중력 다이캐스팅은 알루미늄 및 기타 비철 부품에 널리 사용됩니다. 설계자는 모래 주조보다 더 나은 치수 정확도와 기계적 특성이 필요하지만 고압 다이캐스팅의 매우 높은 툴링 비용을 피하고 싶을 때 이 공정을 선택하는 경우가 많습니다. 중력 주조는 고속 고압 사출 대신 중력으로 재사용 가능한 금속 주형을 채움으로써 중간 생산량에서 안정적인 품질의 조밀하고 열처리 가능한 주물을 제공할 수 있습니다. 이 문서에서는 중력 주조란 무엇인지, 공정은 어떻게 작동하는지, 어디에 가장 적합한지, 다른 주조 방법과 어떻게 비교되는지 설명합니다.
그래비티 캐스팅이란 무엇인가요?
중력 다이 캐스팅(GDC) 용융 금속을 용기에서 금속 주형(일반적으로 주철 또는 내열강으로 제작)에 붓는 영구 금형 주조 공정입니다. 고압 다이캐스팅과 달리 금형 캐비티는 다음과 같은 방법으로만 채워집니다. 지구의 중력. 이 공정은 다음과 같은 주물을 생산하는 것으로 유명합니다. 조밀한 내부 구조 그리고 우수한 기계적 특성고성능 산업용 구성 요소의 초석이 되었습니다.
그래비티 캐스팅은 어떻게 작동하나요?
이 프로세스는 최종 부품의 구조적 무결성을 보장하기 위해 세심한 일련의 단계를 따릅니다, 주사위의 중요한 준비부터 시작합니다:
1. 예열
주조 사이클이 시작되기 전에 금속 주형을 특정 온도, 일반적으로 다음 사이로 가열해야합니다. 150°C 및 300°C. 예열 는 용융 금속이 조기에 동결(콜드 셧)되는 것을 방지하고 액체가 캐비티의 모든 복잡한 부분으로 흐르도록 보장합니다. 또한 열 충격을 줄여 금형의 수명을 크게 연장합니다.
2. 코팅
내화성 코팅 또는 윤활제를 금형 내부 표면에 분사합니다. 이 코팅은 고온 침식으로부터 금형을 보호하는 세 가지 중요한 목적을 수행합니다, 냉각 속도 조절 (단열재), 고형화된 주물이 달라붙지 않고 배출될 수 있도록 이형제 역할을 합니다.
3. 붓기 및 채우기
용융 금속은 러너 시스템을 통해 금형에 부어집니다. 전체 충진 공정은 전적으로 용융 금속의 무게. 이 "자연 충전" 방식은 난기류와 튀는 현상을 줄여 고속 사출 공정보다 공기가 통풍구를 통해 더 효과적으로 빠져나갈 수 있도록 합니다.
4. 고형화 및 수유
금속이 캐비티를 채우면 금형 벽에서 안쪽으로 냉각되고 응고되기 시작합니다. 중력으로 인해 라이저와 게이트의 용융 금속이 주물에 계속 '공급'되어 자연스러운 주조 상태를 보완합니다. 수축 냉각 중에 발생합니다. 이렇게 하면 최종 부품이 조밀하고 내부 공극이 없게 됩니다.
5. 열기 및 꺼내기
금속이 완전히 굳어지고 구조적 무결성이 충분히 확보되면 금형을 기계적으로 열게 됩니다. An 배출 시스템 (일반적으로 유압 핀)이 주물을 금형 캐비티 밖으로 밀어내어 다음 사이클을 위해 금형을 정리합니다.
6. 청소 및 검사
새로 제거한 주물에는 게이트, 러너, 플래시와 같은 추가 재료가 포함됩니다. 이러한 재료는 절단, 톱질 또는 연삭을 통해 제거됩니다. 마지막으로 부품은 다음과 같은 과정을 거칩니다. 치수 검사, 비파괴 검사(예: X-레이)또는 압력 테스트를 통해 엄격한 품질 기준을 충족하는지 확인합니다.
중력 다이캐스팅에 적합한 재료는 무엇인가요?
GDC는 주로 다음과 같은 용도로 사용됩니다. 비철금속 용융점이 적당하여 금형 수명을 극대화합니다:
- 알루미늄 합금: 가장 널리 사용되는 자료(예, A356, AC4C)를 사용하여 캐스팅성이 뛰어나고 무게 대비 강도가 높습니다.
- 구리 합금: 황동 및 청동과 같이 부식에 강하거나 전도율이 높은 부품에 사용됩니다.
- 마그네슘 합금: 항공우주 및 자동차 분야의 초경량 애플리케이션에 이상적입니다.
그래비티 캐스팅의 장점
- 뛰어난 기계적 특성: 금속 금형의 빠른 냉각 속도로 인해 미세한 입자 구조가 만들어집니다. 부품 T6 열처리 가능를 사용하여 표준 압력 다이캐스팅보다 훨씬 높은 강도와 경도를 달성합니다.
- 높은 압력 견고성: 조밀한 내부 구조로 다공성을 최소화하여 가스 또는 액체 압력 하에서 누출을 방지해야 하는 부품에 이상적입니다.
- 긴 툴링 수명: 금형은 다이캐스팅보다 압력과 충격이 적기 때문에 유지보수 비용이 절감됩니다.
- 복잡한 내부 지오메트리: 다음을 사용할 수 있습니다. 모래 코어를 사용하여 복잡한 속이 빈 내부 모양을 만들 수 있습니다.
그래비티 캐스팅의 한계
- 벽 두께 제약 조건: 중력에 의존하기 때문에 최소 벽 두께는 일반적으로 다음과 같습니다. 3mm 이상더 얇은 섹션은 완전히 채워지지 않을 수 있습니다.
- 생산 속도가 느려집니다: 고압 다이캐스팅에 비해 냉각 및 사이클 시간이 길어 시간당 생산량이 감소합니다.
- 표면 디테일: 모래 주조보다는 낫지만 표면 마감은 고압 다이캐스팅보다 약간 덜 정제되어 있습니다.
중력 캐스팅의 일반적인 응용 분야
- 자동차 산업: 엔진 실린더 헤드, 피스톤, 브레이크 캘리퍼, 스티어링 너클.
- 기계 및 에너지: 펌프 임펠러, 유압 밸브 본체, 고전압 스위치 기어 하우징 및 방열판.
- 고급 소비재: 전문가급 조리기구(주물 알루미늄 팬)와 튼튼한 조명기구.
중력 주조와 모래 주조
중력 다이캐스팅은 모래 주조에 비해 소모품인 모래 주형 대신 재사용 가능한 금속 주형을 사용하므로 치수 정확도가 높고 표면 조도가 우수하며 배치마다 일관된 기계적 특성을 제공합니다. 따라서 가공 공차를 쉽게 제어하고 중간 규모의 프로젝트에서 안정적이고 반복 가능한 품질을 달성할 수 있습니다. 반면에 모래 주조는 특히 매우 큰 주물이나 매우 복잡한 내부 통로의 경우 툴링 비용이 훨씬 저렴하고 설계의 자유도가 훨씬 높습니다. 실제로 모래 주조는 소량, 초대형 부품 또는 자주 변경되는 디자인에 선호되며, 중력 다이캐스팅은 합리적인 중간 생산량에서 보다 안정적인 정밀도와 성능이 필요한 경우에 선택됩니다.
중력 주조와 다이 캐스팅
고압 다이캐스팅에 비해 중력 다이캐스팅은 고속 사출이 아닌 자체 무게로 캐비티를 채우기 때문에 금속 흐름이 더 차분하고 난류가 적으며 가스 다공성의 위험이 낮습니다. 따라서 중력 주조는 T6 열처리와 유압 또는 공압 하우징과 같이 기밀성을 유지해야 하는 부품에 더 적합한 경우가 많습니다. 다이캐스팅은 초박형 벽체, 매우 높은 연간 생산량, 매우 복잡한 외부 형상에 탁월하지만 고가의 툴링과 장비가 필요하고 다공성 및 열처리 제한에 더 민감합니다. 따라서 다이캐스팅은 일반적으로 비용에 민감한 대량 생산 하우징 및 커버에 선택되며, 중력 다이캐스팅은 최대 생산 속도보다 구조적 무결성, 밀도 및 수명 주기 비용이 더 중요한 중간 지점을 차지합니다.
중력 다이 캐스팅의 대안은 무엇인가요?
중력 다이캐스팅이 비철 주물의 유일한 옵션은 아닙니다. 벽 두께, 연간 생산량, 비용 목표, 내부 품질 요구 사항에 따라 엔지니어는 일반적으로 다음 공정과 비교합니다:
- 스퀴즈 캐스팅: 주조와 단조 사이에 위치합니다. 응고 과정에서 금속에 고압이 가해져 매우 조밀한 미세 구조와 매우 높은 기계적 특성을 생성합니다. 단조 부품을 주조로 대체하려는 안전이 중요한 부품이나 경량 설계에 적합합니다. 공정 기간이 좁고 장비 및 툴링 요구 사항이 까다로우며 전체 비용이 높기 때문에 일반적으로 매우 까다로운 성능 요구 사항을 가진 고가 부품에 사용됩니다.
- 투자 캐스팅: 은 왁스 패턴과 세라믹 쉘을 사용하여 매우 복잡한 형상과 미세한 디테일을 구현합니다. 블레이드나 소형 구조 부품과 같이 복잡한 형상을 가진 중소형 부품에 적합합니다. 중력 다이캐스팅에 비해 단가가 높고 사이클 시간이 느리기 때문에 일반적으로 생산 속도보다 기하학적 복잡성과 표면 디테일이 더 중요하고 배치 크기가 상대적으로 제한적일 때 선택합니다.
- 모래 주조: 는 재사용 가능한 금속 금형 대신 소모품인 샌드 몰드를 사용합니다. 툴링 비용이 저렴하고 설계 자유도가 매우 높기 때문에 대형 부품, 매우 복잡한 내부 통로 또는 자주 수정해야 하는 디자인에 적합합니다. 단점은 중력 다이캐스팅에 비해 치수 정확도가 낮고 표면 마감이 거칠며 기계적 특성이 일관되지 않아 가공 공차와 외관 품질을 제어하기 어렵다는 점입니다.
- 고압 다이 캐스팅(HPDC): 용융 금속을 고속 및 고압으로 금형 캐비티에 주입합니다. 초박형 벽, 매우 복잡한 외부 형상, 연간 생산량이 매우 많아 단가를 최소화해야 하는 경우에 이상적입니다. 하지만 툴링 및 장비 투자가 많고 충전 공정이 난류가 심하며 가스 다공성의 위험이 더 큽니다. 많은 합금 시스템과 벽 두께 조합은 T6 열처리 또는 매우 높은 압력 기밀성이 필요한 부품에 적합하지 않기 때문에 HPDC는 사이클 시간과 부품 가격이 주요 동인인 소비자 제품 및 자동차 하우징에 자주 사용됩니다.
- 저압 주조: 은 낮은 가스 압력을 사용하여 용융 금속을 아래에서 금형 캐비티로 밀어 넣습니다. 중력 주조보다 충진이 더 매끄럽고 제어가 가능하여 일관성이 뛰어나고 내부 무결성이 매우 우수합니다. 일반적으로 휠 및 서스펜션 부품과 같이 안전이 중요한 구조 부품에 사용됩니다. 중력 다이캐스팅에 비해 장비 투자 및 부품당 공정 비용이 높고 일반적으로 사이클 타임이 길기 때문에 구조적 무결성 요구 사항이 매우 높고 생산량이 추가 투자를 정당화할 수 있을 때 주로 선택됩니다.
결론
중력 다이캐스팅은 현대 제조에서 필수적인 공정으로 다음과 같은 완벽한 균형을 제공합니다. 재료 성능, 내부 품질 및 투자 비용. 벽 두께와 속도에는 한계가 있지만 고밀도 열처리 부품을 생산할 수 있어 중요한 산업 부품에 선호되는 소재입니다.
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