다이에서 드러나는 빌렛 품질

다이 공장이 수정하도록 요청받는 문제의 대부분은 빌렛에서 시작됩니다. 편석층, 가스 함량, 산화물 개재물, Mg2Si의 상태는 첫 번째 베어링이 가공되기 전에 이미 다이에 도달하며, 각각은 고유한 징후를 남깁니다. 아노다이징 후에만 나타나는 줄무늬, 시효 처리 후에만 나타나는 블리스터, 아무리 연마해도 제거되지 않는 픽업 등이 그것입니다. 이 페이지에서는 소스가 결정적이라고 보는 빌렛 특성, 주조 공장이 실제로 유지할 수 있는 수치, 그리고 각 특성이 프레스에서 어떤 영향을 미치는지 설명합니다.

빌렛 품질이 구매 세부 사항이 아니라 프레스 변수인 이유

공개된 입장은 명확합니다. 빌렛 품질은 생산성에 가장 중요하며, 이를 확인할 수 있는 곳은 크고 얇은 단면의 표면입니다. 깨끗한 빌렛은 더 빠르게 압출되고 더 나은 표면으로 나옵니다. 형상을 만드는 동일한 금속 흐름이 표면층, 개재물, 가스를 제품으로 끌어들이기 때문입니다. 따라서 빌렛을 개선하는 것은 속도와 품질 중 하나를 희생하는 대신 동시에 높이는 몇 안 되는 변경 중 하나입니다.

특성, 수치, 그리고 각 특성이 초래하는 결함

성질	소스가 제시한 값	프레스에서의 영향
역편석층	일반 DC 주조 시 120~150 µm, 핫탑 주조 시 50 µm 이하	포정 반응이 풍부한 표피가 표면으로 흘러들어 아노다이징 후 줄무늬로 나타남
셸 존	최대 15 mm 깊이	단면의 넓은 부분으로 우선적으로 유입되어 에칭 및 아노다이징 특성이 다른 밴드를 형성함
가스 함량	알루미늄 100리터당 0.12 cm³ 미만, Telegas 분석기로 측정	수소 기공, 용체화 처리 중 열리는 블리스터, 7xxx 및 얇은 단면에서 가장 심함
산화물 개재물	런더의 복사관 세라믹 필터로 제거	픽업 및 다이 라인 개시, 베어링 입구에 노치를 만드는 경질 입자
Mg2Si 상태	빌렛이 균질화 온도에서 천천히 냉각되면 조대 석출물 형성	다이에서 전단되는 취약한 피하층, 남겨진 공동이 표면 균열을 시작함
균질화 완료도	철 상이 부분적이 아닌 완전히 구상화됨	부분 구상화만으로도 통과할 조건에서 픽업이 증가하기에 충분함
용탕 온도 제어	용탕 교반기 사용 시 ±5 °C 이내	빌렛 길이 방향의 조성 균일성, 마지막 빌렛이 첫 번째 빌렛과 동일하게 작동하는지를 결정함
장입 조성	신규 잉곳에 50~60% 스크랩 첨가	미량 원소가 축적되며, 한계를 초과하면 유동 응력과 표면 거동이 변함

상업적 주조 공정에 대해 공개된 값. 편석 수치는 명시된 두 가지 주조 경로에 대한 것이며, 가스 한계는 소스가 권장하는 관리 기준점이지 보편적인 규격은 아닙니다.

편석층은 깊이를 가진 표면 문제입니다

두 가지 다른 층이 관련되며 서로 다르게 거동합니다. 응고 초기에 생성되는 표면 편석 영역은 얕습니다. 양호한 180 mm 빌렛에서 약 100 µm, 불량한 빌렛에서 최대 약 1 mm이며, 콜드 셧이나 블렙이 있는 곳에서는 더 깊습니다. 얕기 때문에 정상적인 압출 흐름에서는 양호한 빌렛의 제품에 포함되지 않습니다. 셸 존은 다른 층으로 최대 15 mm 깊이까지 이어지므로 무시할 수 없습니다. 단면이 넓고 해당 영역으로의 흐름이 빠른 곳에서는 표면으로 유입될 만큼 두껍기 때문입니다.

실질적인 결과는 편석 줄무늬가 다이 문제도 아노다이징 문제도 아니라는 것입니다. 이는 주조 및 스칼핑 문제이며, 핫탑 경로는 일반 DC 주조 대비 역편석층을 절반 이상 줄입니다. 빌렛을 직접 주조하지 않고 구매하는 공장이 여기서 사용할 수 있는 수단은 하나입니다. 빌렛을 스칼핑하거나 스칼핑된 빌렛을 구매하는 것입니다.

가스는 용탕에서 시작되는 열처리 문제입니다

수소는 알루미늄에 상당히 용해되는 유일한 가스이며, 용해, 주조, 세정, 산세 과정에서 유입됩니다. 수소는 개재물과 입계에서 분자 수소로 석출되어 다시 확산해 나올 수 없으며, 용체화 처리 중 팽창합니다. 이것이 깨끗하게 압출된 빌렛도 시효 후 블리스터를 생성할 수 있는 이유이며, 얇은 단면과 마그네슘 함량이 가장 높은 합금에서 결함이 가장 심한 이유입니다.

따라서 탈가스는 주조 공장의 호의가 아니라 빌렛 규격입니다. 공개된 관리 기준점은 알루미늄 100리터당 0.12 cm³ 미만이며, 용탕 처리 전후에 트로프 또는 분배기에서 측정합니다.

다이에 미치는 영향

위 결함 중 세 가지는 결국 다이의 탓으로 돌려지지만, 어느 것도 다이 강재로 해결되지 않습니다. 새로 연마하고 새로 질화 처리한 다이에서도 남는 픽업은 대개 개재물에 기인합니다. 연마 후 다시 나타나는 다이 라인은 베어링 입구의 경질 입자가 남긴 노치일 수 있습니다. 그리고 공개된 범위 내의 온도에서 표면이 찢어지는 것은 대개 조대 Mg2Si로 가득 찬 피하층 때문이며, 이는 기지보다 먼저 전단됩니다.

이것이 또한 더 깨끗한 강재가 모든 것을 해결하지 못하는 이유이기도 합니다. 빌렛이 결함을 유발하는 경우, 등급을 변경하면 프로파일은 그대로 둔 채 비용만 이동합니다. 픽업 및 다이 라인에 관한 페이지에서는 프레스에서 이러한 사례를 구별하는 방법을 설명합니다.

이것이 다이 강재 주문에 주는 시사점

이 중 어느 것도 다이가 견뎌야 하는 조건을 줄여주지 않습니다. 빌렛이 깨끗할 때 다이는 이를 더 잘 견디며, 강재는 여전히 베어링부에서 경도를 유지하고 질화층을 받아들여야 합니다. 압출 공구용 1.2344 ESR 프로그램은 다음에 있습니다: 1.2344 ESR H13 압출 공급 페이지, 해당 강종은 다음에서: H13 공구강 페이지에, 케이스는 공구강 질화 페이지. 이 페이지에서 설명하는 결함은 프레스에서 다음에 설명되어 있습니다: 픽업 및 다이 라인 페이지, 온도 범위는 다음에: 압출 온도 페이지에 있습니다, 그리고 손상을 받는 베어링부는 다음에: 다이 베어링 길이 페이지.

이것들을 빌렛 사양서에 기재하기 전에

이는 상업적 실무에서 공개된 값이며, 여러 항목은 합격 한계가 아닌 관리점입니다. 가스 수치, 편석 깊이 및 장입 비율은 모두 주조 방식, 합금 및 주조 공장에 따라 달라집니다. 이를 활용하여 빌렛 공급업체에 올바른 질문을 하고, 실제 한계는 납품 성적서와 초도품을 기준으로 확인하십시오.

출처: Extrusion of Aluminium Alloys, T. Sheppard, Kluwer Academic Publishers, 1999, 섹션 6.4, 6.7 및 7.9.2.