다이캐스팅 품질 관리에서는 모든 단계를 신중하게 점검합니다. 먼저 A380 또는 AZ91D와 같은 올바른 소재를 확인합니다. 부품을 만드는 동안 녹은 금속이 얼마나 뜨거운지(알루미늄의 경우 750~950°F), 제조업체가 금형에 얼마나 세게 밀어 넣는지(2,000~10,000psi) 관찰합니다. 부품을 깨뜨리지 않고 내부를 살펴보기 위해 엑스레이 또는 초음파 테스트를 사용합니다. 그런 다음 도구를 사용하여 부품을 측정합니다. 약 0.005인치 이내입니다. 마지막으로 외부에서 금속이 잘 결합되지 않은 선(콜드 셧)이나 균열과 같은 문제가 있는지 살펴봅니다.

이 문서에서는 다이캐스팅의 일반적인 결함과 그 원인을 간단한 설명과 함께 설명합니다. 이러한 문제가 어떻게 발생하고 다이캐스팅 품질에 미치는 영향을 이해합니다.

다이캐스팅의 결함 유형

1. 다공성

일반적으로 다공성 결함은 주조 중에 금속 내부에 작은 구멍이나 틈이 생겨서 발생합니다. 일반적으로 다공성 결함에는 두 가지 유형이 있습니다:

• 가스 다공성
• 수축 다공성

 가스 다공성

가스 다공성은 용융 금속이 응고되는 동안 어떤 종류의 가스나 공기가 용융 금속에 갇힐 때 발생합니다. 예를 들어 질소(N₂) 또는 산소(O₂)가 이에 해당합니다.

이러한 가스는 주조 공정 중에 갇히게 됩니다. 이미지에서 볼 수 있듯이 (a)는 공기가 슬리브에 들어가 용융된 알루미늄(Al 용융물)과 혼합되는 과정을 보여줍니다.

(b) 다이캐스터는 슬리브의 공기를 대체하기 위해 산소를 추가하여 2Al(L) + 3/2O₂(g) → 2Al₂O₃의 반응을 일으킵니다. (c) 이 반응은 진공을 형성하여 공기 포획을 줄입니다. 또한 재료의 품질도 향상됩니다.

수축 다공성

부품이 단단해지면 수축 다공성이 발생할 가능성이 있습니다. 이는 금형이 불완전하게 채워져 틈이 생기기 때문에 자주 발생합니다.

또한 고르지 않은 냉각 속도와 응고 패턴도 수축을 유발하는 주요 요인입니다.

또한 냉각 속도가 느리면 수축 간격이 더 커지는 경우도 있습니다. 금속이 고르지 않게 냉각되어 뒤틀림이나 균열이 발생하기 때문입니다.

다공성 표준:

• 두께가 2% 미만인 작은 구멍이 있는 부품을 수용할 수 있습니다.
• 다공성이 직경 0.5mm 미만인 경우 구조용 부품에 적합합니다.
• 초당 5~10°C의 냉각 속도를 유지하세요. 이렇게 하면 응고 중 다공성을 방지하는 데 도움이 됩니다.

2. 수축: 금속이 냉각될 때 일어나는 일

수축 은 금속이 털갈이 상태일 때 자유롭게 팽창하고 냉각되면 수축하기 때문에 발생합니다. 냉각 흐름이 빠르면 더 많이 수축합니다. 상당한 수축이 일어나기 전에 조기 응고가 일어나기 때문입니다. 이 문제는 또한 어떤 종류의 금속을 사용하는지에 따라 달라집니다.

예를 들어 알루미늄 금속의 경우 수축률은 약 1.6%-2.5%인 반면, 강철의 경우 0.5%-1.5%일 수 있습니다. 그러나 다른 합금이나 환경적 요인이 수축률에 영향을 미칠 수 있습니다.

치수 축소

치수 수축은 전체 금속을 더 작은 크기로 줄입니다. 이는 냉각 중 재료 수축으로 인해 발생합니다. 예를 들어 100mm 길이의 금속 막대를 생산할 경우 98mm로 줄어들 수 있습니다. 이는 2%가 줄어든다는 의미입니다. 이러한 종류의 수축은 제조 정밀도에도 영향을 미칠 수 있습니다.

체적 수축

액체 상태의 금속이 고체가 되면서 내부를 끌어당기는 현상입니다. 이로 인해 불필요한 공간이나 빈 공간이 생깁니다. 이러한 문제를 체적 수축이라고 합니다. 공극은 스펀지의 공기 주머니처럼 보입니다. 이는 부품의 강도에 영향을 미치고 외부 모양을 크게 바꾸지 않으면서 구조를 약화시킵니다.

수축에 대한 표준:

• 수축 가능성을 없애기 위해 금형을 적절히 채울 수 있는 충분한 샷 중량을 측정합니다.
• 부품이 최소한의 간격으로 정확한 크기와 모양으로 구성되어 있는지 확인합니다.
• 허용 가능한 냉각 속도(초당 5-15°C)를 적용합니다. 왜곡을 방지할 수 있습니다.
• 대부분의 애플리케이션은 표준 한계를 충족하기 위해 부피가 0.3% 미만인 수축을 고려합니다.

3. 표면 거칠기

표면 거칠기는 거친 상태이든 매끄러운 상태이든 부품 표면의 상태입니다. 제조업체는 Ra(평균 거칠기) 및 Rz(거칠기 깊이) 같은 파라미터를 사용하여 표면의 수준을 결정합니다. 예를 들어, 대부분의 부품은 용도에 따라 1.6~6.3µm 사이의 Ra 값으로 허용됩니다.

부품의 표면 불량은 금형 마모, 통풍, 공기 유입 등 여러 가지 원인으로 인해 발생합니다. 때때로 제조업체는 오래된 금형을 교체하지 않고 공기를 배출할 수 있는 적절한 통풍구를 배치하지 않습니다. 이 때문에 기대했던 표면을 생산하지 못하는 경우가 있습니다.

표면 거칠기 표준:

• 기능적 애플리케이션을 위해 지정된 범위 내에서 Ra 값을 일치시킵니다.
• 금형, 통풍구, 냉각 채널 등과 같은 공작 기계를 정기적으로 검사하여 일관된 표면 품질을 보장합니다.

4. 치수 부정확성

제조업체가 부품 크기와 모양을 프로파일과 일치시키지 못하는 경우 이 문제는 치수 부정확성을 의미합니다. 주조 중에 치수를 유지하지 못하면 뒤틀림, 왜곡, 두께 변화 등 일반적인 문제가 발생할 수 있습니다.

예를 들어 고르지 않은 냉각을 사용하면 금속이 구부러지거나 뒤틀림(휨)이 발생할 수 있습니다. 뒤틀림은 일반적으로 주조 중 압력이 일관성(1000-2000bar)을 초과할 때 발생합니다. 마찬가지로 용융 금속이 금형을 고르게 채우지 않으면 두께에 차이가 생깁니다.

치수 정확도 표준:

• 필요한 특정 부품에 따라 적절한 냉각 속도를 적용하세요.
• 0.1mm의 허용 오차로 부품 크기 요구 사항 충족
• 애플리케이션에 따라 1.5~3mm 이내의 균일한 두께를 추가합니다.

다이캐스팅 품질 관리 조치

제조 품질 관리는 검사 단계로 구성됩니다. 이를 통해 부품이 필요한 표준을 충족하는지 확인할 수 있습니다. 이러한 단계에는 자재 검사, 프로세스 모니터링, 작업자 교육이 포함됩니다.

검사 및 테스트

부품의 품질은 공정을 공정 중과 최종의 두 섹션으로 나누어 확인할 수 있습니다. 제조업체는 생산 중에 부품 검사를 시작할 수 있습니다. 이를 통해 결함을 조기에 발견할 수 있습니다. 반면에 최종 검사는 성형된 부품이 정확하고 모든 사양을 충족하는지 확인합니다.

또한 제조업체는 비전 시스템 및 3차원 측정기(CMM)와 같은 자동화된 검사 시스템을 사용할 수 있습니다. 이러한 도구는 인건비와 처리 시간을 줄여줄 뿐만 아니라 정확도와 속도를 향상시킬 수 있습니다.

CMM은 일련의 조정된 절차에 따라 작동합니다. 엔지니어는 컴퓨터를 사용하여 제어 장치에 명령을 보냅니다. 그러면 제어 장치가 지침에 따라 기계를 작동합니다.

기계가 프로브 운반 도구를 움직입니다. 이 도구는 공작물에서 정밀한 측정값을 수집하는 데 사용됩니다. 그런 다음 제조업체는 데이터를 확인하여 공작물이 사양을 충족하는지 여부를 확인합니다.

자료 제어

다이캐스팅에 사용하기 전에 입고되는 재료의 화학적 및 기계적 특성을 검사하는 것이 중요합니다. 이러한 금속과 그 구성의 적합성을 확인합니다. 예를 들어 알루미늄 합금은 95% 알루미늄과 5% 실리콘으로 구성될 수 있습니다. 인장 강도는 250-300MPa, 연신율은 5-7%입니다.

자재 인증과 추적 가능성도 중요합니다. 이 문서를 통해 각 자재 배치를 출처까지 추적할 수 있습니다. 또한 표준을 준수하는지 확인할 수 있습니다.

프로세스 제어

각 주요 공정 파라미터를 지속적으로 모니터링하여 일관성 있는 부품을 생산합니다. 예를 들어

• 융점 약 680-720°C(1256-1328°F)
• 최대 100-150MPa(1450-2175psi)의 사출 압력
• 최대 10-20°C/s(18-36°F/s)의 냉각 온도
• 주기 시간은 약 30~60초입니다.

또한 프로세스 제어 차트와 데이터 로깅은 모든 중요한 단계를 추적하는 데 도움이 됩니다. 이러한 제어 기능을 통해 제품 품질을 유지하기 위해 필요한 경우 과감하게 변경할 수 있습니다.

운영자 교육

품질 관리를 유지하려면 운영자를 교육해야 합니다. 온라인 플랫폼에는 많은 교육 프로그램이 있습니다. 이러한 교육은 프로세스 제어, 문제 해결, 품질 인식에 중점을 둡니다. 이러한 기술을 익히면 오류를 조기에 효과적으로 감지하고 프로세스가 원활하게 실행되도록 할 수 있습니다.

SPC(통계적 프로세스 제어)

제조업체는 SPC를 프로세스 제어에 통합합니다. 여기에는 제어 차트와 프로세스 기능 분석을 사용하는 것이 포함됩니다. 이를 통해 프로세스를 모니터링하고 개선할 수 있습니다.

예를 들어 다이캐스팅에서 SPC는 사출 압력, 냉각 속도 및 용융 온도를 모니터링할 수 있습니다. 이를 통해 최종 제품의 변형을 방지할 수 있습니다.

다이캐스팅 품질 관리의 검사 및 테스트 방법

육안 검사

육안 검사 시 제조업체는 돋보기, 현미경, 보어스코프를 사용하여 부품의 표면을 검사할 수 있습니다. 이러한 장비는 작은 디테일까지 감지할 수 있습니다. 예를 들어 스크래치(깊이 0.1-1.0mm), 균열(폭 0.05-0.5mm), 기타 결함(다공성, 구덩이) 또는 고르지 않은 표면을 감지할 수 있습니다.

치수 측정

부품의 크기(예: 길이 최대 ±0.1mm, 너비 최대 ±0.05mm, 높이 최대 ±0.2mm)와 모양을 확인할 수 있습니다. 이 프로세스에는 치수 측정 기술이 유용합니다.

이러한 기술에는 캘리퍼스, 마이크로미터, 좌표 측정기(CMM) 등 여러 가지 도구가 사용됩니다. 또한 레이저 스캐닝과 같은 고급 기술을 사용할 수도 있습니다., 를 사용하여 더 정확하게 측정할 수 있습니다(예: ±0.01mm).

NDT(비파괴 검사)

NDT 방법은 비용 효율적이며 부품 무결성을 보존합니다. 부품을 손상시키지 않고 부품의 내부 품질을 검사하는 데 적합합니다. 이러한 기술은 다음과 같습니다:

• 방사선 촬영
• 초음파 테스트
• 와전류 테스트

방사선 촬영:

방사선 검사에는 X-선(예: 100-400kV)이 사용됩니다. 이 엑스레이는 균열이나 구멍과 같은 내부 결함을 감지할 수 있습니다. 작업자는 부품에 엑스레이 빔을 통과시켜 이미지를 생성합니다. 이 방법은 일반적으로 알루미늄 주물의 문제를 확인하는 데 사용됩니다.

초음파 테스트:

초음파 테스트는 음파(예: 2-10MHz)를 사용합니다. 이 테스트를 통해 금속 내부의 결함을 확인할 수 있습니다.

와전류 테스트:

작업자는 와전류를 사용하여 전도성 재료의 표면 및 표면 근처 결함을 식별합니다.

파괴적 테스트

제조업체는 성형 부품에 강한 힘을 가하여 강도를 확인합니다. 부품이 파손될 때까지 계속 테스트하여 극심한 스트레스 상황에서 부품이 어떻게 작동하는지 확인합니다. 이러한 파괴 테스트는 모든 부품이 아닌 샘플링에 사용됩니다. 인장 테스트, 충격 테스트, 경도 테스트가 여기에 포함됩니다.

인장 테스트의 경우 제조업체는 부품이 파손될 때까지 견딜 수 있는 힘의 양(예: 100-1000MPa)을 측정합니다.

충격 테스트 중에는 측정값을 기록합니다. 부품이 갑작스러운 충격(예: 10-100J)을 견디고 견딜 수 있는지 확인합니다.

경도 테스트는 금속이 얼마나 단단하거나 부드러운지 측정하는 데 도움이 됩니다(예: 50-100 HRB).

사례 연구 및 모범 사례

사례 연구

실제 사례는 강력한 품질 관리 시스템이 부품 효율성을 결정하는 데 얼마나 도움이 되는지 보여줍니다. 예를 들어, 자동화된 다공성 특성 분석을 사용하면 재료 품질 평가를 개선할 수 있습니다.

이미지 (a) 섹션은 0.000에서 1.649%까지의 다공성 수준을 나타냅니다. 한편, (b) 섹션은 핫스팟 FS 시간을 시각화합니다. 이 범위는 0.000에서 9.328% 사이입니다. 이러한 분석의 이점을 활용하면 다이캐스팅 재료 품질을 매우 단순화할 수 있습니다.

정량화된 혜택

품질 관리 방법은 제조업체와 소비자 모두에게 여러 가지 이점을 제공합니다. 일반적인 이점은 다음과 같습니다:

• 스크랩률을 10~20%까지 줄여줍니다.
• 품질 관리 프로세스는 전체 수율을 최대 5-10%까지 개선하는 데 도움이 됩니다.
• 제조업체는 생산 비용을 절감하고 약 10~20%를 절약할 수 있습니다.
• 매번 일관된 품질의 부품을 얻을 수 있습니다.
• 주기 시간을 단축하고 유지보수 필요성을 줄입니다.
• 캐스팅하는 동안 각 파트를 자세히 모니터링합니다.

모범 사례

사전 품질 관리 조치가 중요합니다. 일관되고 고품질의 부품을 만드는 데 도움이 됩니다. 모범 사례의 몇 가지 예는 다음과 같습니다:

• 기계 장비와 도구를 정기적으로 유지 관리하여 결함 및 가동 중단을 방지하세요.
• 지속적인 작업은 절차를 개선하고 결함을 줄입니다.
• 항상 ISO 9001과 같은 품질 관리 시스템을 구현하세요. 이러한 시스템은 일관된 품질을 보장합니다.
• 결함이 있는 부분을 모니터링하고 마모된 몰드를 교체하세요.
• 교육 프로그램을 통해 계속 학습하고 품질을 유지하는 데 필요한 효과적인 기술을 개발하세요.

결론:

다이캐스팅 품질 관리는 매우 중요합니다. 부품이 견고하고 고객의 요구 사항을 충족하는지 확인합니다. 결과적으로 일관된 품질은 제조업체에 장기적으로 많은 이점을 가져다줍니다.

또한 이러한 기술을 통해 캐스팅 중에 결함을 조기에 발견할 수 있습니다. 여러 고급 도구를 사용하여 실시간 장비의 품질을 검사하고 확인할 수 있습니다. 예를 들어 캘리퍼, 마이크로미터, 좌표 측정기(CMM), 레이저 스캐너, 방사선 촬영 등이 있습니다.