건축 산업은 지속 가능성, 정밀성, 내구성, 비용 효율성에 대한 요구가 끊임없이 진화하는 분야인 만큼 새로운 기술과 소재가 끊임없이 도입되고 있습니다. 아연 다이캐스팅은 잘 알려지지 않았지만 전 세계에 크게 기여하는 매우 중요한 제조 공정 중 하나입니다. 아연 다이캐스팅 는 자동차 및 전자 분야에서 그렇게 알려져 있지만, 많은 이점으로 인해 건축 및 건설 산업에서의 사용이 더욱 분명해지고 있습니다.

이 기사에서는 아연 다이캐스팅, 건축 산업에서 아연 다이캐스팅 응용 분야의 요구 사항 충족, 다른 제조 방법과 비교하여 장점, 장단점 및 아연 다이캐스팅 공정의 미래에 대해 자세히 살펴봅니다.

아연 다이캐스팅이란 무엇인가요?

아연 다이캐스팅은 용융된 아연을 강철 주형인 다이('다이'는 거짓말을 뜻하는 속어이기도 함)에 고압으로 밀어 넣는 정밀 제조 공정입니다. 다이가 열리고 응고되면 부품이 배출되어 매우 정확하고 반복 가능하며 복잡한 금속 부품이 생산됩니다.

Zamak 3, Zamak 5, ZA-8은 강도, 유동성, 내식성 및 우수한 치수 안정성으로 인해 다이캐스팅에 사용되는 아연 합금입니다. 아연의 특성은 복잡한 형상을 가진 중소형 금속 부품 제조에 사용하기에 적합합니다.

왜 건축에 아연 다이캐스팅이 필요한가?

건축 산업에서 이미지화되는 소재와 부품은 강하고 내구성이 뛰어나며 경제적이고 미적 감각이 뛰어나야 합니다. 아연 다이캐스팅이 이러한 기준을 충족하는 방법에는 여러 가지가 있습니다:

1. 구조적 신뢰성:

인장 강도와 연성은 아연 합금이 하중을 견디거나 건설의 고정밀 응용 분야에 사용하기에 좋은 균형을 제공합니다.

2. 디자인 유연성:

가공을 최소화하거나 아예 하지 않고도 얇은 벽과 미세한 디테일이 있는 복잡한 모양과 같은 형상을 제작할 수 있습니다.

3. 내식성:

이러한 아연 성분은 자연적으로 환경 열화를 방지하여 실내 및 실외 건축 자재에 적합합니다.

4. 표면 마감 품질:

아연 다이캐스트는 표면 마감이 매끄러워 그대로 두어도 되거나 페인트, 코팅 및 도금이 잘 부착되는 후처리가 거의 필요하지 않습니다.

5. 경제적 실행 가능성

아연은 녹는점이 약 420°C로 낮아 에너지 소비가 적고 강철 금형의 수명이 길어 단위당 비용을 낮추면서 많은 양을 생산할 수 있습니다.

건축 산업에서 아연 다이캐스팅의 역사

초기 시작

아연 다이캐스팅은 낮은 녹는점과 완벽한 유동성으로 인해 20세기 초부터 사용되어 왔으며, 이 공정에 완벽한 소재입니다. 다이캐스팅 기술이 처음 발견된 산업은 자동차 및 전자 제품이었지만 아연은 1900년대 중반부터 건축 산업에서 사용하기 좋은 재료로 인식되기 시작했습니다.

20세기 중반

1940년대와 1950년대에 문 하드웨어, 창문 잠금장치, 환기 시스템 등 아연 다이캐스트 부품이 주거용 및 상업용 건물에 널리 보급되었습니다. 아연의 부식 경향과 강도는 실외 건물에 사용하기에 이상적이었습니다.

20세기 후반

1970년대와 1980년대에 아연 다이캐스팅은 기능뿐만 아니라 장식용으로도 건축 부품에 광범위하게 사용되었습니다. 재활용성과 비용 효율성이 뛰어난 이 제품은 지속 가능한 건축 자재라는 트렌드에 잘 맞았습니다. 다이캐스팅 기계의 발전으로 더 빠르고 정밀하게 생산할 수 있게 되었습니다.

21세기

아연 다이캐스팅은 오늘날의 현대 건축에 필수적입니다. 3D 프린팅과 자동화 기계 등으로 생산성이 향상되어 이제 건축 부품은 더욱 맞춤화되고 환경 친화적이 되었습니다. 아연은 유럽에서 너무 흔한 독성 금속 중 하나이지만, 강하고 내구성이 뛰어나며 지속 가능하기 때문에 하드웨어, 지붕, 배수 및 환기 시스템에 여전히 널리 사용되고 있습니다.

아연을 이상적으로 만드는 다이캐스팅 특성

아연 다이캐스팅의 산업 수준으로 들어가기 전에 이러한 재료가 다이캐스팅에 선택되는 이유를 알아야합니다:

1. 녹는점(~420°C)이 낮습니다: 에너지 소비를 줄이고, 생산 주기를 단축하며, 공구 수명을 늘립니다.
2. 높은 유동성: 얇은 벽과 디테일한 지오메트리를 캐스팅할 수 있습니다.
3. 뛰어난 강도: 부피가 크지 않으면서도 무게 대비 강도가 매우 높습니다.
4. 표면 마감: 표면 마감이 우수하여 후처리 요구 사항이 줄어들고 도금 또는 도장이 가능합니다.
5. 아연의 장수: 아연은 부식되지 않으므로 제품의 수명이 길어집니다.
6. 환경 친화적: 아연은 100% 재활용이 가능하며 우수한 순환 제조를 지원합니다.

아연 다이캐스팅 공정: 단계별

제조업체, 엔지니어 또는 학생이 이 고성능 제조 방법이 어떻게 작동하는지 이해하려면 단계별 공정을 이해하는 것이 중요합니다. 아연 다이캐스팅 공정의 각 단계에 대한 전체 단계별 설명은 아래에 나와 있습니다.

1단계: 금형(다이) 설계 및 제작

목적: 최종 제품의 모양을 정의하는 데 사용되는 정밀한 도구(금형)를 제작하는 데 사용됩니다.

• CAD 모델링:  먼저, 엔지니어가 CAD(컴퓨터 지원 설계) 소프트웨어를 사용하여 구성 요소를 3D로 설계합니다.
• 도구 제작: 설계에 따르면 강철 금형(다이)의 두 반쪽, 즉 커버와 이젝터 다이가 가공됩니다.
• 냉각 및 배출 채널: 러너, 통풍구, 냉각 라인, 배출 핀은 금속 흐름 및 부품 제거와 관련된 다이의 일부입니다.

참고:  경화된 공구강은 금형을 만들고, 금형은 마모되어 수십만에서 수백만 개의 부품을 생산합니다.

2. 아연 합금 준비하기

목적: 아연 합금이 올바른 구성과 온도에 있는지 확인합니다.

• 아연 합금 선택: 자막 3, 자막 5, ZA 8의 공통 합금은 각각 강도, 유동성, 내식성을 기준으로 선택됩니다.
• 녹기: 아연은 약 380~420°C(716~788°F)의 용광로에서 녹습니다.
• 온도 모니터링: 합금이 안정된 온도로 유지되지 않으면 품질을 유지할 수 없고 결함이 발생할 수 있습니다.

3단계: 다이캐스팅 기계 설정

목적: 빠르고 정확한 작업을 위해 기계에서 준비하세요.

아연 다이캐스팅 기계의 유형은 크게 두 가지입니다:

1. 핫 챔버 기계(아연에 가장 일반적)

• 또한 사출 시스템은 용융 아연에 잠기게 됩니다.
• 아연은 녹는점이 낮기 때문에 더 빠르고 에너지 효율이 높습니다.

2. 콜드 챔버 머신

• 잎을 가열하고 용융 금속으로 별도의 챔버에 넣습니다.
• 알루미늄이나 마그네슘과 같은 금속에 더 일반적입니다.

아연 다이캐스팅은 속도와 단순성을 위해 일반적으로 핫 챔버를 사용합니다.

4단계: 사출(다이 채우기)

목적: 고압에서 용융 아연으로 금형 캐비티를 채우는 데 사용됩니다.

• 클램핑: 누출을 방지하기 위해 다이 반쪽은 강한 힘으로 고정되어 있습니다.
• 주입: 용융 아연은 플런저에 의해 다이 캐비티로 강제(1,500~25,000psi)로 주입됩니다.
• 시간 채우기: 밀리초 만에 캐비티를 채울 수 있어 정밀도가 매우 높을 뿐만 아니라 다공성도 최소화할 수 있습니다.

결과: 이렇게 복잡한 디테일이 있는 용융 아연을 성형하면 정확한 금형 모양을 얻을 수 있습니다.

5단계: 냉각 및 응고

목적: 아연이 녹을 때 고체 부품이 될 수 있도록 합니다.

• 냉각 시간:  일반적으로 부품의 크기와 벽 두께에 따라 1~10초가 소요됩니다.
• 내부 냉각: 응고는 다이의 수로를 통해 이루어집니다.
• 열 관리: 적절히 냉각하면 수축, 뒤틀림 또는 내부 스트레스를 방지할 수 있습니다.

이 단계는 부품이 균일하게 경화되고 치수가 유지되는지 확인하는 단계입니다.

6단계: 다이 개봉 및 배출

목적: 이를 통해 주조 부품을 다이에서 안전하게 제거할 수 있습니다.

• 다이가 열립니다: 파트가 식으면 파트가 두 개의 반으로 분리됩니다.
• 배출 핀: 고형화된 주물을 다이 캐비티에서 기계적으로 밀어냅니다.
• 자동 제거:  대량 작업의 경우 로봇이나 컨베이어를 통해 부품을 수집할 수 있습니다.

배출이 원활하지 않으면 부품이나 금형이 손상될 수 있으므로 타이밍과 금형 설계가 중요합니다.

7단계: 트리밍 및 디플래싱하기

목적: 캐스팅에서 여분의 재료(플래시)가 없는지 확인합니다.

플래시: 다이 분리선이나 통풍구로 누출되는 얇은 성격의 과도한 금속.

트리밍 방법:

• 기계적 전단
• 진동 텀블링
• 엄격한 공차를 위한 CNC 가공

자동 프레스 트리밍: 일관성을 위해 대량 배치 및 속도에 자주 사용됩니다.

그런 다음 최종 부품은 치수 사양과 미적 기준을 충족해야 하며 이 단계를 통해 이를 보장할 수 있습니다.

8단계: 표면 마무리(선택 사항)

목적: 따라서 외관을 개선하거나 내식성 또는 기능을 향상시킬 수 있습니다.

마감 유형:

• 폴리싱 또는 버핑
• 파우더 코팅 또는 페인팅
• 전기 도금(크롬, 니켈, 황동)
• 아노다이징(합금 호환성용)
• 텍스처링 또는 인그레이빙

아연 다이캐스팅은 주조 표면이 매끄럽기 때문에 마감 처리가 특히 적합합니다.

9단계: 품질 관리 및 검사

목적: 이는 부품이 필요한 모든 미적 및 기술적 품질을 충족하는지 확인하기 위한 것입니다.

• 차원 검사: 캘리퍼스, 마이크로미터 또는 좌표 측정기(CMM)를 사용합니다.
• 표면 검사: 다공성, 균열, 변색과 같은 결함을 육안으로 확인합니다.
• 성능 테스트: 강도, 내식성 또는 스트레스 테스트일 수 있습니다.

아연 다이캐스팅의 응용 분야를 위한 건축 산업

아연 다이캐스팅은 사용되는 부품을 제조할 때 다양한 이점이 있기 때문에 건설 및 건축 분야에서는 아연 다이캐스팅의 역할이 매우 중요합니다. 그러나 이러한 부품은 일반적으로 강도, 내구성 및 미적 매력에 따라 가격이 책정되며, 일부 부품은 기능에 따라, 다른 부품은 외관에 따라 가치가 평가됩니다. 다음은 건설업에서 아연 다이캐스팅이 사용되는 주요 분야입니다:

1. 아키텍처 하드웨어

문 손잡이, 창문 잠금장치, 경첩, 래치, 브래킷과 같은 건축용 하드웨어에서 파생된 아연 다이캐스팅은 가장 일반적인 건축용 하드웨어 유형 중 하나입니다. 주거용 및 상업용 건물의 경우 이러한 구성 요소는 기능성과 미적 측면에서 매우 중요합니다. 아연은 정밀하고 복잡한 모양을 만들 수 있기 때문에 제조업체는 복잡한 디자인을 제작할 수 있으며, 이는 장식용 하드웨어에 가장 적합합니다. 또한 아연의 내식성은 이러한 부품이 혹독한 실외 조건에서도 수명을 다할 수 있도록 보장합니다.

애플리케이션 구축 시 이점:

• 높은 중량 대비 강도 비율
• 손쉬운 마무리(도금, 도장)
• 내식성으로 인한 긴 수명

2. 빌딩 피팅 및 패스너

필수적인 건물 부속품과 패스너도 아연 다이캐스팅으로 제조됩니다. 여기에는 나사, 볼트, 너트, 클립 등이 포함됩니다. 아연은 녹이 슬지 않고 부식에 강하기 때문에 실외 및 실내용으로 자연스러운 선택입니다. 아연 다이캐스트 패스너는 벽, 창문 및 지붕의 요소를 고정할 때 신뢰할 수 있는 구성 요소이며 시공 시 다루기 쉽습니다.

주요 혜택:

• 뛰어난 내식성(실외 사용 시)
• 복잡한 모양을 위한 우수한 유동성
• 대량 생산에 적합한 경제성

3. 배수 시스템

아연 다이캐스팅은 건축 산업에서 배수구, 홈통, 배수구 덮개와 같은 배수 시스템을 제조할 때 가끔 사용됩니다. 아연은 물 부식에 대한 저항성이 우수하고 시간이 지나도 모양이 유지되기 때문에 이러한 용도에 적합한 소재입니다. 아연의 강도와 다이캐스팅의 정밀성 덕분에 배수 시스템의 작동에 필요한 부품을 단단히 고정하고 효율적으로 물의 흐름을 관리하는 데 필요한 주조 부품을 제작할 수 있습니다.

아연이 효과가 좋은 이유는?

• 습한 환경에서의 내식성
• 오래 지속되는 내구성
• 복잡한 디자인을 만들기 위한 디자인 기능의 세부 사항

4. 루핑 및 환기 구성 요소

지붕 플래싱, 환풍기 커버, 배수관 등 여러 지붕 및 환기 부품도 아연으로 제작됩니다. 금속의 자연적인 내후성과 다양한 환경 조건에서 견딜 수 있는 능력 덕분에 비, 바람, 온도 변화에 노출되기 쉬운 외부에서 사용되는 건물 구성 요소에 완벽한 선택이 될 수 있습니다. 대부분의 경우 이러한 부품은 건물 구조에 완전히 통합되도록 설계되어야 하며, 주조 공정에서 허용하는 정밀도는 일반적으로 상당히 높습니다.

루핑에 사용되는 이유는 무엇인가요?

• 장기적인 성능을 위한 내후성
• 장기적으로 온전한 상태를 유지할 수 있는 기능
• 미적 다양성을 바탕으로 기능적이고 장식적인 작품이 가능합니다.

5. 에너지 효율적이고 지속 가능한 빌딩 솔루션

에너지 효율적인 건축이 점점 더 중요해지면서 아연 다이캐스팅은 이에 기여하고 있습니다. 또한 아연은 재활용성이 뛰어나 제조업체가 스크랩 및 기타 여분의 재료를 재활용할 수 있어 낭비를 방지하고 원재료의 필요성을 줄일 수 있습니다. 또한 아연은 내구성이 뛰어난 소재이기 때문에 모든 부품의 수명이 길어 교체 및 유지보수가 덜 필요하므로 건물 수명 기간 동안 비용을 절감하는 데에도 기여합니다.

지속 가능성 혜택:

• 아연은 100% 재활용이 가능하여 환경에 미치는 영향을 줄이고 수명이 길기 때문에 상대적으로 자주 교체할 필요가 없습니다.
• 공정에서 금속이 완전히 증발하기 때문에 다른 금속에 비해 에너지 효율이 매우 높은 생산 공정입니다.

6. 건물의 장식 구성 요소

아연 다이캐스팅은 메달, 장식용 특징, 가구 하드웨어 및 맞춤형 건축 디자인을 포함한 장식 부품뿐만 아니라 다른 기능성 하드웨어도 생산합니다. 이러한 요소는 종종 건물의 내부와 외부의 외관을 향상시킬 뿐만 아니라 강도와 유용성을 제공합니다. 주조 공정을 통해 디자이너는 매우 섬세하고 시각적으로 매력적인 제품을 디자인할 수 있으며, 사용에도 견딜 수 있습니다.

미적 및 기능적 품질:

• 사용자 지정 모양을 위한 디자인 유연성
• 내구성이 뛰어나 실내 및 실외에 모두 적합
• 따라서 건축 스타일에 맞게 도금이나 도장으로 쉽게 마무리하거나 제작자에게 넘길 수 있습니다.

다른 방식에 비해 아연 다이캐스팅의 장점

따라서 이 비교는 아연 다이캐스팅이 건물의 소형 금속 부품에 가장 적합한 옵션인 이유를 설명합니다.

지속 가능성 및 환경 영향

아연 재활용은 전적으로 가능합니다. 그러나 아연 다이캐스트 제품 중 90% 이상은 상당한 물성 저하 없이 회수하여 재사용할 수 있습니다. 실제로 이는 친환경 건축 관행과 친환경 인증(LEED, BREEAM 등)에 대한 전 세계 건설 업계의 추세와도 일치합니다.

또한 아연은 녹는점이 상대적으로 낮아 알루미늄이나 강철 생산에 비해 에너지 소비를 줄이면서 광물 자원을 보다 효율적으로 처리할 수 있어 탄소 발자국을 줄일 수 있습니다.

도전 과제 및 고려 사항

아연 다이캐스팅에는 여러 가지 장점이 있지만 주의해야 할 몇 가지 단점이 있습니다:

컴포넌트 크기 제한: 아연 다이캐스팅에는 중소형 부품이 가장 적합합니다. 매우 큰 부품의 경우 알루미늄 또는 다른 소재가 더 실용적일 수 있습니다.

툴링 비용: 소규모 생산의 경우 강철 금형의 첫 번째 비용이 과도할 수 있습니다.

내열성: 아연 합금은 녹는점이 낮고 고온 애플리케이션에 적합하지 않기 때문에 일부 환경에서는 적합하지 않습니다.

하지만 이러한 문제는 관련 사례의 이점에 비하면 미미한 수준입니다.

미래의 잠재력과 혁신

디지털 설계 도구, 스마트 빌딩, 건설 산업의 모듈식 구조에 따라 반복성과 맞춤화가 가능한 금속 부품에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 이러한 발전으로 아연 다이캐스팅은 이러한 요구를 충족하는 데 유리한 위치에 서게 되었습니다.

• 3D 프린팅 다이 인서트를 통한 툴링 시간 및 비용 절감과 관련이 있습니다.
• 시뮬레이션 기반 다이 설계: 품질 개선 및 결함 감소.
• 하이브리드 머티리얼: 아연을 폴리머 또는 세라믹과 결합하여 성능을 향상시킵니다.
• 스마트 빌딩: 스마트 빌딩 기술을 위한 아연 다이캐스트 부품에 내장된 센서 및 전자 장치.

또한 조립식 및 오프사이트 건설을 선호하는 추세는 아연 다이캐스팅의 강점인 대형화에 부합하는 방향입니다, 고정밀 제조.

결론

아연 다이캐스팅은 건축 산업에서 활용도가 낮지만 매우 가치 있는 기술입니다. 따라서 건축 하드웨어부터 전기 인클로저, 장식 부품에 이르기까지 상당한 관심이 있는 수많은 응용 분야에 적합한 강도, 정밀성, 미학, 지속 가능성 등이 균형을 이루고 있습니다. 아연 다이캐스팅은 과거와 현재 모두에서 중요한 역할을 하고 있으며, 오늘날 건축 설계 및 건설 부문 전반에서 지속 가능성과 비용 효율성의 중요성이 커지고 있는 점을 고려할 때 아연 다이캐스팅이 건축의 미래에서 더욱 큰 역할을 할 것이라는 데는 의심의 여지가 없습니다. 품질이나 환경 기준 측면에서 타협하지 않고 모든 최신 요구 사항을 충족할 수 있기 때문에 건축업자, 건축가 및 제조업체에게 현명한 선택이 될 것입니다.

자주 묻는 질문 

1. 아연이 다이캐스팅에 적합한 금속인 이유는 무엇인가요?

아연이 다이캐스팅에 이상적인 이유는 유동성이 뛰어나고 녹는점이 낮으며 강도가 높고 표면 조도가 좋기 때문입니다. 또한 아연은 완전히 재활용이 가능하고 내식성이 뛰어나며 비용 효율적이고 친환경적입니다.

2. 아연 다이캐스팅은 어떤 산업에서 사용되나요?

아연 다이캐스팅은 정밀성, 내구성, 내식성으로 인해 자동차, 전자, 건설 및 가전 산업에서 트림, 하우징, 커넥터 및 하드웨어와 같은 부품 생산에 널리 사용됩니다.

3. 아연 다이캐스트 부품은 재활용할 수 있나요?

예, 아연 다이캐스트 부품은 재활용 가능한 100%입니다. 스크랩 및 결함이 있는 부품을 재용해 재료 품질 저하 없이 재사용할 수 있어 환경적으로도 유용하고 비용 효율적입니다.