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[ Papers ]
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers - Vol. 27, No. 6, pp.485-491
ISSN: 2508-5093 (Print) 2508-5107 (Online)
Print publication date 15 Dec 2018
Received 04 Oct 2018 Revised 05 Nov 2018 Accepted 06 Nov 2018
DOI: https://doi.org/10.7735/ksmte.2018.27.6.485

3D프린팅 주형의 표면품질 향상을 위한 도형제 적용기술 연구

이환종a, * ; 양정직a ; 현효진a
Research on the Mold Wash Application Technique for Improving the Surface Quality of 3D Printing Sand Mold
Hwan-Jong Leea, * ; Jeong-Jik Yanga ; Hyo-Jin Hyeona
aKorea Automotive Technology Institute, 303 Pungse-ro, Cheonan, Chungnam-do, 31214

Correspondence to: *Tel.: +82-31-365-5575 Fax: +82-31-365-5570 E-mail address: lhjong@katech.re.kr (Hwan-Jong Lee).

Abstract

Three-dimensional (3D) printing technology is a new and widely use technology in the manufacturing industry. However, the domestic manufacturing industry is underutilized due to various manufacturing flaws and surface quality problems. This study intended to derive ways to improve the surface quality of products by improving the surface roughness of the sand mold manufactured by 3D printing. The test results confirmed improved viscosity control of the mold wash coated on the surface of the sand mold. In conclusion, it was possible to derive that the mold wash had a direct effect on the sand mold surface and to improve surface quality through coating methods on the mold and core.

Keywords:

3D printing, Sand mould, Mould wash, Aluminum alloy, Casting

1. 서 론

최근 들어 3차원 프린팅에 대한 관심이 매우 높아지고 있다. 2012년 이전에는 주로 연구자들에 의해서 주목을 받아왔으나, 그 후로는 일반 대중들에게까지 널리 알려지고 있다.

초기 3D프린팅 기술은 쾌속 조형(Rapid Prototyping)으로 불렸으며, 2007년 미국 ASTM F42 위원회에서 Additive Manufacturing으로 명칭을 통일하였다. 2012년 미국 정부 주도로 Additive Manufacturing에 대한 국가적인 지원이 시작되면서 첫 번째 시범 첨단가공 기술로 선정되었으며, 이로 인해 일반 대중들에게 널리 알리는 계기가 되었다[1].

다양한 3D프린팅 기술 중 자동차부품 제조 분야에서 크게 관심을 받고 있는 기술은 바인더 젯팅(Binder jetting) 기술이다. 이 기술은 재료 젯팅 공정과는 달리 파우더 형태의 주재료에 바인더를 이용하여 선택적으로 2차원 단면을 형성하는 기술이다. 분말형태의 다양한 재료를 활용할 수 있기 때문에 Metal, Polymer, Sand 등 활용범위가 넓다.

자동차부품 산업의 경우 이러한 바인더 젯팅 Sand 3D프린팅 기술을 활용함으로써 부품개발에 필요한 금형 및 목형패턴 재고를 절감할 수 있으며, 비용 및 시간을 크게 줄일 수 있다.

Sand 3D프린팅 기술은 기존 자동차산업의 제조공정을 고도화할 최적의 솔루션으로 해석되고 있으며, 국외 자동차부품 제조 산업은 Sand 3D프린팅 기술과 뿌리기술 간 융합 제조기술에 대한 개발 사례가 크게 증대되고 있다[2].

반면 국내 자동차부품 제조 산업은 뿌리기술과 3D프린팅 기술 융합의 한계에 직면하고 있으며, Sand 3D프린팅 주형을 활용하여 제조된 금속부품은 품질문제로 기술 활용 방안이 미비한 실정이다.

대표적인 사례로 국내 자동차부품 제조사에서 Fig. 1과 같이 Sand 3D프린팅 주형을 이용하여 Compressure housing 부품을 제조한 사례를 들 수 있다.

Fig. 1

Manufacture of compressor housing using 3D printing mold

기존 목형패턴을 활용하여 제조된 주물품에 비해 Sand 3D프린팅 기술을 활용하여 제작된 주물품은 Fig. 2와 같이 외관상 표면품질이 현저히 낮음을 확인할 수 있다. 상대적인 비교를 위해 제조사에서 두 제품의 표면거칠기를 분석한 결과, 기존 목형패턴을 활용하여 제작된 주물품 Fig. 2(a)의 표면거칠기는 20~30 μm(Rz) 수준으로 확인되었으며, Sand 3D프린팅 주형으로 제조된 주물품 Fig 2(b)의 표면거칠기는 180~190 μm(Rz) 수준으로 표면품질이 크게 떨어졌다.

Fig. 2

Casting result of wood pattern sand mold and 3D printing sand mold

연비효율을 향상시키기 위한 Turbo Charger 부품의 경우, 조도관리부 표면거칠기 60 μm(Rz) 이하가 요구되고 있으므로 Sand 3D프린팅 주형으로 제작된 주물품은 선행개발에 적용이 불가능하다[3].

본문에서 언급되는 도형제(Mold wash)는 주조 시, 주물의 미세 수축공을 방지하는 등 금속 공학적인 영향을 적용하기 위해 사용되기도 하지만, 주된 목적은 좋은 주물의 표면을 얻는데 있다.

주형 및 중자는 금속이 침투할 수 있는 기공이 많은 모래 덩어리로 되어있으며, 도형제는 주형표면의 사립간격을 충진 함으로써 주형표층의 안정화와 더불어 주물품 표면품질을 향상시킨다[4].

본 실험에서는 Sand 3D프린팅 기술로 제작된 주형을 기반으로 도형제 도포 조건에 따른 표면거칠기 변화를 고찰하고 품질향상 방안을 제시하고자 하였다.


2. 실험방법

2.1 3D프린팅 주형설계 및 제작

본 실험의 도형제 조건 적용에 따른 표면거칠기 평가 및 분석을 위하여 주물 시험편 제작용 주형을 설계하였다.

Fig. 3은 표면거칠기 평가 시편제작용 주형의 설계구조를 나타내고 있으며, 주물 시편의 규격은 100×100 mm 평판으로 5 mm의 두께를 갖는다.

Fig. 3

3D mold data of test specimens

동일한 도형제 Coating 조건에서 신뢰성 있는 결과를 도출하기 위해 시험편 제작 공간(Cavity)은 3개로 구성하였다.

시험편 주조 시, 주물의 수축 보상을 위해 압탕(Riser) 설계를 적용하였으며, 탕구(Sprue)·탕도(Runner)·주입구(Gate)의 단면적은 비압력 주입방식에 통상적으로 사용되는 1:3:3 탕구 비를 적용하였다.

설계된 주형 데이터를 기반으로 Table 1과 같은 성능을 갖는 Voxeljet의 3D프린팅 장비(VX-1000)를 이용하여 주형제작을 진행하였다.

Sand mould manufacturing system

3D프린팅 Sand 재료의 입자크기(Grain Size)는 약 190 μm이며, 적층(Layer) 두께는 0.3 mm이다. 층간 접착을 위한 바인더(Binder)는 0.9-1.2%의 함유량을 갖는다. Fig. 4의 (a)는 3D프린팅 주형제작 과정을 나타내며 (b)는 결과물을 나타낸다.

Fig. 4

3D printing process and results

2.2 도형제 적용방안

본 실험에서는 사용한 도형제는 Table 2와 같이 알루미늄합금 제조용 금형에 널리 사용되는 수용성 흑연계 도형제를 채택하였다.

Material property of mold wash

도형제의 구성 성분으로는 내화재(Refractory), 액체매체(Carrier), 점결재(Binder), 화학첨가제(Modifier), 현탁제(Suspension agent)로 구성되어 있으며, 주형 표면의 모래 입자간 사립간격을 균일하게 매우기 위해서는 액체매체의 점도관리가 요구된다. 이에, 액체매체의 혼합비율에 따른 도형제 점도(Viscosity)를 분석하기 위해 점도측정기를 활용하여 실험을 진행하였다.

점도측정 장치로는 Fig. 5(a)의 디지털 점도계(DV2T)를 활용하였으며, Full-scale range ±1.0%의 측정 정밀도와 ±0.2%의 재현성을 갖는다.

Fig. 5

Viscosity measurement according to liquid types

측정방법으로는 단일 원통형 회전 점도계에 의한 측정 방식이다. 시료 속에 있는 스핀들을 층류 상태에서 일정 각속도로 회전시켰을 때의 스핀들에 작용하는 토크(Torque)를 측정하는 방식이며, (1)식을 이용하여 액체의 점도를 구할 수 있다.

η=KBMΩ(1) 

이 식에서 KB는 장치상수, Ω는 각속도를 나타내며, M은 스핀들에 작용하는 토크를 의미한다.

점도의 단위는 파스칼초(Pa·s)이며, 통상적으로 밀리파스칼초(mPa·s)를 사용한다. 종례의 단위는 포아즈(P)이며, (2)식과 같은 관계로 정의한다.

10-3Pas=1mPas=10-2P=1cP(2) 

통상적으로 주조현장에서 사용되는 도형제의 보우메(Baume) 값은 30(B’) 수준이며, 이를 기반으로 점도 변환을 진행하였다. 도형제 원액과 액체매체(H2O)를 보우메 10, 15, 20, 25, 30(B’)의 값으로 각 (b)와 같이 교반기를 활용하여 10분간 균일하게 혼합하였다.

점도측정 장치의 스핀들 윗면은 시료 액면에서 5 mm 이상의 깊이로 설정하였으며, 스핀들은 비커의 중앙에 위치하고 회전속도 10 rpm의 조건으로 5분간 측정 및 결과 값을 산출하였다[5].

Table 3과 같이 도형제 원액과 액체매체(H2O)의 배합 비율에 따른 점도 측정결과를 도출하였다.

Viscosity measurement result to liquid content

3D프린팅으로 제작된 표면거칠기 시편 제작용 주형에 Table 3에서의 102.5 cP, 152.5 cP, 208.2 cP 점도조건을 각각 적용하였으며, 14.8 cP 및 51.3 cP 점도조건의 경우 Fig. 6과 같이 Test bar에 적용 및 검토 결과, 사립 표층이 육안으로 확인될 정도의 저조한 표면품질 수준임에 따라 본 실험조건에서 제외하였다.

Fig. 6

Surface quality at 14.8 cP and 51.3 cP viscosity conditions

도형제 Coating 방법으로는 Brushing, Dipping, Spraying, Flow coating 등이 있다. 이러한 Coating 방법들은 기술적인 면에서 서로 크게 다르다. Coating하는 동안의 도형제 거동이 Coating 방법에 합당하여야 하며 방법의 특성을 고려해하 한다.

Brushing 방법은 제조현장에서 가장 흔히 활용되며, 여러가지 Coating 방법 중 제일 오래된 방법이다. 이 방법의 장점은 외관상 보이는 어느 곳이든 필요한 위치에 Coating 할 수 있고 도형제를 절약할 수 있다. 그러나 균일한 도형 층을 얻기 위해서는 작업자의 노하우(know-how)와 기술이 요구된다.

Dipping 방법은 Coating 방법 중 가장 빠르고 균일한 도형 층을 생성할 수 있으며 생산라인에 설비를 구축하여 자동화가 가능하다. 도형제의 맺힘·흐름 등을 고려할 때 도형제의 점도 및 교반시설, 주형 고정지그, 유압설비 등의 관리가 중요시 된다.

Spraying 방법은 오랫동안 시도되고 있는 방법으로 도형제를 공기 압력으로 분무하는 방법이다. 장점으로는 분무량, Coating 횟수 등 작업자가 원하는 Coating이 가능하고 흐름자국 및 브러시 자국 등 없이 깨끗한 주형표면을 구현할 수 있다. 하지만, 3D프린팅으로 제작되는 복잡한 형상 및 언더컷 형상을 갖는 주형·중자에는 사실상 작업효율이 떨어진다.

Flow coating 방법은 도형제가 Pump에 의하여 공급 탱크에서 노즐을 통하여 전달되는 방식이다. 따라서 유동성이 커야하며, 주형 또는 중자 등 다양한 부품에 적용이 가능하다.

본 연구에서는 3D프린팅 주형의 특성을 고려하여 Flow coating 방법을 적용하였다. Fig. 7과 같이 시편이 형성되는 용탕의 접촉공간에 도형제 Coating을 적용하였으며, 맺힘 및 흐름성을 고려하여 즉시 주형을 기울여 도형제를 Drain 시켰다.

Fig. 7

Coating process of mold wash

용탕 주입 시 주형에 약 700°C 이상의 급격한 온도변화가 발생됨에 따라, 주형에 수분이 잔존할 경우 폭발 위험이 있다. 이에 따라 주형에 침투된 수분을 증발시키기 위해 온도 챔버를 활용하여 60°C 조건에서 5시간 이상 건조를 진행하였다.

2.3 주조실험

3가지 도형제 점도조건이 적용된 3D프린팅 주형을 활용하여 주조실험을 진행하였다. 사용된 소재로는 알루미늄합금 중 주조성이 뛰어나고 피삭성, 용접성 등이 우수하여 자동차 분야에 널리 사용되는 Al-Si-Cu합금(AC4B)을 적용하였다. 시험편의 화학적 성분은 Table 4에 나타내었다[6].

Chemical composition of work-piece aluminum alloy AC4B(wt%)

용탕의 주입온도는 약 730°C로 진행되었으며, 주입된 용탕의 충분한 응고시간을 위해 4시간 이상 방치 후 Unpacking을 진행하였다.

본 시험은 도형제가 적용된 주형을 활용하여 제조된 시편의 표면거칠기 분석에 목적이 있으므로 주물의 표면처리(Surfacing) 과정은 생략하였다.

2.4 표면거칠기 측정

표면거칠기 평가 장비로는 Fig. 8과 같이 ACCRETECH 社의 SURFCOM 모델을 활용하였으며 평가환경에 의한 변수를 최소화하기 위해 동일한 측정구간 및 동일시험자에 의하여 측정을 진행하였다. Table 5는 측정 장비의 사양을 나타낸다.

Fig. 8

Surface roughness measuring instrument

The specification of surface roughness measuring instrument

표면거칠기의 정확한 측정을 위해 수준기로 수평을 맞춘 후 컷오프(λc) 8 mm, 평가길이는 40 mm로 설정하여 10점 평균거칠기를 측정하였으며, 컷오프 및 평가길이는 KS B 0161의 표면거칠기 값에 따른 권장사항을 참조하였다.

제작된 시편은 이물질 제거를 위해 알코올로 세척 후 실측표면(Measured surface)의 중앙 단면의 경계를 이루는 면을 기준으로 드라이브 이송장치를 자동 작동하여 측정하였다.


3. 결과 및 고찰

3.1 주조실험 결과

Fig. 9는 3가지 도형제 점도조건(102.5 cP, 152.5 cP, 208.2 cP)을 3D프린팅 주형에 적용하여 제조된 주물 시편의 결과이다.

Fig. 9

Casting results of specimens for surface roughness evaluation

주조된 주물 시편 중 Fig. 9의 (a)와 같이 102.5 cP 점도조건을 적용한 주형에서 제작된 시편 표면은 광택이 없고 날카로운 표면을 육안으로 확인할 수 있었다.

반면, Fig. 9의 (c)와 같이 208.2 cP 점도조건을 적용한 주형에서 제작된 시편 표면은 시각적으로 부드러운 면을 확인할 수 있다. 이와 같이 각 조건에 따라 제작된 시편의 표면은 육안으로도 구분될 정도의 품질을 보였다.

3.2 표면거칠기 평가 결과

각각의 점도조건(102.5 cP, 152.5 cP, 208.2 cP)을 적용하여 제작된 시편 12개의 표면거칠기 측정결과는 Table 6에서 나타내며, 도형제의 점도가 높아질수록 표면의 조도가 Fig. 10과 같이 향상되는 경향을 보였다.

Surface roughness measurement result of casting specimens(Rz, μm)

Fig. 10

Surface roughness tendency of casting specimens

Fig. 11은 102.5 cP 점도조건에서 제작된 시편 3개 (a), (b), (c)의 거칠기 단면 프로파일을 나타내며, 측정값으로는 156.6 μm~ 161.7 μm(Rz)로 평균 Rz 159.0 μm(Rz)의 거칠기를 확인하였다. 거칠기 파상 간 거리가 짧음으로 볼 때, 표면이 매우 거칠은 결과를 확인할 수 있다.

Fig. 11

Surface roughness of casting specimens applied to viscosity of 102.5 cP

Fig. 12는 152.5 cP 점도조건에서 제작된 시편 3개 (a), (b), (c)의 거칠기 단면 프로파일을 나타내며, 98.5 μm~102.0 μm(Rz)의 측정값으로 평균 100.6 μm(Rz)의 거칠기를 확인할 수 있었다. 측정 시편마다 균일하게 거칠기가 향상됨을 확인하였다.

Fig. 12

Surface roughness of casting specimens applied to viscosity of 152.5 cP

Fig. 13은 208.2 cP의 점도조건에서 제작된 시편 3개 (a), (b), (c)의 거칠기 단면 프로파일을 나타내며, 64.6 μm~107.2 μm(Rz)의 거칠기로 평균 84.8 μm(Rz)의 표면거칠기 값을 확인할 수 있었다.

Fig. 13

Surface roughness of casting specimens applied to viscosity of 208.2 cP

Fig. 13에서 동일한 점도조건 아래 제작된 시편임에도 불구하고 측정값의 분포가 크게 나타났다. 이는 Fig. 13(a)시편의 거칠기 곡선을 보면 평가길이 9 mm, 24 mm, 37 mm 구간에서 -150 μm에 가까운 음의 값을 보인다.

이러한 변수의 값은 (3)식 같이 10점 평균거칠기의 계산방식인 산과 골의 절대 값 평균에 영향을 미친것으로 예측된다.

Rz=YP1+YP2+YP3+YP4+YP5+YV1+YV2+YV3+YV4+YV55(3) 

이 식에서 YP1~P5는 거칠기 곡선의 산을 의미하며, YV1~V5는 골을 나타낸다[7].

또한, 모래주형으로 제작된 주물품의 경우 선삭(Turning), 밀링(Milling), 연삭(Grinding), 래핑(Lapping), 호닝(Honing) 등 표면이 가공된 금속부품과는 달리 모래입자에 의하여 주물표면의 구멍 또는 홈이 발생될 수 있으므로 Fig. 13(a)와 같은 측정오차가 발생될 수 있다.

이와 같이, 실험조건에 따른 표면거칠기 분석결과 Sand 3D프린팅 주형에 화학적 반응이 아닌 도형제 점도조건 및 도포방법 등의 후처리기술 적용을 통하여 전반적인 주물 표면품질 향상 가능성을 확인하였다. 그러나, 주형 표면의 도형제 고형분 Coating 정도에 따른 주물품의 두께변화 또한 고려해야 할 사항이다.

본 연구 수행에 앞서 이러한 두께변화를 고려하기 위해 Fig. 14와 같이 Test bar(22.4*22.4*172.0 mm)를 활용하여 각 점도조건 별 두께의 변화를 측정하였다.

Fig. 14

Measuring thickness of test bar

3가지 점도조건(102.5 cP, 152.5 cP, 208.2 cP)을 적용한 Test bar의 치수측정 결과, 측정구간 22.4 mm 기준 최대 0.13~0.21 mm 값으로 미미한 수준이었다.

사형주조의 경우 가공 전 주물에 대한 공차등급 CT10~14로 10 mm 이하의 두께에서 최소 2.0 mm의 공차범위를 허용한다. 본 실험에서 수행된 점도조건은 주물품 제작에 미치는 치수의 영향은 작을 것으로 예측된다.


4. 결 론

3D프린팅 기술을 이용한 금속부품 제조방식은 기존 절삭가공 방식의 제조 한계점을 뛰어넘어 혁신을 예고하고 있으나, 국내 기술 활용 현황으로는 표면품질 등의 기술적 한계가 존재한다.

본 논문에서는 이러한 문제를 극복하기 위하여 Sand 3D프린팅 기술을 바탕으로 주물품의 표면품질 향상방안을 고찰하였다.

현장적용 가능성을 평가하기 위하여 주조현장에서 알루미늄 합금 부품 제조 시, 활용되는 흑연계 도형제를 Sand 3D프린팅 주형에 적용하여 실험을 수행하였다. 특정 점도조건에서의 주물품 표면거칠기를 측정하였으며, 각각의 점도조건에 대한 평가결과를 통하여 아래와 같은 결론을 도출하였다.

(1) 주조현장에서 사용되고 있는 흑연계 도형제(SC-5745)를 대상으로 점도측정기를 활용하여 보우메 30(B’) 이하를 기준으로 신뢰성 있는 데이터 확보를 위해 점도변환을 수행하였다. 실험에 유효한 점도 값 102.5 cP, 152.5 cP, 208.2 cP의 실험데이터를 확보하였으며, 도형제 고형분의 침식을 고려한 점도측정 방법을 고안하였다.

(2) Sand 3D프린팅 주형을 대상으로 각각의 실험데이터를 적용하여 Flow coating을 진행하였으며, 균일한 점도조건에서의 교반 및 펌프설비 도입을 통해 중·대형 주형의 현장적용 가능성을 확인하였다.

(3) 중력주조를 통해 102.5 cP, 152.5 cP, 208.2 cP의 점도조건 적용 시험편 제작을 수행하였으며, 각각의 시편들은 10점 평균거칠기(Rz)를 통해 품질 변화를 관찰하였다. 도형제 점도조건 별 표면거칠기 측정결과로는 102.5 cP에서 평균 159.0 μm(Rz), 152.5 cP에서 평균 100.6 μm(Rz), 208.2 cP에서 평균 84.8 μm(Rz)의 값으로 도형제의 점도관리에 따라 표면거칠기가 향상되는 결과를 확인하였다.

(4) 결론적으로 생산현장에서 Sand 3D프린팅 주형의 기술적인 한계로 부각되던 표면거칠기 180~190 μm(Rz) 수준이 208.2±10 cP의 점도관리 및 적용방법을 통하여 100 μm(Rz) 이하로 향상되는 결과는 입증되었으나, 도형제 고형분의 표면흡착에 의한 치수변화 또한 고려해야할 사항이다. 실험을 통하여 더 좋은 표면품질을 얻기 위해 점도를 과다하게 높인다면 주물품 수축률 적용 이상의 형상 불량이 발생될 수 있을 뿐만 아니라, 주형 조립과정에 파손 등의 문제발생 및 과다한 Parting line 등 주조결함의 근본적인 원인이 될 수 있음을 예측하였다.

(5) 본 연구를 통하여 Sand 3D프린팅 주형을 대상으로 일정한 점도관리와 도형방법에 따른 표면품질 향상 가능성을 입증하였다. 즉, 자동차부품 제조 생산현장에서의 Sand 3D프린팅 기술에 적정한 후처리 공정이 도입된다면 Manifold·Turbo charger와 같은 연비효율 향상을 위한 핵심부품 시작개발에 용이하게 활용될 것으로 예상된다.

Acknowledgments

본 연구는 산업통상자원부의 자동차산업핵심기술개발사업(과제번호: 10083637)의 재원으로 수행되었으며, 이에 감사를 드립니다.

References

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Fig. 1

Fig. 1
Manufacture of compressor housing using 3D printing mold

Fig. 2

Fig. 2
Casting result of wood pattern sand mold and 3D printing sand mold

Fig. 3

Fig. 3
3D mold data of test specimens

Fig. 4

Fig. 4
3D printing process and results

Fig. 5

Fig. 5
Viscosity measurement according to liquid types

Fig. 6

Fig. 6
Surface quality at 14.8 cP and 51.3 cP viscosity conditions

Fig. 7

Fig. 7
Coating process of mold wash

Fig. 8

Fig. 8
Surface roughness measuring instrument

Fig. 9

Fig. 9
Casting results of specimens for surface roughness evaluation

Fig. 10

Fig. 10
Surface roughness tendency of casting specimens

Fig. 11

Fig. 11
Surface roughness of casting specimens applied to viscosity of 102.5 cP

Fig. 12

Fig. 12
Surface roughness of casting specimens applied to viscosity of 152.5 cP

Fig. 13

Fig. 13
Surface roughness of casting specimens applied to viscosity of 208.2 cP

Fig. 14

Fig. 14
Measuring thickness of test bar

Table 1

Sand mould manufacturing system

Element Performance
Build Size 1060x600x500 mm
Build Speed 23 l/h
Resolution 600 dpi
Accuracy ±0.3%
Layer Thickness 0.3 mm

Table 2

Material property of mold wash

Model Color Solid
content (%)
Specific gravity pH
SC-5745 Black 30-40 1.2-1.4 7.0-9.0

Table 3

Viscosity measurement result to liquid content

Baume
(B’)
Liquid content (wt%) Viscosity
(cP)
Accuracy
(±cP)
10 75 14.8 2
15 65 51.3 2
20 50 102.5 10
25 35 152.5 10
30 25 208.2 10

Table 4

Chemical composition of work-piece aluminum alloy AC4B(wt%)

Cu Si Mg Zn Fe Mn Ni Al
2.0 7.0 0.5 0.7 0.8 0.5 0.35 balance

Table 5

The specification of surface roughness measuring instrument

Item Specification
Model SURFCOM 1800DH
Limit indication, (Rz) 800 μm
Cut off value 0.25-8 mm
Basic range 0.25-40 mm
Stylus force 0.7 mN
Driving speed 0.03-6 mm/s
Tip radius 2 μm

Table 6

Surface roughness measurement result of casting specimens(Rz, μm)

Element Viscosity (cP)
102.5 152.5 208.2
(a) 161.7 102.0 107.2
(b) 158.6 101.3 82.5
(c) 156.6 98.5 64.6
Ave. 159.0 100.6 84.8