주조법의 종류와 특징

핵심 정리

주조는 용융 금속을 주형에 부어 응고시켜 원하는 모양의 물건을 얻는 공정이다. 주조의 일반적인 특성은 단조나 단순한 가공으로는 제작하기 어려운 복잡한 형상도 만들 수 있다는 점이다. 크기 역시 매우 큰 것에서 작은 액세서리까지 자유롭게 정할 수 있다. 다만 같은 크기라면 단조품이나 추금품에 비해 무겁고, 충격을 받으면 무르고 파괴되기 쉬운 결점이 있다.

주조법은 주형을 얼마나 쓰는지와 용탕을 어떤 방식으로 넣는지에 따라 나뉜다. 주형 재료는 옛날에는 흙이 주로 쓰였으나 지금은 석고나 금속도 쓰인다. 주형을 버리는지 반복 쓰는지 가장 중요한 구분은 주형을 1회 쓰고 버리는 소모성 주형 주조와 금속 주형을 반복해 쓰는 영구 주형 주조이다. 사형 주조는 모래 주형을 1회 사용하고 버리는 소모성 주형 주조에 속한다. 다이캐스팅은 경화된 강철 금형에 용융금속을 고압으로 주입하는 영구 주형 주조이다.

용탕을 넣는 방식도 나뉜다. 옛날에는 용탕의 무게에 의지해 흘려 넣었으나, 최근에는 압축력을 쓰는 압박 주조나 회전의 원심력을 이용하는 방식이 쓰인다. 압축력이나 원심력을 쓰면 재질이 치밀해져 튼튼해지고 뒤틀림도 적어 형이 비교적 정확해진다.

주조품의 품질은 용탕이 주형 구석구석까지 흐르는 능력, 즉 유동성에 크게 좌우된다. 합금은 응고범위가 클수록 유동성이 저하된다. 반대로 과열 정도가 높아지면 용탕의 유동성은 향상된다. 이 두 조건은 합금을 고르는 기준과 용탕을 얼마나 뜨겁게 두는지를 가르는 기준이 된다.

용탕의 주입과 응고가 제대로 되지 않으면 주물에 결함이 생긴다. 주형 안에서 두 방향 쇳물이 완전히 융합되지 않고 경계가 남는 결함은 콜드셧이다. 용탕의 불순물은 응고 과정에서 반응하거나 배출되며 주물 결함을 일으킬 수 있다.

주물의 치수는 목형의 치수에서 출발하므로 목형을 만들 때 가공과 수축, 주형에서의 분리까지 함께 고려해야 한다. 치수는 목형에서 출발한다

자세히

영구 주형 주조

영구 주형 주조는 주형을 매번 새로 만들지 않으므로 같은 모양의 주물을 반복 생산하는 데 맞다. 소모성 주형 주조는 주물을 꺼낼 때마다 주형을 새로 만들어야 한다는 점에서 구별된다. 다이캐스팅의 요건은 용탕을 고압으로 사출한다는 것이다. 다이캐스팅은 용탕을 고압으로 주형 공동에 사출하는 방식이다. 주형이 금속이므로 주형을 버리지 않고 반복 사용하며, 이 점에서 소모성 주형 주조와 명확히 갈린다.

슬러시 주조는 금형에 용탕을 주입해 원하는 두께로 응고시킨 뒤 아직 굳지 않은 용탕을 배출해 속이 빈 주물을 만든다. 금속 주형을 재사용하는 주조법이므로 소모성 주형 주조가 아니다.

금형 주조의 응용으로 피스톤과 실린더 헤드 커버 등이 있으며, 이들은 주물용 알루미늄 합금을 금형 주조하여 생산한다. 원심 주조는 회전하는 주형에 쇳물을 부어 원심력으로 속이 빈 원통형 주물을 만드는 방식이다.

목형 제작과 치수 보정

목형은 주물의 외형을 만드는 원형이며 나무, 금속, 석고, 납 등으로 만들 수 있다. 목형에는 절삭 가공 여유, 수축 보정용 덧붙임, 뽑기 구배를 각각 다르게 반영한다. 세 요소는 모두 목형에 관여하지만 목적이 다르므로 서로 바꿔 쓰면 안 된다.