티타늄 합금 로스트 왁스 주조로 제작된 시계 케이스 백
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티타늄 합금 로스트 왁스 주조로 제작된 시계 케이스 백

인베스트먼트 주조라고도 알려진 로스웨이퍼 주조는 오랜 역사를 지닌 정밀 주조 방법입니다. 원리는 먼저 시계 케이스백과 동일한 모양의 왁스 모델을 만드는 것입니다. 그런 다음 일련의 공정을 통해 여러 층의 내화물을 왁스 모델의 표면에 코팅하여 단일체 쉘을 형성합니다.

로스트웨이퍼 주조기술 개요

 

인베스트먼트 주조라고도 알려진 로스웨이퍼 주조는 오랜 역사를 지닌 정밀 주조 방법입니다. 원리는 먼저 시계 케이스백과 동일한 모양의 왁스 모델을 만드는 것입니다. 그런 다음 일련의 공정을 통해 여러 층의 내화물을 왁스 모델의 표면에 코팅하여 단일체 쉘을 형성합니다. 그런 다음 껍질을 가열하면 왁스 모델이 녹아 흘러나와 시계 케이스 뒷면의 모양과 일치하는 껍질 내부에 구멍이 남게 됩니다. 마지막으로, 용융된 티타늄 합금이 이 공동에 부어집니다. 티타늄 합금이 냉각되어 굳은 후 껍질을 깨면 원하는 시계 케이스백을 얻을 수 있습니다.

 

티타늄 합금 소재의 특성

 

티타늄 합금은 티타늄을 기본으로 하여 기타 합금 원소로 구성된 합금입니다. 많은 우수한 특성을 갖고 있어 시계 케이스 백에 이상적입니다. 첫째, 티타늄 합금은 밀도가 강철의 약 60%에 불과해 시계를 더 가볍게 만들고 손목의 피로를 줄여줍니다. 둘째, 티타늄 합금은 내식성이 뛰어나 땀, 바닷물 등의 침식에 강해 다양한 환경에서 장기간 사용해도 시계 케이스 백이 녹슬거나 부식되지 않습니다. 또한 티타늄 합금은 강도가 높고 생체 적합성이 우수하며 피부에 장기간 접촉하는 시계 케이스 백의 중요한 특성인 피부 알레르기를 유발하지 않습니다.

 

티타늄 합금 시계 케이스백의 로스트 웨이퍼 주조의 특정 공정

1. 왁스 모형 제작

영형. 금형 설계 및 제조: 시계 케이스 백의 설계 요구 사항을 기반으로 CAD(Computer-Aided Design) 소프트웨어를 사용하여 3D 모델을 생성하여 케이스 백의 치수, 모양, 질감 및 기타 세부 사항을 결정합니다. 그런 다음 CNC 가공 기술을 사용하여 왁스 모형을 압착하기 위한 금형을 제작합니다. 금형의 정밀도와 표면 품질은 왁스 모델의 품질에 직접적인 영향을 미치므로 가공 정밀도에 대한 엄격한 제어가 필요합니다.

영형. 왁스 모델 프레싱: 적합한 온도와 유동성으로 가열된 용융 왁스를 금형에 주입하고 왁스가 금형의 모든 모서리를 채우도록 일정 시간 동안 압력을 가합니다. 왁스가 식고 굳은 후 틀을 열고 왁스 모형을 꺼냅니다. 과도한 플래시와 버를 제거하기 위해 왁스 모델에 대한 예비 검사를 수행하여 왁스 모델의 치수와 모양이 설계 요구 사항을 충족하는지 확인합니다.

2. 케이스 제작

영형. 코팅: 준비된 왁스 모델을 스프루 바에 고정하여 금형 어셈블리를 형성합니다. 그런 다음 몰드를 내화성 물질(예: 실리카졸, 지르콘 샌드 등)과 바인더로 구성된 코팅에 담그어 왁스 몰드 표면에 균일한 코팅층을 보장합니다. 코팅의 두께와 균일성은 쉘의 품질에 매우 중요하므로 침지 시간과 속도를 엄격하게 제어해야 합니다.

영형. 모래 도포: 코팅에 담근 후 즉시 주형을 모래 도포 장치에 배치하여 내화성 모래 입자가 코팅층에 균일하게 부착되도록 합니다. 모래의 입자 크기는 껍질의 다양한 층과 요구 사항에 따라 선택되며 일반적으로 거친 것부터 미세한 것까지 여러 층으로 퍼집니다. 모래의 각 층은 껍질에 일정한 강도와 지지력을 제공합니다.

영형. 건조 및 경화: 모래를 펼친 후, 건조 및 경화를 위해 금형을 건조실에 넣습니다. 건조 과정에서 코팅의 용제가 점차 증발하고 바인더가 화학 반응을 일으켜 껍질이 점차 경화됩니다. 쉘이 충분한 강도와 안정성을 갖도록 코팅 유형 및 환경 조건에 따라 건조 및 경화 시간과 온도를 조정해야 합니다.

3. 탈왁스

영형. 다중 반복: 충분한 두께와 강도를 지닌 껍질을 얻기 위해서는 코팅에 담그고, 모래를 뿌리고, 건조하고, 굳히는 과정을 반복해야 하며 일반적으로 5~7겹이 필요합니다. 균일한 쉘 품질을 보장하려면 실제 상황에 따라 각 레이어의 프로세스 매개변수를 조정해야 합니다.

4. 탈왁스

영형. 증기 탈랍(Steam Dewaxing): 준비된 껍질을 탈랍 주전자에 넣고 고온의 증기를 도입하여 왁스 모형을 녹여 껍질 밖으로 흘러나오게 합니다. 껍질의 재질과 왁스 모형의 특성에 따라 증기의 온도와 압력을 조절해야 왁스 모형이 완전히 녹아 껍질이 손상되지 않고 원활하게 흘러나올 수 있습니다.

영형. 열수 탈랍: 증기 탈랍 외에 열수 탈랍도 사용할 수 있습니다. 껍질을 뜨거운 물에 넣으면 왁스 모형이 녹아 표면에 떠오를 수 있습니다. 그런 다음 재활용을 위해 왁스를 수집합니다. 열수 탈랍은 장비가 간단하고 비용이 저렴하다는 장점이 있지만 증기 탈랍만큼 탈랍 효과가 철저하지 않을 수 있습니다.

5. 포탄 발사

영형. 가열 공정: 탈랍된 껍질을 소성로에 넣어 소성합니다. 소성의 목적은 금형 쉘에서 잔여 왁스, 수분 및 기타 불순물을 추가로 제거하여 강도와 내화성을 향상시키는 것입니다. 소성 공정에는 가열 속도의 엄격한 제어가 필요하며 일반적으로 급격한 온도 변화로 인한 균열을 피하기 위해 분할 가열 방법을 사용합니다.

영형. 고온 소성: 금형 쉘이 특정 온도에 도달한 후 고온 소성을 위해 일정 시간 동안 유지됩니다. 소성 온도와 시간은 금형 쉘의 재료와 주조 공정 요구 사항에 따라 일반적으로 900-1200도 사이에서 결정됩니다. 고온 소성으로 금형 쉘의 바인더가 완전히 응고되어 견고한 세라믹 구조를 형성할 수 있습니다.

영형. 냉각 공정: 소성 후 열 응력으로 인한 균열을 방지하기 위해 금형 쉘을 천천히 냉각해야 합니다. 냉각 속도는 일반적으로 노 냉각 또는 특정 냉각 매체에서의 냉각을 사용하여 금형 쉘의 재질 및 크기에 따라 제어되어야 합니다.

6. 티타늄 합금 용해 및 주조

영형. 티타늄 합금 용해: 티타늄 합금 원료를 진공 유도 용해로에 넣어 용해합니다. 티타늄 합금은 고온에서 공기 중의 산소 및 질소와 쉽게 반응하기 때문에 제련 공정은 티타늄 합금의 순도와 품질을 보장하기 위해 진공 환경에서 수행되어야 합니다. 제련 온도와 시간을 정밀하게 제어하면 티타늄 합금 원료가 완전히 녹고 균일한 조성과 적절한 온도를 얻을 수 있습니다.

영형. 주조: 용융된 티타늄 합금이 적절한 온도와 유동성에 도달하면 예열된 금형에 빠르게 부어 넣습니다. 주조 공정은 주조 중에 용융된 티타늄 합금이 공기와 반응하는 것을 방지하기 위해 불활성 가스(예: 아르곤)의 보호하에 수행되어야 합니다. 용융된 티타늄 합금이 금형 구석구석까지 채워지도록 하려면 시계 케이스 뒷면의 크기와 모양에 따라 주조 속도와 부피를 정밀하게 제어해야 합니다.

7. 후처리

영형. 케이스 청소: 티타늄 합금이 냉각 및 응고된 후 기계적 방법(예: 진동, 샌드블라스팅 등)을 사용하여 금형을 제거합니다. 시계 케이스 뒷면이 손상되지 않도록 하고 케이스 뒷면 표면의 무결성을 보장하려면 케이스 청소 과정 중에 주의를 기울여야 합니다.

영형. 게이트 절단: 시계 케이스 백을 스프루 바에서 절단하여 여분의 게이트와 라이저를 제거합니다. 절단 공정에는 부드럽고 균일한 절단 표면을 보장하기 위해 고정밀 절단 장비가 필요합니다.

영형. 열처리: 시계 케이스백의 기계적 특성을 향상시키기 위해서는 열처리가 필요합니다. 열처리 공정에는 어닐링, 담금질 및 템퍼링이 포함됩니다. 특정 공정 매개변수는 티타늄 합금의 구성 및 성능 요구 사항에 따라 결정되어야 합니다. 열처리는 티타늄 합금의 미세 구조를 개선하여 강도, 경도 및 인성을 증가시킵니다.

영형. 표면 처리: 표면 마감과 장식적 매력을 향상시키기 위해 시계 케이스 뒷면에 광택 처리, 샌드블래스팅, 전기 도금 등의 표면 처리가 적용됩니다. 시계 케이스 뒷면에 더 나은 외관과 질감을 제공하려면 시계의 디자인 스타일과 시장 요구에 따라 표면 처리 공정을 선택해야 합니다.

티타늄 합금 시계 케이스 백용 로스트 웨이퍼 캐스팅의 장점

높은 정밀도

로스트 웨이퍼 주조는 매우 높은 치수 및 형태 정확도를 달성하므로 복잡한 형태와 풍부한 디테일을 갖춘 시계 케이스 백을 제조할 수 있습니다. 독특한 디자인과 섬세한 질감을 지닌 시계 케이스 백의 경우 로스트 웨이퍼 주조가 이상적인 제조 방법입니다.

좋은 표면 품질

로스트 웨이퍼 주조를 통해 얻은 시계 케이스 백은 표면 마감이 높아 후속 처리 작업량이 줄어듭니다. 한편, 몰드의 표면 품질은 케이스백의 표면 품질에 직접적인 영향을 미칩니다. 금형 제조 공정을 최적화함으로써 표면 품질이 우수한 시계 케이스백을 얻을 수 있습니다.

높은 재료 활용도

로스트 왁스 주조를 통해 시계 케이스 백의 실제 모양과 크기에 따라 정밀한 주조가 가능해 재료 낭비가 줄어듭니다. 전통적인 가공 방법과 비교하여 로스트 왁스 주조는 재료 활용도를 높이고 생산 비용을 절감할 수 있습니다.

강한 적응성

로스트왁스 주조는 티타늄 합금의 다양한 유형과 구성에 적응할 수 있습니다. 특별한 성능 요구 사항이 있는 시계 케이스 백의 경우 적절한 티타늄 합금 소재와 주조 공정을 선택하여 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 또한, 유실 왁스 주조를 다른 제조 공정과 결합하여 시계 케이스 백의 다양한 디자인과 제조를 달성할 수 있습니다.

 

잠재적인 과제와 솔루션

티타늄 합금의 용융 및 주조의 어려움

티타늄 합금은 화학적 반응성이 높고, 용융, 주조 시 공기 중의 산소, 질소 등의 원소와 반응하기 쉽기 때문에 티타늄 합금의 성능이 저하됩니다. 해결책은 진공 유도 용융 및 불활성 가스 보호 주조 방법을 사용하여 티타늄 합금과 공기 사이의 접촉을 피하기 위해 용융 및 주조 환경을 엄격하게 제어하는 ​​것입니다.

케이스 균열

케이스 제작, 탈납, 소성, 주조 과정에서 온도 변화와 응력 집중으로 인해 균열이 발생하기 쉽습니다. 해결책은 케이스 제작 공정을 최적화하고 가열 및 냉각 속도를 제어하며 케이스에 과도한 열 응력을 방지하는 것입니다. 동시에 응력 집중 영역을 피하기 위해 설계 및 제조 과정에서 케이스의 구조와 강도를 고려해야 합니다.

치수 정밀도 제어의 어려움

분실 왁스 주조에는 여러 공정 단계가 포함되며 각 단계의 공정 매개변수는 최종 치수 정확도에 영향을 미칩니다. 해결책은 엄격한 공정 제어 시스템을 구축하여 각 공정 단계를 정밀하게 제어하고 모니터링하는 것입니다. 동시에 고급 측정 기술과 장비를 사용하여 시계 케이스의 치수를 실시간으로 모니터링하고 조정하여 치수 정확도가 설계 요구 사항을 충족하는지 확인해야 합니다.

높은 비용

분실 왁스 주조에는 대규모 장비 투자, 복잡한 공정, 상대적으로 높은 재료 및 인건비가 필요합니다. 해결책은 공정 흐름을 최적화하고 생산 효율성을 개선하며 불량률을 줄여 생산 비용을 줄이는 것입니다. 동시에 보다 유리한 원자재 가격 확보를 위해 공급업체와의 협력을 강화하면 회사의 경제적 이익이 향상될 것입니다.

 

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