주조 방식과 단조 방식 퀵 릴리스 계류 후크 비교 평가: 상세 분석

퀵 릴리스 계류 후크 메커니즘의 핵심 부품은 후크 본체, 회전 부품 및 후크 받침대로 구성됩니다.

이러한 핵심 부품에는 단조강 및 강판 가공과 주조강 가공의 두 가지 가공 공정이 있습니다.

자재 취급 산업(리프팅, 리깅, 계류 및 예인)은 단조 솔루션으로 빠르게 전환하고 있습니다. 따라서 주조, 적층 제조와 같은 다른 대체 기술은 배제되고 있습니다.

단조와 다른 강철 가공 기술의 주요 차이점은 단조는 응고 후 기계적 가공을 거친다는 점입니다. 이러한 기계적 가공 덕분에 강철 내부 구조는 미세하고, 섬유질처럼 촘촘하며, 정렬이 잘 되어 견고하고 구조화된 그물망을 형성합니다.

예를 들어, 전자 현미경으로 단조 부품과 주조 부품을 살펴보면 아래와 같은 차이점을 발견할 수 있습니다.

강철 부품의 이러한 결정립 흐름과 주요 적용 응력을 고려할 때, 단조품은 많은 이점을 제공합니다.

• 최종 부분의 뛰어난 강도.
• 구조적 안정성과 제품 신뢰성.
• 공정 제어 및 검사 요구 사항이 감소합니다.
• 열처리 반응에 대한 예측 가능성이 더 높아졌습니다.
• 재료의 기계적 특성

단조강과 주조강을 강도 계산으로 비교하면 다음과 같은 사실을 알 수 있습니다.

• 단조 부품은 주조 부품보다 인장 강도가 26% 더 높기 때문에, F형 QRMH는 C형보다 크기가 더 작고 콤팩트하면서도 동일하거나 더 높은 계류 하중을 견딜 수 있습니다.
• 단조 부품은 피로 강도가 37% 더 높고 피로 수명이 6배 더 길어 동일 조건에서 F형 후크가 C형 후크보다 수명이 더 깁니다.
• 단조 부품은 파손될 때까지 잡아당겼을 때 단면적이 58% 감소하는 반면, 주조 부품은 단면적 감소율이 6%에 불과합니다. 이는 단조 부품이 파손되기 전에 훨씬 더 큰 변형이 발생한다는 것을 의미합니다.

계류용 후크의 용도도 마찬가지로, 단조 및 주조 계류용 후크가 시중에 판매되고 있습니다. DIN 15400 규격은 단조 방식과 비교하여 주조 공정이 후크의 특성에 미치는 영향을 명시하고 있으며, 이는 반드시 고려해야 할 사항입니다.

새로운 EN 13001-3-5 규격은 두 가지 옵션 모두를 고려하지만, 주요 차이점을 명확히 지적하고 강조합니다. 이 규격은 캐스팅 훅의 일부 재료적 요소가 정적 한계 설계력 및 피로 강도를 감소시킨다는 점을 분명히 규정합니다.

요약

확실한 것은, 믿을 수 있는 갈고리와 안전한 계류가 목표라면 단조 방식이 최선의 선택이라는 점입니다. 또한, 단조 공정의 높은 강도를 활용하면 최종 부품의 견고성을 손상시키지 않으면서 단면 두께와 전체 무게를 줄일 수 있습니다. 물론, 갈고리를 사용하기 전에 설계 엔지니어가 모든 하중 특성과 조건을 평가해야 한다는 점을 항상 명심해야 합니다.

참고 자료

[1] “주조 vs 단조 – 현실적인 평가”, MalcolmBlair, Raymond Monroe, SFSA

[2] “강철 주조 핸드북”, 제5판, SFSA

[3] “주강의 용접성”, 문헌 검토, SFSA 특별 보고서 #

[4] PIANC(PIANC 2017), “해양 석유 터미널 설계에 대한 권장 사항”, PIANC 실무 그룹 MarCom 153, PIANC, 브뤼셀. 2017.