자동차 다이캐스팅 공정: 정밀 부품 설명

TL;DR

자동차 다이캐스팅 공정은 용융된 비철 금속을 강철로 제작된 재사용 가능한 거푸집(다이)에 고압으로 주입하는 제조 기술입니다. 이 방법은 높은 정밀도로 강하고 가벼우며 복잡한 부품을 생산하기 때문에 현대 자동차 산업에서 필수적입니다. 알루미늄, 아연, 마그네슘 등의 합금을 사용함으로써 다이캐스팅은 차량 성능 향상, 연료 효율 개선 및 우수한 치수 정확도를 갖는 부품의 대량 생산을 가능하게 합니다.

다이캐스팅의 기본: 자동차 분야에서 그것이 무엇이며 왜 중요한가

다이캐스팅은 고압 상태에서 용융 금속을 금형 공동에 주입함으로써 이루어지는 금속 주조 공정입니다. 이에 따르면 위키백과 , 이 압력은 10에서 175메가파스칼(MPa) 범위에 이를 수 있으며, 복잡한 2부분으로 구성된 경화강 몰드의 모든 세부 사항을 금속이 완전히 채우도록 보장한다. 금속이 냉각되어 고체화되면 다이는 열리고 주조 부품이라 불리는 부품이 탈형된다. 이 공정은 플라스틱 사출 성형과 유사하지만 비철금속에 사용되며 현대 제조업의 핵심 기술이다.

자동차 산업에서 다이캐스팅의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않다. 제조업체들은 연비 향상과 배출가스 감소라는 끊임없는 요구에 직면해 있는데, 이는 주로 차량 무게를 줄이는 데 달려 있다. 다이캐스팅은 강도나 내구성을 희생하지 않으면서도 경량 부품 생산이 가능하게 함으로써 효과적인 해결책을 제공한다. RapidDirect , 이 기술은 얇은 벽과 복잡한 형상을 구현할 수 있어 다른 방법으로는 달성하기 어려운 금속 제조 분야의 핵심 대안이 되며, 더 가벼운 차량, 향상된 연비 및 전반적인 성능 개선을 가능하게 합니다.

정밀한 형상에 우수한 표면 마감과 치수 일관성을 갖춘 부품 생산이 가능하다는 점도 이 공정의 또 다른 주요 장점입니다. 이로 인해 대량 생산 환경에서 후속 가공 작업을 크게 줄일 수 있어 시간과 비용을 절약할 수 있습니다. 다이캐스팅은 정교한 부품 제작에 이상적이지만, 단조와 같은 다른 고성능 공법 또한 자동차 제조에서 매우 중요합니다. 예를 들어 일부 회사는 자동차용 단조 부품 , 특별히 높은 강도가 요구되는 부품을 제작하는 것으로 유명하며, 서스펜션 및 파워트레인 구성품과 같은 중요 응력 지지 응용 분야에 자주 사용됩니다.

자동차 다이캐스팅의 핵심 이점은 다음과 같습니다:

• 경량화: 알루미늄 및 마그네슘과 같은 저밀도 금속을 사용하면 차량의 전체 무게를 줄여 연료 효율성을 직접적으로 향상시킵니다.
• 복잡성 및 정밀도: 고압 주입을 통해 치수 공차가 매우 정확한 정교하고 얇은 벽면 부품을 제작할 수 있어 더욱 정교하고 소형화된 차량 설계가 가능합니다.
• 높은 생산 속도: 다이캐스팅은 빠른 공정으로, 자동화된 장비를 사용해 한 번의 작업 세션에서 수천 개의 동일한 부품을 생산할 수 있어 대량 생산에 매우 비용 효율적입니다.
• 강도와 내구성: 다이캐스팅 부품은 우수한 강도 대비 무게 비율과 내식성을 제공하여 핵심 자동차 부품의 내구성과 신뢰성을 보장합니다.

단계별 다이캐스팅 공정: 용융 금속에서 완제품까지

자동차 다이캐스팅 공정은 용융 금속을 매우 빠르고 정밀하게 완제품 부품으로 전환하는 고도로 정교한 다단계 작업입니다. 전체 작업 공정은 다이 준비, 충진(주입), 금형에서의 탈형, 그리고 셰이크아웃(가공 처리)의 네 가지 주요 단계로 나눌 수 있습니다. 각 단계는 최종 제품이 치수 정확도와 표면 마감에 대한 엄격한 품질 기준을 충족하도록 보장하는 데 중요합니다.

먼저 다이를 준비해야 합니다. 경화된 강철 몰드의 두 반쪽을 청소한 후 윤활제를 분사합니다. 이 윤활제는 두 가지 목적을 가지고 있습니다. 다이의 온도를 조절하고 탈형제 역할을 하여 응고된 주물을 손상 없이 쉽게 제거할 수 있도록 하는 것입니다. 윤활 처리 후 두 개의 다이 반쪽은 다음 단계인 고압 주입을 견딜 수 있도록 막대한 힘으로 단단히 닫히고 클램프됩니다.

다음은 충전 또는 주입 단계입니다. 별도의 용해로에서(냉실 공정의 경우) 또는 기계 내부에서(열실 공정의 경우) 녹인 용융 금속이 다이 캐비티 안으로 강제 주입됩니다. 플런저가 고속과 고압으로 금속을 주입하여 금속이 응고되기 전에 몰드의 모든 틈새를 완전히 채우도록 합니다. 냉각 단계 동안에도 압력이 유지되어 수축과 다공성을 최소화합니다. 금속이 응고된 후 다이 반쪽이 열리고, 이젝터 핀에 의해 주물이 밀려 나옵니다. 마지막으로 샤크아웃(shakeout) 단계에서 러너(runner), 스프루(sprue), 플래시(flash, 다이의 분할선에서 새어나온 얇은 재료)와 같은 불필요한 잔여 물질이 주물에서 제거됩니다. 이러한 부산물은 일반적으로 수집되어 재용해되어 재사용되므로 이 공정은 매우 지속 가능합니다.

고압 다이캐스팅의 두 가지 주요 방법은 열실 공정과 냉실 공정이며, 각각 다른 금속과 응용 분야에 적합합니다.

자동차 다이캐스팅의 핵심 소재: 알루미늄, 아연, 마그네슘

자동차 다이캐스팅에서 소재 선택은 최종 부품의 무게, 강도, 부식 저항성 및 비용에 직접적인 영향을 미치기 때문에 매우 중요합니다. 가장 일반적으로 사용되는 소재는 알루미늄, 아연, 마그네슘의 비철 합금이며, 각각 특정 응용 분야에 맞춰진 고유한 특성을 제공합니다.

알루미늄 합금 자동차 산업에서 가장 널리 사용되며, 주로 가벼운 무게와 강도의 탁월한 조합 덕분입니다. 다음에서 자세히 설명하는 바와 같이 Fictiv , A380과 같은 합금은 우수한 기계적 특성, 높은 열전도성 및 내식성을 지녀 고온에서 작동하거나 스트레스를 받는 부품에 이상적이며, 엔진 블록, 변속기 케이스, 오일 팬 및 섀시 부품과 같은 구조 부품에 일반적으로 사용됩니다. 알루미늄을 사용하는 것은 연비 향상을 위한 차량 경량화 전략의 핵심입니다.

아연 합금 , 특히 Zamak 계열 제품은 또 다른 인기 있는 선택입니다. 아연은 금형의 정교하고 얇은 벽 부분까지 매우 정밀하게 채울 수 있는 뛰어난 주조 유동성을 자랑합니다. 또한 우수한 치수 안정성, 높은 충격 강도를 제공하며 장식용 또는 보호용 도금이 용이합니다. According to Bruschi , 아연은 도어 핸들, 잠금장치 하우징, 시트벨트 리트랙터 기어, 전자 센서 하우징과 같이 고품질 표면 마감과 좁은 공차가 요구되는 부품에 자주 사용됩니다.

마그네슘 합금 일반적인 다이캐스팅 금속 중 가장 가벼우며 우수한 강도 대 중량 비율을 제공합니다. 마그네슘은 알루미늄보다 약 33% 더 가볍고, 강철보다는 75% 더 가볍습니다. 이로 인해 무게 감소가 최우선인 응용 분야에서 이상적인 소재가 됩니다. 3ERP 에 따르면, 마그네슘은 스티어링 휠 프레임, 시트 프레임, 계기판 패널 및 트랜스퍼 케이스와 같은 부품에 사용됩니다. 또한 우수한 가공성과 진동 흡수 능력은 자동차 설계에서 중요한 장점입니다.

주요 다이캐스팅 합금 비교

• 무게: 마그네슘이 가장 가볍고 그 다음이 알루미늄이며 아연이 세 가지 중 가장 무겁습니다.
• 강도: 아연 합금은 일반적으로 상온에서 높은 인장 강도를 제공하지만, 알루미늄 합금은 고온에서도 강도를 더 잘 유지합니다.
• 부식 저항: 세 가지 모두 양호한 내식성을 제공하며, 구체적인 성능은 합금 종류와 표면 처리 방식에 따라 달라집니다.
• 비용: 아루미늄과 아연은 일반적으로 대량 생산에 있어 비용 효율성이 높지만 마그네슘은 더 비싸기도 합니다.
• 가 casting 과정: 아리랑과 마그네슘은 더 빠른 열실 공정을 사용하여 양립될 수 있으며, 알루미늄은 더 높은 녹는점과 철 주입 부품에 대한 부식 작용으로 인해 더 느린 냉실 공정을 필요로 한다.

주요 도형 가공 기술 과 그 적용

고압 다이?? (HPDC) 이 가장 일반적인 방법이지만, 구조적 무결성이 가장 중요한 중요한 자동차 부품에 특히 특정 제조 요구를 충족시키기 위해 여러 가지 변형이 개발되었습니다. 이 기술에는 저압 다이?? 스 및 진공 보조 다이?? 스가 포함되며, 각각은 다른 응용 프로그램에 대한 다른 장점을 제공합니다.

고압 다이?? 스 (HPDC) 는 복잡한, 네트워크 모양의 구성 요소를 만드는 속도와 능력으로 인해 자동차 부품의 대다수를 생산하는 표준으로 남아 있습니다. 엔진 부품과 변속기 가구에서부터 센서 껍질과 브래킷 같은 작은 부품까지 다 사용합니다. 그러나 HPDC의 일반적인 과제는 용광 금속의 빠른 주입 과정에서 공기 함락 가능성이 있으며 최종 가루에 부도기가 발생할 수 있습니다. 이 뚫림성 은 부품 의 기계적 특성 을 손상 시키고 열 처리 를 방지 할 수 있다.

이 문제를 해결하기 위해 진공 보조 다이캐스팅 고용되어 있습니다. 이 과정에서 진공을 사용하여 금속을 주입하기 전에 도어 구멍에서 공기 및 가스를 제거합니다. 이것은 뚫림성을 크게 줄여 더 밀도가 높고 더 강한 부분을 개선한 표면 마무리로 만듭니다. 이 기술은 구조 노드, 엔진 마운트 및 서스펜션 구성 요소와 같은 후속 용접 또는 열 처리가 필요한 안전 중요 부품 및 부품에 이상적입니다.

저압 주사 주사 (LPDC) 다른 대안은, 용광 금속은 낮은 압력 (일반적으로 7 ~ 30 psi) 을 사용하여 아래에서 부드럽게 폼에 삽입됩니다. 이 느리고 통제 가능한 채우는 거동과 공기 포착을 최소화하여 우수한 기계적 특성과 낮은 엽기성을 가진 부품을 만듭니다. LPDC는 종종 바퀴와 특정 엔진 블록과 같은 더 큰 대칭 구성 요소에 선택되며, 구조적 무결성이 빠른 주기 시간보다 더 중요합니다.

주사 가공 의 장단

모든 제조 공정과 마찬가지로, 다이?? 은 일부 응용 프로그램에 적합하지만 다른 데 적합하지 않은 다른 거래의 세트를 가지고 있습니다.

장점

• 높은 생산 속도: 이 과정은 매우 자동화 되어 있고, 매우 빠른 속도로 부품들을 생산할 수 있어, 대량 출하에서 부품당 비용을 낮추는 것이 가능하다.
• 우수한 차원 정확성: 다이?? 은 매우 긴 허용도와 함께 부품을 생산, 종종 후 가공의 필요성을 제거.
• 복잡한 형상: 이 과정은 다른 방법으로는 쉽게 얻을 수 없는 복잡한 모양과 얇은 벽을 만들 수 있습니다.
• 평활한 표면 마감: 주물은 자연스럽게 매끄러운 표면을 가지고 있어 미적인 목적을 위해 쉽게 도금하거나 마감 처리할 수 있습니다.

단점

• 초기 비용이 높음: 다이 주조에 필요한 금형(다이)과 기계 장비는 매우 비싸기 때문에 소량 생산 시 비용 부담이 커 경제성이 떨어집니다.
• 재료 제한: 이 공정은 일반적으로 알루미늄, 아연, 마그네슘과 같은 유동성이 높은 비철 금속으로 제한됩니다.
• 기공 발생 가능성: 표준 HPDC 방식에서는 갇힌 공기가 내부 기공을 유발할 수 있으며, 이는 부품의 강도에 영향을 줄 수 있고 열처리를 불가능하게 할 수 있습니다.
• 금형 제작 소요 시간이 길음: 새로운 다이를 설계하고 제작하는 과정은 복잡하고 시간이 많이 소요됩니다.

자동차 다이캐스팅 공정에 대한 최종 고찰

자동차 다이캐스팅 공정은 현대 자동차에 필수적인 경량화되고 복잡하며 신뢰성 높은 부품 생산을 가능하게 하는 기반 기술입니다. 중량 감소를 통한 연료 효율 향상부터 고정밀 부품을 활용한 정교한 디자인 구현에 이르기까지 그 영향력은 명백합니다. 알루미늄, 아연, 마그네슘 합금의 고유한 특성을 활용함으로써 제조업체는 특정 성능, 안전성 및 비용 목표에 맞게 부품을 맞춤 제작할 수 있습니다. 자동차 산업이 전기차 및 자율주행차로 계속 진화함에 따라 보다 크고 더 통합된 구조 부품을 생산하는 첨단 다이캐스팅 기술에 대한 수요는 더욱 증가할 것이며, 이는 미래의 핵심 제조 공정으로서의 입지를 굳히는 결과를 가져올 것입니다.

자주 묻는 질문

1. 다이캐스팅과 단조의 주요 차이점은 무엇입니까?

주요 차이점은 금속의 상태에서 발생합니다. 도형 casting 에서, 금속은 녹아 (액) 가 될 때까지 가열 되고, 그 다음 solidify 하기 위해 mold 에 주입 된다. 금속 은 금속 을 때, 금속 을 질 할 수 있을 때까지 가열 하지만 단단 한 상태 로 유지 된다. 그 다음에는 망치나 프레스로 엄청난 압력을 가함으로써 모양을 만듭니다. 도매는 일반적으로 더 튼튼하고 내구성이 좋은 부품을 생산하지만, 다이?? 은 복잡하고 복잡한 모양을 만드는 데 더 좋습니다.

2. 왜 도형 casting 에서 뚫림성 이 문제 가 되나요?

뚫림성 은 금속이 굳어질 때 금속 안에 갇힌 작은 공허점이나 가스 거품 을 가리킨다. 이 물질은 부품을 약화시켜서 스트레스에 의해 균열되기 쉽기 때문에 우려가 됩니다. 포러스티는 또한 장이 안전하게 열처리되거나 용접되는 것을 방지합니다. 포착 된 가스가 가열되면 팽창하므로 표면과 내부 미세 균열에 번개를 일으킬 수 있으며 부품의 구조적 무결성을 손상시킵니다.

3. 주사조각에 철 또는 철을 사용할 수 있습니까?

기술적으로 가능하지만, 철강과 철강과 같은 철금속을 주사기로 주사하는 것은 매우 드문 일이다. 그 극도로 높은 녹기 온도는 철근에 빠른 붕괴와 마모를 초래할 것이며, 짧은 도구 수명으로 인해 이 과정은 경제적으로 실현 불가능합니다. 따라서 이 과정은 거의 열색 금속의 용이점이 낮은 금속을 위해 사용된다.