Application of Automobile Lightweight Alloys and the Development of its Die-Casting Technology

1. 개요:

  • 제목: Application of Automobile Lightweight Alloys and the Development of its Die-Casting Technology
  • 저자: Defang LIU, Jie TAO
  • 발행 연도: 2011
  • 발행 학술지/학회: Advanced Materials Research Vols. 308-310
  • Keywords: automobile, lightweight alloy, die-casting

2. 연구 배경:

경량차량의 발전과 함께 자동차 산업에서 경량 합금 소재의 사용이 증가하고 있으며, 자동차 제조업체들은 더욱 얇고 강한 소재를 찾고 있습니다. 이러한 높은 요구사항은 경량 합금 다이캐스팅 기술에 대한 도전이 되고 있습니다. 중국에서는 자동차 산업의 지속 가능한 발전이 경량 합금 다이캐스팅 산업에 광범위한 전망과 새로운 단계를 제공하고 있습니다. 일본은 다이캐스팅 시장의 79%, 독일은 61%, 미국은 75%를 차지하고 있으며, 중국은 최근 몇 년 동안 65~75%의 비율을 유지하고 있습니다.

3. 연구 목적 및 연구 질문:

본 논문의 목적은 자동차 산업에서 경량 합금의 적용과 경량 합금 다이캐스팅 기술의 새로운 발전, 예를 들어 저압 다이캐스팅, 반고형 다이캐스팅, 산화 다이캐스팅 및 다양한 다이캐스팅 기술의 조합 등을 요약하고 경량 합금 다이캐스팅 기술의 발전 동향을 논의하는 것입니다. 특정 연구 질문은 명시적으로 제시되지 않았습니다. 연구 가설 역시 명시적으로 제시되지 않았습니다.

4. 연구 방법론:

본 연구는 문헌연구를 기반으로 합니다. 자동차 산업에서 경량 합금의 적용, 새로운 경량 합금 다이캐스팅 기술 (저압 다이캐스팅, 반고형 다이캐스팅, 산소화 다이캐스팅 및 다양한 다이캐스팅 기술의 조합 포함), 그리고 경량 합금 다이캐스팅 기술의 발전 동향에 대한 기존 연구 및 문헌을 분석하여 종합적으로 요약하고 논의합니다. 연구 대상은 기존 문헌에 발표된 연구 결과 및 기술 동향이며, 연구 범위는 경량 합금 다이캐스팅 기술의 자동차 산업 적용 및 발전 동향에 한정됩니다.

5. 주요 연구 결과:

  • 경량 합금의 장점: 강성과 강도를 유지하면서 차량 중량을 줄여 연료 소비량과 배출량을 감소시킵니다. 예를 들어, Audi A8의 경우 알루미늄 차체를 적용하여 차체 무게가 60% 감소했습니다. BMW는 Mg-Al 복합 소재를 사용하여 세계에서 가장 가벼운 3.0리터 직렬 6기통 엔진(161kg)을 제작했습니다.
  • 자동차 산업에서 경량 다이캐스팅 부품의 적용: 알루미늄 합금은 강도의 1/3, 충격 흡수력은 2배, 열전달 능력은 3배로 강철보다 우수하여 차량용 경량 소재로 선호됩니다. 알루미늄 합금 다이캐스팅 부품의 성장률은 매년 13%이며, 전체 다이캐스팅 산업의 75%를 차지합니다. 대부분의 자동차 제조업체는 알루미늄 실린더 블록과 실린더 헤드 커버를 사용하며, 프랑스 차량의 경우 실린더 블록 적용률이 45%에 달합니다. 마그네슘 합금은 알루미늄보다 35% 가볍고, 자동차 무게를 15~20% 줄일 수 있습니다. 고유한 특성 때문에, 마그네슘 합금은 좌석과 바퀴에 사용될 수 있습니다. AZ91은 자동차용 마그네슘 합금 다이캐스팅 부품의 주요 소재이며, 전체의 80%를 차지합니다. 마그네슘 합금 다이캐스팅 부품의 연간 성장률은 20% 이상입니다.
  • 경량 합금 다이캐스팅 기술의 개발: 저속 저압 다이캐스팅, 진공 다이캐스팅, 산소 다이캐스팅, 반고형 다이캐스팅 등 새로운 기술이 있습니다. 저속 저압 다이캐스팅은 기체 함량이 적고 표면이 매끄러운 주조물을 생산합니다. 진공 다이캐스팅은 기포를 제거하고 기계적 특성을 개선합니다. 다양한 다이캐스팅 기술의 조합은 각 기술의 장점을 활용하여 주조 품질을 향상시킵니다.
  • Figure목록:
    • Figure 1 (중국 자동차 산업에서 마그네슘 합금의 성장 추세)
    • Table 1 (자동차에서 알루미늄 합금 다이캐스팅 부품의 적용)
    • Table 2 (자동차에서 마그네슘 합금 다이캐스팅 부품의 적용).
Fig.1 The growth trend of magnesium alloy in China’s automobile industry
Fig.1 The growth trend of magnesium alloy in China’s automobile industry

6. 결론 및 논의:

본 논문은 자동차 산업에서 경량 합금의 적용과 경량 합금 다이캐스팅 기술의 발전 동향을 요약했습니다. 저압 다이캐스팅, 반고형 다이캐스팅, 산소 다이캐스팅, 그리고 다양한 다이캐스팅 기술의 조합과 같은 새로운 기술들이 다이캐스팅 품질을 향상시킵니다. 하지만 새로운 다이캐스팅 기술의 적용에는 기존 장비의 업데이트에 따른 높은 비용이라는 한계가 존재합니다.

본 연구의 학술적 의의는 경량 합금 다이캐스팅 기술의 최신 동향을 종합적으로 정리하여 제시한 데 있습니다. 실무적 시사점으로는 경량화를 위한 새로운 다이캐스팅 기술의 적용과 기존 기술의 개선을 통해 생산성 향상 및 품질 개선을 이룰 수 있습니다. 그러나, 연구의 한계점은 문헌 연구에 기반하여 이뤄졌다는 점입니다.

7. 향후 후속 연구:

향후 연구는 새로운 다이캐스팅 기술의 비용 효율성을 높이는 방안을 모색하고, 인공지능을 활용한 스마트 자동화 시스템을 개발하는 데 초점을 맞춰야 할 것입니다. 또한, 다양한 경량 합금 소재의 특성과 다이캐스팅 공정 조건에 대한 심도있는 연구가 필요합니다. 특히, 마그네슘 합금의 경우, 내식성 향상 및 제조 공정 최적화에 대한 추가 연구가 필요합니다.

8. 참고문헌:

  • [1] Information on http://china.toocle.com
  • [2] Linglin Yu: China Private Economy of Science & Technology (2010), p. 33-34
  • [3] Bavarian Motor Works: International magnesium association: The global voice for magnesium. Vol. 5 (2007), p. 1–3
  • [4] Dandan Sun, Wendong LI: Shandong Internal Combustion Engine, Vol. 1 (2003), p. 34–36
  • [5] Mingtu Ma, Zhigang Li and Hongliang Yi: World Nonferrous Metals, (2006), p. 10-14
  • [6] Mitsuguki Iisogai and Satoshi Murakami: submitted to Journal of Materials Processing Technology (1993)
  • [7] Nargess Shahmanesh: Materials Advantages. Automotive Engineering, Vol. 10 (2003), p. 38-40
  • [8] Zhihui Peng, Weiping Gan: Automobile Technology & Materials, Vol. 4 (1999), p. 1-6
  • [9] Davies G. Magnesium: Materials for automotive bodies, Elsevier, G. London (2003)
  • [10] Jun Chen: Materials Research and Application, Vol. 4 (2010), p. 81-84
  • [11] Xudi Yuan: Automobile Manufacture & Equipment, Vol. 4 (2005), p. 66-69
  • [12] Mustafa Kemal Kulekci: Int J Adv Manuf Technol, Vol. 39 (2008), p. 851-865
  • [13] Qian Liu, Zhong-de Shan: Foundry Technology, Vol. 12 (2007), p. 1668-1671
  • [14] Blawert C, Hort N, Kainer KV: Trans Indian Inst Met, Vol. 57 (2004), p. 397-408
  • [15] Yizhen Lv, Liangdong Wang and Xiaoqin Zeng: Automobile Technology, Vol. 8 (1999), p. 28
  • [16] Jianjun Wang, Zhiming Wang and Shan Bai: China Foundry Machinery & Technology, Vol. 4 (2006), p. 7-10
  • [17] Siyuan Long, Shaoyong Xu: Modern Components, Vol. 11 (2010), p. 32-36
  • [18] Hai-jun Chuan: Foundry Technology, Vol. 31 (2010), p. 625-627
  • [19] Lian-qing JI: Journal of Central South University (Science and Technology), Vol. 41 (2010), p. 977-981
  • [20] Lianqing Ji: Foundry, Vol. 56 (2007), p. 1057-1061
  • [21] Nansheng Luo, in: Metal die-casting technology and mold design, edited by Tsinghua University Press, Beijing (2006), in press.
  • [22] Jianjia Qu: Guangxi Journal of Light Industry, Vol. 9 (2008), p. 45-47
  • [23] Shide Yu, Wei Tang, Zimin Zhou: Foundry Technology, Vol. 27 (2006), p. 964-967
  • [24] Kim E S, Lee K H, Moon Y H: Journal of Materials Processing Technology, Vol. 105 (2000), p. 42-48
  • [25] Yuanfa Li, Pingxian Su: Special Casting & Nonferrous Alloys, Vol. 26 (2006), p. 568-571

DOI References

  • [12] Mustafa Kemal Kulekci: Int J Adv Manuf Technol, Vol. 39 (2008), pp.851-865. http://dx.doi.org/10.1007/s00170-007-1279-2
  • [24] Kim E S, Lee K H, Moon Y H: Journal of Materials Processing Technology, Vol. 105 (2000), pp.42-48. http://dx.doi.org/10.1016/S0924-0136(00)00557-4

9. Copyright:

본 자료는 Defang LIU 와 Jie TAO 저자의 논문 "Application of Automobile Lightweight Alloys and the Development of its Die-Casting Technology"를 기반으로 작성되었습니다.

논문 출처: DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.308-310.785

본 자료는 위 논문을 바탕으로 요약 작성되었으며, 상업적 목적으로 무단 사용이 금지됩니다.
Copyright © 2023 CASTMAN. All rights reserved.

Application of Automobile Lightweight Alloys and the Development of its Die-Casting TechnologyDownload
Tags: Die casting; ,생산성; ,자동차; ,자동차 산업