절연슬리브가 A356 알루미늄 합금의 응고과정에 미치는 영향에 대한 연구

Title
절연슬리브가 A356 알루미늄 합금의 응고과정에 미치는 영향에 대한 연구
Authors
오민주
Keywords
절연슬리브가a356알루미늄합금의응고과정에미치는영향에대한연구
Issue Date
2011
Publisher
인하대학교
Abstract
Al-Si계 합금은 주조성이 뛰어나고 중량대비 높은 강도로 자동차, 항공 우주산업에 각광받고 있으며 용탕의 유동성 및 충진성이 뛰어나 다양한 뛰어나 다양한 부품제조에 이용되고 있다. A356합금의 기계적 성질은 SDAS(Secondary Dendrite Arm Spacing)와 공정 Si 및 초정 α상의 크기 및 상대적인 분포에 크게 영향을 받으며 이러한 미세조직적 인자들은 주로 주조방법 및 이에 따른 응고속도 변화에 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서 슬리브에 따른 압탕효과를 평가하고 슬리브의 크기가 기계적 특성에 어떠한 영향을 미치는지 파악하였다. 각 압탕(슬리브를 설치하지 않은 압탕 80mm, 발열슬리브를 설치한 압탕 80mm, 절연슬리브를 설치한 압탕 60mm와 100mm)에 열전대를 설치하여 슬리브의 종류에 따라 압탕에 미치는 영향을 알아보았다. 또한 절연슬리브를 설치한 압탕 60mm와 100mm를 비교하여 압탕의 크기가 기계적 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 주물의 한쪽 면에 냉금을 설치하고, 냉금면과 비냉금면 각각 5mm의 위치에 열전대를 설치한 후 응고시간 및 응고속도를 파악하여 냉금면과 비냉금면의 조직관찰, 경도측정, 인장시험을 시행하였다. 열유동해석프로그램(Z-CAST)를 이용하여 유동해석과 응고해석을 진행하여 냉각속도를 파악하였으며 이를 실험결과와 비교하였다. 해석의 기계적 특성을 예측하였으며 실험의 경도, 인장실험 결과비교를 통해 해석의 타당성을 입증하였다. 압탕은 주조 후 회수철(return scrap)로 회수되므로 압탕이 크면 회수율은 저하되게 된다. 60mm, 80mm, 100mm 의 압탕에 절연슬리브를 설치 한 후 해석을 통해 응고수축에 따른 부피의 감소뿐 만아니라 수축공과 같은 결함을 예측하였다. 또한 응고수축을 고려하여 압탕의 크기를 선택적으로 수용함으로서 제품 회수율 증가 및 용해 비용 절감에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 예상된다.
Description
제 1 장 서론 ……………………………………………… 1 제 2 장 이론적배경 ……………………………………… 3 2.1 압탕방안 ……………………………………………… 3 2.2 수치해석 기법의 종류와 특징 ……………………… 10 2.3 유동해석 ……………………………………………… 12 2.4 응고해석 ……………………………………………… 14 제 3 장 실험방법 ………………………………………… 17 3.1 주조실험 ……………………………………………… 18 3.2 기계적 특성 평가 ……………………………………… 21 3.2.1 조직 관찰 …………………………………………… 21 3.2.2 인장시험 …………………………………………… 24 3.2.3 경도시험 …………………………………………… 24 제 4 장 Sleeve가 압탕에 미치는 효과에 대한 연구 … 25 4.1 결과 및 고찰 ………………………………………… 25 4.1.1 슬리브 유무에 따른 압탕의 효과 …………… 25 4.1.2 슬리브 종류에 따른 압탕의 효과 …………… 26 제 5 장 Sleeve 크기에 따른 기계적 특성 평가 및 주조해석 … 29 5.1 해석방법 …………………………………………… 29 5.1.1 유동해석 …………………………………………… 29 5.1.2 응고해석 …………………………………………… 33 5.2 결과 및 고찰 …………………………………………… 36 5.2.1 절연슬리브 크기에 따른 냉각속도 비교 …… 36 5.2.2 관계식 도출을 통한 기계적 물성 비교 …… 38 제 6 장 해석을 이용한 주조결함 예측 ………………… 44 6.1 해석방법(응고해석) …………………………………… 44 6.2 결과 및 고찰 …………………………………………… 46 제 7 장 결론 ………………………………………………… 48 Reference ………………………………………………… 50 <List of figures> Fig. 2-1 Solidification time vs. mold shape for cast Fig. 2-2 Element shapes and nodes of various numerical analysis Fig. 2-3 Thermal Energy transfer by thermal conductivity Fig. 3-1 Mold and 3D model Fig. 3-2 60mm and 100mm Insulating sleeve's thermocouple for A356 alloy Fig. 3-3 Experimental conditions for casting Fig. 3-4 Preparation of melted metal Fig. 3-5 Filling process Fig. 3-6 Photograph of the Thermocouple Temperature Measurement Instrument Fig. 3-7 Microstructure of specimen (X100) Fig. 3-8 Method adopted for the measurement of SDAS Fig. 3-9 Specimen #14A Fig. 4-1 Solidification time for uninstalled sleeve and exothermic sleeve Fig. 4-2 Solidification time for type of the sleeves Fig. 5-1 Flow in ø 60 insulating sleeve Fig. 5-2 Flow in ø 100 insulating sleeve Fig. 5-3 Solidification time for ø 60 insulating sleeve Fig. 5-4 Solidification time for ø 100 insulating sleeve
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/22401
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College of Engineering(공과대학) > Materials Science & Engineering (신소재공학) > Theses(신소재공학 석박사 학위논문)
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