HOME 제품군 AnyCastingTM

AnyCastingTM은 주조 공정의 용탕 충전과 응고 현상을 기반으로 하여 주조 중 발생 할 수 있는 여러 결함을 예측함으로써 현장에서 실 주조 시 발생 할 수 있는 결함을 최소화하는 주조 전문 시뮬레이션 소프트웨어입니다.

AnyCastingTM은 고압 및 저압 다이캐스팅, 사형 주조, 금형 주조, 정밀 주조, 원심 주조 등 대부분의 주조 공정 해석이 가능하며, 다중 코어 시스템을 이용한 탁월한 해석 속도와 높은 정확성으로 보다 빠르고 정확한 결과를 제공합니다.

AnyCastingTM은 window를 기반으로 한 화면 구성으로 사용자의 조작 편의성이 우수하며, open GL 방식을 적용하여 사실감 있는 화면을 통해 결과를 관찰 할 수 있습니다.

  • Hybrid Method를 이용한 Real Flow 적용
  • 자동 격자 시스템을 이용한 격자 작업 단순화
  • 정확한 유동 해석을 기반으로 한 기포 결함 예측
  • 여러 가지 파라미터 조합을 통한 응고 결함 예측
  • 정량 분석을 이용한 결과 수치화
  • 다양한 기법을 이용한 결과 확인 용이성
  • 정확한 현장 조건 반영을 위한 지속적인 Update
※ AnyCastingTM 세부 정보
  • 고압 다이 캐스팅
  • 저압 다이 캐스팅
  • 사형 주조(주철/ 주강)

주로 비철계 합금 (Al, Mg, Zn)에 적용되는 공정으로, 용탕을 고압을 이용한 고속 주입로 제품을 주조하는 방법입니다.

런너의 형상, 게이트의 단면적, 오버 플로우의 위치 및 크기 등의 적절한 방안 변경을 통해 기포, 탕경 및 개재물 혼입 등의 불량을 제거합니다. 또한 반복적인 제품 생산으로 인한 금형의 과열로 수축 불량, 조직의 조대화 및 사이클 타임지연등의 문제가 발생할 수 있으며, 이러한 문제점은 냉각 라인 설치를 통해 금형의 온도를 일정하게 유지해주어 결함을 최소화 합니다.

밀폐된 용기 내의 용탕면에 비교적 작은 압력 (공기 또는 불활성 가스)을 가하여 중력과 반대 방향으로 용탕을 밀어올려 급탕관을 통해 제품 내로 주입하는 공법입니다.

제품의 중량이 늘고 형상이 복잡해지면, 방향성 응고 및 용탕의 원활한 흐름을 위해 금형의 온도를 높이는 방법을 사용해야 하나 금형의 온도가 높아 질 수록 응고 완료 시간 지연으로 인해 생산성이 저하되며, 제품의 조직이 거칠어지고 기계적 성질이 낮아지는 경향이 있습니다. 따라서 건전한 제품을 얻기 위해서는 적정한 탕구와 위치 설정, 가압 조건 및 채널의 위치, 조건 설정이 매우 중요합니다.

중력 사형 주조는 주철, 주강 등의 고융점 합금의 주조에서 사용되는 공법입니다.

주물사를 조형하여 주형을 만들며, 탕구계 및 압탕 등의 주조 방안을 적절히 설계해야 충전 결함 (기포, 사락), 응고 결함 (수축) 등을 제어 할 수 있습니다.

  • 경동 주조
  • 정밀 주조
  • 원심 주조

금형 중력 주조는 일반 사형주조보다 인장강도, 연신율, 절삭성, 등 기계적 성질이 약 30%정도 향상될 뿐만 아니라 깨끗하고 미려한 외관으로 상품의 질을 더욱 높일 수 있습니다.

정밀 주조 공정의 경우 세라믹을 이용하여 금형을 만들기 때문에 내열 합금과 같이 융점이 높은 합금에 많이 적용되며 충전 결과를 바탕으로 불필요한 게이트의 위치 및 런너의 두께 등을 파악할 수 있고, 응고 시간 분포를 통하여 압탕 및 런너의 유효성 여부를 판단 할 수 있으며, 이를 통하여 제품의 주조 방안 및 조건을 설정 할 수 있을 뿐만 아니라, 전체적인 수율 향상을 도모할 수 있습니다.

용탕을 빠른 속도로 회전하는 Mold에 주입하여 원심 방향으로의 냉각과 응고를 유도시켜 조직 치밀성과 일방향 응고 조직을 얻어내는 주조 법으로 수직, 수평 식 원심 주조 시의 최적 주조 방안을 모색 할 수 있습니다.

  • 자동차

    자동차를 구성하는 내부 부품 해석 사례들을 소개합니다.

  • 전자

    핸드폰, 노트북 등 최신 전자 기기에 적용된 사례입니다.

  • 중공업

    조선 사업 등에 사용되는 대형 제품에 대한 해석 사례입니다.

  • 특수 주조

    PFC, Strip Casting 등의 연속 주조 공법에 대한 사례입니다.

REAR HEAD

자동차 컴프레셔를 구성하는 부품으로 컴프레셔는 자동차의 엔진 동력으로 작동되며 냉매를 흡입, 압축, 순환시키는 원리입니다.
저압 가스의 냉매를 압축해 고온, 고압의 가스 상태로 만들어 응축기로 보내는 기능을 합니다.

컴프레셔 부품의 특성 만족도 SPEC

  • 국부적 온도 저하에 의한 미성형 방지
  • 내부 외부 Leak 미 결함
  • 기포, 산화물, 수축 제거
제품 재질 ADC12
액상선/고상선 580℃ / 515℃
주입 온도 630℃
중량 3.34 kg
금형 재질 SKD61
초기 온도 190℃
플런저 직경 80mm
저속/고속 0.28 3.0 m/sec

AnyCastingTM을 이용한 상기 제품의 해석은 온도 해석을 이용한 미성형 가능 지역 판단과, Real Flow를 기반으로 한 정확한 유동 해석 기법을 통한 기포 고립 결함 위치 확인 및 산화물 모델을 이용한 산화물 최종 분포 지역 예측, 응고 양상 예측을 통한 수축 결함 지역을 판단한 사례입니다.

주입 중 온도 결과

  • 액상선 : 580℃
  • 고상선 : 515℃
  • 현 제품의 경우 가동 측 내부에서의 약 10℃정도의 온도 저하만이 예측될 뿐 주입 중 온도 저하로 인한 미성형은 예측되지 않음.

기포 고립 결과

  • 충전 중 표기된 지역에서 용탕 유동 특성에 의해 완충되지 못한 지역에서 기포 고립 압력 결과를 관찰 시 기포가 고립 될 수 있는 가능이 큰 지역으로 판단 됨.

응고 수축 결함 결과

  • 응고 중 최종적으로 응고가 진행되는 지역 중의 하나로 수축 결함이 가장 빈번하게 발생되는 지역 중 하나이다.
    이는 제품 내 후육 지역으로 수축 결함이 발생될 수 있는 확률이 높으며, 이를 해결하기 위해 가압 핀 사용 방안을 채택하였다.

OIL PUMP HOUSING

자동차 엔진에 결합되는 부품으로 엔진 내 오일을 윤활 라인으로 펌핑하는 역할로 몸체는 본 해석에서 실시된 하우징과 커버로 구성됩니다. 펌핑부는 오일의 에너지 전달 기능을 하며 필요한 압력들을 전환시켜주는 장치로 구성되어 있고 장치는 압력 포트와 흡입 포트로 나뉠 수 있습니다.

해석 결과 포인트

  • 용탕 유동 중 기포 고립 지역 분포 예측
  • 충전 중 용탕 온도 저하 지역 예측
  • 산화물 포집 지역 예측
제품 재질 ADC12
액상선/고상선 580℃ / 515℃
주입 온도 630℃
중량 3.34 kg
금형 재질 SKD61
초기 온도 190℃
플런저 직경 80mm
저속/고속 0.28 ▶ 3.0 m/sec

AnyCasting을 이용한 상기 제품의 해석은 온도 해석을 이용한 미성형 가능 지역 판단과, Real Flow를 기반으로 한 정확한 유동 해석 기법을 통한 기포 고립결함 위치 확인 및 산화물 모델을 이용한 산화물 최종 분포 지역 예측, 응고 양상 예측을 통한 수축 결함 지역을 판단한 사례입니다.

기포 고립 결과

  • 표기된 최종 충전 지역에서 기포 고립 결함이 일어날 확률이 높게 나타남.

주입 중 온도 결과

  • 액상선 : 580℃
  • 고상선 : 515℃
  • 고정측의 표기된 최종 충전 지역에서 주입 온도 640℃ 대비 약 20℃ 저하된 용탕이 분포하나 고상선보다 높은 온도로 분포하여 주입 중 미충전 결함은 예측되지 않음.

산화물 분포 결과

  • 표기된 지역에서 산화물이 오버플로 우측으로 배출되지 못하고 잔존해 있는 지역으로 후 가공 시 또는 제품 사용 시 결함이 발생 할 수 있는 지역으로 판단 됨.

EGR HOUSING

EGR (Exhaust Gas Recirculation)은 배기가스 재순환장치를 이야기합니다. EGR의 주목적은 연소온도를 낮추어 질소산화물의 배출 가스를 최소함이 주요 목적이며, 온도를 낮추기 위해 EGR Cooler를 장착하기도 합니다. 또한 EGR로 넘어가는 양을 증가시키면 연소온도를 낮출 수 있어 질소산화물의 함유량은 줄어드나 연소온도를 낮춤으로 인해 미세 매연입자는 증가하게 됩니다.

해석 결과 포인트

  • 수평, 수직형 방안에 대한 기포 고립 지역 예측
  • 수평, 수직형 방안에 대한 중자 가스 지역 예측
  • 수평, 수직형 방안에 대한 온도 분포 예측
제품 재질 ADC12
액상선/고상선 580℃ / 515℃
주입 온도 630℃
중량 3.34 kg
금형 재질 SKD61
초기 온도 190℃
플런저 직경 80mm
저속/고속 0.28 3.0 m/sec
  • AnyCasting을 이용한 상기 제품의 해석은 수직, 수평 식 방안에 대한 해석 비교 자료로 충전을 기반으로 한 기포 고립 지역 예측과 중자에서 발생하는 가스의 최종 경로 추적 및 충전 용탕 온도 분포를 비교한 사례입니다.

기포 고립 결과

  • 수평형 방안의 경우 최종 충전 지역이 제품의 상단에서 이루어져 제품 내 기포 고립 확률이 높게 예측 됨.

중자 가스 결과

  • 중자에서 발생된 가스들은 일부 주형의 통기도에 의해 배출되나 잔존하는 가스는 용탕의 흐름을 타고 이동하여 제품 임의의 지역에 포집된다. 수평형 방안의 경우 가스가 압탕으로 배출되지 못하나 수직형의 충전 양상에 의해 상부 압탕으로 대부분의 가스가 포집 될 것으로 예측 됨.

온도 분포 결과

  • 주입 중 용탕 온도 분포의 경우 수직형 방안에서 수평형 방안에 비해 보다 안정적인 온도 분포가 이루어 질 것으로 예측 됨.

INTAKE MANIFOLD

Intake Manifold는 흡기 다기관이라 말하며, 기화기 또는 스로틀 보디와 실린더를 연결하는 기통수 만큼의 통로 또는 관을 말합니다. 공기나 혼합 가스를 실린더에 혼입하는 파이프로서, 주철이나 강관 또는 알루미늄 합금으로 만들어지며, 흡입 저항이 적고 각 실린더에 균등하게 배분되도록 구성되어 있습니다.

해석 결과 포인트

  • 경동 주조 공법에 의한 충전 양상
  • 주입 중 용탕 온도 분포 예측
소재 재질 AC4C
금형 FCD370
중자 R.C.S
초기온도 용탕온도 700˚C
금형온도 300˚C
플런저 경동시간 17 초
경동각도 90 도

AnyCasting을 이용한 상기 제품의 해석은 Real Flow를 기반으로 한 정확한 유동에 의해 계산된 기포 고립 결과와 충전 중 제품 내 용탕 온도 저하 지역을 예측한 사례 입니다.

기포 고립 결과

  • 충전 중 제품의 상부와 하부가 먼저 충전 되면서 제품 중심부에 기포가 고립될 수 있는 가능성이 예측 됨.

온도 분포 결과

  • 초기 충전 된 제품의 하부 측에서 용탕의 온도 저하가 응고 온도인 560℃ 가까이 저하되는 양상이 예측되며, 특정 지역의 급격한 용탕 온도 저하는 제품의 조직 균일도에 영향을 미쳐 기계적 특성면에서 좋지 않은 결과를 초래 할 것으로 판단 됨.

TRANS MISSION CASE

TM(Transmission)은 일반적인 자동차용 내연기관은 일정한 속도에서 토크가 최대가 되는데 달리기 시작할 때에는 더 강한 토크와 낮은 회전을 필요로 하며, 속도가 빨라짐에 따라 토크보다도 회전속도가 필요하게 됩니다. 그래서 엔진의 회전을 일정하게 유지하기 위해 기어를 사용하여 출발할 때는 회전 속도를 줄임과 동시에 토크를 늘려주고, 속도가 빨라짐에 따라 회전을 높이는 역할을 하는 것이 변속기의 역할이며, 이를 감싸는 제품을 TM Case라 합니다.

해석 결과 포인트

  • 충전 시 최종 충전 지역 예측
  • 기포 고립 지역과 가스 고립 지역 예측
  • 충전 중 온도 분포 예측
제품 재질 MRI153M
액상선/고상선 601˚C
주입 온도 680˚C
중량 6.9KG
금형 재질 SKD61
초기 온도 200˚C
플런저 직경 150mm
저속/고속 0.4 ▶ 3.5m/sec

AnyCasting을 이용한 상기 제품의 해석은 Real Flow를 기반으로 한 정확한 유동에 의해 계산된 기포 고립 결과와 가스 고립 지역을 예측하고, 충전 중 온도 분포를 관찰한 사례입니다.

충전 해석 결과

  • 원형 제품 형태의 특성 상 표기된 지역 에서 최종 충전이 일어날 것으로 예측 되며, 기포 및 가스 고립이 일어날 수 있는 지역으로 판단 됨.

기포 & 가스 고립 결과

  • 충전 중 기포는 충전 해석 결과에서 나타난 것 같이 최종 충전 지역에서 대부분의 고립이 나타날 것으로 예측되고, 가스의 경우도 유사한 지역에서 분포할 것으로 예측된다.

온도 분포 결과

  • 최종 충전이 되는 지역에서 주입 중 용탕 온도의 저하가 예상되며, 이는 가스 고립 위치와 유사하다. 즉, 주입 중 용탕 온도 저하는 가스 또는 산화물의 이동을 방해하는 요소로 작용하여 미성형 이외의 결함들 또한 일으킬 수 있다.

Cell Phone Case

현재 휴대폰의 경우 대부분의 제조사에서 얇은 제품 생산에 총력을 기울이는 만큼 초 박판의 Case류를 필요로 하고 있습니다. 하지만 박판의 경우 얇은 두께로 인해 용탕의 흐름성 저하로 인한 미 충전과 기포, 산화물, 변형 등 대부분의 결함들이 문제 시 되고 있습니다.

해석 결과 포인트
충전 시 온도 분포 결과 예측
기포 및 산화물 분포 지역 예측
열 변형 예측

충전 양상 결과

제품의 용탕 주입 위치를 변경한 두 가지 방안에서 case 2의 경우 용탕의 주입 양상이 case 1에 비해 불안정하게 주입되는 양상이 예측 됨.
- 기포 고립 등의 위험 가능성이 높음

Case 1
Case 2
Case 1

온도 분포 결과

  • 런너 위치에 따른 온도 분포 결과 관찰 시 Case 2의 경우 게이트 앞의 형상으로 인한 주입 양상 불안정과 이로 인한 용탕 온도 저하가 예상 됨.
Case 2

기포 고립 결과

  • 충전 중 기포가 고립될 수 있는 지역에서 고립 기포의 압력이 용탕 압력보다 높은 지역을 압력 분포로 표현하여 고립 기포 지역을 예측 함.

온도 및 산화물 결과

  • 용탕 충전 중 용탕 온도가 저하되는 지역에서 산화물 분포가 높게 나타남 산화물은 용탕 유동을 따라 움직이나 용탕의 유동성이 약화되는 온도 저하 지역에서는 더 이상 이동하지 못하고 포집되는 경향이 있음.

열 변형 결과

박판 제품의 경우 열 변형에 의한 결함이 주요 결함 중의 하나이며, 특정 시점의 온도 데이터를 기반으로 변형의 정도 응력이 집중되는 곳을 예측 함.

Impeller

축에 장착된 복수의 날개로 이루어진 회전체, 터보형 유체기계 중에서 축동력과의 에너지 교환이 이루어지는 부분으로, 날개차라고도 합니다. 펌프, 송풍기, 압축기에서 처럼 유체에 에너지를 부여하는 것을 임펠러라하며, 수차에서 처럼 에너지를 받아들이는 것을 런너라하여 구별하기도 합니다. 또한 유체가 임펠러를 통해 나오는 방향에 따라 원심력식, 사류식, 출류식 등으로 구분합니다.

해석 결과 포인트
충전 시 온도 분포 결과 예측
산화물 분포 지역 예측

온도 분포 결과

용탕의 주입은 하부에서 부터 상부로 순차적으로 주입되나 긴 주입 시간으로 인해 제품 하부 블레이드 지역에서의 용탕 온도 저하가 예측됨.

산화물 분포 결과

대부분의 산화물은 제품 상단에 설치된 압탕으로 유입되나 충전 중 용탕 온도가 저하되는 블레이드 지역에서는 포집된 산화물이 이동하지 못하고 제품 내에 잔존할 것으로 예측 됨.

응고 양상 및 수축 결함 결과

  • 최종 응고는 제품의 중심부에서 일어나며, 중심을 둘러 싸고 있는 압탕의 경우 발열 슬리브 효과에 의해 급탕성을 최대화 하였다. 이러한 결과로 인해 제품 내 수축은 가장 후육 지역인 제품의 중심부에서 예측되며, 이를 개선하기 위해 중심부 압탕에 발열 슬리브 및 발열재 사용을 검토하였음.

Impeller Blade

해석 결과 포인트
압탕 크기에 따른 수축 결과 양상 예측
주조 방안에 따른 수축 결과 양상 예측

응고 양상 및 수축 결함 결과

  • 최종 응고는 제품의 중심부에서 일어나며, 중심을 둘러 싸고 있는 압탕의 경우 발열 슬리브 효과에 의해 급탕성을 최대화 하였다. 이러한 결과로 인해 제품 내 수축은 가장 후육 지역인 제품의 중심부에서 예측되며, 이를 개선하기 위해 중심부 압탕에 발열 슬리브 및 발열재 사용을 검토하였음.

방안 변경에 따른 수축 결함 결과

  • 수직형과 수평형 방안에서의 수축 결함 결과를 비교 시 현재 제품에 대해서는 수평형 방안으로 주조 시 양품을 얻을 수 있는 가능성이 높을 것으로 판단 됨.

Nitinol 합금을 이용한 연속주조 공적 최적화

본 연구는 수치해석을 이용하여 건전한 Billet 제조를 위한 최적화 방안 연구로 실험 결과와 비교한 열 전달 계수 최적화, 인출 속도의 영향 분석, 몰드의 냉각조건 변화 등 여러 가지 변수를 조정하여 최적의 공정 조건을 도출하려 하였습니다. 연속 주조 공정 해석을 위해서는 각 부위의 재질에 대한 정확한 열 물성 값을 필요로 하며, 각 물질 간 접촉 열 전달 계수, 기기의 상태 등에 따라 결과가 달라 질 수 있기 때문에 실험 결과와 해석 간의 비교를 통한 기초 값을 산출 하는 작업이 매우 중요합니다.

인출 속도 별 온도 분포 (주입온도 1350℃)

인출 속도 별 온도 분포 (주입온도 1400℃)

PFC 공정을 이용한 우라늄 박판 공정 변수 최적화

우라늄 박판(Uranium Foil)은 연구용 원자로 핵연료 및 암 진단용 동위원소의 원료로 사용되는 등 특수한 분야에서 사용되고 있는 재질이며, 기존 제조 방법인 열간 압연법은 약 600℃의 고온에서의 수 차례 반복 압연 후 급랭하는 방식으로 PFC (Planar Flow Casting) 공정에 비해 시간 및 조건 및 까다로움, 비용 및 인력 문제 등 여러 문제를 안고 있습니다. 본 연구 과제에서는 PFC 공법에 대하여 수치해석을 이용한 최적화 방안을 도출 하고자 하였습니다.

단일 Roll PFC 공법 모식도 및 Tundish 내 용탕 유동

Roll의 회전 속도에 따른 Foil의 건전성 평가

급속 응고 기법을 이용하는 PFC공정에서 상기 해석의 경우 Roll 속도가 증가 할 수록 Tundish 내에서 토출 된 용탕이 응고 하면서 생성되는 Foil의 두께가 안정적으로 나타나는 결과를 얻음. 그래프에서 나타난 것과 같이 속도가 증가 시 Foil 두께의 표준 편차가 낮게 분포하는 것을 예측 함.

Roll의 회전 속도에 따른 Foil의 건전성 평가