미네랄 캐스팅 재료 특성
미네랄 캐스팅은 천연 광물 골재와 에폭시 수지 바인더로 구성된 복합 재료로, 상온 주조 공정으로 제조됩니다. 강철, 회주철 또는 주철과 비교하여 여러 가지 독특한 장점을 제공합니다.
재료 장점
- 우수한 감쇠 특성
- 낮은 열전도율
- 화학적 불활성
- 상온 주조 공정
- 낮은 수축률
- 높은 설계 자유도
- 다양한 기계 부품 통합 가능
- 폐기물 처리 문제 없음
설계 시 고려사항
- 탄성 계수가 주철보다 낮음
- 정밀 금형 필요
- 충격에 더 민감
재료 구성
바인더
주로 에폭시 수지를 바인더로 사용하여 우수한 기계적 성능과 화학적 안정성을 제공합니다. 바인더와 충전재 사이의 화학 반응은 상온에서 이루어집니다(상온 주조 공정). 에폭시 기반 주물은 80°C 이상의 작동 온도에는 적합하지 않습니다.
충전재
다양한 입도 등급의 고순도 천연 석영암을 충전재로 사용합니다. 충전재의 특성이 미네랄 캐스팅의 주요 성능을 결정하며, 밀도, 인장 강도, 압축 강도, 탄성 계수, 열팽창 계수 및 열전도율을 포함합니다.
표준 미네랄 캐스팅 재료
미네랄 캐스팅 재료는 주로 에폭시 수지와 석영 골재로 구성되며, 상온 주조 공정으로 제조된 균질 재료로 내구성이 뛰어나고, 부식이 없으며, 화학적으로 불활성이고, 대부분의 화학물질에 대한 내성을 갖추고 있습니다.
재료 물성 파라미터
출처: SCHNEEBERGER 미네랄 캐스팅 기술
재료 특성 및 설계 시 고려사항
탄성 계수, 밀도 및 강도
미네랄 캐스팅의 탄성 계수, 밀도, 인장/압축 강도는 강철 및 주철과 크게 다르므로 설계 시 다음 사항에 주의해야 합니다:
- 벽 두께를 증가시키고, 변형량을 계산하며, 구조적 강성을 최적화
- 자중을 조정하고, 모드 및 주파수를 계산하며, 동적 성능을 최적화
- 인장 강도와 압축 강도의 큰 차이로 인해 하중 방향의 적절한 설계 필요
열팽창 계수
미네랄 캐스팅의 열팽창 계수(11.5 - 14×10⁻⁶ K⁻¹)는 강재(약 12×10⁻⁶ K⁻¹)와 유사하며, 이는 다음을 의미합니다:
- 강재 매립 부품과의 접촉 맞물림이 열응력의 영향을 받지 않음
- 강재 가이드 레일 설치면의 양호한 끼워맞춤 정밀도 유지
열전도율
미네랄 캐스팅은 낮은 열전도율(1 - 3 W/m·K)을 가지며, 이러한 특성은 다음과 같은 장점을 제공합니다:
- 단기 온도 변화가 기체 구조에 거의 영향을 미치지 않음
- 양호한 열적 안정성을 제공하여 열변형 감소
- 시효 시간이 길어 장기적 정밀도 안정
선형 수축
미네랄 캐스팅은 상온 주조 공정을 사용하며 우수한 수축 특성을 가집니다:
- 상온 주조 공정으로 열응력의 영향이 거의 없음
- 경화 후 수축량이 매우 작아(약 0.3‰) 기본 정밀도를 보장
- 매우 대형 주물의 경우에만 주조 시 열보정이 필요
밀링 가능 층 재료: FS80
FS80은 일반적인 밀링 가공이 가능한 특수 배합 미네랄 캐스팅 재료입니다. 금형 내에서 사전 주조한 후 나일론과 유사한 밀링 가공이 가능하며, 비용이 낮고 특수 주조 공구가 필요하지 않습니다.
FS80 특징
- 일반적인 밀링 가공 공정
- 낮은 비용
- 특수 주조 공구 불필요
- 나일론과 유사한 밀링 특성
SCHQ 시리즈 재료 비교
SCHNEEBERGER는 다양한 적용 요구에 맞는 여러 종류의 석영 기반 미네랄 캐스팅 혼합물을 제공합니다. 모든 데이터는 20°C에서 측정되었습니다.
| 특성 | SCHQ10 | SCHQ30 | SCHQ40 | SCHQ50 | SCHQ100 |
|---|---|---|---|---|---|
| 밀도 (kg/dm³) | 2.3 | 2.30 | 2.20 | 2.20 | 1.7 |
| 탄성 계수 (kN/mm²) | 42 (38-45) | 40 (35-40) | 33 | 30 (27-32) | 11 (8-13) |
| 압축 강도 (N/mm²) | 110 (>80) | 110 (>80) | 110 (>80) | 110 (>80) | 110 (>100) |
| 인장 강도 (N/mm²) | 13 (>10) | 15 (>12) | 16 (>12) | 17 (>13) | — |
| 푸아송 비 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.3 |
| 감쇠비 | 0.3% | 0.4% | 0.5% | 0.6% | 0.8% |
| 열팽창 계수 (10⁻⁶/K) | 16 | 19 | 19 | 19 | 35 |
| 열전도율 (W/m·K) | 3 | 3 | 3 | 3 | 1 |
| 비열 (kJ/kg·K) | 0.9 | 0.9 | 0.9 | 0.9 | 1.0 |
| 선형 수축 (mm/m) | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | — |
| 최소 벽 두께 (mm) | 80 | 60 | 40 | 20 | 5-10 |
| 최대 골재 입경 (mm) | 16 | 12 | 8 | 4 | — |
출처: SCHNEEBERGER 기술 데이터 시트 542 400 056-060
techcon® 초고성능 콘크리트
techcon®은 높은 석영 함량의 초고성능 콘크리트로, 상온 주조 공정으로 생산됩니다. 표준 미네랄 캐스팅의 경제적 대안으로, 비용에 민감하면서도 미네랄 캐스팅의 장점이 필요한 응용 분야에 적합합니다.
| 특성 | 수치 | 단위 |
|---|---|---|
| 밀도 | 2.3 - 2.4 | kg/dm³ |
| 탄성 계수 | 48 | kN/mm² |
| 압축 강도 | 130 - 140 | N/mm² |
| 인장 강도 | 4 - 6 | N/mm² |
| 열팽창 계수 | 12×10⁻⁶ | K⁻¹ |
| 열전도율 | 2 - 4 | W/(m·K) |
| 선형 수축 | 0.7 | mm/m |
| 최소 벽 두께 | 40 | mm |
| 최대 골재 입경 | 4 | mm |
출처: SCHNEEBERGER 기술 데이터 시트 542 400 970
재료 선정 가이드
SCHQ10
범용 고강성
높은 강성이 요구되고 충전이 용이한 공작기계 부품에 적합합니다. 용접 강 구조, 회주철 및 기타 부품의 충전에도 적합합니다.
SCHQ30
중간 벽 두께
SCHQ10과 동일한 용도이지만 더 얇은 벽 두께 설계가 가능합니다.
SCHQ40
박벽 설계
브래킷 및 프레임과 같은 박벽 공작기계 부품에 적합합니다. 우수한 감쇠 특성을 갖추고 있습니다.
SCHQ50
극박벽 설계
소형 주조 방법을 사용하는 극박벽 공작기계 부품에 적합합니다.
SCHQ100
정밀 표면 코팅
주조 표면 실링용 정밀 주조 혼합물로, 외층 코팅 용도에 적합합니다.
FS80
밀링 가능 층 재료
특수 배합으로 일반적인 밀링 가공이 가능하며, 비용이 낮고 특수 주조 공구가 불필요합니다.
techcon®
경제적 대안
초고성능 콘크리트로, 비용에 민감한 응용 분야에 적합합니다. 최고의 압축 강도와 강성을 제공합니다.
진동 감쇠 특성
진동 감쇠는 미네랄 캐스팅의 가장 두드러진 장점 중 하나로, 가공 정밀도와 속도에 직접적인 영향을 미칩니다.
실질적 이점: 최대 10배의 진동 감쇠는 더 높은 가공 속도, 더 나은 표면 품질 및 더 긴 공구 수명을 의미합니다.
재료 인증
재료 특성은 SCHNEEBERGER가 inspire AG 및 취리히 연방 공과대학(ETH Zurich)의 연구 기관과 협력하여 편집하였으며, 공인 시험소에서 테스트를 수행하였습니다.
면책 조항: 재료 권장 사항은 다년간의 경험과 현재 지식에 기반합니다. 적합성 테스트는 고객의 책임이며, 공급업체는 관련 책임을 지지 않습니다.