다이캐스팅의 방식과 특성, 장단점에 대한 설명

다이캐스팅의 방식

다이캐스팅(die casting)은 용탕을 고압으로 주형 공동에 사출하는 영구주형 주조방식이 다. 주로 7~350MPa의 압력이 사용되며 압력은 응고 중에도 유지된다. 다이캐스팅에 서 주형을 다이, die. 금형라 부른다. 용탕을 다이 공동에 고압으로 밀어 넣는 것은 다른 영구주형 주조방식과 구별되는 독특한 특징이다. 다이캐스팅 공정은 특수한 다이 캐스팅 기계에서 수행된다.

다이캐스팅 기계는 금형의 양쪽을 모두 정확하게 밀폐시키도록 설계되며 용탕이 다이 공동에 사출되는 도중에도 금형 양쪽의 밀폐를 유지시킨다. 일반적인 구성은 다음과 같다. 다이캐스팅 기계에는 크게 2가지 방식이 있다. (1) 열가입실식, (2) 냉가압실식이다. 이 2가지는 다이공동에 용탕을 사출하는 방식에 차이가 있다.

열가압실 기계에서는 기계에 붙어 있는 용기에서 금속이 용용되고, 피스톤은 다이에 고압으로 용탕을 사출한다. 일반적으로 사출압력은 7~35MPa이며 주 조공정을 요약하자면 다음과 같다. 시간당 500개의 제품을 생산하는 것도 가능하며 사출시스템의 많은 부분이 용탕에 잠기기 때문에 사출 시스템에 문제를 일으킬 소지가 많다. 그러므로 이 공정은 플런저, 기타 기계요소에 화학적 문제를 일으키지 않는 저융점 금속(아연, 주석, 납 또는마그네슘)에 사용이 가능하다.

 

다이캐스팅의 특성

냉가압실 기계에서는 외부 용융용기의 용탕이 가열되지 않은 기계의 체임버로 주입되고, 피스톤을 사용해 다이 공동에 고압으로 사출한다. 사용 압력은 14~140MPa 정도이며 여러 생산 공정을 거친다. 열가압실 기계에 비해 외부로부터 용탕을 사출실로 옮겨와야 하기 때문에 생산성이 높지 않다. 그럼에도 불구하고 냉가압실 공정은 대량생산 공정이며, 주로 알루미늄, 황동, 마그네슘 합금의 주조에 적용된다. 저융점 합금(아연, 주석, 납)도 냉가압실 기계에서 주조될 수 있지만 열가압실 공정 사용이 더 유리하다.

다이캐스팅 공정에서 사용되는 금형은 일반적으로 공구강, 금형강 또는 머레이징강으로 만들어진다. 양호한 내열특성을 갖는 텅스텐과 몰리브덴이 사용되기도하는데, 이들은 특히 강과 주철의 다이캐스팅용으로 사용된다. 다이 내 공동의 수는 단일 공동 또는 다수 공동일 수 있다. 단일 공동 다이는 다양한 형태로 나타난다. 그림에서와 같이 다이가 열릴면 다이로부터 제품을 꺼내기 위해 배출핀이 필요하다. 배출핀은 주형 표면에서 제품을 밀어 제품을 분리시킨다. 또한 달라붙는 것을 방지하기 위해 윤활제가 도포되어야 한다.

다이의 재료는 모래에서와 같은 자연적인 통기구가 없고, 용탕이 다이에 급속도로 흘러들어가기 때문에 주형 공동의 공기와 가스를 배출하기 위한 통기구가 다이 분리면에 설치되어야 한다. 이 통기구는 매우 작지만 사출 중 용탕이 흘러들어가므로 이 부분을 응고 후에 제거한다. 또한 용탕이 매우 높은 압력으로 사출되므로 양쪽 다이 사이의 분리선, 코어와 분리핀 주위의 틈으로 용탕이 흘러 들어가므로 플래시가 형성된다. 플래시 주입탕구와 탕구계와 함께 제거된다.

 

다이캐스팅의 장단점

다이캐스팅의 장점은 다음과 같다.

1. 높은 생산속도 가능
2. 대량생산의 경우 경제적
3. 정밀공차 가능, 작은 제품의 경우 0.076mm의 공차
4. 우수한 표면
5. 얇은 단면이 가능(대략 0.5mm까지)
6. 급속 냉각으로 인한 작은 결정립 크기, 높은 강도

하지만 이 공정의 단점은 다이에서 제품을 꺼낼 수 있는 형상이어야한다는 제한조건이 있다는 점이다.