패턴(캐스팅)

Pattern (casting)
곡선형 스포크가 있는 주철 기어의 목재 패턴
패턴에 의해 준비된 캐비티를 보여주는 모래 주물 주형의 위쪽과 아래쪽 절반. 구멍을 수용하는 코어는 주형의 아래쪽 절반에서 볼 수 있는데 이것을 드래그라고 한다. 주형의 위쪽 절반은 cope라고 불린다.

주물에서 패턴은 주조할 물체의 복제품이며, 주조 공정에서 용융된 물질이 주입될 캐비티를 준비하는 데 사용된다.[1][2]

모래 주조에 사용되는 패턴은 나무, 금속, 플라스틱 또는 기타 재료로 만들어질 수 있다. 패턴은 시공의 엄격한 기준에 따라 제작되어 시공 중인 패턴의 품질 등급에 따라 합리적인 시간 동안 지속할 수 있으며, 반복적으로 차원적으로 수용 가능한 주물을 제공할 수 있다.[3]

패턴메이킹

무늬만들기(때로는 양식화된 무늬만들기 또는 무늬만들기)라고 불리는 무늬만드는 공구와 다이메이킹, 곰팡이만드는 무역과 관련이 있는 숙련된 무역이지만, 미세한 목공작의 요소도 통합되는 경우가 많다. 패턴메이커(때로는 양식화된 패턴메이커 또는 패턴메이커)는 오랜 경험에 걸쳐 견습생과 무역학교를 통해 기술을 배운다. 엔지니어가 패턴을 디자인하는 데 도움을 줄 수 있지만, 대개 디자인을 실행하는 것은 패턴메이커다.[4]

사용된 재료

전형적으로, 패턴 제작에 사용되는 재료는 나무, 금속 또는 플라스틱이다. 파리의 왁스나 플라스터도 사용되지만, 오직 전문화된 용도에만 사용된다. 설탕 소나무는 주로 부드럽고 가볍고 작업하기 쉽기 때문에 패턴에 가장 많이 사용되는 재료다. 온두라스 마호가니는 소나무보다 더 단단하고 오래 지속되기 때문에 더 많은 생산 부품에 사용되었다. 한번 제대로 치료되면 휘거나 컬링을 받지 않고 사용 가능한 어떤 목재만큼 안정된다. 일단 패턴이 만들어지면, 주조 공장은 패턴이 모양을 바꾸는 것을 원하지 않는다. 진정한 온두라스 마호가니는 열대 우림의 소멸로 인해 지금은 찾기 어려워져 마호가니로 시판되는 다양한 숲이 있다. 섬유유리와 플라스틱 패턴은 최근 몇 년 동안 방수성과 내구성이 뛰어나 인기를 끌었다. 금속 패턴은 오래 지속되며 습기에 굴복하지 않지만, 그것들은 더 무겁고, 더 비싸고, 한번 손상되면 수리하기 어렵다.[5]

왁스 패턴은 투자 주조라는 주조 공정에서 사용된다. 파라핀 왁스, 벌 왁스, 카르나우바 왁스의 조합은 이러한 목적을 위해 사용된다.[5]

파리의 회반죽은 설정 단계에서 많은 유연성과 함께 빠르게 경도를 얻기 때문에 보통 마스터 다이와 몰드를 만드는 데 사용된다.[5]

디자인

스프루, 관문, 라이저, 코어 및 오한 또는 없음

패턴메이커 또는 주조 공장 엔지니어는 패턴과 관련하여 스푸, 탕구 시스템 및 라이저가 배치되는 위치를 결정한다. 주물에 구멍이 필요한 경우 금속이 유입되지 않는 주물의 부피 또는 위치를 정의하는 코어를 사용할 수 있다. 때때로 오싹은 몰딩 전 패턴 표면에 배치될 수 있으며, 이 표면은 모래 몰드로 형성된다. 오일은 급속한 냉각을 가능하게 하는 열제거원이다. 빠른 냉각은 곡물 구조를 정제하거나 몰드에 주입되는 용해된 금속의 동결 순서를 결정하기 위해 필요할 수 있다. 그들은 훨씬 더 차가운 온도에서, 그리고 종종 주입되는 것과 다른 금속이기 때문에, 그들은 주물이 식을 때 주조물에 부착하지 않는다. 오한은 다시 재생되어 재사용될 수 있다.

급유 및 탕구계통의 설계는 보통 방법설계 또는 방법설계라고 한다. 수동 또는 대화식으로 범용 CAD 소프트웨어를 사용하거나 특수 목적 소프트웨어(AutoCA 등)를 반자동으로 사용할 수 있다.ST)

패턴 유형

무늬는 나무, 금속, 세라믹 또는 단단한 플라스틱으로 만들어지며 복잡성이 다양하다.

단일 조각 패턴, 즉 느슨한 패턴이 가장 단순하다. 이것은 원하는 주물의 복제품이다. 일반적으로 의도된 금속의 수축량을 상쇄하기 위해 약간 더 큰 크기로 되어 있다. 게이트 패턴은 여러 루즈한 패턴과 쉐이크아웃 후 분리될 러너 시리즈를 연결한다. 분할된 또는 다중 피스 패턴은 여러 조각으로 주물을 만들어 후처리에 결합한다.

매치 플레이트 패턴은 패턴의 위쪽과 아래쪽 부분이 있는 패턴으로, 코퍼와 드래그 부분이라고도 하며 보드 반대편에 장착된다. 이러한 적응을 통해 성형 재료에서 패턴을 신속하게 성형할 수 있다. 코퍼와 드래그 패턴이라는 유사한 기술은 대형 주물이나 대형 생산 런에 종종 사용된다. 이러한 변화에서 패턴의 양면은 수평 또는 수직 기계에 연결될 수 있고 성형 재료로 성형할 수 있는 별도의 패턴 플레이트에 장착된다. 코퍼와 드래그 사이의 분리선이 불규칙할 때, 뒤이어 보드를 사용하여 불규칙한 모양과 느슨한 패턴을 지지할 수 있다.

스윕 패턴은 대칭 금형에 사용되며, 이 금형은 성형 재료를 통해 중심축 또는 폴을 중심으로 회전하는 궤적형이다. 스윕 패턴은 스켈레톤 패턴의 한 형태로서 몰딩 재료를 통해 이동함으로써 금형을 만드는 모든 기하학적 패턴이다.

스켈레톤 패턴은 나무나 금속으로 만들어진 전체 설정이 더 비쌀 때 사용된다. 그것은 보통 채워지지 않은 틈새로 만들어지며, 채워지지 않은 부분은 롬모래나 클라이로 덮인다. 틈새에 바르면 남는 점토를 긁어내는 데 스트릭 보드나 스트라이크 오프 보드가 사용된다. 예: 터빈 케이싱, 토양 및 수관 굴곡부, 밸브 본체 및 박스

수당

(고체) 냉각 프로세스 중에 발생할 모든 치수 변화를 보상하기 위해, 일반적으로 허용량은 패턴에서 이루어진다.[6]

리퀴드 수축

거의 모든 금속이 고체화 중에 부피적으로 수축하는데, 이것을 액체 수축이라고 한다. 또 다른 방법은 거의 모든 금속이 용해될 때 부피 상승, 즉 액상온도가 증가한다는 것이다. 대표적인 "볼륨수축"은 합금에 따라 3.5%~10.0%의 범위에 있다. 잘 제어된 조건에서 더 무거운 섹션으로 주조할 때 일부 그래피티 주철은 약간의 양의 수율을 보일 수 있다. Type Metal은 또한 진실하고 날카로운 주물을 고정하고 냉각 후 정확한 치수를 유지하는 것으로 알려져 있으며, 사용된다. 일반적으로 엔지니어링 주조 부품을 만들 때 "방법"은 라이저 크기, 라이저 수, 라이저 위치 등 패턴과 함께 설계된다. 추가적으로 다운스프루, 러너 바, 잉게이트도 "방법"으로 설계된다. 따라서 "방법"은 용해된 금속이 전달되고, 주형이 올바르게 채워지며, 라이저가 응고되는 동안 액체의 "축소량"을 주조물에 "공급"하도록 보장한다. 이 "방법"은 패턴메이커(추가적인 훈련과 함께)가 될 수 있는 "방법 엔지니어"나 창업 엔지니어 또는 용해 및 주조/고형화와 관련된 볼륨 증가/볼륨 손실 개념에 익숙한 야금 기술자에 의해 이루어진다. 예: 강철이 7.85 밀도(고체)이고 6% 수축한다고 가정하거나 용해될 때 부피가 6% 증가한다고 가정하십시오. 강철의 고체 밀도를 바탕으로 100 kg 블록을 주조하기 위해 주형을 만들었다. 강철의 액체 밀도는 고체 밀도 값의 94%에 불과하다 - 액체일 때 약 7.38. 따라서 100 kg 블록(고체 계산)이 액체로 채워지면 94 kg의 질량을 포함한다. 응고 시 "리저" 또는 "피더"로부터 6 kg을 공급해야 하므로 고체의 질량은 현재 100 kg이다. 이 방법은 고체화 중 부피 손실을 처리하는 시스템이다. 이 (기술적으로) 용돈이 아니다.

수축충당금

고체화가 완료된 후 치수 크기는 선형 수축 과정을 거치게 된다. 이 선형 수축은 냉각을 통해 실온까지 바로 진행된다. 이를 보완하기 위해 패턴이 필요한 주물보다 크게 제작된다. 금속 수축 패턴에 주어지는 이 여분의 크기를 "수축 허용량"이라고 한다. 이러한 값은 일반적으로 0.6%에서 2.5% 사이입니다. 이것은 지나치게 큰 규칙인 수축 규칙을 사용하는 것으로 설명된다. 수축 규칙은 일반적으로 산업적으로 주조된 공통 합금에 사용할 수 있다. 또는 패턴메이커는 단순히 모든 차원에 지명된 백분율을 추가한다. 이 허용량의 예 - 2% 수축 규칙을 사용하여 부시가 1500mm O/D, 1000mm I/D 및 300mm 높이여야 하는 경우: 패턴메이커는 패턴을 1530mm O/D(수축되는 대로), 980 I/D(내경이 바깥쪽으로 수축되는 대로)로 만들 수 있으며, Inside Diameter가 "더하기"보다 20mm "차단"이 있다는 점을 유의해야 하며, 이는 올바른 수축 허용량이다. 마지막으로 높이 치수는 306mm가 될 것이다.

수축량은 또한 몰드와 모든 코어에 사용되는 모래 시스템(예: 점토 본드 모래, 화학 결합 모래 또는 모래 내에서 사용되는 기타 본딩 재료)에 의해 약간 달라질 수 있다. 정확한 값은 사용 중인 모래 시스템으로 인해 주조 공장마다 다를 수 있다. 각 주조 공장은 자체적인 패턴과 주조물을 측정함으로써 자체적인 수축 허용량을 개선할 수 있다.

수축과 수축은 다시 액체 수축과 고체 수축으로 분류될 수 있다. 액체수축은 고체화(액체에서 고체로) 과정에서 부피가 줄어드는 것으로, 액체수축은 라이저에 의해 설명된다. 고형 수축은 (고형) 주조 금속을 냉각하는 동안 치수가 감소하는 것이다. 수축 허용량은 고형 수축만을 고려한다.

어음수당

모래 주형에서 패턴을 제거해야 할 경우, 선행 모서리가 파손되거나 손상될 가능성이 있다. 이를 방지하기 위해 금형에서 패턴을 쉽게 제거하여 가장자리 손상을 줄일 수 있도록 패턴에 테이퍼를 제공한다. 제공된 테이퍼 각도를 드래프트 각도라고 한다. 드래프트 각도의 값은 패턴의 복잡성, 몰딩 유형(핸드 몰딩 또는 머신 몰딩), 표면 높이 등에 따라 달라진다. 주조에 제공되는 드래프트는 일반적으로 외부 표면(내부 표면 5~8개)에서 1~3도 정도 입니다.[7]

마감 또는 가공 허용량

모래 주물에서 얻는 표면 마감은 일반적으로 불량하며(긴장적으로 부정확하며), 따라서 주조 제품은 표면 마감을 개선하기 위해 회전 또는 연삭과 같은 가공 공정을 받는 경우가 많다. 가공 공정 중에 일부 금속이 조각에서 제거된다. 이를 보완하기 위해 주조물에 가공 허용량(일부 녹색으로 언급되는 추가 재료)을 제공해야 한다.[7] 마감 허용량은 주조 재료, 주조 크기, 생산량, 성형 방법 등에 따라 달라진다.

셰이크수당

보통 곰팡이 공동에서 패턴을 제거하는 동안, 이 패턴은 쉽게 제거될 수 있도록 얼굴 전체에 랩을 한다. 이 과정에서 최종 충치가 확대된다. 이를 보완하기 위해서는 패턴 치수를 줄일 필요가 있다. 이 용돈은 인사 의존도가 높기 때문에 표준 값이 없다. 이 용돈은 마이너스 용돈이며, 이 용돈을 돌 때 공통적인 방법은 징병 용돈을 늘리는 것이다. 패턴이 흔들리면 주형 공동이 커지고 주물도 커진다.[7]

왜곡수당

몰드를 냉각하는 동안 고형 금속에서 발생한 응력은 주조물의 왜곡을 유발할 수 있다. 이는 주형의 길이에 비해 폭이 더 얇을 때 더욱 뚜렷하게 나타난다. 이것은 처음에 반대 방향으로 패턴을 왜곡함으로써 제거될 수 있다.[6]

수요

금속의 모래 주조에는 패턴이 계속 필요하다. 회색 철, 연성 철 및 강철 주물의 생산에 있어 모래 주물은 가장 널리 사용되는 공정으로 남아 있다. 알루미늄 주물의 경우, 모래 주물은 무게별 총 톤수의 약 12%를 차지한다. (Die Casting은 57%, 반영구 및 영구 금형은 19%(2006년 출하 기준). 정확한 공정 및 패턴 장비는 항상 주문량 및 주조 설계에 의해 결정된다. 모래 주조는 한 부분, 또는 백만 부까지 생산될 수 있다.

SLS나 SLM과 같은 적층 제조 양식은 일부 생산 상황에서 주물을 대체할 가능성이 있지만, 주물이 완전히 대체되는 것은 아직 요원하다. 경쟁력 있는 단가로 적합한 재료 특성을 제공하는 곳이라면 어디든 수요에 머물 것이다.

참조

  1. ^ Bawa, H S (2004). Manufacturing Processes – I. Tata McGraw-Hill. pp. 1–12. ISBN 978-0-07-058372-6.
  2. ^ Ammen, C. W. (1999). Metalcasting. McGraw-Hill Professional. pp. 159–176. ISBN 978-0-07-134246-9.
  3. ^ "Types of patterns used in Casting Process - Mechanical Engineering".
  4. ^ 쉘리, 조셉 앳킨슨 무늬만들기: 목공예 도구 사용, 조인트의 기술, 목공예 기술, 다양한 건축 방식, 다양한 형태의 코어박스 사용 등 패턴의 구성과 적용에 관한 논문.일반적인 패턴 유형: 1) 싱글피스 패턴 2) 스플릿피스 패턴 3) 루즈한 조각 패턴 4) 짝짓기 패턴 4) 매치 패턴6) 스윕 패턴 7) Cope and drag 패턴 8) Skelle 패턴 9) Shell 패턴 11) 추종 보드 패턴 11) 뉴욕: Industrial Press, 1920; 페이지 2-5 et seq.
  5. ^ a b c Radhakrishna, K (2011). Manufacturing Process - 1. Bangalore: Sapna Book House. p. 20. ISBN 978-81-280-0207-6.
  6. ^ a b Praveen, Kestoor (2011). Manufacturing process - 1. Bangalore: Star – tech education. p. 16.
  7. ^ a b c Rao, P.N. (2003). Manufacturing Technology. New Delhi: Tata McGraw-Hill. p. 68. ISBN 0-07-463180-2.