모래 주조 공정 사이클은 6가지 주요 단계로 구성되며 아래에 설명되어 있습니다.
- 주형 제작 – 모래 주조 공정의 첫 번째 단계는 주물용 주형을 만드는 것입니다. 소모성 금형 공정에서는 각 주물에 대해 이 단계를 수행해야 합니다. 모래 주형은 주형의 각 절반에 모래를 채워서 형성됩니다. 모래는 주물의 외부 모양을 복제한 패턴 주위에 채워져 있습니다. 디자인이 제거되면 주물을 형성할 캐비티가 남습니다. 패턴이 포함할 수 없는 주물의 내부 기능은 금형을 시작하기 전에 모래로 만든 별도의 코어로 생성됩니다.
금형 제작에 대한 자세한 내용은 다음 섹션에서 설명합니다. 금형 제작 시간에는 패턴 배치, 모래 포장 및 인쇄물 제거가 포함됩니다. 금형 제작 시간은 부품의 크기, 코어 수 및 모래 금형의 유형에 영향을 받습니다. 금형 종류에 따라 가열 또는 베이킹 시간이 필요한 경우 금형 제작 시간이 크게 늘어납니다. 또한 주물 제거를 용이하게 하기 위해 종종 금형 캐비티 표면에 윤활제가 적용됩니다. 윤활제를 사용하면 금속 흐름도 개선되고 주물의 표면 조도도 개선될 수 있습니다. 사용되는 오일은 모래와 용탕 온도에 따라 선택됩니다. - 클램핑 – 금형이 만들어지면 용융 금속을 부을 준비를 해야 합니다. 금형 캐비티의 표면은 먼저 주물 제거를 용이하게 하기 위해 윤활 처리됩니다. 그런 다음 코어가 배치되고 금형 반쪽이 닫히고 함께 단단히 고정됩니다. 금형 반쪽은 재료 손실을 방지하기 위해 단단히 닫혀 있어야 합니다.
- 붓기 – 용광로에서 용탕을 설정 온도로 유지합니다. 주형을 고정한 후 스토브의 고정 용기에서 용융 금속을 퍼내어 주형에 부을 수 있습니다. 붓는 것은 수동으로 또는 자동 기계로 수행할 수 있습니다. 금형의 전체 캐비티와 모든 채널을 채우기 위해 충분한 용융 금속이 급히 공급되어야 합니다. 충전 시간은 금속의 어느 한 부분이 조기에 응고되는 것을 방지하기 위해 간결합니다.
- 냉각 – 금형에 부어진 용융 금속은 캐비티에 들어가면 냉각되고 응고되기 시작합니다. 캐비티 전체가 채워지고 용탕이 응고되면 주물의 최종 형태가 형성됩니다. 냉각 시간이 경과할 때까지 금형을 열 수 없습니다. 원하는 냉각 시간은 주물의 벽 두께와 금속 온도를 기반으로 예측할 수 있습니다. 발생할 수 있는 가능한 결함의 대부분은 응고 과정의 결과입니다. 일부 용융 금속이 너무 빨리 냉각되면 수축, 균열 또는 불완전한 섹션이 나타날 수 있습니다. 부품과 금형을 설계할 때 예방 조치를 취할 수 있으며 이후 섹션에서 살펴볼 것입니다.
- 제거 – 소정의 응고 시간이 경과한 후, 모래 주형을 깨고 주물을 제거할 수 있습니다. 때때로 쉐이크아웃(shakeout)이라고 하는 이 단계는 일반적으로 모래를 흔들고 플라스크에서 던지는 진동 기계에 의해 수행됩니다. 일단 제거되면 주물에는 표면에 약간의 모래와 산화물 층이 부착되어 있을 수 있습니다. 샷 블라스팅은 특히 내부 표면에서 남아 있는 모래를 제거하고 표면 거칠기를 줄이기 위해 때때로 사용됩니다.
- 트리밍 – 냉각하는 동안 금형에 있는 채널의 재료가 부품에 부착되어 응고됩니다. 이 초과 재료는 절단 또는 톱질을 통해 또는 트리밍 프레스를 사용하여 수동으로 주물에서 트리밍해야 합니다. 추가 재료를 다듬는 데 필요한 시간은 주물의 봉투 크기에서 추정할 수 있습니다. 더 광범위한 주조에는 더 긴 절단 시간이 필요합니다. 이 트리밍으로 인한 스크랩 재료는 폐기되거나 모래 주조 공정에서 재사용됩니다. 그러나 스크랩 재료는 재활용되지 않은 금속과 결합되어 재사용되기 전에 적절한 화학 조성으로 재생해야 할 수도 있습니다.