알루미늄 합금 주물 속성

두 가지 모두 알루미늄 주조 합금 단조품은 원소 합금과 열처리를 통해 원하는 품질을 얻을 수 있으며 화학적으로 매우 유사합니다. 이 둘의 한 가지 차이점은 주조 특성 개발 과정에서 가공 경화가 이루어지지 않는다는 점입니다. 이러한 차이로 인해 주조 합금과 단조 합금에 사용되는 특정 합금 원소는 서로 다른 역할을 합니다.

캐스팅 가능성은 알루미늄 주조 합금 은 주조 합금을 단조 합금과 구별하는 주요 기준입니다. 주조 합금은 일반적으로 기본 원형 또는 직사각형 단면을 우선시하는 주조 기술을 사용하여 제작되는 단조 제품에 비해 뚜렷한 어려움이 있습니다. 복잡한 형상과 다양한 응고 속도를 가진 엔지니어링 주조품의 경우 응고 중 합금의 거동에 대한 특별한 고려가 필요합니다. 이러한 경향을 제한하기 위해서는 응고 중 및 응고 후 균열을 방지하고 내부 수축을 완화하는 방식으로 성형 주조용 합금을 선택해야 합니다.

"주조성"이라는 단어는 특정 주조 공정에서 성분이 굳을 수 있는지 여부를 파악하는 핵심 요소로, 완벽한 주조를 만드는 데 필요합니다. 중력 주조에서 주조 가능성에 영향을 미치는 요인은 여러 가지가 있습니다. 여기에는 금형을 얼마나 잘 채울 수 있는지 측정하는 유동성, 응고 중 및 응고 후 고온 균열에 대한 저항성, 응고 중에 금속이 쉽게 흐르도록 하여 수축 공극의 위험을 낮추는 공급 특성이 포함됩니다.

중력 주조에서 유동성은 다면적인 요소이므로 정확하게 측정하고 정의할 수 있습니다. 액상 이상의 온도 또는 과열 정도가 이 특성에 가장 큰 영향을 미칩니다. 공융 또는 거의 공융에 가까운 조성물은 일반적인 충전 온도에서 더 많은 유동성을 갖는 것이 일반적입니다.

압력 다이캐스팅의 경우, 이제 주조 가능한 제품을 만드는 요소에는 고온 균열, 흐름, 다이 납땜 및 표면 마감에 대한 저항력이 포함됩니다. 이러한 모든 요소는 주조 공정이 작동하는 데 매우 중요합니다. 이러한 요소들 간의 적절한 균형을 찾는 것은 주물에 결함이 없고, 다양한 주조 방법의 요구 사항을 충족하며, 최종 제품이 견고하게 유지되도록 하는 데 중요합니다.

좁은 고체-액체 밴드는 특히 공융 온도에서 액체 비율이 높을 때 더 나은 먹이 특성과 관련이 있는 경우가 많습니다. 고온 강도와 응고 속도에 대한 원소의 영향은 무언가가 응고된 후 균열이 생길 가능성을 결정하는 주요 요인입니다.

금속 화학은 주조에서 중요한 부분인 다이 납땜과 많은 관련이 있습니다. 그러나 다이 상태 및 기타 공정 요소도 매우 중요합니다. 주조성 등급은 A에서 F 또는 1~10까지, 즉 '우수한 주조 특성'에서 '열악한 주조 특성'에 이르기까지 많은 연습을 통해 만들어집니다.

대부분의 단조 합금보다 실리콘이 더 많이 함유된 주조 합금은 특히 대량 생산에 많이 사용됩니다. 성형 금형에 실리콘을 추가하면 금형이 더 유연해지고 고온에서 금이 갈 가능성이 적으며 공급하기가 더 쉬워집니다. 주조 방법마다 최상의 결과를 얻기 위해 필요한 실리콘의 양이 다릅니다. 열을 많이 사용하는 공정에서는 더 많은 실리콘을 함유하여 더 유동적인 금속을 선호합니다. 주조 공정은 응고 영역의 구배를 제어하여 공급 메커니즘에 영향을 줍니다. 이 메커니즘은 내부 수축의 균형을 맞추는 데 매우 중요합니다. 일반적으로 응고 범위가 작은 금속일수록 주조하기가 더 쉽습니다.

주조용으로 잘 작동하지만, 많은 인기 주조 알루미늄 합금은 실리콘에만 의존하지 않습니다. 알루미늄의 가장 큰 장점 중 하나는 재활용이 가능하다는 점입니다. 이로 인해 특히 재용융된 스크랩으로 물건을 만들기 위해 만들어진 주조 합금이 만들어졌습니다. 이러한 "2차" 합금은 원재료의 차이를 설명하기 위해 더 많은 원소를 불순물로 포함하기 때문에 불순물의 범위가 더 넓습니다. 반면에 1차 합금은 제련된 알루미늄, 산업용 금속 및 마스터 합금으로 만들어집니다. 원소와 관련된 불순물에 대한 제한이 더 엄격합니다.

알루미늄 합금 주조의 장점과 한계

알루미늄 합금 주물의 생산은 광범위한 합금의 종류를 보여주며, 달성 가능한 특성의 광범위한 다양성을 강조합니다. 알루미늄 협회는 100개 이상의 합금을 등록하고 있으며, 전 세계적으로 300개 이상의 합금이 사용되고 있습니다. 금속 매트릭스 및 기타 복합 구조가 제공하는 다양성 외에도 이러한 합금은 다음과 같은 다양한 특성을 나타냅니다:

인장 강도, ksi(MPa) 10-72(70-505)
항복 강도, ksi(MPa) 3-65(20-455)
연신율, % <1-30
경도, HB 30-150
전기 전도도, %IACS 18-60
열 전도성, Btu - in./h - ft2 - °F(77°F 기준)
(25°C에서 W/m - K)
660-1155 (85-175)
피로 한계, ksi(MPa) 8-21(55-145)
선형 열팽창 계수
68-212 °F(20-100 °C)에서
9.8-13.7 [1] 10-6/°F
(17.6-24.7) [1] 10-6/°C)
전단 강도, ksi(MPa) 6-46(42-325)
탄성 계수, 106psi(GPa) 9.5-11.2(65-80)
비중 2.57-2.95

정확한 치수, 규정된 표면 마감, 내부 통로를 포함한 복잡한 형상, 지정된 엔지니어링 표준에 부합하는 특성으로 거의 정밀한 부품을 제조할 수 있는 능력은 다음과 같이 주목할 만한 제조상의 이점을 제공합니다.

• 많은 경우, 여러 부품으로 구성된 용접 또는 접합 어셈블리를 단일 주조 부품으로 대체할 수 있습니다.
• 가공 요구 사항이 줄어들어 비용과 시간을 절약할 수 있습니다.
• 알루미늄 합금 주조는 주조 마감에 따라 제어된 변화를 보여줍니다.
• 주조 마감과 가공 마감의 대비를 강조하여 멋진 외관 효과를 연출할 수 있습니다.
• 자본 요구 사항은 일반적으로 가공 제품에 비해 낮습니다.
• 툴링 옵션은 단순한 패턴부터 복잡한 금형에 이르기까지 다양한 제품 요구 사항과 생산량을 충족할 수 있습니다.
• 일상적인 주조에는 야금 또는 기계적으로 결합된 바이메탈 부품이 포함됩니다.
• 알루미늄 부품은 다양한 공정을 통해 주조되므로 수량, 생산성, 품질, 기계화 및 특수 기능에서 다재다능함을 제공합니다.
• 대부분의 알루미늄 주조 합금은 파운드리 요구 사항에 부합하여 고품질 부품을 생산할 수 있습니다.
• 여러 알루미늄 주조 합금은 유동성이 뛰어나 얇은 부분과 복잡한 디테일을 쉽게 주조할 수 있습니다.
• 알루미늄 주조 합금의 낮은 용융 온도는 에너지 효율에 기여합니다.
• 알루미늄 주조 공정은 높은 수준의 자동화가 가능하지만, 주조가 불가능할 수 있는 매우 얇은 섹션의 문제와 같은 특정 제한 사항이 적용됩니다.

알루미늄 합금 주물은 특정 주조 공정에서 복잡한 엔지니어링 구성이나 특수 주조 방법에서 주조를 방해할 수 있는 특정 합금의 응고 거동에 영향을 받아 실질적인 크기 제한에 직면합니다. 단조, 압출 및 압연 제품 생산에 비해 주조 공정이 단순하고 자본 집약도가 낮지만, 다른 제조 옵션과 마찬가지로 복잡한 기하학적 형태의 응고는 다양한 수준의 품질을 가진 표면 불연속성과 내부 미세 구조 특징을 초래하여 결과적으로 특성 및 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.

특히 알루미늄 합금 주물은 대부분의 단조, 압출 및 압연 판재에 필적하는 인장 특성을 보여줄 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 특정 이방성을 가진 미세하게 재결정화된 입자 구조와 고도로 질감이 있는 미세 구조적 특징과 같은 단조 제품의 고유한 특성으로 인해 입자 구조가 더 거친 주조에 비해 세로 방향으로 더 큰 연성이 발생하는 경우가 많습니다. 반대로 주조 구조에서 일반적으로 일축 입자 구조와 이방성이 없는 것은 설계 엔지니어의 작업을 단순화하여 횡방향 특성 제한과 관련된 문제를 제거합니다.

어떤 종류의 알루미늄 다이캐스팅 소재가 사용되나요?

알루미늄 다이캐스팅의 경우 소재 선택이 최종 부품의 특성과 기능에 큰 영향을 미칩니다. 알루미늄의 많은 합금은 특정 요구 사항을 충족합니다. 강도, 내식성, 열 전도성, 주조 특성 등 여러 가지 기준에 따라 이러한 합금의 선택이 결정됩니다. 다음은 알루미늄 다이캐스팅에 가장 널리 사용되는 재료 유형입니다:

알루미늄 합금 주조 사양

알루미늄 주조 합금에는 다양한 규칙과 사양이 적용됩니다. 특히 알루미늄 협회가 합금 화학 및 온도 관행을 추적하는 미국에서는 더욱 그렇습니다. 조달에 대한 표준 및 요건은 ASTM, 군대, 연방 기관과 같은 단체에서 설정하고 시행합니다. 이러한 표준에서 다루는 절차에는 방사선 촬영 및 침투 검사, 화학적, 기계적, 물리적 특성을 파악하기 위한 테스트 기술 및 기타 중요한 단계가 포함됩니다. 구매자가 특정 부품 또는 부품 그룹에 맞게 사양을 변경하는 경우가 종종 있습니다. 주조 생산자와 고객 모두 구매 전에 사양과 예외 사항에 대해 합의하는 것이 매우 중요합니다.

알루미늄 합금 공식의 사양에는 주원소, 미량 원소 및 불순물 원소가 포함되며, 각 원소는 서로 다른 기능을 가지고 있습니다:

주요 합금 원소: 금속을 얼마나 잘 만들 수 있는지, 시간이 지남에 따라 금속의 특성이 어떻게 변하는지를 제어하는 범위를 설정합니다.

알루미늄 주조 합금의 미량 원소: 합금의 응고 방식, 공융 구조, 주요 상, 입자 크기 및 형성, 상 발달을 변화시킵니다. 그 외에도 오염을 줄이는 데 도움이 됩니다.

불순물 요소: 이는 재료가 얼마나 쉽게 주조될 수 있는지와 상이 얼마나 불용성이 되는지에 영향을 미치며, 때로는 원하는 품질에 도움이 되기도 하고 해가 되기도 합니다.

알루미늄 주조 합금의 사양에 주원소, 부원소 및 불순물 원소의 최적 농도와 관계가 정확히 명시되어 있지는 않지만, 공칭 화학 성분이 자동으로 최상의 결과를 약속하는 것은 아닙니다. 특정 화학적 한계 내에서 구조를 제어하는 원소를 단독으로 또는 그룹으로 추가할 수 있습니다. "기타 원소 각각"에 구체적으로 언급되지 않은 경우 특히 그렇습니다.

선호하는 상 형성을 위해 화학량 론적 비율을 지정할 수 있지만, 항상 명확하거나 제어되지 않을 수 있습니다. 농도 제한은 주조성과 물성 성장을 개선하기 위해 조성을 자유롭게 변경할 수 있도록 해줍니다. 가장 강한 재료를 얻기 위해 경화상을 형성하는 원소의 양을 최대한 많이 확보할 수 있습니다. 반면 연성을 높이려면 더 미세한 구조, 더 적은 양의 불용성 원소, 가장 유해한 금속 간 성분의 형성을 촉진하는 불순물 수준의 세심한 제어가 필요합니다. 조성 편향은 잉곳을 구매할 때 설정하거나 단조 공정에서 합금을 변경할 때 발생할 수 있습니다.

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