알루미늄 다이캐스팅 후가공: 완벽하게 캐스팅

1. 소개

알류미늄 다이 캐스팅은 고효율입니다., 자동차에 널리 사용되는 거의 그물 형태의 제조 공정, 전자 제품, 항공우주, 높은 치수 정확도와 탁월한 기계적 특성을 갖춘 복잡한 부품을 생산할 수 있는 능력으로 인해 가전제품 산업.

하지만, 주조된 알루미늄 다이캐스팅에는 종종 플래시와 같은 고유한 결함이 포함되어 있습니다., 버, 다공성, 표면 산화물, 잔류 응력.

따라서 후처리는 알루미늄 다이캐스팅 생산 체인에서 없어서는 안 될 연결 고리입니다. 이는 결함을 제거하고 표면 품질을 향상시킬 뿐만 아니라 기계적 성능도 최적화합니다., 부식 저항을 향상시킵니다, 최종 사용 요구 사항 준수를 보장합니다..

2. 다이캐스트 알루미늄에 후처리가 중요한 이유

다이 캐스팅 생산성이 매우 높은 거의 순 형태의 프로세스입니다., 그러나 주조된 구성요소는 출발점, 완성된 엔지니어링 부품이 아님.

주조 상태는 특징적인 미세 구조적 특징을 갖고 있기 때문에 후처리가 필수적입니다., 기능에 영향을 미치는 표면 상태 및 결함, 신뢰할 수 있음, 외관 및 다운스트림 제조 가능성.

주조 상태로 인해 발생하는 것 - 후처리의 근본 원인

• 표면 근처 및 내부 다공성. 수소 다공성 (구의) 및 수축/수지상간 다공성 (불규칙한) 응고 중 형태.
  다공성 볼륨이 낮더라도 (분수 1%) 누출 경로를 제공할 수 있음, 피로 균열이 발생하는 응력 집중 장치 또는 시작 지점.
• 잔류 응력 및 미세구조적 불균일성. 고압 다이 캐스팅 (HPDC) 빠르고 고르지 않게 냉각됩니다.; 이로 인해 국부적인 잔류 응력과 불균일한 기계적 특성이 발생하여 기계 가공이나 서비스 중에 예기치 않게 완화될 수 있습니다..
• 표면 불연속성 및 과잉 금속. 게이트, 주자, 파팅 라인과 플래시는 공정에 내재되어 있으며 기능과 안전을 위해 제거하거나 마무리해야 합니다..
• 주조 표면 화학 및 오염. 다이윤활제, 산화물과 용해성 잔류물이 표면에 남아 코팅 접착을 방해합니다., 도금 연속성 및 내식성.
• 기능적 특징에 대한 치수 정확도가 부족함. 짝짓기 얼굴, 밀봉 표면과 나사형 구멍은 일반적으로 조립에 필요한 공차와 마감을 달성하기 위해 가공이 필요합니다..
• 중요 구역에서 낮은 주조 기계적 성능. 일반적인 다이캐스트 Al-Si 합금은 주조 강도가 적당하고 연성이 제한되어 있습니다.; 맞춤형 열처리 또는 노화는 필요한 경우 치수를 안정화하고 기계적 특성을 향상시킬 수 있습니다..

3. 알루미늄 다이캐스팅 후가공의 핵심 분류 및 기술 원리

알루미늄 다이캐스팅 후가공은 기능적 목적에 따라 4가지 핵심 모듈로 분류 가능: 결함 제거, 표면 변형, 성능 최적화, 그리고 정밀 마무리.

각 모듈은 고유한 기술 원리와 응용 시나리오를 갖춘 대상 기술을 채택합니다..

결함 제거: 고유한 주조 결함 제거

결함 제거는 주요 후처리 단계입니다., 플래시 제거에 집중, 버, 다공성, 수축 공동, 다이캐스팅 공정 중 생성된 산화물 개재물 및.

이러한 결함은 부품의 외관에 영향을 미칠 뿐만 아니라 구조적 무결성과 피로 수명도 감소시킵니다..

트리밍 및 디플래싱

알루미늄 다이캐스팅에서는 플래시와 버가 불가피합니다., 용융된 알루미늄이 다이 반쪽 사이의 틈으로 스며들어 발생합니다..
트리밍 및 디플래싱은 치수 사양을 충족하기 위해 이러한 과잉 재료를 제거하는 것을 목표로 합니다..

• 기계적 트리밍: 가장 널리 사용되는 방법, 맞춤 설계된 트리밍 다이와 함께 유압 또는 공압 프레스 활용.
  높은 효율성을 제공합니다. (최대 100 분당 부품) 일관된 정밀도, 대량 생산에 적합.
  파팅라인을 따라 집중적인 압력을 가하여 플래시를 잘라내는 것이 원리입니다..
  주요 매개변수에는 트리밍 힘이 포함됩니다. (부품 두께와 알루미늄 합금 유형에 따라 결정됨) 그리고 다이 클리어런스 (부품 변형을 방지하기 위해 일반적으로 0.05–0.15mm).
• 극저온 디플래싱: 버가 닿기 어려운 복잡한 형태의 부품에 적합 (예를 들어, 내부 채널).
  이 공정에는 액체 질소를 사용하여 부품을 -70°C~-100°C로 냉각하는 과정이 포함됩니다., 버를 부서지게 만드는 것 (알루미늄 합금 버는 저온에서 연성을 잃습니다.), 그런 다음 고압 공기 분사 또는 기계적 진동을 통해 제거합니다..
  이 방법은 부품 변형을 방지하지만 기계적 트리밍보다 운영 비용이 더 높습니다..
• 열적 디플래싱: 고온을 사용한다 (500–600 ° C) 버를 태울 수 있는 녹은 소금이나 뜨거운 공기.
  작은 버에 적합합니다. (0.2mm 이하) 그러나 부품 산화나 치수 변화를 방지하려면 온도와 시간을 엄격하게 제어해야 합니다..
  이 방법은 용융염 폐기물에 대한 환경 문제로 인해 점차적으로 폐지되고 있습니다..

다공성 및 수축 공동 처리

알루미늄 다이캐스팅의 다공성 (응고 중에 갇힌 공기나 용해된 가스로 인해 발생) 내식성과 기계적 성능을 심각하게 손상시킵니다.. 일반적인 치료 방법에는 다음이 포함됩니다.:

• 함침 밀봉: 표면 및 지하 기공을 밀봉하는 가장 효과적인 방법.
  저점도 수지에 부품을 담그는 작업이 포함됩니다. (예를 들어, 에폭시, 페놀) 진공 또는 압력 하에서, 레진이 모공 속으로 침투할 수 있도록, 그런 다음 경화하여 불침투성 씰을 형성합니다..
  ASTM B945에 따라, 함침된 부품은 1×10⁻⁶ cm³/s만큼 낮은 누출률을 달성할 수 있습니다., 유압 부품 및 유체 운반 부품에 적합하게 만듭니다..
• 용접수리: 큰 수축공이나 표면 결함에 사용. TIG 용접 (텅스텐 불활성 가스) 일치하는 알루미늄 합금 필러 포함 (예를 들어, A380 다이캐스팅용 ER4043) 열 입력을 최소화하고 열 변형을 피하기 위해 선호됩니다..
  하지만, 용접은 새로운 응력을 유발할 수 있으며 기계적 특성을 복원하려면 용접 후 열처리가 필요합니다..

표면 수정: 내부식성 및 미적 측면 강화

알루미늄 다이캐스팅은 자연 내식성이 좋지 않습니다. (실리콘, 구리와 같은 합금 원소가 존재하기 때문에).
표면 개질은 내식성을 향상시킬 뿐만 아니라 장식적이거나 기능적인 표면을 제공합니다. (예를 들어, 전기 전도성, 내마모성).

화학 전환 코팅

화학 변환 코팅은 얇은 형성 (0.5-2μm) 화학 반응을 통해 알루미늄 표면에 접착 필름이 형성됩니다., 내식성 강화 및 도장용 프라이머 역할. 일반적인 유형은 다음과 같습니다.:

• 크로메이트 변환 코팅: 6가 크롬 화합물을 사용하는 전통적인 방법, 탁월한 부식 저항을 제공합니다 (염수 분무 시험 ≥500시간) 그리고 페인트 접착력.
  하지만, 6가 크롬은 독성이 강합니다., 그 사용은 REACH에 의해 제한됩니다. (EU) 및 RoHS 지침. 엄격한 폐기물 처리를 갖춘 특수 항공우주 분야에서만 허용됩니다..
• 비크로메이트 변환 코팅: 환경 친화적인 대안, 3가 크롬을 포함한, 세륨 기반, 지르코늄 기반 코팅.
  3가 크롬 코팅 (ASTM D3933에 따라) 200~300시간의 염수 분무 저항성 제공, 6가 크롬과 유사, 자동차 및 전자 산업에서 널리 채택되고 있습니다..
  세륨 기반 코팅 (무기) 내식성은 우수하지만 페인트 접착력은 낮습니다., 도색되지 않은 부품에 적합.

양극화

양극화 두꺼운 생성 (5–25 μm) 산화막 (알 ₂ 오 ₂) 전기분해를 통해 알루미늄 표면에, 내식성 및 내마모성이 크게 향상되었습니다..
알루미늄 다이캐스팅용, 두 가지 유형이 일반적으로 사용됩니다:

• 유형 II 황산 아노다이징: 가장 일반적인 유형, 다양한 색상으로 염색 가능한 다공성 산화막 제조.
  300~500시간의 염수 분무 저항성을 제공하며 장식 부품에 사용됩니다. (예를 들어, 기기 주택, 자동차 트림).
  하지만, 다공성이 높은 다이캐스팅은 필름 형성이 고르지 않을 수 있습니다., 니켈 아세테이트로 사전 밀봉 필요.
• 유형 III 경질 아노다이징: 더 낮은 온도를 사용합니다. (-5°C ~ 5°C) 밀도가 높은 전류 밀도를 생성합니다., 딱딱한 (HV 300–500) 산화막.
  내마모성 부품에 적합합니다. (예를 들어, 기어, 피스톤) 하지만 치수 변화가 발생할 수 있습니다. (설계 시 필름 두께를 고려해야 합니다.).
  실리콘 함량이 높은 알루미늄 다이캐스팅 (예를 들어, A380, Si=7~11%) 부서지기 쉬운 필름을 형성할 수 있음, 적용을 제한.

유기농 코팅

유기 코팅 (그림, 분말 코팅) 추가적인 부식 방지 및 미적 효과 제공, 화성코팅 후 적용되는 경우가 많습니다..

• 분말 코팅: 정전기를 띤 분말을 사용합니다. (폴리 에스테르, 에폭시) 알루미늄 표면에 달라붙는, 그런 다음 180~200°C에서 경화됩니다..
  뛰어난 내구성을 제공합니다 (염수 분무 저항 ≥1000시간) 그리고 휘발성 유기화합물이 없어 (voc), 환경 친화적으로 만드는 것. 실외 부품에 적합 (예를 들어, 자동차 범퍼, 건축 조명기).
• 액체 페인팅: 스프레이 페인팅과 딥 코팅이 포함되어 있습니다., 복잡한 디테일이 있는 복잡한 형태의 부품에 적합.
  고형분 폴리우레탄 페인트는 내식성과 광택 유지 때문에 선호됩니다., 그러나 VOC 배출을 제어하려면 적절한 환기가 필요합니다..
• 전자 코팅 알루미늄 다이캐스트 부품을 하전된 폴리머 입자가 포함된 수성 욕조에 담그는 액체 기반 전착 공정입니다..
  전류를 가하면, 이러한 입자는 모든 전도성 표면으로 이동하여 균일하게 침전됩니다., 복잡한 기하학을 포함하여, 모서리, 그리고 쉬는 시간.
  탁월한 부식 방지 기능을 제공합니다., 균일 한 적용 범위, 전처리 또는 전환 코팅된 표면에 대한 강력한 접착력. 일반적인 염수 분무 저항성은 다음을 초과할 수 있습니다. 500 적절하게 준비된 알루미늄 다이 캐스팅에 대한 시간.

성능 최적화: 기계적 특성 및 잔류 응력 조정

알루미늄 다이캐스팅에는 잔류 응력이 있는 경우가 많습니다. (응고 중 고르지 않은 냉각으로 인해) 제한된 기계적 성질. 열처리, 응력 완화 등의 후처리 기술을 사용하여 성능을 최적화합니다..

열처리

단조 알루미늄 합금과 달리, 알루미늄 다이캐스팅은 다공성 및 합금 구성으로 인해 열처리성이 제한적입니다. (높은 실리콘 함량).
하지만, 특정 합금 (예를 들어, A380, A383) 특정 열처리를 받을 수 있음:

• T5 열처리: 솔루션 열처리 (480–500 ° C) 그 다음에는 공랭식과 인공시효를 거친다. (150–180°C에서 2~4시간).
  이 공정을 통해 인장 강도가 15~20% 향상됩니다. (A380 T5: 인장 강도 ≥240MPa, 항복 강도 ≥160MPa) 큰 치수 변화 없이. 그것은 자동차 구조 부품에 널리 사용됩니다. (예를 들어, 엔진 브래킷).
• T6 열처리: 솔루션 열처리, 물 담금질, 인공 노화. T5보다 높은 강도를 제공하지만 부품 변형 및 기공 팽창이 발생할 수 있습니다. (급속 냉각으로 인해).
  T6은 저다공성 다이캐스팅에만 적합합니다. (예를 들어, 진공다이캐스팅으로 생산된 것).

특히, 알루미늄 다이 캐스팅의 열처리는 열 균열을 방지하기 위해 온도 균일성을 엄격하게 제어해야 합니다.. SAE J431의 경우, 벽이 두꺼운 부품의 경우 최대 가열 속도는 5°C/min을 초과해서는 안 됩니다..

스트레스 해소

알루미늄 다이캐스팅의 잔류 응력은 기계 가공 또는 서비스 중에 치수 불안정성을 유발할 수 있습니다.. 스트레스 해소 방법에는 다음이 포함됩니다.:

• 열 스트레스 완화: 1~2시간 동안 부품을 200~250°C로 가열, 그런 다음 천천히 냉각.
  이는 기계적 특성을 변경하지 않고 잔류 응력을 30-50% 감소시킵니다.. 정밀 부품의 일반적인 사전 가공 단계입니다. (예를 들어, 전자 주택).
• 진동 스트레스 완화: 저주파 진동 적용 (10-100Hz) 미세소성변형을 유발하는 부분에, 잔류 응력 완화.
  열에 민감한 부품에 적합합니다. (예를 들어, 유기 코팅이 된 것) 더 짧은 처리 시간을 제공합니다. (30–60 분) 열 스트레스 완화보다.

정밀 마무리: 치수 정확도 및 표면 거칠기 달성

알루미늄 다이캐스팅은 치수 정확도가 높지만 (± 0.05–0.1 mm), 일부 중요한 표면 (예를 들어, 결합 표면, 나사산 구멍) 엄격한 공차를 충족하려면 추가적인 정밀 마감이 필요합니다..

가공

CNC 가공 1차적인 정밀 마무리 방법입니다., 밀링을 포함하여, 선회, 교련, 그리고 도청. 알루미늄 다이 캐스팅 가공 시 주요 고려 사항은 다음과 같습니다.:

• 도구 선택: 절삭력을 최소화하고 칩 접착을 방지하려면 절삭날이 날카로운 초경 공구가 선호됩니다. (알루미늄은 연성이 높다). 코팅된 도구 (예를 들어, Tialn) 내마모성 및 공구 수명 향상.
• 절단 매개 변수: 높은 절단 속도 (1500–3000m/나) 적당한 이송 속도 (0.1–0.3 mm/rev) 발열을 줄이고 가공물의 변형을 방지하기 위해 사용됩니다..
  냉각수 (유화 오일 또는 합성 냉각수) 절삭 영역에 윤활유를 바르고 칩을 플러시하는 데 필수적입니다..
• 다공성 영향: 다공성 영역은 도구 떨림과 고르지 못한 표면 마감을 유발할 수 있습니다.. 가공 전 검사 (예를 들어, 초음파 테스트) 다공성이 높은 지역을 식별하는 데 도움이 됩니다., 수리 또는 폐기가 필요할 수 있음.

연마 및 버핑

세련 표면 거칠기를 개선하기 위해 버핑(buffing)을 사용합니다. (Ra ≤0.2μm) 장식용 또는 광학 부품용.
연마 연마 (탄화규소 또는 산화알루미늄 연마재를 사용하여) 그런 다음 부드러운 휠과 광택제를 사용하여 버핑합니다. (예를 들어, 연지) 거울 마무리를 달성하기 위해.
다공성이 있는 다이캐스팅용, 필러 (예를 들어, 폴리에스테르 퍼티) 매끄러운 표면을 보장하기 위해 연마 전에 도포할 수 있습니다..

3. 후가공을 위한 품질관리 및 시험기준

품질 관리 (품질관리) 후처리 알루미늄 다이캐스팅의 일관성과 신뢰성을 보장하는 데 매우 중요합니다.. QC 조치는 각 후처리 단계를 다루며 신뢰성을 유지하기 위해 국제 표준을 준수합니다..

치수 검사

기본 게이지부터 고급 계측 장비까지 다양한 도구를 사용하여 치수 정확도를 검증합니다.:

• 측정 기계를 좌표하십시오 (CMM): 최대 ±0.001mm의 정확도로 3D 치수를 측정하기 위해 복잡한 구성 요소에 사용됩니다..
  ISO의 경우 10360, 측정 신뢰성을 보장하려면 매년 CMM 교정이 필요합니다..
• 비전 검사 시스템: 표면 결함에 대한 고속 광학 검사 (예를 들어, 흠집, 덴트) 및 치수 편차. 대량생산에 적합, 감지율은 최대 99.9% 결함 ≥0.1 mm의 경우.
• 경도 테스트: 브리넬 또는 비커스 경도 테스트 (ASTM E140에 따라) 열처리 효과를 검증하기 위해. A380 T5 다이캐스팅용, 일반적인 경도는 80-95 HB입니다..

부식 저항 테스트

표면 처리 부품의 내식성은 표준화된 테스트를 통해 평가됩니다.:

• 소금 스프레이 테스트 (ASTM B117): 가장 일반적인 테스트, 부품을 노출시키다 5% 35°C에서 NaCl 스프레이.
  부식되지 않는 성능의 지속 시간 (예를 들어, 500 양극 처리된 부품의 시간) 표면 처리를 검증하는 데 사용됩니다..
• 전기 화학 임피던스 분광법 (EIS): 표면 코팅의 무결성을 평가하기 위한 비파괴 테스트.
  코팅의 임피던스를 측정하여 내식성을 평가하고 서비스 수명을 예측합니다..

비파괴 테스트 (ndt) 결함에 대한

NDT 방법은 부품을 손상시키지 않고 내부 및 표면 결함을 감지합니다.:

• 엑스레이 검사 (ASTM E164): 내부 다공성을 감지하는 데 사용됩니다., 수축 공동, 그리고 용접불량.
  디지털 방사선 촬영 (DR) 기존 필름 방사선 촬영에 비해 실시간 이미징과 향상된 결함 감지 정확도를 제공합니다..
• 초음파 테스트 (ASTM A609): 코팅의 표면 아래 다공성과 결합 무결성을 평가합니다..
  고주파 음파 (2-10MHz) 부분을 ​​통해 전달됩니다., 결함의 반사를 분석하여 크기와 위치를 결정합니다..
• 염료 침투성 테스트 (ASTM E165): 표면 균열 및 다공성 감지. 해당 부분에 유색 염료가 도포됩니다., 결함에 침투, 그런 다음 여분의 염료가 제거됩니다, 결함을 밝히기 위해 개발자가 적용됩니다..

4. 산업별 후처리 응용 분야

알루미늄 다이 캐스팅에 대한 후처리 요구 사항은 산업별로 다양합니다., 기능적 필요에 따라, 환경 조건, 및 규제 표준. 다음은 주요 산업의 주요 응용 분야입니다.:

자동차 산업

자동차 알루미늄 다이캐스팅 (예를 들어, 엔진 블록, 변속기 하우징, 서스펜션 구성 요소) 내구성 및 안전 기준을 충족하기 위해 엄격한 후처리가 필요합니다.:

• 엔진 블록: 강도 향상을 위한 T5 열처리, 오일 누출을 방지하기 위한 함침 밀봉, 및 결합 표면의 CNC 가공 (공차 ±0.01mm).
• 외장부품 (범퍼, 손질): 3가 크롬 화성 코팅 + 도로 염분 및 환경 요인으로 인한 부식을 방지하는 분말 코팅 (염수 분무 시험 ≥1000시간).

전자 산업

전자 구성 요소 (예를 들어, 스마트 폰 주택, 방열판) 높은 표면 품질 요구, 치수 정확도, 및 전자기 호환성 (EMC):

• 스마트 폰 주택: 정밀 CNC 가공, 거울 마무리로 연마, 그리고 아노다이징 (II 형) 내식성 및 색상 맞춤화를 위해.
• 방열판: 열전도율을 높이는 화성코팅, 냉각 채널을 만들기 위한 CNC 드릴링 (내성 ± 0.02 mm).

항공 우주 산업

항공우주 알루미늄 다이캐스팅 (예를 들어, 항공기 브래킷, 유압 부품) 항공우주 표준을 충족하려면 엄격한 후처리 및 품질 관리가 필요합니다. (SAE AS9100):

• 유압 부품: 함침 밀봉 (SAE AS4775용) 누출 방지를 보장하기 위해, 고강도를 위한 T6 열처리.
• 구조 브래킷: 잔류 응력을 제거하는 진동 응력 완화, 내부 결함을 탐지하기 위한 초음파 검사.

가전 ​​산업

기기 구성 요소 (예를 들어, 냉장고 압축기 하우징, 세탁기 드럼) 내식성과 미학에 중점을 둡니다.:

• 압축기 하우징: 습기와 부식에 강한 파우더 코팅, 작동 중 치수 변화를 방지하기 위한 열 응력 완화.
• 장식 패널: 세련 + 시각적으로 매력적인 마감을 달성하기 위한 양극 처리 또는 페인팅.

5. 결론

알루미늄 다이캐스트 후가공은 단일 작업이 아닌 기계적 요구 사항을 충족하도록 선택된 맞춤형 시퀀스입니다., 누출, 외관 및 조립 요구 사항.

디자인 간의 초기 협업, 주조 및 마감 공급업체는 비용과 성능의 최상의 균형을 제공합니다.: 제조 가능성을위한 설계 (균일 한 벽 두께, 적절한 초안, 인서트의 보스 형상), 가능한 경우 후처리를 최소화합니다., 명확한 승인 테스트를 지정합니다..

임계 압력용, 밀봉, 또는 피로도가 높은 용도, 진공 함침 계획, X-Ray 검사 및 제어된 열처리.

외관 및 내식성을 위해, 선택한 최종 코팅과 호환되는 전환 전처리 선택, 가능하면 제한된 화학 물질을 피하십시오.

 

FAQ

진공 함침을 언제 지정해야합니까??

부품의 누출 방지가 필요한 경우 (유압 하우징), 도금이나 도장이 관통 다공성으로 인해 손상될 때, 또는 유체 밀봉이 적용되는 부품의 경우. 함침은 다공성을 통한 표준 치료법입니다..

모든 다이캐스트 알루미늄을 양극 산화 처리할 수 있습니까??

효과적이지 않음. Si 함량이 높은 다이캐스트 합금은 종종 양극 산화 처리 마감 처리가 불량합니다.. 아노다이징이 필요한 경우, 호환 가능한 합금을 사용하거나 특수 전처리 및 허용 기준을 지정합니다..

다이캐스트 보스에 가장 적합한 스레드 인서트?

높은 인발 강도와 내구성을 위해 견고한 인서트를 사용하세요. (예를 들어, M4~M12) 프레스 또는 열 삽입으로 설치; Helicoil은 더 작은 직경에 일반적입니다.. 설계 시 보스 두께 및 인서트 유형 지정.

주조 후 열처리는 항상 유익합니까??

항상 그런 것은 아니다. T5 노화는 많은 다이캐스트 합금의 특성과 안정성을 향상시킬 수 있습니다..

전체 솔루션 + 나이 (T6) 일부 다이캐스트 합금에서는 비실용적이거나 비효율적일 수 있으며 왜곡이 증가할 수 있습니다..

품질을 보장하면서 비용을 관리하는 방법?

중요한 가공 형상의 수를 줄입니다., 다공성 위험을 최소화한 디자인 (균일한 벽 두께), 필요한 테스트만 지정 (예를 들어, 샘플 엑스레이 대 100% 점검), 그리고 공통을 선택하세요, 규정을 준수하는 코팅 시스템. 조기 공급업체 참여가 가장 효과적인 수단입니다..