다이캐스팅

1. 다이캐스팅의 정의.

다이캐스팅은 다이 주조라고도 한다. 필요한 주조형상에 완전히 일치하도록 정확하게 기계가공 된 강제(鋼製)의 금형(金型)에 용융금속(熔融金屬)을 주입하여 금형과 똑같은 주물을 얻는 정밀주조법이다. 그 제품을 다이캐스트 주물이라고 한다.

일본에서는 사형주조, 금형주조, 저압주조, 다이캐스트라고 표현한다. 이 순서대로 미국에서는 Sand Casting, permanent mold casting, low pressure casting, die casting으로 표현 하며 영국에서는 snad casting, 나머지를 die casting이라고 한다. (gravity die casting, lower pressure die casting, pressure die casting)

이와 같이 영국과 미국의 차이가 있다. 다이캐스트란 정의는 정밀한 금형에 용탕을 주입하여 고정밀도로 주물 표면이 우수한 주물을 대량으로 생산하는 방식 및 그것에 의한 제품을 말한다. 다이캐스트 또한 주조의 한 방법이다. 일본 또한 다이 주물이라고 했으나 미국에서 die casting이 넘어와서 이를 채택하였다.

다이캐스트는 원래 3가지의 형태 즉, 중력다이캐스트, 저압다이캐스트, 압력다이캐스트가 있는데, 일반적으로 다이캐스트라고 하면 압력다이캐스트를 말한다.

2. 다이캐스트의 원리.

t Ton : 연통관의 작은 연통 d에 가하는 힘

Pkg/㎠ : t톤의 힘에 의해 발생된 액체의 압력

d : 연통관의 작은 연통 지름 (㎝)

D : 연통관의 큰 연통 지름 (㎝)

T Ton : 액압 Pkg/㎠의 전달에 의해 큰 연통의 d에 전달되는 힘

작은 연통관의 d = 사출프란자 d

큰 연통관의 D = 주조 캐비티내 반원형 제품의 형상부 D

P = t/.25π*d [kg/cm]

T = P*(.25π*D*.001)

파스칼 원리는 밀폐된 d의 작은 연통관에 t톤의 힘을 가하면 압력Pkg/㎠를 받게 되며

연통내의 액체를 점성이나 압축성을 무시한 완전액체라고 가정한다면 이 압력은 모든

부분에 그대로 전달되어 밀폐된 D의 큰 연통관에 T톤의 힘이 전달된다.

다이캐스트도 같은 원리로 기계의 프란자 사출력 t톤에 의해 발생한 주조압력 Pkg/㎠은

금형의 캐비티내 모든 부분에 균일하게 전달된다. 이 주조압력으로서 캐비티내에 용탕이

충진되고 그리고 최후 T톤의 힘이 전달되어 금형을 열려고 한다.

3. 다이캐스트의 발달과정.

1838 미국의 바스가 다이캐스트법을 개발, 활자 주조

1905 미국의 돌러가 다이캐스트의 상업생산 개발

1913 포트가 자동차 조립 라인을 도입하여 다이캐스트 부품을 사용

1917 수입 다이캐스트 머신 (수동식)으로 일본 최초의 다이캐스트 기업 설립

우리나라 보다 약 50~60년 앞섬.

1922 일본 최초의 다이캐스트 머신 제작 (우리나라에서는 아직 제작지 못함)

1952 유압 전기제어식 다이캐스 머신을 처음으로 수입.

1984 일본 다이캐스팅 생산량 연 50만톤 달성 (우리나라에 비해 약 10배정도 많음)

다이캐스트법의 발명은 파스칼의 원리에 의한 사출력, 형 체력의 밸런스, 금형에서 제품의 압출과 인출, 이형제, 윤활제의 개발, 형 내의 슬러그를 빼내는 방법, 러너 게이트 설계 등의 시행착오 끝에 개발. 초기 생산품은 (1917년) 카메라, 축음기, 전화기 등이었으며, 1930 ~ 1945년 이후 급속 도로 발전 항공기 부품, 자동차 부품 생산을 하게 되었다.

다이캐스트의 생산량은 전 세계적으로 200백만톤 (1998년) 정도 되는 것으로 추정된다. 이중 일본 미국 에서 많은 것을 제작하고 있으며, 한국도 많은 발전을 하고 있다. 이런 다이캐스트 생산량 중 알루미늄, 아연, 기타 중 알루미늄이 단연 비중이 높다. 약 93%이상을 차지한다고 해도 과언이 아니다. 이런 알루미늄 합금으로 많이 사용되는 것이 ADC 12종 또는 10종이다. 이는 Al-Cu-Si계 합금으로 알루미늄의 약 70%이상(1988년 자료) 차지하고 있다.

4. 다이캐스팅의 특징(이점).

(1) 복잡한 모양의 주물생산이 가능하다.

(2) 얇은 주물의 생산이 가능하다.

(3) 단가가 싸고 생산속도가 크다.

(4) 치수의 정밀도가 높고 살결이 곱다.

(5) 용융점이 낮은 금속이라야 한다.

(6) 설비비와 금형제작비가 고가이다.

(7) 일정량 이상의 생산개수가 확보되어야 경제성이 있다.

5. 다이캐스트의 종류와 사용.

캐비티 부분을 어떻게 구성할 것인가라는 점에서 금형의 구조가 결정된다. 결정 요인으로는 금형의 가공성 및 담금질 성, 금형 재료비, 제조비용과 제작기간, 금형의 취급 성, 금형의 메인터넌스성 등이 있어 종합적으로 검토하여 결정해야 한다.

① 인서트형

고정형 및 가동형의 캐비티부와 마스터 몰드(외형) 부를 분할 구성한 금형으로, 일반적으로 이 구성이 많이 사용된다. 인서트형의 이점과 결점은 다음과 같다.

- 캐비티부만을 고가인 합금 공구강으로 할 수 있기 때문에 재료비를 삭감할 수 있다.

- 캐비티부를 형 조각하는 공작기계의 소형화

- 금형 담금질 스트레인의 감소

- 캐비티부 노후화시에 인서트형부만 갱신하면 되기 때문에 코스트 저감이 도모된다.

- 끼워 맞춤부의 가공 등 가공 공수가 많아진다.

- 마스터 몰드부의 강도를 확보할 필요가 있어 전체적으로 금형이 커지게 된다.

② 직조형

고정형 및 가동형이 동시에 일체 구성으로 되어 직접 캐비티부를 조각하는 금형으로 시작품이나 생산 수량이 적은 것, 소형 제품 등에 사용된다. 직조형의 이점과 결점은 다음과 같다.

- 금형이 콤팩트하게 된다.

- 인서트와 마스터 몰드의 편차가 없어 금형 정밀도가 향상된다.

- 끼워 맞춤부의 가동 등이 없어지게 되어 가공 공수가 삭감된다.

- 고가인 합금 공구강을 사용하기 때문에 재료비가 높다.

- 금형 담금질 스트레인이 커지게 된다.

③ 유닛 다이스

캐비티부에 관계되지 않는 부품을 공용 금형으로 하여 캐비티부에 관계되는 부분만을 별개의 유닛으로 교환하면서 사용하는 금형이며, 주로 시작품이나 생산수량이 적은 것, 소형 제품 등에 사용된다. 유닛 다이스의 이점과 결점은 다음과 같다.

- 금형 제작비가 삭감된다.

- 주조기에 공용형을 설치한 상태로 사용할 수 있으며, 유닛부의 형 교체도 단시간에 끝나 주조 생산성이 향상된다.

- 인발 코어 등이 있는 경우에는 유닛화가 어려워 적용할 수 있는 제품이 제한된다.

- 유닛 맞춤부의 정밀도를 높이지 않으면 주조 시에 주조버가 부착되어 제품 품질이나 주조성이 나빠진다.

 

<출처:네이버오픈백과>