주조 불량 원인과 대처법, 주조 후 열처리 공정까지 정리

주조 불량 원인과 대처법

주조(Casting)는 복잡한 형상을 대량 생산할 수 있는 효율적인 금속 가공 방식입니다. 그러나 주조는 용융 금속을 다루는 만큼 여러 가지 불량이 발생할 수 있으며, 이를 방지하고 품질을 확보하기 위해 열처리 공정도 필수적으로 수행됩니다. 이번 글에서는 주조에서 흔히 발생하는 불량의 원인과 대처법, 그리고 주조 후 열처리 공정의 종류와 목적에 대해 정리해드릴게요.

1. 주조 불량의 주요 유형과 원인

1) 기공(Porosity)

• 원인: 금속 내부에 가스가 빠져나가지 못해 기포가 남음
• 대처법: 탈가스 처리, 주형 통기성 개선, 주입 속도 조절

2) 수축공(축공, Shrinkage Cavity)

• 원인: 냉각 중 수축이 발생하면서 금속이 채워지지 않아 공간이 생김
• 대처법: 라이저(riser) 설계 보완, 주입 방향 및 두께 균형 조절

3) 균열(Crack)

• 원인: 응고 시 열응력, 냉각 속도 차이로 인한 금속 파열
• 대처법: 균일 냉각 설계, 예열, 주형 두께 조정

4) 금속침투(Metal Penetration)

• 원인: 고온 금속이 모래 틈새로 침투하여 표면이 거칠어짐
• 대처법: 고운 주형재 사용, 주형 압축력 강화

5) 냉간결함(Cold Shut)

• 원인: 용탕이 충분히 융합되지 않아 이음부에 틈 발생
• 대처법: 주입 온도 상승, 빠른 금속 주입

6) 삽입 불량(Inclusion)

• 원인: 슬래그, 산화물, 주형 재질이 금속 내부로 섞임
• 대처법: 용탕 정제, 여과망 사용, 주형 청결 유지

2. 주조 불량 방지를 위한 팁 ✅

• 주형 설계 시 통기성과 수축 보상 고려
• 적정한 주입 온도 및 속도 유지
• 탈가스 및 슬래그 제거 장치 사용
• 주물재 사전 예열 및 주형 내부 청결 유지
• 품질 검사(QC) 시스템 구축 (X-ray, 초음파 검사 등)

3. 주조 후 열처리 공정의 필요성

주조가 끝난 금속은 일반적으로 내부 응력이 발생하거나 결정 구조가 불균일하게 형성되기 때문에 열처리를 통해 성능을 안정화시켜야 합니다. 열처리는 재료의 조직을 개선하고, 강도, 인성, 내식성 등을 향상시키는 중요한 후공정입니다.

4. 대표적인 열처리 공정

1) 어닐링(Annealing)

• 목적: 잔류응력 제거, 연성 향상, 가공성 향상
• 방법: 서서히 가열 후 천천히 냉각
• 적용: 주철, 비철합금 주물 등

2) 노멀라이징(Normalizing)

• 목적: 조직 균일화, 기계적 성질 향상
• 방법: A3 변태점 이상 가열 후 공랭
• 적용: 주강, 탄소강류 주조품

3) 템퍼링(Tempering)

• 목적: 경도 조절, 인성 회복
• 방법: 담금질 후 중저온 가열
• 적용: 고경도 주강, 공구강류

4) 솔루션 처리(Solution Treatment)

• 목적: 합금 균일화, 부식성 개선
• 방법: 고온에서 용해 상태 유지 후 급냉
• 적용: 스테인리스강, 알루미늄 합금 주조품

5. 열처리 후 검사 항목

• 경도 검사: 브리넬, 비커스, 로크웰 등
• 조직 관찰: 금속현미경으로 미세조직 확인
• 기계적 성질 시험: 인장, 충격, 굽힘 시험 등
• 비파괴 검사: 초음파, X-ray, 자분탐상 등

마무리하며

주조 공정은 단순히 금속을 녹여 틀에 부어 넣는 작업처럼 보일 수 있지만, 실제로는 고도의 기술과 품질 관리가 요구되는 정밀 공정입니다. 주조 불량은 제품의 성능과 수명에 큰 영향을 미치며, 사후 열처리와 품질 검사를 통해 완성도를 높이는 것이 중요합니다. 오늘의 정보를 참고하셔서 더 안전하고 효율적인 금속 부품 제작에 활용해보세요. 궁금한 점은 댓글로 언제든지 남겨주세요! 😊