주조 알루미늄이란? 현대 제조에 사용되는 다용도 금속

알루미늄 주조는 현대 제조업에서 가장 적응력이 뛰어나고 일반적인 재료 중 하나입니다. 알루미늄을 녹여 금형에 부어 원하는 모양을 만드는 데 사용되며, 이 과정에서 다른 기술로는 제작하기 어려운 복잡하고 정교한 부품을 만들 수 있어 상대적으로 저렴한 비용으로 많은 양의 부품을 생산할 수 있습니다. 그리고 주조 알루미늄 제품 는 자동차 엔진 부품, 항공우주, 커피 포트, 조리기구, 심지어 가정에 이르기까지 다양한 용도로 그 가치를 인정받고 있습니다. 놀라운 무중력성과 함께 부식에 대한 강도와 저항성, 우수한 열전도율로 인해 다양한 산업 분야에서 최고의 공급업체로 인정받고 있습니다. 또한 주조 알루미늄은 제조업체에게 많은 설계 유연성을 제공하여 많은 재료를 사용하지 않고도 성능을 최적화할 수 있는 복잡한 형상을 만들 수 있습니다. 

주조 공정은 특히 부품을 대량 생산할 때 매우 효율적이고 경제적으로 실행 가능합니다. 또한 알루미늄은 재활용이 쉬운 금속 범주 중 하나이기 때문에 생산에 드는 환경 비용을 줄일 수 있습니다. 주조 알루미늄은 많은 장점을 가지고 있지만 단조 알루미늄에 비해 부서지기 쉽고 용접이 어렵다는 단점도 있습니다. 특정 용도에 맞게 주조 알루미늄을 선택할 때는 이러한 요소를 고려해야 합니다.

이 기사에서는 현대 세계에서 가장 흔한 물질 중 하나인 주조 알루미늄의 특성, 장점 및 응용 분야에 대한 폭넓은 관점을 제공합니다.

알루미늄 캐스트라는 무엇인가요?

주조 알루미늄은 매우 액체 상태의 알루미늄을 제품을 형성하는 모양으로 다시 성형한 것입니다. 이 공정, 즉 주조는 매우 오래된 제조 공정으로 오늘날의 관행에 맞게 변형된 것입니다. 압연 공정이나 압출을 통해 주조하는 단조 알루미늄과 달리 알루미늄을 용융 금속 상태로 금형에 부은 후 굳히기만 하면 됩니다.

주조는 액체에서 시작하기 때문에 기계 가공이나 단조로는 쉽게 만들 수 없거나 비용이 많이 드는 복잡하고 속이 빈, 심지어 3차원적인 형상도 만들 수 있습니다. 이러한 다용도성 덕분에 주조 알루미늄 제품은 엔진 부품, 전자 장비, 조리기구 등 다양한 제품군에서 널리 사용되고 있습니다.

심플한 주조 알루미늄 구성

대부분의 경우 알루미늄은 순수한 알루미늄이 아닙니다. 대신 합금, 즉 강도나 유동성 또는 두 가지 모두를 향상시키기 위해 알루미늄과 다른 재료를 혼합한 것입니다. 합금의 가장 빈번한 측면은 다음과 같습니다.

• 실리콘: 를 사용하면 흐르고 수축 속도가 느려집니다. 그대 바위, 바위, 바위, 펨파레, 펨파레.
• 마그네슘 
• 아연과 망간: 재료의 강도와 강인함은 그들과 함께 달성됩니다.
• 니켈, 철: 특정 경도를 초과하지 않습니다.

합금의 조합은 용도에 따라 달라집니다. 예를 들어 자동차 부품과 같은 고온 장비에는 열전도율과 내식성이 높은 합금을 사용하고, 조리기구에는 열 성능과 내마모성이 높은 실리콘-알루미늄 함량이 높은 합금을 사용합니다.

주조 알루미늄의 역사와 발전

금속 주조는 초기 사회에서 청동과 주철을 주조하여 도구와 무기를 생산한 것으로 알려진 이래 수천 년의 역사를 가지고 있습니다. 알루미늄은 19세기 초까지 추출되지 않았고, 19세기 후반에 홀-헤울트 공법이 개발되기 전까지는 알루미늄을 주조하는 것이 비경제적이었습니다. 알루미늄 주조는 20세기 초에 이르러 항공 및 조리기구 산업의 공정 중 하나가 되었습니다. 
무게 대비 강도가 높아 비행기에 가장 적합했던 알루미늄의 수요가 가장 높았던 시기는 제2차 세계대전 시기입니다. 전쟁이 끝난 후 알루미늄 주조는 소비재, 자동차 제조 및 건축 분야에서 더 많은 상업적 용도로 사용되었습니다.
금형, 야금 및 주조 설계 엔지니어링의 발전으로 인해 주조 알루미늄은 오늘날 생산의 일부가 되었습니다.

알루미늄 주조 공정 

주조 알루미늄은 녹은 알루미늄을 특정 형태의 부품으로 만들기 위해 여러 가지 주요 단계를 거쳐야 하는 공정입니다. 이 과정에 대한 기본적인 설명은 다음과 같이 진행됩니다:

1. 금형 준비

주조의 초기 절차는 용융 알루미늄을 주조할 금형을 만드는 것입니다. 주조 방법에 따라 금형은 모래, 금속 또는 세라믹 등의 재료로 구성될 수 있습니다. 또한 알루미늄이 올바른 모양으로 굳을 수 있도록 원하는 모양을 갖도록 좋은 금형을 설계합니다.

2. 녹는 알루미늄

금형이 준비되면 알루미늄 조각 또는 알루미늄 잉곳을 용광로에 넣고 660~750°C(1220~1382°F)의 온도 범위에서 녹입니다. 용융된 알루미늄은 적절한 주입 온도와 품질을 얻기 위해 지속적으로 관찰됩니다.

3. 용융 알루미늄을 금형에 붓기

녹은 알루미늄을 금형의 캐비티에 붓고 나면 용융된 금속이 금형의 캐비티에 부어집니다. 주조의 종류에 따라 다이캐스팅, 샌드캐스팅, 인베스트먼트 주조 등 다양한 방법으로 부어 넣습니다. 다이캐스팅은 용융 알루미늄을 압력 하에서 주입하는 반면, 다른 기술에서는 용융 알루미늄을 금형에 붓고 식히기만 하면 됩니다.

4. 냉각 및 응고

제작 및 감독: 부품이 너무 두껍거나 복잡하면 냉각하는 데 시간이 오래 걸립니다. 이 단계에서 녹아내린 알루미늄은 필요한 모양으로 냉각되고 내부 압력을 배출합니다.

5. 설치 및 검사

알루미늄이 냉각되고 굳으면 금형이 풀리고 주조 부품이 남게 됩니다. 경우에 따라 분리 작업은 금형 조각을 부수는 방식으로 이루어지며, 특히 모래 주조와 다이캐스팅, 금형 개방 및 부품 배출과 같은 다른 기술을 통해 이루어집니다.

6. 마무리 및 검사

부품을 절단한 후에는 일반적으로 연삭, 연마, 가공 등과 같은 마감 작업을 통해 표면을 매끄럽게 하거나 공차를 더 좁히기 위해 추가 가공을 진행합니다. 그런 다음 부품에 다공성이나 균열이 있는지, 그리고 강도와 기능에 필요한 표준에 맞는지 확인합니다.

알루미님 캐스트를 제작하는 데 사용되는 프로세스는 무엇인가요?

주조 알루미늄 형태의 알루미늄은 용융된 알루미늄을 주형에 부어 용융된 금속이 지정된 형태로 굳어지는 방식으로 제작할 수 있습니다. 복잡한 부품은 가공이나 단조와 같은 다른 공정으로는 거의 만들 수 없기 때문에 주조 공정을 사용하여 만들 수 있습니다.

1. 다이 캐스팅

다이캐스팅 공정에서는 액체 알루미늄을 작업 금형이나 다이에 큰 압력으로 밀어 넣습니다. 이 기술은 대량 생산에 적합하며 정밀하고 매끄러운 부품을 제작할 수 있습니다. 이 기술은 자동차 및 전자 산업(엔진 부품 또는 전자 하우징과 같은 부품 포함)에서 일반적으로 사용됩니다.

2. 모래 주조

모래 주조 은 모래로 주형을 만들고 그 안에 용융 알루미늄을 부어 주물을 만드는 방식입니다. 이 기술은 가격이 매우 저렴하고 강성이 낮아 엔진 블록이나 선박용 부품과 같이 크고 복잡한 부품을 제작할 때 적합합니다. 하지만 표면 마감이 거칠기 때문에 추가 마감 처리가 필요할 수 있습니다.

3. 인베스트먼트 주조(로스트 왁스 주조)

이 공정에는 세라믹 쉘이 있는 왁스 몰드가 사용되며, 녹은 왁스를 부은 다음 용융 알루미늄을 부어 넣습니다. 의료용 부품과 같이 작고 미세한 부품을 만드는 데 완벽한 공정입니다.

4. 영구 금형 주조

영구 금형 주조는 재사용 가능한 금속 금형을 사용하여 알루미늄 부품을 제조하는 공정입니다. 그런 다음 알루미늄을 가열하여 용융 상태로 만든 다음 금형에 부어 식힙니다. 이 공정을 통해 표면 마감이 더 견고한 부품을 만들 수 있으며 자동차 산업에서 가장 널리 사용됩니다.

5. 중력 캐스팅

용융 알루미늄은 압력을 가하는 대신 중력의 힘에 의해 금속 주형에 부어집니다(즉, 일반적으로 중력 하에서 다이캐스팅). 자동차 구조물이나 자동차 바퀴와 같이 중간 크기의 부품을 생산해야 하는 경우에 적합합니다.

주조 알루미늄의 장점

1. 가볍고 강력한

주조 알루미늄은 가볍고 강도가 우수하기 때문에 자동차 및 항공기 제작, 기계 및 기타 응용 분야에 사용됩니다.

2. 부식 방지

자연적으로 보호 산화물 층을 형성할 수 있어 녹과 풍화를 방지할 수 있어 야외용 가구, 선박용 설비, 주방용품 등에 유용합니다.

3. 저비용 대량 생산

열 및 전기 전도성이 뛰어나 조리기구, 방열판 및 전자 제품 케이스에 사용할 수 있습니다.

4. 복잡한 도형 기능

알루미늄을 주조하면 다른 형태의 알루미늄을 처리하는 방법으로는 비싸고 번거로운 복잡한 모양을 얻을 수 있기 때문입니다.

5. 대규모 제조 시 경제성

또한 금형을 제작한 후에는 특히 다이캐스팅을 통해 비교적 빠르고 저렴한 가격으로 유사한 품목을 대량으로 주조할 수 있습니다.

6. 재활용 및 친환경

또한 알루미늄은 100% 재활용이 가능하여 에너지를 절약하고 지속 가능한 제조 공정을 실현할 수 있습니다.

주조 알루미늄의 단점

1. 다공성 문제

주조 과정에서 공기가 갇혀 압력을 받는 부분과 압력을 견디는 부분이 생성되거나 약화되거나 울퉁불퉁해질 수 있습니다.

2. 인장 강도 감소

주조 알루미늄도 단조 알루미늄과 마찬가지로 깨지기 쉬우며 스트레스를 받거나 충격을 받으면 금이 갈 수 있습니다.

3. 용접하기 어려움

표면 산화물과 내부 공극으로 인해 용접도 어렵기 때문에 특별한 방법과 주의가 필요합니다.

4. 알루미늄 주조 VS 단조 알루미늄

모래 주조와 같은 다른 형태의 주조는 질감이나 거친 표면을 만들어 내기 때문에 나중에 마감 처리가 불가피합니다.

5. 스트레스가 많은 사용에는 적합하지 않음

알루미늄 주물은 구부리기 어렵고 균열이 생기기 쉬워 응력 결함이나 진동에 지속적으로 집중해야 하는 비례 설계에 적용할 수 없습니다.

6. 냉각 후 수축

알루미늄은 굳으면 수축하며 이는 최종 치수에 영향을 미치므로 디자인을 일부 수정해야 할 수 있습니다.

주조 알루미늄의 응용 분야

많은 산업 분야에서 주조 알루미늄이 사용되는 것을 볼 수 있으며, 그 이유는 여러 가지가 있습니다. 주요 적용 분야는 다음과 같습니다:

1. 자동차 산업

알루미늄은 엔진 블록, 변속기 케이스, 휠 및 서스펜션에 주조 형태로 사용됩니다. 알루미늄은 무게가 가벼워 연비를 향상시키며, 강하고 내구성이 뛰어납니다.

2. 항공우주 산업

항공우주 주조 알루미늄은 무게 대비 강도 비율과 비부식성 특성으로 인해 비행기 엔진 부품, 브래킷, 연료 탱크에 많이 사용됩니다.

3. 조리기구

열전도율이 매우 우수하고 열 분포가 균일하기 때문에 일반적으로 프라이팬, 냄비 및 철판에 적용됩니다.

4. 전자 제품

알루미늄 캐스트는 방열판, 전자 하우징, 컴퓨터와 LED 조명의 열을 방출할 수 있는 LED 프레임에 사용됩니다.

5. 산업 장비

높은 강도와 열악한 환경에 대한 내성으로 인해 펌프, 기어 하우징 및 기계류의 커버에 널리 사용되고 있습니다.

6. 주조되는 바디 그룹의 종류(알루미늄 대 단조 알루미늄)

알루미늄 합금은 유지 보수가 필요 없고 녹에 강하기 때문에 실외 가구, 가로등 기둥 및 게이트 생산에 적용됩니다.

주조 알루미늄 대 단조 알루미늄

주조 알루미늄 식별 방법

주조 알루미늄을 판별하는 데 사용할 수 있는 확실한 징후가 있습니다.

• 무게: 강철 막대보다 무게는 가볍지만 여전히 견고합니다.
• 심 라인: 또한 금형의 일부인 파팅 라인이 있습니다.
• 피치 테스트: 두드리는 소리는 단조 알루미늄이 내는 소리보다 둔탁합니다.
• Surface: 모래 주조 소재는 표면이 거칠습니다.

위조 조성물 검증 분야에서는 전문가가 XRF 분광기 또는 분석기를 사용합니다. 일부 제조업체는 합금 코드/기호를 표시하여 이를 인식할 수 있도록 합니다. 이러한 특성을 바탕으로 기술자들은 샌드캐스트, 다이캐스트, 심지어 단조 알루미늄까지 구별할 수 있게 되었습니다.

다음은 작은 제안입니다:

주조 알루미늄 제품은 적절하게 관리만 한다면 수명이 수십 년으로 매우 길어집니다. 재활용의 큰 보상이죠:

• 청소: 청소 시 스틸울, 연마성 스크럽제 또는 세제를 절대 사용해서는 안 됩니다. 청소할 때는 중성 세제와 부드러운 천을 사용하세요.
• 저장소: 시간이 지남에 따라 물로 인해 산화되는 형태가 있을 수 있습니다.
• 코팅: 2년 정도마다 실외 가구를 다시 칠하거나 밀봉하여 자외선과 풍화로부터 가구를 보호하세요.
• 검사: 구조물을 정기적으로 점검하여 녹의 위치, 균열 또는 느슨한 볼트를 확인해야 합니다.

정기적으로 관리하면 수명이 연장되고 주조 알루미늄이 새것처럼 보이고 안전하게 계속 작업할 수 있습니다.

환경과 재활용, 그리고 그 효과

주조 알루미늄의 가장 인상적인 장점은 재활용이 가능하다는 점입니다. 현재 생산된 알루미늄의 4분의 3 이상이 여전히 사용되고 있습니다.

• 지뢰 파괴가 감소합니다.
• 버진 알루미늄을 만드는 데 필요한 에너지의 95%를 절약합니다.
• 탄소 배출량 감소
• 미래 트렌드-주조 알루미늄
• 루프 생산 촉진 루프 생산 촉진

이제 산업계는 공장에서 수거한 알루미늄 스크랩을 녹여 생산 주기에 재투입하는 순환 설계 개념으로 전환하고 있으며, 이는 지속 가능성에 큰 이점으로 작용하고 있습니다.

 주조 알루미늄의 미래

혁신과 환경에 대한 관심은 주조 알루미늄에 가까운 합의입니다:

• 3D 프린팅 금형: 또한 낭비가 적고 고도로 맞춤화된 부품을 제작할 수 있습니다.
• 스마트 캐스팅 시스템: 실시간으로 결함을 식별하는 AI 프로세스입니다.
• 새로운 에코 합금: 독성 물질의 수치를 낮추고 재활용을 강화할 수 있습니다.
• 전기 자동차(EV): 전기차의 수요가 증가함에 따라 배터리 커버와 섀시에 주조 알루미늄을 더 많이 사용하고 있습니다.

나머지 산업이 친환경화됨에 따라 주조 알루미늄은 친환경 제품 디자인에 더욱 큰 영향을 미칠 것입니다.

결론

주조 알루미늄은 다양한 장점과 용도로 인해 오늘날 생산의 주요 재료로 사용되고 있습니다. 가볍고 내식성과 열전도성이 뛰어나 자동차, 항공우주, 전자제품, 조리기구 등 대부분의 산업에서 선호되는 소재입니다. 주조 알루미늄은 일부 복잡한 자동차 제품을 만드는 데 사용될 때 성능 면에서나 경제적으로나 모두 고도로 구조화되어 있습니다. 경량 항공 제품이나 내구성이 뛰어난 야외용 가구로 사용되는 경우. 주조 알루미늄의 다재다능함에도 불구하고 주조 알루미늄과 관련된 문제도 있습니다. 다공성, 취성, 융착 문제와 같은 문제는 까다로운 분야에서 이 소재를 선택할 때 고려해야 할 사항입니다. 이러한 장애물에도 불구하고 알루미늄의 재활용과 친환경적인 특성은 알루미늄의 흐름과 수요를 촉진하는 또 다른 요인으로 작용합니다. 변화하는 지속 가능한 제조 방식에 따라 알루미늄 주조는 생산 과정에서 폐기물과 에너지 소비를 줄이는 데 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다. 앞으로 사용될 기술과 합금은 주조 기술이 더욱 발전하고 환경 친화적이어서 소재의 성능을 더욱 향상시키고 환경에 미치는 영향을 줄일 수 있기 때문에 더욱 혁신적일 수 있습니다. 주조 알루미늄은 재활용이 가능하고 지속적으로 개발할 수 있는 소재라는 점도 향후 제조업계에서 중요한 역할을 할 수 있는 이유 중 하나입니다.

자주 묻는 질문

1. 주조 알루미늄의 장점은 무엇인가요?

주조 알루미늄은 알루미늄을 녹여 주형에 부어 특정 디자인을 갖도록 만든 알루미늄을 말합니다. 이 주조 공정 덕분에 기계 가공이나 단조와 같은 다른 공정으로는 쉽지 않은 복잡한 부품도 생산할 수 있습니다.

2. 알루미늄 주조의 부정적인 측면은 무엇인가요?

주조 알루미늄의 가장 두드러진 특징은 가벼운 소재, 내식성, 우수한 열전도율, 대량 생산의 경제성과 함께 복잡한 형상을 제작할 수 있다는 점입니다.

3. 알루미늄 생산 과정은 어떻게 이루어지나요?

이 유형의 알루미늄은 알루미늄을 녹여 모래, 금속 또는 세라믹과 같은 재료로 만든 주물에 부어 만듭니다. 저온에서 냉각하면 알루미늄이 고체 상태가 되어 필요한 모양이 만들어집니다. 다이캐스팅, 모래 주조, 인베스트먼트 주조 등 다양한 방법으로 주조할 수 있습니다.

4. 주조 알루미늄의 단점은 무엇인가요?

주조 알루미늄은 비교적 유연하지만 몇 가지 약점도 있습니다. 다공성(작은 가스 포켓), 단조 알루미늄에 비해 인장 강도 감소, 용접 용이성 부족, 거친 표면 마감, 냉각 중 수축 등이 그것입니다.

5. 주조 알루미늄은 재활용할 수 있나요?

물론 주조 알루미늄은 매우 높은 용량으로 재활용할 수 있습니다. 알루미늄은 녹여서 재사용할 수 있기 때문에 품질을 낭비하지 않고 재사용할 수 있습니다. 알루미늄을 재활용하면 처음 제조할 때보다 에너지 효율이 매우 높으며 제품 비용도 절감할 수 있습니다.