다이캐스팅은 고온 고압 조건에서 용융 금속 및 합금을 사용하여 원하는 형상을 만드는 공정입니다. 이 공정은 녹는점이 낮은 금속을 녹여 다이캐스팅 금형에 주입하는 방식으로 진행됩니다.
일반적으로 다이캐스팅은 용융 금속을 다이캐스팅 금형에 주입하는 데 필요한 온도와 압력에 따라 분류됩니다. 하지만 공정에 사용되는 재료의 종류에 따라서도 분류할 수 있으며, 아연은 가장 흔하고 다용도로 사용되는 다이캐스팅 금속 중 하나입니다. 따라서 아연 합금 주조에 대해 알아야 할 모든 것을 아래에 정리했습니다.
아연 다이 캐스팅이란 무엇입니까?
아연 다이캐스팅은 액체 아연 금속을 압력을 가해 금형에 주입한 후 굳히는 공정입니다. 금형 캐비티는 원하는 형상에 맞춰 설계된 두 개의 경화 공구강 금형으로 만들어집니다.
아연 합금은 녹는점이 낮아 낮은 온도에서 주조가 가능합니다. 또한, 충격 강도와 연성이 뛰어나 부품 제조에 적합합니다.
아연 다이캐스팅 공정 단계
아연 합금 다이캐스팅 공정은 사용하는 기계의 크기와 종류에 따라 다를 수 있습니다. 하지만 아래에 설명된 일반적인 절차를 따를 수 있습니다.
- 1단계: 금형 준비
주조 공정을 시작하기 전에 가장 먼저 해야 할 일은 금형을 준비하는 것입니다. 먼저 다이캐스팅 금형을 깨끗하게 세척해야 합니다. 그런 다음 금형에 윤활유를 발라 냉각 후 주조물이 금형에 잘 삽입되도록 합니다. 금형 내부 벽에도 윤활유를 바르면 금형 온도를 조절하고 주조물을 쉽게 분리할 수 있습니다.
마지막으로 고압으로 금형을 고정합니다.
- 2단계: 주입
다음 단계는 아연 합금을 기계의 사출실에 넣는 것입니다. 이때 사출 전에 아연 합금을 녹여야 합니다. 아연 합금 다이캐스팅은 고온 챔버 다이캐스팅 공정이므로 사출실이 매우 뜨거워집니다. 그런 다음 용융된 아연 금속을 고압으로 금형에 주입합니다.
- 3단계: 냉각 및 배출
용융 아연을 챔버에 주입한 후에는 식혀서 굳히십시오. 금속이 충분히 굳어 금형 모양을 갖추도록 충분한 시간을 주십시오. 또한, 금형을 풀기 전에 완전히 굳었는지 확인하십시오. 주물을 너무 일찍 꺼내면 영구적인 손상이 발생할 수 있다는 점을 명심하십시오.
주형이 식어서 굳으면 주형 양쪽을 고정했던 클램프를 풀고, 열어서 주조된 부품을 조심스럽게 꺼낼 수 있습니다.
- 4단계: 트리밍
아연 다이캐스팅 공정의 마지막 단계는 트리밍입니다. 금속이 식는 동안 플래시, 스프루, 러너와 같은 불순물을 아연 주조물에서 정밀하게 제거할 수 있습니다. 톱이나 트리밍 다이 등의 도구를 사용하여 원하는 부품 모양을 만들 수 있습니다. 고객에게 제품을 배송하기 전에 모든 부품을 깨끗하게 세척해야 합니다.
다이캐스팅용 아연 합금
다음은 다이캐스팅에 적합한 가장 일반적인 아연 합금입니다.
- 자막 2
자막 2는 아연 합금 2 또는 커크사이트라고도 불리며, 모든 자막 합금 중에서 강도와 경도가 가장 높습니다. 이러한 특성 때문에 자동차 및 기계 산업과 같이 높은 구조적 안정성이 요구되는 주조 부품에 사용됩니다.
그뿐 아니라 자막 2는 다른 금속 합금에 비해 높은 크리프 성능, 탁월한 감쇠 능력 및 진동 저항성과 같은 뛰어난 주조 특성을 가지고 있습니다.
- 자막 3
자막 3 아연 합금은 다음과 같은 여러 가지 이유로 다이캐스팅에 가장 널리 사용되는 합금 중 하나입니다.
- 탁월한 주조성과 내구성 있는 치수 안정성
- 물리적 특성과 기계적 특성 사이의 완벽한 균형
- 도금, 크롬산염 처리, 도장 등 다양한 마감 처리 방식과의 뛰어난 호환성
- 근력과 유연성의 훌륭한 조화
- 자막 7
자막 7(Zamak 7), 또는 아연 합금 7이라고도 불리는 이 합금은 자막 3을 개량한 것으로, 다른 자막 합금에 비해 순도가 높고 마그네슘 함량이 낮습니다. 또한, 엄격한 불순물 규격을 준수하여 주조 유연성, 유동성 및 표면 마감을 향상시킵니다.
이 아연 합금은 특수한 하드웨어 용도에 사용되거나 주조 후 스테이킹 및 크림핑과 같은 후속 조립 작업에서 추가적인 성형성이 필요할 때 사용됩니다.
- 자 8
ZA-8, 즉 아연-알루미늄 합금은 자막 계열의 다른 합금보다 알루미늄 함량이 높습니다. 다른 ZA 합금과 비교했을 때, ZA-8은 열간 챔버 다이캐스팅이 가능한 유일한 ZA 합금입니다.
게다가 ZA-8은 경도, 강도 및 크리프 특성이 크게 향상되었습니다. 주로 장식용으로 사용됩니다.
- ACuZinc5
제너럴 모터스(GM)는 이 아연 합금을 연구 개발했습니다. 이 합금은 아연, 구리, 알루미늄 합금으로도 알려져 있으며, 알루미늄 함량이 낮고 구리 함량이 높아 강도와 경도가 향상되었습니다. 또한 윤활성을 비롯한 베어링 성능이 뛰어납니다.
ACuZinc5는 높은 구조적 강도가 요구되는 부품에 사용되며 고온 환경에서 적용됩니다.
- 이작
EZAC 합금은 다른 아연 합금에 비해 뛰어난 내크리프성, 높은 항복 강도 및 경도를 제공합니다. Zamak 2보다 성능이 우수하고 ACuZinc 5보다 수명이 깁니다.
- ZA 27- 아연 알루미늄
ZA-27은 다른 ZA 합금에 비해 알루미늄 함량, 융점, 강도 및 밀도가 가장 높습니다. 이상적인 ZA 합금은 알루미늄 함량이 27%이며, 탁월한 베어링 특성을 보여 특정 용도의 베어링을 주조 방식으로 제작할 수 있게 해줍니다.
아연 다이캐스팅의 장점
아연 다이캐스팅은 수많은 장점을 제공합니다. 주요 이점은 다음과 같습니다.
쉬운 조립
아연 다이캐스팅의 중요한 장점 중 하나는 조립 공정이 최소화된다는 것입니다. 일반적으로 아연 합금 다이캐스팅 공정은 단일 단위로 진행되므로 비용이 많이 드는 수작업 조립이 필요하지 않습니다.
얇은 벽으로 높은 정밀도를 구현합니다.
아연 다이캐스팅은 다른 주조 공정에 비해 정밀한 공차로 다중 캐비티의 복잡한 형상을 구현할 수 있습니다. 또한, 치수 안정성이 뛰어난 내마모성 부품을 대량으로 생산할 수 있으며, 거의 동일한 품질을 제공합니다.
더 나은 기계적 특성
아연 합금은 강성, 강도, 내성, 인성 및 내구성과 같은 기계적 특성 면에서 알루미늄이나 아연과 같은 다른 재료에 비해 여러 가지 장점을 가지고 있습니다. 이러한 이유로 아연 다이캐스팅은 뛰어난 강도가 요구되는 부품에 사용됩니다.
복잡한 형상 주조
아연은 뛰어난 베어링 및 내마모성 덕분에 움직이는 구조물의 부싱으로 사용될 수 있습니다. 또한, 다른 재료와 접합이 가능하기 때문에 복잡한 형상의 다이캐스팅 부품을 제조하는 데에도 적합합니다.
길어진 공구 수명
아연 다이캐스팅 금형의 또 다른 중요한 장점은 알루미늄보다 수명이 훨씬 길다는 것입니다. 이는 아연 합금이 알루미늄보다 녹는점이 낮고 마모성이 적기 때문입니다. 따라서 금형 손상이 줄어들고 금형 수명이 연장되어 다른 재료에 비해 금형 제작 비용을 절감할 수 있습니다.
더 빠른 생산
위에서 설명한 바와 같이, 생산 속도가 빠른 아연 합금은 낮은 용융 온도와 고압 조건의 챔버 다이캐스팅 공정을 필요로 합니다. 결과적으로, 이는 아연 다이캐스팅 사이클 속도를 향상시켜 다이캐스팅 생산 속도를 증가시킵니다.
아연 다이캐스팅 사출 성형은 알루미늄 다이캐스팅 사출 성형과 달리 간단합니다. 알루미늄 다이캐스팅의 경우, 주입 전에 별도의 용기에서 알루미늄을 녹여야 합니다. 또한, 아연 주조는 응고 속도가 빨라 생산 수량이 증가하고 주조 비용이 절감됩니다.
다양한 마감 옵션
다이캐스팅 재료에 적합한 다양한 마감 옵션이 있습니다. 아래는 아연 다이캐스팅에 적합한 몇 가지 인기 있는 마감 옵션입니다.
- 분말 코팅: 이 마감 옵션은 다양한 색상을 선택할 수 있어 미적인 목적에 적합합니다. 또한, 주조된 부분에 오래 지속되는 균일한 표면 마감을 제공합니다.
- 그림: 도장은 기능적 및 심미적 특성을 담당합니다. 분체 도장과 마찬가지로 다양한 색상을 제공하며 실용적인 색상 구현에 사용됩니다. 도장은 작업 시간이 짧고 생산 비용이 저렴합니다.
- 도금 : 이는 아연 다이캐스팅의 내구성과 내식성을 비롯한 기능적 특성을 향상시킵니다.
베어링과 부싱을 제거합니다.
아연의 뛰어난 베어링 및 내마모성은 설계 유연성을 높이고 소형 부싱 및 마모 삽입물을 제거하여 제조 비용을 절감할 수 있도록 합니다.
우수한 전기 및 열 전도성
아연은 알루미늄보다 열과 전기 전도성이 뛰어납니다. 따라서 아연 주조는 방열판 및 기타 전기 부품과 같은 용도에 이상적입니다.
가공이 덜 필요함
아연 다이캐스팅의 주요 장점 중 하나는 가공이 적게 필요하다는 것입니다. 아연 다이캐스팅은 정밀도가 높아 추가 가공이 필요하지 않습니다.
아연 다이캐스팅의 단점
모든 것에는 장점이 있기 마련이며, 단점 또한 존재합니다. 아연 다이캐스팅은 다음과 같은 단점을 가지고 있습니다.
결함이 발생하기 쉽습니다
아연 다이캐스팅 공정은 신속하고 냉각 속도도 빠릅니다. 따라서 가스 배출이 지연되어 다음과 같은 결함이 발생할 수 있습니다.
- 물집: 이것들은 아연 다이캐스팅 부품 표면에 형성되는 얇은 막입니다.
- 균열: 이러한 현상은 아연 금속이 응고 과정에서 인장력을 견딜 만큼 충분한 강도를 갖지 못할 때 발생합니다.
- 파도: 이는 아연 주조 과정에서 발생하는 돌출부로, 주조물의 수직면에 매끄러운 볼록한 부분을 형성합니다.
- 불일치 또는 차이: 이는 금형의 위쪽과 아래쪽 부분이 변형되어 금속이 수평으로 이동하는 현상입니다.
- 퓨전: 모래 입자가 용융 금속과 결합할 때 발생합니다.
- 분출구: 기포는 부적절한 환기로 인해 금속이 유체 형태로 충분한 가스를 보유하지 못할 때 발생합니다.
- 뒤틀림: 이는 최종 제품의 크기를 변화시키며, 응고 과정 중 또는 응고 후에 발생할 수 있습니다.
- 액: 이는 금속이 아직 액체 상태일 때 모래 조각이 주형 안으로 떨어지면서 발생합니다.
무거운 부품
아연 다이캐스팅은 알루미늄이나 마그네슘과 같은 다른 금속에 비해 훨씬 무거운 부품을 생산합니다. 이러한 이유로 항공우주 산업과 같이 경량화가 요구되는 분야에는 적합하지 않습니다.
소량 생산에는 적합하지 않습니다.
아연 다이캐스팅은 초기 투자 비용이 높습니다. 따라서 주로 부품의 대량 생산에 적합하며 소량 생산에는 적용할 수 없습니다.
아연 다이캐스팅 부품의 응용 분야
아연 다이캐스팅 부품은 다음과 같은 다양한 산업 분야에서 사용됩니다.
자동차 산업
아연 다이캐스팅 부품은 뛰어난 강도와 경도, 복잡한 기하학적 형상, 우수한 표면 품질, 높은 치수 공차 및 내식성 덕분에 자동차 산업에서 다음과 같은 제품 제조에 사용됩니다.
- 백미러
- Enclosures
- 섀시 부품
- 풀리와 기어 같은 사용자 및 차량 안전 부품
- 전송 구성 요소
- 선루프, 앞유리 와이퍼
- 괄호
- 베어링스
- 조타
- 브레이크 부품
위 사진들은 다이캐스팅으로 제조되는 자동차 부품의 일부 예시일 뿐입니다.
전자
아연 다이캐스팅은 전자 제품 분야에서 여러 가지 이점을 제공합니다. 그중 가장 중요한 특징은 얇은 두께와 복잡한 형상으로 주조할 수 있다는 점입니다. 앞서 설명했듯이 아연 합금은 다른 다이캐스팅 금속보다 내구성이 뛰어납니다.
그 외에도 아연 합금은 뛰어난 전자기 차폐 및 진동 감쇠 기능을 갖추고 있어 내부 전기 부품을 보호하는 데 적합합니다.
가전 제품
아연 다이캐스팅은 가전제품에 사용되는 최고의 다이캐스팅 금속 중 하나입니다. 우수한 표면 마감, 치수 안정성 및 강도 덕분에 아연 주조는 도어록, 믹서기, 벨트, 핸드믹서, 신발 버클, 손잡이, 열쇠고리 등과 같은 가전제품 제조에 사용됩니다.
기계 부문
아연 다이캐스팅의 또 다른 중요한 응용 분야는 기계 산업입니다. 주조된 아연 부품은 이 분야에서 엔진 부품을 제조하는 데 사용됩니다.
결론
아연 합금 주조는 가장 널리 사용되는 주조 방법 중 하나입니다. 다른 금속 주조에 비해 여러 가지 장점을 제공하는데, 그중 하나는 쉽고 직접적인 주입 방식입니다. 하지만 주조 공정을 시작하기 전에 다양한 절차, 합금 종류, 적용 분야, 그리고 장단점을 이해하는 것이 매우 중요합니다.
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자주 묻는 질문
아연 다이캐스팅은 얼마나 강할까요?
아연 다이캐스팅은 매우 강합니다. 가장 널리 사용되는 비철 합금보다 인장 강도가 높습니다. 예를 들어, 아연 다이캐스팅 합금은 알루미늄보다 약 2.5배 더 강합니다.
아연 다이캐스팅은 녹슬까요?
아니요. 아연 다이캐스팅은 내식성이 매우 뛰어납니다. 아연은 공기와 습기에 노출되면 산소와 반응하여 얇은 산화물 층을 형성하고, 이 산화물 층은 습기와 반응하여 수산화아연을 생성합니다. 따라서 아연 다이캐스팅 부품은 부식성 환경에서 사용하더라도 녹슬지 않습니다.
하지만 아연 표면에 보호층이 완전히 형성되지 않으면 백색 녹이라는 부식 현상이 나타납니다. 이는 아연 표면에 산소가 부족할 때 발생하며, 따라서 백색 녹은 가루 형태로 나타납니다.
아연 다이캐스팅은 용접이 가능한가요?
아니요. 아연 다이캐스팅은 녹는점이 낮아 용접이 어려울 수 있습니다. 하지만 슈퍼합금 1과 같은 재료를 사용하면 다이캐스팅 부품을 납땜할 수 있습니다.
