초록 ▼

본 연구에서의 용융코어(fusible salt core) 적용기술에 사용되는 가용성 용융코어는 융점이 270-450℃ 정도로서 주조제품을 구성하는 금속재료의 융점보다도 낮은 저융점 화학염(salt)을 기본소재로 사용하며, 이들 코어는 용융금속이 고압으로 주입 되어도 코어가 파괴되거나, 용융금속이 코어 내부로 침투되지 않는 장점을 가지며, 본 연구에서는 이러한 가용성 용융코어를 저융점 용융코어로 정의한다.
본 연구에서 사용되는 저융점 용융코어는 열전도계수가 금형채질인 특수강의 약 1/400정도로 매우 낮아서 주조시 금형으로 충진

본 연구에서의 용융코어(fusible salt core) 적용기술에 사용되는 가용성 용융코어는 융점이 270-450℃ 정도로서 주조제품을 구성하는 금속재료의 융점보다도 낮은 저융점 화학염(salt)을 기본소재로 사용하며, 이들 코어는 용융금속이 고압으로 주입 되어도 코어가 파괴되거나, 용융금속이 코어 내부로 침투되지 않는 장점을 가지며, 본 연구에서는 이러한 가용성 용융코어를 저융점 용융코어로 정의한다.
본 연구에서 사용되는 저융점 용융코어는 열전도계수가 금형채질인 특수강의 약 1/400정도로 매우 낮아서 주조시 금형으로 충진된 액상금속의 열이 대부분 금형 쪽으로 빠져 나감으로서 용탕의 코어가 열적 변형이 되기 전에 용융금속의 응고가 이루어지기 때문에 저압주조나 고압주조를 하여도 코어의 열적 변형이 발생하지 않는다. 또한 코어제거방법은 종래의 방법과 달리 성형제품을 용융코어의 융점보다 20~50℃ 이상의 온도에서 1-2분 가열하면 코어는 액체상태가 되어 추출이 가능하고, 액체상태의 코어재료는 다시 새로운 용융코어로 제조되어 재활용이 가능하고 환경오염이나 산업폐기물이 발생되지 않는다. 따라서 코어제조원가의 절감이 기대되며 3D업종으로 대표되는 주조공장의 녹색화가 가능하고 환경규제에 능동적으로 대처할 수 있다.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 최종보고서제출서 ... 2
• 제출문 ... 3
• 중소기업신뢰성향상지원사업 보고서 ... 4
• 목차 ... 6
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 10
• 제 1 절 연구개발의 목적 ... 10
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 10
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 12
• 제 1 절 외국의 기술개발 현황 ... 12
• 제 2 절 국내의 기술개발 현황 ... 13
• 제 3 장 연구개발 수행내용 및 결과 ... 14
• 제 1 절 용융코어 설계기술 개발 ... 14
• 1. 서론 ... 14
• 2. 용융코어 재료설계를 위한 Tailoring 기술 ... 15
• 가. 열전달 해석 모델 ... 16
• 나. 용융코어 재료 물성에 따른 용융코어의 온도분포 ... 19
• 다. 주조조건에 따른 용융코어의 온도분포 ... 24
• 3. 용융코어 물성에 따른 주조 적합성 검토 ... 26
• 가. 고비열 용융코어 제조 ... 26
• 나. 용탕 적합성 시험 ... 27
• 4. 결 론 ... 31
• 제 2 절 용융코어 물성 평가기술 개발 ... 33
• 1. 서론 ... 33
• 2. 저융점 용융코어의 물성 측정/평가 기술 개발 ... 33
• 가. 저융점 용융코어 제조 ... 33
• 나. 저융점 용융코어의 물성 측정 ... 36
• (1) DSC 분석 ... 36
• (2) TMA(Dilatometry) 분석 ... 37
• (3) 압축 강도 측정 ... 38
• (4) 열전도도(Thermal conductivity) 측정 ... 38
• 다. 저융점 용융코어의 물성 평가 ... 39
• (1) 저융점 용융코어의 용해열량(잠열) 측정/평가 ... 39
• (2) 저융점 용융코어의 열용량 측정/평가 ... 40
• (3) 저융점 용융코어의 열팽창계수 분석/평가 ... 42
• (4) 저융점 용융코어의 압축강도 분석/평가 ... 43
• (5) 저융점 용융코어의 열전도도 측정/평가 ... 44
• (6) 저융점 용융코어의 파면분석/평가 ... 44
• 3. 습도에 따른 저융점 용융코어의 물성저하 현상 ... 45
• 가. 실험장치 및 방법 ... 46
• (1) 항온 항습기 ... 46
• (2) 소형 전기로 ... 46
• (3) 압축시험기 ... 47
• (4) 저융점 용융코어의 제조 ... 48
• (5) 코어의 습도제거 및 습도 조절 ... 48
• 나. 습도에 따른 용융코어의 압축강도 변화 ... 49
• 4. 저융점 용융코어의 고온물성 평가기술 ... 50
• 가. 실험 장비 및 방법 ... 51
• (1) 압축시험기와 고온전기로 ... 51
• (2) 시편제조 ... 51
• (3) 고온 압축강도 측정 ... 52
• 나. 세라믹분말 함량에 따른 압축강도 ... 52
• 다. 저융점 용융코어의 고온 압축강도 측정/분석 ... 56
• 5. 결 론 ... 59
• 제 3 절 새로운 용융코어 제조기술 개발 ... 60
• 1. 서론 ... 60
• 2. 저융점 용융코어의 코팅기술 ... 62
• 가. Arc Spray 장치 및 코팅조건 ... 63
• 나. 코팅된 저융점 용융코어적용 시제품 제조 ... 65
• 다. 주조품에서의 코팅층의 미세조직 분석/평가 ... 66
• 3. 용융코어용 새로운 재료 개발 ... 67
• 가. 염(salt)의 정의 및 종류 ... 67
• 나. 염화물(鹽化物, chloride)의 종류와 특성 ... 68
• (1) 염화동(鹽化銅, Copper Chloride, CuCI, CuCI₂ㆍ2H₂O) ... 69
• (2) 염화나트륨(NaCI) ... 69
• (3) 염화아연(鹽化亞鉛, Zinc Chloride, ZnCI₂) ... 70
• (4) 염화알루미늄(鹽化알루미늄, Aluminium Chloride, AICI₃) ... 70
• (5) 염화암모늄(鹽化암모늄, Ammonium Chloride, NH₄CI) ... 70
• (6) 염화주석(鹽化朱錫, Tin Chloride, SnCI₂, SnCI₄) ... 71
• (7) 염화철(鹽化鐵, Iron Chloride, FeCI₂ㆍ4H₂O, FeCI₃) ... 71
• (8) 염화카드늄(鹽化카드늄, Cadmium Chloride, CdCI₂ㆍ2½H₂O) ... 72
• (9) 염화칼륨(鹽化칼륨, Potassium Chloride, KCI) ... 77
• 다. 새로운 염재료의 선정 및 물성평가 ... 77
• 4. 결론 ... 80
• 제 4 절 용융코어 제조장치 개발 ... 81
• 1. 서론 ... 81
• 2. 저융점 용융코어의 양산장치 설계 및 제작 ... 81
• 3. 저융점 용융코어의 제조 ... 87
• 4. 결론 ... 89
• 제 5 절 워터펌프하우징 시제품 제조 ... 90
• 1. 서론 ... 90
• 2. 용융코어적용 워터펌프하우징 시제품의 설계 ... 90
• 4. 전산모사기술에 의한 용융코어적용 시제품 제조조건 ... 92
• 5. 시제품 제조장치 및 제조방법 ... 104
• 6. 시제품의 금속조직학적 특성평가 ... 106
• 7. 용융코어적용 시제품 제조를 위한 최적 주조방안 ... 117
• 8. 결론 ... 124