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다이캐스팅 공정의 이해: 효율적인 금속 생산을 위한 단계별 가이드

11월 12, 2024

금형 설계부터 금속 사출, 냉각, 배출에 이르는 다이캐스팅 공정에 대해 알아보세요. 이 고정밀 공법으로 다양한 산업 분야의 복잡한 금속 부품을 대량 생산할 수 있는 방법을 알아보세요.

다이 캐스팅 프로세스 이해: 단계별 프로세스

다이 캐스팅 다이캐스팅은 많은 수의 부품을 가공하여 금속 제품을 생산하는 금속 성형 공정입니다. 이 기사에서는 다이캐스팅 공정의 절차와 정확한 대량 생산을 가능하게 하는 방법을 이해합니다. 먼저 다이캐스팅에서 금형 설계의 역할은 무엇일까요? 신중하게 설계된 금형은 완성된 부품의 치수 정확도와 표면 품질을 결정하기 때문에 매우 중요합니다.

재료 주입, 응고 및 배출과 같은 이후 단계도 정밀하게 제어됩니다. 이 글을 마치면 다이캐스팅이 통합 기계 및 공정 최적화 기술을 통해 용융 금속을 그물 모양의 부품으로 변환하는 방법에 대한 개요를 파악할 수 있습니다.

다이 캐스팅이란 무엇인가요?

다이캐스팅은 금형을 사용하는 금속 성형 방법입니다. 고압 다이캐스팅 용융 금속을 고압으로 금형에 주입합니다. 이는 산업 생산 라인에서 세밀하고 복잡한 특징과 치수를 가진 다양한 부품의 생산량을 늘리기 위해 수행됩니다. 예를 들어 아연, 알루미늄 또는 마그네슘 합금과 같은 용융 금속은 100m/s를 초과하는 속도로 금형에 추진됩니다.

동시에 100메가파스칼의 높은 압력으로 금속이 금형 설계에 제공된 모든 미세한 홈과 모양으로 흐르도록 합니다. 이 고속 사출 공정은 탁월한 정확성과 표면 품질로 원하는 최종 모양과 치수와 매우 유사한 내구성 있는 금속 부품을 생산합니다. 따라서 다이캐스팅 공정은 다양한 산업 응용 분야를 위해 매일 수천 개의 복잡한 맞춤형 금속 부품을 대량으로 생산할 수 있습니다.

금형 설계

금형 제작은 다이캐스팅 공정의 첫 번째 단계로 최종 제품의 치수와 표면 마감을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 컴퓨터 지원 설계 엔지니어링의 도움으로 세부적인 형상과 가장 복잡한 3차원 구조 및 형상의 배치까지 그려낼 수 있습니다. 그런 다음 유한 요소 분석(FEA) 소프트웨어는 다양한 설계 변형이 높은 압력과 온도를 받을 때 금형 재료의 응력을 어떻게 변화시키는지 모델링합니다.

이 분석을 사용합니다, CNC 밀링 머신 경화 공구강 블록을 CAD 모델에 지정된 정밀한 결합 캐비티와 코어 몰드 어셈블리로 변환합니다. 수냉 라인과 환기 포트도 금형에 가공되어 열 제어 기능을 향상시킵니다. 이는 용융 금속이 금형 재료의 거친 입자 구조 내부에서 빠르게 냉각되고 응고될 때 균일한 온도 구배를 유지하는 데 중요합니다. 적절하게 설계된 금형은 다양한 산업 분야의 애플리케이션에 필요한 치수 공차와 표면 마감을 달성하는 데 도움이 됩니다.

캐스팅 재료

일반적인 다이캐스팅 공정 합금에는 아연, 알루미늄 및 마그네슘 기반 재료가 포함됩니다. 아연 합금은 금형의 미세한 디테일을 충실히 재현하는 아연의 능력으로 인해 높은 정밀도와 복잡한 복잡성이 최우선 요소인 경우에 자주 사용됩니다. 알루미늄 합금은 알루미늄이 가볍기 때문에 무게 절감이 중요한 경우에 선호됩니다.

마그네슘 합금 다이캐스팅 공정은 마그네슘의 강성과 우수한 기계 가공성을 결합합니다. 용해로는 용융 금속 온도를 정밀하게 조절하여 각 특정 합금의 유동점 바로 위에 유지되도록 합니다. 이러한 용융 금속의 유동학적 특성은 금형 캐비티가 얼마나 잘 채워지는지, 금형 내에서 응고가 진행되는 방식과 같은 주요 요소에도 영향을 미칩니다.

핫 챔버 다이 캐스팅

저용융 아연 및 마그네슘 합금 다이캐스팅 공정은 용융 금속이 수중 유압 램과 직접 접촉하는 핫 챔버 기계 설정을 사용합니다. 따라서 콜드 챔버 기계에 비해 용탕을 예열하는 데 오랜 시간이 걸리지 않습니다. 또한 수평형 콜드 샷 기계는 생산 주기를 단축하기 위해 자주 사용됩니다. 자동화된 프로세스는 자재 취급을 더욱 간소화하고 일관된 품질 관리 감독을 제공합니다.

콜드 챔버 다이 캐스팅

저온 챔버 포함 다이 캐스팅의 역할알루미늄과 같은 고융점 합금은 외부 유지 용광로에서 용융된 형태로 금형 구획으로 이송되어야 합니다. 이 방식을 사용하면 정밀한 샷 프로그래밍 및 게이팅 설계를 통해 용융 금속의 응고 시간을 더 잘 제어할 수 있으므로 훨씬 더 복잡한 형상의 다이캐스팅 공정을 구현할 수 있습니다. 자동화는 이러한 정밀 공정을 더욱 지원합니다.

금속 사출

정밀하게 프로그래밍된 제어 시스템을 사용하여 용융 금속 공급 원료를 유지로에서 다이캐스팅 기계에 위치한 절연 이송 슬리브로 안전하게 이송합니다. 그런 다음 고속 플런저가 밀리초 이내에 일반적으로 아연, 알루미늄 또는 마그네슘과 같은 2000°F 미만의 용융 합금을 100MPa를 초과하는 압력으로 금형 캐비티로 밀어 넣습니다.

이 사출은 매우 빠르게 이루어지므로 용융 금속이 등온 상태를 유지하면서 금형 설계에 지정된 복잡한 캐비티의 모든 영역을 빠르게 채웁니다. 전체적으로 균일하게 충진되므로 원치 않는 가스나 기계적 불순물이 부품에 갇힐 위험이 최소화됩니다. 또한 용융 합금이 금형 내에서 고체 부품으로 변하기 때문에 완성된 다이 캐스팅 공정에서 일관된 특성을 촉진합니다.

냉각 및 응고

효율적인 냉각은 전 세계적으로 매우 중요합니다. 다이캐스팅 시장 를 사용하여 금형 내에서 용융 금속의 응고를 제어합니다. 온도 제어 유체가 다이 블록에 직접 가공된 채널 네트워크를 통해 순환하여 열을 신속하게 추출할 수 있습니다. 유량 및 냉각수 온도와 같은 프로그래밍 가능한 변수를 각각의 고유한 금형 형상에 맞게 최적화하여 일관된 응고 그라데이션을 생성할 수 있습니다.

일반적인 방법으로는 가변 냉각이 있는데, 금형 벽 온도를 먼저 낮추어 주변부에서 안쪽으로 응고를 시작하는 방식입니다. 이렇게 하면 금형 중심부에서 응고가 지연되고 잔류 응력과 뒤틀림을 방지할 수 있습니다. 부품 설계에 따른 수축 기공 및 기타 다이캐스팅 공정 결함을 최소화하기 위해 시뮬레이션과 테스트를 통해 정밀한 프로토콜을 개발합니다.

배출 및 트리밍

주물이 완전히 굳으면 금형에서 꺼내 후가공을 위해 준비해야 합니다. 이 작업은 이젝션과 트리밍을 통해 수행됩니다. 이젝터 핀은 작동 시 주물을 금형 캐비티 밖으로 밀어냅니다. 핀의 위치와 타이밍은 냉각 시 금속이 수축하면서 다이캐스팅 공정이 원활하게 배출되도록 설정됩니다. 용융물이 스프 루와 게이트를 통해 금형에 들어간 후 남은 여분의 플래시는 정밀하게 잘라냅니다. 트리밍을 통해 다운스트림 가공, 검사 또는 조립 작업에 사용할 수 있는 깨끗한 부품을 생산합니다. 치수 정확도와 표면 품질을 유지하려면 정밀한 배출과 트리밍이 필수적입니다.

프로덕션 고려 사항

최신 금속 주조 작업의 자동화와 반복성을 통해 높은 생산성을 달성할 수 있습니다. 통합된 유압, 전기 및 컴퓨터 제어 시스템을 통해 금형을 단 몇 초 만에 완전히 순환시킬 수 있습니다. 여기에는 금형 캐비티를 용융 금속으로 채우고, 정확한 시간에 맞춰 응고시킨 다음, 완성된 주물을 벗겨내고 처리하는 과정이 포함됩니다.

파운드리는 다중 캐비티 몰드를 사용하여 시간당 하나의 몰드에서 수백 개의 동일한 부품을 생산할 수 있습니다. 품질 관리는 장시간 생산에 걸쳐 일관성을 모니터링하는 데에도 매우 중요합니다. 검사는 다음과 같은 결함을 확인합니다. 가스 다공성응고 수축 오류 또는 공정 수정 조치가 필요한 완전한 오실행이 발생할 수 있습니다. 지속적인 공정 모니터링과 개선 노력은 파운드리가 엄격한 공차를 충족하고 대량으로 완벽한 다이캐스팅 공정을 제공하는 데 도움이 됩니다.

결론

다이캐스팅은 그물 모양의 알루미늄 및 아연 합금 부품을 신속하고 정밀하게 자동 생산함으로써 대량 제조 효율성을 높였습니다. 지속적인 기술 개선으로 다이캐스팅 공정의 역량은 더욱 향상되고 있습니다. 합금 배합의 발전으로 주조 가능한 금속의 선택 폭이 넓어져 특정 엔지니어링 응용 분야에 맞는 부식 방지 및 고강도 옵션이 추가되었습니다.

금형 설계, 온도 제어 및 주조 속도가 개선되어 치수 일관성과 반복성이 향상되었습니다. 더 크고 정교한 금형을 통해 점점 더 복잡한 내부 특징과 형상을 가진 부품을 제작할 수 있습니다. 이러한 모든 요소가 운송, 전자, 소비재, 재생 에너지와 같은 다양한 산업에서 다이캐스팅의 사용 증가에 기여하고 있습니다. 기술이 발전함에 따라 다이캐스팅 공정은 더 많은 생산량으로 더 높은 품질의 순형 부품을 제공할 수 있게 되었습니다.