스퀴즈 캐스팅의 공정과 장단점

1. 스퀴즈 캐스팅이란

스퀴즈 주조는 주조와 단조를 결합한 하이브리드 공정으로 다공성이 낮고 기계적 특성이 높은 금속 부품을 만드는 데 적합합니다. 이것은 전통적인 다이캐스팅 공정의 수정이며 알루미늄, 구리, 아연 및 마그네슘이 가장 일반적인 많은 금속과 호환됩니다.

또한 많은 자동차 부품이 스퀴즈 캐스트이기 때문에 자동차 부품 제조 산업에서 널리 인기가 있습니다.

 

 

 

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2. 스퀴즈 주조의 종류

스퀴즈 주조 공정에는 두 가지 전통적인 유형이 있으며 각각 장점, 단점 및 부품 제조 응용 분야가 있습니다.

 

다음은 각 유형의 스퀴즈 주조가 작동하는 방식입니다.

 

1) 다이렉트 스퀴즈 주조

직접 스퀴즈 주조 기술 또는 액체 금속 단조는 단조 프레스를 사용합니다. 그것은 예열되고 윤활된 다이에 액체 금속을 붓는 것을 포함합니다.

액체 금속이 응고되기 시작하면 상부 다이 또는 펀치가 닫혀 압력(100MPa 이상)이 발생하여 액체 금속이 공기 갇힘 없이 다이를 채울 수 있습니다. 압력은 응고가 발생할 때까지 유지되며, 그 후 작업자가 주물을 배출합니다.

 

직접 스퀴즈 주조는 다른 제품에 비해 다음과 같은 장점이 있습니다.

• 금형 캐비티에 공기가 갇히는 것을 방지하는 용융 재료의 제어되고 느린 주입으로 인해 기공이 형성되지 않습니다.
• 주조 중 재료 수축이 없습니다.
• 사용된 고압은 높은 냉각 속도로 이어져 액체 금속의 미세 구조를 더 잘 제어할 수 있습니다.
• 라이저 또는 피더가 필요하지 않습니다.

 

2) 간접 스퀴즈 주조

간접 스퀴즈 주조 방법은 직접 스퀴즈 주조 방법과 동일한 주조 장비를 사용하지만 절차는 다릅니다. 첫 번째 단계는 용융 금속을 수직 또는 수평인 압착 주조기에 붓기 전에 세척하고 입자를 정련하는 것입니다.

그 후, 용융 금속은 두꺼운 게이트를 통해 저속(0.5m/s 미만)으로 다이에 주입됩니다. 그런 다음 액체 금속이 응고될 때까지 고압(55MPa - 300MPa)이 가해집니다.

 

3) 직접, 간접 스퀴즈 캐스팅의 차이점

직접 및 간접 스퀴즈 주조 공정의 주요 차이점은 간접 스퀴즈 주조가 부품을 응고시키기 위해 동일한 압력을 유지한다는 것입니다. 또한 이 공정을 사용하여 만든 부품은 품질이 떨어집니다.

그럼에도 불구하고 두 공정 모두 기존 주조 및 단조 공정에 비해 다음과 같은 몇 가지 이점을 공유합니다.

• 내부/외부 결함 없음
• 더 나은 품질의 기계적 성질.
• 생산 주기 시간 단축
• 더 넓은 재료 호환성

 

 

 

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3. 스퀴즈 다이캐스팅 공정

다양한 유형의 스퀴즈 다이캐스팅에 대해 아는 것 외에도 성공적인 생산 공정은 공정을 얼마나 이해하느냐에 달려 있습니다. 따라서 이 섹션에서는 필요한 도구, 스퀴즈 주조 매개변수, 일반 단계 및 프로세스와 관련된 기술에 대해 설명합니다.

 

 

1) 스퀴즈 주조에 필요한 도구

스퀴즈 주조에 필요한 도구에는 네 가지 주요 유형이 있으며 성공 가능성을 극대화하기 위해 최고 품질을 선택해야 합니다. 

 

- 스퀴즈 주조 기계

이것은 프로세스에서 가장 중요한 도구입니다. 용융 금속을 붓고 용융 금속이 압력 하에서 응고되는 기계입니다. 수직 또는 수평일 수 있으며 무게는 최대 350톤입니다.

 

- 오일 다이 히팅 시스템

오일 다이 가열 시스템에서 다이를 가열한 후 주조기에 넣고 용융 금속을 주입합니다.

 

- 진공 시스템

진공 시스템은 주조 공정에 필요한 압력을 생성하는 역할을 합니다.

 

- 프로세스 모니터 시스템

처음부터 완제품까지 주조 공정을 모니터링할 책임이 있습니다. 우수한 프로세스 모니터링 시스템은 원활한 작동을 보장하고 규칙성을 유지하며 오류가 있을 때 작업자에게 경고합니다.

 

 

2) 스퀴즈 다이캐스팅 매개변수

- 주조 온도

주조온도는 용융 금속을 금형에 부을 때의 온도입니다. 일반적으로 온도는 6 사이입니다0C에서 550C 금속 융점보다 높습니다. 그럼에도 불구하고 금속 합금과 그 형상에 따라 다릅니다.

 

- 스퀴즈 압력

용융 금속이 응고되기 시작할 때 용융 금속에 가해지는 압력의 양입니다. 또한 금속에 따라 다르지만 일반적인 범위는 약 70MPa에서 140MPa입니다.

 

- 툴링 온도

툴링 온도는 주조 중 금형의 온도입니다. 일반적인 범위는 섭씨 190도에서 315도 사이입니다.

 

- 윤활

스퀴즈 주조의 윤활은 재료에 따라 다르지만 최종 부품의 배출에 도움이 되므로 필요합니다. 구리, 알루미늄 및 마그네슘과 같은 재료는 주조 공정 전에 따뜻한 다이에 적용되는 스프레이 윤활제로 모든 등급의 콜로이드 흑연을 사용합니다.

 

- 시간 지연

시간 지연은 액체 금속을 붓는 시점과 가압 공정 시작 사이의 시간(초 단위로 측정)입니다.

 

- 압착 압력 유지 시간

압착 압력 유지 시간은 압착 압력을 유지하는 시간입니다. 주물의 무게에 따라 다릅니다. 예를 들어, 무게가 약 9kg인 주물의 지속 시간은 30초에서 120초 사이입니다.

 

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3) 스퀴즈 다이캐스팅의 단계

스퀴즈 다이캐스팅은 간단한 구조의 금형을 사용하는 간단한 공정입니다. 금속 합금을 녹이는 단계, 다이에 붓는 단계, 다이를 닫고 압력을 가하는 단계, 부품 배출 등의 4단계가 포함됩니다.

 

- 금속 합금 용융

금속 합금 응용 단계에는 용광로를 사용하여 고체 금속 합금을 액화시키는 작업이 포함됩니다. 온도는 금속 녹는점에 따라 달라지며 660°C(1220°F)에서 3400°C(6152°F) 사이입니다.

 

- 용융 금속을 다이에 붓기

다음 단계는 세탁제를 사용하여 용융 금속을 예열되고 윤활된 다이에 붓는 것입니다.

 

- 다이를 닫고 압력 인가

이 단계에서 작업자는 펀치를 닫고 압력을 가하여 액체 금속이 다이 모양을 취할 수 있도록 합니다.

 

- 완성 된 부품의 배출

응고 과정이 완료되면 작업자는 주물을 배출합니다. 그런 다음 다이를 청소하고 이 과정을 반복할 수 있습니다.

 

4) 스퀴즈 다이캐스팅기술

스퀴즈 다이캐스팅에 사용되는 기술에는 두 가지 유형이 있습니다. 

 

- 스퀴즈 핀 모델

스퀴즈 핀은 주조 공정 중 금속의 큰 부분에서 수축 다공성을 줄이는 데 중요합니다. 효율성은 가압 시간과 배치에 따라 다릅니다.

핀은 압력을 가합니다, 즉 액체 금속을 압착하여 압축합니다. 결과적으로 금속 밀도를 향상시키면서 다공성을 방지하는 데 도움이 됩니다. 금속이 단단한 표면을 갖거나 배치에 따라 멈춥니다.

 

- 진공 어시스트

진공 보조 압착 주조는 진공 펌프를 사용하여 금형 캐비티에서 공기를 제거하는 것을 포함합니다. 이렇게 하면 사출 공정 전반에 걸쳐 캐비티에 공기가 없습니다. 결과적으로 이 기술을 사용하여 만든 주물은 기공이 거의 또는 전혀 없으며 더 강하고 밀도가 높습니다. 또한 이 기술은 더 적은 압력을 필요로 하고 더 얇고 더 큰 주물을 생산할 수 있습니다.

 

 

 

5) 스퀴즈 다이캐스팅 결함

스퀴즈 주조 공정 중에는 특히 부적절한 모니터링 또는 작업자 오류로 인해 결함이 발생할 가능성이 높습니다. 공정과 관련된 일반적인 결함은 다음과 같습니다.

 

- 산화물 형성

산화물 형성은 용융 금속의 부적절한 취급 또는 이송이 있는 경우 가능하며 마그네슘 및 알루미늄과 같은 재료에서 일반적입니다. 이송 중에 필터를 사용하고 다이를 채울 때 난류가 없는지 확인하여 산화물 형성을 제거할 수 있습니다.

 

- 다공성

주물은 공정 중에 충분한 압력이 가해지지 않으면 다공성이 될 수 있습니다. 주조 압력을 높여 이를 제거할 수 있습니다.

 

- 물집

물집은 난류 충전 또는 주입 공정 또는 열처리 중 기포의 존재로 인해 발생합니다. 진공 보조 기술을 사용하면 다이 폐쇄 속도가 느려지고 온도가 낮아지면 문제를 방지할 수 있습니다.

 

- 콜드 랩

콜드 랩은 용융 금속이 이전에 응고된 층과 접촉하여 결합되지 않을 때 발생합니다. 다이의 온도를 높이고 다이 폐쇄 시간을 줄여 이를 방지할 수 있습니다.

 

 

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4. 스퀴즈 다이캐스팅의 재료

스퀴즈 다이캐스팅은 철 및 비철 재료와 호환됩니다. 그러나 공정에 사용되는 가장 일반적인 재료는 다음과 같습니다.

 

1) 알루미늄

AL6063 및 AL6061과 같은 알루미늄 합금은 스퀴즈 다이캐스팅에 가장 많이 사용되는 합금입니다. 그들은 강하고 가벼우며 부식에 강하고 다재다능합니다. 결과적으로 알루미늄 스퀴즈 주조는 자동차 및 항공 우주와 같은 산업에서 인기가 있습니다.

그러나 성공적인 알루미늄 압착 주조는 올바른 합금을 선택하고 압력 및 온도와 같은 매개변수를 제어하는 데 달려 있습니다.

 

2) 구리

황동 및 청동과 같은 구리 합금은 강도, 내구성, 내마모성 및 전기 전도성으로 알려진 일반적인 압착 주조 합금입니다. 게다가, 그들은 응고될 때까지 압력 하에서 형성할 수 있는 높은 주조성을 가지고 있습니다.

스퀴즈 주조 구리 부품은 해양 부품 제조 산업에서 일반적입니다. 그러나 부식되기 쉽고 고온에서 강도가 낮다는 등의 높은 비용과 특성으로 인해 특정 산업에서 사용이 줄어듭니다.

 

3) 마그네슘

마그네슘 합금은 주조성이 높은 또 다른 재료이므로 스퀴즈 주조와 함께 사용되지만 가볍고 강도 대 중량 비율이 높기 때문에 인기가 있습니다.

마그네슘 합금은 가볍지만 강력한 부품이 필요한 산업에 매력적인 재료 옵션이지만 가연성과 산화에 대한 민감성으로 인해 정밀한 온도 제어가 필요합니다.

 

4) 아연

아연 합금은 스퀴즈 주조와 호환되며 복잡한 형상의 부품을 만드는 데 적합한 탁월한 유동성을 가지고 있습니다. 녹는점이 낮은 것으로 알려져 있으며 대부분의 금속보다 열이 덜 필요합니다. 스퀴즈 주조에서 일반적이지만 아연 스퀴즈 주조는 서늘한 작동 온도에서만 사용하기에 적합합니다.

 

 

 

 

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5. 스퀴즈 다이캐스팅의 장점

스퀴즈 다이캐스팅에는 몇 가지 장점이 있어 많은 산업 부품 제조 모델에서 인기가 있습니다. 

 

1) 낮은 다공성

스퀴즈 다이캐스팅 공정은 금형 캐비티에 공기가 갇히는 것을 방지합니다. 결과적으로 이 공정을 사용하여 만든 부품은 다공성이 낮고 표면 질감이 좋습니다. 또한, 이 결함으로 인한 부산물이 감소합니다.

 

2) 수축 감소

스퀴즈 다이캐스팅 공정을 사용하여 만든 금속 부품은 수축이 적습니다. 이것은 액체 금속의 증발을 방지하는 금형의 높은 압력과 단단한 밀봉으로 인해 달성 가능합니다.

 

3) 저비용 금형

스퀴즈 주조는 간단한 구조의 강철 금형을 사용합니다. 이는 저렴한 금형 비용으로 이어지고 생산 비용을 절감합니다. 또한 금형과 재료를 재사용할 수 있기 때문에 공정이 경제적입니다.

 

4) 밀도가 더 높은 부품

주조 공정의 독특한 냉각 공정은 더 강한 금속 입자로 이어지며 이는 다시 고밀도 부품으로 이어집니다. 결과적으로 스퀴즈 주조를 사용하여 만든 부품은 강하고 밀도가 높으며 수명이 깁니다.

 

5) 철 및 비철 재료와 호환 가능

많은 산업 분야에서 널리 수용되는 데 도움이 되는 스퀴즈 다이캐스팅의 또 다른 장점은 철 및 비철 금속과 호환되어 우수한 최종 제품을 생산한다는 것입니다.

 

6) 열처리

스퀴즈 캐스트 부품은 경도, 강도 및 내식성과 같은 기계적 특성을 향상시키기 위해 어닐링과 같은 열처리 방법을 거칠 수도 있습니다.

 

 

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6. 스퀴즈 캐스팅의 단점

1) 느린 생산 주기

성공적인 사출 공정에 필요한 느린 사출 공정과 제어 공정으로 인해 스퀴즈 주조는 생산 주기가 느리기 때문에 신속한 프로토타이핑에 적합하지 않습니다.

 

2) 광범위한 가공 필요

주조 공정은 다른 다이캐스팅 방법보다 덜 정확합니다. 결과적으로 필요한 공차를 달성하기 위해 추가 가공이 필요할 수 있습니다. 이것은 생산 비용에 추가될 수 있습니다.

 

3) 유연성 감소

스퀴즈 주조 공정은 다른 다이캐스팅 공정에 비해 유연성이 떨어집니다. 특정 부품에만 적합하며 복잡한 설계나 요구 사항에 사용할 때 흔들릴 수 있습니다.

 

7. 스퀴즈 주조의 응용

스퀴즈 다이캐스팅은 고유한 공정, 장점 및 주조 부품의 특성으로 인해 여러 산업 분야에 적용할 수 있습니다.

 

1) 자동차 산업

주조 공정의 일반적인 응용 분야는 브래킷, 노드, 섀시 및 프레임과 같은 고품질 자동차 부품을 만드는 데 적합한 자동차 부품 산업입니다. 일반적인 예는 포르쉐(Porsche)로, 포르쉐는 엔진 부품을 만드는 데 이 공정을 사용합니다.

 

2) 군

스퀴즈 다이캐스팅은 군용 무기 및 중장비 제작에도 적합합니다. 마그네슘 합금과 같은 재료를 사용하여 스퀴즈 주조 공정은 폭탄 껍질, 베벨 기어, 파이프, 블레이드 및 디스크와 같은 고품질 부품을 생산합니다.

 

3) 해양 부품

주조 공정은 또한 작은 터빈 블레이드와 보트 프로펠러를 만들 때 알루미늄과 같은 재료와 호환됩니다. 어닐링과 같은 열처리 방법과의 호환성은 해양 환경에서 부품 작동을 개선하는 데 사용할 수 있기 때문에 여기에서 일반적입니다.

 

 

 

 

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