아연 및 마그네슘 다이캐스팅용 다이 재료
아연과 마그네슘은 가장 낮은 금형 온도에서 주입되는 두 가지 다이캐스팅 합금이며, 금형 재료는 이에 따라 결정됩니다. 각 합금에 대한 공개된 실무를 아래에 제시합니다. 아연에서 백만 샷을 소화하는 동일한 금형이 다른 합금에는 과도하게 사양이 높고, 세 번째 합금에는 사양이 부족하기 때문입니다.
두 합금을 함께 검토하는 이유
아연 합금은 상대적으로 낮은 온도에서 주조되며 용융 아연 합금은 철계 금속을 빠르게 침식하지 않으므로, 금형 및 용탕과 접촉하는 기계 부품의 재료 요구 사항은 알루미늄이나 구리보다 덜 엄격합니다. 마그네슘은 아연보다 높은 온도에서 주입되며 알루미늄보다 금형을 훨씬 덜 침식하며, 공개된 비교에 따르면 마그네슘 금형의 수명은 알루미늄 금형의 2~3배입니다.
아연 다이캐스팅
아연 합금의 다이캐스팅에서 금형 온도는 상대적으로 낮으며, 일반적으로 160~245 °C (325~475 °F)입니다. 따라서 금형에는 일반적으로 열간 공구강이 필요하지 않습니다. 그러나 매우 긴 생산 런과 높은 치수 정밀도가 요구되는 경우에는 H13과 같은 열간 공구강이 최적의 금형 수명을 제공합니다.
아연 합금 주조에서 금형 경도는 더 높은 주조 온도의 합금보다 덜 중요하며, 합리적인 기계 가공성을 유지하는 범위 내에서 제조사가 예비 경화한 강재를 일반적으로 사용할 수 있습니다. 일반적인 경도는 29~34 HRC (280~320 HB)입니다.
코어와 슬라이드도 동일한 논리를 따릅니다. 440B와 같은 경화 가능한 스테인리스강이 코어에 자주 사용되며, H13과 같은 열간 공구강은 코어와 슬라이드 모두에 사용할 수 있습니다. 이러한 공구강은 질화 처리가 용이하므로 선택적으로 경화할 수 있어, 코어나 슬라이드의 주요 부분은 내마모성을 위해 질화 처리하고 끝부분은 질화를 방지하도록 마스킹하여 열피로 균열 및 박리에 대한 저항성을 유지할 수 있습니다. 슬라이드와 코어를 이황화몰리브덴 또는 콜로이드 흑연이 함유된 오일로 윤활하면 작동이 원활해지고 마모가 최소화됩니다.
질화 처리된 H11 공구강 또는 7140 합금강으로 만든 이젝터 핀은 금형에 삽입할 수 있도록 재고품으로 공급됩니다. 기계 측면에서 용탕과 접촉하는 도가니, 구즈넥 및 기타 부품은 일반적으로 회주철 또는 구상흑연주철이며, 주강으로도 제작할 수 있습니다. 슬리브와 노즐 시트는 마모가 심하여 질화 합금강, H13과 같은 열간 공구강, 고속 공구강 및 스테인리스강으로 제작되어 왔으며, 저렴한 수리 비용을 위해 교체 가능하게 만드는 경우가 많습니다.
아연 합금 주조의 금형 수명은 일반적으로 알루미늄, 마그네슘 또는 구리 합금 주조보다 훨씬 길며, 금형이 1,000,000 샷을 견디는 것은 드문 일이 아닙니다. 금형의 사용 수명은 주조되는 금속의 온도, 금형 내부의 열 구배 및 고온 노출 빈도와 직접 관련이 있습니다. 최대 금형 수명은 주로 잘 설계된 금형, 숙련된 작업자 및 기계와 금형 유지보수 프로그램의 엄격한 시행에 달려 있습니다.
마그네슘 다이캐스팅
마그네슘 금형에 사용되는 재료는 알루미늄에 사용되는 것과 유사합니다. 금형과 코어는 일반적으로 H11 및 H13과 같은 열간 공구강이며, 44~48 HRC로 열처리하고 금형 표면에 질화 처리를 하는 경우가 많습니다. 금형 표면을 0.38 µm (15 µin.)로 마감하면 금형 수명을 상당히 연장할 수 있습니다. 약 25,000 샷 후에 응력 제거 및 금형 표면 재연마를 수행하여 수명을 유지하기도 합니다.
마그네슘은 금형에서 아연보다 높은 온도로 운용됩니다. 최적의 금형 온도 범위는 260 ± 14 °C (500 ± 25 °F)이며, 금형을 이 범위로 예열한 후에는 반복 주조로 공급되는 열이 일반적으로 이를 유지하기에 충분합니다. 범위 내를 유지하기 위해 금형을 냉각해야 하는 경우가 일반적이므로 금형에는 수냉 수단이 마련되어 있으며, 주조 품질을 유지하려면 금형 온도 제어가 필요합니다. 금형 온도가 너무 낮으면 미충전이 발생할 가능성이 있습니다.
마그네슘이 알루미늄보다 우위를 갖는 점은 용탕이 금형 표면에서 거동하는 방식에 있습니다. 용융 마그네슘은 알루미늄과 같은 방식으로 금형에 용착되지 않으므로 고가의 금형이 훨씬 오래 지속되며, 공개된 수치는 알루미늄 금형 수명의 2~3배입니다.
두 합금 비교
표에는 두 합금의 금형 재료, 경도, 코어 및 슬라이드 실무, 표면 마감 및 일반적인 금형 수명이 한곳에 정리되어 있습니다.
| 목 | 아연 합금 | 마그네슘 합금 |
|---|---|---|
| 금형 작업 온도 | 160~245 °C (325~475 °F) | 260 ± 14 °C (500 ± 25 °F) |
| 금형 및 코어 재료 | 생산 런이 길거나 정밀도가 높은 경우 H13과 같은 열간 공구강. 그 외에는 열간 공구강이 필요하지 않음 | H11 또는 H13과 같은 열간 공구강 |
| 사용 경도 | 29~34 HRC (280~320 HB) | 44~48 HRC |
| 코어 및 슬라이드 | 440B와 같은 경화 가능한 스테인리스강 또는 H13, 선택적 질화 처리 | 금형과 동일한 열간 공구강 |
| 금형 표면 마감 | 이 섹션에서는 명시되지 않음 | 0.38 µm (15 µin.) 마감이 금형 수명을 연장함 |
| 금형 유지보수 | 엄격한 기계 및 금형 유지보수 프로그램이 수명을 유지함 | 약 25,000 샷 후 응력 제거 및 재연마 |
| 일반적인 금형 수명 | 금형이 1,000,000 샷을 견디는 것은 드문 일이 아님 | 알루미늄 금형 수명의 2~3배 |
아연 및 마그네슘 다이캐스팅의 금형 재료 및 금형 실무로, ASM Handbook, Volume 15, Casting의 Zinc and Zinc Alloys 및 Magnesium and Magnesium Alloys 항목에서 발췌했습니다. 두 합금은 다이캐스팅 온도 범위의 낮은 쪽에 위치하며, 이를 기준으로 함께 다루어집니다.
등급 및 재고
이 두 합금에 대해 명명된 열간 가공용 강종은 다음 페이지에서 다룹니다: H11 툴 스틸 페이지 그리고 H13 툴 스틸 페이지. 코어와 슬라이드의 선택적 질화 처리는 다음 페이지에 설명되어 있습니다: 공구강 질화 가이드.
아연용으로 명명된 스테인리스 코어 강종은 다음 페이지에서 다룹니다: 440B 스테인리스 강 페이지, 해당 강종의 경화 및 템퍼링 작업 방법을 제시합니다.
샷 슬리브와 용탕에 접촉하는 기타 부품을 포함한 다이캐스팅 부품 소재는 다음 페이지에 나열되어 있습니다: 다이캐스팅 다이 부품 재료 페이지. 동일 공정에 대한 강종별 선정은 다음 페이지에 설명되어 있습니다: 다이캐스팅 다이 및 인서트용 공구강 페이지.
이 값들을 사용하기 전에
이 페이지는 공개된 실무 관행을 요약한 참고 자료이며 Aobo Steel의 사양이 아닙니다. 다이 소재, 경도 및 수명 수치는 원문 기사에서 인용한 것이며, 주조 형상, 벽 두께 또는 생산량이 달라지면 이 수치도 변동됩니다. 최종 선정은 주조 도면과 다이가 작동하는 기계를 기준으로 이루어집니다.
출처: ASM Handbook, Volume 15, Casting (9th Edition Metals Handbook), ASM International, 1988.