Development of Salt Core Use as an Alternative in Aluminum Alloy Castings

연구의 핵심 목적: 본 연구는 자동차 산업에서 복잡한 형상의 주조품 제작에 있어 기존 사형(sand core)의 단점을 극복하고, 친환경적이며 효율적인 솔트(염) 코어(salt core)를 이용한 주조 공정을 개발하는 것을 목표로 한다.

주요 방법론: 펌프 본체 부품을 대상으로, 염 코어를 제작하기 위한 단일 챔버 사출 금형을 설계 및 제작하였다. 용융된 솔트(염)을 사출 성형하여 솔트(염) 코어를 제작하고, 기존의 경사 주조 방식을 이용하여 주조를 진행하였다. Faro Edge Scan Arm HD를 이용하여 솔트(염) 코어의 치수 정밀도를 측정하고, 3D 데이터 모델과 비교 분석하였다. 또한, 냉각 시스템을 개선하여 균일한 냉각을 유도하고 균열 발생을 최소화하였다. 주조 후에는 물에 솔트(염) 코어를 용해시켜 제거하고, 표면 거칠기 및 내부 결함을 분석하였다.

핵심 결과: 솔트(염) 코어를 사용한 주조 공정은 사형 코어를 사용한 공정에 비해 다음과 같은 장점을 보였다. 첫째, 수지 연소로 인한 코어 가스 발생이 없어 주조품의 결함을 감소시켰다. 둘째, 솔트(염) 코어는 물에 용해되어 잔여물 없이 제거되어 사형 코어 제거 과정에서 발생하는 소음, 분진, 환경 오염 문제를 해결하였다. 셋째, 솔트(염) 코어의 표면 거칠기가 사형 코어보다 우수하여 주조품의 표면 품질을 향상시켰다. 넷째, 주조 공정 시간은 사형 코어 사용 공정과 동일하였다. 다만, 솔트(염) 코어의 수축률 예측 및 응고 시간이 사형 코어에 비해 길다는 점이 단점으로 지적되었다.

연구진 정보:

소속 기관: Nemak İzmir Döküm San.A.Ş., R&D Department
저자명: Tülay Hançerlioğlu
주요 연구 분야: 주조 공정, 솔트(염) 코어 기술

연구 배경 및 목적:

해당 연구가 필요한 산업적 배경: 자동차 산업 등에서 복잡한 형상의 주조품 수요 증가
구체적인 기술적 문제점 과제: 사형 코어 사용 시 발생하는 코어 가스, 소음, 분진, 환경 오염 문제 및 제거 과정의 어려움
연구 목표: 친환경적이고 효율적인 솔트(염) 코어를 이용한 알루미늄 합금 주조 공정 개발

논문의 주요 목표와 연구내용:

논문의 주요 목표와 연구내용: 알루미늄 합금 주조에서 솔트(염) 코어를 사용하는 공정 개발 및 기존 사형 코어 공정과의 비교 분석
문제점: 사형 코어 사용 시 발생하는 코어 가스, 소음, 분진, 환경 오염 문제 및 제거 과정의 어려움
문제 해결을 위한 단계적 접근:
1. 솔트(염) 코어 제작을 위한 사출 금형 설계 및 제작
2. 솔트(염) 코어 사출 성형
3. 경사 주조 공정을 이용한 주조
4. 솔트(염) 코어 용해 및 제거
5. 주조품의 표면 거칠기 및 내부 결함 분석
6. 사형 코어 공정과의 비교 분석
주요 Figure:
- Figure 1 (펌프 본체 단면도)

Figure 1. Sectional view of the pump body.

Figure 2 (사출 금형 사진), Figure 3 (솔트(염) 코어 사출 성형 사진)

Figure 2.1. Injection mold movable side manufactured for salt core

Figure 2.2. Injection mold fixed side manufactured for salt core.

Figure 4 (솔트(염) 코어 레이저 스캐닝 결과)

Figure 4. Salt core laser scanning compared with 3D data model.

Figure 5. Salt core exterior surface crack.

Figure 7. Mold inner diameter core insertion

Figure 5 (솔트(염) 코어 표면 균열 사진)
Figure 6 (솔트(염) 코어 내부 균열 사진)
Figure 7 (금형 내부 냉각 시스템)
Figure 8, 8.1 (표면 거칠기 측정 결과)
Figure 9 (솔트(염) 코어 내부 사진), Figure 10.1, 10.2 (온도 및 시간에 따른 염 코어 색상 변화), Figure 11 (주조 장비 사진)

알루미늄 합금 주조의 대안으로서 솔트 코어 개발

Development of Salt Core Use as an Alternative in Aluminum Alloy Castings