알루미늄 압출 다이 유형 및 툴링

다이 스택의 구성 요소와 각각의 역할

직접 공정에서는 빌렛이 스템에 의해 고정된 다이를 통해 밀려 나가며, 프레스의 전체 하중이 다이 뒤의 스택을 통과합니다. 각 부분은 하나의 역할을 합니다. 다이는 프로파일을 형성합니다. 백커는 다이 바로 뒤에 위치하여 다이가 붕괴되거나 균열이 생기지 않도록 지지합니다. 다이 링은 다이와 피더 플레이트를 함께 고정합니다. 볼스터는 다이에서 오는 하중을 압력 링으로 분산시키고, 압력 링은 이를 프레스 플래튼으로 전달하며 볼스터 자체의 변형에 저항합니다. 다이 슬라이드는 전체 세트를 프레스 안팎으로 운반합니다. 이 모든 것 뒤에는 컨테이너의 마모 표면인 라이너와 스템의 마모 표면인 더미 패드가 있습니다.

기존 직접 공정으로 연질 및 중간 등급 합금을 압출할 때 사용되는 개별 공구의 기능. 목록의 모든 부품은 마모 부품이며, 각 부품에 선택되는 등급은 다이 자체가 아니라 받는 하중에 의해 결정됩니다.

솔리드 다이와 중공 다이

압출 다이는 두 가지 계열로 나뉩니다. 솔리드 다이는 단순한 개구부를 가지고 있으며 솔리드 또는 반중공 형상을 만듭니다. 중공 다이는 용접 챔버를 가지고 있으며, 금속을 별도의 흐름으로 분리한 후 다이 내부에서 재결합하여 폐쇄 형상을 만듭니다. 솔리드 계열 내에서 다이 간의 차이는 금속이 개구부로 공급되는 방식입니다. 플랫 페이스 다이는 금속을 직선으로 공급합니다. 리세스 또는 피더 플레이트 다이는 개구부 앞에 챔버를 두고 금속이 베어링에 들어가기 전에 그 챔버를 채우도록 하여 흐름을 균일하게 하고 프레스가 멈추지 않고 빌렛을 연속으로 처리할 수 있게 합니다.

해당 장에서 설명하는 다이 유형입니다. 특정 중실 형상에 대해 현장에서 플랫페이스, 피더 플레이트 또는 리세스 다이 중 무엇을 사용할지는 형상, 빌렛 대비 크기, 그리고 다이 제작자가 원하는 유동 균형에 따라 결정됩니다.

합금이 바뀌면 툴링도 바뀝니다

동일한 프레스가 연질 6000계열 합금과 경질 2000 또는 7000계열 합금에 대해 서로 다른 툴링을 사용합니다. 연질 및 중간 등급 합금은 1100, 3000 및 6000계열에서 압출되며 유동이 용이하고, 일반적으로 플랫페이스 다이 앞에 피더 플레이트를 두고 사용하여 프레스가 연속으로 가동되고 하나의 다이에서 여러 형상을 동시에 처리할 수 있습니다. 경질 합금은 2000, 7000 및 일부 5000계열에서 압출됩니다. 이들은 유동에 저항하므로 다이를 더 두껍고 견고하게 제작하고, 베어링을 더 길게 하며, 피더 플레이트 없이 솔리드 다이로 한 번에 하나씩 압출합니다. 아래 표는 두 가지 방식을 비교한 것입니다.

연질 및 중간 등급 합금과 경질 합금의 툴링 방식 비교. 피더 플레이트 다이에서 일반 솔리드 다이로의 전환이 두 방식 간의 가장 큰 단일 차이이며, 이는 합금의 유동 용이성에서 직접 비롯됩니다.

금속이 중공 다이를 통과하는 방식

중공 다이는 세 단계로 작동하며, 각 단계는 유동이 불균형해질 수 있는 지점입니다. 첫 번째 단계에서 금속은 빌렛을 떠나 맨드릴의 포트로 들어갑니다. 두 번째 단계에서는 포트에서 용접 챔버로 넘어갑니다. 세 번째 단계에서는 용접 챔버에서 맨드릴과 다이 캡 사이의 간극을 통과하며, 이 간극이 최종 벽 두께를 결정하는 베어링입니다. 맨드릴 입구의 리세스는 중심 대비 다이 외곽 주위의 유동을 가속하고, 맨드릴 상단의 리세스는 형상의 얇은 윙 부분에서 유동을 균형 잡습니다. 금속의 부피는 모든 단계에서 동일하므로, 포트의 면적, 용접 챔버의 면적, 최종 개구부의 면적이 세 가지 속도를 서로에 대해 결정합니다.

유동 균형은 중공 다이가 균열되는 지점이기도 합니다. 강성이 불균일한 맨드릴 브리지, 또는 상단에 날카로운 반경을 가진 브리지는 파손되는 형상인데, 하중이 브리지를 밀어 넘어뜨려 맨드릴이 캡에 대해 어긋나기 때문입니다. 더 큰 반경의 브리지가 출처에서 기록한 해결책입니다.

이것이 다이 강재 주문에 주는 시사점

툴링이 다이를 결정하고, 다이가 강재를 결정합니다. 6063용 플랫페이스 다이는 스택에서 요구 조건이 가장 낮은 부품이고, 7075 항공기 형상용 두꺼운 솔리드 다이는 요구 조건이 가장 높은 부품 중 하나이며, 라이너, 더미 패드 및 스템은 하루 종일 고온 금속에 접촉하는 마모 부품입니다. 다이 자체를 담당하는 등급은 크롬 열간 금형강 AISI H13 및 그 유럽 등가재 1.2344이며, 이는 다음에서 다룹니다: H13 공구강 페이지, 그리고 압출 다이 소재의 공급 프로그램은 다음에 있습니다: 1.2344 ESR H13 압출 공급 페이지. 부품별 등급은 다음에 정리되어 있습니다: 알루미늄 압출 다이용 최적 툴강 페이지, 그리고 더 넓은 열간 가공 선택은 다음에 있습니다: 열간 압출 다이 강재 페이지. 형상을 성형하는 베어링은 다음에서 논의됩니다: 다이 베어링 길이 페이지, 금형이 가동 중 마모되는 방식은 알루미늄 압출 다이 마모 페이지, 그리고 프레스가 감당할 수 있는 형상의 크기는 외접원 직경 페이지.

출처: Aluminum Extrusion Technology, P. K. Saha, ASM International, 2000.