특수 합금강 소재의 주조기술을 적용한 부품화 연구

국문 초록 (Abstract)

사형(sand mold) 주조는 주물사와 점결제를 이용하여 만든 주형에 용융 금속을 주입한 후 응고시켜 원하는 모양의 제품을 얻는 방법이다. 주물사는 모래, 점토 및 수분을 주성분으로 하여 주형제작에 사용되는 혼합사를 말하며, 점결제(binder)는 주물사의 입자와 입자를 결합시켜 주형이 쉽게 제작될 수 있도록 한다. 또한, 경화제는 결합을 촉진시켜 주형 강도를 증가시키는 역할을 한다. 즉, 사형 주조는 모래를 이용하여 제품의 형상을 만들기 때문에 복잡한 형상의 제품 제작이 가능하며 다품종 소량생산에 적합하나, 제품의 표면조도와 기계적 성질이 다소 떨어지는 단점이 있다. 본 연구는 제조원가 절감과 수명연장이 가능한 내마모 합금주강 소재의 사형 주조 기술을 적용하여 2 Cavity의 무한궤도형 고수명 트랙슈 부품을 개발하였다. 즉, 2 Cavity 사형주조 기술을 적용한 무한궤도형 트랙슈 부품을 개발하는 것으로 주조 방안 설계에서 유동성을 개선하여 제품 품질을 향상하고 원가절감을 도모하였다. 기존 알루미늄 다이캐스팅 금형용 슬리브 부품은 STD61 환봉 소재를 절삭 가공하여 사용하므로 가공 공수 증가와 재료 손실뿐만 아니라 내마모성, 내충격성이 저하되며 내구성이 떨어져 잦은 부품 교체와 장비 수리로 인한 장비 가동률의 현저한 저하를 가져오며, 제조원가 상승으로 이어져 생산 제품의 품질 및 가격 등에서 경쟁력을 확보하기 어렵다. 그러므로, STD61 강의 용손과 취성으로 다이캐스팅 금형용 슬리브 부품 사용 시 제품 수명 저하가 발생되어 수명 향상이 요구된다. 즉, 기존 다이캐스팅 생산 공정에 적용하고 있는 제조공법은 대부분 환봉 소재를 가공하여 사용하므로 고객의 지속적인 생산성 향상과 원가 인하 요구 등의 상황에 적절히 대응하기는 대단히 어려운 실정이다. 따라서 본 연구는 용손에 잘 견디는 특수 합금강 소재를 선택하여 원심주조로 튜브를 제조 가공하여 재료 회수율 및 사용수명 향상이 가능한 디스크 커터 해더 및 슬리브 부품을 개발하였다. 특수 합금강은 YXR33과 같은 물성으로 기존 강에 Carbon을 추가하여 강도 및 내마모성을 향상하고, 또한 원심주조 공법으로 튜브를 제조하여 절삭 칩 감소가 가능하고, 원심주조 공법에 의한 조직밀도 증가로 내구성 향상이 가능함을 확인하였다.