는데, 해석시 요소는 Fig. 3과 같이 나누었고 계산에 사용한 물성치는 Table 3과 같다.
- 2배 이상이 되어야 하며 체적에 따른 수축량도 고려하여야 한다. 본 연구에서는 Fig. 2와 같이 압탕의 위치 또는 크기를 변화 시켜 급탕거리를 조절하여 최종 응고부가 압탕에 존재하도록 방안을 세워 해석을 하였는데 그 계산과정은 다음과 같다.
- 최종응고부위가 주물에 존재하면 응고수축이 발생하여 제품 결함이 되지만 최종응고부위가 압탕에존재하게 하면 건전한 제품을 만들 수 있다. 본 연구에서는압탕을 설치하지 않은 시편을 해석하여 최종응고부위의 위치를 확인한 후 최종응고부위까지 급탕 가능한 압탕을 설계하여 최종응고 부위가 압탕에 존재하도록 주조 방안을 설계하였다. Case 1에서 압탕을 설치하지 않고 해석을 수행한 결과 제품의 중심부에 최종 응고부가 존재하였다.
- 시편은 Fig. 1과 같이 3종류이며, 시편에 따라 2〜3가지로압탕을 설계하였다. 1번 시편(Case 1)은 W70xL120xT18mm 이며, 압탕의 위치는 제품 중심부, 제품 앞, 제품 뒤의 3가지로 설계하였고, 주형은 제품 2개로 구성된 2캐비티를 해석대상으로 하였다.
- 에서는 주철주입 시의 탕구 방안의 설계를 다루었으나, 본 연구에서는 주강을 대상으로 기존의식을 이용하여 압탕방안을설계한 후, 상용해석 코드를 이용하여 주형 충전 양상과 응고수축 양상을 계산하고, 또한 복사를 고려한 해석을 하여 주입 시의 주형 표면 온도 상승을 계산하고, 그 결과를 검토하였다.
- 응고 해석은 유동해석을 먼저 수행한 후 그 결과를 이용하여 응고해석을 수행하였다. 시편별로 응고 시간을 측정해본 결과 압탕의 종류에 따라 차이가 났고, 동일한 종류의 압탕 일 때도 그 위치에 따라 차이가 났으며 그 결과는 Table 4와 같다.
- 진공흡입 주형법으로 주강을 주조할 때의 주조 방안을 기존의 식을 이용하여 탕구계와 압탕을 설계한 후, 상용해석 코드를 이용하여 계산한 결과를 검토하였는데, 다음의 결론이 얻어졌다.
대상 데이터
- 1과 같이 3종류이며, 시편에 따라 2〜3가지로압탕을 설계하였다. 1번 시편(Case 1)은 W70xL120xT18mm 이며, 압탕의 위치는 제품 중심부, 제품 앞, 제품 뒤의 3가지로 설계하였고, 주형은 제품 2개로 구성된 2캐비티를 해석대상으로 하였다. 2번 시편(Case 2)은 W70 x L120 x T36nm로, 탕구 겸용압탕으로 설계하였다.
- 1번 시편(Case 1)은 W70xL120xT18mm 이며, 압탕의 위치는 제품 중심부, 제품 앞, 제품 뒤의 3가지로 설계하였고, 주형은 제품 2개로 구성된 2캐비티를 해석대상으로 하였다. 2번 시편(Case 2)은 W70 x L120 x T36nm로, 탕구 겸용압탕으로 설계하였다. 3번 시편(Case 3)은 디스크 형상으로, D400xH120mm 크기로 탕구 겸용 압탕을 적용하였다.
- 2번 시편(Case 2)은 W70 x L120 x T36nm로, 탕구 겸용압탕으로 설계하였다. 3번 시편(Case 3)은 디스크 형상으로, D400xH120mm 크기로 탕구 겸용 압탕을 적용하였다. 3번 시편의 경우는 시판 규격의 발열 슬리브도 적용하여 해석하였다.
- 압탕의 형상은 원통형 압탕을 사용하였다. Case 1과 Case 2는 개방압탕을 사용하였고, Case 3의 경우는 주물이 대형 품이라 일반 압탕을 사용하면 압탕이 대형화되어 회수율이 크게 떨어지므로 급탕거리와 모듈러스를 고려하여 시판하는 발열 슬리브를 사용하였는데, 회수율 향상을 위하여 냉금도 함께 사용하였다. 냉금을 사용하면 방열 표면적의 증가로 인하여 주물의 모듈러스가 작아지므로, 필요한 압탕의 크기도 작아지게 된다.
- 3으로 작아져서, 그만큼 압탕을작게 할 수 있었고, 그 결과 주조회수율이 높아졌다. 냉 금의 재질은 저탄소강으로 하였다.
- 이 경우 그 모래가 개재물로 남게 되고, 또한 형이 붕괴된 만큼 원하던 형상이 얻어지지 않으므로 불량이 발생하게 된다. 복사를 고려한 계산은 Case 3의 디스크형상의 두꺼운 제품을 대상으로 하였다. 범용유한요소해석 코드인 MSC-MARC 를 이용하여 충전 중인 용탕의 복사열에 의한 주형의 표면 온도상승을 계산하였는데, 해석시 요소는 Fig.
- 압탕의 형상은 원통형 압탕을 사용하였다. Case 1과 Case 2는 개방압탕을 사용하였고, Case 3의 경우는 주물이 대형 품이라 일반 압탕을 사용하면 압탕이 대형화되어 회수율이 크게 떨어지므로 급탕거리와 모듈러스를 고려하여 시판하는 발열 슬리브를 사용하였는데, 회수율 향상을 위하여 냉금도 함께 사용하였다.
이론/모형
- 유동 및 응고 계산은 시판되고 있는 ZCAST를 이용하였다. 계산변수로는 압탕의 위치와 크기를 달리하여 최종 응고 부와 수축결함의 발생 여부를 조사하였다.
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