비철금속의 원심주조공정 기술

1. 서론

주조산업은 자동차, 전자, 조선, 항공 등의 산업을 후방에서 지원하는 산업으로 오랜 시간 다른 산업들의 기반산업으로 자리해왔다. 4차 산업혁명시대와 맞물려 주조산업에도 오랜 경험과 다양한 기술을 적용해 한 단계 성숙된 형태의 기술을 도입하고자 하는 새로운 시도가 진행되고 있다. 주조공정 기술은 복잡한 형상을 양산화하여 부품산업에 생산성 향상과 값싼 제조비로 양호한 품질의 제품을 목적으로 한다.

첨단기술과 기존 인프라를 접목시켜 품질관리, 조립과 가공 단계에서 단순 오류 수정이 아닌 정확하고 세밀한 데이터 분석을 통해 설계 단계에서 재적용 할 수 있는 기술적 역량을 키울 수 있는 방안이 요구되고 있다. 새로운 장비 기술이나 새로운 공정 기술이 아닌 기존의 공정기술과 장비에 첨단기술을 적용시켜 고효율화에 의한 원가점감, 제조기술의 개선으로 고품질 제품을 생산할 수 있다.

주조산업에 IoT 정보기술을 도입하고, 기존 장비에 새로운 기술을 적용하기 위한 지속적인 노력이 필요하다. 대부분의 주조기술은 현장 작업자의 노하우 지식을 통해 기술자에서 기술자로 전해지는 방식으로 기술이 이어져왔지만, 새로운 기술이 적용된 장비를 통해서는 급속도로 발달한 계측기술과 여러 가지 센서 기술을 활용하여 데이터 게더링, 데이터 분석, 데이터 상호작용을 분석하고 인공지능기술을 접목하는 등, 전통적인 방식과는 차별화된 방식으로 기술 전수가 가능하며, 생산성과 품질을 동시에 확보할 수 있는 종합적인 장비 운영 체계를 확립할 수 있을 것으로 생각된다.

비철금속의 주조공정기술은 크게 세 종류로 구분할 수 있다. 첫 번째는 정밀주조법으로 정교한 형태의 금속 부품을 제조할 수 있는 공정으로 가공공정을 생략할 수 있다 [1]. 두 번째는 다이캐스팅 주조법으로 대량생산과 정형성형이 가능하여 낮은 생산원가로 제조할 수 있는 공정법이다. 세 번째는 원심 주조법으로 주형이 회전하는 상태에서 용탕을 주입하여 원심력을 이용하여 고품질의 우수한 주조품과 낮은 제조비용으로 생산할 수 있는 주조법이다.

고품질의 주조품과 낮은 제조비용으로 제품을 생산할 수 있는 원심주조법을 활용하여 기존의 원심주조기에 새로운 기술을 적용할 수 있는 방안을 찾기 위해 원심주조에 대한 자세한 기술을 확인하려고 한다.

2. 본론

2.1. 원심주조법의 종류

원심주조법은 회전하는 주형에 용탕을 주입하고, 주입된 용탕의 원심력 작용으로 금속과 비금속 개재물을 밀도차이로 분리하여 건전한 주물을 값싸게 제조할 수 있는 주조법이다. 일반적으로 원심주조는 주물의 형상에 따라 원심력을 이용하는 방법이 달라지는데 그림 1과 같이 진원심주조 (true centrifugal casting), 반원심주조 (semi-centrifugal casting) 및 원심가압주조 (centrifugal casting) 등의 3가지 방법으로 분류된다.

그림 1. 원심주조법의 종류; (a) 진원심주조법, (b) 반원심주조법 및 (c) 원심가압주조법.

진원심주조법은 용탕을 회전하는 원통형 주형에 주입하여 그림 1과 같이 수직축 또는 수평축을 중심으로 회전하는 주형에 용탕이 원심력으로 내벽에 밀착되어 중공형태의 주물이 만들어 진다. 원통형의 단면을 가진 관 등의 제품을 만들 수 있으며, 주물의 두께는 주입되는 용탕의 양에 의하여 조절된다. 주물 품질은 내부에 기포 등의 주조결함이 없고 재질이 치밀하여 기계적 성질이 우수한 고품질의 주물을 생산할 수 있다. 코어를 이용하지 않으며, 압탕이나 탕도가 필요하지 않기 때문에 생산성이 높고 제조비용이 저렴하다.

특히, 수평형 진원심주조의 경우, ① 용탕이 주형의 벽면에 빠르고 균일하게 분포되고, ② 주형 벽면에서 내면 방향으로 응고되고, ③ 원심력과 밀도차이로 인해 비금속 개재물이 내면에 집적된다. ④ 용탕의 주입온도가 낮을수록 주입속도를 빠르게 해야 하고, 주입속도가 빠를수록 주형의 회전속도를 빠르게 하지 않으면 안 된다.

수직형 진원심주조의 경우, 주형의 회전속도가 가장 낮은 바닥면의 중앙에 주입구를 통하여 용탕을 한번에 주입하므로 주입속도가 매우 빠르고 용탕의 비산을 작게 할 수 있다. 주형의 바닥에 주입된 용탕은 서서히 가속화 되면서 회전하는 원심력으로 인해 외측으로 용탕이 이동하여 주형에 도달하면 최고의 회전속도가 되므로 용탕이 주형벽면을 타고 상승하여 균일한 두께의 중공주물이 형성된다.

수평형과 달리, 용탕 내의 비금속 개재물은 주형의 상단 내면에 집적하게 된다. 경사형일 경우에는 경사각도가 수평에 가까울수록 비금속 개재물이 하단쪽으로 넓게 퍼지고, 어떤 각도에서는 내면에 일정하게 분포한다. 수직형은 주형의 회전속도를 비교적 자유로이 할 수 있는 장점이 있다.

반원심주조는 원판형의 주물을 제조할 때 이용하는 원심주조의 일종으로서, 대칭축을 회전축으로 하여 회전하면서 탕구에 용탕을 주입한다. 주입된 용탕은 원심력에 의하여 중앙의 탕구에서 원주방향으로 압축되어 주형에 치밀하게 채워진다. 중앙의 탕구는 주물에 용탕을 보급하는 압탕 역할을 하기 때문에 충분히 크지 않으면 안 된다.

원심가압주조는 주물이 작고 복잡하여 정상적으로 주조할 경우 낮은 수율이 예상되는 주물에 적합한 주조법이다. 주형이 회전하기 전에 용탕이 주입되기 때문에 탕도나 탕구가 매우 단순하여 원심주조 후 주물을 후처리하는 비용을 최소화할 수 있다. 용탕을 주입할 때, 유속이 너무 빠르면 주형이 침식하기 쉽고, 또한 난류가 발생하여 공기가 쉽게 혼입되므로 용탕이 산화되기 쉽다. 따라서 용탕을 빠른 속도로 부드럽게 주입하기 위해서는 탕구의 크기와 형상을 잘 설계해야 한다.

원심주조의 특징으로는, 첫째 용탕이 주형내로 급속히 유입하여 분포되므로 유동 불량이 방지된다. 둘째 진원심주조의 경우 원심력에 의하여 형성되는 용탕의 자유표면이 회전축을 중심으로 원통상을 형성하므로 코어가 불필요하게 된다. 셋째 급냉되는 주형에 비하여 중심부는 냉각이 지연되므로 중심부가 압탕의 역할을 대신하여 별도의 압탕이 불필요하다. 보통주물에 비하여 중력이 수십에서 수백배로 작용하므로 주형에 가까운 부분은 매우 큰 정압이 걸린다. 마지막으로 원심력이 크게 작용할수록 물질의 비중차이가 크게 되어 금속산화물, 비금속 개재물, 기포 등의 분리, 제거가 용이하다.

2.2. 원심주조법의 이론

2.2.1. 원심주조의 이론적 회전속도

2.2.1.1. 수평형 원심주조

원심주조에서는 주입한 용탕이 등속 원운동을 한다 [2, 3]. 따라서 그림 2과 같이 각 점의 속도 v는 항상 일정하므로, 호도법으로는 반경이 v인 원으로 표현할 수 있으며, v = rw이므로 다음의 식 (1)을 얻을 수 있다.

그림 2. (a) 원심주조의 등속 원운동, (b) 등속 원운동을 호도법으로 표현.

\(\begin{aligned}a=v w=r w^{2}=\frac{v^{2}}{r}\end{aligned}\)       (1)

\(\begin{aligned}w=\frac{2 \pi N}{60}, N=\frac{60}{2 \pi} w\end{aligned}\)       (2)

여기서 a는 원심력가속도, v는 원주속도, w는 각속도, N은 회전속도이다.

질량이 m인 용탕의 미소부분에 작용하는 중력 W와 주형이 회전함에 따라 발생되는 원심력 F는 각각 식 (3), (4)로 표시할 수 있다.

W = mg       (3)

\(\begin{aligned}F=m a=m \frac{v^{2}}{r}=m r w^{2}=m \frac{4 \pi^{2} N^{2} r}{60^{2}}=m \frac{2 \pi^{2} N^{2} D}{60^{2}}\end{aligned}\)       (4)

여기서 g는 중력가속도, r은 회전반경, D는 회전직경이다. 그림 2의 a)와 같이 수평형 원심주조로 주물을 주조하는 경우, 원심력이 중력보다 크지 않으면 안되므로 다음의 식 (5)을 만족하여야 한다.

mrw² ≥ mg       (5)

수평형 원심주조가 가능한 이론적인 최저 회전속도는 mrw² = mg일 때이므로 \(\begin{aligned}w=\sqrt{g / r}\end{aligned}\) 이다. 따라서 최저 회전속도는 다음의 식 (6)으로 나타낼 수 있다.

\(\begin{aligned}N_{\min }=\frac{60}{2 \pi} \sqrt{\frac{g}{r}} \approx \frac{423}{\sqrt{D}}\end{aligned}\)       (6)

이 회전속도는 용탕이 가속되어 평형상태에 도달하여 회전하고 있을 때 필요한 최저 회전속도의 원심력이다. 용탕이 주입되면, 용탕은 먼저 주형면의 마찰력에 의하여 표면이 가속되고 용탕의 점성에 의하여 내부로 갈수록 점차 가속이 줄어든다. 용탕과 주형 사이에는 슬립이 일어나서 실제의 회전속도를 전달받지 못하므로 주형의 회전속도는 최저 회전속도보다 충분히 크기 않으면, 내부 용탕의 회전속도가 작아지므로 원심력이 중력보다 작아져서 용탕이 주형의 내면에 완전히 밀착되지 못하는 현상이 발생한다. Watmough 등 [4]은 실험적으로 실제 필요한 회전속도와 주물직경에 대한 다음의 식 (7)을 구하였다.

\(\begin{aligned}N=\frac{2369}{\sqrt{D}}\end{aligned}\)       (7)

일반적으로 주형의 실제 회전속도는 중력에 대한 원심력의 크기, 즉 중력배수 G로 표시한다. 중력배수는 식 (3)과 식(4)로부터 다음의 식 (8)과 같이 정의하여 구할 수 있다.

\(\begin{aligned}G=\frac{F}{W}=\frac{2 \pi^{2} N^{2} D}{60^{2} g}=\frac{D N^{2}}{178700}\end{aligned}\)       (8)

주물의 직경, 중력배수 및 주형의 회전속도와의 관계는 그림 3과 같으며, 주물의 직경이 클수록 주형의 회전속도가 커야 함을 알 수 있다. 주형의 회전속도가 작으면, 주입된 용탕에 작용하는 원심력이 작아서 회전하는 주형에 밀착되지 못하는 현상과 용탕이 슬립되어 불규칙한 밴드가 발생하므로 주물의 품질이 저하되는 문제가 발생될 수 있다.

그림 3. 수직형 원심주조에서 몰드 직경, 중력 횟수 및 회전속도와의 관계 그래프.

실제 수평형 원심주조에서의 중력배수는, 사형일 때는 60~75G, 금형일 때는 40~50G로 결정하여 회전속도를 구하는 것이 안전하다. 목적에 따라서는 130G까지 높여서 회전속도를 정하기도 한다.

2.2.1.2. 수직형 원심주조

수직형 원심주조에서는 회전하는 원통형 주형에 용탕을 주입하면, 내부가 빈 중공으로 형성된다. 주입된 용탕의 표면은 다음의 식 (12)에서 단면의 형상이 포물선으로 되는 것을 알 수 있다.

F = mxw² = R · sinθ       (9)

W = mg = R · cosθ       (10)

\(\begin{aligned}\frac{d y}{d x}=\tan \theta=\frac{x w^{2}}{g}\end{aligned}\)       (11)

\(\begin{aligned}y=\frac{w^{2}}{2 g} x^{2}=\frac{2 \pi^{2} N^{2}}{60^{2}} x^{2}\end{aligned}\)       (12)

여기서 x는 회전반경, y는 정점높이, R은 원심력과 중력의 합력, θ는 수직축과 R방향이 이루는 각도이다. 그러나 실제 수직형 원심주조를 하는 경우, 포물선의 일부만을 이용하게 되므로, 이 경우 주형의 회전속도와 주물의 크기 사이에는 다음과 같은 관계가 있다.

\(\begin{aligned}y_{a}=\frac{2 \pi^{2} N^{2}}{60^{2} g} r_{a}^{2}\end{aligned}\)       (13)

\(\begin{aligned}y_{b}=\frac{2 \pi^{2} N^{2}}{60^{2} g} r_{b}^{2}\end{aligned}\)       (14)

\(\begin{aligned}H=y_{a}-y_{b}=\frac{2 \pi^{2} N^{2}}{60^{2} g}\left(r_{a}^{2}-r_{b}^{2}\right)\end{aligned}\)       (15)

\(\begin{aligned}N=\sqrt{\frac{60^{2} g}{2 \pi^{2}}} \cdot \sqrt{\frac{H}{r_{a}^{2}-r_{b}^{2}}} \approx 423 \sqrt{\frac{H}{r_{a}^{2}-r_{b}^{2}}}\end{aligned}\)       (16)

여기서 r_a와 r_b는 주물형태의 상단과 하단의 직격이고, y_a와 y_b는 각각 포물선의 정점에서 상단 및 하단까지의 높이이며, H는 주물높이이다.

주물의 직경, 중력배수 및 주형의 회전속도와의 관계는 그림 3과 같으며, 주물의 직경이 클수록, 주형의 회전속도가 높아야 한다. 또한 주물의 상단과 하단의 내경 차이를 작게 할수록, 회전속도를 증가시키지 않으면 안 된다는 것을 알 수 있다.

2.2.1.3. 경사형 원심주조

주형이 바닥과 회전축이 이루는 경사각을 α라 하고 회전축이 α만큼 기울어져 있을 경우, 주물의 형상을 유지하기 위한 주형의 최저 회전속도는 식 (17)과 같이 나타낼 수 있다.

\(\begin{aligned}N \approx 423 \sqrt{\frac{H}{r_{a}-r_{b}} \cdot \sin \alpha}\end{aligned}\)       (17)

2.2.2. 주형이 받는 응력

원심주조에서는 주형에 용탕을 주입하면 용탕과 주형에 원심력이 작용하여 주형 벽 내에 응력이 발생한다. 이 응력이 주형의 강도를 초과하면 주형은 파괴된다. 또한 주입된 용탕은 주형 벽면에서부터 응고가 시작되어 응고층을 형성하므로 응고층이 수축하여 주형 벽과 떨어지게 된다. 따라서 응고층과 주형벽 사이에는 공간이 생기고, 그림 4과 같이 원심력에 의한 내부 용탕의 내압이 응고층에 작용하는 응력으로 발생한다. 주물의 균열은 이 응력이 응고층의 강도를 초과하면 발생하게 된다. 주물과 주형의 파괴는 같은 원리에 의하여 발생되므로 식 (18)과 같은 관계가 성립한다.

그림 4. 원심주조의 몰드 또는 응고된 주조품에 영향을 미치는 원심력.

\(\begin{aligned}P=\int_{r_{c}}^{r}\left(\frac{\rho}{g} d r\right) r w^{2}=\frac{\rho}{g} w^{2} \frac{r^{2}-r_{c}^{2}}{2}\end{aligned}\)       (18)

여기서 r은 각 점의 회전반경이고, r_c는 용탕내면의 회전반경이며, ρ는 용탕의 밀도이다. 주형 또는 응고층이 받는 압력 P_m은 다음의 식 (19)와 같으며, 주형 또는 응고층에 작용하는 단위 길이 당 인장하중 f_m과 주형의 단면에 작용하는 압축하중 f_e는 각각 식 (20) 및 식 (21)과 같다.

\(\begin{aligned}P_{m}=\frac{\rho}{g} w^{2} \frac{r_{m}^{2}-r_{c}^{2}}{2} \approx \frac{\left(r_{m}^{2}-r_{c}^{2}\right) N^{2} \rho}{178731}\end{aligned}\) (19)

\(\begin{aligned}f_{m}=P_{m} r_{m} \approx \frac{r_{m}\left(r_{m}^{2}-r_{c}^{2}\right) N^{2} \rho}{178731}\end{aligned}\)       (20)

\(\begin{aligned}f_{e}=\frac{1}{2} P_{m} \pi\left(r_{m}^{2}-r_{c}^{2}\right) \approx \frac{\left(r_{m}^{2}-r_{c}^{2}\right)^{2} N^{2} \rho}{113784}\end{aligned}\)       (21)

여기서 r_m은 주형내면의 반경이다. 식 (20)과 같이 원심력에 의하여 응고층이 받는 인장 응력을 주형의 회전속도 N에 대하여 정리하면, 다음의 식 (22)에 의하여 주형의 최고 회전속도, N_max를 구할 수 있다.

\(\begin{aligned}N_{\max }=\sqrt{\frac{178731 f_{m}}{r_{m}\left(r_{m}^{2}-r_{c}^{2}\right) \rho}}\end{aligned}\)       (22)

주형의 회전속도가 어느 한계 값을 넘으면 주물에 결함이 발생하게 되는데 응력의 과대로 인하여 발생하는 길이방향의 균열이 단적인 예이다. 따라서 이러한 균열을 일으키는 주형의 회전속도를 최대 회전속도라 하며, 실제 주형의 회전속도는 이 값을 초과해서는 안 된다.

2.2.2. 원심력에 의한 편석

원심주조에서는 용탕에 원심력이 작용하므로 용탕중에 부유하는 가벼운 비금속 개재물은 주형벽면, 즉 외측에서 내측으로 이동하여 주형의 내면에 집중한다. 이 경우, 비금속 개재물은 Stokes의 법칙에 따라 용탕중을 이동한다. 다시 말하면, 비금속 개재물이 이동하는 속도 v와 비금속 개재물이 용탕에서 받는 저항력 R사이에는 식 (23)과 같은 관계가 성립한다.

R = 6π · η · r · ν       (23)

여기서 η는 용탕의 점성계수, r은 비금속 개재물의 반경이다. 이 관계에서 저항력은 이동속도에 비례하여 증가하는 것을 알 수 있다. 비금속 개재물이 원심력에 의하여 용탕중을 이동할 때, 원심력과 저항력이 균형을 이루는 일정한 이동속도 v₀에 도달하며, 이 이동속도는 다음과 같이 구할 수 있다.

\(\begin{aligned}\frac{4}{3} \pi r^{3}(\rho-\sigma) a=6 \pi \eta r v_{0}\end{aligned}\)       (24)

\(\begin{aligned}v_{0}=\frac{2}{9} \frac{r^{2}(\rho-\sigma)}{\eta} a\end{aligned}\)       (25)

여기서 ρ와 σ는 각각 용탕의 밀도 및 비금속 개재물의 밀도이고, r은 비금속 개재물의 반경이며, a는 원심력 가속도 이다. 용탕의 점성계수가 작고, 용탕과 비금속 개재물의 밀도차이, 원심가속도 및 개재물의 직경이 클수록, 비금속 개재물의 이동하기 쉽다는 사실을 알 수 있다. 또한 용탕에서 초정이 정출하기 시작하는 경우에도 용탕과 초정 사이에 밀도차이가 있으면 같은 방식으로 편석이 발생한다. 초정이 용탕보다 밀도가 낮으면 내측으로 이동하고, 용탕보다 밀도가 높으면 외측으로 이동하여 편석이 일어난다. 실제로 기포를 비롯한 비금속 개재물 및 초정은 크기나 밀도 이외에도 형상 등으로 인해 큰 영향을 미친다 [5, 6].

2.3. 원심주조에서 발생하는 주조 결함

원심주조에서 발생하는 대표적인 주조 결함으로는 장방향 열간균열 (longitudinal hot crack), 원주방향 열간균열 (transverse hot crack), 탕경 (cold lap, or cold shot), 기포 (blow hole), 수축 (shrinkage) 등이 있다. 이 밖에도 수평형 원심주조에서만 발생하는 미소밴드 (microbanding)와 같은 주조결함도 있다 [1, 2, 7].

주입된 용탕은 주형의 벽면에서부터 일방향으로 응고되며 동시에 수축에 의하여 주형벽면에서 분리되면서 응고층과 주형 사이에 공간을 형성한다. 용탕에 작용하는 원심력에 의하여 응고층은 인장응력을 받게 되고 이러한 응고층이 인장응력을 견디지 못하면 장방향 열간균열이 발생한다. 장방향 열간균열은, ① 주형의 회전속도가 빠를수록, ② 주물의 직경이 클수록, ③ 용탕의 주입온도가 높을수록, ④ 용탕의 주입속도가 빠를수록 발생하기 쉽다.

주입된 용탕이 응고·수축할 때 주형 저항으로 장방향 수축이 방해를 받으면, 원주방향의 균열이 발생한다. 주물의 길이가 직경에 비하여 크거나, 플랜지 등과 같이 한쪽 또는 양쪽이 구속될 경우에 원주방향 열간균열이 발생하기 용이하다. 원주방향의 열간균열을 방지하기 위해서는 수축에 대한 저항이 작은 주형을 사용하던가, 낮은 온도로 용탕을 주입하여 수축량을 작게 하는 방법이 있다.

탕경은 용탕의 주입온도가 낮고, 주입속도가 늦거나, 주형의 회전속도가 낮고 주입된 용탕의 흐름이 격렬할 경우, 주형의 표면에 용탕이 불균일하게 분포하여 발생하는 주조결함이다. 이 결함을 방지하기 위해서는 열간균열이 발생되지 않는 범위 내에서 주입온도를 높게 하거나, 주입속도와 회전속도를 빠르게 할 필요가 있다. 또한 주형의 예열온도를 높게 하는 것도 효과적인 방법이다.

주형에서 발생하는 수분 또는 휘발성 성분 때문에 주물의 외측표면에 기포가 발생하는 경우가 있다. 이를 방지하기 위해서는 주형 또는 도포제를 충분히 건조하거나, 주형의 회전속도를 높여서 용탕의 압력을 높게 함으로써 가스의 용적을 작게 하는 것도 효과적이다.

주입된 용탕은 주형 벽면에서 방향성 응고를 하게 되는데, 주물의 두께가 너무 두껍거나 주형의 온도가 너무 높을 때, 또는 주입된 용탕이 주형 벽면에서 떨어지게 되면 방향성 응고가 방해를 받게 된다. 응고하는 도중에 주물의 내면에서 응고가 시작되므로 주물의 내측에 수축공이 발생한다. 응고범위가 넓은 합금에서는 용탕의 전역에서 핵이 생성 및 성장하여 수지상이 발달하고, 고액공존상태에서 응고가 진행되므로 결정이 성장하는 응고 천이층에 용탕의 공급이 어렵기 때문에 분산된 수축공이 발생한다. 이러한 수축공을 방지하기 위해서는 냉각효과가 큰 재질의 주형을 사용하던가, 용탕의 주입속도를 느리게 하고 주입온도를 낮게 하거나, 주형의 회전속도를 높게 하는 방법 등이 있다.

2.4. 미세조직에 미치는 원심주조 변수의 영향

주형의 회전속도와 용질농도의 변화에 따라 주상정 폭과 등 축정 크기가 달라지므로 동일한 회전속도와 용질농도에서의 등 축정 크기는 항상 주상정 폭보다 컸으며, 용질농도가 높고 회전속도가 클수록 주상정대와 등축정대의 결정조직이 작아진다.

주형의 회전속도와 냉각속도 따라 공정조직을 제어할 수 있다. 주형의 회전속도가 낮게 되면 회전하는 주형에 밀착되지 못하는 현상과 용탕이 슬립되어 불규칙한 밴드가 발생하므로 주물의 품질이 저하되는 문제가 발생될 수 있다. 고속으로 주형을 회전시켜야 한다. 또한 고속으로 회전하는 주형을 냉각시키기 위해서는 공냉과 수냉 방식이 있는데 이러한 냉각 방식에 따라 응고속도가 달라지므로 미세조직의 차이가 발생되게 된다.

최근에는 고강도 고경도 등의 특수한 환경에서 사용할 수 있는 합금들이 요구되고 있어 기존의 주조법에서 새로운 기술들이 적용되어 냉각방식이 변화되고 있다. 이러한 공정의 변화에 따라 제품의 결함이 줄고, 품질이 향상되며, 생산성이 향상될 수 있다.

3. 결론

원심주조는 주형이 회전될 때 생기는 원심력을 이용하여 코어가 없이 파이프 등 내부의 중공을 가지고 있는 제품을 제조할 수 있는 주조법이다. 주조용 재료로는 금속 혹은 비금속이 적용 가능하며 밀도가 높은 재료를 사용해야 주형의 회전속도를 제어하기 용이하다. 주형은 금속 주형, 흑연주형, 사형주형 및 세라믹 주형 등이 사용된다.

원심주조로 만든 tube는 소비자의 수요에 맞게 외부 직경, 주물 두께, 합금형태 등에 따라 각각 제조할 수 있다. 플랜지나 불규칙적인 외형도 원심주조로 만들 수 있으나, 일반 주조에 비해 주조 범위가 좁다.

원심주조는 주입할 때 주형이 회전하여 주입한 용탕에 원심력이 작용되고, 원심력의 효과를 이용하여 밀도차이로 인해 비금속 개재물과 분리가 용이하여 좋은 품질의 주조품을 값싼 제조비로 만들 뿐 아니라 생산성이 높아 전체의 제조원가를 낮출 수 있는 주조 방법이다.

최근 고강도 고경도 등의 가혹한 환경에서 사용될 수 있는 합금의 제조가 요구됨에 따라 기존의 원심주조 방식에서 신기술을 적용하여 새로운 합금 등을 개발하는 사례들이 늘어가는 추세이나, 아직 많은 연구가 필요한 시점이며, 나아가 AI 기반의 인공지능 기술들을 현장 또는 장비에 적용하여 새로운 원심주조 기술이 개발 되어야 한다.