다이캐스팅과 다이의 특징에 대해서 공부하기

다이캐스팅과 다이의 특징에 대해서 알아보려고 한다. 먼저 다이캐스팅에 대해 공부해 보자.

다이캐스팅

다이캐스팅에서는 용융금속을 다이라고 하는 금속주형에 가압하여 주입한다. 금속은 0.6~275 MPa 압력하에서 응고하므로, 주물은 표면다듬질이 다이공동과 같은 모양을 가진다. 일반 압력은 10.3~14 MPa이다.

 

실린더 헤드 캐스팅

 

다이캐스팅은 영구주형공정 중에서 가장 널리 사용되는 방법이다. 이것은 두 가지 방법, 즉 열가압실 방법과 냉가압실 방법이 사용된다. 이 두 방법 사이의 주요 차이점은 금속의 용해조 위치에 의하여 결정된다. 열가압실 방법은 용해조가 기계와 일체로 되어 있으며 용융금속을 주입하는 실린더는 항상 용융금속 안에 잠겨져 있다. 주입실린더는 공압 또는 수압에 의하여 작동되며, 주조를 완성시키기 위하여 용융금속을 다이로 압입한다.

 

냉가압실 방법을 이용하는 다이캐스팅기계는 별도의 용해로를 보유하여 금속은 손이나 기계적 방법으로 주입실린더에 주입한 다음 수압으로 다이에 용융금속을 압입한다. 이 방법은 다이와 코어가 영구적이므로 작업이 매우 빠르다. 매끈한 면을 얻을 뿐만 아니라 도금이나 그 밖의 다듬질작업을 위하여 주물을 준비하는데 요하는 작업을 최소로 하고 있다. 

 

주물의 표면은 모래주물보다 더욱 균일하며 결과적으로 금속이 적게 소요된다. 최적생산량 범위는 1,000 내지 200,000개이다. 황동 다이캐스팅의 최대무게는 약 2.3kg 정도가 보통이지만 알루미늄은 45kg 이상의 것도 일반적이다. 소형에서 중형까지의 주물은 1시간에 100 내지 300회 장입한다. 주물의 치수는 정확시 조절되므로 기계가공이 거의 필요하지 않다. 폐기물은 적으며 그 이유는 탕구, 탕도, 게이트를 재용융시키기 때문이다. 뜨거운 용융금속의 약 4% 정도는 굴뚝으로 손실된다. 이는 나중에 공해회수장치에 의해 회수되지만 공기 중에 떠있는 금속분말은 대개는 사용할 수 없다.

 

드릴링이나 나사가공과 같은 2차 가공도 이 공정에서는 대부분 생략된다. 다이캐스팅의 공차는 주물의 크기와 금속의 종류에 따라 다르다. 소형주물에 대한 공차는 ±0.03~0.25mm의 범위로 한다. 가장 작은 공차는 아연합금을 다이캐스팅할 때 얻는다.

 

다이캐스팅에서 단점은 기계장치와 다이가 고가인 점이다. 이것은 대량생산에 있어서는 중요한 요인이 아니다. 그러나 단기간작업에서의 사용은 제한을 받는다. 때에 따라서는 고온을 유지하지 않으면 금속에 바라지 않는 급랭효과가 있다. 높은 수축률 가진 금속은 가능한 한 금형에서 빨리 뽑아내야 한다. 그것은 금속과 금형이 동일량 수축하지 않기 때문이다.

 

다이캐스팅은 한때 저온용융합금에만 사용되었으나, 다이의 내열성이 점차 개선됨에 따라 이 방법은 지금에 와서 많은 종료의 합금에 사용되고 있다. 회주철, 저탄소강 및 합금강이 합금하지 않은 소결 모리브덴다이로 생산할 수 있기는 하나 다이캐스팅은 상업상 비철합금에 제한되어 있다.

 

다이

열가압실과 냉가압실 다이캐스팅머신용 다이는 설비와 사용하는 방법에 차이가 없으므로 구조상으로는 유사하다. 다이는 주물을 빼낼 수 있도록 두 부분으로 만든다. 다이에는 다이의 반쪽씩을 정확히 위치시키기 위하여 보통 굵고 튼튼한 맞춤핀이 장치되어 있다. 다이를 닫힌 위치에서 잠그고 고정 다이 쪽에 용융금속을 가압주입한다. 다이가 열리면 가동 다이에 있는 이젝터 판이 전진하여 핀이 다이 반쪽을 통과하면서 돌출하여 주물을 다이 공동과 고정된 코어에서 밀어낸다. 다이에는 이젝터판 또는 가동코어를 움직이는 별도의 기구가 마련된다. 주형의 수명은 주조할 금속에 따라 다르며, 화동주물을 만들면 10,000회 정도, 아연을 사용하면 수백만 회 주조할 수 있다.

 

크고 복잡한 주물에는 단일공동 주형이 사용된다. 이와 같은 주형에 의해 만들어진 주물과 주입구 및 탕도를 사진 1에 나타낸다. 이 부품은 600 ton 기계에서 주조된 마그네슘주물에 강 삽입물을 가진 주물이다. 생산할 주물의 양이 많으며 또한 크기가 비교적 작을 때는 다공동다이를 사용할 수 있다.

 

사진1

 

다이 한쪽에는 공기가 빠져나갈 수 있는 통기공과 다이의 공동을 통과하여 나온 과잉금속을 담기 위하여 오목부를 항상 두는 것이 바람직하다. 다이의 반이 서로 만나는 표면에는 약간의 플래시가 나타나며 다듬질작업에서 이것을 잘라서 다듬어야 한다. 사진 1에서 부품 주위의 플래시를 주의해야 한다. 트림 프레스는 플래시를 자르는데 이용된다.

 

조합다이는 각각 다른 두 개 또는 그 이상의 다이동공을 가진 것이다. 그것들은 가끔 다른 다이블록으로 대체하기 위하여 빼낼 수 있는 삽입블록으로 만든다. 대부분의 다이에는 빠른 생산을 위하여 다이가 정확한 온도로 유지되도록 냉각수 통로가 마련된다.