주조공정 - 주물의 설계

대부분의 주물제품은 도면작성단계 또는 제품설계단계에서 이미 실패할 가능성을 가지고 설계되어진다. 이는 설계자가 주조공정의 정확한 이해없이 단독으로 기능 및 형상을결정하여 초래된 결과로, 이러한 경우의 제품설계는 주조기술자들이 거부하기 마련이다.한번 설계가 결정되면 이를 수정하거나 대체법을 구하기가 어렵게 된다. 따라서, 제품설계전에 설계자와 주조기술자 간의 협동작업을 통해 시간 및 비용을 최소화할 수 있다. 오랜기간동안 발달된 주조의 설계지침과 원리는 실제 경험에 의한 것으로, 최근에는 이에 해석적 방법이나 컴퓨터를 이용한 기술을 첨가하여 주조제품의 품질 및 생산속도를 향상시키고 있다.

 

제품설계자는 최종설계를 결정하기 전에 이러한 설계지침을 검토하는 것이 중요하다.주요 고려사항으로는

 

① 제품은 표준화된 방법에 의해 경제적으로 제작될 수 있는 설계인가?

 

② 라이저, 게이트, 냉각쇠 등의 다른 부가물이 적합하게 위치하고 있는가?

 

③ 주조제품에 발생하는 잔류응력을 최소화할 수 있게 설계되었나?

 

④ 자연적으로 수축공이 생기지 않게 설계되었나?

 

⑤ 용적에 적합하도록 설계되었나? 또는 보스 등의 돌출부가 필요에 의해서 제거나 변경이 용이하게 설계되었나?

 

등이 있다.

이러한 고려사항을 충족시키기 위한 몇 가지 설계지침을 소개하면 다음과 같다.

 

① 두께의 급격한 변화를 줄여 내부응력을 최소화한다.

 

② 가능한 한 라이저방향으로 차차 두꺼워지게 설계하여 내부수축공을 줄인다.

 

③ 두꺼운 부위와 라이저 사이에 얇은 부위를 끼우지 않는다.

 

④ 수평으로 된 얇은 표면을 피한다.

 

⑤ 열점(hot spot)이 발생되지 않도록 설계한다.

 

⑥ 복잡한 형상의 제품은 단순한 형태의 제품으로 분할한 뒤 용접에 의해 조립할 수 있게 한다.

 

⑦ 금속의 특성에 적합하도록 두께를 조절한다. 최소한의 두께로 설계한다.

 

⑧ 설계 명시사항을 주조공정에 맞추어 현실성 있게 명시한다.

 

⑨ 이상의 주조제품 설계지침을 어기지 않는다. 주조제품 설계단계에서 제품설계자와주조기술자간의 협력이 긴밀해질수록 주조기술자는 더욱더 충실하게 주조공정을 수행할수 있다.