다이캐스팅 금형 소재는 다이캐스팅 공정에 영향을 미치는 주요 요인 중 하나입니다. 이러한 재료는 균열이나 형태 손실 없이 용융 금속, 높은 주입 압력, 수천 번의 가열 및 냉각 주기를 견뎌야 합니다..
올바른 선택은 주조되는 합금에 맞는 재료 특성, 생산량, 작동 수명 동안 다이가 어떻게 냉각되고 유지되는지에 따라 달라집니다..
이 가이드에서는 어떤 툴링이 견뎌야 하는지, 일반적인 강철 등급과 특수 합금을 비교하는 방법, 생산 단계에서 다이를 설계 및 유지 관리 결정으로 보호하는 방법을 안내합니다..
다이캐스팅 툴링이 견뎌야 하는 조건
다이캐스팅 금형는 다른 도구가 거의 직면하지 않는 조건에서 작동합니다. 매 사이클마다 용융 금속이 발생합니다., 고압, 급속 냉각 및 동일한 강철 표면에 대한 기계적 응력이 수천 번 이상 발생합니다..
열, 압력 및 열 순환
- 높은 사출 압력: 용융 금속은 수천 psi의 압력으로 금형 캐비티 안으로 강제 유입되어 일정한 기계적 응력을 생성합니다..
- 열 순환: 다이는 용융 금속의 극심한 열과 내부 채널의 활성 냉각 사이에서 빠르고 반복적인 이동을 경험합니다..
- 히트체크(열피로)): 이러한 끊임없는 온도 변화는 점차적으로 미세한 표면 균열을 유발합니다. 시간이 지남에 따라 이러한 균열은 완성된 주조물에 볼록한 선으로 표시됩니다..
이러한 열 응력을 극복하려면 강철 등급보다는 적절한 합금 구성과 정밀한 열처리에 크게 의존해야 합니다..
마모, 침식 및 부식 저항
- 고속 침식: 게이트와 러너를 통과하는 용융 금속은 강철이 부드럽거나 경화가 불량한 경우 빠르게 마모되어 날카로운 모서리를 둥글게 만듭니다..
- 화학적 공격(납땜): 용융 금속은 시간이 지남에 따라 다이 표면과 화학적으로 결합하거나 다이 표면을 저하시킬 수 있습니다..
- 합금 특정 부식: 알루미늄은 아연보다 공구강에 대해 훨씬 더 화학적으로 공격적이므로 알루미늄 다이캐스팅 금형에서는 내식성이 최우선 과제입니다..
높은 내마모성은 샷마다 엄격한 공차와 복잡한 캐비티 세부 사항을 유지하는 데 필수적입니다..
공구 재료가 주조 품질 및 표면 마감에 미치는 영향
금형의 재료는 최종 부품의 품질을 직접적으로 제어합니다. 강철이 액체 금속을 얼마나 빨리 냉각시키는지는 부품의 성능에 영향을 줍니다. 표면 마감 그리고 수축. 한편, 경도와 인성은 금형이 수천 번의 샷 후에도 정확한 모양을 유지하도록 보장합니다..
금형이 부드러워지거나 표면 균열이 발생하면 공구가 실제로 파손되기 훨씬 전에 마감 상태가 좋지 않고 결함이 더 많은 부품이 생성됩니다. 간단히 말해서, 금형이 마모되면 주조 품질도 함께 떨어집니다..
다이캐스트 금형강 등급 및 기타 금형 재료
다이캐스팅 금형 캐비티용 공구강 선택은 일반적으로 각각 특정 강도를 지닌 몇 가지 입증된 등급으로 결정됩니다. 특수 소재가 그 자리를 차지하고 있지만, 열간 작업 공구강가 업계를 지배하고 있습니다..
H13 및 동급 Hot-Work 공구강
- H13(DIN 1.2344): 이 공구강는 다이캐스팅 금형 캐비티 및 코어에 대한 확실한 업계 표준입니다. 작업 경도 수준에서 열피로 저항성, 인성 및 가공성의 탁월한 균형을 제공합니다..
- 8407 공구강: H13의 프리미엄급, 고도로 세련된 변형입니다. 더욱 엄격해진 화학물질 제어와 향상된 청결성 덕분에 열 검사가 주요 관심사인 대용량 알루미늄 툴링을 위한 최고의 선택입니다..
- SKD61: 일본은 H13과 거의 동일하며 일반적으로 아시아 공급망 및 제조업체에서 지정합니다..
P20, NAK80 및 기타 프리하든강
P20 그리고 NAK80 사전 경화강은 다음과 같은 용도로 설계되었습니다. 플라스틱 금속 주조가 아닌 사출 금형.
P20은 비용과 리드 타임을 줄이기 위해 소량 다이캐스팅 프로토타입에 가끔 사용되지만 장기적인 열 피로를 견딜 수는 없습니다. NAK80은 미용 마감재에 탁월한 광택성을 제공하지만 P20과 마찬가지로 H13을 직접 대체할 수는 없습니다. 두 등급 모두 알루미늄 또는 아연 다이 생산 시 지속적인 열 순환을 견디지 못합니다..
단기 및 국소 냉각을 위한 알루미늄 및 구리 합금
- 알루미늄 금형: 알루미늄 가공은 강화된 공구강보다 훨씬 빠르며 프로토타입 금형 또는 매우 짧은 작업에 대한 리드 타임과 비용을 크게 줄여줍니다. 하지만 빨리 닳기 때문에 대량생산에는 전혀 부적합하다..
- 베릴륨동: 뛰어난 열전도율로 유명합니다. 전체 금형에 사용되는 경우는 거의 없지만, 핫스팟이 발생하기 쉬운 두꺼운 부분이나 깊은 코어에서 열을 빠르게 빼내기 위해 금형 인서트 및 코어 핀(core pin)에 자주 가공됩니다..
다양한 금형 구성요소에 대한 재료 선택
다이캐스팅 금형는 복잡한 어셈블리입니다. 도구의 각 부분은 매우 다른 기계적 및 열적 부하에 직면하기 때문에 엔지니어는 성능과 도구 비용의 균형을 맞추기 위해 다양한 금형 구성요소에 대해 서로 다른 재료를 지정합니다..
다이 캐비티 및 코어 핀(core pin)
다이 캐비티와 코어 핀(core pin) 합금과 직접 접촉하십시오. 이러한 부품은 고온과 고압 하에서 용융 금속의 엄청난 힘을 견뎌야 합니다..
결과적으로 열 피로 및 침식을 방지하기 위해 프리미엄 열간 가공 공구강로만 가공됩니다..
몰드 베이스 및 구조 구성요소
몰드 베이스는 캐비티 블록을 제자리에 고정하고 기계의 엄청난 조임력을 흡수합니다. 이러한 구조용 강철 금형은 액체 금속에 직접 닿지 않기 때문에 고가의 열간 가공 강철이 필요하지 않습니다..
대형 맞춤형 다이를 제작하든 표준화된 유닛 다이 프레임을 제작하든 제조업체는 일반적으로 P20이나 중탄소강과 같은 사전 경화강을 사용하여 저렴한 비용으로 인성을 제공합니다..
이젝터 핀 및 트림 다이
이젝터 핀은 응고된 금속 부품을 금형 밖으로 물리적으로 밀어냅니다. 마모를 방지하기 위해 극도의 내마모성이 필요하며 일반적으로 질화 SKD61로 만들어집니다..
부품이 배출되면 기계식 프레스에서 별도의 트림 다이를 사용하여 러너, 오버플로 및 과잉 재료를 잘라냅니다. 트림 다이는 실온에서 강한 기계적 전단에 직면하기 때문에 다이캐스팅 합금보다는 고경도 냉간 가공 강(예: D2 또는 SKD11)을 사용합니다..
주조 용도에 맞는 재료 선택
금형 재료 선택에는 주조 합금의 열 부하, 예상 생산량 및 프로젝트 예산의 균형이 필요합니다. 해당 결정을 탐색하는 방법은 다음과 같습니다..
다이를 주조 합금에 맞추세요(알루미늄 대 아연))
- 알루미늄 및 마그네슘: 알루미늄은 녹는점이 높고 화학적으로 강철을 공격합니다. 이로 인해 극도의 열 응력과 부식 위험이 발생하므로 신중한 열처리와 결합된 프리미엄 열간 가공 공구강(예: H13 또는 8407)가 엄격히 필수입니다. 마그네슘은 열적으로 약간 낮지만 유사한 고급 강철이 필요합니다..
- 아연(예: 자막(Zamak) 3): 아연은 훨씬 낮은 온도에서 녹습니다. 이 “더 차가운” 프로세스는 툴링에 있어 훨씬 더 온화하므로 표준 강철 등급을 사용하는 경우에도 금형 수명를 훨씬 더 오래 사용할 수 있습니다..
생산량 및 부품 형상 고려
- 대용량 실행: 대량 생산은 수십만 개의 부품에 걸쳐 툴링 비용이 상각되기 때문에 프리미엄 강철(예: 8407)의 초기 비용과 엄격한 열처리를 정당화합니다..
- 복잡한 기하학: 얇은 벽이나 깊고 좁은 코어가 있는 부품은 국부적인 열 응력을 생성합니다. 이는 금형의 나머지 부분이 표준 H13이더라도 핫스팟을 방지하기 위해 특수 베릴륨 구리 인서트가 필요한 경우가 종종 있음을 나타냅니다..
프로토타입과 생산 툴링 중에서 선택하세요
- 프로토타입 금형: 부품 설계를 빠르고 저렴하게 검증해야 하는 경우 알루미늄 또는 사전 경화된 연강으로 가공된 프로토타입 금형이 이상적입니다. 비용이 저렴하고 기계 가공 속도가 빠르지만 단기간 동안만 지속됩니다..
- 생산 금형에스: 부품 설계가 확정되면 강화된 열간 가공 공구강에 투자하는 것이 장기적인 치수 안정성과 표면 마감를 위한 유일한 실행 가능한 경로입니다..
다이 보호를 위한 설계 및 처리 결정
강철 등급은 공구 수명의 상한선을 설정하지만 냉각 레이아웃, 열처리 및 표면 엔지니어링은 금형이 해당 상한선에 도달하는지 여부를 결정합니다..
냉각 레이아웃, 열 균형 및 삽입 전략
캐비티 표면에서 너무 멀리 배치된 냉각 채널은 냉각 효율을 감소시키고 열이 고르지 않게 축적되어 핫스팟에서 열 피로를 가속화합니다. 균형 잡힌 냉각은 전체 금형 캐비티를 샷 간 균일한 다이 온도에 더 가깝게 유지합니다..
열처리 및 경도 조절
담금질 및 템퍼링은 최종 가공 전에 공구강의 기본 경도와 인성을 설정합니다. 질화처리는 가공 후 경화된 표면층을 추가하여 전체 부품을 부서뜨리지 않으면서 내마모성과 열점착 저항성을 향상시킵니다..
마모 및 이탈을 위한 표면 엔지니어링
PVD 코팅은 납땜을 줄이고 알루미늄 다이캐스팅의 이형을 개선하여 청소 간격을 연장할 수 있습니다. 기본 강철의 광택성은 표면 마감 캐비티를 얼마나 미세하게 유지할 수 있는지에 영향을 미치며, 이는 외관 부품에서 가장 중요합니다..
Moldie로 툴링 투자 극대화
올바른 고급 강철을 선택하는 것은 프로젝트의 중요한 첫 번째 단계입니다. 그러나 최고의 재료라도 적절한 열 관리 및 정밀 가공이 없으면 조기에 파손될 수 있습니다..
Moldie에서는 재료 과학과 제조 간의 격차를 해소합니다. 우리 엔지니어링 팀은 고급 기술을 활용합니다. 다이캐스팅 금형 디자인 최적화된 냉각 레이아웃 및 몰드 플로 해석를 포함한 기술을 사용하여 열 점검을 방지하고 선택한 강철의 수명을 극대화합니다. 초기 DFM부터 대량생산 최종가공까지 다이캐스팅 금형, 우리는 귀하의 툴링이 샷마다 엄격한 공차를 제공하도록 보장합니다..
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