고압 다이캐스팅 금형 수리 기술

본 소개 내용은 MTSM2017에서 발행한 "High pressure die casting mould repair technologies" 의 연구 내용입니다.

Figure 3. Mould surface repaired by TIG welding
Figure 3. Mould surface repaired by TIG welding

1. 개요:

  • 제목: 고압 다이캐스팅 금형 수리 기술 (High pressure die casting mould repair technologies)
  • 저자: Zvonimir DADIĆ, Dražen ŽIVKOVIĆ, Nikša ČATIPOVIĆ, Josip BILIĆ
  • 출판 연도: 2017
  • 출판 저널/학회: International conference "Mechanical Technologies and Structural Materials" Split.
  • 키워드: 금형 마모(Mould wear), 열 피로(Thermal fatigue), 용접(Welding), 공구강(Tool steel)

2. 초록 / 서론

이 논문은 고압 다이캐스팅 금형 수리에 가장 일반적으로 사용되는 기술들을 제시합니다. 고압 다이캐스팅(HPDC)은 다공성, 표면 거칠기, 긴 생산 시간, 얇은 단면 제작의 어려움, 치수 정확도와 같은 기존 주조 기술의 문제점을 효과적으로 해결합니다. HPDC 영구 금형에 사용되는 재료는 고합금 열간 공구강, 주로 H13(ASTM)입니다. 사용 중 금형 표면은 주로 열 균열에 의해 손상됩니다. 수리는 금형의 수명을 연장하고 생산 비용을 절감합니다.

3. 연구 배경:

연구 주제의 배경:

금형은 HPDC 공정에서 가장 복잡하고 값비싼 구성 요소입니다.

기존 연구 현황:

이전 연구에 따르면 열 피로가 HPDC 금형의 가장 중요한 마모 메커니즘입니다. 주조 사이클 동안의 극심한 온도 변동은 표면 균열을 유발합니다.

연구의 필요성:

이러한 가혹한 조건 때문에 고합금강이 금형 재료로 사용됩니다. HPDC 금형의 높은 비용과 복잡성으로 인해 금형 수명 연장 및 생산 비용 절감을 위한 수리 기술 연구가 중요합니다.

4. 연구 목적 및 연구 질문:

연구 목적:

고압 다이캐스팅 금형 수리에 가장 일반적인 기술을 설명하는 것입니다.

핵심 연구:

본 논문의 핵심 연구 내용은 다음과 같습니다.

  • 금형 재료 및 처리.
  • 손상을 유발하는 마모 메커니즘.
  • 이러한 금형을 수리하는 데 사용되는 기술.

5. 연구 방법론

연구 설계:

기존 지식과 관행을 종합하는 리뷰 논문입니다.

데이터 수집 방법:

문헌 검토 및 기존 기술 문서 분석.

분석 방법:

다양한 수리 기술에 대한 설명적 분석 및 비교.

연구 대상 및 범위:

범위는 고압 다이캐스팅 금형, 특히 H13과 같은 고합금 공구강으로 만들어진 금형의 수리로 제한됩니다.

6. 주요 연구 결과:

주요 연구 결과:

  • 가장 일반적인 금형 수리 방법은 작업자가 공정을 제어할 수 있기 때문에 텅스텐 불활성 가스(TIG) 용접입니다.
  • 다른 수리 방법으로는 수동 금속 아크 용접, 레이저 용접, 전기 스파크 증착(ESD) 및 금속화가 있습니다.
  • 용접 홈의 적절한 준비는 용접 품질에 매우 중요합니다.
  • 레이저 용접은 좋은 결과를 보여줍니다.
  • 전기 스파크 증착(ESD)은 우수한 내마모성을 제공합니다.

제시된 데이터 분석:

  • 표 1: 일반적인 금형 재료인 "W300"(H11) 공구강의 화학적 조성을 제시합니다. 표에는 주요 원소의 중량 백분율이 나열되어 있습니다: C (0.38%), Si (1.1%), Mn (0.4%), Cr (5%), Mo (1.3%), V (0.4%).
  • 그림 1: 공구강의 열처리 공정을 보여줍니다. 다이어그램은 경화, 응력 완화 및 템퍼링 단계를 포함하여 시간에 따른 온도 변화를 보여줍니다.
  • 그림 2: H11 강철 표면의 열 피로 균열을 보여줍니다. 반복적인 가열 및 냉각 주기로 인한 손상을 시각적으로 보여줍니다.
  • 그림 3: TIG 용접을 이용한 금형 수리 예시를 보여줍니다.
  • 그림 4: LBW를 이용한 용접 언더컷 수리를 보여줍니다.
  • 그림 5: ESD 공정 및 장비의 개략도를 보여줍니다.
Figure 1. Heat treatment, [8]
Figure 1. Heat treatment, [8]
Figure 2. Thermal fatigue on the surface of H11 steel, [4]
Figure 2. Thermal fatigue on the surface of H11 steel, [4]
Figure 3. Mould surface repaired by TIG welding
Figure 3. Mould surface repaired by TIG welding
Figure 4. Repair of undercuts, [24]
Figure 4. Repair of undercuts, [24]
Figure 5. Electro-spark deposition (ESD), [29]
Figure 5. Electro-spark deposition (ESD), [29]

그림 목록:

  • 그림 1. 열처리, [8]
  • 그림 2. H11 강철 표면의 열 피로, [4]
  • 그림 3. TIG 용접으로 수리된 금형 표면
  • 그림 4. 언더컷 수리, [24]
  • 그림 5. 전기 스파크 증착(ESD), [29]

7. 결론:

주요 결과 요약:

HPDC 금형 수리는 주로 열 피로로 인한 마모 때문에 필수적입니다. TIG 용접이 주요 수리 방법이지만 레이저 용접과 ESD도 유망한 결과를 제공합니다. 성공적인 수리를 위해서는 올바른 표면 처리와 제어된 용접 매개변수가 중요합니다.

연구의 학술적 의의:

이 리뷰는 HPDC 금형 수리에 대한 정보를 통합하여 현재 관행과 관련된 문제를 이해하는 데 유용한 자료를 제공합니다.

실용적 시사점:

이 논문은 HPDC 산업에서 비용 절감을 위한 금형 수리의 중요성을 강조합니다. 금형 수명을 최대화하기 위해 숙련된 용접공과 적절한 기술의 필요성을 강조합니다.

연구의 한계 및 향후 연구 분야:

리뷰로서 이 논문은 기존 연구에 의존합니다. 장기적인 성능 비교를 포함하여 ESD 및 레이저 용접과 같은 새로운 기술의 특정 측면에 대한 추가 조사가 유익할 것입니다.

8. 참고 문헌:

(위의 영어 버전과 동일한 참고 문헌 목록)

9. 저작권:

  • 본 자료는 "Zvonimir DADIĆ, Dražen ŽIVKOVIĆ, Nikša ČATIPOVIĆ, Josip BILIĆ"의 논문: "High pressure die casting mould repair technologies"를 기반으로 합니다.
  • 논문 출처: [DOI URL은 없으며, ResearchGate URL : https://www.researchgate.net/publication/320036239]

본 자료는 위 논문을 소개하기 위해 작성되었으며, 상업적 목적으로 무단 사용하는 것을 금합니다.
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