알루미늄 다이캐스팅은 모터 하우징을 만드는 데 흔히 사용되는 기술입니다. 어떤 설계 복잡성 수준도 극복할 수 있을 만큼 효율적입니다. 공정은 알루미늄을 녹는점까지 가열하여 금형에 삽입하는 것으로 시작됩니다. 알루미늄으로 제작된 모터 하우징은 평균보다 무게가 적고 수명이 길며 열전도율이 뛰어납니다.

다이캐스팅 공정에서 적합한 합금을 사용하여 이 제품을 만드는 방법과 그 응용 및 이점에 대해 알아보세요.

모터 하우징용 알루미늄 다이캐스팅의 이점

모터 하우징용 알루미늄 다이캐스팅은 이상적인 공정입니다. 부품에 강렬한 열을 견딜 수 있는 실제 강도와 내구성을 부여하기 때문입니다.

A380, ADC12, A356과 같은 합금은 모터 하우징에 사용하기에 가장 적합한 소재입니다. 그 이유는 합금 A380의 인장 강도가 310MPa에 달하기 때문입니다. 이는 무거운 하중을 견딜 수 있음을 의미합니다.

한편, ADC12는 96-105W/m-K의 열전도율을 가지고 있기 때문에 선호되는 또 다른 옵션입니다. 이는 일반적으로 열 방출에 도움이 됩니다.

반면 A356은 최고 품질의 부품을 제공할 뿐만 아니라 최대 7%의 연신율을 달성할 수 있습니다. 이는 충격에 더 잘 견딜 수 있음을 의미합니다. 연신율은 열처리 조건에 따라 달라집니다.

이러한 모든 기능을 갖춘 알루미늄 하우징은 자동차, 항공우주 및 산업 분야에서 완벽한 선택이 될 수 있습니다.

성능 지표

가벼움:

알루미늄으로 작업할 때는 부품의 경량화 기능이 있습니다. 예를 들어, 이 부품은 주철보다 60% 더 무겁습니다. 이는 모터 하우징을 다루고 운반하기가 쉽다는 것을 보여줍니다.

높은 정밀도:

다이캐스팅은 제품 프로파일을 효율적으로 처리하고 변형을 만들지 않습니다. 따라서 기본적으로 +/- 0.05mm의 엄격한 허용 오차를 달성하는 데 좋은 옵션입니다.

열 전도성:

모터는 작동 중에 과도한 열을 발생시킵니다. 그렇기 때문에 일반적으로 알루미늄이 모터 하우징에 더 잘 작동하는 이유입니다. 열 전도성. 부품을 시원하게 유지합니다. 예를 들어 알루미늄 합금 A356은 열전도율이 150W/m-K입니다.

전기 전도도:

특정 모터 설계에는 우수한 전기 전도성이 필요합니다. 따라서 알루미늄도 이러한 특성에 적합합니다.

피로 강도:

그러나 모터 하우징의 소재는 반복적인 응력에도 파손되지 않고 견딜 수 있어야 합니다. 이를 위해 A380과 같은 합금은 필요한 내구성을 제공하고 오래 지속되기 때문에 적합합니다.

비용 분석

총 소유 비용:

다이캐스팅의 초기 툴링 비용은 장기적인 사용으로 인해 저렴해집니다. 또한 알루미늄은 강철만큼 비용이 많이 들지 않으며 주조 공정에서 낭비를 줄일 수 있습니다.

다른 방법과의 비교:

공정이 단순하고 단계가 적기 때문에 다른 주조 및 가공 방법보다 비용이 적게 듭니다.

환경 영향

다이캐스팅 공정은 남는 자재를 재사용하는 프로젝트입니다. 알루미늄은 100% 재활용이 가능하고 환경에 큰 영향을 미치지 않기 때문입니다. 게다가 가벼운 무게 덕분에 에너지 사용량이 적어 25%의 연료 사용량을 절약할 수 있습니다.

알루미늄 다이캐스팅 모터 하우징의 설계 고려 사항

FEA 및 시뮬레이션

유한 요소 분석 처리는 컴퓨터 시뮬레이션을 사용합니다. 이를 통해 설계를 개선하고 제조 전에 예상되는 결함을 경고합니다. 예를 들어 응력 지점, 열 흐름 등이 있습니다. 모터 하우징이 효율적으로 작동하도록 합니다.

스트레스/스트레인 분석:

응력 저항의 경우 시뮬레이션을 통해 제조업체는 균열이 발생하기 쉬운 강화 부위까지 약점을 파악할 수 있습니다. 또한 A380 합금을 사용하면 약 150~200MPa의 응력을 처리하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이는 일반적으로 자동차 엔진 부품과 같은 수준입니다.

열 분석:

시뮬레이션은 냉각 구조를 설계하면서 열 이동 능력을 파악합니다. 모터 하우징은 과도한 열을 방출하지 않고 150°C 미만을 유지해야 하기 때문입니다.

결함 감소:

시뮬레이션 도구는 공기 다공성과 같은 결함 가능성을 약 30~50%까지 제거하는 데 도움이 됩니다.

게이팅 및 러너 시스템 설계

게이팅 시스템은 용융 금속이 금형 쪽으로 흘러가는 통로 역할을 합니다. 게이팅 시스템의 배치 기술은 출력물의 품질과 강도에 영향을 미칩니다.

흐름 속도:

몰드는 2~5초 이내에 균일하게 채워야 합니다. 시간이 지나치게 길면 공기가 유입될 가능성이 높아집니다. 이로 인해 다공성(작은 구멍)이 발생합니다.

게이트 유형:

• 탭 게이트: 두께가 2~5mm로 크고 무거운 부품에 적합합니다.
• 핀 게이트: 핀 게이트의 폭은 1~3mm입니다. 모터 하우징 커버와 같이 벽이 얇은 부품에 사용할 수 있습니다.
• 오버플로 게이트: 불순물을 포집할 수 있습니다. 이 게이트는 또한 표면 마감을 20%까지 개선합니다.

난기류 제어:

러너를 좋은 방식으로 설계하면 강하고 매끄러운 부품을 제공합니다. 다공성을 최대 20-30%까지 줄입니다.

다이 디자인 세부 정보

금형은 다이캐스팅에서 중요한 구성 요소입니다. 금형은 용융된 금속을 최종 부품으로 성형합니다. 금형 설계 기술은 생산량에 큰 영향을 미칩니다. 예를 들어 금형의 슬라이드와 코어는 냉각 핀과 같은 특정 기능을 만듭니다. 하지만 3~5층이 추가되면 가격이 10~15%까지 올라갑니다.

마찬가지로 이젝터 핀을 10~15mm 간격으로 배치하여 공간을 확보하면 공정 중에 부품이 구부러지는 것을 방지할 수 있습니다.

냉각 채널에 대해 말하자면, 폭이 5~10mm 정도여야 합니다. 냉각 시간이 단축되면 생산 속도가 빨라지기 때문입니다.

열 관리

주조 중에는 과열을 막기 위해 효과적인 열 관리가 중요합니다. 예를 들어 금형 설계에 방열판과 핀을 사용하면 부품의 과도한 열이 빠져나갈 수 있는 충분한 표면(50-70%)을 만들 수 있습니다.

이 외에도 온도가 낮은 냉각 채널(20~30°C)을 사용해야 합니다.

또한 수냉식 금형은 600°C에서 200°C로 빠르게 냉각되며 1~2분도 걸리지 않습니다. 따라서 사이클과 생산 효율성이 더욱 향상됩니다.

알루미늄 다이캐스팅 모터 하우징의 제조 공정

다음과 같은 프로세스에서 알루미늄 다이캐스팅 모터 하우징의 부품은 견고하고 명시된 마감 처리가 되어 있습니다. 이는 고압 용융 합금 사출을 사용한 결과입니다.

주조기는 피스톤과 샷 슬리브를 사용하여 가열된 금속을 금형에 공급합니다. 반면 플래튼은 고정 도구로 작동합니다. 토글 클램프가 이를 단단히 고정합니다.

또한 제조업체는 가스/오일 어큐뮬레이터를 통해 주조에 필요한 압력을 가하여 공정을 원활하게 합니다.

다이캐스팅 기계 유형

핫 챔버 머신:

핫 챔버 다이캐스팅은 녹는점이 높지 않은 합금에 적합합니다. 예를 들어 아연이나 납이 이에 해당합니다. 알루미늄과 같이 녹는점이 높은 금속은 기계 장비를 손상시킬 수 있기 때문입니다.

핫 챔버 공정의 경우 제조업체는 금속을 가열된 챔버에 보관합니다. 여기서 금속을 금형에 직접 붓습니다.

콜드 챔버 머신:

이 기계는 중간에서 높은 융점 합금을 주조하는 데 이상적입니다. 예를 들어 알루미늄, 구리, 티타늄 등이 있습니다. 이 기술을 사용하는 동안 제조업체는 별도의 챔버를 사용하여 선택한 합금을 녹입니다. 그런 다음 국자를 사용하여 금형으로 옮깁니다. 이 기계는 10-175 MPa 사출 압력에서 작동합니다. 따라서 액체 금속이 해당 영역 내부에 고르게 퍼집니다.

클램핑 력 및 사이클 시간:

그러나 이 기계는 1,000~5,000kN의 클램핑력을 사용하여 금형을 단단히 닫습니다. 사출, 냉각, 배출을 포함한 각 사이클이 완료되는 데 30~120초가 걸리지 않습니다. 이는 부품 크기와 복잡성에 따라 달라집니다.

용융 금속 준비

• 녹이기: 이 단계는 용광로에서 알루미늄을 680-750°C로 가열하는 과정입니다. 과도한 산화를 방지하고 유동성을 유지하기 위해 이 온도를 벗어나지 않아야 합니다.
• 가스 제거: 이 과정은 용융 합금을 멈추고 공기 중의 수소를 흡수하는 데 중요한 역할을 합니다. 그 결과 다공성이 발생합니다. 이를 위해 가스 제거는 주로 수소가스를 제거합니다. 따라서 다공성을 방지하고 주조를 더 강하게 만듭니다.
• 필터링: 금속에는 산화물이나 비금속 입자와 같은 불순물이 존재합니다. 이는 주물을 약화시킵니다. 세라믹 필터를 사용하여 불순물을 제거할 수 있습니다. 불순물을 제거하면 금속이 더 순수해지고(15-25%) 매끄러운 마감 처리가 가능합니다.

다이 온도 제어

금형 온도 관리는 결함을 제거하고 더 나은 부품을 만들기 위해 필요합니다. 예를 들어 금형 내부의 냉각 채널은 물이나 오일을 순환시킵니다. 뒤틀림과 수축을 방지하고 금속을 균일하게 냉각시킵니다.

마찬가지로 발열체는 특정 곰팡이가 따뜻해야하는 필요성을 충족시킵니다. 따라서 온도를 안정시키고 균열을 방지합니다.

또한 온도 제어 시스템은 금형 온도를 약 150-250°C로 유지합니다. 콜드 셧이나 과도한 수축을 줄여줍니다.

다이캐스팅 자동화

로봇 처리:

로봇 통합은 전체 사이클 시간을 단축하는 데 도움이 됩니다(10-20%). 로봇이 용융부터 최종 제품까지 모든 작업을 처리하기 때문입니다. 즉, 오류 발생 가능성이 적고 결과물이 더 효율적입니다.

자동 다이 스프레이:

금형에 윤활제를 고르게 도포하려면 자동화가 도움이 됩니다. 숨겨진 부분까지 분사하여 수명을 15-30% 연장합니다.

알루미늄 다이캐스팅 모터 하우징의 품질 관리 및 테스트

비파괴 검사(NDT)

펄스 에코 방법:

트랜스듀서는 초음파를 하우징으로 전송합니다. 이 파동은 결함을 통과하지 못하면 결함에서 반사됩니다. 금속의 결함을 나타내는 부품에 거의 초점을 맞춥니다.

전송 방법을 통해:

이 기술을 사용하는 동안 주물 양쪽에 있는 두 개의 트랜스듀서에서 인력을 배치합니다. 결함이 있으면 파도가 통과하지 못하거나 약해집니다.

검사 기법

엑스레이 검사:

이러한 검사는 다공성이나 수축과 같은 내부 주조 결함을 분석합니다. 이러한 결함은 실제 성능을 저하시킬 수 있습니다. 예를 들어 초음파 검사는 고주파 음파를 통해 숨겨진 균열을 찾아냅니다. 한편 염료 침투 검사는 특정 염료로 표면 결함을 찾아내는 데 도움이 됩니다.

통계적 프로세스 제어(SPC)

SPC와 같은 기계에 부착된 자동화 센서는 압력, 열, 냉각 속도, 사이클 타임을 실시간으로 파악합니다. 더 나은 출력을 위해 즉시 파라미터를 조정할 수 있습니다. 또한 결함을 20~40%까지 줄이고 재료 낭비를 줄이는 데 도움이 됩니다. 각 배치의 품질에 일관성을 제공합니다.

야금 평가

• 미세 구조 분석: 내구성을 위해 실제 입자 형성과 금속 분포를 인식하는 데 도움이 됩니다.
• 규정 준수 확인: 이 프로세스를 통해 하우징이 기계적 강도에 대한 ASTM B85 표준을 충족하는지 확인합니다.

알루미늄 다이캐스팅 모터 하우징을 사용하는 응용 분야 및 산업

자동차:

알루미늄 모터 하우징은 전기 자동차(EV) 모터에 사용됩니다. 알루미늄 모터 하우징은 더 적은 무게로 효율적으로 작동합니다. 또한 열 관리가 개선되고 배터리가 더 오래 지속됩니다.

항공우주 및 드론:

드론 추진 시스템의 하우징은 극한의 온도와 진동에 영향을 받지 않습니다. 원활하게 작동합니다.

산업 기계:

많은 로봇 팔, 컨베이어 벨트, 자동화 시스템에는 모터 하우징이 사용됩니다. 이는 구조적 무결성을 제공하고 일정한 성능을 위해 열을 발산하기 때문입니다.

재생 에너지:

이 주물은 다양한 기상 조건에서 풍력 터빈과 태양 추적 시스템의 모터 효율을 유지하는 데 도움이 됩니다.

의료 장비:

모터 하우징은 의료 장비에서 점점 더 수요가 증가하고 있습니다. 정밀한 설계, 컴팩트한 크기, 내구성 때문이죠.

결론:

알루미늄 다이캐스팅 모터 하우징의 가장 중요한 장점은 강도, 내구성, 뛰어난 방열성입니다. 그렇기 때문에 가벼운 무게로 에너지 효율을 향상시키는 모터 부품에 가장 적합한 소재입니다. 또한 합금과 기술의 개선으로 더욱 강력하고 효율적이며 친환경적인 솔루션으로 발전하고 있습니다.