[주조 분야, 2023] 주조 시 사용하는 압탕(riser)이란 무엇이고 압탕의 구비 조건에 대하여 설명하시오.

키워드

• 압탕
• 주조 

1. 개요

• 주조 : 주물을 만들기 위해 실시되는 작업. 액체 상 태의 재료를 형틀에 부어 넣어 굳혀 모양을 만드는 방법
• 압탕(riser, feeder)  : 주입된 용탕이 주형에서 냉각될 때 응고 수축에 따른 부피의 감소가 발생하게 되는데, 용탕을 계속해서 보급하고 치밀한 재질을 얻기 위하여 응고되기 전에 압력을 가할 수 있게 만든 것 
• 압탕의 기능
  • 주물이 응고하는 마지막까지 용탕을 지속적으로 보충하는 것 
  • 쇳물 주입 때 주형내의 공기가 가스를 배출시키는 역할도 함
  • 슬래그 등 불순물이 빠져나가기 쉽게 함

라이저는 응고 중 주형내의 쇳물에 압력을 가하고 주형내의 가스를 배출시켜, 공기의 발생과 최후에 응고하는 부분에서의 수축공이나 편석 등의 발생을 방지한다 

• 수축의 종류
  • 액체의 수축
  • 액체 → 고체의 응고 수축 : 가장 많은 수축
  • 고체가 상온으로 냉각될 때 고체 금속 수축

2. 압탕의 구비 조건

1. 라이저는 금속을 절약하도록 설계되어야함
   • 주물의 수율(yield) : 주물의 무게 대 총주입금속량(탕구, 주입구, 라이저와 주물)로 정의 
     → 수율을 크게 하기 위하여 라이저를 되도록 적으면서 제 기능을 하도록 만들어야함
     → 이는 라이저의 크기, 형태, 위치와 라이저와 주물의 연결 종류를 적절히 설계하여 이룰 수 있음 
2. 긴 응고시간을 가져야함 
   • 가장 많이 사용하는 형태는 원통형
   • 주물보다 나중에 응고할 수 있도록 충분히 커야함 
   • 주물의 응고 수축을 보충할 수 있을 정도로 오랫동안 액체로 유지되어야함 
3. 주형공동의 끝에서 라이저로 응고가 진행되도록 배치가 필요 (주물에서 압탕쪽으로 지향성 응고)
4. 주물의 모든 부분에 정압이 유지되도록 설치해야함

3. 압탕의 종류

• 상부 라이저 (top riser) 
  - 주물 위에 놓이는 것 → 공급거리가 가장 짧고 주형상자 내에서 가장 적은 공간 차지
  - 모형과 탕도계의 배치가 자유롭다
• 측면 라이저 (side riser) : 주형공동 옆에 위치하여 분리선을 따라 수평으로 배치된다 
• 블라인드 라이저 (blind riser) :
  - 라이저가 주형 내에 포함
  - 오픈라이저 대비 응고가 더 발생하고 라이저의 윗부분과 주형재료가 접촉되는 곳에서 열손실이 발성하므로 오픈라이저보다 더 크다 
• 오픈 라이저 (open riser) : 라이저가 대기에 노출
• 활성 라이저 (live riser) or 고온 라이저 (hot riser) : 주형공동보다 더 앞에 위치 
  - 주형으로 들어가는 마지막 고온금속을 받고 주형공동 내의 금속이 냉각과 응고를 시작할 때도 고온금속을 받는다
  - 활성라이저는 이미 주형공동으로 흘러들어간 비활성 라이저 (주형공동보다 더 뒤에 위치) 또는 저온 라이저(cold riser)보다 적다. 
  - 상부 라이저는 거의 비활성 라이저이고, 탕도계의 부분인 라이저는 일반적으로 활성 라이저다. 

a는 오픈 상부 라이저, b는 블라인드 측면 라이저. 측면라이저는 주형으로 들어오는 마지막 고온 금속을 받는 활성라이저다. 상부라이저는 주형공동으로 유동한 금속을 받는 비활성 라이저다

4. 압탕 설계 

• 라이저의 형상은 원주상의 것이 좋으나 주물 형상에 따라 4각 주형이 효과적일 수 있다 
• 라이저에는 짚을 태운 재를 덮거나 알루미늄 분말과 산화철 분말로 된 발열제를 넣거나 하여 방열을 방지한다 
• 라이저의 위치는 보통 주물의 가장 두꺼운 부분 위에 둔다 (마지막에 응고만 하면 됨) 
• 라이저의 유효거리가 한정되어 있으므로
  - 주물이 크거나 길수록 라이저를 여러개 두거나
  - 냉각쇠 (chill block)을 이용하거나
  - 주물 자체를 라이저를 향하여 두께가 두껍게 설계하던가 해야한다.