다이캐스팅으로 비행기 부품을 제작할 때는 강하고 가벼운 금속을 사용합니다. 일반적인 금속으로는 알루미늄(예: A380), 마그네슘(예: AZ91D), 티타늄이 있습니다. 이러한 금속은 강도가 높지만 무게가 많이 나가지 않기 때문에 선택됩니다.  뜨겁고 녹은 금속을 강철 주형에 매우 빠르게 밀어 넣습니다. 이렇게 하면 모양이 복잡해지고 조립할 부품 수가 줄어듭니다.  이 방법으로 많은 부품을 만드는 것이 더 저렴합니다. 녹은 금속은 매우 높은 압력(보통 10~210MPa)으로 금형에 밀어 넣습니다. 

항공우주 다이캐스팅 부품에 대한 자세한 정보를 자세히 살펴보겠습니다. 여기에는 고유한 방법, 재료, 응용 분야, 이점 등이 포함됩니다.

항공우주 산업 수요

항공우주 산업은 항상 강하면서도 가벼운 부품을 필요로 합니다. 하지만 기존 방식으로는 이러한 부품을 제작하는 데 어려움을 겪으며 종종 실패합니다. 이러한 부품은 피로를 견디고 극한의 온도와 압력을 견딜 수 있어야 합니다.

따라서 20세기 초에는 다이캐스팅 방법 가 등장하고 성장했습니다. 이러한 공정은 이제 널리 사용되고 있습니다. 복잡한 부품을 몇 초 안에 생산할 수 있기 때문입니다.

랜딩 기어 부품, 위성 부품, 엔진 마운트 등이 그 예입니다.

다이캐스팅은 간단한 단계로 이루어집니다. 첫 번째 단계는 용광로에서 재료를 녹이는 것입니다. 그런 다음 다이캐스터가 이 금속을 기계 쪽으로 이동시켜 다이 캐비티에 균일하게 주입합니다. 높은 압력이 가해지면 부품이 단단해져 제거할 준비가 될 때까지 다이가 단단히 닫힌 상태로 유지됩니다.

항공우주 다이캐스팅의 이점

1. 정밀도 및 정확성

제조업체는 정밀 항공우주 부품을 생산합니다. 정확한 측정을 통해 부품이 완벽하게 맞는지 확인합니다. 이 부품에는 +/- 0.005인치 이상의 허용 오차도 포함됩니다. 예를 들어 엔진과 터빈이 이에 해당합니다.

2. 복잡한 지오메트리

제조업체가 금형을 완성하는 데 몇 주가 걸리는 이유는 무엇일까요? 복잡한 형태의 부품은 모든 기술에서 여전히 까다롭기 때문입니다. 따라서 제조업체는 금형에 압력의 강도와 냉각의 정밀도 및 복잡성이 포함되어 있는지 확인합니다.

이렇게 하면 주조 중에 내부 냉각 채널과 언더컷을 통해 다양한 형상을 얻을 수 있습니다. 이러한 기능을 통해 부품의 성능을 향상시키고 재료 사용량을 최소화할 수 있습니다. 예를 들어 다이캐스팅 기술은 복잡한 부품을 생산할 수 있어 복잡성 수준을 8/10로 낮출 수 있습니다.

3. 체중 감소

다이캐스팅으로 15~25개의 % 경량 항공우주 부품을 만들 수 있습니다. 이러한 부품은 비행기와 우주선의 연료 사용량을 최대 10%까지 줄이고 배기가스 배출량을 줄이는 데 기여합니다. 이 외에도 이 공정은 배기가스 배출을 최소화합니다. 기후 보호에도 도움이 됩니다.

4. 비용 효율성

다이캐스팅 공정은 노동력과 기계 가공 작업이 덜 필요합니다. 따라서 생산 시간을 약 50%, 비용을 최대 30%까지 절약할 수 있습니다. 생산 속도가 빨라지면 고품질을 유지하면서 전체 비용도 절감할 수 있습니다.

5. 재료 낭비 최소화

기본적으로 이 공정은 보다 지속 가능하고 친환경적인 환경을 조성하는 데 기여합니다. 재료 사용량이 적고 주조 과정에서 발생하는 폐기물도 최소화하기 때문입니다. 약 70%가 될 수 있습니다.

 항공우주 다이캐스팅 재료

항공우주 산업 애플리케이션은 여러 가지 재료 옵션에 의존합니다. 하지만 특히 다음과 같은 특별한 특성을 가진 소재를 선호합니다.

• 알루미늄 합금
• 마그네슘 합금
• 아연 합금
• 구리 합금

알루미늄 합금

알루미늄은 가볍다는 공통적인 특징으로 잘 알려져 있습니다. 알루미늄의 무게 대비 강도 비율은 90,000psi / 2.7g/cm³입니다. 이 소재는 습한 환경에서도 1000시간 동안 녹이 슬지 않습니다.

알루미늄은 또한 열을 더 잘 전달하고 손상에 더 잘 견딥니다. 이 금속의 이러한 모든 특징은 항공기 부품에 필수적입니다. 엔진, 기체, 인공위성 등이 이에 해당합니다.

마그네슘 합금

마그네슘 합금은 가볍지만 부품에 강도를 제공합니다. 무게 대비 강도 비율은 200MPa / 1.8g/cm³입니다.

제조업체는 복잡한 부품으로 쉽게 성형할 수 있습니다. 알루미늄보다 진동을 더 잘 줄일 수 있습니다.

또한 엔진 마운트, 위성 부품, 미사일 부품과 같은 마그네슘 항공우주 부품은 견고함을 유지합니다. 지속적인 스트레스를 견디고 흔들림을 줄일 수 있습니다.

아연 합금

이 소재는 강도가 강하고(40,000psi) 무게 대비 강도가 높습니다. 중력은 7.0이며 구리보다 밀도가 낮습니다. 적당한 환경에서 최대 500시간 동안 녹에 견딜 수 있습니다.

금형 캐비티로 쉽게 흘러 들어가 금형의 모든 구석을 채우면서 적절하게 퍼집니다. 이러한 유연성 덕분에 제조업체는 세밀한 마감 처리가 가능한 디테일한 부품을 제작할 수 있습니다.

아연 합금은 내구성이 뛰어나고 성형이 쉽기 때문에 부품을 만드는 데 사용됩니다. 예를 들어 소형 하드웨어, 엔진 부품, 전자 시스템 등이 이에 해당합니다.

구리 합금

구리는 약 24.7kN-m/kg의 비강도를 가지고 있습니다. 열(300W/m-K)을 효과적으로 전달합니다. 또한 구리는 최대 2000시간 동안 염수 조건에서도 녹을 방지합니다. 또한 구리는 열교환기, 전기 부품 및 로켓 부품과 같은 항공우주 부품에도 강력한(60,000ps) 옵션입니다.

항공우주 다이캐스팅의 툴링 재료

스틸 몰드

다이캐스팅에서 강철 금형이 매우 일반적이라는 것을 알고 계셨나요? 주조 부품보다 강하고 높은 열을 견딜 수 있기 때문입니다. 스틸 몰드를 사용하여 비행기 날개나 엔진 부품과 같은 부품을 만들 수 있습니다. 놀랍게도 스틸 몰드는 튼튼하고 10만 번 이상 사용해도 손상되지 않습니다. 또한 강한 열과 압력에도 형태를 잃지 않습니다.

알루미늄 몰드

알루미늄 몰드를 더 저렴하고 가벼운 가격으로 찾을 수 있습니다. 이런 종류의 몰드는 작은 부품이나 프로토타입을 만드는 데 사용할 수 있습니다. 예를 들어 작은 나사, 클립 또는 커넥터와 같은 테스트 샘플을 만들 수 있습니다. 그러나 이러한 부드러운 금속 몰드 유형에 의존해서는 안 됩니다. 더 높은 온도를 견디지 못하기 때문입니다.

왜 중요한가요?

항공우주 다이캐스팅에서 금형 소재가 중요한 이유는 무엇일까요? 엔지니어는 제작되는 부품에 따라 금형 소재를 선택합니다. 이를 통해 부품에 많은 응력이나 고열이 가해지는 경우 강철 금형이나 다른 견고한 금형을 선택합니다. 그러나 더 작거나 응력이 적은 부품의 경우 알루미늄 금형을 선택하여 비용과 시간을 절약합니다.

항공우주 부품을 위한 금형 설계 규칙

냉각 채널

다이캐스팅 기계에서 냉각 채널은 파이프나 구멍과 같습니다. 제조업체는 이 통로를 통해 금형 내부로 찬물이나 오일을 흘려보냅니다. 이렇게 하면 용융된 입자가 고체 형태로 변환되고 금형이 고르게 냉각됩니다.

냉각 채널은 부품의 수축과 고르지 않은 모양을 방지합니다. 부품을 정확하게 유지합니다. 알루미늄 부품의 경우 금형 온도를 180~220°C로 유지합니다.

환기

다이에는 통풍구라고 하는 작은 틈이 있습니다. 이 틈새를 통해 공기가 빠져나갑니다. 금형에 통풍구가 없다면 주조 중에 기포가 발생하여 부품의 모양이 망가질 수 있다고 상상해 보십시오. 이러한 기포는 부품의 강도에도 영향을 미쳐 균열을 일으킬 수 있습니다.

통풍구는 얇은 부품에도 중요합니다. 통풍구는 브래킷과 같은 실제 모양을 유지하여 부품을 튼튼하게 유지합니다.

배출 시스템

제조업체는 이젝션 시스템에 핀과 플레이트를 추가합니다. 이러한 도구는 금형에서 성형된 부품을 밀어내는 데 도움이 됩니다.

핀과 플레이트는 부품을 균일한 힘으로 밀어야 합니다. 이렇게 하면 섬세한 부품이 구부러지거나 부러지지 않습니다.

예를 들어 인공위성과 같은 얇은 부품은 조심스럽게 배출해야 합니다. 그래야 모양을 유지할 수 있습니다.

항공우주 다이캐스팅의 용융 공정

1. 유도 용해

제조업체는 교류 (AC)를 유도 용융에 사용합니다. 이 전류는 자기장을 생성합니다. 이로 인해 전자기장(기전력). 이러한 힘은 재료를 균일하고 빠르게 녹입니다. 교류 전류의 일반적인 주파수는 다음과 같습니다:

• 약 1~10kHz의 중간 주파수(MF)
• 약 10~100kHz의 고주파(HF)
• 100-500kHz 내외의 초고주파(VHF)

그러나 온도는 재료 유형에 따라 다릅니다. 예를 들어 알루미늄은 엔진 블록과 같은 부품의 경우 650-700°C에서 녹입니다. 또한 제조업체는 금속에 불순물이 없는지 확인하고 주조에 사용하기에 깨끗한지 확인합니다.

2. 도가니 용해

도가니 방법에는 특히 열을 사용하여 재료를 녹이는 경우 다양한 매개 변수가 포함됩니다. 우선, 금속 융점에 따라 500~2000°C의 온도 범위가 있습니다. 마찬가지로 제조업체는 유지 온도를 1000~1800°C로 유지합니다.

1분에서 10°C/분 사이의 열 속도를 제어하고 금속을 30분에서 몇 시간 동안 담가두는 방식입니다. 이 외에도 다음을 관리합니다. 열유속 1-10kW/m에서. 난방을 위한 연료 소비량은 용광로 유형에 따라 다릅니다.

그러나 가스 용광로를 사용하는 경우 약 1~10m³/h, 석유 용광로는 1~10L/h를 사용할 수 있습니다. 제조업체는 대기압인 약 1013mbar에서 금속을 녹입니다.

그러나 진공 다이캐스팅의 경우 약 10-1000 mbar가 될 수 있습니다. 도가니 방법은 매우 간단합니다. 작은 부품에 적합합니다. 스위치 및 전자 연결과 같은 작은 부품에 적합합니다.

항공우주 다이 캐스팅의 후처리 작업

1. 트리밍

항공우주 다이캐스팅 기술에서 트리밍은 성형된 부품 주위에 남은 금속을 제거하는 데 중요합니다. 제조업체는 절단기를 사용하여 가장자리를 청소합니다. 이러한 기계는 가장자리와 모서리를 매끄럽고 정확하게 유지합니다. 항공우주 부품은 모서리 오차가 0.1mm 미만이어야 하기 때문입니다.

2. 열처리

탈주조 과정에서 열처리를 하면 항공우주 부품이 더 강해집니다. 제조업체는 먼저 알루미늄과 같은 금속 부품을 530°C까지 녹입니다. 그런 다음 빠르게 냉각하고 160°C로 재가열합니다. 이 공정은 고하중 부품을 제작할 때 유용합니다. 예를 들어 랜딩 기어가 그렇습니다.

3. 표면 마무리:

원재료를 특정 제품으로 변환할 때는 녹과 마모를 방지하기 위해 추가적인 표면 처리가 필요합니다. 따라서 제조업체는 전기 도금 및 질화 티타늄 코팅과 같은 여러 가지 코팅을 적용합니다.

예를 들어 아연 부품의 부식을 막기 위해 5~10µm의 얇은 전기 도금 층을 추가합니다. 마찬가지로 양극 산화 처리된 알루미늄 부품에는 보호를 위해 20~25µm 두께의 층이 포함되어 있습니다. 아연 부품은 부식을 막기 위해 5~10µm의 더 얇은 층으로 전기 도금됩니다.

항공우주 분야의 다이캐스팅 기술 개요

진공 다이 캐스팅:

항공우주용 진공 다이캐스팅은 오류 없는 부품을 제작합니다. 주조 중 공기 방해를 제거합니다. 금형에 공기가 있으면 기포가 발생하기 때문입니다. 이는 부품 손상으로 이어집니다. 따라서 이 공정은 다공성 및 균열로부터 부품을 보호합니다.

이 기술을 사용하면 더 강하고 매끄러운 부품을 얻을 수 있습니다. 예를 들어 위성 하우징은 응력과 균열을 방지해야 합니다.

스퀴즈 다이 캐스팅:

제조업체는 밀도가 높은 부품을 만들기 위해 스퀴즈 다이캐스팅을 사용합니다. 이러한 부품은 내구성이 더 뛰어나고 강합니다. 이 기술에서는 펀치 또는 플런저 부품으로 금속이 식을 때 금속을 누릅니다. 이 과정에서 에어 갭이 제거됩니다.

제조업체는 금속에 압력을 가해 고체 잉곳을 압축합니다. 속이 빈 모양의 경우 금형 캐비티 내부에 코어를 삽입하고 압력을 가하여 주변 공간을 채웁니다.

스퀴즈 주조는 랜딩 기어 브래킷과 같은 고강도 부품을 생산할 때 유용합니다. 이러한 브래킷은 구부러지거나 부러지지 않고 많은 무게를 견뎌야 하기 때문입니다.

결론:

항공우주 다이 캐스팅 는 제조 공정입니다. 제조업체는 거친 모양의 항공기 부품을 만드는 데 이 공정을 사용합니다. 알루미늄, 아연 또는 마그네슘과 같은 용융 금속을 금형에 주입하여 그물 모양에 가까운 제품을 얻습니다. 다이캐스팅 공정에는 진공 주조 또는 스퀴즈 주조가 포함됩니다. 또한 제조업체는 성능을 향상시키기 위해 금형에 적합한 재료를 선택합니다.