다이캐스팅 금형 설명 및 주조 시 불량 유형과 개선 방안에 대한 설명

다이캐스팅 (Die casting)

다이(die) 라고 불리는 금속의 틀(금형) 안에 비교적 용융점이 낮은 비철 금속 합금(Al, Cu, Mg, Zn)을 녹여 고압으로 밀어 넣어 만드는 주조법입니다.

 

다이 캐스트 몰드 소개

다이 캐스트 몰드는 고정밀 금속 부품을 제작하는 데 사용되는 중요한 도구입니다. 이 몰드들은 자동차, 항공 우주, 의료 장비 등 다양한 산업 분야에서 활용됩니다.

 

다이 캐스트 몰드의 주요 구성 요소 및 유형

다이 캐스트 몰드에는 단일 캐비티 몰드, 다중 캐비티 몰드, 유닛 다이 등 다양한 유형이 있습니다. 각 유형은 특정 응용 프로그램에 맞게 설계되었습니다.

 

치수가 정밀하고 표면 처리가 우수하여 대량생산에 있어 저렴하고 생산속도가 빠릅니다. 하지만 반대로 소량 생산의 경우 장비와 금형이 매우 비싸기 때문에 효과적이지 못하고 금형의 내열 강도를 고려해야 하기 때문에 위에서 언급한 용융점이 낮은 금속으로 제한됩니다.

 

 

다이캐스팀 성형 방법

 

다이캐스팅 공정은 크게 고온 챔버와 저온 챔버로 나눌 수 있는데 위의 사진은 고온 챔버 공정입니다.

• 고온 챔버의 경우 도가니 안에서 용융된 금속이 계속 가열되어지기 때문에 매 주조마다 챔버를 다시 채울 필요가 없어 사이클 시간이 짧은 장점이 있으며, 얇은 두께 조절과 금형의 수명 향상, 산화 방지의 우수성 등의 장점이 있습니다.
• 저온 챔버 방식의 경우 매 사이클마다 용해된 금속을 채워 넣어야 하므로 사이클 시간이 고온 챔버에 비해 길지만, 알루미늄을 비롯한 다양한 합금에 적용 가능하며 높은 생산성으로 광범위한 두께의 제품에 적합합니다.

 

다이캐스팅 금형

가혹한 상태에서 충분히 견딜 수 있는 강재를 써야 합니다. 정밀도를 유지하며 장기간의 생산을 가능하게 하기 위해서는 열간강성이 뛰어나야 하며, 금형은 열처리를 할 때 일어나는 변형을 최대한 작게 하여야 합니다.

 

금형 제작 공정

 

다이캐스팅 주조의 불량 유형과 개선 방안

다이 캐스팅에서 결함의 원인 분석

결함의 원인은 재료의 품질, 몰드의 설계, 주조 공정의 조건 등 다양합니다. 이러한 요인들을 이해하고 관리하는 것이 중요합니다.

 

다이 캐스트 몰드의 개선 조치

설계 최적화, 재료 선택, 공정 제어 강화와 같은 개선 조치를 통해 다이 캐스트 몰드의 성능을 향상시킬 수 있습니다.

 

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다이 캐스트 몰드에서 가장 흔히 발견되는 결함은 기공성(porosity), 콜드 셧(cold shut), 플래시(flash) 등입니다. 이러한 결함들은 제품의 미적 품질과 구조적 무결성에 영향을 미칩니다. 아래에서 불량 유형 및 개선 방안에 대해 자세하게 설명하겠습니다.

 

Porosity (기포)

 

 

 

 

 

 

: 금류내의 잔류 공기, 용탕 충진 시 혼입된 공기, 용탕에 포집된 기체와 같은 원인으로 생기며 최종 응고부에서 발견할 수 있음, 금형의 온도 제품의 형상에 따라 발생할 수 있으며 플랜저의 전진속도에 따라 용탕의 반사파와 용탕이 만나며 포집된 기포로 인해 생길 수 도 있어 전진 스타트의 가속도를 줄여 주어야 한다.

 

Cold shut (탕경)

 

 

 

 

 

 

 

: 사출 성형의 Weld line 과 비슷한 형상의 불량이며, 용탕의 두 흐름이 만나 충분히 섞이지 않는 경우 생긴다. 이 두 층은 어느 정도 결합한 것으로 보이지만 가벼운 외력에도 떨어질 수 있다. 금형의 온도가 낮은 지점에서 다른 흐름의 용탕들이 혼합되지 못할 때 Lamination으로 남게 되며 해결법으로는 게이트의 위치 변환 용탕의 주입 속도 그리고 금형의 온도를 높여주는 방법이 있다.

 

Shrinkage (수축)

 

 

 

 

 

 

 

: 용탕이 고체로 상 변화 시에 갑작스러운 상 변화 지점에 생기는 현상이다. 상 변화시에 알루미늄의 경우 6~7%의 체적 감가 이루어 지는데 이때 부족한 양을 보충시키지 못할 때 두꺼운 부분 중심으로 외부에 오목하게 들어가는 현상이나 두꺼운 부분 중심으로 내부에 구멍이 발생할 수 있다. 해결법으로는 탕구의 변경이나 부분적으로 냉각의 변화를 주고, 주조압력을 증가시키는 방법이 존재한다.

Soldering (소착)

 

 

 

 

 

 

 

 

: 용탕과 금형이 만나 용탕이 금형의 일부가 되는 성분을 형성하는 현상이다.

알루미늄이 금형에 남아있게 되면 솔더 발생이 되는데 작업 후 금형에 남아있는 알루미늄 제거를 통해 해결해야 한다. 금형의 얇은 막을 연마를 통해 제거하거나 산성 용액을 통해 제거하게 되는데 연마를 통할 경우 약간의 치수 변화가 생기게 되고 여러 번의 과정을 거치게 되면 치수를 벗어나므로 치수 변화를 최소화하는 용액을 이용한 솔더 발생을 막아야 한다. 솔더가 발생하는 금형의 온도를 낮추고, 다이의 표면 거칠기를 높게 유지해야 한다.

 

Misrun (유동 불량)

 

 

 

 

 

 

: 용탕이 금형을 완전히 채우지 못하고 응고되는 현상이다.

용탕의 유동성 불량, 주입 속도가 늦거나 온도가 낮고 통기도가 불량일 때 생기는 불량으로 해별 방안은 주입 온도와 속도를 상승시키거나 금형의 예열, 가스 배출이 잘 되도록 배기공 숫자를 늘림으로 해결할 수 있다.

 

 

사출 성형과 비슷한 형산의 불량들이 많으며 이에 해결방안도 사출 성형과 비슷한 방안으로 해결 가능합니다.

 

다이 캐스팅에서의 환경적 고려 사항

재활용 가능한 재료 사용과 에너지 효율적인 제조 과정은 다이 캐스팅의 환경적 영향을 줄이는 데 중요합니다.

 

다이 캐스팅의 비용

효율성 및 품질 관리 비용 효율적인 다이 캐스팅 공정은 높은 품질의 제품을 경제적으로 제작할 수 있게 합니다. 철저한 품질 관리는 이러한 목표를 달성하는 데 필수적입니다.

 

다이 캐스트 몰드의 글로벌 시장

다이 캐스트 몰드의 글로벌 시장은 지속적으로 성장하고 있으며, 다양한 산업 분야에서의 수요가 증가하고 있습니다.

 

다이캐스팅의 치수정밀도

현제 다이캐스팅은 영구성 주조법 중에는 가장 높은 치수 정밀도를 갖고 있습니다.

• 제품의 경우 길이, 두께, 높이, 직경과 같은 치수 공차에 대해 0.1mm의 공차를 주게 됩니다.
• 다이캐스팅의 경우 금형의 치수를 무시하게 되면 소재에 따른 수축률로 인해 치수 변화가 일어나게 됩니다. 다이캐스팅의 경우 보통 0.02~0.06mm 의 치수 공차를 가지게 된다. 다이캐스팅의 이론상 가능 최고 가능 치수 공차는 ε=±0.75×10­­­-³×L。(mm) (L。는 금형캐비티의 상온 길이) 즉, 80mm의 길이를 가진 제품의 최고 가능 공차는 0.05mm 정도의 정밀도까지 표현해낼 수 있습니다.
• 다이캐스팅과 사출 성형의 경우 공통적으로 금형에서 성형품을 취출 해야 하기에 금형 제작 과정에서 치수가 금형에서 취출 해내는 방향으로 구배를 최소 2도 정도 필요하며, 국부적으로는 최소 1.5도를 적용할 수 있습니다. 구배를 무시하게 될 경우 형개 취출 과정에서 금형에 과도한 이형제 사용으로 금형 손상이 일어날 수 있습니다.

발전하는 다이 캐스팅 세계 다이 캐스트 몰드와 다이 캐스팅 기술의 지속적인 발전은 제조업의 미래를 형성하고 있습니다. 이러한 발전은 더 나은 품질, 비용 효율성, 그리고 환경 친화적인 제조 방법으로 이어질 것입니다.

 

 

꿀팁으로 금형에서 많이 사용되는 이형제이지만, 겨울철 차량 관리(소음 발생 부분), 일반 스프레이 구리스 용도로 사용이 가능한 가장 저렴한 가성비 최고의 제품으로 사용 가능합니다.

현대 이형제 1차 2차 실리콘 오일 식물성 금형 스프레이 방청제

 

 

 

 

금형 고장 원인과 그 대책(1)

 

금형 고장 원인과 그 대책(2)

 

금형 고장 원인과 그 대책(1)