많은 엔지니어링 도면에서는 재료 섹션에 단순히 "알루미늄"이라고 명시하거나 6061과 같은 단조 등급을 명시하기도 합니다. 그러나 주조 단계에 들어가면 모든 알루미늄을 주조에 사용할 수 있는 것은 아니라는 것이 분명해집니다. 합금을 성공적으로 주조할 수 있는지 여부는 다음과 같은 특정 조건에 따라 달라집니다. 알루미늄 주조 등급 금형 충진, 수축 제어 및 응고 거동을 위해 설계되었습니다. 이러한 등급을 이해하는 것은 결함 위험, 생산성 및 가능한 열처리 옵션을 평가하는 데 기본이 됩니다.
이 문서에서는 알루미늄 주조 등급이 6061/7075와 같은 일반적인 단조 합금과 어떻게 다른지, 주조 등급이 합금 시스템으로 분류되는 방식, 업계에서 널리 사용되는 등급, 전 세계의 다양한 표준에서 명명 시스템이 어떻게 다른지 등 알루미늄 주조 등급에 대한 정보 개요를 제공합니다.
알루미늄 주조 등급이란 무엇인가요?
알루미늄 주조 등급은 가공이나 압출이 아닌 주조 공정을 위해 특별히 제조된 합금입니다. 이러한 합금의 구성은 주로 궁극적인 강도가 아니라 유동성, 수축 특성, 고온 균열에 대한 저항성 및 고형화된 구조의 안정성을 위해 설계됩니다. 이러한 합금에는 일반적으로 실리콘, 구리, 마그네슘 또는 주조성을 개선하고 필요한 경우 열처리를 가능하게 하는 기타 원소가 포함되어 있습니다.
익숙한 5xxx/6xxx 시리즈 명명법을 사용하는 단조 알루미늄과 달리 주조 합금은 1xx-9xx 체계로 분류됩니다. 각 카테고리는 알루미늄-실리콘, 알루미늄-구리 또는 알루미늄-마그네슘과 같은 고유한 합금 계열을 나타냅니다. 개별 등급 번호를 외우는 것보다 합금 시스템을 이해하는 것이 더 중요합니다.
주조 합금이 단조 알루미늄 등급과 다른 점
대부분의 엔지니어가 자주 접하는 알루미늄 등급(6061, 5052, 7075)은 다음과 같습니다. 단조 알루미늄 합금즉, 압출, 압연 또는 단조에 최적화되어 있습니다. 합금 설계는 소성 변형, 용접성, 성형성 및 압출 속도에 중점을 둡니다.
주조 합금은 다른 논리를 따릅니다. 복잡한 금형을 채우고, 응고 수축을 제어하고, 다공성을 관리하고, 고온 균열을 제한하고, 금형 재료와 상호 작용하는 데 우선순위를 둡니다. 서류상으로는 튼튼해 보이는 단조 합금은 주조 시 균열이 생기거나 과도하게 수축하거나 가스를 가둘 수 있습니다. 마찬가지로 많은 주조 합금은 조성이 변형 가공에 적합하지 않기 때문에 가공 제품으로 성형할 수 없습니다.
요컨대:
- 단조 합금 는 "형성"되도록 설계되었습니다.
- 주조 합금 는 "효율적으로 붓고 굳히도록" 설계되었습니다.
이 차이점을 이해하면 단순히 기계적 특성 때문에 6061을 주조하는 것과 같은 일반적인 실수를 방지할 수 있습니다.
주조 알루미늄 부품의 장점
주조에 알루미늄을 사용하면 합금 시스템과 주조 공정 자체에서 얻을 수 있는 뚜렷한 이점이 있습니다. 주조 알루미늄은 금형에서 직접 복잡하고 가벼운 형상을 형성할 수 있으므로 강철 또는 단조 알루미늄에 필요한 많은 가공 작업이 필요하지 않습니다. 내부 채널, 얇은 벽, 리브, 통합 마운팅 포인트와 같은 기능을 별도의 부품으로 추가하지 않고 그물에 가까운 형상의 일부로 고형화할 수 있습니다.
주조 알루미늄 표면 텍스처 클로즈업
알루미늄 주조 합금은 또한 응고 수축이 적으며, 특히 실리콘이 풍부한 등급은 열간 찢어짐이 적고 얇은 부분에서 더 엄격한 치수 제어가 가능합니다. 또한 부식에 대한 내식성과 열처리 능력이 뛰어나 하우징, 브래킷, 구조 부품과 같은 산업용 부품에서 활용도가 더욱 확대됩니다.
요컨대 알루미늄 주조는 경량, 그물에 가까운 형상 형성, 치수 안정성, 내식성 등 다른 금속 시스템으로는 단일 공정에서 달성하기 어려운 특성을 결합한 제품입니다.
알루미늄 주조 합금의 분류(100-900 시리즈)
주조 알루미늄 합금은 각각 다른 합금 시스템을 나타내는 100-900개의 숫자 범주를 사용합니다. 그 중 300/400 알루미늄-실리콘 합금이 산업용 주조에서 가장 많이 사용됩니다. 200 알루미늄-구리 및 500 알루미늄-마그네슘 시리즈는 특정 성능 요구 사항을 충족합니다.
100 시리즈: 거의 순수 알루미늄
이 합금은 알루미늄 함량이 매우 높지만 약간의 첨가물만 포함되어 있습니다. 부식에 강하고 전기 전도성이 뛰어나지만 강도가 낮고 주조성이 제한적입니다. 따라서 구조용 부품보다는 특수한 용도에 사용됩니다.
200 시리즈: 알루미늄-구리 합금
이러한 합금은 열처리를 통해 상당히 강화될 수 있으며 구조용 또는 하중을 견디는 부품에 사용됩니다. 하지만 구리 함량이 높으면 내식성이 떨어지기 때문에 습하거나 염화물이 많은 환경에서는 보호 코팅이 필요한 경우가 많습니다. 일반적으로 열 균열 및 열처리에 대한 민감도가 높기 때문에 숙련된 공정 제어가 필요합니다.
300 / 400 시리즈: 알루미늄-실리콘 합금
이것은 알루미늄 주조에서 가장 중요한 범주입니다. 실리콘은 유동성을 크게 향상시키고 수축을 줄여 복잡한 얇은 벽 형상을 구현할 수 있습니다. A356, A413, A380 및 ADC12와 같이 널리 사용되는 등급이 이 제품군에 속합니다. 중력 주조, 저압 주조, 모래 주조 및 압력 다이 주조에서 주조성, 비용 및 기계적 특성이 균형을 이룹니다.
500 시리즈: 알루미늄-마그네슘 합금
이 합금은 특히 해양 또는 실외 환경에서 우수한 내식성을 제공합니다. 마그네슘은 중간 정도의 강화에 기여할 수 있지만, 고온 균열 경향이 강하기 때문에 공정 관리가 중요합니다. 알루미늄-실리콘 시스템보다 주조 창이 좁습니다.
700 / 800 시리즈: 특수 용도 합금
널리 알려진 7xxx 단조 합금과 달리 700/800 주조 합금은 산업적 용도가 제한적입니다. 특수 용도로만 사용되며, 대부분의 기존 주조 제품은 알루미늄-실리콘, 알루미늄-구리, 알루미늄-마그네슘 시스템에 계속 의존하고 있습니다.
산업에서 흔히 사용되는 알루미늄 주조 등급
실제 엔지니어링에서는 대부분의 상업용 및 산업용 부품에 사용되는 주조 등급은 소수에 불과합니다. 다음은 성능 비교 없이 널리 사용되는 합금의 간략한 예입니다.
A356(AlSi7Mg)
A356은 중력 주조, 저압 주조 및 모래 주조에 널리 사용됩니다. 실리콘은 주조성을 향상시키고 마그네슘은 T6 열처리를 가능하게 합니다. T6 이후 A356은 강한 내피로성과 균형 잡힌 강도를 달성하여 자동차 서스펜션 부품, 펌프 및 밸브 하우징, 구조용 기계 부품에 적합합니다.
ADC12(A383 제품군)
ADC12는 가장 일반적인 다이캐스팅 합금입니다. 유동성이 뛰어나 얇고 복잡한 캐비티를 고속으로 채우고 대량 생산에 적합한 것으로 알려져 있습니다. 모터 하우징, 기어박스 커버, 소비자 제품 하우징, 전자 구조물 등에 널리 사용됩니다. ADC12는 고압 다이캐스팅의 다공성 특성으로 인해 일반적으로 고강도 열처리와 함께 사용되지 않습니다.
AlSi10Mg
우수한 치수 안정성과 표면 품질로 잘 알려진 AlSi10Mg는 정밀 주조 및 금속 적층 제조(3D 프린팅)에 널리 사용됩니다. 적절한 열처리를 통해 항공우주용 브래킷, 기능성 하우징, 기하학적 정확성이 요구되는 경량 구조물에 균형 잡힌 강도와 연성을 제공합니다.
캐스팅 등급과 캐스팅 프로세스 간의 관계
동일한 합금이라도 주조 공정에 따라 다르게 작동할 수 있습니다. 충전 속도, 냉각 속도, 가해진 압력 및 금형 특성은 모두 수축 결함, 다공성 및 열균열에 영향을 미칩니다.
고압 다이캐스팅은 ADC12 또는 A380과 같이 유동성이 높은 알루미늄-실리콘 합금을 선호합니다. 저압 및 중력 주조는 T6 성능과 보다 균일한 미세 구조로 인해 A356을 사용하는 경우가 많습니다. 모래 주조에는 A356 및 AlSi10Mg와 같이 가스 민감도가 낮고 수축 거동이 제어된 합금이 필요합니다.
어떤 공정에도 '최고의 합금'은 없으며, 재료의 응고 거동과 적절한 공정 기간을 일치시킴으로써 성공적인 주조를 달성할 수 있습니다.
국제 명칭 및 명칭 차이
국가마다 주조 합금에 대해 서로 다른 명명 체계를 사용합니다. 동일한 합금 계열의 경우 미국에서는 A356, 유럽에서는 EN AC-42100, 일본에서는 ADC12를 사용할 수 있습니다. 이름은 다르지만 기본 화학 및 성능 범위는 일반적으로 비슷합니다. 국제적으로 소싱할 때는 이름만 기준으로 표준을 참조하는 것이 아니라 화학별로 표준을 상호 참조하는 것이 표준 엔지니어링 관행입니다.
익숙하지 않은 명칭을 접할 때 엔지니어는 명칭만 보고 동등성을 가정하기보다는 합금 시스템, 주요 원소, 적용 가능한 표준을 확인해야 합니다.
요약: 가장 중요한 시스템 이해
알루미늄 주조 등급은 단순한 숫자가 아니라 주조성, 응고 거동 및 공정 호환성을 중심으로 구축된 재료 시스템입니다. 실제로 알루미늄-실리콘 합금은 대부분의 응용 분야에서 가장 많이 사용되는 반면, 알루미늄-구리 및 알루미늄-마그네슘 합금은 특정 구조 또는 부식 중심 요구 사항을 충족합니다. 합금 시스템과 공정 상호 작용을 이해하는 것이 등급 코드를 외우는 것보다 더 중요합니다.
주조 설계 또는 합금 옵션을 평가하는 경우 언제든지 다음을 수행하십시오. 도면을 공유하면 엔지니어링 팀이 자료 및 프로세스 권장 사항을 지원합니다.
