다이캐스팅 코어 및 인서트용 공구강 선정

다이캐스팅 금형에서 코어와 인서트는 일반적으로 가장 먼저 고장나는 부품입니다. 이 부품들의 수명은 유지보수 빈도, 금형 비용 및 생산 중단 시간에 직접적인 영향을 미칩니다.

작동 중에는 용융 금속이 20~150MPa의 압력으로 캐비티 내부로 유입되며, 극단적인 경우에는 700MPa에 달하기도 합니다. 동시에 인서트 표면은 급격한 가열 후 강제 냉각 과정을 거치게 됩니다. 이로 인해 표면과 내부 사이에 급격한 온도 구배가 발생하여 매 사이클마다 반복적인 팽창과 수축이 일어납니다.

이러한 조건에서 고장은 무작위적인 손상보다는 식별 가능한 메커니즘에 의해 발생합니다. 생산 과정에서 인서트는 일반적으로 다음과 같은 방식으로 고장납니다.

• 고속 용융 흐름(세척)으로 인한 표면 재료 손실
• 용융 합금과 공구 표면 사이의 접착(납땜)
• 반복적인 열 응력(열 균열)으로 인한 표면 균열 네트워크
• 응력 집중 또는 열 충격으로 인한 갑작스러운 골절

따라서 공구강 선택은 일반적인 재료 특성이 아니라 공정에서 주로 발생하는 고장 모드를 기준으로 해야 합니다.

핵심 선택 논리

다이캐스팅 코어 및 인서트의 경우, 재료 선택은 파손의 주요 원인이 열 연화인지 균열인지에 따라 결정됩니다.

재료가 온도에 따라 강도를 잃으면 침식과 변형이 가속화됩니다.
재료의 인성이 부족하면 마모가 의미 있는 수준이 되기 전에 균열이 발생합니다.

적절한 등급은 주요 고장 원인을 파악하여 선택합니다.

열피로(열 검사)

삽입물이 표면 균열로 인해 파손되는 근본적인 원인은 반복적인 열 응력입니다. 표면은 열에 의해 팽창하는 반면 내부는 이를 구속하여 반복적인 인장 및 압축 응력을 발생시킵니다.

고온에서 안정적인 미세구조를 갖는 재료는 균열 발생을 지연시키고 균열 전파 속도를 감소시킨다.

고온 강도 및 연화 저항성

인서트에서 소성 변형이나 급격한 표면 마모가 나타나는 경우, 제한 요소는 고온 강도입니다. 재료는 침식에 저항하고 치수 안정성을 유지하기 위해 작동 온도에서도 경도를 유지해야 합니다.

이는 고속 또는 고온 주조 조건에서 매우 중요해집니다.

파괴 저항성(인성)

파손이 갑작스러운 균열 형태로 나타날 때, 특히 얇은 부분이나 날카로운 형상에서 그럴 경우 인성이 결정적인 요소가 됩니다.

이 경우 경도를 높이는 것은 문제를 해결하기보다는 오히려 파손을 가속화하는 경우가 많습니다. 따라서 재료 선택은 파손 저항성이 더 높은 등급으로 전환해야 합니다.

납땜 저항

알루미늄 다이캐스팅에서 용융된 알루미늄은 철과 반응하여 금속간 화합물 층을 형성합니다. 이로 인해 사출 과정에서 달라붙거나 찢어지거나 표면 손상이 발생합니다.

이러한 현상은 주로 기본 재료의 구성에 영향을 받으며, 고온 및 장기간 노출 시 더욱 심해집니다.

추천 공구강

실질적인 선택 요약

최종 결정 지침

재료 선택은 생산 과정에서 인서트가 어떻게 고장나는지 파악하는 것부터 시작해야 합니다.

• 고장의 주요 원인이 열 균열 및 표면 열화인 경우 H13은 전반적으로 가장 안정적인 성능을 제공합니다.
• 특히 얇거나 복잡한 부분에서 인서트가 균열로 인해 파손되는 경우, 경도를 높이는 것보다 H13에서 H11로 교체하는 것이 일반적으로 더 효과적입니다.
• 고온에서 변형이나 침식이 발생할 경우, 열충격을 제어할 수 있다면 H21로 업그레이드하는 것이 필요합니다.
• 열 부하가 낮고 비용 절감이 우선이라면 중요하지 않은 부품에는 P20으로도 충분합니다.

아오보 스틸에서는 이러한 강종을 대량 구매 시 어닐링 또는 사전 경화 처리된 상태로 공급하여 유통업체와 제조업체가 자체 공구 요구 사항에 따라 가공 및 최종 열처리를 수행할 수 있도록 합니다.