TL;DR

다이캐스팅 결함을 진단하는 과정은 기공, 균열, 흐름 자국, 플래시와 같은 불완전성을 식별하는 것으로 시작되며, 이러한 결함은 금형 설계, 공정 조건 또는 재료 품질의 문제에서 비롯됩니다. 이러한 문제를 해결하는 핵심은 주입 속도, 재료 및 금형 온도와 같은 변수들을 체계적으로 최적화하고 다이 자체의 무결성을 확보하는 데 있습니다. 근본 원인에 대한 명확한 이해는 고품질의 결함 없는 부품 생산으로 가는 첫걸음입니다.

다이캐스팅 결함의 근본 원인 이해하기

다이캐스팅 결함을 효과적으로 진단하는 것은 그 원인에 대한 철저한 이해에서 시작됩니다. 대부분의 불완전성은 금형 및 몰드 문제, 공정 파라미터의 불일치, 또는 재료 품질 문제라는 세 가지 주요 범주 중 하나에서 기인합니다. 이러한 요소들은 종종 상호 연결되어 있어 한 영역의 문제가 다른 영역의 문제를 악화시킬 수 있습니다. 올바른 해결책을 적용하고 재발을 방지하기 위해서는 체계적인 진단이 핵심입니다.

금형 문제는 결함의 주요 원인 중 하나입니다. 통풍이 부족한 설계가 잘못된 금형은 가스를 포획하여 기공을 유발할 수 있습니다. 마찬가지로 금형의 마모, 예를 들어 침식이나 두 부분의 정렬 불량은 플래시 또는 부정확한 부품을 초래할 수 있습니다. 다이의 열 관리 또한 매우 중요합니다. 너무 차가운 다이는 흐름 자국이나 콜드쉘트(cold shuts)를 일으킬 수 있으며, 국부적인 과열은 용융 합금이 다이 표면에 융착되는 솔더링(soldering) 현상을 유발할 수 있습니다. 이러한 문제를 방지하려면 설계 단계부터 시작해야 합니다. CAE 시뮬레이션 기술이 뛰어난 제조업체와 협력하고, Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. 과 같이 높은 금형 기준을 유지하는 업체와 협업하는 것이 초기 단계에서 결함 가능성을 최소화하는 강건한 금형을 제작하는 데 매우 중요합니다.

공정 매개변수—다이캐스팅 장비의 특정 설정—는 정밀하게 제어되어야 합니다. 주입 속도, 압력, 냉각 속도와 같은 변수들은 최종 부품의 품질에 직접적인 영향을 미칩니다. 예를 들어, 주입 속도가 지나치게 높으면 용융 금속 흐름 내에서 난류가 발생하여 공기가 포획되고 기공이 생길 수 있습니다. 반대로 압력이 부족하면 성형금형이 완전히 채워지지 않는 '쇼트 필(Short fill)' 현상이 발생할 수 있습니다. 균열이나 내부 응력으로 인한 휨과 같은 결함을 방지하기 위해 응고 및 냉각 단계를 포함한 사이클 시간도 최적화되어야 합니다.

마지막으로 원자재의 품질이 근본적인 요소입니다. 용융된 금속 합금은 깨끗하고, 적정 온도를 유지하며 적절히 탈기되어야 합니다. 합금 내 불순물이나 포함물(예: 산화물 또는 슬래그)은 주조물 내부에 약한 지점을 생성하여 구조적 파손을 유발할 수 있습니다. 화학 조성 자체도 매우 중요합니다. 예를 들어 알루미늄 합금에서 철 함량이 낮으면 납땜 현상(soldering) 위험이 증가할 수 있습니다. 합금의 순도와 온도를 철저히 관리함으로써 주조 공정 중 재료가 예측 가능한 방식으로 반응하도록 보장할 수 있습니다.

표면 결함의 일반적인 문제 해결

표면 결함은 다이캐스팅 부품에서 가장 즉각적으로 드러나는 결함으로, 외관뿐 아니라 경우에 따라 기능성에도 영향을 미칩니다. 흔한 문제로는 가스 다공성, 물집, 유동 무늬 및 균열 등이 있습니다. 각각은 고유한 원인을 가지고 있으며 문제를 해결하기 위해 맞춤형 진단 접근이 필요합니다. 이러한 시각적 징후를 이해하는 것은 잠재적인 공정 문제를 진단하는 첫 번째 단계입니다.

가스 다공성 및 물집 금속 내부에 갇힌 가스로 인해 발생하는 밀접하게 관련된 결함입니다. 가스 다공성은 표면이나 표면 바로 아래에 작은 둥근 공극으로 나타납니다. 물집은 주조 후 열처리나 금형에서 이젝션될 때 갇힌 가스가 팽창하여 캐스팅의 얇은 외피를 변형시키면서 표면에 형성되는 돌출된 기포입니다. 주요 원인은 몰드 충전 시 난류로 인한 공기 갇힘 또는 몰드 이형제에서 방출된 가스입니다.

1. 재료 품질 확인: 사용 전 합금이 깨끗하고 건조하며 적절히 탈기 처리되었는지 확인하십시오.
2. 사출 조건 최적화: 주입 속도를 낮춰 더 원활한 층류 흐름을 만들고 난류를 최소화하십시오.
3. 환기 개선: 금형의 환기구와 오버플로우 채널이 깨끗하고 공기가 캐비티로부터 원활히 배출될 수 있을 만큼 적절한 크기인지 확인하십시오. 진공 성형 시스템을 사용하는 것은 매우 효과적인 해결책입니다.
4. 윤활제 관리: 고품질 금형 이형제를 사용하고 과도한 가스 발생을 방지하기 위해 소량만 도포하십시오.

흐름 무늬 및 균열 열 관리 및 응력과 관련이 있습니다. 흐름 무늬(또는 냉각 접합부)는 응고되는 금속의 흐름 경로를 따라 표면에 나타나는 줄무늬, 선 또는 패턴으로, 용융 금속이 다이 표면과 접촉할 때 너무 빨리 냉각되어 개별 금속 흐름이 완전히 융합되지 못할 때 발생합니다. 균열은 급격하거나 불균일한 냉각으로 인한 열적 응력이나 금형에서 탈형 중 발생하는 기계적 응력으로 인해 생길 수 있는 파손입니다.

1. 온도 조정: 금형과 용융 금속의 온도를 높여 유동성을 개선하고 조기 응고를 방지합니다.
2. 게이트 최적화: 게이트 위치와 크기를 재설계하여 몰드가 신속하고 균일하게 채워지도록 하고, 금속이 이동해야 하는 거리를 최소화합니다.
3. 열 관리 강화: 금형의 냉각 시스템이 정상적으로 작동하여 비균일한 열 기울기가 발생하지 않도록 하여 응력을 피합니다.
4. 부품 형상 검토: 균열이 자주 발생하는 응력 집중 부위를 줄이기 위해 벽 두께의 급격한 변화를 최소화하고 충분한 라운딩을 추가합니다.

내부 및 구조적 결함 해결

표면 결함은 시각적으로 문제가 되지만, 내부 결함은 부품의 구조적 완전성을 해칠 수 있으며 현장에서 치명적인 고장을 유발할 수 있습니다. 주요 내부 결함에는 수축 다공성과 포함물이 있으며, 또 다른 주요 결함인 솔더링(soldering)은 표면에 영향을 미칩니다. 이러한 결함은 종종 눈에 보이지 않으며 예방을 위해 철저한 공정 제어와 재료 관리가 필요합니다.

수축 기공 주로 두꺼운 부분에서 주물 내부에 톱니 모양의 각진 공극이나 공동으로 나타납니다. 이는 용융 금속이 응고 과정에서 수축할 때 발생하며, 뒤에 남는 공간을 채울 만큼의 액체 금속이 부족할 경우 생깁니다. 이러한 현상은 일반적으로 균일하지 않은 벽 두께와 같은 부적절한 제품 설계나 게이팅 시스템의 부족한 공급에서 기인합니다. 수축 다공성을 방지하기 위해서는 가능한 한 균일한 단면 두께를 갖도록 부품을 설계하는 것이 중요합니다. 결함 예방에 대한 보다 자세한 정보는 Dynacast에서 제공하는 상세 가이드 를 참고하시기 바랍니다. 또한 응고 중 적절한 공급을 보장하기 위해 효과적인 열 관리 및 적절한 크기의 게이트와 리저가 필수적입니다.

납땜 용융 합금이 다이의 표면에 화학적으로 용접되는 결함입니다. 이로 인해 부품이 탈형될 때 손상될 뿐 아니라 다이 자체도 손상되어 비용이 많이 드는 가동 중단과 수리가 발생합니다. 솔더링(soldering)은 주물에 거친 부위나 선으로 나타나는 경우가 많습니다. 일반적으로 국부적인 과도한 온도, 다이 표면의 마모, 또는 합금 조성의 부적절함(특히 알루미늄 합금에서 철 함량이 낮은 경우) 등이 원인입니다. 예방 조치로는 다음이 포함됩니다.

• 핫스팟을 방지하기 위해 적절한 다이 냉각을 보장하세요.
• 특정 합금의 경우 철 함량을 0.8%에서 1.1% 사이로 유지하는 등 합금 조성을 관리하세요.
• 보호막을 형성하는 고품질의 다이 이형제를 사용하세요.
• 솔더링의 고정 지점이 될 수 있는 거칠기를 제거하기 위해 다이 캐비티를 연마하세요.

포함 사항 금속 매트릭스 내부에 갇힌 이물질을 말한다. 이러한 이물질은 금속성(예: 슬래그) 또는 비금속성(예: 금형에서 유입된 모래, 산화물, 내화물 파편 등)일 수 있다. 이물질은 응력이 집중되는 지점을 만들어 부품의 강도를 현저히 약화시키며 하중 조건에서 균열을 유발할 수 있다. 주요 원인으로는 불순물이 포함된 합금, 용융 금속의 세척 미흡, 다이 캐비티 내 잔해물 등이 있다. 종합적인 목록에 따르면 Dolin Casting 은 엄격한 청결 상태가 매우 중요하다고 강조한다. 여기에는 깨끗한 인고트 사용, 용융 금속에서 슬래그를 완전히 걷어내기, 주괴 및 공구 세척, 매 주조 전 다이 캐비티 내 잔해물 제거가 포함된다.

치수 및 형상 결함 수정

치수 및 형상 결함은 주물의 최종 형태와 정확도에 관련되어 조립 시 적합성과 기능에 직접적인 영향을 미칩니다. 이 범주에서 흔히 발생하는 문제로는 플래시, 변형(와핑), 부정렬(mismatch) 등이 있습니다. 이러한 결함은 일반적으로 다이캐스팅 장비, 금형 자체 또는 냉각 중 열 응력에 기인한 문제를 나타냅니다. 이러한 문제를 수정하는 것은 생산 효율성을 유지하고 후처리 비용을 줄이는 데 필수적입니다.

플래시 플래시(flash)는 주물의 분할선(parting line)이나 이젝터 핀 주변에 형성되는 얇고 원치 않는 금속 박막입니다. 고압 상태에서 용융 금속이 금형 캐비티로부터 새어나올 때 발생합니다. 가장 흔한 원인으로는 기계의 클램핑 힘이 부족하거나, 금형의 분할면이 마모되거나 손상된 경우, 또는 과도한 주입 압력 등이 있습니다. Rapid Axis의 상세한 설명에 따르면, 금형 마모가 주요 원인 중 하나입니다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 체계적인 점검이 필요합니다: 클램핑 힘 확인:

• 클램핑 힘 확인: 사출 압력에 대응하여 다이 반쪽을 단단히 닫을 수 있도록 기계의 톤수(tonnage)가 충분한지 확인하십시오.
• 다이 점검: 분할면(parting line)에 이물질, 마모 또는 손상이 없는지 확인하십시오. 정기적인 다이 유지보수는 매우 중요합니다.
• 공정 파라미터 최적화: 금형 내부로 금속이 새어나가지 않도록 부품을 채우는 데 필요한 수준으로 사출 속도나 압력을 낮추십시오.

변형 또는 변형 와핑(warping)은 주조물이 응고 중 또는 응고 후 의도한 형태에서 변형될 때 발생합니다. 일반적으로 불균일한 냉각으로 인해 내부 응력이 발생하며, 이 응력이 부품을 당기거나 비틀게 됩니다. 두꺼운 부분보다 얇은 벽 부분이 더 빨리 냉각되고 수축하게 되어 이러한 응력이 유발됩니다. 그 외 원인으로는 여전히 뜨거운 상태의 부품을 불순하게 탈형함으로써 기계적으로 굽히는 경우도 있습니다. 와핑을 해결하기 위해서는 다이 냉각 채널을 조정하여 균일한 냉각을 달성하고, 부품 설계 시 벽 두께의 큰 차이를 최소화하는 데 주력해야 합니다. 또한 균형 잡힌 힘을 보장하기 위해 탈형 핀의 위치를 조정하면 변형을 방지할 수 있습니다.

불일치 캐스팅의 두 반쪽이 정확하게 맞지 않아 부품 분할선을 따라 계단형 또는 이동 현상이 발생하는 결함입니다. 이는 거의 항상 다이 또는 기계와 관련된 기계적 문제로 인해 발생합니다. 다이 내의 정렬 핀 마모나 파손, 다이 캐스팅 기계의 느슨한 부품, 부적절한 다이 세팅 등이 모두 미스매치를 유발할 수 있습니다. 해결 방법은 매 사이클마다 두 다이 반쪽 간의 정밀하고 반복 가능한 정렬을 보장하기 위해 다이와 기계 모두에 대한 철저한 점검 및 유지보수가 필요합니다.

다이 캐스팅 결함에 관한 자주 묻는 질문

1. 다이 캐스팅에서 가장 흔한 결함들은 무엇인가요?

가장 흔한 다이 캐스팅 결함들은 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 표면 결함에는 기공, 블리스터, 플로우 마크, 균열이 포함됩니다. 내부 또는 구조적 결함에는 수축 기공과 포함물이 있습니다. 치수 결함에는 플래시, 왜곡, 미스매치가 포함됩니다. 각 유형은 공정, 재료 또는 다이 설계와 관련된 고유한 원인을 가지고 있습니다.

2. 주조 결함은 일반적으로 어떻게 식별합니까?

플래시, 흐름 자국, 균열 및 휨과 같은 많은 결함들은 세심한 육안 검사로 식별할 수 있습니다. 기공이나 포함물과 같은 내부 결함의 경우 비파괴 검사 방법이 필요합니다. 여기에는 부품 내부를 확인하기 위한 X선 검사 또는 숨겨진 결함을 탐지하기 위한 초음파 검사가 포함될 수 있습니다.

3. 주조 결함을 방지하는 핵심은 무엇입니까?

예방의 핵심은 세 가지 영역에 중점을 둔 포괄적인 접근입니다. 첫 번째는 적절한 게이팅, 벤트 및 열 관리를 보장하는 견고한 금형 설계입니다. 두 번째는 주입 속도, 압력 및 온도를 최적화하는 엄격한 공정 관리입니다. 세 번째는 깨끗하고 적절히 처리된 합금을 사용하고 청결한 생산 환경을 유지하는 고품질 소재 관리입니다.

4. 주조품과 관련된 주요 고장 유형은 무엇입니까?

주물과 관련된 결함은 일반적으로 부품의 완전성을 해치는 결함으로 인해 발생한다. 이러한 결함은 코팅이나 외관에 영향을 미치는 표면 결함, 기계적 강도를 저하시켜 파손으로 이어질 수 있는 다공성 및 균열과 같은 구조적 결함, 그리고 올바른 조립과 기능을 방해하는 휨이나 맞춤 불량과 같은 치수상 정확성 결함으로 구분할 수 있다.