KITECH 생산기술 전문지

주조 공정에서 금속의 압탕 방안을 설계하는 것은 제품 품질과 생산 효율성을 높이는 데 핵심적인 역할을 한다. 주조 공정은 고온에서 녹인 금속을 주형에 부어 형태를 만든 후, 이를 냉각하여 고체화시키는 과정이다. 이 과정에서 금속이 응고하면서 나타내는 물리적 변화와 열적 거동을 이해하여 시뮬레이션 하는 것은 주조 제품의 품질 예측을 위해 필수적이다. 응고 해석은 주조 공정에서 금속이 액체 상태에서 고체 상태로 변화할 때의 열적 및 물리적 변화를 분석하는 과정으로, 금속이 응고하면서 부피가 줄어들고, 이로 인해 수축, 기공, 균열 등의 결함이 발생할 수 있다. 이러한 결함은 제품의 기계적 성질과 외관을 저하시킬 수 있으며, 따라서 이를 미리 예측하고 제어하는 것이 중요하다. 정밀한 응고 해석을 통해 이러한 결함의 발생 가능성을 줄이고, 제품의 품질을 개선할 수 있다. 응고 과정 중 발생하는 수축을 보상하기 위해 설계된 압탕 시스템은 주조 품질의 향상과 공정의 안정성 확보에 기여한다. 압탕 방안을 설계하고 최적화 하는 것은 금속이 고체화되는 동안 발생하는 부피 감소를 효과적으로 보충하고, 주조 결함을 줄이며, 생산 공정의 효율성을 높이는 데 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 최적화된 압탕 방안을 설계하기 제품에 발생하는 결함(추축공)을 기반으로 압탕을 자동으로 생성 하도록 하였으며, 주조 공정의 압탕 방안을 최적화하기 위해 최적화 알고리듬으로 ‘직교배열표를 이용한 순차적 알고리듬(Sequential algorithm using orthogonal arrays; SOA)’을 사용하여 최적의 압탕의 위치와 사이즈를 결정하는 압탕 자동 생성 설계 시스템을 개발하였다.