본 소개 자료는 [Metaullics Systems Co. L.P.]에서 발행한 ["Improving Die Casting Melt Quality and Casting Results with Melt Quality Analysis and Filtration"] 논문의 연구 내용입니다.
1. 개요:
- 제목: Improving Die Casting Melt Quality and Casting Results with Melt Quality Analysis and Filtration (용탕 품질 분석 및 여과를 통한 다이캐스팅 용탕 품질 및 주조 결과 개선)
- 저자: Dr. David V. Neff
- 출판 연도: 제공된 텍스트에 명시적으로 குறிப்பிட되지 않음.
- 발표 저널/학회: 명시적으로 குறிப்பிட되지 않았지만, 참고 문헌은 AFS (American Foundry Society) 학회 발표를 시사함.
- 키워드: 알루미늄 주물, 용탕 품질, 개재물, 여과, 결합 입자 필터, 다이캐스팅, 기계 가공성, 스크랩 감소.
2. 초록
자동차 응용 분야에서 알루미늄 주물의 사용은 계속해서 빠른 속도로 확장되고 있습니다. 고압, 저압, 영구 금형 및 정밀 사형 주조 공정이 대량 생산 요구를 충족합니다. 이러한 응용 분야의 엔지니어링 요구 사항은 높은 수준의 주조 무결성을 요구하며, 이는 알루미늄 합금 용탕 조건에서 시작됩니다. 본 논문에서는 특히 개재물과 관련하여 용탕 청정도 품질을 평가하는 여러 현장 및 실험실 방법과 결합 입자 필터를 사용하는 지속 사용, 노내 여과 시스템에서 얻을 수 있는 이점에 대한 정보를 제공합니다. 결합 입자 여과를 활용하면 가공 결함 감소, 표면 조도 개선, 연신율 증가, 누출 감소, 전체 스크랩 감소 등 상당한 이점을 최소한의 비용, 노력 및 위험으로 얻을 수 있습니다.
3. 연구 배경:
연구 주제 배경:
자동차 부품(엔진 부품, 구조 부품, 휠)용 알루미늄 주조 생산 증가는 더 높은 주조 특성에 대한 요구를 촉진했습니다.
선행 연구 현황:
여과 공정은 알루미늄 형상 주조 작업에서 일반적으로 사용됩니다. 결합 입자 필터는 대부분의 경우 노내 적용을 위한 선호되는 필터로 부상했습니다 (Neff, 1995).
연구 필요성:
더 높은 특성 요구 사항은 다공성/미세 다공성을 최소화하기 위해 개재물 및 수소 함량에 대한 엄격한 제어와 우수한 금속 품질을 요구합니다. 고압 다이캐스팅, 중력 다이캐스팅, 영구 금형 공정 및 대량 사형 주조에서는 절대적인 주입점 여과를 제공하는 것이 실용적이지 않은 경우가 많습니다.
4. 연구 목적 및 연구 질문:
연구 목적:
결합 입자 여과가 용탕 품질 및 주조 결과 개선에 미치는 효과를 입증합니다. 용탕 청정도를 평가하기 위한 현장 및 실험실 방법을 제시합니다.
핵심 연구:
다양한 기술(Prefil, PodFA, K-Mold 등)을 사용한 용탕 청정도 평가와 결합 입자 여과가 주조 품질 매개변수(기계 가공성, 스크랩 감소, 기계적 특성)에 미치는 영향.
5. 연구 방법
이 연구는 다이캐스팅 주조 공장에서의 실험실 평가와 생산 규모 실험을 결합하여 사용합니다.
- 연구 설계: 비교 연구(여과된 금속 대 여과되지 않은 금속) 및 다양한 필터 구성 평가.
- 데이터 수집:
- 감압 시험 (Reduced Pressure Test) (그림 2)
- Alscan (수소 측정)
- Qualiflash (유동성 시험, 그림 3)
- Prefil Footprinter (금속 청정도 실시간 분석, 그림 4)
- PodFA (금속 조직 검사, 그림 5)
- 기계적 시험 (다중 시험편 금형 사용, 그림 6)
- Tatur 시험 (수축 및 다공성, 그림 7)
- K-Mold (거시적 청정도, 그림 8)
- 분석 방법: 용탕 청정도, 유동성, 기계적 특성 및 결함률의 정량적 및 반정량적 분석. 결과를 산업 표준과 비교.
- 연구 범위: 주로 다이캐스팅 공정에서 결합 입자 필터를 사용한 노내 여과에 중점.
6. 주요 연구 결과:
주요 연구 결과 및 제시된 데이터 분석:
- Prefil 결과: 여과된 금속은 최고의 '청정 금속' 산업 표준과 유사한 청정도를 보였습니다(그림 9a). 생산 주조 공장 결과 또한 여과를 통해 상당한 개선을 보였습니다(그림 9b).
- PodFA 결과: 8 그릿 결합 입자 필터는 20 ppi 세라믹 폼 필터에 비해 개선된 결과를 보였습니다(그림 10). 플럭스 주입 후 여과는 금속 품질을 더욱 향상시켰습니다(그림 11).
- K-Mold 결과: 실험실(그림 12a) 및 생산(그림 12b) 환경 모두에서 여과된 금속과 여과되지 않은 금속 사이에 명확한 차이가 있습니다.
- Tatur 시험 결과: 여과된 재료는 파이프 부피에서 3% 차이와 10% 더 높은 공급 거리를 보였습니다(표 1).
- 기계적 특성: 여과된 샘플에서 연신율이 크게 향상되었지만 인장 강도와 항복 강도는 크게 영향을 받지 않았습니다(표 2).
- Qualiflash 결과: 실험실 및 생산 환경 모두에서 여과된 금속에서 유동성이 크게 향상되었습니다(그림 13a).
- 기계 가공성 및 스크랩 감소: 경점 제거, 누출 감소, 공구 수명 연장, 스크랩 감소 등 다양한 주조 공장에서 상당한 개선이 이루어졌습니다(표 3).
그림 이름 목록:
- 그림 1a: 수직 게이트 필터는 주조로의 출탕구 또는 딥웰에 배치됩니다.
- 그림 1b: 상자 필터는 도가니로 또는 다른 유형의 노의 딥웰에 유용합니다.
- 그림 2: 감압 시험은 주조 공장과 다이캐스터가 금속 품질을 평가하는 데 사용하는 가장 일반적인 도구입니다.
- 그림 3: Qualiflash 시험은 용융 금속 유동성을 반정량적으로 측정합니다.
- 그림 4: Prefil Footprinter는 축적된 산업 데이터에 대한 금속 청정도 실시간 분석을 제공합니다. (N-Tec)
- 그림 5: PodFA 시험은 수집된 샘플에 대한 금속 조직 검사를 사용하여 금속 청정도를 평가하는 일반적인 방법입니다.
- 그림 6: 다중 시험편 금형은 기계적 시험을 위한 시편을 주조하는 데 사용됩니다. (N-Tec)
- 그림 7: Tatur 시험은 수축 및 다공성을 측정합니다. (N-Tec).
- 그림 8: K-Mold는 거시적 청정도를 평가하는 간단한 현장 실시간 시험입니다.
- 그림 9a: Prefil 곡선은 필터를 사용했을 때 유동성이 향상됨을 보여줍니다.
- 그림 9b: 생산 주조 공장 Prefil 결과는 여과의 이점을 확인시켜 줍니다.
- 그림 10: PodFA 결과는 20 ppi 세라믹 폼 필터보다 8 그릿 결합 입자 필터의 개선을 보여줍니다.
- 그림 11: 플럭스 주입 후 여과에 의한 PodFA 결과는 추가적인 개선을 보여줍니다.
- 그림 12a: 동일한 금속을 계속 재사용 한 후의 실험실 K-mold 결과.
- 그림 12b: 생산 다이캐스터 K-Mold 결과는 380 합금에서 우수한 결과를 보여줍니다.
- 그림 13a: Qualiflash를 사용한 실험실 결과는 상자 필터를 통해 상당한 개선을 보여줍니다.
7. 결론:
주요 결과 요약:
결합 입자 여과는 금속 유동성, 연신율 및 전반적인 금속 청정도를 크게 향상시킵니다. 이러한 개선은 더 나은 다이 충진, 더 적은 공급 결함, 미세 다공성 감소, 기계 가공성 향상 및 스크랩률 감소로 이어집니다.
- 학문적 의의: 이 연구는 다양한 확립된 시험 방법을 사용하여 결합 입자 여과의 효과에 대한 정량적 및 정성적 증거를 제공합니다.
- 실용적 의미: 노내에서 결합 입자 필터를 사용하면 다이캐스팅 작업에서 주조 품질을 크게 향상시키고 비용을 절감할 수 있습니다.
8. 참고 문헌:
- [1] Neff, D., "continuous, Sustained, “Re-useable” Filtration Systems for Aluminum Foundries and Diecasters, Proceedings, 4th International Conference on Molten Aluminum Processing, AFS, Orlando, November, 1995, р.121
- [2] Law, J., Tian, C., Murray, M., “Experiences in the Measurement of Molten Metal Quality in a High Pressure Diecasting Foundry", Transacations, NADCA 1999, p.235
- [3] Evans, C., Willmert, W., “Qualiflash as it Relates to Filtration and Degassing for Foundry and Extrusion Alloys" Proceedings, Fifth International Conference, Molten Aluminum Processing, AFS, Orlando, November, 1998, p. 349
9. 저작권:
- 본 자료는 "Dr. David V. Neff"의 논문: "Improving Die Casting Melt Quality and Casting Results with Melt Quality Analysis and Filtration"을 기반으로 합니다.
- 논문 출처: [DOI URL] 텍스트에 제공되지 않음.
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