정밀주조법 #1 (다이캐스팅)

1. 다이캐스팅 주조법 (Die Casting) : 정밀주조법은 다이캐스팅, 인베스트먼트 주조, 쉘 몰드 주조법 등을 말한다. 다이캐스팅 주조법은 정밀한 금형에 용탕합금을 고온에서 압입해서 치수 정도가 높고 표면이 깨끗한 주물을 단시간 내에 대량으로 생산하는 방식이다. 다이캐스팅 기술의 3대 요소는 주조 설비, 주조 기술, 금형이다. 주물 재료는 알루미늄 합금, 아연 합금, 구리 합금, 마그네슘 합금 등이며 자동차 부품, 전자기기 등 소형제품의 대량생산에 널리 응용되고 있다. 

다이캐스팅 공정

   1) 특징 

      ⓐ 주물 표면이 평활하고 미려하다.

      ⓑ 금형에 의해 압입된 용탕이 급냉하므로 그 결정 입도가 작고 강도가 높은 주물이 만들어진다.

      ⓒ 고압으로 압입하므로 살 두께가 얇은 주물을 제조할 수 있고 재료비가 경감되어서 생산 코스트는 작지만, Die 제작비가 고가이다.

      ⓓ 정도가 높으므로 가공공수를 절감할 수 있다.

      ⓔ 코어를 사용해서 복잡한 형상의 주물을 주조할 수 있으나, 주형이 강재이므로 언더컷이 있는 주물이나 주입온도가 높은 주물제조에는 곤란하고, Die의 내열강도 때문에 용융점이 낮은 비철금속에 국한된다.

 

   2) 다이캐스팅 주조기의 분류 

      ⓐ 열가압실식 (Hot Chamber Type) : 용해로 내에 가압통이 잠겨져 있으며 Plunger를 공압, 수압, 유압으로 가압하여 용융금속이 노즐을 통해 금형에 압입하는 방식이다. 용융금속이 곧바로 금형에 압입되므로 유동성이 양호하고, 융점이 낮은 아연합금 등의 주조에 이용한다.

      ⓑ 냉가압실식 (Cold Chamber Type) : 용해로와 가압실이 서로 분리되어 있어, 용융금속을 Ladle(국자)로 받아 가압실에 넣고 Plunger로 가압하여 금형에 압입하는 방식이며, 생산능률 및 유동성이 Ladle로 뜨는 과정 때문에 열가압실식에 비해 떨어진다. 융점이 높은 알루미늄 합금, 동합금 등의 주조에 이용된다. 

냉가압실식

   3) 금형 (Die) 

      ⓐ 재료 : 고온, 고압이 작용되면서 연속적으로 주조작업이 이루어지므로 내열성, 내압성, 내부식성이 뛰어나야 하며 금형을 정밀하게 가공할 수 있도록 절삭성이 좋아야 한다. 재질이 적절하지 않으면 균열이 발생되어 수명이 짧아지고 불량주물이 나오게 된다.

      ⓑ 금형 설계시 주의사항 : 용융금속의 수축량과 금형 자체의 팽창량을 감안한다. 탕구나 탕도는 가능한 용탕이 부드럽게 흐르도록 한다. 사출된 용탕이 금형 내로 들어올 때 금형 내의 공기가 잘 빠져 나갈 수 있어야 한다. 두께가 균일하도록 가공하며, 마무리 작업면은 한쪽으로 집중시킨다. 

 

   4) 다이캐스팅 주조품의 결함과 대책

No	결함	현상/원인	대책	비고
1	기포	외관상은 거의 나타나지 않으며, 일반적으로 살두께가 두꺼운 부분에 생김. 살 두께에 대한 쇳물의 공급 부족이나 가스가 원인	주입 온도를 내리고, 압입 압력의 증가, 게이트의 변경(두께 및 위치), 가스 구멍의 변경, 부분적인 냉각의 증가, 설계의 변경 등	-
2	충진부족	게이트부가 빨리 응고하기 때문에 캐비티 부분에 쇳물이 충분히 흘러가지 못하는것이 원인.	게이트와 러너의 영향을 크게 하고, 게이트부에서의 충진 거리가 길때 충진 속도가 늦을 때에도 충진 부족을 일으킨다.
3	탕주름	금형 온도가 낮을때, 쇳물 온도가 낮을때, 충진 시간이 길때, 이형제 도포량이 많을때. 처음 쇳물의 응고 후, 후속 쇳물에 의해 재용해 되지 않아 생기는 주름. (표면이 극히 얇은 부분에 가늘게 이어지는 주름같이 되어 나타나는 현상)	탕주름의 깊이는 극히 얇아 기계적인 강도상에는 문제가 없으나, 도금이나 도장품의 경우에는 후속 공정에서 공수에 영향을 준다. - 탕주름 있는곳을 예열 또는 쇳물온도 ↑ - 충진시간을 짧게하기 위해 플런저 속도 ↑ - 이형제 종류 변경 또는 양 ↓
4	탕경 (Cold Shut)	용탕이 주형을 완전히 채우지 못하고 응고된것. 주형 내에 용탕이 합류될 때, 완전히 용융되지 않아 형태가 생기는 것을 용탕 경계. - 주입온도, 금형 온도가 너무 낮을 때 - 압입 압력, 속도가 부족한 경우	- 압입 속도 ↑ - 압입 압력 ↑ - 금형 온도, 용탕 온도 ↑ - 게이트 단면적 ↑ - 분류의 합류점 부근에 오버플로우 설치
5	소착 (Burning)	- 금형의 국부적인 과열에 따라 금형과 쇳물이 용착하기 때문에 일어나는 현상	- 게이트의 변경 - 압입 압력과 사출 속도의 증대 - 충진 시간의 단축
6	표면거침	금형의 열 균열, 금형 캐비티면에서의 쇳물 부착 등 캐비티의 표면 조도가 그대로 제품의 표면에 나타나는 현상	부착물의 제거와 형연마. 열 균열은 금형을 갱신하는 방법 이외는 없음
7	변색	부적당한 이형제 사용함에 따라 이형제의 함유물이 주물의 표면을 변색시키는 현상	적당한 이형제로 변경
8	움푹 패임	금형 표면의 국부적 과열, 과열된 부분의 응고가 늦어져 체적이 감소하기 때문에 움푹 패이게 되는 현상. 살두께가 국부적으로 두꺼운 곳에 나타남	- 금형 온도 관리 - 과열 부분에 냉각 - 단면 두께가 완만하게 하도록 설계
9	균열	빼기 구배의 부족, 불균일한 수축, 예리한 각, 부적당한 압출 장치	라운드를 최대한 크게  리브를 붙이고, 빼기 구배 크게
10	수축공	두께가 두껍고 응고속도가 느릴때 발생하는 불량으로 제품의 코어 부분에 발생 금형 각부가 과열하기 때문에 발생	과열부의 냉각