고압 다이캐스팅 금형용 공구강 선정

고압 다이캐스팅(HPDC)은 용융 금속을 6.9~206.8 MPa(1,000~30,000 psi)의 압력으로 강철 금형에 주입하는 고속 공정입니다. 금형 내부 공간은 수 초 만에 채워지고 응고되며, 이 과정에서 금형 표면은 반복적인 열적 및 기계적 하중을 받게 됩니다.

각 사이클 동안 금형 표면은 용융 합금과 접촉하면서 급속하게 가열된 후 부품 배출 시 냉각됩니다. 이로 인해 주기적인 압축 및 인장 응력이 발생합니다. 동시에 고속 금속 흐름은 표면 침식을 유발하고, 용융 합금과 금형 사이의 화학적 반응은 납땜 현상을 초래할 수 있습니다.

실제로 다이의 수명은 실제 작동 조건에서 어떤 고장 메커니즘(열 피로, 침식 또는 납땜)이 지배적인지에 따라 결정됩니다.

선택 요인

HPDC용 공구강을 선택할 때는 먼저 주요 파손 모드를 파악한 다음, 그 모드에 저항할 수 있는 재질을 선택하는 것이 중요합니다.

열피로(열균열)는 가장 흔한 고장 원인입니다. 반복적인 가열과 냉각으로 인해 표면에 균열이 발생하고, 이 균열은 기계적 응력 하에서 전파되어 결국 박리 또는 파손으로 이어집니다.

이러한 과정을 지연시키기 위해서는 강철이 고온에서도 강도를 유지해야 하며, 이는 반복적인 가열 과정에서 발생하는 템퍼 연화에 저항해야 함을 의미합니다. 동시에, 균열이 발생했을 때 균열 전파 속도를 늦추기 위해서는 충분한 인성이 필요합니다.

이러한 요구사항들은 실제로는 상충됩니다. 경도를 높이면 침식 및 변형에 대한 저항성은 향상되지만 균열 성장이 가속화됩니다. 인성을 높이면 균열 저항성은 향상되지만 고온 강도와 내마모성은 저하됩니다.

생산 과정에서 이러한 균형은 특정 속성 하나를 극대화하는 것이 아니라, 작업 가능한 범위 내에서 경도를 선택함으로써 주로 조절됩니다.

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요약표