영구 곰팡이 캐스팅이란 무엇입니까??

1. 소개

영구 곰팡이 캐스팅 - 종종 중력 다이 캐스팅이라는 종종 - 다재다능한, 중간에서 높이의 금속 구성 요소를 생산하는 신뢰할 수있는 방법.

이 과정에서, 제조업체는 용융 금속을 재사용 가능한 금속 금형에 붓습니다, 고압 주입보다는 중력을 활용합니다.

지난 세기 동안, 영구 곰팡이 주조 1920 년대 간단한 납 및 아연 응용에서 알루미늄으로 진화했습니다., 마그네슘, 그리고 20 세기 후반까지 구리 합금조차도.

오늘, 전 세계 파운드리는 타이트한 공차를 요구하는 구조 부품의 영구 곰팡이 캐스팅에 의존합니다., 우수한 표면 마감, 비용 효율적인 생산.

이 기사는 영구 곰팡이 캐스팅의 핵심 개념과 역사를 탐구합니다., 기본 원칙과 프로세스 단계를 조사합니다, 경제를 평가합니다, 품질, 및 환경 차원.

그렇게 할 때, 우리는 엔지니어와 의사 결정자 에게이 지속적인 제조 기술을 배포 할시기와 방법을 결정하는 데 필요한 통찰력을 갖추는 것을 목표로합니다..

2. 영구 곰팡이 캐스팅이란 무엇입니까??

영구 곰팡이 주조 사용 금속성이 죽습니다- 일반적으로 강철 또는 주철 - 반복적 인 붓기를 견딜 수 있습니다.

소모품 모래 또는 투자 껍질과 달리, 이 곰팡이는 수천 사이클 동안 유지됩니다.

파운드리는 중력을 통해 다이의 공동을 채 웁니다, 용융 금속이 부드럽고 균일하게 흐르도록합니다.

일단 캐스팅이 굳어집니다, 연산자는 금형을 열어줍니다, 부품을 추출하십시오, 다음주기에 다이를 준비하십시오.

압력 구동 프로세스와 대조적으로, 영구 곰팡이 캐스팅은 강조합니다 치수 일관성, 예측 가능한 응고, 그리고 최소한의 다공성 많은 경우에 핵심 제작의 복잡성이 없습니다.

3. 기본 원칙

중력 중심의 채우기 대. 압력 중심 프로세스

중력 충전은 고압 방법에 비해 난기류를 줄이고 가스 포획을 최소화합니다..

결과적으로, 영구 곰팡이 주물은 종종 더 낮은 다공성을 나타냅니다 (≤1%) 다이 벽 근처에 더 미세한 곡물 구조, 기계적 성능 향상.

곰팡이 재료

금형은 일반적으로 사용됩니다 H13 공구강 또는 연성 철 열 피로 저항. 일부 응용 프로그램이 채택됩니다 석묵 또는 세라믹 코팅 합금 다이 수명을 연장하고 재단사 열전달을 연장합니다.

열 전달 & 응고

영구 금형은 빠르게 열을 추출합니다. 5–10 초 그리고 내부의 두꺼운 부분 30–60 초.

다이 온도를 제어함으로써 (대개 200–300 ° C), 파운드리는 충전성 및 응고율의 균형을 유지합니다, 수축 결함 감소.

4. 영구 곰팡이 주조의 유형

중력 주조

중력 주조에서, 녹은 금속은 단순히 자체 무게로 곰팡이에 붓습니다..

이 간단한 접근 방식은 최소한의 장비가 필요하며 중간 복잡한 부품에 대한 반복성이 우수합니다..

저압 영구 곰팡이 주조

적당한 가스 압력을 적용함으로써 (0.7–1.5 바) 용융 위에, 저압 주조는 금속을 다이로 위로 향하게합니다.

온화한, 제어 된 충전은 난기류를 감소시키고 다공성을 상당히 낮 춥니 다.

고압 영구 곰팡이 주조

때로는 진정한 다이 캐스팅과 충돌했지만, 이 변형은 5-20 bar의 압력으로 천연 금속을 영구 곰팡이로 분사합니다..

빠른 채우기는 더 세부 사항을 가능하게합니다, 더 얇은 벽, 그리고 더 짧은 사이클 시간.

진공 보조 영구 금형 주조

진공 보조는 쏟아지기 전이나 쏟아지는 동안 다이 캐비티에서 공기를 끌어냅니다., 거의 공기가없는 환경을 보장합니다.

이 방법은 다공성이 매우 낮은 주물을 생성하며 안전 중요 또는 항공 우주 구성 요소에 선호됩니다..

슬러시 영구 곰팡이 주조

슬러시 캐스팅, 도 알려져 있습니다 슬러시 성형, 전문화 된 유형입니다 영구 곰팡이 주조 주로 생산하는 데 사용됩니다 중공 주물 코어 사용없이.

이 프로세스는 얇은 벽을 제조 할 때 특히 유용합니다, 장식, 또는 가벼운 중공 부품.

5. 영구 곰팡이 주조 공정

곰팡이 준비:

• 예열 다이 200–300 ° C 감기가 닫히는 것을 방지합니다.
• 코팅 (흑연 또는 지르콘-실리카) 부품 릴리스를 완화하고 열전달을 제어합니다.
• 환기 채널 또는 작은 드릴 통풍구는 갇힌 가스가 탈출 할 수 있도록합니다..

녹는 & 금속 처리:

• 용광로는 정확한 온도에서 합금을 유지합니다.620–700 ° C 알루미늄의 경우, 650–700 ° C 마그네슘.
• 플럭스 산화물을 제거합니다; degassing 회전 또는 초음파 방법을 통해 수소 다공성을 감소시킵니다.

쏟아지는 작업:

• 운영자는 금속을 Sprue에 부어 넣습니다; 난기류를 최소화하도록 설계된 게이팅 시스템을 통해 흐릅니다.
• 컨트롤을 채우십시오-바닥에 푸르 든다 또는 제어 게이팅을 사용합니다-일관된 캐비티 충전을 방지합니다.

응고 & 추출:

• 다이 반쪽은 금속이 미리 정해진 응고율에 도달 할 때까지 닫힌 상태로 유지됩니다. (자주 70–80%).
• 유압 또는 기계식 배출기 부품을 추출합니다, 로봇 암은 트리밍 스테이션으로 옮깁니다.

마무리 손질:

• 트리밍 및 페 틀링 게이트를 제거하십시오, 라이저, 자동 프레스로 플래시.
• 열처리, Al-Si-Cu 합금을위한 용액화 및 노화와 같은, 대상 기계적 특성을 제공하십시오.

6. 곰팡이 및 장비 설계

• 생명 & 재료 선택: 고품질 H13 스틸이 제공 할 수 있습니다 10,000–100,000 샷 에 의해, 합금 및 사이클 주파수에 따라.
• 냉기 배치: 전략적 오한은 무거운 섹션에서 응고를 가속화합니다, 수축 다공성 감소.
• 적합성 냉각 채널: 첨가제 제조 인서트는 균일 한 다이 온도를 유지합니다, 주기 일관성 향상.
• 핵심 처리: 복잡한 내부 형상을 위해 금속 곰팡이에 맞는 반영구 모래 코어.
• 오토메이션: 현대 세포는 다이 취급을 위해 로봇 공학을 통합합니다, 부품 추출, 및 트리밍 - 처리 처리량 30–50% 안전을 향상시킵니다.

7. 재료 & 합금 호환성

영구 금형 주조는 광범위한 스펙트럼의 합금을 수용합니다, 많은 산업에서 다양한 선택으로 만듭니다.

아래에, 우리는 주요 자료 패밀리를 탐구합니다, 그들의 속성을 강조합니다, 전형적인 성적, 그리고 응용 프로그램 드라이버.

8. 경제 분석

• 툴링 투자 대. 용량: 전형적인 알루미늄 다이 비용 USD 20,000–50,000. 파운드리는 이것을 상각합니다 50,000–200,000 부품, 주위에 손익분기에 도달합니다 10,000 단위.
• 사이클 시간 & 처리량: 사이클 시간 15–90 초 배달하다 40,000–200,000 부품/년 셀당.
• 단가 비교: 중간 규모로 (~ 50,000 부품/년), 영구 금형 단위 비용이 될 수 있습니다 20–40% 모래 주조보다 낮습니다 30–50% 고압 다이 캐스팅보다 높습니다, 재료와 마감에 따라.
• 총 소유 비용: 낮은 에너지 소비 (빠른 응고), 스크랩 감소 (<5%), 마무리 비용이 낮아지면 더 높은 툴링 투자가 상쇄됩니다.

9. 품질 보증 & 일반적인 결함

• 전형적인 결함: 다공성 (가스 및 수축), 감기가 닫혔습니다, 오도, 뜨거운 눈물.
• 검사 방법:

• • 엑스레이 그리고 초음파 테스트 내부 공극 ≥0.5 mm를 감지하십시오.
  • 압력 테스트 압력 부유 성분의 무결성을 확인합니다.

• 프로세스 제어: 정확한 온도 모니터링, 최적화 된 코팅 두께, 계산 게이팅 설계는 결함을 줄입니다 30–50%.
• 지속적인 개선: 통계 프로세스 제어 (SPC) 예측 분석은 프로세스 변수의 드리프트를 식별합니다, 위의 수율 유지 95%.

10. 영구 곰팡이 주조의 이점

영구 금형 주조는 독특한 조합을 제공합니다 일관성, 능률, 그리고 부품 품질 몇 가지 다른 프로세스가 일치 할 수 있습니다.

아래에, 우리는 주요 이점을 강조합니다, 일반적인 성능 데이터에 의해 지원됩니다:

탁월한 차원 일관성

• 공차: 부품은 일상적으로 만납니다 ± 0.25–1.0 mm 광범위한 가공없이.
• 반복성: 재사용 가능한 다이의 삶 10 000–100 000 샷은 대규모 생산 실행에서 균일 한 치수를 보장합니다.

우수한 표면 마감

• RA 값: 캐스트 마감 1.6–6.3 µm 연삭 및 연마를 최대로 줄입니다 50 %.
• 분할선 없음: 통합 매치 플레이트 설계는 가시 이음새를 제거합니다, 미용상 및 밀봉 표면 향상.

향상된 기계적 특성

• 미세한 미세 구조: Metal -Die 인터페이스에서의 빠른 열 추출은 정제 된 곡물 구역을 생성합니다. (~ 1mm 두께), 피로 강도 향상 10–15 % 모래 캐스트 등가물에.
• 낮은 다공성: 중력 충전은 아래에서 다공성 수준을 생성합니다 1 %, 압력 부유 성분에 중요합니다.

빠른 사이클 시간과 높은 처리량

• 사이클 범위: 합금 및 단면 두께에 따라, 사이클 시간 범위 15–90 초, 배달 40 000–200 000 부분품 단일 셀에서 매년.
• 최소 2 차 작업: 고품질 품질의 고품질 슬래시 트리밍 및 가공 노동 30–60 %.

넓은 합금 호환성

• 다목적 재료: 알루미늄에서 (A356, A380) 마그네슘으로 (AZ91D), 구리 합금 (C83600) 그리고 연성 철도조차도 (65-45-12), 파운드리는 광범위한 엔지니어링 금속을 시전했습니다.
• 고온 합금: 니켈 기반 슈퍼 합금의 새로운 사용.

규모의 경제

• 툴링 상각: 다이 비용은 USD 20 000 에게 50 000, 종종 휴식이 발생합니다 10 000–20 000 부분품, 중간에서 고량량의 프로세스를 고도로 비용 효율적으로 만들기.
• 재료 효율성: 아래의 스크랩 속도 5 % 재사용 가능한 사망 소모품 금형 프로세스에 비해 총 소유 비용이 낮아집니다..

환경 및 안전 장점

• 모래 폐기물 감소: 수지 결합 모래와 달리, 영구 다이에서 간단한 코팅은 위험한 바인더 처리를 제거합니다.
• 낮은 에너지 사용: 빠른 응고 사이클 및 다이 예열은 퍼니스 소비를 최적화합니다, 부품 당 COS 배출량을 최대로 줄입니다 15 % 대 모래 주조.

11. 영구 곰팡이 주조의 한계

• 툴링 비용: 높은 선불 투자는 매우 낮은 볼륨 런의 타당성을 제한합니다 (<10,000 부분품).
• 제한된 핵심 복잡성: 복잡한 내부 공동에는 여전히 소모품 코어 또는 인서트가 필요합니다, 사이클 시간 증가.
• 재료 제한: 유동성이 좋은 합금에 가장 적합합니다; 고음 지점 강철은 다이 수명에 도전합니다.
• 크기 제약 조건: 실제 금형 치수는 일반적으로 캡에 캡을 캡처합니다 1.5 중 길이와 100 kg 부품 중량 - Larger 부품에는 맞춤형 장비가 필요합니다.

12. 영구 곰팡이 주조의 응용

영구 곰팡이 캐스팅은 고품질을 생산할 수있는 능력으로 인해 다양한 산업에서 널리 사용됩니다., 차원 적으로 정확합니다, 반복 가능한 주물, 특히 중간에서 큰 생산량으로.

자동차 부품

엔진 부품 (예를 들어, 실린더 헤드, 블록, 피스톤)

전송 케이스

휠 허브와 브레이크 캘리퍼

섭취 매니 폴드

항공 우주 부품

강도 대 중량비가 높은 구조적 구성 요소

엔진 케이싱 및 하우징

랜딩 기어 부품

산업기계

기어 하우징

펌프 바디

밸브 케이싱

기계 프레임 및베이스

전기 및 전자 하우징

전기 장비를위한 인클로저

방열판

커넥터 및 스위치 기어 구성 요소

소비재

주방 가전 제품 (예를 들어, 믹서 하우징, 커피 머신 부품)

장식 아이템 (예를 들어, 양초 홀더, 조각상)

램프 및 조명 비품

의료 장비

기기 하우징

수술 도구 구성 요소

진단 장치 케이스

해양 산업

추진 시스템 구성 요소

보트 용 엔진 부품

부식 방지 피팅 및 하우징

전동 공구 및 장비

도구 하우징 (훈련, 톱, 등.)

모터 케이싱

처리 및 구조 부분

철도 및 교통 시스템

열차 엔진 부품

브레이크 구성 요소

커플 링 하우징

13. 다른 캐스팅 방법과 비교

14. 결론

영구 곰팡이 주조는 현대 제조에서 중요한 틈새 시장을 차지합니다. 정도, 반복성, 그리고 비용 효율성.

원리를 이해함으로써, 프로세스 단계, 재료 호환성, 그리고 경제 동인, 엔지니어와 관리자는 최대 값을 제공하는 영구 곰팡이 캐스팅을 전략적으로 배포 할 수 있습니다..

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FAQ

Q3: 어떤 치수 정확도와 표면 마감을 기대할 수 있습니다?

일반적으로 달성 할 수 있습니다 ± 0.25–1.0 mm 선형 공차 및 RA 1.6-6.3 µm 캐스트 거칠기. 이 값은 종종 많은 구조적 또는 비 계정 기능에 대한 2 차 가공을 제거합니다..

Q4: 영구 곰팡이는 얼마나 오래 지속됩니까??

고품질 H13 공구 강철 금형은 지속됩니다 10 000–100 000 사이클, 합금에 따라, 다이 디자인, 유지 보수.

세라믹 또는 흑연 코팅은 열 피로와 마모를 줄임 으로써이 수명을 연장 할 수 있습니다..

Q5: 모래 또는 투자 주조 위에 영구 곰팡이 캐스팅을 언제 선택해야합니까??

필요할 때 영구 곰팡이 캐스팅을 선택하십시오:

• 중간 정도에서 높이 (10 000–200 000 부품/yr)
• 투자 주조의 높은 툴링 비용없이 좋은 표면 마감과 세부 사항
• 다이 캐스팅에 사용되는 저진 금속 이외의 합금

Q7: 영구 곰팡이 주조는 부동산 비용에서 어떻게 비교됩니까??

~에 50 000 부품/yr, 영구 금형 단위 비용이 작동합니다 20–40 % 모래 주조 아래에 앉아 있습니다 30–50 % 고압 다이 캐스팅 위. 양서적 볼륨은 일반적으로 주위에 떨어집니다 10 000 단위.

Q8: 결함없는 주물을 보장하는 품질 관리?

파운드리는 다이 온도를 모니터링합니다, 최적화 된 게이팅을 사용하십시오, 실시간 SPC를 적용하십시오. 그들은 X- 레이를 통해 부품을 검사합니다 (voids ≥ 0.5 mm), 초음파 테스트, 그리고 압력 부패.

이러한 조치는 다공성과 오용을 최대로 줄입니다 50 %.