정밀 부품을 위한 아연 다이캐스팅 설계 가이드라인

아연 다이캐스팅은 복잡하고 고정밀 부품을 만들기 위해 아연 합금 용융물을 특수 설계된 금형에 고압으로 주입하는 유연한 생산 방식입니다. 아연은 유동성이 높고 녹는점이 낮으며 많은 후처리 없이 엄격한 공차로 가공할 수 있기 때문에 이러한 접근 방식은 정밀 부품에 특히 적합합니다.

자막 다이 캐스팅 는 자동차, 전자, 소비재, 의료 기기 등의 산업에서 치수 공차와 수명이 요구되는 커넥터, 기어, 하우징, 복잡한 메커니즘 등의 부품에 사용됩니다.

대부분의 아연 합금은 빠른 사이클 타임과 안정적인 품질을 제공하는 핫 챔버 기계를 사용하여 가공됩니다. 아연은 얇은 벽, 복잡한 형상 및 그물 모양의 부품을 생산할 수 있어 재료 낭비와 조립 시간을 줄여주는 이점을 제공합니다.

그럼에도 불구하고 특정 설계 규칙을 따르고 재료 특성, 모양, 형태 및 가공 매개변수를 고려할 때 높은 성공률을 달성할 수 있습니다. 이러한 규칙은 결함을 줄이고, 제조 가능성을 개선하며, 정밀도를 높이는 데 도움이 됩니다.

이 문서에서는 엔지니어가 아연 다이캐스트 정밀 부품을 설계하는 데 도움이 되도록 여러 기관에서 정한 산업 표준에서 지원하는 주요 지침을 소개합니다.

정밀 부품의 아연 다이캐스팅의 장점

사용 아연 다이캐스팅 는 여러 가지 이점을 제공하여 정밀 애플리케이션에 가장 적합한 소재 중 하나입니다.

• 첫째, 최적화된 설계에서 영점 0.025mm 또는 -0.001인치(0.025mm)에 가까운 허용 오차로 최고의 치수 정확도를 제공합니다.
• 이러한 정확도는 아연의 수축률이 낮고 유동성이 높기 때문에 용융 금속을 복잡한 금형 캐비티에 붓고 금형이 굳을 때까지 방치하지 않고 채울 수 있기 때문입니다.
• 둘째, 아연은 최소 0.025인치(0.635밀리미터), 일반적으로 0.040인치(1.016밀리미터)의 얇은 두께로 주조할 수 있어 표면 마감을 개선할 수 있습니다.
• 따라서 무게와 재료 비용을 절감하면서도 전자 인클로저 및 자동차 센서와 같은 경량 정밀 부품에 사용할 수 있을 만큼 강도가 높습니다.
• 셋째, 이 공정은 복잡한 형상은 물론 언더컷, 나사산 및 통합 피처에 유리하며, 종종 다시 가공할 필요가 없습니다.
• 아연의 연성과 내충격성은 부품에 기계적 응력이 가해지지 않도록 하며, 주조성 또한 다공성과 표면 결함을 줄여줍니다.
• 또한 아연 부품은 쉽게 도금, 도장 또는 마감 처리하여 부식을 방지하고 외관상 보기 좋게 만들 수 있습니다.
• 아연 은 알루미늄이나 마그네슘 등 다른 금속보다 녹는점(자막 합금의 경우 약 380~390°C)이 낮습니다. 따라서 금형 마모를 줄여 공구 수명을 연장하고 대량 생산 시 생산 비용을 절감할 수 있습니다.
• 정밀 부품의 경우, 이는 수천 번의 사이클에 걸쳐 고품질의 일관성을 유지한다는 의미로 해석됩니다. 환경적 이점으로는 친환경 제조 관행에 부합하는 완전한 재활용성을 들 수 있습니다.

선택 재료: 아연 합금

올바른 아연 합금을 선택하는 것은 기계적 특성, 주조성 및 공차에 영향을 미치기 때문에 정밀 부품에 중요합니다. 아연 합금의 자막 다이캐스팅 시리즈(2, 3, 5, 7)와 ZA 시리즈(8, 12, 27)는 특정 구성과 성능 속성을 가지고 있습니다.

• 가장 인기있는 것은 Zamak 3은 강도, 연성, 치수 안정성을 모두 갖춘 소재입니다.
• 자막 5는 경도와 인장 강도가 높아 하중을 받는 부품에 가장 적합합니다.
• ZA-8은 더 나은 크리프 저항성을 제공하며 고온 애플리케이션에서 사용할 수 있습니다.
• 반면 ZA-27은 더 강하지만 알루미늄 함량이 높기 때문에 저온 챔버에서 주조해야 합니다.

아래 표에는 정밀 부품 제조에 사용되는 아연 합금의 종류가 요약되어 있습니다:

이러한 특성은 아연 합금이 정밀 사양을 충족하고 복잡한 부품의 유동성 점수가 높은지 확인하는 데 사용할 수 있습니다(1-4 척도에서 1-2, 최고는 1). 더 정확히 말하면, 제조업체는 안정성과 엄격한 공차를 견딜 수 있는 능력으로 인해 Zamak 3 또는 ZA-8과 같은 합금을 선택하고자 할 것입니다.

주요 디자인 가이드라인

Good 아연 다이캐스팅 는 최소한의 비용으로 강도를 유지하면서 흐름과 배출을 용이하게 하도록 설계되었습니다.

벽 두께

벽 두께는 다공성 및 왜곡을 방지하기 위해 균일해야 합니다. 정밀 부품의 경우 +/-10% 이내로 유지하고 표면 마감을 위해 최소 0.040인치(1mm) 두께를 사용하고, 미니어처 모델의 경우 0.020인치(0.5mm)까지 미세하게 제작하세요.

두꺼운 부분과 얇은 부분의 비율을 3:1 미만으로 유지하여 다공성의 가능성을 최소화해야 하며, 새겨진 구의 지름 비율은 6:1을 초과하지 않는 것이 바람직합니다.

벽이 두꺼워지면 흐름은 향상되지만 사이클 시간과 소비가 증가합니다. 인게이트에서 거리가 멀어질수록 최소 두께는 50mm 미만에서는 0.5mm 미만, 200mm에서는 최대 2mm까지 변경됩니다.

다양한 시뮬레이션을 사용하여 설계를 확인할 수 있습니다. 아연 주조에서는 선택한 위치에서 최소 0.025인치(0.635mm)를 지정하되, 최적 주조 위치에서는 0.040인치(1.016mm)를 지정합니다.

초안 각도

구배 각도는 부품을 배출하고 금형 손상을 방지하는 데 도움이 됩니다. 아연의 경우 최소 구배는 외부 표면에서 0.5° -1, 내부 표면에서 1- -1, 원형 구멍에서 0.1° -1입니다. 움직이는 부품(다이 요소)을 사용하는 짧은 피처는 0으로 인쇄할 수 있지만 비용이 더 많이 듭니다.

리브의 경우 수축과 평행하지 않을 때 5-10 테이퍼가 사용됩니다. 표준 허용 오차는 내벽의 경우 50(1인치 깊이에서 구배 각도 약 1.9도), 외벽의 경우 100으로, 다양한 표준에 따라 드래프트 계산을 제공합니다. 또한 60 및 120의 일정한 통풍을 허용하는 정밀 공차도 있습니다.

필렛 및 반경

날카로운 모서리는 응력 집중과 금형 침식을 유발하므로 항상 필렛과 반경을 추가해야 합니다. 내부 필렛의 최소 반경은 0.016인치(0.4밀리미터), 외부 0.031인치(0.8밀리미터)입니다. 이보다 큰 반경(최대 0.063인치 또는 1.6mm)은 흐름과 강도를 향상시킵니다.

최소 반경을 사용해야 합니다(보스와 리브의 경우 0.060인치(1.5mm)). 높은 응력에서의 반경은 1mm 이상이어야 하며, 표준은 필렛에서 ±0.08/±0.04인치(±2/±1mm)를 권장합니다. 이렇게 하면 부품의 수명이 향상되고 균열이 줄어듭니다.

갈비뼈와 보스

리브는 부피를 추가하지 않고도 보강을 강화합니다. 얕고 둥근 리브를 만들고(높이 대 두께 비율 3:1 이하) 왜곡되지 않도록 간격을 균일하게 배치합니다. 교차점에 다공성이 생기지 않도록 필렛으로 리브를 벽에 접착합니다.

마운트 또는 스레딩에 사용되는 보스의 높이는 직경과 같아야 하며, 직경이 큰 경우 리브가 있어야 합니다. 보스 사이에는 0.25인치(6.5mm) 거리를 유지합니다. 임계 높이의 공차는 ±0.001인치(±0.025mm) 리브의 정밀 설계와 같이 리브에 포함될 수 있습니다.

코어 홀 및 스레드

코어에 구멍을 뚫어 더 가볍고 실과 같은 요소를 넣을 수 있습니다. 최대 깊이는 직경 3mm, 블라인드 9mm 또는 관통 24mm이며, 구멍이 큰 경우 최대 직경 12mm까지 가능합니다. 직경 0.25인치(6mm) 이상, 작은 구멍의 경우 L/D 비율이 4:1을 넘지 않아야 합니다.

이별 라인 고려 사항

플래시가 가장 적게 발생하고 트리밍이 용이하도록 분할선을 가능한 가장 큰 부분에 배치하는 것이 가장 좋습니다. 수직 또는 복잡한 선은 피해야 하며, 다이 모션 평면 직각이 가장 좋습니다. 분할선의 허용 오차는 투영된 면적에 따른 선형 허용 오차의 합입니다.

정밀 부품의 공차

아연 다이캐스팅 는 표준보다 더 높은 정밀도 허용 오차를 가지며, 때로는 65%의 특수 제어가 필요합니다. 선형 공차: 첫 번째 인치 정밀도는 ±0.002인치, 여분은 ±0.001인치입니다.

기하학적 허용 오차는 오정렬(0.1mm TIR 동일 절반), 평탄도(0.005인치 3인치 이하, 정밀도) 및 각도로 구성됩니다. 파팅 라인의 이동: 이격선 이동: +0.004인치에서 50분의 2 이내의 이격선까지.

일반적인 결함 방지

두께를 잘못 선택하거나 게이트가 잘못 배치되면 다공성이 발생하므로 균일한 벽과 CAE에 최적화된 잉게이트로 다공성을 줄이세요. 불균일한 냉각은 왜곡을 유발하며, 이는 크라운 표면과 리브에서 방지됩니다. 적절한 구배와 필렛은 콜드 셧과 같은 표면 결함을 제거합니다. 시뮬레이션은 다이 캐스터에게 문의하세요.

보조 마감 및 운영

아연은 가공이 가능하고 후가공이 용이하지만, 후가공을 최소화하도록 설계되었습니다. 0.010-0.030인치 가공 스톡을 추가합니다. 마감은 도금(미용), 도장 또는 아노다이징 중 하나입니다. 우수한 등급은 주조로 얻은 32 Ra입니다.

아연 다이캐스팅의 응용 분야

아연 다이캐스팅은 유연성과 고품질 작업으로 인해 산업계에서 매우 인기가 있습니다.

자동차 산업

아연 다이캐스팅 부품은 도어 잠금장치 하우징, 안전벨트 부품, 브레이크 시스템, 스티어링 부품, 센서 하우징, 장식 트림 등 차량에 주로 사용됩니다. 다른 소재에 비해 내충격성과 내구성이 뛰어납니다.

통신 및 전자 제품

아연은 커넥터, 하우징, 방열판, EMI/RFI 차폐 부품 등 전자제품에 사용됩니다. 아연의 전도성과 얇은 두께의 부품을 제작할 수 있는 능력 덕분에 컴퓨터, 스마트폰, 네트워킹 장비의 소형 부품을 제조할 수 있으며, 모든 전자 산업에서 아연 다이캐스팅으로 만든 제품을 사용하고 있습니다.

소비재 및 하드웨어

일반적으로 자물쇠, 수도꼭지, 손잡이, 배관 부속품, 장난감 및 건축용 하드웨어에 사용됩니다. 아연은 매력적인 마감 처리로 마감할 수 있어 최소한의 2차 마감이 필요합니다. 기타 용도로는 의료 장비, 산업용 기계 기어, 브래킷 등이 있습니다.

아연 다이캐스팅의 단점

아연 다이캐스팅은 많은 장점을 제공하지만, 제조업체가 이 방법을 채택하기 전에 고려해야 할 몇 가지 제한 사항도 있습니다.

크기 제약

아연 다이캐스팅은 주로 중소형 부품에 사용할 수 있습니다. 대형 부품은 다이캐스팅 기계의 제약과 금형 크기로 인해 생산하기 어렵습니다. 대형 부품의 경우 대체 생산 공정이 더 실현 가능하고 비용도 저렴할 수 있습니다.

높은 초기 비용

이 공정에는 정밀한 툴링과 특수 금형이 필요합니다. 따라서 초기 설정 비용이 많이 들기 때문에 아연 다이캐스팅은 소량 생산에는 적합하지 않습니다. 하지만 대량 생산에는 비용 효율적입니다.

열 전도성 문제

아연 합금은 열전도율이 높기 때문에 주조 공정 중 열을 제어하기가 어렵습니다. 열 관리가 제대로 되지 않으면 결함이 발생할 수 있으므로 우수한 금형 설계와 냉각 시스템이 필요합니다.

결론

아연 다이캐스팅 은 복잡한 모양과 좁은 공차를 가진 고정밀 부품을 제작하는 데 효과적인 제조 공정으로 부상했습니다. 아연 다이캐스팅은 높은 유동성, 낮은 융점, 높은 치수 안정성, 우수한 기계적 강도 등 특수한 재료 특성으로 인해 정밀도, 수명, 표면 미세도가 매우 중요한 산업에 적합합니다.

동일한 벽 두께, 충분한 구배 각도, 둥근 필렛, 최적화된 리브와 보스, 파팅 라인의 위치 등 적절한 설계 원칙을 사용하면 제조업체가 다공성, 왜곡, 플래시와 같은 결함을 제거하는 데 큰 도움이 될 수 있습니다.

다음과 같은 아연 합금을 신중하게 선택하면 이 문제를 더욱 개선할 수 있습니다. Zamak 3, Zamak 5 또는 ZA-8 중 애플리케이션의 기계적 특성과 요구 사항에 가장 적합한 것을 선택합니다.

아연 다이캐스팅으로 달성할 수 있는 공차는 정밀 공차로 2차 가공을 줄여 생산 주기를 단축하고 총 지출을 낮추는 경향이 있습니다. 또한 아연은 마감성이 뛰어나 부품을 쉽게 도금, 도장 또는 코팅할 수 있어 내식성과 외관을 향상시킬 수 있습니다.

전반적으로 아연 다이캐스팅은 이러한 모든 요소(정밀도, 강도, 효율성, 비용 효율성)를 결합한 제품입니다. 적절한 설계 방법과 숙련된 다이캐스터를 통해 자동차, 전자, 소비재, 의료 장비 및 사내 산업에 일관된 고품질 부품을 제공할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

정밀 아연 다이캐스팅에 아연을 사용하는 이유는 무엇인가요?

아연은 정밀 부품에 적합한 수축률이 낮고 유동성이 높으며 공차가 엄격하고 표면 마감이 우수한 소재입니다.

아연 다이캐스팅의 최소 벽 두께는 얼마입니까?

0.020인치(0.5mm) 크기의 소형 부품이 일반적으로 사용되지만 0.040인치(1.0mm)도 권장됩니다.

고정밀 부품에 사용하기에 가장 적합한 아연 합금은 무엇인가요?

가장 널리 사용되는 것은 치수 안정성과 동일한 기계적 특성을 가진 Zamak 3입니다.

아연 다이캐스트 부품은 실과 미세한 디테일에 적용 가능한가요?

예, 아연은 코어 홀, 나사산, 언더컷 및 복잡한 디자인을 거의 가공하지 않고도 쉽게 처리할 수 있습니다.

아연 다이캐스팅을 대량으로 제작할 때 비용 효율적일 수 있나요?

예, 빠른 사이클 시간, 긴 금형 수명, 후처리 감소 및 재활용 가능성으로 인해 비용 효율성이 매우 높습니다.