자동차 후드 아래의 정밀 부품부터 가전제품의 견고한 케이스, 심지어 스마트폰까지, 많은 현대 제품은 알루미늄 다이캐스팅이라는 공통 제조 공정을 공유합니다. 이 다재다능한 기술은 효율성과 정밀도의 독특한 조합으로 인해 산업 전반에 걸쳐 없어서는 안 될 요소가 되었습니다.
알루미늄 다이캐스팅은 용융된 알루미늄 합금이 상당한 압력을 받는 정밀 금형에 고속으로 주입되는 고효율 제조 공정입니다. 이 방법을 사용하면 치수 정확도가 뛰어나고 표면 마감이 매끄러워 부품을 신속하고 대규모로 생산할 수 있습니다.
모래 주조나 중력 주조와 같은 대체 주조 방법에 비해 알루미늄 다이 캐스팅은 다음과 같은 뚜렷한 장점을 제공합니다.
고속 다이캐스팅의 요구를 충족시키기 위해 유동성이 향상된 특수 알루미늄 합금이 개발되었습니다. 이러한 구성은 철(Fe)과 같은 원소를 포함하는 표준 알루미늄 주조 합금과 다릅니다. 일반적으로 기존 합금에서는 불순물로 간주되는 철은 다이캐스팅에서는 "납땜"이라고 알려진 현상인 금속과 금형의 접착을 방지하여 중요한 목적을 수행합니다.
주조 공정은 전통적으로 정밀도가 떨어지는 반면, 알루미늄 다이캐스팅은 일반적으로 IT13-IT15 등급 공차 이상에 도달하는 놀라운 치수 정확도를 달성합니다. 이러한 정밀도 덕분에 이 공정은 대량 생산 응용 분야에 이상적입니다.
알루미늄 다이캐스트 제품의 약 90%가 ADC12 합금을 사용하며, 이는 주조 특성, 기계적 특성 및 내식성이 균형있게 조합된 것으로 평가됩니다. 이 합금은 대부분의 응용 분야에서 산업 표준이 되었습니다.
알루미늄은 우수한 고유 강도를 제공하지만 다이캐스트 부품은 기계적 특성을 더욱 향상시키기 위해 표면 처리를 거치는 경우가 많습니다. 이러한 공정은 강도를 증가시킬 뿐만 아니라 내식성과 마모 특성도 향상시킵니다.
다이캐스트 알루미늄 부품은 표면과 내부 영역 사이에 뚜렷한 미세 구조적 차이를 나타냅니다. 표면은 급속 냉각으로 인해 조밀하고 단단한 구조(약 Hv110 경도)인 "냉각층"을 형성합니다. 이 층의 두께는 부품 형상과 금형 온도에 따라 달라지며, 단면이 얇아지고 금형이 냉각될수록 냉각 층이 더 두꺼워집니다.
더 천천히 냉각되는 내부 영역은 더 큰 다공성과 더 낮은 경도(Hv85-90)를 갖는 더 거친 미세구조를 발달시킵니다. 냉각 층은 기계적 성능에 큰 영향을 미치며, 층이 두꺼울수록 일반적으로 인장 강도와 신율이 향상됩니다. 이 중요한 표면 영역을 보존하려면 가공 중에 주의를 기울여야 합니다.
다이캐스트 알루미늄 강도는 일반적으로 평행 단면에서 최소한의 결함을 나타내는 ASTM 표준 시편을 사용하여 측정됩니다. 그러나 ADC12 합금에 대한 비교에서 볼 수 있듯이 실제 부품 강도는 이러한 이상적인 값보다 떨어지는 경우가 많습니다.
| 재산 | ASTM 시편 | 실제 구성요소 |
|---|---|---|
| 인장강도 | 320MPa | 224MPa |
| 연장 | 5% | 2.5% |
다양한 표면 처리로 다이캐스트 알루미늄 특성을 향상할 수 있습니다.
다이캐스트 알루미늄은 더 빠른 냉각 속도와 더 미세한 미세 구조로 인해 일반적으로 사형 주조 또는 영구 주형 주조 제품보다 더 높은 강도를 나타냅니다.
알루미늄 다이캐스팅은 다음과 같은 6가지 주요 이점을 제공합니다.
이 기술에는 다음과 같은 몇 가지 과제가 있습니다.
알루미늄용 다이캐스팅 금형은 일반적으로 다음과 같은 재료를 사용합니다.
이상적인 금형 재료는 공정의 극심한 열 순환(600~700°C의 용융 금속이 450~550°C의 금형 표면과 접촉함)을 견디면서 납땜에 저항해야 합니다.
다이캐스팅 공정에는 다음이 포함됩니다.
알루미늄은 자연적으로 부식에 강하지만 보호 방법은 다음과 같습니다.
주요 알루미늄 다이캐스팅 합금에는 다음이 포함됩니다.
다이캐스트 알루미늄 부품은 다음과 같은 분야에서 중요한 역할을 합니다.
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