주조 성형해석 기반 게이팅·급탕 설계 및 주조 건전성 확보 연구

Casting Simulation for Gating/Riser Design and Defect-Free Manufacturability

연구 내용

샌드 주조·알루미늄 주조 대상 부품의 게이팅 및 급탕 방식을 수치해석으로 설계하여 유동·응고를 예측하고 결함을 저감하는 연구

알루미늄 및 아연계 합금 주조품의 제조성을 확보하기 위해 주조 시뮬레이션을 중심으로 게이팅·급탕 설계 전략을 수립합니다. 먼저 게이팅 시스템의 유동 경로와 충전 순서를 모델링하여 난류 및 충전 불량 가능성을 검토하고, 방향성 응고 조건을 확인합니다. 이어서 형상 난이도가 높은 대형 부품에 대해서는 CFD 기반 유동 예측과 주조 시뮬레이션을 연계하여 얇은 블레이드 구간의 액상-고상 전이 및 온도 손실을 분석합니다. 급탕이 리이저 역할을 수행하도록 배치하여 수축공과 미충전을 저감하는 설계 차별성을 보유하고 있습니다.

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연구 흐름

초기에는 지그재그형 또는 복잡 형상의 주조품에 대해 샌드 주조 게이팅 구조를 설계하고, 충전이 순차적으로 이루어지는지 해석으로 확인하는 연구를 수행했습니다. 이후에는 통합 몰 캐비티 패턴을 3D 프린터로 제작하고 해석 결과와의 정합성을 통해 결함 없는 제조 가능성을 검증하는 단계로 확장했습니다. 최근에는 형상 난이도가 높은 팬 부품에 대해 여러 게이팅 및 급탕 구성을 비교하고, 온도 분포와 응고 패턴 변화가 건전성에 미치는 영향을 중심으로 연구를 수행하고 있습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

게이팅 최적 설계
급탕(리이저) 배치 설계
방향성 응고 조건 도출
얇은 형상 주조 건전성 확보
주조 시뮬레이션 검증 프레임
대형 부품 제조 가이드라인
몰 캐비티 설계 자동화
결함(수축공·미충전) 저감 공정
온도 손실 기반 공정 개선
형상 난이도별 설계 룰