알루미늄 다이캐스팅 재료: 종합 가이드 

알루미늄 다이캐스팅은 치수 정확도가 우수한 복잡한 고강도 경량 부품을 생산할 수 있는 널리 사용되는 고효율 제조 공정입니다. 내구성이 뛰어나고 정밀한 부품을 대량 생산할 수 있으며 다음과 같은 원리를 기반으로 합니다. 용융물 주입 알루미늄을 고압으로 성형합니다. 재료의 특성에 따라 성능이나 수명이 좌우되는 이러한 산업에서 이 기술은 다양하게 사용됩니다. 알루미늄 합금은 강도, 내식성, 열적 특성, 기계 가공성 등 최종 제품을 선택하는 데 있어 핵심적인 요소입니다. 강도와 주조성이 균형을 이루는 A380, 복잡한 부품의 유동성이 뛰어난 A383, 높은 내식성을 자랑하는 A360 등 알루미늄 합금의 특성은 다양합니다. 또한 구리, 망간, 마그네슘, 실리콘 원소도 기계적 특성을 더욱 향상시킬 수 있습니다.

제조업체는 합금 선택 외에도 아노다이징, 도금 또는 분말 코팅과 같은 표면 처리를 통해 알루미늄 다이캐스팅 부품을 강화하여 내마모성, 부식 방지 및 경도를 높일 수 있습니다. 또한 균일한 벽 두께, 구배 각도 및 보강 리브는 저렴한 비용으로 고품질의 결함 없는 부품을 생산할 수 있습니다. 적절한 알루미늄 합금의 올바른 선택과 적절한 강화 기술, 알루미늄 다이캐스트 부품 설계 사이징을 고려하면 고성능 알루미늄 다이캐스트 부품 제조업체는 필요한 산업 문제에 맞게 특별히 맞춤화할 수 있습니다. 이 가이드에서는 알루미늄 다이캐스팅 부품의 내구성과 효율성을 향상시킬 수 있는 최적의 소재, 합금 특성 및 강화 방법과 설계를 고려하는 방법을 살펴봅니다.

이 문서에서는 알루미늄 다이캐스팅 재료, 다이캐스팅 공정에 사용되는 합금의 특성, 강화 방법 및 표면 처리, 다이캐스팅 부품의 성능, 내구성 및 작동 효율을 개선하기 위한 설계 고려 사항에 대해 설명합니다.

알루미늄 다이캐스팅이란 무엇인가요?  

알루미늄 다이캐스팅은 용융 알루미늄을 고압으로 강철 금형(다이)에 주입하여 복잡하고 내구성이 강한 정밀 성형 금속 부품을 생산하는 공정입니다. 가벼운 특성, 강도, 내식성, 우수한 열전도율로 인해 자동차, 항공우주, 전자 및 산업 분야에서 일반적으로 사용됩니다. 고속 생산, 우수한 비용 효율성, 우수한 치수 정확도가 가능한 공정입니다.

알루미늄 다이캐스팅 부품 설계 시 고려해야 할 3가지 요소 

고품질의 견고하고 경제적인 알루미늄 다이캐스팅 부품을 생산하려면 신중한 계획이 필요합니다. 적절한 설계는 제조 효율성을 높이고 결함을 줄이며 전반적인 성능을 향상시킬 수 있습니다. 알루미늄 다이캐스팅 부품에는 세 가지 매개 변수가 있으며, 그 중 주요 요소는 다음과 같습니다.

1. 벽 두께 및 균일성

중요한 이유:

적절한 금형 충진, 냉각 및 응고가 일관된 벽 두께로 유지됩니다.

두께 변화가 갑자기 발생하여 최종 부품에 뒤틀림, 수축 및 다공성이 발생할 수 있습니다.

모범 사례

• 벽 두께를 규칙화하여 내부 스트레스와 손상을 방지하세요.
• 일반적인 벽 두께 범위인 1.5mm - 4.0mm는 부품 크기와 용도에 따라 다릅니다.
• 갑작스러운 전환에서 점진적인 전환으로 전환하여 취약점을 제거하세요.

예

자동차 엔진 브래킷과 마찬가지로 모든 소재의 강도와 열 안정성을 유지하려면 벽 두께가 일정해야 합니다.

2. 초안 각도 및 필렛

중요한 이유

간단한 구배 각도는 다이 몰드에서 부품을 제거하는 데 도움이 되어 달라붙는 표면 결함을 방지합니다. 필렛(둥근 모서리)은 응력 집중을 방지하고 금형에서 내구성을 높입니다.

모범 사례

• 원활한 배출을 위해 최소 1°~3°의 구배 각도를 포함하세요.
• 날카로운 모서리에는 필렛을 사용하여 금형의 강도와 수명을 늘립니다.
• 적절한 통풍과 보강이 없는 깊은 구멍은 피하세요.

예

다양한 유형의 전자 인클로저는 제조 가능성과 강도를 위해 둥근 모서리, 구배 각도 등을 사용합니다.

3. 갈비뼈 및 보강재 

중요한 이유

갈비뼈를 추가하면 무게는 가벼워지지만 강도는 높아집니다. 이러한 보강재는 또한 압력 하에서도 모양과 강도를 유지합니다.

모범 사례

• 강성을 높이려면 벽 두께를 늘리는 대신 리브를 추가합니다.
• 인접 벽의 50~60% 두께의 리브 두께를 유지하여 균형을 유지하세요.
• 갈비뼈가 서로 일정한 거리를 두고 배치되어야 갈비뼈 구조 내에 스트레스가 쌓일 위험을 줄일 수 있습니다.

예

리브는 자동차 변속기 케이스의 경량 강도를 유지하면서 필요한 재료의 양을 줄이는 데 사용됩니다.

알루미늄 다이캐스팅 합금의 주요 특성

알루미늄 다이캐스팅 합금의 재료 특성은 높은 강도와 함께 가벼운 무게, 우수한 부식 방지 기능으로 구성됩니다. 모든 알루미늄 합금은 실제 사용 용도를 결정하는 고유한 물성을 유지합니다.

표 1에는 알루미늄 다이 캐스팅의 필수 재료 속성이 표시되어 있습니다.

알루미늄 다이캐스팅으로 제작된 제품은 빠른 냉각과 정교한 입자 배열로 인해 모래 주조로 제작된 제품보다 강도가 높습니다.

인디캐스팅에 사용되는 일반적인 알루미늄 합금

다이캐스팅 작업에는 여러 가지 알루미늄 합금이 일반적으로 사용되며, 각각 고유한 특성을 제공하여 궁극적으로 제품의 성능과 내구성을 결정합니다. 가장 널리 사용되는 알루미늄 주조 합금은 다음과 같습니다:

1. A380 알루미늄 합금 

속성: A380은 '강도, 내식성, 열전도성'이 뛰어나 가장 널리 사용되는 알루미늄 다이캐스팅 합금 중 하나입니다. 또한 유동성이 우수하여 복잡한 모양으로 주조할 수 있습니다.

애플리케이션: 자동차 부품, 전자 하우징, 기어 케이스 및 엔진 브래킷에 이 합금이 널리 사용됩니다.

2. A383 알루미늄 합금 

A383 속성: A380과 유사하지만 고온 균열에 대한 내성이 우수하고 다이 충진 특성이 개선되었습니다. 이는 최종 부품이 복잡하고 강력한 정밀도가 필요할 때 이점을 제공합니다.

애플리케이션: 벽이 얇고 복잡한 부품, 세밀한 전자 케이스 및 가전 제품 부품에 사용됩니다.

3. A360 알루미늄 합금

속성: A380은 이 합금보다 연성이 우수하고 내식성 및 내압성이 높습니다. 하지만 주조하기가 더 어렵습니다.

애플리케이션: 항공우주 부품 및 해양 장비와 같은 고성능 애플리케이션에 적합합니다.

4. ADC12 알루미늄 합금 

속성: 우수한 주조 특성, 우수한 열 안정성 및 높은 강도로 일본 및 기타 아시아 시장에서 널리 사용됩니다. 또한 가공성이 우수합니다.

애플리케이션: 자동차 엔진 부품, 자전거 부품, 전동 공구 등에 사용됩니다.

5. AlSi10Mg 알루미늄 합금 

속성: 강도가 높고 기계적 특성과 열 및 마모 특성이 잘 조합되어 있습니다. 3D 프린팅 및 다이캐스팅 분야에서 자주 사용됩니다.

애플리케이션: 항공우주, 자동차 및 고성능 산업 부품에 흔히 사용됩니다.

출력 결과에 영향을 미치는 합금의 속성 

알루미늄 합금의 선택은 최종 다이캐스팅 제품의 품질, 성능 및 효율성에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 각 합금은 주조 정밀도, 내구성 및 공정 출력에 직접적인 영향을 미치는 고유한 물리적, 기계적 및 화학적 특성을 나타냅니다. 제조업체는 이러한 특성에 대한 지식을 바탕으로 필요에 맞는 최적의 소재를 선택할 수 있습니다.

알루미늄 다이캐스팅 부품의 강도 향상 

자연스러운 힘의 수준은 알루미늄 다이캐스팅 부품이 존재합니다. 그럼에도 불구하고 합금 원소와 표면 처리를 통해 강도와 기계적 특성을 개선할 수 있습니다. 일반적으로 경도, 내식성 및 성능을 향상시키기 위해 올바른 방법을 선택합니다.

1. 강도 향상을 위한 합금 원소

강도, 내식성 및 가공성을 향상시키기 위해 다이캐스팅 공정에서 특정 합금 원소를 추가합니다. 일반적으로 사용되는 원소와 그 효과는 아래 표에 나와 있습니다.

표 1: 강도 향상을 위한 합금 원소 조합 

2. 강도 향상을 위한 표면 처리

또한 경도, 마모 및 내식성을 증가시킵니다. 아래에서 가장 효과적인 치료법을 설명했습니다:

표 2 이점 및 표면 처리

아래 목록은 출력 결과에 영향을 미치는 알루미늄 다이캐스팅의 주요 합금 특성입니다.

1. 강도 및 경도

Impact: 강도와 경도가 높아질 뿐만 아니라 제품의 변형, 마모, 충격에 대한 저항력이 향상됩니다.

예시: 합금 A380은 강도가 매우 높은 것으로 잘 알려져 있으며, 자동차 및 구조 부품에 고려해야 할 소재입니다.

배려:  단단한 합금은 가공과 마감이 어렵습니다.

2. 유동성 및 캐스트 가능성

결과: 유동성이 좋은 합금은 복잡한 금형 디자인으로 쉽게 수축할 수 있어 다공성 및 수축과 같은 결함을 최소화할 수 있습니다.

예를 들어  A383 합금은 A380보다 유동성이 우수하여 벽이 얇은 부품에 적합합니다.

고려 중입니다: 유동성 저하로 인한 완전한 채우기 및 표면 결함은 고려할 가치가 있습니다.

3. 내식성

Impact: 실외 및 해양 환경에서 부식 방지 합금을 사용하여 제품 수명이 연장됩니다.

예를 들어 A360 및 AlSi10Mg 합금은 내식성이 매우 우수하여 해양 및 항공 우주 분야에 사용하기에 적합합니다.

고려 사항: 부식에 대한 내성이 약한 합금에 추가 코팅이나 처리를 추가해야 할 수도 있습니다.

4. 열 및 전기 전도성

열 방출: 열 방출의 개선은 전자 및 엔진 부품에 필수적인 자산인 높은 전도성으로 이어집니다.

예를 들어 AlSi10Mg 합금은 열 특성이 우수하여 방열판 및 엔진 부품에 사용할 수 있습니다.

열 전도성: 높은 열전도율은 낮은 강도로 상쇄될 수 있으며 보강이 필요할 수 있습니다.

5. 연성 및 인성

특성: 연성이 높은 소재로 만든 구성 요소는 균열 없이 구부러짐과 변형을 견딜 수 있습니다.

예시: A380 합금은 A360 합금만큼 연성이 높지 않으므로 내충격성 용도로도 사용하기에 적합합니다.

경도 및 내마모성: 합금의 연성이 높을수록 더 낮아집니다.

6. 가공성 및 마감

Impact: 가공하기 쉬운 합금은 연삭보다 생산성을 높이고 생산 비용을 낮추며 마감 품질을 향상시킵니다.

예시: ADC12 합금은 우수한 가공성으로 인해 정밀 부품에 널리 사용되는 소재 중 하나입니다.

처리 고려 사항: 일부 합금의 경우 표면을 그대로 연마하거나 코팅을 통해 매끄럽게 처리해야 할 수도 있습니다.

7. 수축 및 다공성 저항

합금:  합금의 수축이 적을수록 부품 치수가 더 정확해지고 결함도 줄어듭니다.

A380은 수축률이 낮습니다: A380은 철보다 수축률이 높지만, 세 합금 중 수축률이 가장 낮은 철보다 공차가 엄격한 용도에 더 적합합니다.

장점: 높은 다공성 생성은 유효 매체 밀도를 감소시킬 수 있으며, 그로 인한 보강 효과로 인해 압축 강도를 향상시킬 수 있습니다.

알루미늄 다이 캐스팅 소재를 선택할 때 고려해야 할 요소 

최소한의 비용으로 최고의 성능을 발휘하는 다이캐스팅에 적합한 알루미늄 합금을 선택할 때 고려해야 할 몇 가지 측면은 다음과 같습니다:

• 강도와 내구성: 용도에 따라 이러한 합금은 더 높은 인장 강도와 내충격성을 제공합니다.
• 내식성: 내식성이 좋은 합금은 실외 또는 해양용으로 사용하기에 좋습니다.
• 열 및 전기 전도성: 방열판이나 전기 인클로저와 같은 고온 환경에서는 다른 제품이 적합할 수 있습니다.
• 가공의 용이성: (기계 가공성)은 드릴링, 밀링 및 마감을 포함한 주조 후 공정을 의미합니다.
• 비용 및 가용성: 일부 합금은 총 생산 비용에 영향을 미치는 다른 합금보다 더 비싸고 가용성이 떨어질 수 있습니다.

알루미늄 다이캐스팅 소재의 응용 분야

알루미늄 다이캐스팅 소재가 많은 산업 분야에서 널리 사용되는 이유는 가볍고 강도와 내식성이 높을 뿐만 아니라 열 및 전기 전도성이 뛰어나기 때문입니다. 이러한 특성으로 인해 알루미늄은 필요한 내구성과 정밀성을 갖춘 복잡한 고성능 부품을 생산하는 데 탁월한 소재입니다. 알루미늄 다이캐스팅 소재를 사용하는 주요 산업 분야는 다음과 같습니다:

자동차 산업

자동차 산업에서 알루미늄 다이캐스팅은 연비 향상, 배기가스 저감, 성능 개선을 위해 차량 무게를 줄이는 것이 중요한 가장 중요한 부품 중 하나입니다. 알루미늄은 튼튼하면서도 가벼운 부품을 만들 수 있어 제조업체들이 선호하는 소재입니다. 몇 가지 일반적인 적용 분야는 다음과 같습니다:

• 엔진 구성품(실린더 헤드, 엔진 블록, 피스톤 및 오일 팬).
• 동력을 원활하게 전달하는 변속기 및 기어 하우징.
• 섀시 부품, 서스펜션 부품, 브래킷과 같은 구조적 구성 요소.
• 전기 자동차(EV) 배터리 하우징의 효율을 최적화하려면 높은 열전도율과 가벼운 특성이 필요합니다.

산업 장비

알루미늄 다이캐스팅 소재는 강도와 내구성이 가장 중요한 고강도 산업용 애플리케이션에 사용된다는 사실을 아는 것이 중요합니다. 이러한 소재는 내마모성이 뛰어나고 혹독한 작동 조건을 견딜 수 있습니다:

• 제조 및 자동화 기계 부품에 사용됩니다.
• 펌프 및 컴프레서 하우징의 원활한 유체 전달과 효율적인 작동.
• 유지보수가 거의 필요 없고 오래 지속되는 성능이 필요한 고강도 도구 및 장비.
• 산업 환경에서 강력하고 안정적인 작동을 위한 유압 및 공압 시스템 구성 요소.

전자 및 전기 산업

알루미늄 다이캐스팅 소재는 방열성, 전기 전도성, 내식성이 뛰어나 전자 산업에 매우 유용한 소재입니다. 일반적인 응용 분야는 다음과 같습니다:

• 컴퓨터, LED 조명, 파워 컨버터의 열을 효과적으로 발산하는 방열판입니다.
•  전자 인클로저 및 하우징과 같은 민감한 부품을 보호하세요.
• 커넥터와 브래킷은 가전제품, 전원 공급 장치 및 통신 장치에 사용됩니다.
• 스마트폰과 노트북 케이스에 무게를 더하지 않고도 튼튼합니다.

항공우주 및 방위

항공우주 및 방위 산업에서 가볍고 튼튼한 소재는 연료 효율을 높이고 적재 용량과 전반적인 성능을 향상시키는 데 중요한 역할을 합니다. 알루미늄 다이캐스팅은 다음과 같은 분야에서 높은 정밀도와 구조적 무결성을 제공합니다.

• 열과 부식을 견뎌야 하는 항공기 엔진 및 터빈 부품에 사용됩니다.
• 내구성 저하 없이 기체 구조 부품의 총 중량을 줄입니다.
• 내비게이션 및 제어 시스템 하우징으로 극한의 환경에서도 안정성을 보장합니다.
• 필요한 성능과 안전에 필요한 강도와 정밀도가 요구되는 군용 장비에 사용됩니다.

소비재 및 가전 제품

가전제품 및 소비재 산업에서도 알루미늄의 경량성, 미적 매력, 내식성 덕분에 알루미늄 다이캐스팅을 널리 사용합니다. 몇 가지 일반적인 용도는 다음과 같습니다:

• 내열성이 높아 냉장고 및 오븐 부품에 사용됩니다.
• 세탁기의 내구성 및 부식 방지 부품.
• 튼튼하고 세련된 가구 프레임과 장식용 하드웨어.
• 드릴과 톱처럼 가벼운 구조로 사용성을 향상시킬 수 있는 제품도 있습니다.

왜 알루미늄 다이캐스팅인가?

• 알루미늄 다이캐스팅이 여러 산업 분야에서 인기를 얻고 있는 이유는 다음과 같습니다:
• 가볍고 튼튼한 - 연료 사용량과 전진 범위를 줄여야 합니다.
• 내식성 - 열악한 환경에서도 내구성을 보장합니다.
• 열 및 전기 전도성 - 전자 및 전력 애플리케이션에 이상적입니다.
• 대량 생산 시 비용 효율성 - 재료 낭비 및 후처리 비용을 줄입니다.
• 복잡한 모양을 형성할 수 있습니다 - 높은 수준의 디자인 복잡성을 달성할 수 있습니다.

알루미늄 다이캐스팅은 더 가볍고 강하며 효율적인 소재에 대한 업계의 요구가 계속됨에 따라 이러한 혁신을 위한 핵심 기술이 될 것입니다. 알루미늄 다이캐스팅이 증가하는 이유는 크게 두 가지로, 합금 개발, 자동화, 지속 가능성 측면에서 발전할 수 있으며 앞으로도 계속 성장할 것입니다.

결론 

오늘날에도 알루미늄 다이캐스팅은 가볍고 튼튼하며 비용 효율적인 솔루션으로 다양한 산업에 제공되므로 여전히 제조의 기본 요소입니다. A380, A383, A360, ADC12, AlSi10Mg와 같은 알루미늄 합금의 선택은 강도, 내식성 및 열 성능에서 특히 중요합니다. 각 합금은 자동차, 항공우주, 산업 및 소비자 애플리케이션에 사용되는 몇 가지 장점을 가진 고유한 합금입니다. 합금의 선택만으로는 알루미늄 다이캐스팅 부품의 기계적 특성을 향상시키는 데 충분하지 않으며, 대신 합금 원소와 표면 처리를 활용하여 기계적 특성을 향상시킬 수 있습니다. 아연 도금, 아노다이징 및 분말 코팅 기술은 내마모성과 수명을 증가시킵니다. 이와 함께 세심하게 설계된 부품은 결함을 줄이고 효율적인 제조를 위해 균일한 벽 두께, 올바른 구배 각도 및 보강 리브를 가져야 합니다. 알루미늄 다이캐스팅 부품을 사용하기 위한 재료, 처리 및 설계 접근 방식의 올바른 조합은 제조업체가 고성능 요구 사항을 충족하는 고품질 부품을 생산할 수 있도록 보장합니다. 알루미늄 다이캐스팅은 자동차 엔진 부품, 항공 우주 구조물 또는 정밀 전자 제품 및 위의 애플리케이션을 위한 신뢰할 수 있고 다양한 형태의 제조 공정으로 계속 사용될 것입니다.

자주 묻는 질문(FAQ)

1. 다이캐스팅에 가장 적합한 알루미늄 합금은 무엇인가요?

알루미늄 A380은 강도, 내식성, 주조성의 균형이 잘 잡혀 있어 다이캐스팅에 가장 일반적으로 사용되는 알루미늄 합금 중 하나입니다. 자동차 및 산업용 애플리케이션에 많이 사용됩니다.

2. 알루미늄 다이캐스팅 부품의 강도를 높이는 방법에는 어떤 것이 있나요?

알루미늄 다이캐스트 부품의 강도는 구리, 마그네슘, 실리콘과 같은 합금 원소를 사용하거나 아노다이징, 도금 또는 파우더 코팅과 같은 표면 처리를 통해 향상시킬 수 있습니다.

3. 금형 부품을 알루미늄으로 주조하는 주요 이유는 무엇인가요?

가볍고 튼튼한 부품, 우수한 열 및 전기 전도성, 내식성, 매우 높은 정확도로 복잡한 형상을 제작할 수 있는 알루미늄 다이캐스팅으로 제작할 수 있습니다.

4. 일반적으로 어떤 산업에서 알루미늄 다이캐스팅 소재를 사용하나요?

알루미늄 다이캐스팅은 고유한 성형 요구 사항에 따라 모든 종류의 엔진 부품, 변속기 케이스, 구조 부품, 방열판, 인클로저, 펌프, 압축기, 자동차, 항공우주, 전자 및 산업 기계의 제작에 활용됩니다.

5. 다른 주조 방법과 비교할 때 어떤 주조 방법이 더 나은 알루미늄 다이캐스팅 방법입니까?

알루미늄 다이캐스팅은 고압 금형 충진 및 급속 냉각 공정으로 인해 모래 및 인베스트먼트 주조보다 더 높은 정밀도와 빠른 생산이 가능하며 부품이 더 강해집니다.