안녕하세요! 저는 초합금 주조 사업의 공급업체이며, 이러한 고성능 재료를 주조하는 데 있어서 상당한 문제를 겪었습니다. 이 블로그에서는 초합금 주조의 일반적인 결함과 이를 해결하는 방법에 대해 이야기하겠습니다.
초합금 주조의 일반적인 결함
다공성
다공성은 초합금 주조에서 가장 일반적인 문제 중 하나입니다. 기본적으로 주조 부품에 작은 구멍이나 빈 공간이 있는 것입니다. 다공성이 발생하는 데는 몇 가지 이유가 있습니다. 우선, 가스 포착이 큰 원인이 될 수 있습니다. 용융 및 주입 과정에서 수소, 질소, 산소와 같은 가스가 용융 금속에 갇힐 수 있습니다. 금속이 응고됨에 따라 이러한 가스는 빠져나올 수 없으며 작은 기포나 기공을 형성합니다.
다공성의 또 다른 이유는 수축입니다. 초합금은 냉각되어 응고되면 수축됩니다. 수축이 제대로 보상되지 않으면 공극이 발생할 수 있습니다. 이는 냉각 속도가 느린 주조물의 벽이 두꺼운 부분에서 특히 그렇습니다.
균열
초합금 주물의 균열은 정말 골치 아픈 일이 될 수 있습니다. 균열에는 두 가지 주요 유형이 있습니다: 고온 균열과 저온 균열. 금속이 여전히 반고체 상태일 때 응고 과정에서 뜨거운 균열이 형성됩니다. 이는 일반적으로 높은 열 응력, 부적절한 게이트 및 라이징 시스템 또는 합금 구성의 불균형으로 인해 발생합니다.
반면에 콜드 크랙은 주조품이 완전히 응고되고 냉각된 후에 발생합니다. 이러한 균열은 잔류 응력, 부적절한 열처리 또는 합금의 불순물 존재로 인해 발생할 수 있습니다.
포함사항
개재물은 주조 공정에서 초합금에 혼합되는 이물질입니다. 산화물, 황화물 또는 기타 비금속 입자 등 무엇이든 될 수 있습니다. 함유물은 원료, 용해로의 내화 라이닝 또는 용해 중에 형성되는 슬래그와 같은 다양한 소스에서 나올 수 있습니다. 이러한 함유물은 주물을 약화시키고 기계적 특성을 감소시킬 수 있습니다.
잘못된 실행 및 콜드 종료
잘못된 실행은 용융된 초합금이 금형 캐비티를 완전히 채우지 못할 때 발생합니다. 이는 붓는 온도가 너무 낮거나, 붓는 속도가 너무 느리거나, 게이팅 시스템이 제대로 설계되지 않았기 때문일 수 있습니다. 반면에 콜드 셧은 두 개의 용융 금속 흐름이 금형에서 만났지만 제대로 융합되지 않을 때 발생합니다. 이로 인해 주조의 연결이 약해질 수 있습니다.
이러한 결함을 수정하는 방법
다공성 고정
가스 포착으로 인한 다공성을 처리하기 위해 탈기 기술을 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 용탕에 탈기제를 도입할 수 있습니다. 이 약제는 용해된 가스와 반응하여 표면으로 올라와 빠져나가는 거품을 형성합니다. 또 다른 방법은 진공 용융 공정을 사용하는 것입니다. 초합금을 진공에서 녹임으로써 금속에 용해된 가스의 양을 크게 줄일 수 있습니다.
수축 다공성을 해결하려면 게이트 및 라이징 시스템을 적절하게 설계해야 합니다. 라이저는 응고 중에 수축되는 주물을 공급하는 용융 금속 저장소입니다. 라이저를 올바른 위치에 배치하고 크기를 올바르게 조정함으로써 수축이 보상되고 다공성이 최소화되도록 할 수 있습니다.
균열 고치기
고온 균열을 방지하려면 응고 과정에서 열 응력을 제어해야 합니다. 이는 주입 온도를 조정하고, 금형에 적절한 단열재를 사용하고, 균일한 냉각 속도를 보장하도록 게이팅 시스템을 설계함으로써 수행할 수 있습니다. 또한 합금 구성이 균형을 이루고 균열 형성을 촉진할 수 있는 불순물이 없는지 확인해야 합니다.
차가운 균열의 경우 적절한 열처리가 중요합니다. 열처리는 주조품의 잔류 응력을 완화하는 데 도움이 됩니다. 또한 초음파 검사나 X-Ray 검사 등 비파괴 검사를 수행하여 균열을 조기에 발견할 수도 있습니다. 균열이 발견되면 균열의 크기와 위치에 따라 용접이나 기타 수리 기술을 사용하여 수리할 수 있습니다.
포함사항 수정
함유물을 줄이려면 원료의 품질에 세심한 주의를 기울여야 합니다. 우리는 고순도 금속을 사용해야 하며, 오염을 방지하기 위해 올바르게 보관하고 처리해야 합니다. 또한 용해로의 내화 라이닝을 양호한 상태로 유지하고 용해 중에 형성되는 슬래그를 제거해야 합니다.
어떤 경우에는 여과 기술을 사용하여 용융 금속에서 함유물을 제거할 수 있습니다. 예를 들어, 게이트 시스템에 세라믹 필터를 사용하여 금속이 금형으로 흘러들어갈 때 비금속 입자를 가둘 수 있습니다.
잘못된 실행 및 콜드 종료 수정
잘못된 실행을 방지하려면 붓는 온도가 충분히 높고 붓는 속도가 적절한지 확인해야 합니다. 또한 용융 금속이 금형의 모든 부품으로 쉽게 흐를 수 있도록 게이팅 시스템 설계를 최적화할 수도 있습니다. 콜드 셧의 경우, 용융 금속 흐름이 우수한 융합을 촉진하는 방식으로 만나도록 금형 설계를 개선할 수 있습니다.
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참고자료
- 캠벨, J. (2003). 주물. 버터워스 - 하이네만.
- 데이비스, JR (Ed.). (1994). 초합금: 기술 가이드. ASM 인터내셔널.
- 플레밍스, 엠씨 (1974). 응고 처리. 맥그로-힐.
