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문제 정의
- Gating 시스템의 설계를 위한 CAE 기술을 과제에 적용하기 위하여 회수율의 변화와 압탕의 재질, 압탕의 가열 유무, 압탕의 직경, 압탕의 모양 및 슬리브의 재질, 탕구방안 등을 고려한 CAE를 수행 하여 회수율이 70% 이상이 되는 최적의 탕구 시스템을 도출하였다. CAE 기법에 의하여 도출한 Mold를 이용하여 터보차저하우징을 제조하기 위하여 실험을 수행한 결과를 소개 하고자 한다.
- 압탕의 최소화를 위한 몰드 설계 방안의 기본 아이디어는 압탕을 가열하여 압탕부의 응고를 지연시켜 용탕을 제품 부위에 보충하여 주는 것에 착안 하였다. 따라서, 본 자료에서는 압탕의 온도, 압탕의 보온 유무, 제품의 배치 등이 충진율에 미치는 영향을 고려한 몰드 설계방안을 제시하고자 한다.
- 구상흑연주철에 관한 연구는 주로 재료공학 관점에서 다수 발표되고 있지만[8-11], 압탕 최소화에 필요한 mold 설계기술에 관한 내용은 제한적이다. 따라서, 본 자료에서는 이러한 문제점에 착안하여 압탕 최소화에 필요한 문제점을 해결하는 방안을 제시하고자 한다.
- 카트리지 히터(Cartridge Heater)를 압탕에 삽입하는 카트 리지 압탕 기술을 개발하여 압탕을 최소화 하는 방안을 제시 하였다. 또한 실험을 통하여 제안한 탕구시스템의 타당성을 검증하고자 한다.
- 회수율이 70% 이상 되기 위한 몰드 설계기술은 압탕의 가열 유무 이다. 실험으로 압탕의 가열 유무를 제품의 결함여부에 미치는 영향을 파악하기 위해 본 연구에서는 Table 2에서 제시한 바와 같이 5가지 종류의 Mold에 대하여 주조실험을 수행하였다. Table 1, Table 2에서 보여주는 바와 같이 실험 ①~③은 압탕의 직경이 10~30 mm이며, 실험 ④~⑥은 압탕의 직경이 30 mm일 때 슬리브 온도변화에 따른 실험조건이다.
- 하지만, 회수율을 보다 증가시키기 위해서는 직경 10 mm, 최소 600oC의 히터 온도, 압탕 상면에 단열재를 적용한다면 실제 주조에서 수축 결함이 적은 제품을 얻을 수 있을 것으로 판단되었다. 이를 확인하기 위해서 해석으로 설계된 몰드를 제작하고, 압탕의 직경 및 캐비티의 배치를 변화시키면서 주조실험을 통하여 검증하고자 하였다.
- 터보차저하우징 제품은 보완부품으로써 형상을 공개하지 않기 때문에 본 연구에서는 13인승 차량의 터보차저하우징을 모델로 하여 역설계한 제품을 기준으로 하여 주조공정에서 성형성을 개선하기 위하여 제품의 두께, 모양을 변경하여 터보차저 제품을 일반화시켜 관련 산업계에서 응용하도록 하였다. Fig.
가설 설정
- 따라서, 압탕이 금형 내부의 용탕보다 늦게 응고되어야 한다. 압탕의 크기가 적절하게 설계하면 금형의 내부에서 생성되는 수축공은 감소될 것이다. 압탕의 크기가 작은 경우에는 제품 내부에 수축공 결함이 생성이 될 것이다.
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