다이캐스팅 기계 부문은 2018년 3,633.6백만 달러에서 2026년 4,978.7백만 달러로 예상치 못한 성장세를 보이고 있습니다. 여러 제조 방법 중 다이캐스팅은 표준 품질의 복잡한 부품을 대량으로 제작하는 고속 공정입니다.

다이캐스팅 방식에 사용되는 일반적인 주조 재료는 일반적으로 아연과 알루미늄 합금입니다. 각 금속 재료에는 전체 출력물에 영향을 미치는 고유한 특성이 있습니다.

아연과 알루미늄은 강도, 무게, 내식성, 융점 등의 특성으로 인해 전기, 자동차, 항공우주, 산업, 제약, 로봇 분야에서 널리 사용되고 있습니다.

두 소재의 고유한 특성을 잘 모르는 스타트업 기업에게 적절한 소재 옵션을 선택하는 것은 어려운 단계일 수 있습니다. 따라서 이 글에서는 아연과 알루미늄의 특성을 자세히 설명하여 두 소재의 응용 분야와 변형 등 포괄적인 정보를 얻을 수 있도록 하겠습니다.

머티리얼 속성

아연 다이캐스팅 은 유사한 제조 단계를 통해 생산되기 때문에 알루미늄 다이캐스팅과 비교할 수 있습니다. 그러나 두 금속의 특성과 구조적 특징은 서로 다르며, 이는 두 금속이 이러한 차이의 기초를 형성하기 때문입니다.

다음 비교를 통해 알루미늄과 아연 소재 특성의 차이점에 대해 자세히 알아보겠습니다:

• 녹는점
• 밀도 및 무게

녹는점

일반적인 속성과 비교할 때, 알루미늄 합금 의 녹는점 범위는 566-650°C(950-1200°F)로 더 높은 반면, 아연 소재의 녹는점은 420°C(788°F) 정도입니다. 따라서 각 소재는 고온 조건에서 사용되는 제작에 효과적입니다.

밀도 및 무게

아연 합금은 알루미늄보다 밀도가 높고 무게가 더 무거워 약 7.140g/cm3인 반면, 밀도가 낮은 알루미늄은 약 2.7g/cm³입니다. 이는 용도에 적합한 소재를 선택할 때 무게가 중요한 고려 사항임을 시사합니다.

강도, 연성 및 치수 안정성에 미치는 영향

연성과 강도는 밀도와 녹는점의 영향을 받는 재료의 중요한 특성입니다. 알루미늄 합금은 가볍고 녹는점이 낮기 때문에 강도와 연성이 좋은 소재의 조합입니다. 다이캐스팅 공정을 통해 깨지지 않고 쉽게 모양을 만들 수 있어 강도와 내구성이 모두 중요한 항공기 및 자동차 부품에 적합합니다.

아연 합금은 무겁고 연성이 낮기 때문에 제조 과정에서 응력을 받으면 균열이 발생할 수 있습니다. 이러한 유형의 소재는 복잡한 모양의 부품을 제작하는 데 적합하지만 높은 유연성이 필요한 애플리케이션에 더 적합할 수 있습니다.

내식성

알루미늄 소재는 얇은 산화막을 형성하여 추가 부식을 방지하고 녹에 강합니다. 이 기능은 특히 습기와 자주 접촉하는 실외 및 해양 환경에서 유용합니다.

 그러나 아연 합금은 내식성도 뛰어납니다. 녹으로부터 강철을 보호하기 위한 코팅으로 자주 사용되며 대기에 노출될 때 보호 층을 형성합니다. 이러한 유형의 소재는 건설 및 자동차 분야에서 널리 사용됩니다.

열 전도성

알루미늄 합금은 특히 방열판 및 라디에이터의 전기적 목적과 응용 분야에서 약 237W/mK의 우수한 전도성으로 잘 알려져 있습니다. 아연 합금의 열전도율은 대략 116W/mK입니다. 낮은 전도도에도 불구하고 문 손잡이 및 손잡이, 절연 쉘, 기타 열 방출을 제어해야 하는 일부 부품에 이상적입니다.

 아연 및 알루미늄 주조 공정

고온 챔버 주조와 저온 챔버 주조는 아연 및 알루미늄 합금의 다이캐스팅 기술에 사용되는 두 가지 일반적인 공정입니다. 그러나 알루미늄은 핫 챔버 주조 또는 콜드 챔버 주조를 통해 주조할 수 있습니다. 각 공정의 특징과 이점을 이해하기 위해 각 공정을 자세히 알아보겠습니다.

아연용 핫 챔버 다이캐스팅

핫 챔버 주조는 아연 주조에 널리 사용되는 특정 접근 방식입니다. 이 단계에서 다이캐스팅 기계는 합금이 녹는 챔버가 부착된 상태에서 사용됩니다. 그런 다음 플런저를 사용하여 용융된 아연을 금형에 밀어 넣어 냉각 및 응고시킵니다.

핫 챔버 아연 다이캐스팅의 장점

핫 챔버 아연 다이캐스팅의 초기 장점 중 하나는 사이클 시간이 빠르다는 점입니다. 이 방식에서는 금속이 기계 내부에서 계속 용융되므로 외부 용융 장비가 필요하지 않습니다. 공정 속도가 빨라지면 생산 비용이 절감되고 생산량이 증가합니다. 또한 아연 합금은 낮은 작동 온도와 압력이 필요하므로 주조 공정의 비용과 경제성을 낮출 수 있습니다.

알루미늄용 콜드 챔버 다이캐스팅

저온 챔버 다이캐스팅 공정은 알루미늄과 같이 최대 강도를 필요로 하는 융점이 높은 금속에 이상적입니다. 이 공정에서는 기계가 용융된 금속을 숏 슬리브에 주입합니다. 이때 유압 구동 플런저를 사용하여 10,000 PSI를 초과하는 압력으로 금형에 강제로 주입합니다.

콜드 챔버 다이캐스팅의 장점

저온 챔버 주조는 온도 변화에 민감한 금속 특성을 더 잘 제어할 수 있습니다. 이 방법은 냉각 및 응고 공정을 정밀하게 제어하여 고품질 주물을 생산하는 데 도움이 됩니다. 또한 이 주조 공정은 기계 부품의 손상 없이 금속의 높은 융점과 부식성을 처리할 수 있습니다.

주기 시간 비교

주물을 생산할 수 있는 사이클 타이밍 또는 속도는 핫 챔버 주조와 콜드 챔버 주조에 따라 다릅니다. 핫 챔버 주조는 일반적으로 콜드 챔버 주조에 비해 사이클 시간이 더 짧습니다. 아연의 용융 상태와 낮은 융점으로 인해 금형에 주입할 준비가 된 상태입니다. 예를 들어, 핫 챔버 주조는 분당 15개의 주물을 만들 수 있습니다. 냉간 챔버 주조는 금속을 녹이고 운반하는 추가 단계가 필요하므로 분당 5-7개의 샷을 생산할 수 있습니다.

사이클 시간의 차이는 제조 비용에 직접적인 영향을 미칩니다. 핫 챔버 주조의 사이클 타임이 빠르면 인건비와 에너지 비용이 절감되므로 중소형 아연 부품을 대량으로 생산하는 데 더 비용 효율적인 선택이 됩니다.

콜드 챔버 주조의 경우, 느린 사이클 시간은 더 나은 기계적 특성을 가진 고품질의 복잡한 알루미늄 부품을 생산할 수 있는 능력으로 상쇄됩니다.

주조 복잡성 및 얇은 벽 섹션

고온 및 저온 챔버 다이캐스팅 기법 모두 복잡한 모양과 얇은 벽면을 제작할 수 있습니다.

그러나 용융 아연의 유동성과 사출 공정의 정밀한 제어로 인해 핫 챔버 주조는 얇은 벽을 가진 복잡한 아연 부품을 만드는 데 이상적입니다.

반면 저온 챔버 주조는 사이클 타임이 짧으면서도 복잡한 알루미늄 부품 생산에 탁월합니다. 뛰어난 치수 안정성으로 섬세하고 복잡한 디자인을 제작할 수 있습니다.

설계 고려 사항 아연 및 알루미늄 주조

다이캐스팅용 부품을 제작할 때는 재료 특성 및 주조 공정과 같은 다양한 요소를 고려해야 합니다. 이러한 요소는 최종 출력물에 큰 영향을 미치며 벽 두께, 구배 허용 오차, 표면 마감에 영향을 미칠 수 있습니다.

머티리얼 속성 및 주조 프로세스

아연과 알루미늄의 재료 특성과 각각의 제조 공정에 따라 설계 시 고려해야 할 사항이 달라집니다. 아연의 낮은 녹는점과 고온 챔버 주조에서의 유동성은 얇은 벽으로 복잡한 디자인을 만드는 데 도움이 됩니다.

알루미늄 다이캐스팅 콜드 챔버 공정을 사용하면 강도와 내열성이 뛰어나 내구성과 정밀도가 필요한 부품에 이상적입니다.

최소 벽 두께

아연 합금 다이캐스팅은 낮은 작동 온도와 뛰어난 유동성 특성으로 인해 0.25mm까지 매우 얇은 벽을 구현할 수 있습니다. 알루미늄도 얇은 벽을 만들 수 있으며, 일반적으로 최소 1.5mm의 벽 두께가 필요합니다. 따라서 주조 공정 중 구조적 무결성이 보장됩니다.

초안 각도

구배 각도는 금형에서 주조 부품을 쉽게 제거하는 데 도움이 됩니다. 아연의 경우 수축 특성으로 인해 0.75~1도의 구배 각도면 충분합니다. 반면 알루미늄 부품은 더 높은 응고 수축을 보완하기 위해 1~2도의 약간 더 큰 구배 각도가 필요합니다.

달성 가능한 허용 오차

아연 다이캐스팅은 핫 챔버 주조 공정을 통해 허용 오차가 ±0.02mm에 불과한 부품을 생산할 수 있습니다. 알루미늄 다이캐스팅의 경우 달성 가능한 공차는 ±0.05mm로 고정밀 애플리케이션에 적합합니다.

표면 마감

표면 마감 품질은 디자인 고려 사항에서 매우 중요한 요소입니다. 아연 다이캐스팅은 일반적으로 낮은 용융 온도와 핫 챔버 방식으로 인해 표면 결함을 최소화하여 더 매끄러운 마감을 구현합니다. 알루미늄 다이캐스팅은 아연보다 약간 거칠 수 있는 우수한 표면 마감을 구현할 수 있습니다. 이는 산업용 애플리케이션에 적합할 수 있으며, 주조 후 연마 및 아노다이징 공정을 통해 더욱 개선할 수 있습니다.

다이캐스팅에서 아연 및 알루미늄의 응용 분야

다양한 재료의 특성과 주조 공정이 특정 용도에 맞는 재료 선택에 영향을 미칩니다. 여기에는 비용 효율성, 무게 민감성, 강도 요구 사항, 내식성, 미관 등의 요소가 포함됩니다.

아연의 비용 효율성과 강점

아연 합금은 비용 효율성이 높고 유동성이 뛰어나 자물쇠, 경첩, 브래킷과 같은 하드웨어 부품을 제작하는 데 이상적입니다. 이러한 부품은 재료 및 생산 비용이 저렴한 아연을 활용하여 복잡한 디자인과 섬세한 디테일로 제작할 수 있습니다.

알루미늄의 경량 및 강도 요건

알루미늄의 가벼운 무게는 자동차 및 항공우주 분야에 유리합니다. 이 소재를 활용하면 애플리케이션이 가벼워지고 연비와 성능이 향상됩니다. 예를 들어 엔진 부품, 프레임 및 구조 부품은 무게 대비 알루미늄 강도의 이점을 누릴 수 있습니다.

아연의 강도 및 내식성

아연 합금은 피팅 밸브 및 커넥터와 같은 배관 부품을 생산하는 데 완벽한 선택입니다. 강도와 내식성이 뛰어납니다. 이러한 부품은 열악한 환경과 습기를 견뎌내고 장기적인 신뢰성과 내구성을 보장하는 애플리케이션에 필요합니다.

알루미늄의 표면 마감

알루미늄 다이캐스팅은 코팅 및 아노다이징 공정이 포함될 수 있는 응용 분야에서 가장 중요한 미관과 표면 마감을 제공하기 위해 종종 선택됩니다. 이러한 응용 분야에는 가전제품, 주방 가전, 고급 건축 요소 등이 포함됩니다.

아연과 알루미늄 다이캐스팅 중 선택하기

주요 고려 사항

아연과 알루미늄 중 선호하는 소재를 선택할 때는 몇 가지 주요 요소를 고려해야 합니다. 이러한 요소에는 다음이 포함될 수 있습니다:

• 생산량
• 부품 복잡성
• 비용 제약 조건
• 기능 요구 사항
• 환경 영향

생산량

생산량은 비용 효율성에 직접적인 영향을 미칩니다. 아연 다이캐스트는 대량 생산에 완벽한 선택입니다. 사이클 시간이 더 빠르며 대량 생산 시 비용 효율성이 높습니다. 융점이 낮고 응고 속도가 빨라 에너지 소비와 기계 마모를 최소화합니다.

반대로 알루미늄 다이캐스팅은 가격이 비싸기 때문에 소량 생산 시 더 나은 성능을 제공합니다. 이 소재의 우수한 특성으로 인해 소량의 특수 애플리케이션에 더 적합한 선택입니다.

부품 복잡성

아연 합금은 세부 부품의 요구 사항을 충족하기 위해 복잡한 디자인과 얇은 벽면을 고정밀로 탁월하게 제작할 수 있습니다. 알루미늄 또는 알루미늄은 녹는점과 점도가 높기 때문에 주조 공정을 세심하게 제어해야 복잡한 부품을 처리할 수 있습니다. 하지만 아연 합금에 비해 매우 복잡한 부품을 제작하는 데는 한계가 있을 수 있습니다.

비용 제약

아연의 낮은 녹는점과 빠른 사이클 타임은 일반적으로 생산 비용을 낮춰줍니다. 따라서 예산에 민감한 프로젝트에 경제적인 선택이 될 수 있습니다. 알루미늄 다이캐스팅은 많은 에너지를 소비하고 사이클 시간이 길기 때문에 추가 비용이 발생합니다. 아연보다 더 비싸지 만 강도와 무게면에서 이점을 제공하므로 이러한 요소가 필요한 응용 분야에서 비용을 정당화합니다. 또한 아연 또는 알루미늄 다이캐스팅에 관계없이 핫 챔버 또는 콜드 챔버 주조가 필요한 모든 초기 다이캐스팅 금형 비용.

기능 요구 사항

배관 및 하드웨어 부품과 같이 견고한 기계적 특성과 높은 내식성이 필요한 응용 분야를 생산하려면 아연을 선택하세요. 한편 알루미늄은 뛰어난 강도 특성을 지닌 경량 소재로 자동차 및 항공우주 분야에 필수적인 소재입니다.

환경 영향

시간이 지날수록 환경에 미치는 영향은 더욱 중요한 요소가 되었습니다. 그러나 아연과 알루미늄은 모두 재활용률이 높은 소재이며 환경 발자국을 최소화하는 데 도움이 됩니다. 게다가 알루미늄 재활용은 아연 재활용에 비해 에너지 집약적이기 때문에 환경을 생각하는 프로젝트에서 고려할 수 있습니다.

결정하기

적절한 금속 옵션을 포함한 다이캐스팅 공정을 이해하는 것은 매우 중요합니다. 고품질 제작을 보장하기 위한 또 다른 필수 관행은 의사 결정 매트릭스와 프로토타입을 사용하는 것입니다. 이를 통해 선택한 소재가 프로젝트의 특정 요구 사항과 우선 순위를 충족하는지 확인할 수 있습니다.

의사 결정 지표

의사 결정 매트릭스는 프로젝트 우선순위에 따라 여러 요소를 평가하여 올바른 자료를 체계적으로 결정하는 데 사용할 수 있습니다. 이 매트릭스는 장단점을 평가하고 정보에 입각한 결정을 내리는 데 도움이 됩니다.

의사 결정 매트릭스의 예

이 의사 결정 매트릭스 예에서는 비용, 무게, 강도, 부품 복잡성 및 환경 영향이 평가됩니다. 아연의 점수가 높을수록 이 가상의 프로젝트에 적합하다는 것을 나타냅니다.

프로토타이핑

프로토타이핑은 본격적인 생산 전에 디자인과 소재의 적합성을 검증하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 이를 통해 일반적인 조건에서 선택한 소재의 성능을 테스트하고 검증할 수 있습니다. 이 프로세스를 통해 잠재적인 문제를 파악하고 필요한 조정을 통해 최종 제품을 더 높은 수준으로 끌어올릴 수 있습니다.

결론

알루미늄 다이캐스팅과 아연 다이캐스팅의 비교를 통해 각 소재의 특성에 따라 선호하는 소재 옵션을 현명하게 선택할 수 있습니다. 두 재료의 주조 공정은 유사한 제작에 적합하지만 아연은 비용 효율성과 빠른 사이클 타임을 제공하여 복잡한 부품을 대량으로 생산할 수 있습니다. 그러나 알루미늄은 가벼운 강도로 인해 선호되며 자동차 및 항공우주 분야에 이상적입니다. 두 소재 모두 재활용성이 높지만 아연은 재활용 시 에너지 효율이 더 높습니다.