금형 정비 및 보수 방법

금형 정비 및 보수 방법에 대해 설명하겠습니다.

제품의 안정적 생산을 위해서는 정기적 또는 주조 종료 후, 금형 분해 정비를 실시해야 합니다. 그 금형의 특별한 손상과 마모는 물론 전반에 걸쳐서 충분한 검토를 하고 문제점 ∙ 불일치하는 것 등을 피드백해서 다음 주조에 지장이 없도록 보수할 필요가 있습니다.

 

금형 정비

•  lot. 별로 분해 소정비 실시 
•  몇 lot. 가 지난 후 예정된 쇼트 수에 달하면 중간 정비 실시
•  금형 예상 수명 1/3정도 경과 지점마다 대정비 실시

 

금형 정비 내용

소정비

 소정비란 주조 작업이 끝난 금형을 정비 부서로 이동하여 아래  작업을 하는 것을 말합니다.

• 이젝트 플레이트 후판을 들어내고 이젝트 핀 및 리턴 핀을 꺼내 금형을 세척을 한다.
• 금형 분할면과 캐비티에 부착된 사용 합금 및 이형제 등 가스를 제거한다.
• 캐비티에 긁힘이 있거나 인서트 핀이 굽거나 용손된 곳이 확인될 때에는 교환 또는 보수 한다.
• 세정한 이젝트 핀과 리턴 핀에 먼지등이 부착되지 않도록 유의하고, 입고시 혼입된 연마재의 미립 자 등이 충분히 제거되지 않으면 긁힘의 원인이 되므로 주의하여야 한다.
• 접동 핀 및 핀 구멍에는 흑연 그리스 또는 이유화 몰리브덴계의 내열 그리스를 도포한 다음 조립 하면 좋다.

 중정비

중정비란 제품의 사양과 롯트수에 따라 다르지만 소정비 범위를 넘는 보수가 필요한 경우를 말합니다. 

작업 내용도 많아지지만 캐비티 외에 런너 ∙ 게이트 ∙ 오버플로우 ∙ 가스(공기)가스(공기) 빼기의붕괴 등의 보수도 고려해야 합니다. 열 체크와 크랙이 생긴 캐비티에서는 용손 보수가 필요한 경우도 있습니다.

 

 대정비

대정비란 금형의 예상 수명 1/3의 쇼트 수에 달할 때마다 주형의 분할면의 변형보수 등을 포함한 작업을 말합니다.

 

금형 기능 및 정도 복원으로 주조 작업이 원활하게 해짐과 동시에 제품 정도 확보 및 금형 수명 연장 등을 목적으로 합니다. 주형은 평면도 및 직각도 보정을 하고 기준면을 확보 해야 하며, 캐비티부는 잔류 옹력이 생긴 경우에는 템퍼링 상당의 열처리도 병행도 요구됩니다. 주형의 평면에 심한 변형과 요철이 생긴 경우에는 평면 연삭 후 가이드 핀 및 가이드 부시 구멍의 보링 보정을 하고 오버사이즈의 가이드 핀 및 가이드 핀 부시를 새 것으로 장착하고 새롭게 기준면을 확보확보해야 합니다. 주형 평면을 연삭 보정함으로써 생기는 인서트 와의 높이 차는 재 절삭해 깊이를 보정하지만 인서트 두께를 연삭 보정함으로써 얻을 수 있습니다. 가동 코어가 많은 주형은 관련된 치수의 재현이 곤란한 경우도 있으므로 가공 전에 충분히 검토할 필요가 있습니다. 소모된 이젝트 핀 및 리턴 핀은 고가 부품은 아니므로 교환하고, 이젝트 핀 구멍 손모에 의해 버가 많이 생긴 부분은 초경 리머를 사용해 크게 구멍 마무리해 구멍 사이즈에 적합한 이젝트 핀을 사용하는 것도 좋습니다. 콜드 챔버 방식 금형에 대해서 는 주입구 부시 및 분류자로 테이퍼부를 다시 맞추어야 합니다. 가스(공기) 빼기도 깊이가 일정하지 않으므로 재가공해 원래대로 복원하는 작업이 필요합니다.

 

 

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금형  보수

용접 가공 전의 공정

청소와 용접부 개선가공

 : 주조 중 금형의 결손과 설계 변경에서 용접이 필요할 때는 용접개소와 그 주변을 깨끗이 청소해 주어야 합니다. 크랙과 형 균열이 있는 곳은 크랙을 따라 보수가 필요합니다. 알루미늄 또는 아연 합금이 부착되었거나 기름이 침투되어 있는 부분은 그라인더로 깎아 깨끗하게 해 놓을 필요가 있습니다. 용접할곳에 알루미늄 또는 아연 외에 가열되어 가스화 되는 불순물이 부착되어 있으면 용접으로 육성한 부분에 거품 모양의 핀홀이 생겨 깨끗한 마감을 기대할 수가 없습니다.

 

예열

 : 인서트와 가동 코어 제품 형성부에 용접 하는 경우 기초적인 전 공정으로서 예열은 가장 중요한 일 중 하나입니다.

피 용접재가 SCM-5과 NiCr-2에서는 상온에서 용접해도 거의 크랙이 발생하지 않지만 특수 공구강 STS-2~4 등 C가 많고 W, Cr, V, Co, Si 등 원소를 첨가한 재료는 상온에서 용접하면 반드시 용접부분에 크랙이 발생합니다.  따라서 이들 재료로 제작된 금형에 동일 재료의 용접봉으로 용접할 경우에는 반드시 피용접체를 300℃~350℃정도로 예열한 다음 아르곤 가스 분위기에서 아크용접을 할 필요가 있습니다.

 

용접 가공과 사후 처리 (열처리)

  금형에 용접으로 육성을 하기 위해서는 가능한 피용접체 및 용접봉으로 사용하는 재료의 쌍방에 재질적인 변화를 일으키지 않도록 배려하여야 합니다. 따라서 금형 캐비티 부 용접에서는 아르곤가스 분위기 용접기를 사용하는 것이 최적입니다. 용접하는 곳이 아르곤가스로 덮이면 외기와 차단된 상태로 작업해 지는 방법이므로 용접부 탈탄과 산화가 방지되며 재질 변화를 최소한으로 하는 것이 가능합니다.

 

이미 퀜칭된 금형에 대한 용접

 : 모든 퀜칭이 종료된 금형에 STD61을 용접하는 경우에는 용접 전 수순 공법을 끝낸 후 예열해 용접하고 작업이 종료되면 바로 템퍼링 (뜨임 ∙ 소려)하고 동일한 방법으로 시효 처리 합니다. 시효 처리 하는 열처리 목적은 용접으로 생긴 금형 내부 잔류 응력을 제거하기 위함입니다. MAS-1재 용접봉을 사용한 경우에는 가공성이 좋고 재질적으로 인성이 크고, MAS-1재를 용접한 경우 STD61을 사용한 경우와 같이 열처리를 하면 용접 직후보다 경도가 높아지므로 기계가공이 완료된 후 열처리를 하는 편이 효과적입니다.

 퀜칭 전 금형에 대한 용접

 : 제작 도중 금형으로 아직 퀜칭되지 않은 금형은 용접한 후 시효처리의 방법으로써 조질(인성을 향상 시키는 열처리)을 위한 열처리를 하면 좋습니다. 또한 조질은 끝났으나 퀜칭이 끝나지 않은 금형에서 용접 부분이 적을 때에는 용접 후 본격적인 퀜칭을 하면 잔류 응력도 남지 않고 용접부분 경도도 일정하므로 퀜칭 후 기계가공과 마무리 가공을 하는 편이 좋습니다.  용접을 할 때에는 그 금형의 남은 공정을 충분히 검토한 후에 어느 시점에서 용접 가공에 들어갈 것인지 검토할 필요가 있습니다. 제작 도중 금형 에서 아직 많은 공정이 남아 있음에도 불구하고 일부의 오작으로 용접을 선행시켰기 때문에 그 주변은 소입 시보다도 경도가 높아 인서트 핀 구멍과 이젝트 핀 구멍을 비롯하여 냉각수관 등 드릴가공이 극히 곤란했던 사례가 있습니다. 너무 많이 깎았다던지 각부를 R로 한 경우에는 각각의 곳을 별도 기록해 두고 그 금형이 기계가공을 완료해 마무리 가공을 끝내고 열처리 직전에 용접을 하는 것이 보다 경제적 (시간과 경비)입니다.

 

용접으로 능숙하게 육성하는 방법

 아르곤가스 분위기 아크용접기를 사용해 피용접체에 용접봉을 용착하는 것만으로는 소기의 성과를 얻을 수 없을 뿐 아니라 본래 고칠 필요가 없는 곳까지 손상 될 우려가 있습니다. 즉 용접으로 육성된 부분과 주변 경계 근처에 수축이 발생해 최후까지 제거 불가능한 흔적을 남길 수도 있으므로 충분한 배려가 필요합니다. 따라서 후에 장해를 발생되지 않기 위해서는 다음 사항에 유의해야 합니다.

• 일방향만 육성하면 첫 부분의 수축은 작지만 끝부분의 수축이 깊고 커지는 경향이 있습니다. 따라서 용 접 개소 외주를 둘러싸는 기분으로 약한 아크로 외주를 한번 돌리고, 그 후 아크를 강하게 하여 육성이 필요한 곳에 균일하게 필요량을 용착하는 것이 좋습니다. 
• 얇은 판의 한쪽면에 용접을 하면 육성된 면을 내경으로 한 변형 굽힘 현상이 발생합니다. 이와 같은 경우에는 별도로 후판에 클램프한 후 용접 육성을 하여 냉각 후 클램프를 벗기면 피용접체의 변형을 최소로 방지하는 것이 좋습니다.
• 돌출 된 곳과 살빼기 부분에 용접할 때에는 아래쪽으로 부터 적층하는 요령으로 위로 갈수록 송이버섯의 갓처럼 크게 되도록 육성하면 용접 후 가공이 용이하므로 좋은 결과를 얻을 수 있습니다.
• 다이캐스팅금형의 캐비티 부분에 사용되는 용접봉은 캐비티의 재질과 동일한 MAS-1를 채용하는 경우도 있습니다.

 

 

 

 

 

금형 제작 기초: "금형이란 무엇인가?"

 

금형 구조에 대한 설명: 정밀 제조의 핵심