주조의 응고해석방법에 대한 포스트

 

주조란 용융된 금속을 주형에 채워서 응고시켜 원하는 형태의 제품을 만드는 공정입니다. 주조는 다양한 재료와 형상의 제품을 비교적 저렴하고 쉽게 생산할 수 있는 장점이 있습니다. 하지만 주조 공정에서는 용융 금속의 응고과정이 제품의 품질과 성능에 큰 영향을 미칩니다. 응고과정에서는 금속의 온도, 조성, 결정구조, 응력, 변형 등이 변화하며, 이러한 변화는 제품의 기공, 균열, 편석, 왜곡 등의 결함을 유발할 수 있습니다. 따라서 주조제품의 응고과정을 정확하게 분석하고 예측하는 것은 주조 품질 향상과 결함 방지에 매우 중요합니다.

 

주조의 응고해석방법은 크게 실험적 방법과 수치적 방법으로 나눌 수 있습니다.

실험적 방법은 주형 내부의 온도, 압력, 변형 등을 측정하거나 주조품의 조직, 응력, 변형 등을 관찰하는 방법입니다. 실험적 방법은 실제 주조 공정과 가장 유사한 조건에서 응고과정을 재현할 수 있지만, 측정 장비의 설치와 유지가 어렵고 비용이 많이 들며, 측정 결과가 제한적이고 정확하지 않을 수 있습니다.

수치적 방법은 주조 공정의 응고과정을 컴퓨터 모델링하여 해석하는 방법입니다. 수치적 방법은 유한요소법 (Finite Element Method), 유한차분법 (Finite Difference Method), 경계요소법 (Boundary Element Method) 등의 수학적 기법을 사용하여 주형과 용융 금속의 열전달, 유동, 응고, 응력, 변형 등을 계산합니다.

그림설명: 왼쪽부터 유한차분법(FDM), 유한요소법(FEM), 경계요소법(BEM)

 

수치적 방법은 실험적 방법보다 적은 비용과 시간으로 다양한 주조 조건과 결과를 분석할 수 있으며, 주형 내부의 상세한 정보를 얻을 수 있습니다. 하지만 수치적 방법은 주조 공정의 복잡성과 다양성을 완전히 반영하기 어렵고, 해석 모델의 정확도와 신뢰도가 낮을 수 있습니다.

응고해석방법의 발전과 함께, 다양한 주조 시물레이션 프로그램들이 개발 되어 있습니다. 이들 소프트웨어는 주로 공정의 모델링, 해석, 시각화 등을 통합적으로 제공하며, 사용자의 편의성과 정확성을 높여 줍니다.

응고해석 소프트웨어 [ProCAST, MAGMA, Flow-3D CAST] 등이 대표적입니다.

주조의 응고해석방법은 주조 공학의 핵시적인 연구 분야입니다. 응고 과정에서 발생하는 복잡한 현상들은 정확하게 이해하고 예측하기 위해서는 지속적인 연구와 개발이 필요합니다.

감사합니다.