다이 캐스팅 대 중력 주조: 알루미늄 주조 구성 요소

알루미늄 주조 기술은 여러 제조업을 제공합니다, 가장 널리 채택 된 두 가지 방법을 나타내는 다이 캐스팅 대 중력 주조.

두 공정 모두 용융 알루미늄을 정확하게 변형시킵니다, 기능적 모양, 그러나 압력 적용은 크게 다릅니다, 곰팡이 디자인, 야금 결과, 생산 속도, 경제적 적합성.
다이 캐스팅은 일반적으로 얇은 벽을 생산하는 데 탁월합니다, 대량, 우수한 표면 마감 및 치수 일관성을 갖춘 복잡한 상세 구성 요소.

영구적 인 곰팡이 또는 모래 주물이든 중력 주물은 다공성이 낮은 부품을 생산합니다., 더 나은 열처리 가능한 미세 구조, 구조적 또는 압력 함유 응용에 대한 기계적 성능 향상.

1. 알루미늄 성분의 다이 캐스팅은 무엇입니까?

다이 캐스팅 용융 알루미늄이있는 고압 제조 공정입니다. 650–700 ° C- 재사용 가능한 강철 금형에 주입됩니다 (주사위) 강렬한 압력으로, 일반적으로 10–175 MPa (1,500–25,000 psi).
적용된 압력은 용융 금속을 복잡한 금형 구멍으로 강제합니다., 보장 빠른 충전 이내에 0.01–0.5 초 미세한 세부 사항의 매우 정확한 복제.

일단 금속이 굳어지면 - 일반적으로 내부 5–60 초, 벽 두께에 따라 다이가 열립니다, 그리고 부분은 배출됩니다.
빠른 충전 및 제어 냉각의 조합은 타이트한 공차로 구성 요소를 생산할 수 있습니다., 얇은 벽, 그리고 우수한 표면 마감.

프로세스 변형:

• 핫 챔버 다이 캐스팅 -잠수 한 노즐을 사용하여 저 멜팅 합금을 주입합니다 (아연 또는 마그네슘과 같은). 알루미늄의 높은 융점이 주입 시스템을 손상시킬 수 있기 때문에 알루미늄에는 거의 적용되지 않습니다..
• 콜드 챔버 다이 캐스팅 - 알루미늄의 표준. 녹은 금속은 별도로 자리 잡고 있습니다, 고압 하에서 다이로 강제되기 전에 가열되지 않은 주입 실린더.
  이것은 기계 구성 요소가 열 저하로부터 보호하면서 샷 부피 및 압력에 대한 정확한 제어를 허용합니다..

일반적인 합금:

다이 캐스팅은 일반적으로 높은 유동성을 위해 공식화 된 알루미늄 합금을 사용합니다., 최소 수축, 그리고 좋은 기계적 특성. 인기있는 선택에는 포함됩니다:

• A380 -가장 널리 사용되는 알루미늄 다이 캐스팅 합금, 탁월한 힘의 조합을 제공합니다, 부식 저항, 및 치수 안정성.
• A383 - A380과 유사하지만 복잡한 모양에 대한 내식성 및 더 나은 흐름이 향상됨.
• ADC12 - A383에 해당하는 일본, 좋은 기계적 특성과 우수한 가공성.
• alsi9cu3 - 유럽 응용 분야에서 일반적입니다; 내마모성이 우수하고 열전도율이 높습니다.

2. 알루미늄 성분의 중력 주조 요소

중력 주조 용융 알루미늄이 영구 곰팡이 또는 모래 곰팡이에 부어진 금속 주조 공정입니다. 중력만으로, 외부 압력없이.

금형은 일반적으로 예열됩니다 150–250 ° C 적절한 금속 흐름을 보장하고 열 충격을 줄입니다.

충전 시간은 다이 캐스팅보다 느리게 - 종종 2–20 초- 용융 금속을 자연적으로 공동으로 공급하고 대기압에서 굳어짐.

느린 냉각 속도, 고압 방법과 비교합니다, 일반적으로 a 밀도가 높은 입자 구조 갇힌 가스 구멍이 적습니다, 기계적 특성과 열처리 성을 향상시킵니다.

프로세스 변형:

• 영구 금형 중력 주조 - 재사용 가능한 강철 또는 철 곰팡이를 사용합니다; 일관된 치수와 표면 마감으로 중간에서 높은 생산량에 적합합니다..
• 모래 중력 주조 - 더 큰 소모적 모래 곰팡이를 사용합니다, 복잡한, 또는 저용량 부품; 설계 유연성을 제공하지만 정확성을 위해 보조 가공이 필요합니다.
• 쏟아지는 중력 주조 기울입니다 - 금속 흐름을 제어하고 난기류를 줄이기 위해 쏟아지는 동안 곰팡이가 기울어집니다., 산화 및 가스 포획 최소화.

일반적인 합금:

중력 주조는 종종 최적화 된 알루미늄 합금을 사용합니다 힘, 연성, 그리고 부식 저항, 그 중 다수는 열처리가 가능합니다:

• alsi7mg (A356) - 탁월한 부식 저항, 높은 연성, T6 열처리에 이상적입니다; 항공 우주 및 자동차 부품에 널리 사용됩니다.
• alsi9mg - 좋은 유동성 및 기계적 특성; 중간 강도 구조 응용에 적합합니다.
• ALSI12 - 우수한 내마모성 및 유동성을위한 높은 실리콘 함량; 복잡한 형상에 일반적으로 사용됩니다.
• alcu4timg (206) -고강도, 항공 우주 및 군사 부품을 요구하는 열처리 가능한 합금.

3. 야금 특성: 다이 캐스팅 대. 중력 주조

다공성과 밀도

• 다이 캐스팅 - 높은 주입 압력은 가스를 포획 할 수 있습니다 (공기, 수소), 일반적으로 분산 된 다공성 수준을 만듭니다 3–8 부피, 종종 두꺼운 부분이나 표면층 근처에 집중됩니다.
  많은 구조적 용도에 허용되는 반면, 이 다공성은 유압 또는 공압 시스템에서 누출 조건을 손상시킬 수 있습니다..
• 중력 주조 - 느린, 압력이없는 충전재는 가스 포획을 크게 줄입니다, 다공성 수준을 달성합니다 <2% 볼륨으로.
  제어 된 응고는 방향성 곡물 성장을 촉진하고 전체 밀도가 높아집니다., 이 부분을 적합하게 만듭니다 압력 재조정 응용 실린더 헤드와 같은, 엔진 블록, 그리고 연료 하우징.

기계적 강도

• 다이 캐스팅 -빠른 냉각은 세밀한 미세 구조를 생성합니다, 높은 캐스트 인장 강도를 전달합니다 200–300 MPa.
  하지만, 고유 한 다공성은 연성을 제한합니다 (신장 2 ~ 8%) 그리고 충격 저항, 동적 하중의 피로 크래킹에 걸리기.
• 중력 주조 -캐스트 캐스트 인장 강도는 일반적으로 낮습니다 (180–250 MPa), 그러나와 같은 열처리 T6 인장 강도를 높일 수 있습니다 ~ 240 MPa 그리고 신장 10–12%, 전반적으로 다이 캐스트 합금을 능가합니다 인성과 피로 저항.

용접성 및 가공성

• 다이 캐스팅 - A380과 같은 일반적인 합금의 실리콘 함량이 높습니다, 어느, 다공성과 결합, 난방 중 가스 팽창으로 인한 용접 신뢰도를 줄입니다.
  가공 가능성이 우수합니다, 도구 마모 속도로 10–15% 낮음 벌금으로 인한 중력 전류 구성 요소보다, 균일 한 미세 구조.
• 중력 주조 - 낮은 다공성 및 적합한 합금 선택은 강력합니다, 신뢰할 수있는 용접 - 종종 유지 80–90% 기본 금속 강도.
  가공 가능성은 좋지만 더 거친 곡물 구조를 관리하기 위해 더 선명한 절단 도구와 최적화 된 피드가 필요합니다..

4. 기하학적 기능 & 설계 규칙

부분 복잡성

• 다이 캐스팅 - 생산할 수 있습니다 매우 복잡한 형상 벽 두께가 낮습니다 0.5–6 mm, 다음과 같은 훌륭한 기능을 통합합니다 0.5 MM 리브 또는 1 MM 구멍, 복잡한 언더컷뿐만 아니라.
  높은 주입 압력은 얇고 상세한 섹션의 완전한 충전을 보장합니다., 선호하는 선택으로 만듭니다 정밀 구성 요소 내부 통로가있는 밸브 바디와 같은, 전자 주택, 복잡한 괄호.
• 중력 주조 - 더 느리게 제한됩니다, 압력이없는 금속 흐름, 얇게 채우는 것이 어려워집니다 (<3 mm) 또는 매우 복잡한 섹션.
  가장 적합합니다 적당한 복잡성 그리고 두꺼운 벽 부분품 (3–50 mm), 펌프 케이싱과 같은, 기어 박스 하우징, 또는 엔진 브래킷.

크기 기능

• 다이 캐스팅 - 프레스 용량으로 제한; 구성 요소 계량에 최적입니다 5 G – 10 kg.
  매우 큰 부품을 생산합니다 (예를 들어, 50 KG 자동차 서브 프레임) 툴링 질량 및 주입력 요구 사항으로 인해 경제적으로 기술적으로 도전 해집니다..
• 중력 주조 -적합합니다 크기가 큰, 무거운 구성 요소 최대 100 kg 이상.
  산업용 기계 주택에 일반적으로 사용됩니다, 해양 프로펠러 허브, 크기가 미세 하원 요구 사항보다 큰 구조적 주물.

5. 치수 정확도 & 표면 마감

치수 공차

• 다이 캐스팅 - 달성 우수한 치수 정밀도 Rigid Steel Dies 덕분에 감사합니다, 안정적인 열 조건, 통제 된 응고.
  일반적인 공차입니다 ± 0.02–0.1 mm 당 100 mm, 복잡한 형상조차도.
  이 수준의 정확도는 많은 기능을 허용합니다 (스레드, 홈 봉인, 보스를 찾습니다) 그물 모양으로 생산됩니다, 모임 후 감소 또는 제거.
• 중력 주조 - 전시회 느슨한 공차 ~의 ± 0.1–0.5 mm 당 100 mm, 주로 가열 및 냉각 중 모래 또는 영구 금형 확장/수축으로 인해.
  치수 변화는 더 크면 증가합니다, 두꺼운 부분. 기능 표면에 조립 및 밀봉 요구 사항을 충족하려면 가공이 종종 필요합니다..

표면 마감

• 다이 캐스팅 - 생산 매끄러운, 고품질 표면 일반적인 거칠기 값 RA 1.6-3.2 μm 곰팡이에서 직접.
  훌륭한 질감, 로고, 장식 세부 사항은 다이에 통합 될 수 있습니다, 추가 마무리없이 가시적 또는 미용 부품에 이상적.
• 중력 주조 - 표면 마감은 금형 유형에 크게 의존합니다:

• • 모래 곰팡이: RA 6.3-12.5 μm (성형 표면에 가공 또는 샷 블라스팅이 필요합니다).
  • 영구 곰팡이: RA 3.2-6.3 μm (더 나은, 그러나 여전히 다이 캐스팅만큼 매끄럽지 않습니다).
    표면 다공성은 일반적으로 다이 캐스팅보다 낮습니다, 페인트 및 양극화에 대한 코팅 접착력을 향상시킬 수 있습니다.

6. 압력-압력 & 열처리

압력-압력

• 다이 캐스팅 -고속 주입 중 가스 포획으로 인해, 캐스트 다이 캐스트 알루미늄 부품에는 종종 포함되어 있습니다 미생물 (3–8 부피), 압력 무결성을 손상시킬 수 있습니다.
  표준 다이 캐스트 부품이 견딜 수 있습니다 최대 20-35 바 누출없이, 그러나 더 높은 압력을 위해 (예를 들어, 유압 매니 폴드 >100 술집), 수태 수지가있는 경우가 종종 필요합니다.
  기종을 완전히 제거하는 것은 사이클 시간을 희생하거나 스크랩 률을 증가시키지 않으면 서 어려운 일입니다..
• 중력 주조 - 느린, 층류 충전 공정은 가스 포획을 크게 줄입니다, 결과 아래의 다공성 2%.
  이로 인해 중력 캐스트 구성 요소는 본질적으로 압력 을가집니다, 많은 디자인이 가능합니다 견딜 수 있습니다 >150 술집 캐스트 조건에서.
  이 특성은 엔진 블록에 중요합니다, 실린더 헤드, 연료 시스템 구성 요소.

열처리 능력

• 다이 캐스팅 -높은 실리콘 다이 캐스팅 합금 (예를 들어, A380, ADC12) 일반적으로 T6으로 완전히 열처리 될 수 없습니다 갇힌 가스로 인한 물집의 위험으로 인해.
  일부 저 공포성 다이 캐스팅 (진공 보조 다이 또는 스퀴즈 캐스팅 사용) 치료할 수 있습니다 T5 적당한 재산 개선을 위해, 그러나 강도 이득은 제한적입니다 (~ 10–15% 증가).
• 중력 주조 - 전체와 호환됩니다 T6 열처리, 솔루션 처리가 포함됩니다, 담금질, 인공 노화.
  예를 들어, A356-T6 중력 주물이 달성 될 수 있습니다 240–280 MPa 인장 강도 그리고 10–12% 신장, 스트레스가 많은 구조적 응용에 적합합니다.

7. 압형: 비용, 수명, 그리고 유연성

툴링 비용 및 복잡성

• 다이 캐스팅 다이: 높은 초기 투자가 필요합니다, 일반적으로 $50,000- $ 500,000+ 에 의해, 크기와 복잡성에 따라.
  다이는 정밀 모반입니다 강화 된 공구강 (예를 들어, H13) 그리고 통합 냉각 채널, 이젝터 핀, 복잡한 공동 특징.
  이 높은 비용은 주로 정당화됩니다 대량 생산 빠른 사이클 시간과 최소한의 모임 요건으로 인해.
• 중력 주조 금형: 상당히 저렴합니다, 일반적으로 $10,000- $ 100,000, 고압 저항 또는 통합 냉각 시스템이 필요하지 않기 때문에.
  금형은 일반적으로 만들어집니다 주철 또는 온화한 강철, 가공 및 수정하기가 더 쉽습니다. 이것은 중력 주조를 경제적으로 실행 가능하게 만듭니다 낮은- 중간 규모의 생산.

수명 및 유지 보수

• 다이 캐스팅 다이: 매우 내구성, ~와 함께 100,000–1,000,000 사이클 알루미늄 부품의 경우 달성 가능합니다.
  하지만, 치수 정확도를 유지하려면 필요합니다 정기적 인 연마, 이젝터 핀 교체, 냉각 채널의 수리. 얇거나 복잡한 섹션에서의 높은 마모는 유지 보수 빈도를 증가시킬 수 있습니다..
• 중력 주조 금형: 수명이 짧습니다, 일반적으로 50,000–300,000 사이클, ~ 때문에 열 피로 반복 난방 및 냉각에서.
  그들은입니다, 하지만, 수리하기 쉬운 - 손상된 지역은 종종 가능합니다 용접 또는 재배치- 설계 변경 또는 반복에 대한 유연성이 향상됩니다.

툴링의 리드 타임

• 다이 캐스팅 다이: 긴 리드 타임 8–16 주 정밀 가공 및 복잡한 설계 요구 사항으로 인해, 다이 캐스팅을 덜 적합하게 만듭니다 빠른 프로토 타이핑 또는 소규모 생산 실행.
• 중력 주조 금형: 더 빨리 생산합니다, 대개 4–8 주, 허용합니다 더 빠른 시장 마켓 낮게- 중간 규모의 구성 요소와 본격적인 생산 전에 설계 조정을 용이하게합니다..

8. 품질 위험 & 통제 수단

다공성 및 수축 결함

• 다이 캐스팅: 높은 주입 압력은 가스를 포획하고 생성 할 수 있습니다 다공성, 특히 얇은 벽이나 모서리 근처.
  다공성 레벨은 일반적으로 범위입니다 3–8 부피, 영향을 미칩니다 압력-압력 그리고 피로 저항. 냉각이 고르지 않으면 수축 공동도 두꺼운 부분에서 발생할 수 있습니다..
• 중력 주조: 느린, 압력이없는 충전재는 가스 포획을 줄입니다, 결과 더 낮은 다공성 (<2%).
  하지만, 수축 결함 자연적인 응고로 인해 두꺼운 부분에 나타날 수 있습니다, 보상을 위해 라이저와 피더가 필요합니다.

표면 결함

• 다이 캐스팅: 일반적인 문제는 포함됩니다 감기가 닫혔습니다, 흐름 라인, 다이 납땜, 일반적으로 부적절한 다이 온도로 인해 발생합니다, 주입 속도, 또는 금속 온도.
  이러한 결함이 영향을 미칩니다 표면 마감 및 치수 정밀도.
• 중력 주조: 전형적인 결함이 있습니다 오도, 포함, 그리고 표면 거칠기 불완전한 곰팡이 충전 또는 금속 청결이 불량하기 때문에.
  이것들은 종종 수정 될 수 있습니다 가공 또는 연마, 그러나 임계 표면에는 2 차 마감이 필요할 수 있습니다.

비파괴 테스트 (ndt) 그리고 컨트롤

• 다이 캐스팅: 고급 NDT 방법, ~와 같은 X- 선 검사, 초음파 테스트, 염료 침투성 검사, 내부 다공성과 표면 균열을 감지하는 데 사용됩니다.
  프로세스 컨트롤에는 포함됩니다 온도 모니터링, 금속 탈기, 샷 압력 최적화.
• 중력 주조: NDT 메소드와 같은 방사선 촬영, 초음파 테스트, 압력 테스트 구조적 무결성을 보장하십시오.
  사용 오한, 라이저, 통제 된 응고 수축 및 내부 결함을 최소화하는 데 도움이됩니다.

프로세스 제어

• 다이 캐스팅: 주요 매개 변수에는 포함됩니다 금속 온도 (650–700 ° C), 주입 속도, 견고한 압력, 그리고 예열을 죽입니다.
  자동화 된 센서 및 피드백 시스템은 대규모 생산 실행에서 일관성을 유지하는 데 도움이됩니다..
• 중력 주조: 제어에 중점을 둡니다 쏟아지는 온도, 곰팡이 예열, 게이팅 디자인 완전한 충전 및 균일 한 응고를 보장합니다.
  냉각 속도가 느려질 수 있습니다 방향성 곡물 성장, 기계적 무결성 향상.

9. 알루미늄 성분의 적용: 다이 캐스팅 대. 중력 주조

다이 캐스팅 응용 프로그램

다이 캐스팅은 필요한 구성 요소에 이상적입니다 높은 정밀도, 복잡한 형상, 매끄러운 표면 마감.

고압 주입이 허용됩니다 얇은 벽, 타이트한 공차, 복잡한 특징, 적합하게 만듭니다:

자동차 산업

• 엔진 구성 요소: 밸브 덮개, 섭취 매니 폴드, 브래킷
• 변속기 하우징: 가벼운 중량, 강도가 높습니다, 그리고 차원 적으로 정확합니다
• 전기 자동차 부품: 배터리 하우징 및 모터 하우징

전자 및 소비자 제품

• 스마트 폰 및 노트북 하우징
• 카메라 바디
• 전자 장치의 방열판

산업 및 유압 부품

• 밸브 바디, 펌프 하우징, 유압 매니 폴드
• 공압 및 유체 제어 시스템

중력 주조 응용 분야

중력 주조는 더 적합합니다 크기가 큰, 두꺼운 벽, 구조적으로 요구하는 구성 요소.

느립니다, 압력이없는 충전물이 생성됩니다 낮은 다공성, 조밀 한 미세 구조, 신뢰할 수있는 기계적 성능, 이상적입니다:

자동차 및 중장비

• 엔진 블록 및 실린더 헤드
• 트럭 및 건설 차량을위한 전송 하우징
• 펌프 하우징 및 기어 박스 케이스

항공 우주 및 해양 응용

• 항공기 구조 구성 요소
• 해양 프로펠러 허브 및 케이스

에너지 및 산업 장비

• 유압 및 공압 실린더 하우징
• 산업용 기계 프레임 및 구조 지원

10. 선택 매트릭스: 다이 캐스팅 대. 중력 주조

11. 결론

다이 캐스팅 대 중력 주조는 보완적인 과정입니다, 각각의 특정 시나리오에서 우수합니다.

다이 캐스팅은 대량을 지배합니다, 타이트한 공차와 저렴한 비용이 중요한 복잡한 응용 프로그램, 더 높은 다공성에도 불구하고.

중력 주조는 저용량에서 미세한 부피에 비해 우수합니다, 두꺼운 벽 구성 요소, 그리고 압력을 요구하는 응용 프로그램, 용접 성, 또는 열처리 성.

프로세스 기능을 부품 요구 사항과 정렬하여 볼륨, 복잡성, 기계적 요구, 예산 - 제조업체는 성능과 비용을 최적화 할 수 있습니다.

FAQ

다이 캐스팅 대 중력 주조의 주요 차이점은 무엇입니까??

다이 캐스팅은 고압 주입을 사용하여 강철 곰팡이를 채 웁니다., 정확한 생산, 얇은 벽, 복잡한 부분.

중력 주조는 용융 알루미늄의 자연적인 흐름에 의존합니다., 더 두껍게 생산, 더 큰, 툴링 비용이 낮은 구조적으로 강력한 구성 요소.

다이 캐스트 알루미늄 성분을 열처리 할 수 있습니다?

예, 다이 캐스트 알루미늄은 T5 또는 T6 열처리를 겪어 강도를 향상시킬 수 있습니다..

중력-캐스트 성분은 일반적으로 다공성이 낮고 거친 미세 구조로 인해 열처리에 더 잘 반응합니다..

어떤 프로세스를 사용하면 더 복잡한 형상이 가능합니다?

다이 캐스팅은 복잡한 형상에서 탁월합니다, 얇은 벽 포함, 미세 갈비, 복잡한 언더컷. 중력 주조는 적당히 복잡한 데 더 적합합니다, 두꺼운 벽 구조 부품.

용접에 더 적합한 공정?

중력-캐스트 알루미늄은 다공성이 낮고 연성이 높기 때문에 용접에 더 적합합니다..

다이 캐스트 부품, 특히 실리콘 함량이 높은 사람들, 균열이 발생하기 쉬우 며 신중한 용접 절차가 필요합니다..

두 프로세스 모두 대형 알루미늄 구성 요소에 사용할 수 있습니다?

중력 주조는 큰 구성 요소를 처리합니다 (최대 100 kg 이상) 효과적으로.

다이 캐스팅은 일반적으로 더 작은 구성 요소로 제한됩니다 (일반적으로 아래 10 kg) 기계와 다이 제약으로 인해.