다이캐스팅이란 무엇인가
다이캐스팅은 높은 치수 정확도와 표면 조도를 가진 금속 부품을 생산하는 제조 공정입니다. 고압으로 용융 금속을 금형 캐비티에 주입하는 방식으로 진행됩니다. 금형 캐비티는 두 개의 경화된 강철 다이를 원하는 모양으로 가공하여 형성됩니다.
이 공정은 알루미늄, 아연, 마그네슘과 같은 금속을 용광로에서 녹이는 것으로 시작됩니다. 녹은 금속은 유압 프레스를 사용하여 고압으로 금형에 주입됩니다. 금속은 금형 내부에서 빠르게 응고되고, 금형의 두 부분이 열려 완성된 부품을 꺼냅니다.
다이캐스팅은 엔진 블록, 변속기 하우징, 다양한 자동차 및 항공우주 부품과 같이 복잡한 형상과 얇은 두께를 가진 부품을 생산하는 데 널리 사용됩니다. 또한, 장난감, 주방용품, 전자제품과 같은 소비재 생산에도 널리 사용됩니다.
압력 다이캐스팅
다이캐스팅은 20세기에 더욱 발전한 상당히 특수화된 공정입니다. 기본 공정은 다음과 같습니다. 용융 금속을 강철 주형에 주입/사출하고, 고속, 일정하고 증가하는 압력(가압 다이캐스팅)과 냉각을 통해 용융 금속을 응고시켜 고체 주물을 형성합니다. 일반적으로 공정 자체는 몇 초밖에 걸리지 않으며, 원자재로부터 금속 제품을 빠르게 성형하는 방법입니다. 다이캐스팅은 주석, 납, 아연, 알루미늄, 마그네슘부터 구리 합금, 심지어 스테인리스강과 같은 철 합금까지 다양한 소재에 적합합니다. 오늘날 가압 다이캐스팅에 사용되는 주요 합금은 알루미늄, 아연, 마그네슘입니다. 다이 도구를 수직 방향으로 배치했던 초기 다이캐스팅 기계부터, 현재 널리 사용되는 수평 방향 및 작동 방식, 4개의 타이바 텐셔닝, 그리고 완전 컴퓨터 제어 공정 단계까지, 다이캐스팅 공정은 오랜 세월에 걸쳐 발전해 왔습니다.
다이캐스팅 산업은 전 세계적인 제조 기계로 성장하여 다양한 응용 분야에 필요한 부품을 만들고 있으며, 다이캐스팅 제품의 응용 분야가 매우 다양하기 때문에 많은 부품을 직접 제작할 수 있습니다.
압력 다이캐스팅의 이점
고압 다이캐스팅의 장점:
• 이 공정은 대량 생산에 적합합니다.
• 다른 금속 성형 공정(예: 기계 가공)에 비해 상당히 복잡한 주조물을 빠르게 생산합니다.
• 주조된 상태로 생산된 고강도 구성 요소(구성 요소 설계에 따라 다름).
• 치수 반복성.
• 얇은 벽 부분이 가능합니다(예: 1-2.5mm).
• 우수한 선형 허용 오차(예: 2mm/m).
• 표면 마감이 양호합니다(예: 0.5-3µm).
핫 챔버 압력 다이캐스팅 공정은 다이캐스팅 머신의 고정된 반쪽 플래튼에 근접/통합된 노 내에서 금속 잉곳을 용융하고, 침지된 플런저를 통해 구즈넥과 노즐을 통해 다이 툴에 용융 금속을 직접 주입하는 과정을 포함합니다. 구즈넥과 노즐은 금속이 다이 캐비티에 도달하기 전에 응고되는 것을 방지하기 위해 가열이 필요합니다. 이 공정에서 가열 및 용융 금속 요소 전체가 핫 챔버라는 명칭의 유래입니다. 주조 샷 중량은 플런저의 스트로크, 길이, 직경, 슬리브/챔버 크기에 따라 결정되며, 노즐 또한 다이 설계 시 고려해야 할 중요한 요소입니다. 금속이 다이 캐비티에서 응고되면(몇 초 정도 소요), 다이의 이동 반쪽이 고정된 기계의 이동 반쪽 플래튼이 열리고 주물이 다이 표면에서 배출되어 툴에서 제거됩니다. 그런 다음 스프레이 시스템을 통해 다이 표면에 윤활유를 바르고 다이를 닫은 후 공정이 다시 반복됩니다.
이러한 "폐쇄형" 금속 용융/사출 시스템과 최소한의 기계적 움직임으로 인해 핫 챔버 다이캐스팅은 생산 효율을 높일 수 있습니다. 아연 합금은 주로 핫 챔버 압력 다이캐스팅에 사용되는데, 이 다이캐스팅은 융점이 상당히 낮아 기계(포트, 구즈넥, 슬리브, 플런저, 노즐)의 마모를 줄이고 금형 공구의 마모를 줄이는 이점이 있습니다(알루미늄 다이캐스팅 공구보다 공구 수명이 더 길지만, 주조 품질에 따라 달라질 수 있음).
콜드 챔버라는 명칭은 용융 금속을 콜드 챔버/샷 슬리브에 주입하는 공정에서 유래되었습니다. 샷 슬리브는 고정된 하프 다이 플래튼을 통해 고정된 하프 다이 도구 뒷면에 부착됩니다. 용융 금속 유지/용융로는 일반적으로 다이캐스팅 머신의 샷 끝단에 가능한 한 가깝게 위치하여 수동 작업자 또는 자동 주입 래들이 각 샷/사이클에 필요한 용융 금속을 래들로 추출하여 슬리브/샷 챔버 내의 주입구에 주입할 수 있도록 합니다. 기계 램에 연결된 플런저 팁(열팽창을 고려하여 샷 슬리브 내경에 정밀 가공된 마모 및 교체 가능한 부품)은 용융 금속을 샷 챔버를 통해 다이 캐비티로 밀어 넣습니다. 다이캐스팅 머신은 지시를 받으면 1단계를 수행하여 용융 금속을 슬리브의 주입구 너머로 밀어냅니다. 이후 단계는 램에서 발생하는 유압 증가 하에 수행되어 용융 금속을 다이 캐비티로 주입합니다. 전체 과정은 몇 초밖에 걸리지 않습니다. 빠르고 강한 압력과 금속 온도의 저하로 인해 금속은 다이 캐비티에서 응고됩니다. 다이캐스팅 머신의 가동식 반쪽 플래튼(다이 금형의 가동식 반쪽이 고정되어 있음)이 열리고 응고된 주물을 금형 표면에서 배출합니다. 주물을 꺼내고, 다이 표면에 스프레이 시스템을 사용하여 윤활 처리한 후, 이 사이클을 반복합니다.
콜드 챔버 기계는 알루미늄 다이캐스팅에 적합합니다. 기계 부품(샷 슬리브, 플런저 팁)은 시간이 지남에 따라 교체할 수 있으며, 슬리브는 내구성 향상을 위해 금속 처리될 수 있습니다. 알루미늄 합금은 알루미늄의 비교적 높은 융점과 철 도가니 내에서 발생할 수 있는 철 픽업 위험을 줄여야 하기 때문에 세라믹 도가니에서 용융됩니다. 알루미늄은 비교적 가벼운 금속 합금이기 때문에 크고 무거운 다이캐스팅이나 강도와 경량성이 요구되는 다이캐스팅에 적합합니다.
