다이캐스팅용 금속 및 그 선택에 대한 엔지니어링 가이드

다이캐스팅 금속

마그네슘, 알루미늄, 아연은 주요 다이캐스팅 금속이며, 청동, 구리 및 기타 몇 가지 재료도 주조에 사용됩니다. 마그네슘 다이캐스팅은 경량화 및 진동 감쇠에 유리하고, 알루미늄 합금은 우수한 내식성과 강도 때문에 선호되며, 아연은 작고 정밀하며 얇은 벽의 부품을 주조하는 데 적합합니다.

다이 캐스팅 다이캐스팅은 반복성과 비용 효율성을 유지하면서 복잡한 부품을 대량으로 제조할 수 있도록 해줍니다. 그러나 철금속은 융점이 높아 공구 마모가 빠르게 진행되기 때문에 다이캐스팅 공정이 어려울 수 있습니다.

전자 기기 프레임, 계기판, 자동차 휠 프레임 및 공구함은 경량화와 구조적 지지력이 요구되기 때문에 마그네슘 합금으로 주조됩니다. 알루미늄 다이캐스팅은 엔진 블록, 모터 하우징, 방열판, 변속기 하우징 및 기타 여러 부품을 생산하는 데 사용됩니다. 아연은 도어 핸들, 배관 부품, 밸브 부품, 자동차 부품 등에 주조됩니다.

다이캐스팅 금속에 대해 자세히 살펴보면서 주조 특성, 한계, 응용 분야, 그리고 다이캐스팅 재료 선택에 있어 현명한 결정을 내리는 방법에 대해 알아보겠습니다.

다이캐스팅용 마그네슘 합금 

마그네슘 다이캐스팅 합금

마그네슘은 가볍고 내구성이 뛰어난 구조용 금속입니다. 밀도는 1.74g/cm³로 알루미늄보다 35% 가볍습니다.1따라서 마그네슘 합금은 높은 강성 대 중량비와 진동 감쇠가 요구되는 금속 부품의 다이캐스팅에 사용됩니다. 

마그네슘 합금은 녹는점이 낮고 유동성이 좋아 주조가 용이하지만, 산소와의 반응성이 높아 엄격한 공정 제어가 필요합니다. 

마그네슘 AZ91D

AZ91D는 가장 흔한 합금 in 마그네슘 다이캐스팅이는 약 90%의 마그네슘, 8.3~9.7%의 알루미늄, 최대 1%의 아연, 그리고 소량의 기타 금속(망간, 규소, 구리)으로 구성되어 있습니다. 

핫챔버 다이캐스팅 방식은 AZ91D에 적합합니다. 이 방식은 열 균열 발생 경향이 낮고 사이클 타임이 빠릅니다. 또한, AZ91D 주조 부품은 다른 마그네슘 합금에 비해 내식성이 뛰어납니다.

어플리케이션 : 자동차 변속기 하우징, 캠 커버, 스티어링 칼럼 브래킷, 노트북 케이스, 스마트폰 내부 프레임.

마그네슘 AM60

AM60과 AZ1D의 주요 차이점은 알루미늄 함량입니다. AZ1D는 알루미늄 함량이 6% 미만으로, HPDC에 일반적으로 사용되며, 특정 성능 요구 사항을 충족하기 위해 압출 주조 방식으로 가공할 수도 있습니다.2알루미늄 함량이 낮을수록 연성, 충격 인성 및 연신율이 향상됩니다.

어플리케이션 : IP 빔, 자동차 시트 프레임, 계기판 및 자동차 내부 구조물.

특수 마그네슘 합금 

다이캐스팅에 사용되는 기타 마그네슘 합금에는 다음이 포함됩니다. AS41B, AE42, 그리고 ZK60A. 이러한 합금 중 일부는 희토류 원소를 함유하고 있으며 특정 성능을 위해 설계되었습니다. 예를 들어, AE42는 세륨, 네오디뮴, 란탄을 소량(약 2~2.5%) 함유하고 있습니다. 그 결과, 내열성 및 내크리프성이 크게 향상됩니다. 

어플리케이션 : AS41 엔진 부품, 자동 변속기 부품, 전방 엔진 크래들, 항공기 브레이크 하우징 및 랜딩 기어 부품, 미사일 프레임.

알루미늄 다이 캐스팅 합금

알루미늄 다이캐스팅 합금

알루미늄 합금은 다음과 같은 종류에 속합니다. 경량 다이캐스팅 금속강도, 전도성, 내식성 및 우수한 EMI 및 RFI 차폐 기능을 제공합니다. 합금의 융점이 상대적으로 높지만 (~ 660 ° CMg 및 Zn보다 복잡한 구성 요소를 냉간 주조 기술을 사용하여 주조할 수 있습니다. 

용융된 알루미늄이 주형으로 흘러 들어가 응고될 때, 수지상 구조가 형성되어 주조 부품의 강도와 연성을 향상시킵니다.

다음으로, 일반적인 알루미늄 다이캐스팅 합금에 대해 논의해 보겠습니다. ASTM, EN AC 및 JIS 표준.

• ASTM: A380, A360, A383 
• EN AC: AC 46100, AC 46500
• JIS: ADC 10과 ADC 12 

알루미늄 380(A380)

A380은 주조성, 강도, 연성이 균형 있게 갖춰진 범용 알루미늄 주조 합금으로, 내식성, 내마모성, 용접성 또한 우수합니다. 가혹한 환경에서 사용되는 정밀 부품 주조에 적합한 소재입니다.

어플리케이션 : 전동공구 본체, 전자제품 하우징, 기어박스 케이스, 엔진 브래킷 및 마운트, 가전제품 부품.

알루미늄 360(A360)

A360 합금은 실리콘 함량이 높고 구리 함량이 매우 낮아 유동성이 우수하고 고온 취성을 줄여줍니다. 또한 옥외 및 해양 환경에서 내식성이 뛰어납니다. 하지만 A360은 A380 합금보다 가격이 비쌉니다. 더불어 A360 합금은 복잡한 박판 형상으로 주조할 수 있어 고온 균열 발생 가능성이 낮습니다.

어플리케이션 : 유압 시스템 외함, 해양 하드웨어, 자동차용 서스펜션 부품 및 매니폴드, 화학 공정 밸브, 레이더 장비 케이스.

알루미늄 413 (A 413)

알루미늄 413은 A380 및 A360보다 실리콘 함량이 더 높습니다(~12%). 유동성과 금형 충진성이 뛰어나 압력 밀폐성과 초박형 벽이 요구되는 기계 부품 주조에 이상적입니다. 하지만 기계적 강도는 다소 떨어집니다. 

어플리케이션 : 유압 실린더, 공압 부품, 압력 용기, 고성능 방열판, 소형 케이스 및 식품 가공 장비. 

알루미늄 383 (A 383)

알루미늄 A383은 9.5~11.5%의 실리콘, 2~3%의 구리, 그리고 1.3% 이하의 철을 함유하고 있으며, 그 외 소량의 합금 원소도 포함하고 있습니다. 금형 충진성, 고온 균열 저항성, 치수 안정성이 우수하며, A380보다 내식성이 뛰어납니다. 길이 대 두께 비율이 높은 부품 주조에 적합합니다.

어플리케이션 : 전자 및 통신 장비 하우징, 자동차 브래킷, 실린더 헤드 커버, 센서 하우징 및 범용 산업용 주조품.

AC 46100

AC 46100 주조재는 경도, 강도 및 용접성의 균형을 제공합니다. 주요 합금 원소는 약 12%의 실리콘과 약 1.5~2.5%의 구리입니다. 자동차 및 산업 기계 제조에 사용됩니다. 

녹는점이 낮으면 주조 공정을 단축할 수 있지만, 부식성이 강하거나 고온 조건, 특히 200°C 이상의 조건에는 적합하지 않습니다. 

어플리케이션 : 동력전달장치 부품, 엔진 실린더 헤드 및 산업용 유체 라인.

AC 46500

이 유럽 표준 알루미늄 합금은 A380과 유사한 이 소재는 항공우주 및 전기 하드웨어를 포함하여 강하고 가벼운 부품을 다이캐스팅하는 데 일반적으로 사용됩니다.

ADC 10 

ADC는 알루미늄 다이캐스팅을 의미하며, ADC 10은 아시아 전역의 제조 산업에서 널리 사용되고 있습니다. A380(ASTM) 및 AC-46500(EN AC)과 매우 유사함 표준 [3ADC는 최대 9.5%의 실리콘을 함유하고 있으며, 균형 잡힌 기계적 특성, 구조적 강도 및 가공성을 제공합니다.

ADC 12 

ADC 12 (A 383과 거의 동일함이 합금은 실리콘 함량이 약간 더 높으며(최대 12%), 융점이 더 높고 균열에 대한 저항성이 뛰어납니다. 따라서 얇은 벽을 가진 복잡한 부품 주조에 사용할 수 있습니다. 

약간 더 높은 강도가 필요할 때는 ADC 12가 더 나은 선택이며, 정밀한 금형 충진 작업에서는 ADC 10이 더 뛰어난 성능을 발휘합니다.

아연 다이캐스팅 합금 

아연 다이캐스팅 부품

아연은 녹는점이 낮은 또 다른 금속입니다.420 ° C용융 상태에서 유동성이 매우 높아 다이캐스팅을 통해 복잡한 형상으로 성형할 수 있습니다. 자막 2, 3, 5, 7을 포함한 아연 합금은 강도, 인성 및 전도성의 균형이 요구되는 산업 부품 생산에 사용됩니다. 그러나 아연 합금은 다이캐스팅 금속으로 부적합한 것으로 여겨지며(밀도 ρ= 6.6–7.0 g/cm³), 특정 온도 이상에서는 원래의 기계적 특성을 유지하지 못합니다. 100 ℃, 

자막 2 

자막 2 합금은 주요 합금 원소로 알루미늄 3.7~4.3%와 구리 2.7~3.3%를 함유하고 있으며, 마그네슘, 철 및 기타 원소가 소량 포함되어 있습니다. 이 합금은 높은 강도, 연성, 우수한 경도 및 연신율을 나타내지만, 장기적인 취성과 수축률은 단점입니다.

어플리케이션 : 소형 기어, 캠, 모터 엔드 캡, 스탬핑 다이 프로토타입, 공구 인서트, 조명 기구 및 수공구 부품과 같이 정밀하고 세밀한 소형 부품을 생산합니다. 

자막 3 

자막 2와의 주요 차이점은 자막 3의 구리 함량이 더 낮다는 점(Cu ≤0.25%)이며, 이로 인해 장기 사용 시 특성이 달라집니다. 자막 3은 업계에서 인정받는 합금으로, 치수 안정성이 뛰어나고 주조 유동성이 우수하며 마감 처리가 용이하고 가격도 저렴합니다.

어플리케이션 : 가전제품 하우징, 부속품, 천장 선풍기, 장식품, 배관 부품 및 전기 부품.

자막 4 

자막 4는 자막 3 및 5를 연결하는 아연 다이캐스팅 합금으로, 소량의 구리(~0.3~0.5%)를 함유하고 있습니다.4자막 4는 강도를 희생하지 않고 연성을 유지하면서 경도를 약간 향상시킵니다. 또한 자막 4는 자막 3보다 금형 점착 위험이 낮습니다.

어플리케이션 : 의류용 하드웨어, 창문 잠금 장치, 소형 전기 스위치 및 장식용 하드웨어. 

자막 5 

자막 5는 약 4%의 알루미늄, 약 1%의 구리, 최대 0.08%의 망간을 비롯한 소량의 합금 원소로 구성되어 있습니다. 자막 5는 다용도로 사용 가능하며 자막 3보다 인장 강도와 경도가 높지만 주조 유동성은 약간 떨어집니다. 

어플리케이션 : 기어, 자동차 안전벨트 메커니즘, 경첩 및 브래킷, 토글 래치, 전기 커넥터.

자막 7

자막 7(Zamak 7)은 알루미늄 3.5~4.3%, 구리 약 0.1%, 마그네슘 0.02% 미만, 그리고 소량의 니켈로 구성된 불순물 함량이 매우 낮은 합금입니다. 높은 기계적 강도, 낮은 기공률, 그리고 탁월한 유동성을 제공합니다. 자막 7은 얇은 벽으로 이루어진 복잡한 부품도 매우 정밀하게 주조할 수 있습니다.

어플리케이션 : 전자제품 하우징, 스마트폰 섀시, SFP 및 QSFP 인클로저, 시계 베젤, 전기 배관 부속품 및 소형 공압 밸브.

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기타 다이캐스팅 금속

황동 다이캐스팅

아연, 알루미늄, 마그네슘 외에도 황동, 청동, 납 합금, 주석 합금 등 몇 가지 합금이 다이캐스팅 금속으로 사용될 수 있지만, 다이캐스팅 제조에서는 흔하게 사용되지 않습니다. 

구리 합금(황동 및 청동)

황동은 구리가 60~85% 함유되어 있으며, 주요 합금 원소로 아연이 포함되어 있습니다. 실리콘과 망간청동도 다이캐스팅으로 제작할 수 있습니다.

납 합금

이 소재들은 주요 합금 원소로 주석과 안티몬을 사용하여 제조되며, 방사선 차폐 부품, 장식품, 방음 삽입물과 같은 정밀한 부품으로 주조할 수 있습니다.

주석 합금

주석 합금은 녹는점이 낮은 다이캐스팅 금속에 속하며, 정교한 디테일과 마감을 구현할 수 있습니다. 예를 들어 장식품이나 액세서리 제작에 적합합니다.

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내 프로젝트에 적합한 다이캐스팅 금속을 선택하는 방법은 무엇일까요?

다이캐스팅 금속 비교

적합한 다이캐스팅 금속/합금은 주로 제작하려는 부품/제품과 최종 요구 사항에 따라 달라집니다. 융점, 주조성 및 사용하는 금형 또한 재료 선택에 중요한 역할을 합니다.

프로젝트에 적합한 다이캐스팅 금속을 선택할 때 고려해야 할 중요한 사항들을 살펴보겠습니다. 

1. 요구 사항을 파악하세요

먼저 주조하려는 부품 또는 제품의 특성을 정의하십시오. 여기에는 무게, 기계적 강도, 연신율, 인성, 경도, 전기 및 열전도율이 포함됩니다. 

2. 작동 조건

다이캐스팅 부품이 사용될 작동 조건, 예를 들어 열 노출, 습도, 부식성 환경 및 고하중 등을 고려해야 합니다. 

3. 설계 복잡성을 평가합니다.

벽 두께, 날카로운 모서리, 공동, 벽 이음매 및 공차를 포함한 부품의 복잡성을 평가하십시오. 일부 합금은 유동성이 뛰어나 정교한 디테일을 갖춘 복잡한 형상으로 주조할 수 있습니다.

4. 다이캐스팅의 공구 및 방법

금형을 고려할 때는 선택한 금속이 금형 재료와 호환되는지, 그리고 얼마나 많은 사이클을 견딜 수 있는지 파악하는 것이 중요합니다. 또한, 냉간 또는 열간 챔버 다이캐스팅 장비, 그리고 저압 또는 고압 다이캐스팅 장비 중 어떤 것을 사용할지도 고려해야 합니다.

5. 재료비

선택한 금속의 원자재 비용이 예산에 부합하는지 확인하십시오. 생산량 또한 중요한 요소입니다. 후보 재료들의 부품별 가격을 분석해 볼 수 있습니다. 

6. 마무리 및 후처리 요구사항 

주조 상태의 표면 마감과 후처리 요구 사항을 고려하십시오. 알루미늄 합금은 부식에 취약한 환경에서 크로메이트 도금이나 기타 도금이 필요할 수 있는 반면, 구리는 2차 코팅 없이도 더 높은 내식성을 제공할 수 있습니다.

다음으로, 다이캐스팅 재료를 선택할 때 다음 순서도를 기본 참고 자료로 활용할 수 있습니다.

다이캐스팅용 금속 선택

위의 의사결정 흐름도는 부품 요구사항을 우선순위에 따라 고려하여 다이캐스팅 금속을 선택하는 데 참고 자료로 활용할 수 있습니다.

• 무게가 중요한 경우 (얇은 벽, 최소 질량이 가장 중요함) → 마그네슘
• 정밀도가 높은 대량 생산 부품 → 아연 또는 ZA 합금
• 내마모성, 경도 또는 전기/열 전도성이 우선시되는 경우→ 구리 또는 구리 합금. 
• 그렇지 않으면 (기본 선택) → 알루미늄 합금

엔지니어 검토 후 견적을 받으시려면 다이캐스팅 설계 도면을 보내주세요. 

다이캐스팅 프로젝트의 성공은 선택한 재료가 설계된 부품과 최종 요구 사항에 가장 적합한지 여부에 크게 좌우됩니다. 따라서 프로린테크(ProleanTech)에서는 바로 사용하거나 조립할 수 있는 부품을 주조할 뿐만 아니라, 엔지니어들이 재료 선정까지 도와드립니다. 

다이캐스팅의 경우, 당사는 자체 생산 라인과 품질 관리 시설을 보유하고 있습니다. 다이 캐스팅 서비스 금형 제작부터 주조 후 가공 및 표면 처리까지 모든 것을 처리합니다. 

설계가 완료되면 CAD 파일을 업로드하고 엔지니어 검토를 거친 견적과 DFM(설계 용이성 분석) 피드백을 받아보세요.