Review on Die Design for Die Casting

이 소개 자료는 "[Journal of Emerging Technologies and Innovative Research (JETIR)]"에서 발행한 논문 "[Review on Die Design for Die Casting]"을 기반으로 작성되었습니다.

Fig. 1. Hot Chamber Die Casting[2] / Fig. 2. Cold Chamber Die Casting[2]

1. 개요:

• 제목: 다이캐스팅을 위한 금형 설계 검토 (Review on Die Design for Die Casting)
• 저자: Pratibha Walunj, Aditya Rokade, Pradeep Tuljapure, Sujit Survase, Sagar Wagh
• 발행 연도: 2019년
• 학술지/학회명: Journal of Emerging Technologies and Innovative Research (JETIR)
• 키워드: 금형(Die), 다이캐스팅(Die casting), 설계(Design), 유지보수(Maintenance)

2. 초록:

압력 다이캐스팅은 비철금속 주물을 제조하는 중요한 방법 중 하나입니다. 이는 대량 생산에 널리 사용됩니다. 이 공정에서는 영구 주형 또는 다이라고 불리는 금형을 사용하여 부품을 주조합니다. 이 문서는 압력 다이캐스팅에 필요한 금형 설계에 대한 요약을 제공합니다. 게이팅 시스템, 금형 재료, 유지보수와 관련된 간략한 정보가 이 논문에 기술되어 있습니다.

3. 서론:

다이캐스팅 공정에서는 용융된 비철금속을 다이라고 불리는 금속 주형에 압력을 가하여 부품을 형성합니다. 주형 캐비티는 형상으로 가공된 두 개의 경화된 공구강 다이를 사용하여 만들어지며, 공정 중 사출 금형과 유사하게 작동합니다. 대부분의 다이캐스팅 주물은 아연, 구리, 알루미늄, 마그네슘, 납, 백랍 및 주석 기반 합금과 같은 비철금속으로 만들어지는데, 이는 우수한 기계적 특성을 가지며 크리프가 발생하지 않아야 하기 때문입니다. 주조되는 금속의 유형에 따라 핫챔버 또는 콜드챔버 기계가 사용됩니다.
다이캐스팅은 복잡한 엔지니어링 부품 제조에 광범위하게 사용됩니다. 일반적인 응용 분야로는 자동차 조립품 및 전기 모터/펌프용 하우징, 전자 장비용 구조 부품 등이 있습니다. 다이캐스팅용 부품 설계는 양호한 주물을 얻는 데 중요합니다. 여기에는 적절한 게이팅 시스템 제공 및 균일한 금속 흐름, 균일한 벽 두께, 보스, 측면 코어 회피, 인서트 제공, 충분한 구배 제공, 최소 가공 여유 유지 등을 위한 설계가 포함됩니다.
다이캐스팅은 그림 1 및 2와 같이 핫챔버와 콜드챔버의 두 가지 유형으로 분류됩니다. 아연, 주석 및 납 합금과 같은 금속은 390°C 미만의 용융점을 갖는 핫챔버 다이캐스팅에서 주조되는 반면, 알루미늄 합금은 콜드챔버 다이캐스팅 기계에서 주조됩니다. 알루미늄은 다이 챔버의 철 부품을 용해시키므로 콜드챔버 다이캐스팅에 사용하는 것이 선호됩니다. 용융 금속과의 지속적인 접촉은 레이들을 사용하여 용융 금속을 기계에 직접 주입함으로써 방지됩니다.

4. 연구 요약:

연구 주제의 배경:

다이캐스팅은 비철금속 부품을 제조하는 중요한 공정으로, 용융된 금속을 재사용 가능한 금속 주형(다이)에 압력을 가하여 주입합니다. 복잡한 엔지니어링 부품의 대량 생산에 널리 사용됩니다.

이전 연구 현황:

본 논문은 다이캐스팅 분야의 기존 지식을 바탕으로 하며, 금형 설계 원리, 재료 선택, 게이팅 시스템 및 업계의 일반적인 관행에 대한 이전 연구를 참조합니다. 재료 특성(예: EN8, H13 강), 게이팅 및 오버플로우 설계를 위한 계산, 결함 분석과 같은 측면에 대해 기존 표준 및 문헌을 참조합니다.

연구 목적:

이 문서는 압력 다이캐스팅에 필요한 금형 설계에 대한 요약을 제공합니다. 게이팅 시스템, 금형 재료, 유지보수와 관련된 간략한 정보가 이 논문에 기술되어 있습니다.

핵심 연구:

본 연구의 핵심은 다이캐스팅을 위한 금형 설계의 필수 요소에 중점을 둡니다. 여기에는 금형 자체(그림 3), 금형에 사용되는 재료, 코어 배치 및 이젝터 핀 전략과 같은 금형 설계 고려 사항, 오버플로우, 게이트, 러너 및 샷 슬리브/스프루에 대한 특정 설계 계산이 포함됩니다. 또한 이 논문은 와이어 EDM과 같은 금형 제조 방법, 금형 테스트, 금형의 일반적인 결함 및 유지보수 절차도 다룹니다.

5. 연구 방법론

연구 설계:

본 논문은 다이캐스팅 금형 설계에 대한 기존 지식과 관행을 요약한 검토 논문입니다. 학술 출판물 및 산업 표준을 포함한 다양한 출처의 정보를 편집합니다.

데이터 수집 및 분석 방법:

데이터는 교과서(참고문헌, 참고문헌), 기술 논문 및 온라인 자료(참고문헌, 참고문헌, 참고문헌, 참고문헌, 참고문헌, 참고문헌, 참고문헌, 참고문헌, 참고문헌, 참고문헌, 참고문헌)를 포함한 기존 문헌에서 수집됩니다. 분석에는 이 정보를 종합하여 금형 설계 원리 및 관행에 대한 포괄적인 개요를 제공하는 것이 포함됩니다.

연구 주제 및 범위:

본 연구는 압력 다이캐스팅을 위한 금형 설계에 중점을 둡니다. 범위는 다음과 같습니다.

• 다이캐스팅 유형 (핫챔버, 그림 1; 콜드챔버, 그림 2).
• 금형 구성 요소 및 구조 (그림 3).
• 열 피로, 기계적 침식 및 화학적 공격과 같은 고장을 고려한 금형 재료 선택.
• 특정 금형 재료 (탄소강, 저합금강, 고합금강, 크롬강, 텅스텐강, EN8, H13 공구강).
• 코어 배치, 이젝터 핀 고려 사항, 벤트, 스프루/러너/게이트 설계, 오버플로우 설계 및 샷 슬리브/스프루 설계를 포함한 금형 설계 원리.
• 와이어 컷 EDM에 중점을 둔 금형 제조.
• 금형 테스트 방법.
• 금형의 일반적인 결함 (열 균열, 균열, 침식).
• 금형 유지보수 및 검사.
• 다이캐스팅의 응용, 장점 및 단점.

6. 주요 결과:

주요 결과:

본 논문은 다이캐스팅을 위한 금형 설계의 중요한 측면을 설명합니다. 금형 재료 선택 시 주요 고려 사항에는 열 피로, 기계적 침식 및 화학적 공격에 대한 저항성이 포함됩니다. 탄소강, 합금강(EN8, H13)과 같은 다양한 강철 유형이 특성 및 용도에 따라 논의됩니다. [A. Material for Die:]
금형 설계에는 고정 코어와 가동 코어의 전략적 배치, 언더컷을 위한 루즈 코어 설계, 이젝터 핀의 신중한 위치 선정이 포함됩니다. [B. Designing of Die] 벤트, 스프루, 러너, 게이트 및 오버플로우 웰은 주조 품질에 중요하며 공기 배출, 금속 흐름 및 열 균형을 고려하여 설계해야 합니다. [B. Designing of Die, Design: 1. OverflowDesign:, 2. Gate design:, 3. Runner design:, 4. Shot sleeve and sprue design:]
와이어 컷 EDM은 정밀도와 최소한의 잔류 응력으로 복잡한 부품을 생성할 수 있는 능력 때문에 금형 제조에 선호되는 방법으로 강조됩니다. [C. MANUFACTURING OF DIE] 비파괴 검사 방법을 자주 사용하는 금형 테스트는 긴 작동 수명을 보장하고 잠재적인 문제를 조기에 식별하는 데 중요합니다. [D. Testing of Die:] 일반적인 금형 결함에는 열 균열, 다양한 유형의 균열 및 침식이 포함되며, 이는 종종 열 응력 피로로 인해 발생합니다. [E. Defects in Die's] 정기적인 유지보수 및 검사는 금형 수명을 연장하고 일관된 주조 품질을 보장하는 데 필수적입니다. [F. Maintenance]

그림 이름 목록:

• Fig. 1. Hot Chamber Die Casting
• Fig. 2. Cold Chamber Die Casting
• Fig. 3. Exploded View of Die

7. 결론:

다이캐스팅 공정은 우수한 치수 정확도, 높은 생산율, 매끄러운 주조 표면, 얇은 벽 및 복잡한 부품 주조 능력 등 여러 가지 장점을 제공합니다. [Advantages of die casting] 인서트를 주입할 수 있으며 2차 가공 작업을 줄이거나 제거할 수 있는 경우가 많습니다. [Advantages of die casting] 그러나 미세 다공성 가능성, 중공 형상 및 매우 큰 제품 주조의 한계, 고융점 합금에 대한 부적합성, 높은 초기 투자 비용과 같은 단점도 있습니다. [Disadvantages of the die casting process] 이 공정은 일반적으로 고유동성 금속으로 제한됩니다. [Disadvantages of the die casting process]

8. 참고문헌:

• http://ijesc.org/
• https://www.google.co.in/search?q=hot+chamber+and+cold+chamber+die+casting+ppt&safe=active&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwiqjbL-5OrgAhUMQY8KHdqyDycQ_AUIDigB&biw=1396&bih=686#imgrc=
• P L Jain," Principles of FOUNDARY TECHNOLOGY" 4th edition, TATA McGraw-Hill
• O P Khanna," Foundry Technology", Dhanpatrai Publication.
• http://www.custompartnet.com/wu/die-casting (die exploded view reference)
• E. RAGAN, J. DOBRÁNSKY, P. BARON, T. OLEJÁR, MATERIALS ON DIES FOR PRESSURE DIE CASTING
• http://www.astmsteel.com/product/en8-carbon-steel-080m40-bs-970/
• https://www.hudsontoolsteel.com/technical-data/steelH3
• https://www.americanwireedm.com/edm-services/edm-machining
• The Die Care and maintenance Task Force of NADCA Die Materials Committee
• https://www.linkedin.com/pulse/10-maintenance-principles-die-casting-mould-jane-ai
• https://en.wikipedia.org/wiki/Die_casting
• http://www.industrialmetalcastings.com/casting_die_casting.html
• https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-1-4684-7120-5_10

9. 저작권:

• 본 자료는 "Pratibha Walunj, Aditya Rokade, Pradeep Tuljapure, Sujit Survase, Sagar Wagh"의 논문입니다. "Review on Die Design for Die Casting"을 기반으로 합니다.
• 논문 출처: [논문에 DOI URL이 제공되지 않음, 학술지 URL: www.jetir.org (ISSN-2349-5162)]

본 자료는 위 논문을 바탕으로 요약되었으며, 상업적 목적의 무단 사용을 금합니다.
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요약:

"다이캐스팅을 위한 금형 설계 검토"라는 제목의 이 논문은 비철금속의 압력 다이캐스팅을 위한 금형 설계와 관련된 주요 측면에 대한 포괄적인 개요를 제공합니다. 핫챔버 및 콜드챔버 방식(그림 1, 그림 2)을 포함한 다이캐스팅 공정의 기본 사항을 다루고, 재료 선택(예: H13 강, EN8), 게이팅 및 러너 시스템, 오버플로우 설계, 코어 및 이젝터 핀 사용(그림 3)과 같은 금형 설계의 중요한 고려 사항을 자세히 설명합니다. 또한 이 논문은 와이어 EDM과 같은 금형 제조 기술, 금형 테스트 방법, 일반적인 금형 결함 및 그 원인(예: 열 피로), 금형 수명과 주조 품질을 보장하기 위한 필수 유지보수 관행에 대해서도 언급합니다. 마지막으로 다이캐스팅 공정의 응용 분야, 장점(예: 치수 정확도, 높은 생산율) 및 단점(예: 미세 다공성, 높은 초기 비용)을 나열합니다.

연구에 대한 주요 질문과 답변:

이 논문은 재료 선택, 게이팅 시스템 및 유지보수를 포함하여 압력 다이캐스팅을 위한 금형 설계의 필수 요소를 검토합니다. [초록] 목적은 이 제조 공정에 필요한 금형 설계 요구 사항에 대한 요약을 제공하는 것입니다. [초록] 주요 결과에는 고장 고려 사항을 기반으로 한 금형 재료 선택 지침, 게이트 및 러너와 같은 다양한 금형 구성 요소에 대한 상세한 설계 원칙, 제조, 테스트 및 유지보수 절차 개요가 포함됩니다. [A. Material for Die:, B. Designing of Die, C. MANUFACTURING OF DIE, D. Testing of Die:, F. Maintenance]

Q1. 금형 재료 선택 시 주요 고장 고려 사항은 무엇입니까?

A1. 주요 고장 고려 사항은 열 피로(열 균열 유발), 기계적 침식(금형은 마모에 강해야 하지만 너무 취약해서는 안 됨), 화학적 공격(탈탄으로 인한 공식 유발)입니다. [Review on Die Design for Die Casting, Section A. Material for Die:]

Q2. 다이캐스팅 설계에서 오버플로우의 목적은 무엇입니까?

A2. 대부분의 알루미늄 다이캐스팅 응용 분야에서 비금속 개재물과 공기 혼입을 줄이고 금형 충전 중 열 효과의 균형을 맞추는 데 오버플로우가 필요합니다. [Review on Die Design for Die Casting, Section B. Designing of Die, Design: 1. OverflowDesign:]

Q3. 게이트 설계에서 게이트 면적(Ag)은 일반적으로 어떻게 결정됩니까?

A3. 게이트 면적(Ag)은 공식 Ag = 충전율 / 게이트 속도 mm²로 결정됩니다. [Review on Die Design for Die Casting, Section B. Designing of Die, Design: 2. Gate design:]

Q4. 와이어 컷 EDM이 금형 제조에 선호되는 이유는 무엇입니까?

A4. 와이어 컷 EDM은 잔류 응력을 최소화하여 조기 파손을 방지하고 부품 수명을 연장하여 제조 공정을 효율적으로 만들기 때문에 다른 방법보다 선호됩니다. [Review on Die Design for Die Casting, Section C. MANUFACTURING OF DIE]

Q5. 알루미늄 다이캐스팅 금형 고장을 유발하는 두 가지 기본적인 응력 유형은 무엇입니까?

A5. 두 가지 기본적인 응력 유형은 금형 제조 중에 발생하는 응력과 금형 사용(활용) 과정에서 발생하는 응력입니다. [Review on Die Design for Die Casting, Section E. Defects in Die's]

Q6. 주물 취출 후 검사 중에 발견되는 일반적인 결함은 무엇입니까?

A6. 가장 일반적인 결함은 미성형 및 콜드셧이며, 이는 차가운 금형, 낮은 금속 온도, 더러운 금속, 통기 부족 또는 과도한 윤활제로 인해 발생할 수 있습니다. 다른 가능한 결함으로는 가스 다공성, 수축 다공성, 열간 균열 및 유동 자국이 있습니다. [Review on Die Design for Die Casting, Section F. Maintenance, Inspection]