사형주조 (Sand Casting)
쉽게 풀면
해변에서 모래성을 만들 때 틀 안에 젖은 모래를 채워 모양을 찍어내는 것과 비슷한 원리입니다. 사형주조는 모래에 점결제를 섞어 원하는 형상의 빈 공간(캐비티)이 있는 주형을 만든 다음, 그 안에 녹인 금속을 부어 넣어 굳힌 후 모래 주형을 부수어 제품을 꺼내는 방식입니다. 주형을 한 번 사용하면 부서지기 때문에 매번 새로 제작해야 하지만, 그만큼 다양한 크기와 형상에 유연하게 대응할 수 있고 초기 비용이 저렴합니다.
왜 중요한가
사형주조는 금형을 별도로 제작하는 다이캐스팅 등에 비해 초기 투자 비용이 낮고 대형 부품이나 소량 다품종 생산에 유리해 산업에서 가장 오래되고 널리 쓰이는 주조법 중 하나입니다. 논문에서는 모래 주형의 재료 특성이 주조품 표면 품질에 미치는 영향, 응고 과정에서의 결함 예측 등이 주요 연구 주제로 다뤄집니다. 주형 제작 비용이 저렴하고 형상 자유도가 크며 부품 크기 제한이 거의 없어, 시제품 제작부터 대형 기계 구조물 양산까지 폭넓게 활용됩니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
주형 재료 특성과 표면 품질 간의 관계를 다룬 연구입니다.
시뮬레이션을 통한 결함 저감 설계 사례를 설명하는 문장입니다.
조금 더 깊게 보면
사형주조는 목형이나 금형을 이용해 모래에 형상을 찍어 상형과 하형을 만들고, 이를 합쳐 용탕이 흘러들어갈 통로(탕도)와 캐비티를 형성합니다. 응고 과정에서 발생하는 수축을 보완하기 위해 압탕(라이저)을 함께 설계하며, 모래의 통기성이 부족하면 가스 결함이 발생할 수 있어 이에 대한 관리도 중요합니다. 모래주조는 소모성 주형을 매번 새로 만들어야 해 생산성은 낮지만, 형상 자유도가 크고 대형 부품 제작이 가능해 엔진 블록이나 대형 밸브 하우징처럼 소량·다품종 주조에 여전히 널리 쓰입니다.
주의할 점
사형주조는 주형을 매번 파괴해야 하므로 생산 속도가 느리고, 다이캐스팅에 비해 치수 정밀도와 표면 조도가 상대적으로 낮은 편입니다.
모래주형은 표면 조도가 다이캐스팅 등 금형 주조보다 거칠고 치수 정밀도도 낮은 편이어서, 정밀도가 중요한 면은 후속 절삭 가공을 전제로 여유 치수를 두고 설계해야 합니다.