다이캐스팅은 대량의 금속 부품을 신속하고 정확하게 생산할 수 있는 매우 효율적인 제조 공정입니다. 이 기술은 비용을 줄이면서 생산성을 향상시키려는 산업에서 선호되는 선택이 되었습니다. 아래에서는 다이캐스팅의 기본 원리와 다양한 유형, 성공적인 적용에 대해 살펴보겠습니다.

다이 캐스팅은 강철 금형 캐비티에 고압으로 용융 금속을 주입하는 금속 주조 공정입니다. 일반적으로 고품질 내열강으로 제작되는 금형은 정밀 가공되어 부품의 원하는 모양을 형성합니다. 일반적으로 사용되는 금속에는 알루미늄, 아연 및 기타 비철 합금이 포함되며, 이들은 고속 및 압력으로 금형에 강제로 주입됩니다.

• 고효율:다이캐스팅을 사용하면 정확한 치수와 일관된 품질로 부품을 신속하게 생산할 수 있으므로 대량 생산에 이상적입니다.
• 복잡한 기하학:이 공정을 통해 미세한 디테일과 얇은 벽을 갖춘 복잡한 모양을 생산할 수 있습니다.
• 매끄러운 표면 마감:다이캐스트 부품은 매끄러운 표면으로 인해 후처리가 최소화되는 경우가 많습니다.
• 엄격한 공차:이 방법은 엄격한 치수 정확도 요구 사항을 충족합니다.
• 폐기물 감소:다이캐스팅은 다른 주조 방법에 비해 재료 낭비가 적습니다.
• 소재의 다양성:광범위한 비철금속과 호환됩니다.
• 비용 효율성:대규모 생산의 경우 다이캐스팅을 통해 상당한 비용 절감 효과를 얻을 수 있습니다.

다이캐스팅은 크게 저압 다이캐스팅(LPDC)과 고압 다이캐스팅(HPDC)으로 분류됩니다. 또한 기계 구성에 따라 핫 챔버 다이캐스팅과 콜드 챔버 다이캐스팅으로 구분할 수 있습니다.

LPDC는 상대적으로 낮은 압력(2~15psi)에서 용융 금속을 금형에 주입합니다. 이 방법은 불활성 가스 압력을 사용하여 합금을 금형에 천천히 밀어 넣는 보다 부드럽고 제어된 접근 방식을 사용합니다. 충전 속도가 느리기 때문에 LPDC는 고품질 주조가 필요한 응용 분야에 적합합니다.

HPDC는 훨씬 더 높은 압력(1,500~25,400psi)에서 작동합니다. 고속 플런저를 통해 단 10~100밀리초 만에 용융 금속이 금형에 주입되므로 공정이 더 빨라집니다. HPDC는 극도로 엄격한 공차를 요구하는 초대량 생산 및 부품에 이상적입니다.

핫 챔버 다이 캐스팅에서는 기계 자체 내에서 금속이 가열됩니다. 이 방법은 일반적으로 주석, 마그네슘, 납 합금과 같은 저융점 금속에 사용됩니다. 장점은 높은 생산 효율성과 최소한의 금속 손실을 포함합니다.

콜드 챔버 다이 캐스팅에는 금속을 기계로 옮기기 전에 별도의 용광로에서 예열하는 작업이 포함됩니다. 이 접근 방식은 황동, 구리, 알루미늄과 같은 고융점 금속에 적합합니다. 기계 내 장기간 고온 노출을 방지하여 산화 및 불순물을 최소화합니다.

다이캐스팅 공정은 정밀하게 설계된 강철 금형 캐비티에서 시작됩니다. 용융 금속은 고압으로 금형 안으로 밀어 넣어집니다. 금형은 다이캐스팅 기계의 압반에 고정된 두 개의 주요 부품(이동식 절반과 고정식 절반)으로 구성됩니다. 기계의 한쪽 끝에는 유압과 가압 가스를 사용하여 피스톤을 구동하는 분사 시스템이 있습니다. 다른 쪽 끝 부분에는 응고 중에 금형이 단단히 닫혀 있도록 유지하는 클램핑 메커니즘이 있습니다. 놀랍게도 이 공정은 용융 금속을 단 몇 초 만에 고체에 가까운 형태의 부품으로 변환할 수 있습니다.

비철금속은 유동성, 내식성, 기계적 성질이 우수하여 다이캐스팅에 널리 사용됩니다. 주요 자료는 다음과 같습니다:

알루미늄 합금(예: 380, 390, 412, 443 및 518)은 치수 안정성, 내식성, 열 전도성 및 고온 성능으로 인해 널리 사용됩니다. 이 제품은 자동차, 전자 제품, 항공우주 응용 분야에 널리 사용됩니다.

아연 합금(예: Zamak 2, Zamak 3, Zamak 5)은 알루미늄보다 녹는점이 낮지만 강도와 연성은 높습니다. 이는 고온 챔버 및 저온 챔버 시스템 모두에 적합하며 일반적으로 자물쇠, 지퍼 및 장난감에 사용됩니다.

마그네슘 합금(예: AE42, AM60, AS41B, AZ91D)은 가장 가벼운 구조용 금속으로 가공성이 뛰어나고 중량 대비 강도 비율이 높습니다. 이는 자동차 및 항공우주 부품에 이상적입니다.

• 높은 초기 비용:금형 설계 및 제조에는 상당한 투자가 필요합니다.
• 자재 제한사항:비철금속만 사용할 수 있습니다.
• 크기 제약:부품 치수는 기계 용량에 따라 제한됩니다.
• 다공성 문제:가스 포착은 부품을 약화시키고 밀봉 특성에 영향을 미칠 수 있습니다.
• 콜드 셧:용융 금속 흐름의 불완전한 융합은 약한 지점을 생성할 수 있습니다.
• 플래시 형성:과도한 금속은 금형 틈으로 스며들어 트리밍이 필요할 수 있습니다.
• 물집:갇힌 가스로 인해 표면 기포가 형성될 수 있습니다.

성공적인 다이캐스팅은 세심한 설계에서 시작됩니다. 주요 요소는 다음과 같습니다.

부품 형상, 용도, 공차 및 표면 마감 요구 사항을 기준으로 재료를 선택하십시오. 다양한 합금은 다양한 융점, 수축률 및 유동 특성을 나타냅니다.

CAD 소프트웨어를 사용하여 부품을 모델링하고 금속 흐름 및 응고를 시뮬레이션합니다. 이는 게이팅, 냉각 및 환기 시스템을 최적화하여 품질과 효율성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

균일한 충전, 가스 배출 및 제어된 응고를 보장하기 위해 게이팅 및 냉각 시스템을 설계합니다. 적절한 환기는 다공성을 방지하는 동시에 효율적인 냉각은 사이클 시간을 단축합니다.

1. 금형 준비:고급 강철로 금형을 설계하고 제조합니다. 열충격을 최소화하기 위해 이형제를 도포하고 금형을 예열합니다.
2. 주입:금속을 녹는점까지 가열하고 기계로 옮긴 후 고압에서 금형에 주입합니다.
3. 응고:금속이 완전히 응고될 때까지 압력을 유지합니다.
4. 방출:금형을 열고 이젝터 핀을 사용하여 부품을 제거합니다.
5. 트리밍:게이트, 플래시 등 여분의 재료를 제거합니다.
6. 후처리:필요한 경우 가공, 페인팅 또는 조립을 수행하십시오.

• 부품 형상, 크기 및 복잡성
• 재료 특성(융점, 유동성, 수축률)
• 기계 사양(클램핑력, 압반 크기)
• 게이팅 및 러너 시스템 설계
• 냉각 및 가열 채널
• 배출 시스템 효율성
• 가스가 갇히는 것을 방지하기 위한 환기
• 표면 마감 요구 사항
• 공차 및 치수 정확도
• 생산량 기대

벽 두께는 다이캐스팅 공정에 큰 영향을 미칩니다. 벽이 얇을수록 냉각 속도가 빨라지고 사이클 시간이 단축되지만 결함을 방지하려면 주입 매개변수를 정밀하게 제어해야 합니다. 벽 두께가 고르지 않으면 냉각 속도 차이로 인해 뒤틀림이나 잔류 응력이 발생할 수 있습니다. 균형 잡힌 벽 두께는 부품 강도를 향상시키고 재료 사용량을 줄이며 전반적인 품질을 향상시킵니다.

압력은 부품 품질에 직접적인 영향을 미칩니다. 압력이 충분하지 않으면 충전이 불완전하거나 구조가 약해지거나 표면이 다공성일 수 있습니다. 과도한 압력은 플래시 형성 및 금형 마모 가속화로 이어질 수 있습니다. 고품질 주조를 위해서는 최적의 압력 선택이 중요합니다.