다이캐스팅은 표면이 거친 부품을 생산하는 경우가 많습니다. 이러한 표면을 개선하기 위해 제조업체는 여러 가지 주조 표면 마감 옵션을 사용합니다. 잔여물을 제거하기 위한 기계 가공, 정확도 향상을 위한 연삭, 매끄럽고 반짝이는 표면을 위한 연마 등을 사용합니다.

전기 도금은 반짝이는 금속 코팅을 추가하여 녹을 방지하고 더 멋지게 보이도록 합니다. 파우더 코팅은 컬러 파우더를 분사하여 단단하게 구워 강력한 마감 처리를 합니다. 아노다이징은 알루미늄 부품을 매우 견고하게 만들고 녹이 슬지 않도록 합니다. 페인팅은 색상을 추가하고 부품을 보호합니다. 폴리싱은 부품을 매끄럽고 윤기 있게 만듭니다.

이 글에서는 주물의 품질과 외관을 향상시키는 다양한 표면 마감 옵션에 대해 자세히 알아보세요.

표면 마감 옵션

A. 기계적 마감 방법

제조업체는 기계식 마감 방법을 사용합니다. 이러한 방법은 주조 부품의 치수 정확도와 품질을 높이는 데 도움이 됩니다. 금속 잔여물을 제거하고 표면을 매끄럽게 하며 최종 부품의 특징을 개선합니다.

1. 가공

가공 공정에는 절삭 공구가 포함됩니다. 이러한 도구는 재료를 제거하여 공작물의 모양을 만드는 데 사용됩니다. 일반적인 가공 방법은 다음과 같습니다:

• 선회: 제조업체는 절삭 공구를 사용하여 주조 부품을 회전시키면서 여분의 금속을 절단합니다. 이 방법은 원통형 부품에 적합합니다. 치수 정확도 ±0.05mm를 얻는 데 도움이 됩니다.
• 밀링: 회전 커터는 부품을 고정된 상태로 유지할 때 재료를 제거합니다. 밀링으로 매우 거친 형상을 만들 수 있으며 최대 ±0.02mm의 정확도를 얻을 수 있습니다.
• 드릴링: 드릴 머신을 사용하여 부품에 구멍을 뚫을 수 있습니다. 일반적으로 드릴 비트는 직경 0.5mm의 작은 구멍을 만들 수 있습니다. 이러한 구멍 공차 범위는 크기에 따라 ±0.05mm에서 ±0.1mm입니다.
• 지루함: 보링 공정은 기존 구멍을 확장하는 데 적합합니다. 0.01mm의 미세한 정확도를 제공합니다.
• 셰이핑 및 계획: 이 기술은 직선 절단 작업을 수행하고 평평한 표면을 만드는 데 사용됩니다. 약 ±0.1mm의 정확도를 제공합니다.

도구 재료:

도구 선택은 주조되는 금속과 마감 표준에 따라 달라집니다. 다음을 선택할 수 있습니다. 고속 강철 (HSS) 연질 금속용. 최대 30~40m/min의 절삭 속도를 제공합니다. 카바이드 공구는 단단하고 거친 소재에 적합한 옵션입니다. 이 공구는 150-300m/min의 속도를 제공합니다.

도구 마모와 그 영향:

장시간 반복 사용으로 인해 공구가 자주 마모됩니다. 공구에 결함이 있으면 표면이 거칠어지고 치수가 부정확해집니다. 또한 결함의 위험도 증가합니다. 따라서 이러한 영향을 방지하려면 적절한 공구 관리가 중요합니다.

2. 그라인딩

연삭은 마감 기술입니다. 연마 휠을 사용하여 부품의 표면을 매끄럽게 만듭니다. 다양하고 효과적인 연마 방법에는 다음이 포함됩니다:

• 표면 연삭:

평평한 표면을 제공하고 ±0.001mm의 공차를 달성할 수 있습니다. 이 이미지는 수평 스핀들과 왕복 테이블을 사용한 표면 연삭 공정을 보여줍니다. 여기서 표면 연삭은 두 가지 유형으로 분류됩니다:

1. 트래버스 연삭: 연삭 휠이 표면을 가로질러 좌우로 이동합니다.
2. 플 런지 그라인딩: 휠이 재료로 똑바로 내려갑니다.

• 원통형 연삭: 제조업체는 원통형 모양의 부품에 이 방법을 사용하여 ±0.002mm의 미세한 공차를 얻습니다.
• 센터리스 연삭: 이 방법은 정확한 원형 공작물을 만드는 데 이상적입니다. 0.001mm의 엄격한 공차를 달성합니다.
• 크립 피드 연삭: 제조업체는 이 기술을 사용하여 더 단단한 재료의 깊은 절단 부위에서 잔여물을 제거합니다. 이를 통해 ±0.002mm의 허용 오차를 얻을 수 있습니다.

연마제:

연마재는 일종의 거친 재료입니다. 실제로 연삭 중에 절단하거나 문지르는 데 사용되며 연삭되는 금속에 따라 다릅니다. 예를 들어 제조업체는 그릿 크기가 60-120인 강철에 산화알루미늄을 사용합니다. 더 단단한 재료(세라믹)의 경우 그릿 크기가 120-240인 실리콘 카바이드를 사용합니다.

냉각수:

절삭유는 열 손상으로부터 부품을 보호하는 데 중요합니다. 절삭유는 부품과 연삭 휠의 온도를 제어합니다. 또한 절삭유는 윤활을 제공하고 칩을 쉽게 제거할 수 있도록 하여 휠 마모를 줄여줍니다. 일반적인 냉각수 유형에는 수용성 오일과 합성 냉각수가 있습니다.

3. 연마

다이캐스터는 연마 방법을 사용하여 최종 제품 표면을 개선합니다. 이러한 방법을 통해 부품에 광택과 미적 매력을 더하고 수명을 늘릴 수 있습니다. 연마의 유형은 다음과 같습니다:

• 버핑: 이 공정에서는 2000~4000RPM 범위의 버핑 휠을 사용합니다. 캔버스 또는 펠트 소재로 제작됩니다. 제조업체는 이 휠로 표면을 매끄럽게 만듭니다. 그들은 종종 추가 마무리를 위해 연마 및 비연마 방법을 적용합니다.
• 화학적 연마:

이 방법에서는 회전하는 도구(우레탄 볼)가 공작물의 표면을 매끄럽게 만듭니다. 이 도구는 스프링 지지대를 통해 압력을 가합니다. 제조업체는 공구 아래에 슬러리를 흘려보냅니다. 이 슬러리는 화학적 및 기계적 작용을 통해 표면을 연마합니다.

• 랩핑: 래핑은 미세 연마재(다이아몬드 페이스트)를 사용합니다. 이 공정은 더 매끄러운 표면을 제공합니다. 고정밀 부품에 사용하여 0.01µm보다 더 낮은 RA 값으로 마감 처리할 수 있습니다.
• 연마: 호닝 방식은 실린더 보어와 같은 내부 표면 마감에 효과적입니다. 연마석을 사용합니다. 이를 통해 잔여물을 제거하고 정확하고 매끄러운 마감을 제공합니다. 호닝은 재료에 따라 ±0.01mm에서 ±0.02mm 정도의 허용 오차를 제공합니다.

B. 화학적 마감 방법

화학적 에칭

화학적 에칭은 에칭제를 사용하여 부품에서 특정 영역을 제거합니다. 예를 들어 제조업체는 구리에는 염화철을, 강철에는 질산을 사용합니다. 이 기술은 전자 제품(PCB)과 장식용 부품의 복잡한 금속 디자인에 사용됩니다. 에칭 깊이는 금속과 노출 시간에 따라 0.01~0.5mm까지 다양합니다.

화학 밀링

화학적 밀링은 다음을 통해 재료의 제어된 양을 제거합니다. 화학적 에칭. 재료 제거는 구성 요소에 필요한 것에 따라 0.1에서 2mm까지 다양합니다.

또한 기계 도구 없이도 복잡한 모양을 만들 수 있으므로 기계 도구가 필요하지 않습니다. 이 방법은 항공 우주 및 자동차 산업에 사용할 수 있습니다.

피클

산 세척은 산화물, 스케일, 녹을 제거하여 금속 표면을 깨끗하게 합니다. 산성 용액에 담그는 방법을 사용합니다. 예를 들어 염산이나 황산 등이 있습니다.

산 세척은 0.05~0.3mm의 깊이로 세척할 수 있습니다. 하지만 사용하는 산과 담그는 시간에 따라 달라집니다. 이 프로세스는 전기 도금, 도장 또는 용접을 위해 금속 표면을 준비하는 데 사용할 수 있습니다.

C. 코팅 및 도금 방법

1. 페인팅

페인팅에는 여러 유형의 코팅이 사용됩니다. 예를 들어 솔벤트 기반, 수성, 파우더 코팅 등이 있습니다. 도장 전에는 접착력을 높이기 위해 적절한 표면 준비와 청결(95% 이상)이 중요합니다. 여기에는 탈지 및 인산염 처리도 포함됩니다.

스프레이 페인팅, 딥 코팅 또는 정전기 스프레이를 사용하여 부품을 칠할 수 있습니다. 재료 유형과 마감 요구 사항에 따라 사용하세요.

2. 도금

도금이란 전기 도금과 무전해 도금을 통해 금속에 코팅을 입히는 공정을 말합니다. 특히 전기 도금은 크롬, 니켈 또는 금과 같은 금속을 전기분해하여 도금합니다. 반면 무전해 도금은 외부 전류 없이도 균일한 코팅을 제공합니다.

도금의 두께 범위는 0.005~0.25mm입니다. 녹과 마모를 방지하고 자동차 및 전자 제품과 같은 산업에 장식적인 마감을 제공합니다.

3. 파우더 코팅

파우더 코팅은 음전하를 띤 파우더를 사용하여 접지된 공작물에 도포합니다. 제조업체는 160°C~200°C의 온도에서 제품을 가열합니다. 이렇게 하면 파우더가 매끄러운 마감을 형성합니다.

파우더 코팅은 오래 지속되고 부식을 방지하며 친환경적입니다. 자동차 부품, 가전제품, 가구 등에 적합합니다.

고급 표면 마감 기술

1. 레이저 연마

레이저 연마는 적층 가공된 금속 표면을 개선합니다. 레이어별로 단일 트랙을 생성하여 표면 마감을 개선하고 거칠기를 줄입니다.

가우스 레이저 빔이 특정 방향으로 스캔합니다. 재료 층을 녹이고 매끄럽게 만듭니다. 이 레이저 스폿은 일관성을 위해 0.1~0.5mm의 해치 간격으로 겹쳐집니다.

레이저 연마는 고에너지 레이저 빔을 사용하여 표면층을 액화 및 재고형화합니다. 최대 ±0.1µm의 정확도를 제공합니다. 이 공정은 의료용 임플란트, 항공우주 부품 및 정밀 광학 장치와 같이 거친 모양과 장치에 적합합니다.

전기 화학 연마

전기화학적 연마(ECP)는 전기를 사용합니다. 80-95%의 내식성을 가진 금속 부품의 표면을 매끄럽게 다듬고 개선합니다.

이 과정은 역전기도금과 비슷합니다. 제조업체는 금속을 추가하는 대신 얇은 층을 제거하기 때문입니다. 따라서 고광택 마감을 얻을 수 있습니다.

ECP는 의료 기기, 터빈 블레이드, 항공우주 부품에 이상적입니다.

초음파 마감

초음파 마감은 고주파 음파를 사용합니다. 이 음파는 연마 입자와 액체 금속으로 이루어진 슬러리에 진동을 일으킵니다. 진동은 연마 입자를 교반하여 부품 표면에 충격을 가합니다. 이렇게 하면 금속이 제거되고 더 높은 연마 결과를 얻을 수 있습니다.

초음파 처리는 최대 0.1-0.3 µm의 표면 마감을 얻을 수 있습니다. 복잡한 형태의 디버링, 연마 및 오염 물질 제거에 효과적입니다.

캐스팅 결함: 원인, 유형 및 예방

1. 다공성

다공성은 작은 구멍이나 빈 공간처럼 보입니다. 금속 내부에 형성되어 금속을 약화시킵니다. 발생 이유는 다음과 같습니다:

• 용융 금속의 부적절한 취급
• 환경적 요인
• 곰팡이 관련 문제(오래되거나 손상된 경우)

가스 다공성:

가스 다공성은 응고 중에 발생합니다. 수소, 질소 또는 산소와 같은 가스가 금속에 들어가거나 금속과 혼합됩니다. 이러한 가스는 내부에 축적되어 기포를 형성합니다. 예를 들어 알루미늄의 수소는 660°C에서 0.69cm³/100g의 용해도를 나타냅니다. 금속이 고체가 되면 용해도는 0.034cm³/100g으로 감소합니다.

모래 다공성:

모래 다공성은 모래 주조 공정에서 발생합니다. 금형에서 나오는 일부 모래 입자나 가스가 용융 금속과 혼합됩니다.

예방:

제조업체는 아르곤으로 가스를 제거하거나 진공 상태에서 금속을 녹여 갇힌 가스를 제거합니다.

모래 다공성을 방지하려면 투과성이 낮은 고운 입자의 모래를 사용하는 것이 중요합니다. 또한 모래 몰드에 수분을 공급해야 합니다. 이러한 단계를 통해 결함을 3~5%까지 줄일 수 있습니다.

2. 수축

금속이 고체가 되면 고르지 않게 수축하여 내부에 수축 다공성이라는 빈 공간을 남깁니다. 이는 일반적인 문제이며 다음에서 자주 발생합니다. 알루미늄 다이캐스팅. 이 합금은 부피 기준으로 최대 6.6%까지 수축할 수 있습니다. 다음과 같은 다양한 요인이 수축에 영향을 미칩니다:

• 냉각 속도
• 금속 유형
• 캐스팅 디자인

예를 들어, 알루미늄의 냉각 속도가 높으면(30°C/min) 균열이 발생합니다. 반면 5°C/min은 균일한 구조를 보장합니다.

예방

수축을 방지하기 위해 응고 중에 피더를 사용하여 용융 금속을 추가할 수 있습니다. 또한 주입 온도를 일정하게 유지하세요. 예를 들어 알루미늄의 경우 650-700°C입니다. 균일한 금형을 설계합니다. 또한 두꺼운 부분에는 냉각을 적용합니다. 이러한 냉각은 응고 과정을 가속화하고 수축을 최소화합니다.

이 이미지는 수축 다공성을 보여줍니다. 이는 가압 응고 중에 감소합니다. 실험 섹션과 시뮬레이션 섹션의 차이를 확인할 수 있습니다. 색상 눈금은 전체 수축 다공성 수준을 나타냅니다. 예를 들어 파란색은 0, 강조 표시된 녹색 섹션은 약 40~50, 빨간색 수축 공동은 100% 수축을 나타냅니다.

3. 거친 표면

거친 표면은 결함을 의미합니다. 이 문제는 주조 부품의 모양과 성능에 영향을 미칩니다. 다음과 같은 이유로 형성됩니다:

• 금형 거칠기: 고르지 않은 금형 표면은 종종 다음과 같은 이유로 금형 거칠기를 유발합니다. 거친 모래 입자. 예를 들어, AFS GFN이 50 미만인 금형은 표면이 매우 거칠어집니다.
• 모래 내포물: 제조업체가 용융 금속을 모래 주형에 부을 때 여러 개의 느슨한 모래 입자가 용융 금속에 달라붙어 표면 마감에 영향을 미칩니다.
• 침식: 용융 금속의 속도가 2m/s보다 빠르면 침식이 발생합니다.

표면 거칠기:

프로파일로미터와 같은 도구를 사용하여 표면 거칠기를 측정할 수 있습니다. 모래 주조 부품의 평균 거칠기(Ra)는 일반적으로 6-25 µm 사이입니다. 반면 광택 처리된 부품의 경우 0.4~0.8µm 범위입니다.

그러나 모래 주조 부품의 Rz(높이 변화가 큰 거칠기)는 50µm 이상에서 변동합니다.

예방

금형 품질을 개선하고 입자가 고운 모래(예: AFS GFN >60)를 사용합니다. 매끄러운 내화 코팅을 적용합니다. 또한 붓는 속도를 1.5~2m/s로 조절하여 침식을 줄입니다. 마지막으로 연마 또는 연마 방법을 사용할 수 있습니다.

표면 마감 옵션 선택 시 고려 사항

표에 나와 있는 것처럼 올바른 표면 마감 옵션은 여러 요인에 따라 달라집니다. 예를 들어 비용, 재료 호환성, 원하는 마감 품질, 생산량 등이 있습니다. 현명하게 선택하여 투자를 정당화하세요.

결론:

제조된 부품은 표면이 거칠어 수정이 필요한 경우가 많습니다. 거친 표면은 다공성, 수축 또는 금형 마모와 같은 결함 문제로 인해 발생할 수도 있습니다. 어쨌든 여러 가지 표면 마감 옵션을 사용하여 이러한 문제를 해결할 수 있습니다. 이러한 방법에는 연삭, 기계 가공, 연마 또는 코팅이 포함됩니다. 기술 선택은 거친 표면을 미세한 마감으로 바꾸는 방법이나 애플리케이션의 용도에 따라 달라집니다.