고압 다이 캐스팅의 일반적인 제조 결함
2025-01-14 15:02:57 조회수：0
고압 다이캐스팅의 금속 성형 공정은 효율이 높고 널리 사용됩니다. 비록 고정밀도의 복잡한 형상의 주조물도 생산할 수 있지만, 고압, 고속 하에서 용융 금속을 충진하고 응고시키는 과정으로 인해 다음과 같은 영향을 받습니다. 여러 요소의 상호 작용으로 인해 일부 제조 결함이 필연적으로 발생하기 쉽습니다. 다이캐스팅 공정을 최적화하고, 주조 품질을 개선하며, 생산 비용을 절감하려면 이러한 일반적인 결함에 대한 깊은 이해가 중요합니다.
가스 기공
발생 원인
- 가스 포획: 다이캐스팅 공정 중 용융 금속이 매우 빠른 속도로 캐비티를 채웁니다. 이 과정은 매우 빠르며, 캐비티 내 공기가 제때 완전히 배출되지 못하는 경우가 많습니다. 따라서 빠르게 흐르는 용탕에 의해 주물 내부에 갇혀 가스 기공을 형성하게 됩니다. 예를 들어, 자동차 알루미늄 합금 휠 허브의 다이캐스팅 생산에서 용탕 충전 속도가 5m/s에 도달하면 캐비티 내 배기 불량으로 인해 주조물 내부의 가스 기공 불량률이 갑자기 증가했습니다. 충전 속도가 3m/s일 때 5%에서 15%로. 용융 금속의 충전 속도가 초당 수 미터 이상에 도달하면 가스 포착 가능성이 크게 높아집니다.
- 가스 진화: 합금재료 자체가 응고과정에서 점차적으로 가스를 발생시키게 됩니다. 알루미늄 합금을 예로 들면, 수소 함량이 너무 높으면 주조의 응고 단계에서 수소 원자가 결합하여 주조 내부에 기공 형태로 나타나는 수소 가스를 형성하게 됩니다. 일반적으로 알루미늄 합금의 수소 용해도는 온도가 낮아지면 감소합니다. 온도가 어느 정도 떨어지면 과포화수소가 방출됩니다. 연구에 따르면 알루미늄 합금의 수소 함량이 0.6ml/100g을 초과하면 주물에 가스 기공이 발생할 가능성이 크게 증가합니다. 특정 알루미늄 합금 다이캐스팅 생산 시 원료의 수소 함량이 0.8ml/100g에 도달하여 결과적으로 50%의 제품에 기공 결함이 발생했습니다.
영향
- 기계적 성질 저하: 기공의 존재는 주물 내부에 숨겨진 위험과 같습니다. 이는 주조물의 밀도를 감소시키고 내부 구조의 연속성을 방해합니다. 주물에 압력이나 외력이 가해지면 가스 기공 주변에 응력 집중이 발생하고, 이러한 약한 가스 기공 영역에서 균열이 발생하고 팽창하는 경우가 많아 주조물의 전체 강도와 인성이 크게 저하됩니다. 자동차 엔진의 다이캐스트 부품에 가스 기공이 있는 경우, 엔진의 고속 작동 시, 큰 압력과 교번 하중을 받는 경우 이러한 부품은 가스 기공으로부터 균열 전파가 발생할 가능성이 매우 높으며, 궁극적으로 부품 누출이나 손상으로 이어져 엔진의 정상적인 작동에 심각한 영향을 미칩니다. 관련 테스트 결과, 가스 기공 부피 비율이 5%인 알루미늄 합금 다이캐스트 엔진 실린더 블록의 경우 인장 강도는 가스 기공이 없는 제품보다 20% 낮고 피로 수명은 30% 단축되는 것으로 나타났습니다.
- 공기 - 기밀성 문제: 항공 우주 분야의 부품 및 가스 파이프라인 커넥터와 같이 기밀 요구 사항이 엄격한 일부 주물의 경우 가스 기공이 있으면 가스 또는 액체 누출이 직접적으로 발생하여 제품이 사용 요구 사항을 충족할 수 없으며 심지어 심각한 문제를 일으킬 수 있습니다. 안전사고. 항공기 엔진 연료 노즐의 다이캐스팅 생산 시 고온, 고압의 연료 분사 환경에서 아주 작은 기공이라도 일단 나타나면 연료 누출이 유발되어 엔진 고장으로 이어질 수 있습니다. 통계에 따르면 가스 기공으로 인한 항공기 엔진 부품 고장은 전체 고장 원인의 10%를 차지합니다.
수축 공동 및 다공성
발생 원인
- 응고수축: 용탕이 응고되는 과정에서 부피가 줄어듭니다. 수축 과정에서 러너, 라이저 및 기타 부품으로부터 적시에 공급을 받지 못하면 주물의 마지막 응고 부분에 수축 공동 또는 기공이 형성됩니다. 일반적으로 주조의 벽이 두꺼운 부분은 벽이 얇은 부분보다 열을 더 천천히 소산하고 응고 시간이 더 깁니다. 응고 후기에는 공급 부족으로 인해 수축 공동이나 기공이 발생할 가능성이 높습니다. 예를 들어, 크고 복잡한 구조 부품을 다이캐스팅할 때 벽 두께가 고르지 않아 더 두꺼운 부분은 응고 중에 많은 양의 수축이 발생하고, 주변의 얇은 벽 부품은 이미 응고되어 충분한 용융 금속을 제공할 수 없습니다. 급송. 결과적으로 벽이 두꺼운 부분에는 수축 공동이나 다공성 결함이 발생할 가능성이 높습니다. 시중에서 판매되는 대형 알루미늄 합금 지지체의 다이캐스팅 공정에서 벽이 두꺼운 부품(벽 두께 20mm)의 냉각 속도는 벽이 얇은 부품(벽 두께 5mm)보다 3배 느립니다. 벽이 두꺼운 부분의 공급 부족으로 인해 수축 공동 및 기공 불량률이 30%에 달합니다.
- 응고 모드: 합금의 응고 형태 또한 수축 공동 및 다공성 형성에 중요한 영향을 미칩니다. 층별 응고 특성을 갖는 합금은 수축 공동을 형성하는 경향이 더 큰 반면, 흐릿한 응고 모드를 갖는 합금은 다공성을 생성할 가능성이 더 높습니다. 예를 들어, 주석-청동 합금은 층별 응고 모드에 가깝기 때문에 다이캐스팅 공정 중에 수축 공동 결함이 발생할 확률이 약 25%입니다. 흐릿한 응고형 알루미늄 합금과 비교하여 수축 공동 문제가 더욱 두드러집니다.
영향
- 내부구조 약화: 수축공 및 기공의 출현은 주물 내부의 치밀성을 손상시켜 주물 내부에 작은 공극이나 다공성 부위가 많이 발생하게 됩니다. 이는 주물의 기계적 특성을 감소시켜 외력을 받을 때 변형 및 파손되기 쉬울 뿐만 아니라 주물의 피로 수명에도 영향을 미칩니다. 자동차 서스펜션 시스템의 다이캐스트 부품과 같이 반복적인 교번 하중을 견뎌야 하는 일부 부품에서는 수축 공동 및 다공성이 피로 강도를 크게 감소시켜 부품의 조기 파손을 초래합니다. 실험 테스트에 따르면 다공성 결함이 있는 자동차 서스펜션 다이캐스팅의 피로 수명은 일반 부품보다 40% 더 짧은 것으로 나타났습니다.
- 압력 저항 감소: 유압밸브 몸체, 고압관 조인트 등 고압을 견뎌야 하는 주조품의 경우 수축공 및 기공으로 인해 밀봉 성능이 저하되어 고압 환경에서 누출이 발생하여 제대로 작동하지 못할 수 있습니다. . 예를 들어, 시장의 한 기업이 유압 밸브 본체를 다이캐스팅 생산할 때 수축 공동 및 다공성 결함으로 인해 20MPa 압력 테스트에서 제품 누출율이 15%에 도달하여 실제 요구 사항을 충족하지 못했습니다. 사용 요구 사항.
콜드 셧
발생 원인
- 충전 상태가 좋지 않음: 용탕 충전 과정에서 불합리한 게이트 설계로 인해 용탕의 흐름이 불균일하고 느리게 흐르거나, 용탕 자체의 온도가 너무 낮아 유동 과정에서 열이 너무 빨리 소산되어 유동성이 저하되는 현상 용융 금속이 더 나쁩니다. 두 개 이상의 용융 금속 흐름이 만나면 완전히 합쳐질 수 없어 주조 표면에 불완전하게 융합된 것처럼 보이는 틈, 즉 콜드 셧이 형성됩니다. 예를 들어, 복잡한 형상의 박벽 주조물을 다이캐스팅할 때 게이트 위치가 부적절하면 용탕의 온도가 급격하게 떨어지고 박판 영역을 통과할 때 유속이 느려집니다. 벽이 얇은 부분의 교차점이나 용융 금속 흐름의 对接 지점에서 콜드 셧을 생성하는 것은 매우 쉽습니다.
- 고르지 못한 금형 온도: 금형 표면 온도가 고르지 않고, 일부 부품의 온도가 너무 낮습니다. 용융 금속이 이러한 저온 영역과 접촉하면 빠르게 냉각되어 응고되어 이후의 용융 금속 흐름이 용융 금속 흐름과 잘 합쳐지지 않게 되어 콜드 셧이 발생합니다. 특정 금형 제작 과정에서 냉각 시스템의 고장으로 인해 금형 국부 온도가 정상 작동 온도보다 50°C 낮았습니다. 이 지역에서 생산된 주조품의 콜드 셧 불량률은 40%에 달했습니다.
영향
- 외관 품질 손상: 콜드 셧은 주조품의 외관 품질에 직접적인 영향을 미치며, 표면에 불연속적인 흔적이 뚜렷하게 나타나 제품의 심미성과 전체적인 품질이 저하됩니다. 전자 제품 하우징 및 장식품과 같이 외관에 대한 요구 사항이 높은 일부 제품의 경우 콜드 셧 결함으로 인해 제품이 직접 폐기됩니다. 시장의 한 주조소에서 전자 제품용 알루미늄 합금 하우징을 생산할 때 콜드 셧 결함으로 인해 제품 부적합률이 10%에 달해 수십만 위안의 직접적인 경제적 손실을 입었습니다.
- 성능 저하: Cold Shut 시 금속결합강도가 상대적으로 낮다. 이는 주물의 강도를 감소시켜 외력을 가했을 때 콜드 셧에서 쉽게 파손될 뿐만 아니라 주물의 밀봉 성능에도 영향을 미칩니다. 자동차 엔진 실린더 블록 및 펌프 본체와 같이 밀봉해야 하는 일부 주물의 경우 콜드 셧으로 인해 액체 또는 가스 누출이 발생하여 장비의 정상적인 작동에 영향을 미칠 수 있습니다. 연구에 따르면 콜드 셧 결함이 있는 자동차 엔진 실린더 블록의 밀봉 성능이 30% 감소하고 고압 테스트에서 누출 가능성이 더 높은 것으로 나타났습니다.
플래시
발생 원인
- 과도한 금형 클리어런스: 다이캐스팅 공정 중 금형의 이형면 사이 또는 슬라이드 블록과 캐비티 사이의 간격이 너무 크면 고압 용융 금속의 작용으로 용융 금속이 이러한 간격에서 흘러 넘쳐 형성됩니다. 플래시. 금형을 장기간 사용하는 동안 고압 용융 금속의 정련, 금형 개폐의 기계적 충격, 열팽창 및 수축으로 인해 이형 표면이 점차 마모되어 간격이 증가합니다. 또한, 금형 제작 정밀도가 높지 않아 초기 단계에서 과도한 클리어런스 문제가 있을 경우에도 플래쉬가 발생하기 쉽습니다. 실험을 통해 특정 다이캐스팅 금형을 5000회 사용한 후 이형면 클리어런스가 초기 0.05mm에서 0.15mm로 증가하였고, 플래시 불량률도 2%에서 10%로 증가하였다.
- 불충분한 클램핑력: 다이캐스팅 시 캐비티 내 용탕에 의해 발생하는 압력에 저항할 수 있는 충분한 체결력이 필요합니다. 형체력이 불충분하고 금형의 이형면이 열리는 것을 효과적으로 방지할 수 없는 경우 압력 차이로 인해 용융 금속이 이형면에서 넘쳐 플래시가 형성됩니다. 예를 들어, 대형 주조물이나 벽이 얇은 주조물을 다이캐스팅할 때 용탕의 충전 압력이 크기 때문에 체결력을 잘못 선택하면 플래시가 발생하기 매우 쉽습니다. 500mm×300mm 크기의 대형 알루미늄 합금 주물을 다이캐스팅할 때 체결력이 이론 요구 사항의 80% 미만일 때 플래시 불량률이 5%에서 25%로 치솟았습니다.
영향
- 사후 처리 작업량 증가: 플래시의 존재로 인해 주물에 대한 후속 세척 및 가공 작업량이 크게 증가합니다. 플래시를 제거하려면 많은 인력, 물적 자원, 시간이 필요하므로 생산 비용이 증가합니다. 플래시를 제거하는 일반적인 방법에는 수동 연삭, 기계적 처리, 화학적 부식 등이 있습니다. 그러나 어떤 방법을 사용하든 추가 공정과 자원 투입이 필요합니다. 통계에 따르면, 어느 다이캐스팅 공장에서는 플래시 결함으로 인해 후가공 비용이 20% 증가해 연간 약 50만 위안의 추가 비용이 발생했다.
- 치수 정확도 및 조립 문제: 플래시로 인해 주조 크기가 설계된 공차 범위를 초과하여 다른 부품과의 조립 정확도에 영향을 미칠 수 있습니다. 항공 엔진 부품 조립과 같이 치수 정확도에 대한 요구 사항이 매우 높은 일부 조립 상황에서는 플래시로 인한 치수 편차로 인해 전체 조립이 완료되지 않을 수 있으며 심지어 제품의 성능과 안전성에도 영향을 미칠 수 있습니다. 특정 항공기 엔진 블레이드의 조립 공정 중 블레이드의 플래시로 인해 0.1mm의 치수 편차가 발생하여 조립 불량률이 1%에서 10%로 증가하여 생산 진행에 심각한 영향을 미쳤습니다.
표면 긁힘
발생 원인
- 마찰 효과: 다이캐스팅 공정 중에는 주조물과 금형 표면 사이에 큰 마찰력이 존재합니다. 금형 표면이 충분히 매끄럽지 않고 작은 돌출부, 스크래치 또는 拉伤痕迹가 있는 경우, 탈형 공정 중 금형 표면의 결함으로 인해 주물 표면이 쉽게 긁혀 표면 스크래치가 형성됩니다. 또한, 주물과 금형 표면 사이에 효과적인 윤활 격리층을 형성하지 못하는 불균일한 코팅 도포로 인해 마찰력이 증가하고 표면 긁힘이 발생합니다. 예를 들어, 코팅이 너무 적은 부분에서는 주물이 금형에 직접 접촉하여 마찰력이 증가하고 표면 긁힘이 발생하기 쉽습니다. 특정 다이캐스팅 생산에서 금형의 표면 거칠기 Ra 값이 0.8μm에서 1.6μm로 증가하면 주물의 표면 스크래치 불량률이 3%에서 10%로 증가했습니다.
- 불합리한 프로세스 매개변수: 다이캐스팅 속도, 드래프트 각도 등 다이캐스팅 공정 매개변수를 부당하게 설정하면 표면 긁힘 위험이 높아집니다. 과도한 다이 캐스팅 속도는 캐스팅과 금형 표면 사이의 마찰력을 순간적으로 증가시키고, 드래프트 각도가 너무 작으면 캐스팅이 탈형될 때 저항이 증가하여 표면 긁힘이 발생할 수 있습니다. 특정 다이캐스팅 공정에서 다이캐스팅 속도를 3m/s에서 5m/s로 높이고 구배각을 3°에서 1°로 줄이면 주물의 표면 긁힘 불량률이 5%~20%.
영향
- 표면 품질 저하: 표면 스크래치는 주물의 표면 무결성을 직접적으로 손상시키고 표면 품질을 저하시킵니다. 이는 주물의 외관에 영향을 주어 표면이 거칠고 고르지 않게 될 뿐만 아니라 주물의 내식성을 저하시킵니다. 습하거나 부식성이 있는 매체 환경에서는 긁힌 부분이 부식의 시작점이 되기 쉽고 주물의 부식 손상을 가속화합니다. 실험을 통해 염수 분무 부식 환경에서 표면 스크래치 결함이 있는 주물의 부식 속도는 일반 주물보다 50% 더 빠릅니다.
- 스트레스 집중 및 피로수명 단축: 긁힌 부분은 응력집중점을 형성하게 됩니다. 주물이 외력이나 교번 하중을 받을 때 이러한 응력 집중 지점은 균열을 일으키고 확장시켜 주물의 피로 수명을 단축시킵니다. 자동차 엔진의 크랭크샤프트 및 커넥팅 로드와 같이 장기간 교번 하중을 견뎌야 하는 일부 부품의 경우 표면 긁힘으로 인해 서비스 수명이 크게 단축됩니다. 연구에 따르면 표면 스크래치 결함이 있는 자동차 엔진 커넥팅 로드의 피로 수명은 일반 커넥팅 로드보다 35% 짧습니다.
높은 압력 다이 캐스팅에서 일반적인 제조 결함을 이해하는 것이 이러한 결함을 해결하고 방지하는 데 중요합니다. 곰팡이 설계 최적화, 다이 캐스팅 프로세스 매개 변수 개선, 곰팡이 유지 및 유지 및 운영자 기술 향상과 같은 다중 측면 측정을 통해 제조 결함의 발생 발생은 효과적으로 감소 할 수 있으며 높은 압력 다이의 품질과 신뢰성 - 고품질 주물을위한 다양한 산업의 요구를 충족시키기 위해 주물을 개선 할 수 있습니다.
