저압 다이 캐스팅은 무엇입니까??

1. 소개

원래 1960 년대에 개발되었습니다, 저압 다이 캐스팅은 중력이 공급 된 알루미늄 성분을 괴롭힌 다공성 및 포용 문제에 반응했습니다..

얼리 어답터 - 예를 들어, 유럽 ​​자동차 제조업체 - 생산 된 용융물에 0.1–0.5 바의 불활성 가스 압력을 적용하는 것을 발견했습니다.

최대 휠 허브 및 엔진 하우징 30 % 더 높은 인장 강도와 50 % 내부 결함이 적습니다.

그 이후로, 저압 다이 캐스팅은 항공 우주에서 견인력을 얻었습니다, HVAC, 및 전자 동성 부문, 재료 성능과 가벼운 디자인이 가장 중요합니다.

제조업체가 스크랩을 줄이기 위해 노력함에 따라, 사이클 수율을 향상시킵니다, 더 엄격한 공차를 만나십시오, LPDC는 정확한 열 제어와 낮은 교회 충전을 혼합하여 돋보입니다..

따라서, 오늘날의 LPDC 시스템은 일상적으로 달성합니다 <1 % 부피 별 다공성, 벽 두께 1.5 mm, 그리고 내부의 치수 공차 ± 0.1 mm-중력과 고압 방법 모두에 도전하는 성과 메트릭.

2. 저압 다이 캐스팅은 무엇입니까??

그 핵심, 저압 다이 캐스팅 밀봉 된 용광로와 세라믹 또는 흑연 전달 튜브를 사용하여 용융 금속을 위로 움직여 죽습니다..

피스톤이 수백 바에서 금속을 곰팡이로 슬램하는 고압 다이 캐스팅과 달리, 록스 드로 캐스팅은 겸손하게 적용됩니다., 정확하게 제어 된 가스 압력 (일반적으로 0.1–0.8 bar).

이 부드러운 충전은 난기류를 최소화합니다, 산화물 연속을 줄입니다, 그리고 상부에서 방향성 응고를 촉진합니다.

결과적으로, LPDC 부품은 일상적으로보다 적은 것으로 나타납니다 1% 부피 별 다공성, 중력 주물의 3-5%와 고압 부품의 가변 다공성에 비해.

3. 저압 다이 캐스팅의 기본 원리

저압 다이 캐스팅의 핵심 원리는 제어 된 충전 메커니즘에 있습니다.. 녹은 금속은 다이 아래의 밀봉 된 용광로에 고정됩니다..

불활성 가스를 도입함으로써 (일반적으로 아르곤 또는 질소) 용광로 챔버로, 약간의 과압은 금속을 세라믹 튜브를 통해 그리고 다이 캐비티로 강제합니다..

이 방법은 금속이 바닥에서 금형을 채우도록합니다., 산화물 형성을 감소시키고 다공성을 최소화합니다.

일단 채워진, 주조가 완전히 고화 될 때까지 압력이 유지됩니다, 이는 수유를 향상시키고 수축 결함을 줄입니다.

중력 주조와 비교합니다, 중력만으로도 금속이 자유롭게 흐르는 곳, 저압 다이 캐스팅은 충전 과정을보다 잘 제어 할 수 있습니다..

고압 다이 캐스팅에 비해 (HPDC), LPDC는 상당히 낮은 압력으로 작동합니다, 다이 마모 감소와 부품 무결성이 향상되었습니다.

4. 저압 다이 캐스팅 프로세스 워크 플로우

저압 다이 캐스팅 (LPDC) 워크 플로는 엄격하게 제어되는 순서로 전개됩니다, 각 캐스팅이 다공성에 대한 정확한 표준을 충족하는지 확인합니다, 치수 정확도, 그리고 표면 마감.

아래는 일반적인 저압 다이 캐스팅주기의 단계별 고장입니다.:

준비 및 컨디셔닝을 녹입니다

첫 번째, 엔지니어는 유도 용광로에 사전 합금 잉곳 (공동체 Al-Si 또는 Al-MG 등급)을 충전하여 목표 온도로 가열합니다. (보통 700–750 ° C).

정확한 온도 제어 (± 2 ° C) 콜드 샷과 과도한 가스 포획을 방지합니다.

이 단계에서, 자동화 된 가스 제거 또는 로타리 탈기 시스템은 아래의 수소 수준을 낮추고 있습니다. 0.1 ppm, 플럭스 또는 기계식 스키머가 용융 표면에서 드로스를 제거하는 동안.

라이저 튜브 밀봉

일단 합금이 동질성을 달성합니다, 연산자는 세라믹 또는 흑연 라이저 튜브를 용광로 립에 대항 할 때까지 용융물로 낮아집니다..

동시에, 세라믹 플런저는 튜브 상단에 눌러 내려갑니다., 밀폐 된 씰 생성.

이 배열은 주변 공기에서 용융물을 분리합니다, 다시 산화를 방지하고 정확한 가스 가압을 가능하게합니다.

제어 된 충전 단계

물개가 제자리에 있습니다, plc(프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러)-구동 압력 조절기 램프 불활성 가스 (질소 또는 아르곤) 밀봉 된 용광로로.

1-2 초 이상, 압력은 충전 설정 점으로 올라갑니다 (일반적으로 0.3–0.5 bar), 라이저를 다이 캐비티로 부드럽게 강제.

이 상향식 채우기는 난기류와 산화물 연행을 최소화합니다. 채우기 시간 범위 1 에게 5 초, 부품 볼륨 및 게이트 디자인에 따라.

유지 및 방향성 응고

충전 직후, 시스템은 압력을 "담그는"수준으로 줄입니다 (0.1–0.3 바) 20-40 초 동안 유지됩니다.

이 간격 동안, 다이의 수냉식 채널은 200-300 ° C의 금형 온도를 유지합니다., 방향성 응고 촉진.

다이 벽이 먼저 굳어짐에 따라, 나머지 액체 금속은 라이저로부터 계속 공급됩니다., 수축 공동을 제거하고 내부 무결성을 보장합니다.

열기와 배출

일단 주조가 충분한 강성을 얻습니다, plc(프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러) 트리거는 분리를 죽입니다.

유압 또는 기계식 클램프 방출, 그리고 이젝터 핀은 단단한 부분을 코어에서 밀어냅니다..

주기 시간 - 플런저 퇴치 및 다이 마감을 포함한주기 시간은 일반적으로 30-90 초에 걸쳐 있습니다.. 자동화 된 부품 추출 시스템 또는 로봇은 캐스팅을 트리밍 스테이션으로 전송합니다..

캐스트 후 치료

마지막으로, 주물은 필요한 인라인 트리밍을 겪습니다, 샷 블라스팅, 또는 열처리.

이 단계에서, 게이트와 라이저 흔적이 제거됩니다, 부품은 샷 피닝과 같은 표면 마감 처리를받을 수 있습니다, 가공, 또는 코팅 - 최종 치수 및 성능 사양을 충족합니다.

5. 일반적인 저압 다이 캐스팅 합금

저압 다이 캐스팅은 다양한 비철 합금을 수용합니다, 각각은 유동성의 고유 한 조합으로 선택되었습니다, 힘, 부식 저항, 열 성능.

일반적인 저압 다이 캐스팅 재료의 테이블

6. 저압 다이 캐스팅의 장점과 한계

저압 다이 캐스팅 (일반적으로 사용됩니다 알류미늄 및 마그네슘 합금) 품질의 균형을 제공합니다, 제어, 비용 효율성.

저압 다이 캐스팅의 장점

야금 품질 향상

• 제어 된 충전 공정은 난류를 최소화합니다, 공기 포획 및 산화물 형성 감소.
• 결과 더 낮은 다공성 그리고 향상된 기계적 특성, 강도 및 연성 증가와 같은.

치수 정확도 및 반복성

• 프로세스가 가능합니다 타이트한 차원 공차, 정밀도가 필요한 구성 요소에 적합합니다, 엔진 블록 및 변속기 하우징과 같은.
• 반복 가능한 사이클 제어는 배치에 걸쳐 일관된 출력을 제공합니다.

우수한 표면 마감

• 난기류 감소 및 균일 한 응고가 기여합니다 매끄러운 표면, 가공 또는 연삭과 같은 후 처리 요구 사항을 최소화합니다.

얇은 벽 기능

• 느린, 압력 하에서 녹은 금속의 꾸준한 채우기 복잡한, 얇은 벽 형상 중력 주조에 비해 결함이 적습니다.

향상된 수율

• 고압 다이 캐스팅과 달리 (HPDC), 저압 시스템은 일반적으로 사용됩니다 상향식 충전, 금속 활용 개선 및 수율 효율성.

더 낮은 다이와 기계 마모

• 온화한, 저속 충전은 툴링의 기계적 응력을 줄입니다, 다이의 수명을 연장하고 낮추기 툴링 유지 보수 비용.

열처리 가능한 합금과의 호환성

• LPDC는 사용을 지원합니다 열처리 가능한 알루미늄 합금 (예를 들어, A356, 206), 허용 맞춤형 기계적 성능 캐스팅 후.

환경 친화적

• 이 프로세스는 일반적으로 생성됩니다 덜 낭비 그리고 할 수 있습니다 자동화 에너지 및 재료 효율성을 향상시킵니다.

저압 다이 캐스팅의 한계

생산주기가 느립니다

• 고압 다이 캐스팅에 비해, 사이클 시간은 그로 인해 더 길다 충전 및 응고가 느려집니다, 대량 생산에 덜 적합합니다.

높은 초기 자본 투자

• 요구 사항 압력 조절 용광로, 밀봉 된 시스템, 자동화 제어는 a 더 높은 설정 비용 중력 주조와 비교합니다.

비철 합금으로 제한됩니다

• 일반적으로 제한됩니다 알류미늄, 마그네슘, 그리고 일부 구리 합금, 철 재료는 표준 LPDC 시스템에 적합하지 않은 훨씬 높은 처리 온도가 필요하기 때문에.

복잡한 프로세스 제어

• 고품질 캐스팅 요구를 달성합니다 정확한 제어 압력 프로파일에 대한, 용융 온도, 그리고 조건. 이를 위해서는 숙련 된 운영자와 고급 모니터링 시스템이 필요합니다.

설계 제약

• 복잡한 모양에 적합합니다, 매우 복잡한 형상 또는 구성 요소 광범위한 언더컷 코어 또는 추가 후 처리가 필요할 수 있습니다, 생산 복잡성 증가.

부품 크기 제한

• 중간에서 큰 구성 요소에 적합하지만, 극도로 크거나 무거운 부분 표준 저압 다이 캐스팅 머신의 용량을 초과하거나 맞춤형 설정이 필요할 수 있습니다..

툴링을위한 더 긴 리드 타임

• 필요 맞춤형 다이 툴링 개발 단계에서 리드 타임이 더 길어질 수 있습니다., 타임 라인으로 프로젝트에 적합하지 않을 수 있습니다.

7. 저압 다이 캐스팅의 응용

저압 다이 캐스팅 (일반적으로 알루미늄 및 마그네슘 합금과 함께 사용됩니다) 강점의 광범위한 산업에서 점점 더 채택되고 있습니다., 치수 정확도, 표면 품질이 가장 중요합니다.

자동차 산업

그만큼 자동차 부문은 LPDC의 가장 큰 사용자 중 하나입니다.

연료 효율 및 전기 화를위한 경량을 향한 푸시로 인해 캐스트 알루미늄 부품에 대한 수요가 크게 증가했습니다..

• 바퀴 (합금 림)
  고강도 알루미늄 합금 휠은 다공성 및 구조적 무결성에 대한 방법의 우수한 제어로 인해 저압 다이 캐스팅을 통해 종종 생성됩니다..
• 서스펜션 구성 요소
  제어 암, 스티어링 너클, 서브 프레임.
• 전기 자동차 (EV) 주택
  배터리 인클로저, 모터 하우징, EV의 인버터 케이싱에는 강도와 부식 저항이 모두 필요합니다., 압력 캐스트 알루미늄 합금에 의해 이상적으로 제공됩니다.
• 전송 케이스 & 실린더 헤드
  이 구성 요소는 정확한 치수와 내부 소리를 요구합니다, 저압 방법을 사용하여 주조 된 열처리 가능한 합금을 통해 종종 만났습니다..

항공 우주 및 방어

• 항공 전학 주택 및 악기 덮개
  부식 저항이 필요합니다, 타이트한 공차, 및 전자기 차폐 - LPDC를 통해 달성 할 수 있습니다.
• 방열판 구조
  얇은 벽과 표면적이 강화되어 열 관리 시스템에 사용.
• 구조적 괄호와 패널
  강성 및 경량 특성이 모두 필요한 구성 요소.

산업 장비

• 펌프 바디 및 임펠러
  석유에 사용됩니다 & 가스, 화학적인, 수처리 식물. 저압 다이 캐스팅은 유체 역학 장비에 필요한 부식 저항과 치수 정확도를 제공합니다..
• 압축기 구성 요소
  고품질 알루미늄 합금으로 주조 된 하우징 및 로터는 전반적인 체중을 줄이고 열 소산을 향상시킵니다..
• HVAC 구성 요소
  팬 블레이드, 덕트, 밸브 바디는 LPDC의 우수한 표면 마감과 신뢰성의 혜택을받습니다..

소비자 전자 및 기기

• 열 소산 케이스
  마그네슘 및 알루미늄 합금은 열 성능 및 EMI 차폐가 필요한 전자식 인클로저에 사용됩니다..
• 랩톱/태블릿의 구조 프레임
  경량이 필요합니다, 강한, 그리고 종종 다이 캐스트와 가공 인 정밀한 바디.

재생 가능한 에너지 및 전력 시스템

• 풍력 터빈 제어 장치 & 인버터 하우징
  이들은 부식 방지가 필요합니다, 구조적 강성이있는 비바람에 견딜 수있는 인클로저.
• 태양열 장착 시스템 및 정션 박스
  가벼운 캐스트 구성 요소는 설치 부하를 줄이고 조립 편의성을 향상시킵니다..

의료 및 실험실 장비

• 이미징 장치 프레임 및 케이스
  정확한 내부 기능과 차폐가 필요합니다, 어느 LPDC가 높은 반복성을 제공 할 수 있는지.
• 오토 클레이브 호환 부품
  반복 멸균주기 하에서 부식 저항과 차원 안정성이 필요합니다..

HVAC 및 유체 취급 장비

LPDC는 주택 생산에 이상적입니다, 사기꾼, 매니 폴드, 최소 다공성과 단단한 공차가 필요한 밸브 바디.

전기 자동차 (EV)

EV 산업에서, LPDC는 배터리 하우징을 제조하는 데 사용됩니다, 모터 케이싱, 그리고 구조적 프레임.

프로세스는 크게 허용됩니다, 통합 냉각 채널 및 높은 열전도율이있는 복잡한 주물.

전자 냉각 시스템

LPDC는 방열판 생산을 가능하게합니다, LED 하우징, 정확한 형상 및 우수한 열 소산 특성이있는 서버 랙.

8. 다른 캐스팅 방법과 비교

저압 다이 캐스팅 (저압 영구 금형 주조라고도합니다) 금속 캐스팅 기술 사이에서 전략적 위치를 차지합니다.

고유 한 가치를 이해합니다, 체계적으로 널리 사용되는 다른 캐스팅 방법과 비교하는 것이 중요합니다., 포함 중력 다이 캐스팅, 고압 다이 캐스팅, 모래 주조, 그리고 투자 캐스팅.

저압 다이 캐스팅 대. 중력 다이 캐스팅

기준	저압 다이 캐스팅	중력 다이 캐스팅
금속 주사 방법	바닥에서 가압 충전 (일반적으로 0.7–1.5 bar)	중력이 상단에서 빨라졌습니다
충전 특성	제어, 매끄러운, 난기류를 줄입니다	난기류와 공기 포획을 생성 할 수 있습니다
기계적 특성	더 나은 무결성, 덜 다공성	적당한 무결성, 잠재적 수축 공극
치수 정확도	더 높은	보통의
애플리케이션	구조적 부분 (바퀴, 보류)	중간 복잡성 부품 (매니 폴드, 주택)
생산력	더 높은 (반자동)	낮추다 (수동 또는 반 관리)

저압 다이 캐스팅 대. 고압 다이 캐스팅

기준	저압 다이 캐스팅	고압 다이 캐스팅
주입 속도	낮고 제어됩니다 (천천히 채우십시오)	매우 높습니다 (최대 100 m/s)
가스 다공성	최소 (난기류가 낮기 때문입니다)	갇힌 공기로 인한 위험이 높습니다
적합한 벽 두께	얇은 것입니다 (~ 2.5–10 mm)	매우 얇은 벽 (~ 0.5–5 mm)
합금	주로 알루미늄과 마그네슘	주로 알루미늄, 아연, 그리고 마그네슘
툴링 마모	더 적은 (낮은 압력)	높은 (빠른 금속 주입으로 인해)
투자 비용	보통의	높은 (장비 및 다이 비용)
애플리케이션	바퀴, 브레이크 캘리퍼, 주택	엔진 블록, 휴대폰 프레임, 피팅

저압 다이 캐스팅 대. 모래 주조

기준	저압 다이 캐스팅	모래 주조
표면 마감	훌륭한 (~ RA 3-6 μm)	공정하게 가난합니다 (~ RA 12-25 μm)
치수 정확도	높은 (순 모양 또는 Net 모양)	낮거나 중간 정도
곰팡이 재사용 성	영구 다이 (재사용 가능)	일회용 모래 금형
설계 복잡성	보통 ~ 높음	매우 높습니다 (복잡한 내부 코어가 가능합니다)
사이클 시간	짧거나 보통	긴 (곰팡이 만들기와 냉각으로 인해)
비용	초기 비용이 더 높습니다	짧은 달리기 비용
애플리케이션	자동차 구조 부품	큰 산업 부품, 프로토 타입

저압 다이 캐스팅 대. 투자 캐스팅

기준	저압 다이 캐스팅	투자 캐스팅
표면 마감	우수한 것입니다	훌륭한
치수 공차	± 0.3–0.5 mm	± 0.1–0.2 mm
곰팡이 비용	더 높은 (금속 툴링)	낮추다 (왁스 패턴과 세라믹 쉘)
합금 유연성	주로 비철로 제한됩니다	매우 높습니다 (강철, 슈퍼 합금, 등.)
배치 크기	중간에서 대량	중소형 볼륨
애플리케이션	자동차, 항공 우주 주조	터빈 블레이드, 의료 임플란트, 정밀 부품

9. 저압 다이 캐스팅의 새로운 트렌드와 혁신

제조 부문이 더 큰 성능을 추구합니다, 능률, 지속 가능성, 저압 다이 캐스팅은 재료의 혁신을 통해 계속 발전합니다., 오토메이션, 디지털 통합.

첨가제 제조와 통합

• 하이브리드 툴링 및 적합성 냉각
  3D 인쇄 공동 형상에 가깝게 일치하는 내부 냉각 채널을 사용하여 복잡한 다이 삽입물을 만드는 데 사용됩니다..
  이것은 열 관리를 향상시킵니다, 주기 시간을 단축합니다, 그리고 다이 생명을 연장합니다.
• 코어 및 곰팡이의 빠른 프로토 타이핑
  첨가제 제조는 기존 툴링보다 복잡한 코어 및 곰팡이 부품을 더 빠르게 생성 할 수 있습니다., 개발 리드 타임을 줄이고 초기 생산 단계에서 설계 유연성을 허용합니다..

디지털 쌍둥이 및 산업 4.0

• 실시간 모니터링 및 예측 제어
  센서 및 데이터 분석을 사용합니다, 파운드리는 압력 곡선을 모니터링 할 수 있습니다, 온도 프로파일, 실시간으로 성능을 발휘합니다.
  기계 학습 모델은 결함을 예측합니다, 선제 적 조치를 활성화하여 스크랩을 줄입니다.
• 디지털 쌍둥이
  캐스팅 시스템의 가상 모델은 다양한 시나리오에서 동작을 시뮬레이션합니다., 프로세스 최적화 활성화, 예측 유지 보수, 물리적 시험이 시작되기 전에 품질 보증이 향상되었습니다.

다기능 및 스마트 코팅

• 자체 윤활 코팅
  다이 표면은 마찰과 마모를 줄이는 고급 코팅으로 처리됩니다., 윤활제의 필요성을 낮추고 도구 수명을 확장합니다.
• 센서 가축 코팅
  연구는 실시간 스트레스를 모니터링하기 위해 마이크로 센서를 코팅 또는 주물에 포함시키는 것을 탐구하고 있습니다., 온도, 또는 부식 수준이 서비스 중입니다, 예측 유지 보수 활성화.

주조 세포의 로봇 공학 및 자동화

• 완전 자동화 된 LPDC 셀
  현대 시스템은 로봇을 다이 윤활을 위해 통합합니다, 부품 추출, 트리밍, 그리고 품질 검사.
  이것은 처리량을 증가시킵니다, 노동 의존성을 줄입니다, 일관된 부품 품질을 보장합니다.
• 폐 루프 제어 시스템
  자동화 된 시스템은 압력을 조정합니다, 온도, 센서 피드백에 대한 응답으로 타이밍 매개 변수, 최적의 프로세스 제어 및 부품 반복성을 보장합니다.

10. 결론

저압 다이 캐스팅은 매력적인 조합을 제공합니다 품질, 정도, 그리고 효율성.

제어 된 가스 압력을 활용하여, 정교한 열 관리, 고급 툴링, 저압 다이 캐스팅은 오늘날의 까다로운 성능 표준을 충족하는 금속 부품을 생산합니다..

산업이 더 가벼워지면서, 더 강력한 구성 요소 - 지속 가능성 목표 - LPDC의 기계적 무결성 및 비용 효율성의 균형은 현대 금속 캐스팅의 초석으로 자리 매김합니다..

디지털화의 지속적인 혁신으로, 첨가제 툴링, 그리고 새로운 합금, LPDC는 계속 발전 할 것입니다, 제조업체가 차세대 제품을 자신감있게 제공 할 수 있도록 권한을 부여합니다.

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FAQ

저압 다이 캐스팅은 고압 다이 캐스팅과 어떻게 다른가요??

둘 다 금속 금형이 포함됩니다, 저압 주조는 저압에서 천천히 다이를 채 웁니다, 난기류 및 다공성 감소.

고압 다이 캐스팅은 플런저를 사용하여 고속 및 압력으로 금속을 주입합니다., 더 빠른주기 가능이지만 가스 포획 위험이 더 높습니다..

저압 다이 캐스팅으로 어떤 종류의 공차를 달성 할 수 있는지?

전형적인 차원 공차는 부품 복잡성과 크기에 따라 ± 0.3 내지 ± 0.5 mm 이내입니다.. 사후 처리로 더 미세한 공차가 달성 될 수 있습니다.

저압 다이 캐스팅은 얇은 벽 부품을 생산할 수 있습니다?

예, 고압 다이 캐스팅으로 만든 것만 큼 얇지는 않지만. 약 2.5-10mm의 벽에 적합합니다, 합금 및 부품 설계에 따라.