엔진 블록부터 도어 핸들까지, 다이캐스팅은 대형 또는 소형 부품에 적합한 빠르고 정확하며 반복 가능한 금속 생산 기술입니다. 다이캐스팅 부품은 우수한 표면 마감을 가지며, 이 공정은 다양한 비철 금속과 호환됩니다.
다이캐스팅과 관련된 높은 초기 비용 때문에, 이 공정은 일반적으로 제조 규모가 높은 기계 및 툴링 비용을 상쇄할 수 있는 대량 생산에 사용됩니다. 다이캐스트 시제품과 저량 생산 런은 얻기 어렵습니다. 다이캐스팅 회사의 경제적 이익상 대량 주문 고객과 협업하는 것이 이익이기 때문입니다. 그러나 3ERP는 현재 소량 다이캐스팅 주문을 원하는 고객을 위한 독특한 다이캐스팅 솔루션을 제공합니다.
이 글은 금속 다이캐스팅을 심층적으로 살펴보며, 공정에 적합한 소재, 표면 마감, 응용 분야를 설명합니다.
다이캐스팅은 두 개의 다이로 형성된 금형 캐비티에 용융 금속을 고압으로 강제 주입하는 금속 주조 유형입니다. 플라스틱 제조 공정인 사출 성형과 특성을 공유합니다.
더 넓은 금속 주조 범주에서 다이캐스팅은 정확성, 고품질, 디테일 수준 덕분에 가장 인기 있는 기술 중 하나입니다. 수천 년 역사의 금속 주조는 액체 금속을 금형으로 성형하는 다양한 공정을 포함합니다. 역사적으로 이러한 공정은 보통 중력의 도움으로 액체 금형을 금형에 붓는 방식이었고, 많은 금속 주조 공정은 여전히 이 방식으로 작동합니다. 그러나 다이캐스팅은 19세기에 도입된 비교적 새로운 금속 주조 형태로, 중력 대신 압력을 사용해 금형 캐비티를 채웁니다.
다이캐스팅은 금형 캐비티에 금속을 강제 주입하는 데 사용되는 압력(일반적으로 10~140 메가파스칼) 때문에 고압 다이캐스팅이라고도 불립니다. 관련 공정인 저압 다이캐스팅(LPDC)은 덜 일반적입니다. 다이캐스팅은 일반적으로 핫챔버 다이캐스팅과 콜드챔버 다이캐스팅 두 범주로 나뉘며, 이는 다른 금속 유형에 적합합니다. 그러나 반고체 금속 주조(SSM) 같은 기타 틈새 다이캐스팅 유형도 있습니다.
간단히 말해 금속 다이캐스팅은 고압을 사용해 용융 금속을 금형 캐비티로 강제 주입하는 방식으로 작동합니다. 금형 캐비티는 두 개의 경화 강철 다이로 형성됩니다. 캐비티가 채워지면 용융 금속이 냉각 및 고체화되고, 다이가 열려 부품을 꺼낼 수 있습니다. 실제로는 그러나 공정에 많은 단계가 있으며, 숙련된 엔지니어가 다이캐스팅 장비를 조작해야 합니다.
여기서 다이캐스팅 공정을 세 단계로 나누겠습니다:
다이캐스팅 금형은 최소 두 절반으로 구성됩니다: 커버 측(고정 플레이트 장착)과 이젝터 측(이동 플레이트 장착). 일부 다이는 슬라이드와 코어 같은 다른 구간도 가지며, 홀과 나사산이 있는 더 복잡한 부품 생산에 사용됩니다.
제조 부품 크기에 따라 다이캐스팅 금형은 사이클당 여러 부품 생산을 위해 다중 캐비티를 가질 수 있습니다. 이러한 금형은 여러 개의 동일한 캐비티(다중 캐비티 다이)나 서로 다른 부품을 생산하기 위한 다양한 캐비티 조합(유닛 다이)을 가집니다.
다이캐스팅 툴링은 매우 강하고 내열성이 있어야 하며, 우수한 내마모성과 연성도 필요합니다. 따라서 고성능 경화 공구강(종종 열처리됨)으로 제작되어 시간당 수백 회의 주조 사이클과 평생 최대 200만 사이클을 견딜 수 있습니다. 다이캐스팅 툴링은 매우 높은 클램핑 힘에서도 성능을 유지해야 합니다.
다이캐스팅 금형 제작은 주조 전용 설계 및 시뮬레이션 도구와 결합된 컴퓨터 지원 설계(CAD)에서 시작됩니다. 사출 금형과 마찬가지로 다이캐스팅 툴링에는 용융 소재가 캐비티로 들어가도록 스프루 홀, 러너, 게이트가 있어야 합니다. 잠금 핀과 이젝터 핀도 금형 고정과 배출 용이성을 위해 포함되어야 합니다. 금형의 디지털 설계로 복잡한 형상과 엄격한 공차 생성이 가능합니다.
CNC 가공은 다이캐스팅 툴링 제조에 널리 사용됩니다. 일반적으로 다이캐스팅 금형 제작은 금형 형상의 러프 머시닝으로 시작해 금속 금형 열처리, 마지막으로 피니시 머시닝 라운드로 진행됩니다. 프로토타입 등급 다이는 래피드 툴링으로 CNC 가공이나 선택적 레이저 소결(SLS) 같은 기타 공정으로도 제작 가능합니다.
사출 성형과 유사하게, 금형 제작 후 다이캐스팅 부품은 다이캐스팅 기계에서 제작됩니다. 다이캐스팅 공정은 준비, 충전, 배출, 셰이크아웃 4단계로 구성됩니다.
하지만 주조 공정은 핫챔버 또는 콜드챔버 사용 여부에 따라 약간 다릅니다. 고압 다이캐스팅의 이 두 변형은 서로 다른 이점을 제공합니다: 하나는 고속 주조에 유리하고, 다른 하나는 더 다양한 주조 소재를 수용합니다.
핫챔버 다이캐스팅 중 금속 다이캐스팅 기계는 금속을 용융 상태로 가열하는 데 필요한 장비를 포함합니다. 자체 완결형 시스템이므로 대안보다 훨씬 빠르며, 짧은 사이클 타임을 제공합니다. 다만 아연, 주석, 납 합금 등 일부 주조 소재에만 적합합니다.
콜드챔버 다이캐스팅 공정은 별도 용해로를 사용해 금속을 가열합니다. 이는 자연스럽게 생산 속도를 늦추는데, 용융 금속을 국자로 다이캐스팅 기계로 가져와야 하기 때문입니다. 하지만 별도 용해로가 핫챔버 다이캐스팅 기계보다 더 강력하므로 융점이 높은 금속을 주조할 수 있습니다. 이 방식은 알루미늄 주조에 적합합니다.
핫챔버든 콜드챔버든 사용 여부와 관계없이 금속 다이캐스팅 공정은 일반적으로 다음과 같이 진행됩니다:
금형 준비 중 두 다이 절반의 내부 표면에 윤활제를 코팅해 주조 완료 후 배출을 용이하게 합니다. 다이 절반을 닫고 잠금 핀으로 고정합니다.
금형 충전은 압력 시스템으로 이루어집니다. 이 시스템은 핫챔버와 콜드챔버 시스템 간에 다릅니다. 둘 다 최종적으로 플런저에 의해 용융 금속이 스프루를 통해 금형 캐비티로 강제 주입되는 결과로 이어집니다. 높은 압력(핫챔버에서 최대 35 메가파스칼, 콜드챔버에서 140 메가파스칼)은 빠르고 완전한 충전을 보장하며, 이는 일관된 냉각으로 이어져 불균일한 수축과 그에 따른 부품 변형을 방지합니다. 냉각 중 압력이 유지됩니다.
두 다이 절반이 열리고 이젝터 핀으로 주조품을 제거합니다. 일반적으로 다이는 다음 샷을 위해 즉시 재폐쇄됩니다. 한편 완성된 주조품은 셰이크아웃 준비가 되는데, 이는 스프루, 러너, 플래시(파팅 라인의 소재 스며나옴) 같은 샷의 스크랩 구간 제거를 포함합니다. 이 소재 제거는 수동 공구, 텀블링, 유압 트림 다이로 달성할 수 있습니다.
많은 금속 다이캐스팅 부품은 최소한의 2차 작업만 필요합니다. 이는 높은 압력으로 인해 높은 디테일 수준과 좋은 표면 마감이 가능하기 때문입니다. 그러나 많은 넷셰이프 및 니어넷셰이프 주조품도 홀, 나사산, 기타 특징을 위한 정밀 가공이 필요합니다. 일부 주조 금속은 다른 금속보다 가공하기 쉽습니다: 마그네슘 다이캐스팅과 알루미늄 다이캐스팅은 후가공에 매우 적합합니다.
다이캐스팅 후가공의 부수적 이점은 CNC 기계의 온머신 검사 기능을 활용해 부품을 검증할 수 있다는 점입니다.
다이캐스팅은 엔진 부품부터 전자 하우징까지 다양한 부품에 적합한 강력하고 다재다능한 공정입니다. 다이캐스팅의 다재다능함 이유로는 큰 빌드 영역, 다양한 소재 옵션, 디테일하고 반복 가능하며 얇은 벽의 부품 제작 능력 등이 있습니다.
제조업체는 다이캐스팅 소재 선택 시 특정 요인과 변수를 고려해야 합니다. 이들에는:
이 모든 요소는 부품이나 시제품용 다이캐스팅 소재 선택 시 고려해야 합니다.
알루미늄은 주요 다이캐스팅 금속 중 하나이며, 알루미늄 합금은 콜드챔버 다이캐스팅에 사용됩니다. 이들 합금은 일반적으로 실리콘, 구리, 마그네슘을 포함합니다.
알루미늄 다이캐스팅 합금은 경량이고 우수한 치수 안정성을 제공해 복잡하고 미세한 특징의 부품에 좋은 선택입니다. 알루미늄 주조의 기타 장점으로는 우수한 내식성, 내열성, 열전도율 및 전기전도율이 있습니다.
일반적인 다이캐스팅 알루미늄 합금:
마그네슘은 또 다른 매우 인기 있는 다이캐스팅 소재입니다. 알루미늄보다 더 가볍고, 높은 가공성이라는 추가 장점이 있어 추가 가공 디테일이나 가공 표면 마감이 필요한 주조 부품에 적합합니다.
마그네슘 다이캐스팅 합금의 주요 장점은 핫챔버 다이캐스팅 적합성으로, 알루미늄 같은 다이캐스팅 금속보다 사용이 더 쉽습니다. 마그네슘 합금의 기타 원소로는 알루미늄, 아연, 망간, 실리콘이 있습니다.
일반적인 마그네슘 다이캐스팅 합금:
다이캐스팅 금속의 또 다른 주요 카테고리는 아연 합금입니다. 핫챔버 다이캐스팅 기계에서 주조 가능하며, 아연 주조는 가장 제조업체 친화적인 다이캐스팅 옵션으로 충격 강도, 연성, 도금 적합성 같은 기타 이점을 제공합니다. 주조성 덕분에 다이 마모도 최소화됩니다.
아연은 알루미늄과 마그네슘보다 무겁고 보통 알루미늄, 구리, 마그네슘과 합금됩니다.
일반적인 아연 다이캐스팅 합금:
기타 다이캐스팅 소재로는 구리, 실리콘 톰바크, 납, 주석 합금, 아연-알루미늄 합금 등이 있습니다.
구리 합금은 높은 강도, 경도, 내식성, 우수한 치수 안정성을 보입니다. 한편 납과 주석 합금은 매우 조밀하고 내식성일 수 있습니다. 아연-알루미늄 합금은 ZA 접두사로 식별되며, 알루미늄 함량이 낮은 것은 핫챔버 다이캐스팅 가능하지만 11% 이상인 것은 일반적으로 불가능합니다.
고압 다이캐스팅은 부품을 높은 표준으로 생산하므로 마감 옵션을 최소화할 수 있습니다. 그러나 다이캐스팅 부품에는 많은 기능적, 심미적 마감 옵션이 있습니다.
표준 마감 공정은 디버링으로, 셰이크아웃 단계의 연장선으로 볼 수 있습니다. 디버링은 제조 공정으로 인한 결함 제거를 포함하며, 특정 텍스처나 색상 추가 없이 부품 외관과 기능을 정상화하기 위해 수행됩니다.
디버링 방법:
샌드블라스팅이나 수동 샌딩 같은 디버링 공정으로 금속 다이캐스팅 부품의 결함을 제거한 후, 주조품의 표면 마감을 변형시키는 2차 마감 옵션을 수행할 수 있습니다. 이 마감 기술은 다이캐스팅 부품의 텍스처나 색상을 조정합니다.
2차 다이캐스팅 마감:
다이캐스팅은 다양한 기업에서 사용하는 일반적인 제조 공정입니다. 하지만 다이캐스팅 제조업체 찾기는 머시니스트나 3D 프린팅 서비스 제공업체 찾기보다 훨씬 어렵습니다. 이는 다이캐스팅이 일반적으로 대량 생산을 위한 대형 부품 공급업체에서 사용되기 때문입니다.
금속 다이캐스팅 부품이 필요한 중소기업의 경우 다이캐스팅 제조업체 선정은 도전적입니다. 일반적으로 이 영역의 제조업체는 다음 네 가지 범주 중 하나에 속합니다:
명확히 이는 소규모 기업의 다이캐스팅 파트너 찾기를 어렵게 만듭니다. 후가공이 필요한 경우 이러한 기업들은 두 번째 범주 다이캐스팅 파트너가 제공하는 더 긴 리드타임을 수용하는 경우가 많습니다.
하지만 또 다른 옵션이 있습니다: 중소 규모 금속 다이캐스팅 파트너와 3ERP 같은 전담 가공 파트너와 협업해(옵션 1과 4를 결합하는 효과) 후가공이 포함된 소량 다이캐스팅 부품을 놀랍도록 짧은 리드타임으로 주문할 수 있습니다.
3ERP에서는 원활한 주조 및 마감 서비스를 제공하기 위해 협력하는 신뢰할 수 있는 다이캐스팅 파트너들을 선정해두고 있으며, 품질 좋은 주조 부품을 짧은 시간 내에 제조 및 납품합니다.
대부분의 제조 공정과 마찬가지로 고압 다이캐스팅에는 고유한 설계 규칙과 제약이 있습니다. 이들에는 파팅 라인 고려사항, 드래프트 각도, 벽 두께 제한이 포함됩니다.
다이캐스팅 부품은 두 개의 경화 강철 다이로 만들어집니다. 두 다이가 만나는 선을 파팅 라인이라 부르며, 이 선은 주조 후 플래시(flash) 형태로 종종 눈에 띕니다. 플래시는 불충분한 클램핑 힘으로 캐비티에서 빠져나간 과잉 소재의 얇은 압출물입니다.
다이캐스팅 설계 시 설계자는 파팅 라인의 적절한 위치를 찾아야 합니다. 즉 금형이 어디에서 반으로 나뉠지 결정해야 합니다. 이는 다음 요인들에 따라 달라집니다:
소량의 플래시는 불가피하므로, 설계자는 주조품이 금형에서 제거된 후 플래시 트리밍 필요성에 대비해야 합니다.
다른 주조 및 성형 공정과 마찬가지로 다이캐스팅 부품은 일관된 벽 두께에 적합합니다. 이는 금속 주조품의 일관된 충전과 냉각을 장려해 불균일한 수축과 뒤틀림 가능성을 줄입니다.
금속 다이캐스팅 부품은 주조품이 손상되지 않고 다이에서 쉽게 배출될 수 있도록 소량의 드래프트(금형 캐비티의 테이퍼진 측면)가 필요합니다. 다이 개방 방향과 평행한 모든 표면에는 드래프트가 필요합니다.
탭되지 않은 홀 같은 내부 표면은 외부 벽(자연적으로 금형 안쪽으로 수축)보다 더 큰 드래프트 각도가 필요합니다.
필렛은 다이캐스팅의 하중 지지력을 높이는 둥근 내부 모서리입니다. 날카로운 내부 모서리보다 제조하기도 쉬우므로 다이캐스팅 설계에 표준으로 포함되어야 합니다. 필렛 간 균등한 반경 사용이 다양한 반경의 필렛보다 바람직합니다.
라디우스는 둥근 외부 모서리로, 금형 캐비티 내 금속 흐름 개선이라는 다르지만 동등하게 중요한 기능을 합니다.
리브는 다이캐스팅 부품에서 강도와 강성을 높이기 위해 돌출된 작은 돌기들로, 더 두꺼운 벽과 소재 사용 증가에 의존하지 않습니다. 또한 금속 흐름을 개선합니다. 리브도 최대 강도와 흐름을 위해 자체 필렛과 라디우스 고려사항이 필요합니다.
신뢰할 수 있는 제조 파트너 네트워크로 3ERP는 저량 생산에도 포괄적인 다이캐스팅 공정을 제공합니다. 무료 견적을 문의하세요.
CNC 기계
다이캐스팅은 금형 캐비티를 이용해 용융 금속에 고압을 가하는 금속 주조 공정입니다. 금형은 보통 고강도 합금으로 가공하며, 일부는 사출 성형과 유사합니다. 대부분 다이캐스팅은 비철 금속으로 만듭니다: 아연, 구리, 알루미늄, 마그네슘, 납, 주석, 납-주석 합금 및 그 합금들. 다이캐스팅 유형에 따라 콜드 챔버 또는 핫 챔버 다이캐스팅 머신이 필요합니다. 이 글의 주제는 다이캐스팅 제조 공정입니다. 포괄적 이해를 위해 기본 2가지 다이캐스팅 머신 유형과 상세 제조 절차를 소개합니다. 읽고 나면 생산 공정을 크게 최적화할 수 있을 것
로봇은 용융 금속을 재사용 가능한 금형에 빠르고 효율적으로 부어 다이캐스트 공정을 자동화할 수 있습니다. 다이캐스팅 기계는 다양한 산업에서 사용되며, 자재 핸들링은 자연스러운 애플리케이션이지만 주조 및 파운드리 애플리케이션은 도전적일 수 있습니다. 다이캐스트 기술 센터의 솔루션 다이캐스트 기술 센터는 시리즈 시동과 개발 작업이 실제 생산을 위한 가용성 대신 기계 용량을 차지하는 문제를 해결했습니다. 이 회사는 다이캐스트 부품이 생산 준비가 되도록 아웃소싱 작업을 맡습니다. 3대의 쿠카 KR 125 로봇을 사용하여 일반적인 다이캐스팅
