CPC 공정에서 차압 방식에 따른 RCS 중자의 중공 주조 Feasibility 연구 = Feasibility Study on Hollow Casting with RCS Cores under Different Pressure Control Modes in Counter Pressure Casting

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Hollow aluminum alloy components are increasingly in demand in the automotive industry, as they achieve both weight reduc- tion and structural rigidity. However, when a ceramic core (resin-coated sand, RCS) is applied in the conventional counter pressure casting (CPC) process, gas generated by the reaction between the core and the molten metal cannot be vented to the outside, result- ing in internal blow-hole defects. In this study, a CPC process employing a chamber depressurization method was introduced to address this issue, and its performance was compared with that of the conventional CPC process. Initial balancing pressures of 1,100, 1,200, and 1,300 mbar were applied while maintaining the same pressure difference (P) to produce hollow castings. In the conventional CPC condition, molten metal penetration along the core surface was observed, whereas in the chamber depressur- ization condition, such penetration was suppressed, resulting in sound castings. In the conventional CPC specimens, both central shrinkage defects and blow holes near the core were observed, whereas in the chamber depressurization specimens, blow holes were suppressed and only central shrinkage defects remained. Gas content measurements showed that the chamber depressurization spec- imens had consistently lower values, with tensile testing revealing slight improvements in the ultimate tensile strength along with a notable increase in elongation. These results demonstrate that the chamber depressurization CPC process effectively reduces internal gas-related defects and improves the mechanical performance of hollow aluminum alloy castings.

국문 초록 (Abstract)

중공 알루미늄 합금 부품은 차량 경량화와 강성 확보를 동시에 달성할 수 있어 자동차 산업에서 수요가 증가하고 있다 . 그러나 기존 차압주조 (Counter Pressure Casting, CPC) 공정에 RCS 중자를 적용할 경우 , 중자 -용탕 반응으로 발생한 가스가 외부로 배 출되지 못해 내부 기포결함이 발생하는 문제가 나타난다. 본 연구에서는 이러한 문제를 개선하기 위해 챔버 감압(Chamber Depressurization) CPC 공정을 적용하고 , 기존 CPC공정과 비교 , 분석하였다 . 초기 균형압력은 1,100, 1,200, 1,300 mbar로 설정 하고 동일한 차압 (ΔP)을 유지하여 중공 주조품을 제작하였다 . 기존 CPC 조건에서는 중자 표면을 따라 용탕이 침투하는 현상이 관찰되었으나 , 챔버 감압 조건에서는 이러한 침투가 억제되어 건전한 주조품이 제조되었다 . 기존 CPC 시편에서는 중심부 수축결함 과 중자 인접부 기포결함이 모두 관찰되었으나 , 챔버 감압 시편에서는 기포결함이 억제되고 중심부 수축결함만 나타났다 . 내부 가 스량 측정 결과 , 챔버 감압 시편은 전반적으로 낮은 값을 보였으며 , 기계적 특성 평가에서는 인장강도와 연신율이 모두 향상되었다 . 특 히, 초기 균형압력이 1,300 mbar인 챔버 감압 시편에서 인장강도 280 MPa, 연신율 4.68%로 가장 우수한 특성을 나타냈다.