다이캐스팅용 슬리브 및 플런저 팁 재료
냉실 기계에서 용탕은 다이에 도달하기 전에 두 부품과 만납니다. 슬리브는 국자로 부은 금속을 담고 플런저는 이를 밀어내므로, 두 부품 모두 동일한 열과 용탕의 공격을 받으며, 두 부품이 서로 고착되지 않고 오래가도록 함께 선택됩니다. 이 페이지에서는 각 부품의 재료와 경도, 두 부품이 갈링되지 않게 하는 규칙, 플런저 팁 재료의 물성표, 구리 합금 팁에 필요한 간극을 설명합니다.
용탕과 가장 먼저 만나는 두 부품
용탕은 슬리브에 부어지고 수냉식 플런저에 의해 다이 캐비티로 사출되며, 플런저는 응고 중인 주물에 증압을 전달합니다. 따라서 두 부품 모두 열적·기계적 응력과 용탕의 직접적인 공격을 동시에 받습니다. 슬리브와 팁의 재료는 최대 수명과 최소 유지보수를 위해 함께 선택되며, 어느 하나만 독립적으로 선택할 수 없습니다. 마모된 플런저 팁은 슬리브보다 교체 비용이 저렴하므로, 일반적으로 슬리브를 더 단단하게 유지하고 팁이 마모되도록 하는 것이 원칙입니다.
슬리브는 질화강 부품입니다
슬리브는 일반적으로 약 0.25 mm 깊이까지 질화 처리된 강으로 제조되며, 표면 경도는 최대 70 HRC입니다. 질화층이 팁의 슬라이딩을 지지하고 알루미늄의 공격에 저항합니다. 동일한 강을 동일한 경도로 질화한 슬리브와 팁은 좋지 않은 조합이라는 점에 유의할 필요가 있습니다. 두 부품이 모두 70 HRC의 동일 재료인 경우, 고착과 갈링을 방지하기 위해 추가 윤활이 필요하며, 팁은 열과 마모의 조합 아래에서 취화되고 표면 균열이 발생하는 경향이 있습니다. 구리 합금 플런저 팁은 이 문제를 대부분 해소했으며, 이를 사용하는 경우 슬리브를 질화할 필요가 전혀 없습니다.
슬리브와 팁의 경도가 일치하면 안 되는 이유
두 부품의 경도가 크게 다르면 고착과 갈링 문제가 줄어들며, 이것이 구리 합금이 플런저 팁을 대체한 이유입니다. 구리 합금 팁은 70 HRC의 슬리브에 대해 약 40 HRC까지 운전되며, 이 차이가 두 부품의 슬라이딩을 유지합니다. 그러나 구리 합금은 주변 강보다 더 많이 팽창하므로 그에 상응하는 더 큰 간극이 필요하기 때문에 선택이 자유롭지는 않습니다. 열전도율이 질화강과 매우 유사한 알루미늄 청동과 니켈 알루미늄 청동이 한때 사용되었으나 베어링 재료로서 완전히 만족스럽지 못했습니다. 뒤이은 베릴륨 청동은 알루미늄 청동보다 열전도율이 높고 더 높은 강도와 경도를 위해 열처리할 수 있습니다.
플런저 팁 재료 및 물성
미하나이트는 비교적 저렴하고 용융 알루미늄의 공격에 질화강보다 더 잘 견디지만, 인성과 피로 저항이 낮으며, 팁에 청동 용접을 분사하고 연삭하여 맞추는 방법으로 개선이 이루어졌습니다. 구리 합금 중에서 2% 베릴륨을 함유한 Ampcoloy 83-20과 0.5% 베릴륨, 1% 코발트, 1% 니켈을 함유한 91-20이라는 상품명으로 알려진 베릴륨 구리 재료가 세계 여러 곳에서 성공적으로 사용되었습니다. 둘 다 저온 열처리로 석출 경화됩니다. 베릴륨은 고가 원소이며 모든 베릴륨 화합물은 독성이 있어, 이후의 무베릴륨 및 저베릴륨 재료가 개발된 계기가 되었습니다. 구리-규소-니켈-크롬 합금인 Ampcoloy 940과 0.6% 베릴륨, 1.5% 니켈, 0.8% 코발트를 함유한 개량 저베릴륨 합금 BB1-MOD가 모두 아래 표에 나와 있습니다.
| 플런저 팁 재료 | 열전도율 (CGS 단위) | 열팽창 계수 (per C, x 10-6) | 상온 인장 강도 (N/mm2) | 경도, 브리넬 | 경도, 로크웰 C |
|---|---|---|---|---|---|
| 질화강 | 0.12 | 11.5 | 1000 | 780 | 70 |
| 2% 베릴륨 구리, 열처리 (83-20) | 0.30 | 17.0 | 1170 | 370 | 40 |
| 0.5% Be, 1% Co, 1% Ni 함유 구리, 열처리 (91-20) | 0.45 | 17.8 | 650 | 210 | 17 |
| 구리-규소-니켈-크롬 합금 (940) | 0.45 | 17.5 | 630 | 180 | 16 |
| 0.6% Be, 1.5% Ni, 0.8% Co 함유 구리, 열처리 (BB1-MOD) | 0.50 | 17.8 | 760 | 230 | 20 |
냉실 플런저 팁에 사용되는 재료와 관련 물성으로, 출처에 게재된 내용입니다. 열전도율은 CGS 단위로 표시되어 있으므로, 이 열은 SI 단위 표와 비교하기보다는 표 내에서 비교하는 것이 적절합니다.
간극과 구리의 열팽창
구리 합금의 더 높은 열팽창은 간극으로 보상해야 합니다. 팁의 외경과 경화 및 연삭된 슬리브의 내경 사이에는 보통 cm당 약 0.01 mm의 공차가 적절합니다. 사용되는 작동 압력 하에서 구리 합금의 높은 연성은 팁 표면에 자기 쇼트피닝 작용을 일으켜 슬리브 내에서 긴밀한 끼워맞춤을 유지하는 데 도움이 됩니다. 질화강에 비해 구리 합금의 더 높은 열전도율은 팁 냉각과 방열을 개선하여 반복적인 가열과 냉각 시 변형을 줄입니다. 구리 합금 팁이 마모되면 비교적 쉬운 가공 덕분에 다음으로 작은 치수로 선삭하여 재사용할 수 있습니다.
기계의 나머지 부분은 어떻게 제작되는가
슬리브와 다이 주변의 부품은 훨씬 덜 까다롭습니다. 출처에서는 1938년에 제작된 인기 있는 중형 핫챔버 기계와 1981년에 제작된 유사 모델을 비교하며, 두 목록은 다이캐스팅 기계의 대부분 부품이 탄소강, 저합금강 또는 합금 주철로 충분히 강하다는 것을 보여줍니다. 타이 바는 어느 정도 응력을 받지만 보통 저합금강으로 충분하며, 작동 조건상 타이 바에 높은 응력이 걸리는 경우에만 EN 24 니켈 크롬 몰리브덴 강이 요구됩니다. 플래튼과 토글 링크는 일반적으로 0.3% 탄소강입니다.
| 부품 설명 | 1938 EMB 12 | 1981 EMB 12 B 및 C |
|---|---|---|
| 베이스 | 주철 | 연강 제작품 |
| 금속 용기 | 크롬 주철 | 미하나이트 |
| 고정 플래튼 | 연강 | 0.4% 탄소강 |
| 가동 플래튼 | 세미 스틸 | 주강 0.25% C |
| 타이 바 | 0.4% 탄소강 | EN 24 니켈 크롬 몰리브덴 강 |
| 토글 링크 | 세미 스틸 | 주강 0.25% C |
| 토글 브래킷 | 세미 스틸 | 주강 0.25% C |
| 토글 핀 | 침탄강 | 0.5퍼센트 탄소강, 경화 |
| 부시 및 플런저 | 니트랄로이 | EN 41a 강, 질화 |
1938년 및 1981년에 제작된 중형 핫 챔버 머신의 기계 부품 재료, 출처에 게시된 대로.
한 뷰에 있는 한 쌍
나란히 놓고 보면, 용탕과 접촉하는 두 부품은 상반된 원리로 선택됩니다. 슬리브는 공정이 허용하는 한 최대한 경도가 높게 제작되고, 팁은 의도적으로 더 연하게 제작되며, 이 재료는 슬리브가 사용되는 강보다 열을 더 빠르게 흡수합니다.
| 부분 | 일반 재료 및 상태 | 경도 | 이렇게 선택된 이유 |
|---|---|---|---|
| 샷 슬리브, 콜드 챔버 머신 | 강, 약 0.25 mm의 침탄 깊이로 질화 처리 | 표면에서 최대 약 70 HRC | 용융 알루미늄의 침식과 보어 내부에서의 팁 슬라이딩에 저항하기 위해 |
| 플런저 팁 | 질화강, 미하나이트 또는 구리 합금 | 구리 합금은 최대 약 40 HRC | 슬리브보다 연하게 유지되어 두 부품이 고착되거나 갈리지 않도록 하고, 팁이 받는 충격, 피로 및 마모를 견디기 위해 |
샷 슬리브와 플런저 팁, 일반적인 재료 및 상태, 그리고 각각이 그렇게 선택된 이유.
다음으로 볼 곳
용탕이 밀려 들어가는 다이는 다이캐스팅 다이 구성 재료 페이지에 설명되어 있으며, 여기에는 동일한 구성품이 재료 및 경도별로 나열되어 있고, 주조 금속별 더 넓은 선택은 다이캐스팅 다이강 페이지에 있습니다. 슬리브와 다이 인서트 모두 일반적으로 제작되는 H13은 H13 공구강 페이지에, 그 열처리는 열간 열처리 페이지에 있습니다. 슬리브를 경화시키는 질화는 질화 가이드에, 다이 구성품에 사용되는 기타 표면 처리는 침탄 비교 페이지에 설명되어 있습니다. 인서트와 코어 자체의 선택 방법은 코어 및 인서트 선택 페이지에, 다이의 냉각은 금형 냉각 라인 설계 페이지, 그리고 전반적인 파손 양상은 다음 페이지에 있습니다: 다이 마모 및 파손 페이지에 있습니다. 다이캐스팅 공정별 등급 선택은 고압 다이캐스팅 선정 페이지에, 등급을 부품에 맞추는 방법은 공구 유형별 재료 페이지.
이것을 재료 사양으로 사용하기 전에
이 페이지는 게시된 출처의 참조 요약이며 Aobo Steel의 사양이 아닙니다. 조성 및 물성 값은 출처에서 재현한 것으로, 출처는 이를 명명된 상용 합금에 대해 제시합니다. 구리 합금과 미하나이트 등급은 당사가 재고로 보유한 공구강 범위를 벗어납니다. 최종 사양은 작업 시 확인됩니다.
출처, Die Casting Metallurgy, A. Kaye and A. Street, Butterworths Monographs in Materials, 1982, Chapter 21, The metallurgy of die casting machines.