다양한 가공 종류 알아보기 - ① 주조

시제품제작에 많이 활용되고 있는 가공.

가공에도 종류가 다양한데 오늘은 어떤 방법들이 있는지 가공 종류에 대해 알아보도록 하겠습니다.

먼저 가공이란 사전적 의미로는 인공을 가하거나 품을 들여 질을 높이거나 새로운 제품으로 만드는 것을 말하는데요, 다른 사람의 동산에 노력을 가해 새로운 물건을 만들어내는 것을 말하는 제조업 용어입니다.

그렇다면 기계 가공에는 어떤 다양한 종류들이 있는지 알아보려고 합니다. 제 1탄은 주조입니다. 주조란 무엇인지, 어떤 특징을 가진 가공법인지 함께 알아볼까요?

1. 가공 종류

기계제작을 위한 재료의 가공방법은 비절삭가공, 절삭가공, 소성가공, 특수가공 등이 있는데 이와 같은 가공은 하는 기계는 모두 공작기계라고 부를 수 있습니다.

대체로 금속 절삭 공작기계만을 공작기계라고 부르는 경우가 많고, 소성가공 공작기계는 금속 가공 기계라고 부르며 이에 의해 가공되는 물건을 공작물이라고 합니다.

가공의 종류는 아래와 같이 크게 8가지로 나눠집니다.

① 주조 Casting

② 단조 Forging

③ 압연 Rolling

④ 압출 Extruding

⑤ 인발 Drawing

⑥ 전조 Form Rolling

⑦ 프레스 Press or Stamping

⑧ 절삭 Cutting

이 가공법들이 어떤 것인지, 어떤 특징을 가지고 있는지 간단히 알아보도록 하겠습니다.

2. 주조 Casting

주조는 재료를 융점보다 높은 온도에서 가열해 액체로 만들어 거푸집에 부어 굳히는 가공법으로 주조에서 사용되는 형식을 주형이라고도 하며, 주조로 만들어진 제품을 주물이라고 합니다.

청동기 시대에 만들어진 동검이나 거울 등을 이 방식으로 만들었으며 영어로 casting이라고 하면 주조와 주물 모두를 가리키고, 고대 이전부터 있던 가공 방법으로 지금도 주조라는 대량 생산제품을 다양한 방면에서 활용하고 있습니다.

재료로는 주로 철, 알루미늄 합금, 구리, 황동 등의 금속을 사용합니다.

 

주조의 특징으로는 단조에 비해 세밀하고 입체적인 형상을 만들기 매우 용이해서 세공품이나 동상 같은 복잡한 형상의 부품 제작 등에 널리 응용되며 이 방식으로 만들어진 철제품은 인성, 전연성이 크게 떨어지는 편입니다.

무엇보다 표면이 대부분 거칠게 나오기 때문에 표면이 깨끗해야 하는 부분은 추가로 가공 작업을 해야 하는 번거로움이 있습니다.

그리고 모든 금속을 주조로 만들 수 있는 것은 아닌데요, 녹는점이 아주 높은 초경합금 같은 텅스턴계 합금의 경우 충격을 가하면 늘어나거나 찌그러지지 않고 바로 깨져버리는 재질이라서 주조 가공법을 활용하기보다는 도자기처럼 구워서 제작합니다.

 

간장, 막야 같은 유명한 칼 역시 주조로 만들었다고 전해지고 있으며 사인검도 무기라기보다는 부적에 가까운 칼이기 때문에 이 방식으로 제작되었다고 전해지고 있습니다.

아주 먼 옛날 사용했던 동전인 엽전 역시 이 방식으로 만들었는데요, 조선시대 상평통보를 엽전으로 부른 것은 당시 대량 생산을 위해서 주물 틀을 입구 하나에 엽전이 여러 개 나오게끔 만들었는데 주물에서 막 나온 모습이 나뭇가지에 있는 잎이 달린 모습과 같아 붙여진 별명이라고 합니다.

2-1. 주조의 종류

① 사형주조 : 가장 일반적으로 실시하는 주조법이며, 작은 것에서 큰 것까지 모든 주물품을 아우를 수 있는 주조법이다.

② 셀 주조 : 금형을 제거한 후 형틀을 만들어 쇠불을 붓는 주조 방식으로 규사와 합성수지를 배합해서 레진 모래를 가열된 모형에 융착 시켜서 만든 셀 형태의 주형을 이용해 주조하는 방법이다.

③ 인베스트먼트 주조 : 제작하고자 하는 주물 제품과 동일한 모형을 왁스, 플라스틱 등으로 제작한 다음 주형재 속에 넣고 가열하는 방식으로 가열한 주형재를 경화시키며 동시에 왁스, 플라스틱 등을 녹여 주형 형상을 완성하는 주조 방법이다.

④ 석고 주조 : 주형재에 석고를 사용하는 방식이다.

⑤ 기타 : 기타에는 세라믹 주형 주조와 소실모형 주조가 있는데 전자는 석고 주형과 유사한 방법으로 고온에 알맞은 내화 재료를 사용하고, 후자는 폴리스티렌을 활용하며 모형들을 접합 시켜서 복잡한 모형을 제작할 수 있다.

2-2. 장단점

<장점>

① 중량에 대한 상한 제한이 없어서 큰 제품에 용이하다.

② 다양한 합금 선택이 가능하다.

③ 도구들이 단조용보다 저렴한 편이다.

④ 생산공정이 단순하다.

⑤ 복잡한 형상의 부품도 제작 가능하다.

⑥ 크롬, 니켈 등 합금원소를 용융단계에서 추가할 수 있다.

⑦ 금속 성형 공정은 더 높은 수준의 디테일과 정확한 사양을 충족시킬 수 있다.

⑧ 2차 가공이 거의 없는 1차 제품을 제공한다.

⑨ 주조 금형이 만들어지기만 하면 생산 공정에서 높은 생산율을 얻을 수 있음.

 

<단점>

① 다공성이다.

② 금형 비용이 일반적인 단조품보다 다이캐스팅 비용이 높다.

③ 공정과정에서 품질 유지와 결함을 방지하기 위해 주기적인 모니터링 및 검사가 필요하다.

지금까지 다양한 가공 종류 중 하나인 주조에 대해 알아보았는데요, 다음 포스팅에서는 단조란 무엇인지 특징에 대해 알아보도록 하겠습니다~!