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고압 다이캐스팅의 일반적인 제조 결함

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고압 다이캐스팅

고압 다이캐스팅의 일반적인 제조 결함

고압 다이 캐스팅 (HPDC)는 정밀도와 표면 마감이 우수한 복잡한 부품을 만드는 제조 공정입니다. 하지만 이 공정은 품질, 내구성 및 최종 제품의 기능을 저해할 수 있는 다양한 결함이 발생하기 쉽습니다. 따라서 결함을 식별, 분석, 완화하여 효율성을 달성해야 합니다. 이 외에도 제품 낭비를 최소화하고 무결성을 유지할 수 있습니다.

따라서 이 문서에서는 가장 일반적인 고압 다이캐스팅 (HPDC) 다이캐스트 결함에 대해 설명합니다. 또한 결함의 원인과 결함을 최소화하거나 제거하기 위한 솔루션에 대해서도 설명합니다.

고압 다이캐스팅이란 무엇인가요?

용융 알루미늄, 마그네슘 또는 아연 합금을 고압으로 강철 금형(다이)에 주입합니다. 이 다이캐스팅의 금형을 우리는 다이캐스팅 금형 또는 고압 다이캐스팅 몰d. 이 공정은 복잡한 부품의 대량 생산, 뛰어난 치수 정확도 및 표면 마감에 도움이 됩니다. 그러나 고압 및 고속 조건으로 인해 부적절한 기계 설정, 재료 특성 또는 금형 설계 결함으로 인해 결함이 발생할 수 있습니다.

결함 형성에 영향을 미치는 주요 공정 파라미터

다음은 고압 다이캐스팅 과정에서 결함을 유발하는 주요 매개변수입니다;

고압 다이캐스팅의 작업 공정

고압 다이캐스팅 공정에서는 용융 금속을 강철 금형에 고압으로 주입하여 금속 부품을 제조합니다. 이 방법을 사용하면 빠른 공정으로 정밀하고 강력한 기계적 성능과 아름다운 표면을 모두 갖춘 복잡한 물체를 만들 수 있습니다.

일반적인 고압 다이 다이캐스팅 결함의 20가지 유형.

고압 다이캐스팅 결함의 근본 원인은 공정 파라미터 불량, 재료 품질 불량 또는 최적의 다이 설계가 아닐 수 있습니다. 다음은 15가지 일반적인 결함, 문제의 근본 원인 및 가능한 해결 방법입니다.

1. 다공성

기계적 강도와 내구성을 떨어뜨리는 주물 내부의 작은 공극, 구멍 또는 기포를 다공성이라고 합니다. 이러한 공극은 부품의 강도와 기계적 하중을 견디는 능력을 저하시킬 수 있습니다. 따라서 미관을 위해 표면 근처에 다공성이 있으면 문제를 일으킬 수 있으며, 내부 다공성은 스트레스를 받으면 고장으로 이어질 수 있습니다.

원인:

예방 및 솔루션

2. 콜드 셧다운(불완전 융합)

두 금속 흐름이 제대로 융합되지 않으면 주물 표면에 약한 선이나 이음새로 콜드 셧이 나타납니다. 구조적 무결성이 약화되고 기계적 스트레스를 받으면 균열이 생길 수 있습니다. 콜드 셧은 함께 흐르는 용융 금속이 이음새로 결합하지 못하는 경우에 발생합니다.

원인:

예방 및 솔루션:

3. 수축 결함

수축 결함은 응고 과정에서 금속이 수축할 때 형성되어 금속 내부에 남게 됩니다. 이러한 결함은 주물의 밀도와 강도를 감소시키기 때문에 주물은 파손 및 기계적 고장이 발생하기 쉽습니다. 수축은 일반적으로 주물의 두꺼운 영역에서 응고가 진행되는 과정에서 주물과 함께 발생합니다.

원인:

예방 및 솔루션:

4. 물집

응고 과정에서 팽창하는 공기 또는 용존 가스로 인해 주조 표면이 상승합니다. 또한 표면 마감에 영향을 미쳐 나중에 부품을 가공하거나 코팅할 때 껍질이 벗겨지거나 벗겨질 수 있습니다. 기포를 당연하게 생각하면 압력이나 스트레스를 받으면 부품이 고장날 수 있습니다.

원인:

예방 및 솔루션:

5. 오실행 및 짧은 충전

불완전한 주조는 용융 금속이 완전히 충전되기 전에 응고되어 발생합니다. 이로 인해 구조가 취약하여 사용할 수 없는 부품이 생성됩니다. 이 결함은 부품의 치수 정확도와 기능을 저하시키기 때문에 매우 중요합니다.

원인:

예방 및 솔루션:

6. 플래시

부품의 분리 선에 있는 금속의 얇은 선인 다이 캐비티에 스며든 과도한 금속을 말합니다. 제거하지 않으면 부품의 최종 조립 또는 가공 중에 문제를 일으킬 수 있습니다. 극단적인 경우에는 다이 마모를 나타내 낭비와 생산 중단 시간을 증가시킬 수 있습니다.

원인:

예방 및 솔루션:

7. 다이 접착 및 납땜

금형 표면의 용융 금속 납땜은 배출을 어렵게 만들고 표면 마감에도 영향을 미칩니다. 주조물과 다이가 손상되어 유지보수 시간과 비용이 증가할 수 있습니다. 특히 알루미늄 및 마그네슘 다이캐스팅은 강철 다이와 금속의 반응성 때문에 달라붙고 납땜하는 경향이 있습니다.

원인:

예방 및 솔루션:

8. 균열(고온 및 저온 균열)

Fracture occurs on the casting surface or internally as cracks, destroying the integrity of the completed component. Strong thermal stress can cause hot cracks during solidification, and cold cracks may result after cooling, as may be due to residual stress or mishandling. Undesired defects can significantly deteriorate the casting’s durability and may result in mechanical or thermal cycling failure. In load-bearing components, cracks are particularly a problem because structural integrity is important.

원인:

예방 및 솔루션:

9. 표면 주름 및 랩

이러한 불규칙하고 겹치는 금속 주름은 주조 표면에 나타나며(주름 또는 랩), 금속 흐름이 고르지 않거나 완전히 채워지기 전에 부분적으로 응고되는 데 그 원인이 있습니다. 또한 이러한 결함은 주물의 미적 외관을 손상시키고 기계적 관점에서 잠재적인 고장 지점이 됩니다. 공정에 방해가 되는 표면 주름으로 인해 추가 가공, 도장 또는 코팅 공정이 불가능할 수 있습니다. 이는 결국 비용이 많이 드는 재작업 또는 불량 공정으로 이어질 수 있습니다.

원인:

예방 및 솔루션:

10. 산화물 포함

알루미늄 산화물, 산화 마그네슘 또는 기타 오염 물질과 같은 불순물이 용융 금속에 갇히면 비금속 내포물로 용융 금속에 갇히게 됩니다. 이는 주물을 약화시키고 부서지기 쉬운 부분을 만듭니다. 이 외에도 주물을 약화시키고 골절의 위험을 초래합니다. 심한 경우 표면 마감에 결함이 발생하여 항공우주 및 자동차 부품과 같이 최고의 정밀도와 강도를 필요로 하는 분야에 적합하지 않은 제품이 될 수 있습니다.

원인:

예방 및 솔루션:

11. 불완전 캐스팅(쇼트 샷)

금형 캐비티가 채워지지 않으면 숏샷이 되어 피처가 누락되거나 가장자리가 고르지 않거나 구성품의 형태가 제대로 형성되지 않습니다. 그러나 이러한 결함은 필요한 사양과 기계적 특성의 부적합으로 인해 주물을 사용할 수 없게 만듭니다. 금속 흐름이 제한되는 얇은 단면 영역에서 숏샷이 발생하여 구조가 약하거나 불완전한 경우가 종종 있습니다. 정밀 부품은 적절한 기능과 조립에 필요한 치수 정확도 때문에 이 문제에 대한 좋은 해결책이 될 수 있습니다.

원인:

예방 및 솔루션:

12. 침식 결함

침식 결함은 고속으로 용융된 금속이 마모, 느슨한 표면, 균열이 발생할 가능성이 있는 금형의 특정 부위에 지속적으로 부딪혀 발생하는 결함입니다. 이로 인해 치수 불일치가 발생하여 주물이 연화되고 금형 수명이 짧아집니다. 이러한 침식으로 인해 주물에 구멍이나 충치가 발생하여 더 이상 사용할 수 없게 될 수도 있습니다. 특히 이 결함은 금형 마모가 심해지는 장시간 생산 작업의 경우 심각한 문제가 됩니다.

원인:

예방 및 솔루션:

13. 열 확인

열 검사는 반복적인 가열 및 냉각 주기로 인해 금형 표면에 작은 균열이 생기는 상황을 말합니다. 시간이 지남에 따라 이러한 미세 균열은 커지고 표면이 거칠어지고 고장 가능성이 높아져 주조 품질에 영향을 미칠 수 있습니다. 열 검사는 금형의 수명을 단축하고 수명을 감소시키며 지속적인 유지보수로 인한 생산 중단 시간을 증가시킵니다. 이 원인은 온도 변동이 심하고 열 관리가 제대로 이루어지지 않는 다이캐스팅 공정에서 더 흔하게 발생합니다.

원인:

예방 및 솔루션:

14. 뒤틀림(왜곡)

냉각 불규칙성, 내부 응력 또는 금형 설계 불량으로 인해 주물이 구부러지거나 휘어지면 치수 정확도를 충족하지 못해 조립이 불가능한 부품이 만들어집니다. 뒤틀림은 특히 다양한 냉각 속도로 인한 차등 수축이 발생하는 얇은 벽이나 대형 부품에 치명적입니다. 자동차나 항공우주와 같은 고정밀 산업에서는 뒤틀린 부품이 불량품이 되어 결국 많은 재료가 낭비되고 생산 비용이 많이 듭니다.

원인:

예방 및 솔루션:

15. 난기류 결함

그럼에도 불구하고 용융 금속이 금형 캐비티를 채우는 곳에서는 난류와 불규칙한 흐름 패턴을 유도합니다. 재료 내에 갇힌 공기는 금속 분배를 방해합니다. 이러한 결함은 표면 결함이나 다공성 또는 내부 공극으로 형성되어 주조품의 구조적 무결성을 약화시킬 수 있습니다. 산화로 인해 약화되고 열화되어 파손될 수 있는 몇 군데에서 더 약화됩니다.

원인:

예방 및 솔루션:

16. Drop

낙하는 불완전한 부품 및 기타 낙하 결함 등 다양한 결함으로 인해 발생할 수 있으며, 금형 또는 고형화 금속의 접촉 손실로 인해 손실된 부품으로 정의됩니다. 특히 중요한 애플리케이션에서 크랙 결함은 주조 무결성 약화 및 성능 저하로 이어집니다.

원인:

예방 및 솔루션:

17. Dross

용융 금속이 산화되면 드로스 결함이라고 하는 결함이 발생하고 그 결과 주물이 오염됩니다. 이러한 강도의 감소와 외관의 악화로 인해 이러한 결함은 나중에 기계적 고장의 잠재적 원인이 될 수 있습니다.

원인:

예방 및 솔루션:

18. 뜨거운 눈물

주물에 존재하는 잔류 응력은 불균형한 냉각 구배로 인해 형성되는 균열로 인해 핫 티어를 발생시킵니다. 이러한 결함은 특히 하중이 가해지는 애플리케이션에서 구조적 약점을 형성합니다.

원인:

예방 및 솔루션:

19. 핀 구멍

핀홀은 밀도를 낮추고 기계적 특성을 저하시키는 주물에 내장된 작은 가스 터널을 말합니다. 이러한 결함이 형성되면 밀폐된 설비 내에서 누출이 발생합니다.

원인:

예방 및 솔루션:

20. 절단 및 세척

The mold surface develops damage along with weakened structures when high-speed molten metal removes part of the mold creating “cut and wash” type defects.

원인:

예방 및 솔루션:

결함 원인 솔루션
다공성 환기 불량, 빠른 속도. 환기를 개선하고 진공청소기를 사용하세요.
콜드 셧다운 낮은 온도, 느린 충전. 온도를 높이고 게이팅을 최적화하세요.
수축 두꺼운 섹션, 균일하지 않은 냉각. 냉각을 최적화하고 라이저를 사용하세요.
물집 습기, 가스 제거 불량. 금속 디가스, 다이 온도 제어.
잘못된 실행 낮은 온도, 느린 주입. 압력을 높이고 온도를 최적화하세요.
플래시 고압, 마모된 다이. 압력을 최적화하고 다이를 유지합니다.
납땜 고온, 코팅 불량. 다이 코팅을 사용하고 온도를 제어합니다.
균열 빠른 냉각, 열악한 합금. 냉각을 최적화하고 디자인을 수정하세요.
주름/랩 낮은 온도, 느린 충전. 윤활을 개선하고 속도를 높입니다.
슬래그 포함 오염된 합금, 산화. 깨끗한 금속을 사용하여 여과 성능을 개선하세요.
쇼트 샷 저기압, 조기 응고. 속도를 높이고 게이팅을 정리하세요.
난기류 빠른 속도, 열악한 게이팅. 속도를 최적화하고 게이팅을 개선하세요.
침식 고속, 열악한 다이 소재. 경화된 다이를 사용하고 속도를 줄입니다.
열 확인 열 스트레스, 냉각 불량. 내열성 금형을 사용하고 냉각을 최적화하세요.
뒤틀림 고르지 않은 냉각, 스트레스. 냉각을 최적화하고 디자인을 수정하세요.
드롭 윤활 불량, 금속 풀림 현상 윤활 개선, 속도 조절 및 금형 최적화
Dross 산화, 난기류, 불순물 난류 감소, 깨끗한 금속 사용, 플럭싱 향상
뜨거운 눈물 고르지 않은 냉각, 높은 스트레스 냉각 최적화, 합금 정제, 금형 개선
핀 구멍 가스 포획, 습도 가스 배출 개선, 습도 감소, 환기 강화
절단 및 세척 빠른 속도, 약한 곰팡이 게이팅 최적화, 속도 제어, 금형 강화

고압 다이 캐스팅 결함 방지를 위한 핵심 요소

고압 다이 캐스팅 결함 최소화를 위한 주요 포인트

결함을 줄이고 고품질 주조를 달성하기 위해 제조업체는 다음 사항을 고려해야 합니다.

1. 프로세스 매개변수 최적화

2. 금속 품질 개선

3. 금형 및 금형 설계 개선

4. 금형 및 장비 유지 관리

5. 스마트 기술

3. 결함 감소를 위한 고급 기술

다음은 고압 다이캐스팅에서 결함을 줄이기 위한 몇 가지 고급 기술입니다;

3.1. 진공 보조 다이 캐스팅

고급 진공 보조 다이캐스팅 기술에는 금속 충전보다 더 일찍 금형 캐비티에서 갇힌 공기와 가스를 제거하는 것이 포함됩니다. 이 방법을 사용하면 다공성을 크게 줄이거나 줄이고, 주조 강도를 높이거나 개선하며, 마감 처리를 [개선]할 수 있습니다. 금형 내부의 저압 환경에서 용융 금속은 난류와 결함을 최소화하면서 캐비티 내부로 원활하게 흐릅니다. 다음과 같은 이점을 제공합니다.

3.2. 실시간 프로세스 모니터링

첨단 센서와 AI 기반 품질 관리 시스템을 광범위하게 사용하여 공정 매개변수를 동적으로 조정하여 생산 결함을 제거합니다. 실시간으로 이루어지는 모니터링에는 온도 센서, 압력 센서 및 변화를 감지하는 이미징 시스템을 사용하여 프로세스를 모니터링하는 것이 포함됩니다.

AI 알고리즘이 데이터를 분석하고 결함이 발생하지 않도록 즉시 자동 조정이 이루어집니다. 이 프로세스의 다양한 이점은 다음과 같습니다:

3.3. 향상된 다이 설계 및 시뮬레이션

제조업체는 CAE 소프트웨어를 통해 생산 전에 금속 흐름을 시뮬레이션하고 최적화할 수 있습니다. 잠재적인 결함 위치를 예측하면 엔지니어는 게이트 및 러너 설계를 수정하여 오작동, 콜드 셧, 다공성 등의 일반적인 문제를 방지할 수 있습니다. 최신 시뮬레이션 툴을 사용하여 다이캐스팅 파라미터의 가상 테스트를 수행할 수 있으며 시행착오 비용을 줄일 수 있습니다. 다음과 같은 이점이 있습니다;

결론

핵심 요구 사항 고압 다이캐스팅 는 이러한 고압 다이캐스팅 결함을 이해하고 제어하여 원재료 소비를 최대한 줄이면서 프레스에서 고품질의 부품을 생산하는 시장입니다. 제조업체는 다공성, 콜드 셧, 수축, 블리스터, 오실행 및 플래시를 해결하여 생산성을 높이고 비용을 절감할 수 있습니다.

진공 다이캐스팅, 실시간 모니터링, 다이 설계 개선과 같은 첨단 기술은 다이캐스팅 기계의 신뢰성과 효율성을 더욱 향상시킬 수 있습니다. 다이캐스팅 산업은 재료와 공정 최적화를 지속적으로 발전시키고 있습니다. 또한 더 높은 정밀도, 더 나은 지속 가능성, 무결점 제조에도 영향을 미칩니다.

자주 묻는 질문(FAQ)

  1. 고압 다이캐스팅에서 가장 흔한 결함은 무엇인가요?

고압 다이캐스팅에서 가장 흔히 발생하는 결함은 다공성, 콜드 셧, 수축, 블리스터, 오실행, 플래시, 다이 고착 및 납땜입니다. 이러한 결함으로 인해 최종 제품의 기계적 강도, 외관 및 기능이 손실될 수 있습니다.

  1. 다이캐스팅의 다공성을 줄이기 위해 어떤 방법을 사용할 수 있나요?

환기 및 진공 개선, 사출 속도와 난류의 균형 조정, 용융 및 금형 온도 유지, 탈기된 용융 금속 사용 등을 통해 다공성을 최소화할 수 있습니다.

  1. 플래시로 인해 고압 다이캐스팅이 발생하는 이유는 무엇인가요?

플래시가 발생하는 경우의 특징은 과도한 사출 압력, 마모된 다이 또는 잘못 정렬된 다이, 불충분한 클램핑 력으로 인해 발생합니다. 적절한 다이 유지 보수와 함께 장비를 올바르게 보정하면 플래시를 방지할 수 있습니다.

  1. 금형 온도가 주조 결함에 어떤 영향을 미칩니까?

금형 온도에 결함이 있으면 저온에서 여러 가지 결함이 발생하여 콜드 셧이 발생할 수 있습니다. 또한 납땜, 기포 및 다공성 증가를 유발하는 오실행과 고온의 원인이 되기도 합니다. 최적의 금형 온도는 원활한 금속 흐름과 균일한 응고로 이어집니다.

  1. 진공 다이캐스팅을 사용하여 결함을 줄이는 방법은 무엇입니까?

진공 지원 다이 캐스팅 는 금형 캐비티에서 공기와 가스를 제거하여 다공성을 크게 줄이고 금속 흐름을 개선합니다. 주조 품질과 구조적 무결성을 개선하고 전반적인 제품 내구성을 향상시킵니다.

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