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영구 금형 주조는 고품질 금속 부품을 생산할 수 있는 신뢰할 수 있는 방법입니다. 엔지니어와 제조업체는 반복성과 비용 효율성 때문에 이 방법을 선택합니다. 하지만 어떻게 작동하며 언제 사용해야 할까요?

이 공정은 압력 다이 캐스팅의 높은 비용 없이 더 높은 정밀도가 필요할 때 이상적입니다. 작동 방식, 제공되는 기능 및 사용 시기를 살펴보겠습니다.

영구 금형 주조란 무엇인가요?

영구 주형 주조는 재사용 가능한 강철 또는 철 주형을 사용하는 금속 주조 공정입니다. 중력 또는 저압으로 용융 금속을 금형에 부어 넣습니다.

몰드는 사용 후 파기되지 않습니다. 대신 주형을 식힌 후 개봉하여 다음 주조 사이클에 재사용합니다. 이러한 반복성 덕분에 이 공정은 높은 일관성을 유지하는 데 이상적입니다.

이 공정은 알루미늄, 마그네슘, 구리 합금과 같은 비철 금속에 가장 효과적입니다. 이러한 금속은 잘 흐르고 영구 금형에서 깨끗하게 응고됩니다.

기본원리와 프로세스

이 과정은 금속이 녹을 때까지 가열하는 것으로 시작됩니다. 그런 다음 녹은 금속을 철 또는 강철로 만든 예열된 금형에 붓습니다. 이 금형이 최종 부품의 모양을 갖습니다.

금속이 식으면서 금형 캐비티 모양으로 굳어집니다. 굳으면 금형이 열리고 완성된 부품이 제거됩니다.

다음 사이클 전에 금형을 얇은 세라믹 또는 흑연 층으로 코팅할 수 있습니다. 이렇게 하면 부품 이형에 도움이 되고 금형의 수명이 연장됩니다.

영구 금형 주조에 사용되는 재료

올바른 금속을 선택하는 것은 최종 부품의 품질, 강도 및 성능에 영향을 미칩니다. 일부 금속은 다른 금속보다 영구 금형 주조에 더 적합합니다.

일반적인 금속 및 합금

영구 금형 주조는 비철 금속에 가장 적합합니다. 이러한 금속은 낮은 온도에서 녹아 금형 안으로 더 잘 흘러들어갑니다. 또한 더 빨리 냉각되므로 생산 속도를 높이는 데 도움이 됩니다.

가장 일반적인 선택은 알루미늄, 마그네슘, 구리 기반 합금 및 아연입니다.

알루미늄 및 마그네슘 합금

알루미늄 합금이 가장 널리 사용됩니다. 강도가 높고 무게가 가벼우며 내식성이 뛰어납니다. 주조하기 쉽고 표면 마감이 깔끔합니다.

마그네슘 합금은 알루미늄보다 훨씬 가볍습니다. 항공우주 및 전자제품에 자주 사용됩니다. 이 합금은 경량 부품에 우수한 강도와 강성을 제공합니다.

알루미늄과 마그네슘은 모두 빠르게 응고됩니다. 따라서 영구 금형에 사용하기에 이상적입니다.

구리 기반 합금

청동 및 황동과 같은 구리 기반 합금도 강력한 옵션입니다. 이러한 소재는 견고하고 마모에 강합니다. 마찰이나 압력이 가해지는 부품에 자주 사용됩니다.

이 합금은 영구 금형에 잘 주조됩니다. 그러나 열을 더 오래 유지하기 때문에 더 높은 금형 온도가 필요합니다.

아연 및 기타 적합한 재료

아연 합금은 밀도가 높고 주조하기 쉬우며 표면 디테일이 뛰어납니다. 무게가 문제가 되지 않는 소형 부품에 적합합니다.

납이나 주석과 같은 다른 금속도 특정 용도에 사용할 수 있지만 일반적이지 않습니다. 일반적으로 정밀한 형상이 필요하지만 기계적 부하가 적은 부품에 사용됩니다.

석묵

석묵 는 열전도율이 높아 영구 금형에 적합한 바이러스 소재입니다. 또한 극한의 온도에도 견딜 수 있습니다. 윤활성이 뛰어나 이형제의 필요성을 줄여줍니다.

영구 주형 주조 기술

영구 금형 주조의 유형

주조 유형에 따라 결과물이 달라집니다. 올바른 방법은 부품의 크기, 모양 및 필요한 속성에 따라 다릅니다.

중력 영구 금형 주조

가장 일반적인 방법입니다. 중력만으로 용융 금속이 금형 안으로 흘러 들어갑니다. 외력이 가해지지 않습니다.

간단하고 비용 효율적이며 극도의 정밀도가 필요하지 않은 부품에 적합합니다. 모래 주조보다 결함이 적고 견고하고 밀도가 높은 주물을 생산합니다.

저압 영구 금형 주조

이 방법에서는 낮은 공기압이 용융 금속을 금형 안으로 밀어 넣습니다. 중력보다 흐름이 더 부드럽고 제어됩니다.

이렇게 하면 난기류와 가스 포획이 줄어듭니다. 더 나은 표면 마감과 적은 다공성 문제로 더 깨끗하고 튼튼한 부품을 제작할 수 있습니다. 이 방법은 복잡한 모양과 얇은 벽을 가진 주물에 적합합니다.

진공 영구 금형 주조

이 기술은 진공을 사용하여 용융 금속을 금형 안으로 끌어들입니다. 갇힌 가스를 제거하고 결함을 줄입니다.

항공우주 및 자동차의 고성능 부품에 자주 사용됩니다. 그 결과 공차가 엄격한 깨끗하고 섬세한 주조품이 만들어집니다. 또한 진공 주조는 얇거나 좁은 금형 섹션에서 금속 흐름을 개선합니다.

틸트-푸어 캐스팅 프로세스

이 방법에서는 금속을 붓는 동안 금형을 기울입니다. 이렇게 하면 흐름을 제어하고 튀는 것을 줄일 수 있습니다.

금속이 금형 캐비티를 서서히 균일하게 채웁니다. 가스 포켓이나 콜드 셧이 발생할 가능성이 낮아집니다. 틸트-푸어 주조는 우수한 무결성과 일관된 벽 두께가 필요한 부품에 이상적입니다.

프로세스 매개변수

주조 공정을 제어하는 것은 고품질 부품을 얻기 위한 핵심 요소입니다. 이러한 요소는 강도, 정확도 및 표면 마감에 영향을 미칩니다.

주입 온도 및 금속 흐름

금속은 적절한 온도에서 부어야 합니다. 너무 뜨거우면 금형이 손상되거나 수축 결함이 발생할 수 있습니다. 너무 차가우면 금형을 채우지 못할 수 있습니다.

금속은 원활하게 흐르고 굳기 전에 캐비티를 채워야 합니다. 흐름이 좋으면 에어 포켓과 불완전한 모양을 방지할 수 있습니다. 흐름 속도도 중요합니다. 너무 빠르면 난류가 발생할 수 있습니다. 너무 느리면 차갑게 닫히거나 틈이 생길 수 있습니다.

냉각 속도 및 응고 시간

냉각 속도는 금속의 구조를 변화시킵니다. 빠르게 냉각하면 입자가 작아져 강도가 높아집니다. 느리게 냉각하면 입자가 커지고 부품이 약해질 수 있습니다.

영구 금형은 모래 금형보다 금속을 더 빨리 냉각시킵니다. 그렇기 때문에 이 공정의 부품은 일반적으로 더 강하고 정밀합니다. 응고는 균일해야 합니다. 한 부품이 다른 부품보다 빨리 냉각되면 응력이나 균열이 발생할 수 있습니다.

금형 재료 선택 및 표면 마감

금형은 일반적으로 강철 또는 주철로 만들어집니다. 고열과 반복적인 사용에도 뒤틀림이나 균열 없이 견딜 수 있어야 합니다.

금형 내부는 부품의 표면에 영향을 미칩니다. 매끄러운 금형은 더 나은 마감을 제공합니다. 흑연이나 세라믹과 같은 코팅은 부품을 이형하고 금형을 보호하는 데 도움이 됩니다.

부품 설계 고려 사항

좋은 주조는 스마트한 설계에서 시작됩니다. 영구 금형 주조에는 부품의 성형 방식에 영향을 미치는 특정 요구 사항이 있습니다.

영구 금형 주조에 이상적인 형상

단순하고 대칭적인 모양이 가장 효과적입니다. 이러한 모양은 균일한 비율로 균일하게 채워지고 냉각됩니다.

윤곽이 매끄럽고 모서리가 둥근 부품은 에어 트랩이나 약한 부분이 생길 위험을 줄여줍니다. 날카로운 모서리와 갑작스러운 두께 변화를 피하세요.

구멍, 보스, 리브는 가능하지만 수축이나 뒤틀림을 방지하기 위해 신중하게 설계해야 합니다.

벽 두께 및 구배 각도

벽의 두께는 균일해야 합니다. 고르지 않은 벽은 서로 다른 속도로 냉각되어 균열이나 내부 응력을 유발합니다.

일반적인 벽 두께 범위는 3mm에서 6mm 사이입니다. 매우 얇은 벽은 잘 채워지지 않을 수 있습니다. 매우 두꺼운 섹션은 수축이 발생할 수 있습니다.

구배 각도를 추가하여 금형에서 부품을 제거하는 데 도움을 줍니다. 일반적으로 1~3도 정도의 작은 구배는 부품의 기능을 변경하지 않고도 쉽게 분리할 수 있습니다.

표면 마감 기대치

영구 주형 주조는 모래 주조보다 마감이 더 좋습니다. 일반적으로 표면이 더 매끄럽고 가공이 덜 필요합니다.

그러나 마감은 금형의 상태에 따라 달라집니다. 광택이 있는 몰드는 광택 부품. 코팅은 또한 달라붙는 현상을 줄이고 외관을 개선하는 데 도움이 됩니다.

일부 사소한 자국이나 이별 선이 남아있을 수 있으며 완벽한 모양이 필요한 경우 가벼운 후처리가 필요할 수 있습니다.

설계 유연성의 한계

영구 금형은 단단하기 때문에 코어와 같은 추가 도구 없이는 복잡한 언더컷이나 깊은 구멍을 만들 수 없습니다.

주조 후 피처를 추가해야 할 수도 있습니다. 매우 섬세하거나 가변적인 디자인에는 인베스트먼트 캐스팅과 같은 다른 방법이 더 적합할 수 있습니다.

금형을 변경하려면 시간과 비용이 소요됩니다. 이 방법은 동일한 디자인으로 많은 부품을 제작할 때 가장 적합합니다.

영구 주형 주조 알루미늄

영구 금형 주조의 장점

영구 금형 주조는 다른 방식에 비해 확실한 이점을 제공합니다. 엔지니어와 제조업체가 이 방법을 사용하는 이유는 다음과 같습니다.

향상된 표면 마감 및 치수 제어

강철 또는 철 주형은 모래 주조보다 더 매끄러운 표면을 만들어냅니다. 공차가 더 엄격하면 후처리가 덜 필요합니다. 따라서 마감 작업에 소요되는 시간과 비용이 절약됩니다.

금형 재사용성

모래 몰드와 달리 영구 몰드는 수천 번 사용할 수 있습니다. 따라서 반복 생산에 비용 효율적입니다. 적절한 유지보수를 통해 수명을 더욱 늘릴 수 있습니다.

중대형 생산에서 사이클 시간 단축

금형이 가열되면 사이클이 빠르게 실행됩니다. 각 부품마다 금형을 다시 만들 필요가 없습니다. 따라서 수백 또는 수천 개의 배치에 대한 생산 속도가 빨라집니다.

더 강력하고 밀도 높은 캐스팅

금속 금형에서 급속 냉각하면 입자 구조가 개선됩니다. 부품의 공극이 줄어들고 기계적 특성이 향상됩니다. 이는 고응력 애플리케이션에 매우 중요합니다.

한계와 과제

이 방법은 강력하지만 모든 프로젝트에 완벽하지는 않습니다. 부족한 부분은 다음과 같습니다.

높은 초기 툴링 비용

강철 또는 철제 금형은 가공 비용이 많이 듭니다. 따라서 소량 생산은 경제성이 떨어집니다. 손익분기점은 일반적으로 중간 규모(500개 이상)에서 시작됩니다.

복잡한 형상에 대한 제한적 적합성

내부 캐비티나 복잡한 디자인은 구현하기 어렵습니다. 모래 주조와 달리 영구 주형은 깊은 포켓이나 얇고 복잡한 벽으로 인해 어려움을 겪습니다.

합금 유형에 대한 제한 사항

녹는점이 높은 합금(예: 강철)은 금형을 손상시킬 수 있습니다. 알루미늄, 마그네슘 또는 아연에 가장 적합합니다. 철제 몰드도 특정 금속과 반응하여 결함을 일으킬 수 있습니다.

언더컷 제작의 어려움

영구 금형은 선형으로 열어야 합니다. 언더컷에는 비용이 많이 드는 슬라이딩 코어 또는 2차 가공이 필요합니다. 단순하고 드래프트 친화적인 디자인이 가장 효과적입니다.

영구주형주조는 다른 방법과 비교

선택하는 캐스팅 방법은 프로젝트 요구 사항에 따라 다릅니다. 이것은 영구 주형 주조와 기타 일반적인 대안을 비교한 것입니다.

특징 영구 금형 주조 모래 주조 투자 주조 다이 캐스팅
부품 복잡성 다소 복잡함 매우 복잡함 매우 복잡함 매우 복잡함
생산량 중간 볼륨 소량 또는 프로토타입 낮은 볼륨 높은 볼륨
치수 정확도 높은 보통의 매우 높음 매우 높음
표면 마감 매끄러운 거친 훌륭한 훌륭한
부품당 비용 중간에서 높은 볼륨의 경우 더 낮음 볼륨이 낮을 경우 낮추세요. 더 높은 높은 볼륨의 경우 더 높음
금형의 재사용성 재사용 가능 재사용 불가 재사용 불가 재사용 불가
사이클 시간 더 빠르게 느리게 느린 매우 빠르다
재료 호환성 넓은 범위 제한된 제한된 넓은 범위
환경친화성 환경 친화적 환경 친화적이지 않음 환경 친화적이지 않음 환경 친화적이지 않음

영구 금형 주조는 어디에 사용되나요?

이 방법은 강력하고 반복 가능한 금속 부품이 필요한 산업에서 빛을 발합니다. 주요 사례를 살펴보겠습니다.

자동차 부품

엔진 피스톤, 휠 허브, 변속기 케이스는 영구 금형 주조를 사용하는 경우가 많습니다. 이 공정은 대량 생산되는 자동차 부품의 강도와 비용의 균형을 맞춥니다.

항공우주 및 국방

카고 피팅, 드론 하우징 및 레이더 부품은 가볍고 내구성이 뛰어난 이 방법의 이점을 누릴 수 있습니다. 여기에는 일관성이 중요하며 영구 금형이 이를 제공합니다.

해양 하드웨어

프로펠러 하우징, 펌프 케이스, 내염수성 설비에는 이 주조품이 사용됩니다. 알루미늄의 내식성은 이 공정과 잘 어울립니다.

전기 및 산업 부품

방열판, 모터 하우징 및 툴링 프레임이 일반적입니다. 열 전도성과 정밀성 덕분에 영구 금형 주조는 최고의 선택입니다.

결론

영구 금형 주조는 견고하고 고품질의 금속 부품을 중대량으로 생산할 수 있는 확실한 선택입니다. 우수한 표면 마감, 엄격한 공차, 빠른 생산 주기를 제공합니다. 이 공정은 알루미늄, 마그네슘, 구리, 아연과 같은 비철 금속에 적합합니다. 자동차 및 항공우주 산업 전반에 걸쳐 사용되며 안정적인 성능과 비용 절감 효과를 제공합니다.

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케빈 리

 

지난 10년 동안 저는 다양한 형태의 판금 제작에 몰두해 왔으며 다양한 워크숍에서 얻은 경험에서 얻은 멋진 통찰력을 이곳에서 공유했습니다.

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케빈 리

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저는 레이저 절단, 굽힘, 용접 및 표면 처리 기술을 전문으로 하는 판금 제조 분야에서 10년 이상의 전문 경험을 갖고 있습니다. Shengen의 기술 이사로서 저는 복잡한 제조 문제를 해결하고 각 프로젝트에서 혁신과 품질을 주도하는 데 최선을 다하고 있습니다.

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