KAP 업종별기술세미나 13년 09월 #01

1. 2013년 업종별 세미나 – 알루미늄 주조
고압주조의 공정별 품질관리 핵심 포인트
2013.9.11~9.12
천정권 전문위원
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자동차부품산업진흥재단(KAP)

2. 자동차 산업의 유통구조
Global Sourcing
유럽 도입선
 Global Marketing
아시아 도입선
북미 도입선
수송
수송
2차 협력사
내수
엔진/미션
운송
운송
창고
지점/
판매점
엔진/미션
1차 협력사
완성차 조립
프레스
3차 협력사
운송
창고
수송
Dealer

3. 無限競爭
☞ 세계 일류 즉, “No 1, Only 1” 만이 생존
COST (원가)
〈
생산자의 능력
생산성
(Productivity)
효율성
(Efficiency)
* 서울대 윤석철 교수
PRICE (가격)
시장의 수요/공급
〈
VALUE (가치)
고객이 느끼는 필요
창조성
(Creativity)
효과성
(Effectiveness)

4. “ 이 지구상에 살아 남은 종족은 가장 强한
종족도 아니고 가장 知的인 종족도 아닌
가장 環境 變化에 잘 適應하는 종족이다.
(찰스 다윈의 “種의 起源”에서)
Knowing
변화 인식력
Doing
×
변화 실천력

5.  고압주조 공정별 품질관리 핵심 포인트
기능과 역할 정립
시스템 정립
작업조건 관리
.
.
.
.
작업자 품질 인지 및 기능도 제고
주조 기술 교육 – 이론 및 실기
개선 내용과 결과의 이력화
품질(분석), 생산성(대책시행)
.
.
.
.
품질검사 시스템 – 자주검사, 순회검사, 출하검사
품질보증 시스템 – 검사방법, 검사장비
정확한 불량 판정 및 집계 – 품질기준서/품질협정서 준수
계획 대 실적관리
.
.
.
.
설비관리
주조조건 관리
금형구조 개선
공정이력 관리

6. 주조의 종류와 특징
 중력,저압,고압주조
 비철 주조 생산방법
 대표적인 비철 주조 공법

7.  비철 주조의 종류
구분
중력주조
저압주조
고압주조
주조압력
대기압(압탕필요)
(0.3∼0.7)㎏/㎠
(350∼900)㎏/㎠
가스함량
1∼2cc/100g Al
1∼5cc/100g Al
10∼40cc/100g Al
열처리
T5,T6
T5,T6
불가
장점
공정단순, 高품질
高회수율, 高품질
高생산성
단점
회수율低, 생산성低
싸이클 타임長
투자비高, 주조결함多
GSL Cylinder Head
Load Wheel
Cylinder Block
T/M Case
A/C Compressor
Housing
Oil Pump Cover
적용부품
DSL Cylinder Head
Master Cylinder Body

8.  중력주조
용융합금을 중력의 힘으로 금형에 충진시켜
고강도의 주물을 생산하는 주조방식이다.
주탕
주입(회전)및 응고
청소및 합형
응고(원위치)
형개및 압출

9.  저압주조
용융합금을 저속,저압으로 금형에 충진시켜
고정도,고강도의 주물을 생산하는 주조방식이다.
가압개시
가압제거
가압(응고/냉각)
배기
가압
금망세팅/합형
형개/취출
상형
하형
스토크
횡형/
실린더

10.  고압주조
용융합금을 고온에서 고속,고압으로 복잡,정밀한 금형에 충진시켜 고정도,
고강도의 주물을 단시간에 대량생산하는 주조방식이다.

11. 신공법 고압주조
 스퀴즈캐스팅
 반용융주조법
 진공급탕주조법

12.  신기술 고압주조 의 종류
구분
스퀴즈 캐스팅
반용융,반응고 주조
진공급탕 주조
주조압력
1000㎏/㎠
(600∼750)㎏/㎠
(150~300)㎏/㎠
가스함량
0.1cc/100g Al 이하
0.1cc/100g Al 이하
0.1cc/100g Al 이하
열처리
T5,T6
T4,T5,T6,T7
T6,T7
물성치高,가공량低
주조결함低,물성치高
합금설계 자유도大
합금설계 자유도大
투자비高,산화막생성高
특허장비
장점
주조결함低,제품물성高
단점
설계자유도低,투자비高
적용부품
고품위주물품,캘리퍼
마운팅브라켓트류
보안및 내압부품류
보안부품,서브프레임
서스펜션멤버등

13.  스퀴즈 캐스팅 (Squeeze Casting)
- 금형내의 용탕에 기계적 고압력을 직접 가압한다.
- 별도로 설치된 금형내로 용탕을 저속 압입 후 고압을 가하여 응고 시키는 방법이다.
(응고과정에 고압을 가하여, 주조 결함 발생 제어하고, 내성 및 강도가 향상된 고품질의 주조제품 얻는다.)
- 주조와 단조가 혼합된 방법 (주조공법으로 분류)
-VSC작동 순서 및 개요-생산제품-

14.  공정 비교 (스퀴즈캐스팅 vs 고압주조)
INGOT 입고
트리밍
AL 용해
탕구 절단
AL 주조
취출
사상/쇼트브라스트
열처리

15.  반고상 캐스팅(Semi-Solid Casting)
기존 다이 캐스팅은 주입 금속을 완전 용융상태에서 주입하므로 주형 충전성은 좋지만 가스 및 수축결함
의 발생이 많다.
이를 개선하기 위해 고체와 액체가 공존하는 상태(40~60%고체)에서 합금을 다이 캐스 팅하는 방법을 말한다.
종류
- Thixo casting : 고체로 부터 가열하여 고액공존상태로 하여 주조한다.
- Rheo Casting : 액체로 부터 응고하여 고액공존상태로 하는 주조한다.
- 주입하는 합금을 쌀알크기 정도의 칩으로 하여 플라스틱 사출성형과 유사하게 하는 방법으로
반용융, 반응고 모두 적용 가능한 공법도 있다. (주로 마그네슘에 적용.)
Semi-Solid
Die Cast

16.  What is a Semi-Solid?
The consistency of hot breakfast cereal
It passes the “ketchup test.”

17.  Semi-Solid Components
Fan Clutch
Cover
Compressor Head
Compressor
Head
Fuel Rail
Piston
Motor
Mount
Compressor Head
Tie Rod End
Fuel Rail
Scroll Compressor
Paddle Body
Cylinder

18.  공정 비교 (Thixo vs Die Casting)
Thixocast
Melt
Cast billet
Inventory Saw to length
Reheat
Die-Casting
Melting
Casting
Manipulate

19.  진공급탕식 주조법
Vertical Vacuum Ladling System (Gibbs Diecasting)
구분
1단계
(진공)
2단계
(용탕
주입)
성형 기술 요약
진공을 이용하여
금형과 Sleeve 내의
모든 공기와 수분을
제거한다.
구분
3단계
(사출)
①Sucker Tube를
통하여 Sleeve로
용탕이 이송 되며,
②Plunger의 1단계
작동으로 Sucker
Tube를 차단하여
용탕의 양을 제어한다.
4단계
(응고)
핵심 기술 요약
진공유지 상태에서
Plunger의 전진으로
Cavity안으로 용탕을
충진,응고시킨다.
응고가
금형이
제품이
Tray로
완료된 후
열리고
Shuttle
반출 된다.

20.  진공급탕식 주조법의 적용사례
진공장치의 다이캐스팅 제품
알
루
미
늄
제
품
마
그
네
슘
제
품
진공급탕식 다이캐스팅 제품

21. 고압주조의 보조장치
 급탕장치
 핫 슬리브(Hot Sleeve)
 진공장치
 국부가압장치(Squeeze Pin)

22.  고압주조의 메카니즘
Horizontal Die Casting
구분
성형 기술 요약
구분
성형 기술 요약
기포
1단계
(저속)
.
공기와의
접촉
3단계
(증압)
슬리브 에 용탕 주입 후 저속사출
주조압력을 가하여 밀도 충진
수축공
와류 발생
2단계
(고속)
4단계
(응고)
용탕을 금형에 충진하기 위한 고속사출
응고 과정중 수축공 발생 가능

23.  급탕장치
급탕장치: 용탕을 보온로에서 다이캐스팅 설비로 넣어주는 기능
기계식 자동급탕장치(Auto Ladle)
진공을 이용한 급탕장치(Vacuum Ladling)
공압을 이용한 급탕장치(Dosing )
전자펌프를 이용한 급탕장치 (Electronic Pump )

24.  핫 슬리브 (Hot Sleeve)
270° C
290° C
℃
℃
150°
C
300° C
280° C
슬리브 예열을 안할 경우
300° C
-슬리브 예열한 경우 -
a. None
b. 200℃
b. 250℃
b. 300℃
-슬리브 온도에 따른 비스켓 기포 형태 -
℃

25.  진공 다이캐스팅
 캐비티 내를 감압하여 주조하는 방법으로 진공도 유지와 사출 타이밍이 중요하다.
 최근에는 실링방법이 개발되어 50mbar 이하에서 주조하여 T6열처리 및 용접 가능한 제품 생산.
Overflow
Conventional
진공밸브
Vacuum
진공사용 유,무에 따른 압력차이
단, 제품내의 기공을 최소화 할 수 있으나 응고수축을 보상하지 못한다.

26.  진공 장치의 종류(1)
FONDAREX
Vacuum valve
Vacuum channel
(Stop Vacuum)
 용탕의 압력(중량) 으로
진공밸브를 개폐하는 기계식.
 진공효과는 좋으나 밸브의
치수정밀도가 요구됨.
 유지보수 비용 과다.
Start vacuum
TOSHIBA
Vacuum valve
Stop Vacuum
Start vacuum
fill phase 1st phase
 진공의 시작과 끝이 1초 이내에
센서에 의해 작동됨.
 진공 흡입 시간이 짧다.
 센서 오작동으로 인한 진공효과
불안정.

27.  진공 장치의 종류(2)
VACURAL
진공급탕
Die
Vacuum valve
Plunger
Suction Tube
Plunger Tip
Furnace
Furnace
Injection Rod

28. 진공의 단위
1 bar =
=
=
=
=
=
1,000 mbar ( 1019 g/cm2)
100,000 Pa (Pascal)
100,000 N/m2
750 Torr(mm/Mercury)
29.53 Inch/Mercury(inch/Hg)
14.5 psi(pound/square inch)
진공
해발
압축공기
출처 : 한국신소재

29. 국부 가압 (Local Squeeze)
 용탕 충전 완료 후 두꺼운 부위에 별도로 설치한 플런져로 가압하여 응고수축을 최소화 한다.
- 가압실린더는 통상 타이머에 의하여 제어한다.
- 진공 다이캐스팅법과 병용하여 사용한다. (가공최소화, 응고 수축방지)
 국부적으로 두꺼운 부위가 있는 경우 가압경로 중간의 얇은 부위가 먼저 응고하여, 가압력이 전달되기
어렵기 때문에 부분 스퀴즈를 사용한다.
 스퀴즈 실린더 단면적> 스퀴즈 핀단면적 ×20배
금형
캐비티(용액응고)
수축공(Shrinkage)
- 후육부 기포발생 원인

30.  진공 기능확인 (진공 ON/OFF시의 기포 상태확인)
진공 ON
진공 OFF
위험도
결과
기포 품질
스퀴즈 두께
下
양호(상)
3mm
※진공효과 명확.
(반드시 사용 해야 함)
출처 : 대성공업
위험도
결과
기포 품질
스퀴즈 두께
上
미흡(중)
3mm
※ 스퀴즈 벽부위에 Blister 발생
(내부의 가스가 배출되지 못 함)

31.  스퀴즈 작동시간별 심부기포 변화
구분
조건
구분
조건
구분
조건
스퀴즈 진입시간
0.5sec
스퀴즈 진입시간
1.5sec
스퀴즈 진입시간
2.5sec
스퀴즈 후퇴시간
7sec
스퀴즈 후퇴시간
7sec
스퀴즈 후퇴시간
7sec
진공사용유무
ON
진공사용유무
ON
진공사용유무
ON
벽두께
1mm
벽두께
1.9mm
벽두께
2.7mm
기포 품질
下
기포 품질
中
기포 품질
中上
※ 주의 사항 : 스퀴즈 주변에 있는 핀의 변형(휨, 파손)
(핀길이 축소와 핀 변형 검사 수반 할 것.)
출처 : 대성공업

32.  스퀴즈 조건최적화에 따른 개선효과
스퀴즈 3초/7초 (전진/후진)
스퀴즈 0.1초/7초 (전진/후진)
위험도
결과
기포 품질
스퀴즈 두께
下
양호
3mm
위험도
기포품질
스퀴즈 두께
中
미흡(中)
1mm
결과
※ 주의 사항 : 스퀴즈 주변에 있는 핀의 변형(휨, 파손)
(핀길이 축소와 핀 변형 검사 수반 할 것.)
출처 : 대성공업

33.  스퀴즈 벽 두께 에 따른 기포 품질 조사
1.5mm
2.0mm
3.0mm - Best
3.5mm - Good
2.5mm

34.  스퀴즈와 진공 기능 확인의 결론
1. 스퀴즈가 기포에 미치는 영향 제일 큼
◎ 스퀴즈의 최적조건은 스퀴즈 벽두께 3~4mm 일때로서 스퀴즈 전/후진
시간으로 통제하고 GO-NO GAGE 를 이용하여 두께를 관리 할 것.
◎ 스퀴즈 핀 주변의 핀들의 변형에 주의 할 것. ( 핀 길이 축소 할 것)
◎ 스퀴즈부의 크랙에 주의 할 것. (유압 압력, 금형온도, 스퀴즈 조건)
2. 진공은 스퀴즈 다음으로 기포에 영향을 주는 중요한 요소임
◎진공도의 유지를 위한 관리가 필요함. – F/P 장치설치필요
◎진공 유니트 일상 점검 실시 – 부위, 주기 결정하여 품질 계획서 개정.
출처 : 대성공업

35. 공정관리 핵심포인트
 탈가스 처리 및 감압응고법
 개재물 제거 및 K-Mold법
 알루미늄 합금의 특성
 주조조건(주조이론)
 검사기준
 설비성능
 공정 F/Proof

36.  Ingot 제작 요소
 Recycling
폐차장
알루미늄 캔
회전재 및 불량품
알루미늄 용해로
건축 폐기물
오염된 칩 및 드로스
알루미늄 인고트

37.  공정 중 발생한 스크랩

38.  알루미늄 용탕 청정처리 (가스)
1. 탈가스처리
대기중의 수분, 연소가스중의 수분, 내화물중의 수분, 기타 알루미늄합금의
존재수분은 알루미늄과 반응하여 수소가스가 용탕중에 용해된다.
2Aℓ + 3H2O -> Aℓ2O3 + 6H2
이렇게 발생한 가스는 응고중에 기포로 방출, 제품속에 잔류하여 가스기포,
기공으로 발전하므로 이 수소가스를 제거해 주는 작업이 탈가스처리 이다.
탈가스 방법은 Flux 용제를 이용하거나 , 질소가스를 이용한 GBF등이 있다.

39.  탈가스 처리
1atm 하 에서의 온도별 수소 고용도

용탕내 발생기포의 크기와 반응면적과의 관계
기포의 직경
(mm)
기포용적
(㎣)
1
5
10
0.524
64.45
523.6
기포표면적
1ℓ당 기포수
(㎟)
3.14
78.54
314.16
1,908,000
15,280
1,908
1ℓ당 기포의 전체면적
(㎟)
(㎠)
6,000,000
1,200,000
600,000
6
1.2
0.6

40.  감압응고법
 용탕 중의 가스량 측정 - 감압 응고법
- 조작이 간단하고 단순하여 용탕 중의 가스량 평가에 많이 이용됨
- 100g내외의 시료채취 후 감압용기에 넣어 감압 응고시키면서 응고 중 기포상황의 관찰
- 표준시료와의 비중을 비교, 시료 단면의 기포 분포 및 크기로 부터 가스량을 측정
시료 채취 컵과 채취한 시편
감압응고장치
기포분포_ GBF 처리 전
기포분포_ GBF 처리 후

41. 감압응고 조건 시험 (@700℃ by Flux)
1) 즉시 가압 Sample
20초후 70Mpa 도달
170초후 수소
팽창시작
250초 까지 팽창후
응고
1) 30초 지연후 가압
Sample
20초후 70Mpa 도달
150초후 수소
팽창시작
220초 까지 팽창후
응고
1) 1분 지연후 가압
Sample
15초후 70Mpa 도달
100초후 수소
팽창시작
150초 까지 팽창후
응고
※경북크랑크 자료

42. 감압응고 조건 시험 (@700℃ by GBF) – 진정시간에 따른 기포량 분석
※ Flux보다 GBF가 탈가스 효과가 우수하며, 최소 30분 정도의 진정시간 필수 (세동산업 자료)

43.  알루미늄 용탕 청정처리(개재물 및 이물질)
2. Dross 처리
용탕중에는 산화물,질화물등의 개재물이 존재하며 이는 주조성의 악화,
기계적성질의 저하, 표면처리 결함등으로 소재에서 나타난다.
드로스처리의 방법으로는
(1) 불활성가스 혹은 할로겐계 가스 주입에 의한 드로스의 부상분리
(2) 플럭스처리에 의한 방법
(3) 필터등을 사용한 용탕여과 방법 등이 있다.
드로스 처리는 용탕 내의 개재물의 제거는 물론, 부유물과 용탕의 분리
를 촉진시켜 알루미늄 용탕의 회수율을 향상시키는 데 에도 목적이 있다.
드로스처리 공정중 가장 중요한 것은 용탕과의 충분한 교반이며 용재는
항상 건조되어있어야 한다.

44.  K-Mold법
 개재물 측정 – 파단면 관찰법(K_mold)
-
K-mold시험 : Al합금 용탕 중에 존재하는 산화물, 기타 개재물의 검출에 사용한다.
→ 단순한 평판을 주조하는 금형(K-mold)에 용탕을 주입햐여 응고 후 망치로 절단하여,
파면상에 존재하는 개재물의 수를 저배율 확대경을 이용하여 측정
K-mold금형
- 개재물의 수는 원칙적으로 형상에 따라
대.소 구분하여 수를 셈
- 관찰된 개재물의 수는?
s/n=K
s : n개의 작은 시편에서 관찰된 개재물의 수
n : 관찰한 작은 시편의 수
K : 1개의 작은 시편 (양측에 2개의 파면)
에서 관찰된 개재물의 수
K-mold 시편
4~5개로 절개
K10VALUE
청정 판정
합격판정
<0.1
매우 우수
OK
A
0.1-0.2
우수
OK
B
0.2-2.0
거의 우수
주조가능(재처리 )
C
1.0-2.0
약간 더러움
재처리
D
2.0-20
더러움
재처리
E
>20.0
매우 더러움
재처리
등급
AA

45.  K-M0ld 작업표준(1)

46.  K-M0ld 작업표준(2)

47.  K-M0ld 도면

48.  다이캐스팅 용 합금
▶ 다이캐스팅용 합금은 Al, Zn, Mg, Cu, Pb, Sn 등이 사용되고 있으나
KS에 규정되어 있는 합금은 다음의 3종류 이다.
(1). Al Alloy (KS기호:ALDC) : 14종 (주로 JIS규격사용_ADC)
(2). Zn Alloy (KS기호:ZNDC) : 2종 (주로 JIS규격사용_ZDC)
(3). Mg Alloy (KS기호:MDC) : 6종 (주로 ASTM규격사용)
▶ 다이캐스팅용 합금으로서 요구되는 특성
(1). 주조성이 좋을 것.
(2). 응고시에 결함 발생이 없을 것 .
(3). 금형에 대한 손상이 적을 것.

49.  Al-Si 상태도
- 아공정(A)
- T0 : 완전히 액체상태
- T1 : α(Al)가 정출하기 시작하여
온도의 저하와 더불어 양이 많아짐
- 공정선 온도: 잔류용액은 α(Al)와 Si
공정으로 변화하고 완전히 고체상태로
되어 실온에서는 α정과 (α+Si)공정의
조직으로 됨
- 과공정(B)
-T0 : 완전히 액체상태
-T1 : 최초의 Si가 정출하고, 온도의
저하에 따라서 초정 Si(최초로 정출한
Si)량이 많아지고, 잔류용액의 조성은
좌측의 액상전에 따라서 Si 농도가
저하함.
- 공정선 온도: 잔류용액은 α와
공정으로 변화하고, 완전히
고체상태로 되어 실온에서는 초정
Si와 (α+Si)공정의 조직으로 됨.

50.  다이캐스팅용 합금 및 용도
용도 – 대량생산, 경량화, 연비향상, 외형고급화 의 목적이 필요한 곳 모두.
(1). 알루미늄 합금 (Aluminum Alloy 비중 2.7)
- 저밀도, 고비강도(강도를 밀도로 나눈 값) → 제품 경량화 효과
- 열전도가 좋고 비자성 → 내식성 우수
- 70%이상은 자동차용이고, 이륜차용, 전기기계, 일반기계 용의 순으로 사용
(2). 마그네슘 합금(Magnesium Alloy 비중 1.74)
- 경량이고, 비강도 (단위 중량당 강도), 절삭가공서, 감쇠능 및 치수 안정성이
우수하며 비자성임
- 소비자가 직접 들고 다니는 전자제품의 케이스로 많이 사용
- 자동차의 경량화에 마그네슘 적용되면서 생산량은 증가하고 있음
(3). 아연 합금(Zinc. Alloy 비중 7.14) * Fe 비중 7.8
- 알루미늄 합금에 비해 용융온도가 낮고, 금형수명이 길고 치수
정도가 좋으며 강도 및 경도가 높으며 도금하기 쉽다.
- 50%이상이 자동차용이고, 이륜차,전기기계, 일반기계용의 순으로 사용

51.  알루미늄 합금의 특성
–
–
–
–
–
–
–
–
–
비중이 철에 비해 약 1/3정도로 가볍다.
대기 중 자연스럽게 산화피막을 형성, 내식성이 우수하다.
가공성이 우수하며 다양한 성형이 가능하다.
양극산화 처리 등 표면처리가 용이하다.
합금에 따라 우수한 강도를 얻을 수 있다.
스크랩의 재생이 용이하여 재생성이 우수하다.
비 자성 이므로 전자기기에 사용이 용이하다.
전기나 열의 전달이 쉽다.
저온에서도 잘 깨어지지 않는다.
비중 : 강(7.8) ＞ Al (2.7) ＞ Mg (1.8)

52.  알루미늄 합금 규격 - 해외

53.  다이캐스팅용알루미늄 합금 규격 – 국내㉿
※ ALDC12종 90%이상 다이캐스팅용 합금으로 널리 사용되고 있음

54.  주물용 알루미늄 합금의 성질
주조성
가공성
내
열
성
내
기
밀
성
충
진
성
수
축
성
가
스
흡
수
절
삭
성
연
마
성
용
접
성
고
온
강
도
내
식
성
AC1A
4
3
3
3
3
2
2
3
2
4
2
1
AC1B
4
3
3
4
3
2
3
3
3
4
2
2
AC2A
2
1
2
1
3
3
3
2
3
3
4
2
AC2B
2
1
2
1
2
3
4
2
3
3
4
2
AC3A
1
2
1
1
2
4
5
2
3
3
5
3
AC4A
2
2
1
1
2
3
3
2
2
3
3
2
AC4B
2
2
1
1
2
3
3
2
2
3
3
2
AC4C
1
1
1
1
2
4
3
1
3
2
3
2
AC4CH
1
1
1
1
2
4
3
1
3
2
3
2
AC4D
1
1
2
1
2
4
3
1
1
2
3
2
AC5A
3
3
3
4
4
1
2
4
1
4
3
1
AC7A
4
4
4
5
5
1
1
4
3
1
1
5
AC7B
4
5
5
5
5
1
1
5
4
1
1
4
구 분
좋은순서 1→5
양
극
산
화
도
금
성

55.  다이캐스팅용 알루미늄 합금의 성질
주조성
가공성
구 분
내
열
성
내
기
밀
성
충
진
성
내
소
착
성
절
삭
성
연
마
성
내
식
성
고
온
강
도
전
기
도
금
성
양
극
산
화
처
리
성
화
성
피
막
처
리
성
ADC1
1
1
1
1
3
3
3
3
3
4
3
ADC3
1
2
3
2
2
2
3
2
2
3
3
ADC5
5
5
5
5
1
1
1
4
5
1
1
ADC6
5
5
5
5
1
1
1
4
5
1
1
ADC10
1
2
2
1
2
2
4
2
1
4
4
ADC10Z
1
2
2
1
2
2
4
2
1
4
4
ADC12
1
2
2
1
2
2
4
2
1
4
4
ADC12Z
1
2
2
1
2
2
4
2
1
4
4
ADC14
3
3
1
3
5
5
5
1
3
5
5
좋은순서 1→5

56.  알루미늄 합금원소의 영향
원소
Si
Cu
Mg
-
원소의 영향
유동성을 좋게 하고 얇은 주물의 생산에 적합한 원소이다
외부수축 및 열간 취성을 감소시키며 열팽창계수를 적게한다.
용접성은 개선하지만 절삭성은 나빠지며 강도를 증가시킨다.
열처리 유, 무에 관계없이 강도, 경도를 증가.
내부수축을 감소시키며 절삭성을 개선한다.
유동성을 나쁘게 하고, 열간 취성을 일으키기 쉽다.
0.3~1.0% 함유시 내식성이 나빠지며 1.1% 이상시 경도향상이 현저하다.
Si와 공존하면 열처리에 의해 Mg2Si가 석출되어 강도 향상이 현저하다
Mg 단독으로도 강도와 신율이 증가한다
내식성, 절삭성은 향상되지만 드로스가 생기기 쉬워 유동성이 나빠진다
Ti
- 결정립 미세화를 위해 0.05~0.2% 첨가하며 보론(B)이 공존하면 미세화효과가 크다.
- 기계적 성질, 특히 신율을 개선하며 열전도성이 나빠진다.
Fe
- 금형 소착 및 제품 긁힘 개선원소로 유효
- 미세한 침상정의 Al3Fe로써 정출
- Al-Fe-Si로써 정출하므로 과잉의 Fe는 강도저하의 원인
Mn
-
소량이면 고용되어 강도를 향상시킨다.
Fe의 출입에 의한 악영향을 개선하고 소착을 감소시킨다.
Al-Mg계에서는 내식성 향상 원소로 사용
ALDC 6종에서는 Fe에 의한 내식성 저하 억제원소로 첨가
Al-Si-Cu계에서는 Fe와 같이 Al-Si-Fe-Mn 금속간 화합물 생성하여 절삭성이 저하

57.  알루미늄 합금원소의 영향
원소
원소의
영향
Ni
- 고온에서 기계적 성질을 개선하지만, 다이캐스트의 경우 큰 장점이 없다.
Zn
- 열간취성과 내식성을 저하시킨다. ADC7(KS)에서 1%까지 허용되고 있으며 2.5%까지
기계적 성질과 내식성에 악영향을 주지 않고 절삭성을 향상시킨다..
P
Cr, V
- 과공정 Al-Si계 합금에서는 초정 Si의 미세화에 유효
- 소량에서는 거의 영향이 없으나 양이 많아지면 금속간 화합물 생성 → 절삭성 저하
- 재생지금에 함유되며 Sn은 ADC7, ADC8(KS)에서 0.3%이하로 규정되어 있지만
Pb,Sn
Pb는 규정되어 있지 않다
- Sn이 0.3% 함유 되었을 때 Mg을 첨가하지 않으면 열간취성을 일으키기 쉽다

58. 주조이론

59.  Aℓ 주조의 원리
1) 사출력과 주조압력의 관계
◈
파스칼의 원리
– 밀폐된 용기내에서 정지하고 있는
유체의 일부에 가해진 압력은
유체의 모든 부분에 전달되고
방향에 관계없이 동일하다
F0 F
P

A0
A

60.  Aℓ 주조의 원리
2) 사출속도와 게이트속도와의 관계
◈ 베르누이의 정리
– 흐르는 유체의 량은 항상 일정하다
A
v
v0
A0
Q  A0V 0  AV

61.  주조조건 설정 요소












형체력 : 650톤
Acc 압력 Pa = 107Kg/㎠
사출실린더 단면적 Ac = 165㎠(Ø145mm)
증압실린더 단면적 Ai = 415㎠ (Ø230mm)
Tip단면적 At = 50㎠ (Ø80mm)
주입(주조)중량 Wc = 2,750g
충진중량 Wf = 1,465+200=1,665g (제품+O/F)
제품두께 Tm = 4mm
Gate 단면적 Ag = 2.5㎠
투영면적 A = 609㎠
공타 Stroke L =543 mm
알루미늄 비중 R = 2.6g/㎤

62.  주조압력
 주조압력 =
증압실린더 단면적
Tip단면적
×Acc압력×0.9
 승압시간 = 0.01×제품두께(Tm)×제품두께(Tm)
 사출력(Force) = 주조압력(Pressure)×투영면적(Area)
사출력
 금형한계 주조압력 =
투영면적
형체력
사출력
형체력 > 사출력
 형체력(F) = 3.14d2 E
•
•
•
•
△L
L
d : Tie-bar직경
L : Tie-bar길이
△L : : Tie-bar 늘어난 길이
E : Tie-bar 재료의 Young율
Acc압력 조정범위
9.5MPa ~ 13.5MPa

63.  사출속도
 Sleeve 충진율 =
 저속사출속도 =
주입중량
Tip 단면적×공타 Stroke×용탕 비중
×100
0.7 × Tip 경
Sleeve 충진율
(ㅇ) 적절한 저속속도
 충전시간 = 0.01×제품두께×제품두께
 고속사출속도 =
주입중량 (제품+Overflow)
(X) 너무 빠른 저속속도
Tip 단면적×충전시간×용탕비중
2
 금형한계속도
 Gate속도 =
 고속구간 =
= 550 ×
Tip단면적
Gate단면적
(Gate단면적) ×사출실린더단면적×Acc압력(MPa)×10
(Tip 단면적)
× 고속사출속도
3
Gate속도는 40~60m/s가 적당
충전중량 (제품+O/F)
+1cm
Tip 단면적×용탕 비중
공타Stroke
Sleeve 충진율은 20~50%가 적당

64.  주조조건 검증 사례
 게이트 속도 검증
R-Eng.
1. SLEEVE 직경 :
2. SLEEVE 단면적 :
3. 고속 속도 :
4. GATE 단면적 :
5. GATE 속도 :
U-Eng.
7.0 cm
2
38.5 cm
PU
6.0 cm
2
28.3 cm
TQ
7.0 cm
2
38.5 cm
7.0 cm
38.5 cm2
350.0 cm/sec
450.0 cm/sec
300.0 cm/sec
300.0 cm/sec
4.0 cm2
1.0 cm2
1.2 cm2
2.5 cm2
9621.1 cm/sec
4655.4 cm/sec
3367.4 cm/sec
12723.5 cm/sec
33.7
Gate수
127.2
96.2
46.6
2
1
1
2

65. 주조기 타이바 인장력 측정 사례

66. 검사기준서
 일반 사례
 모범 사례

67.  품질 기준 사례
 사례1
• 모호한 품질기준 – “유해한 버나 결함 없을 것”
 사례2
• 비현실적인 품질 기준
- 검증된 근거에 의한 규격인지 의심될 정도
로 과도한 안전율을 적용
 사례3
• 품질협정이 무시되고 임의로 추가 되고 강화되는 품질기준
 사례4
• 과도한 외관품질
- 사상흔적 / Flow Mark /미세한 찍힘/ 쇼트브라스트 색상 등

68.  사례4
• 과도한 외관품질
- 사상흔적 / Flow Mark /미세한 찍힘/ 쇼트브라스트 색상 등
 사례5
• 공정은 삭제 요구하고 품질은 배가
- 쇼트브라스트 삭제요구 (가격인하 유도)
 사례6
• 눈높이 불일치
- 완성차/ 1차사 /가공업체 의 순서로 검사기준 가혹
기준 미준수 관행이 원인 !!!

69.  모범사례1

72. 핵심공정F/Proof 설명

73. 2,3차 협력사 핵심공정 F/PROOF 추진
순
개정일
내용
1 ‘12.12월 • 초도 제정
• 1차 개정
2 ‘13. 7월
-검사결과 전산저장 구체화
3
4
5
‘13. 7. 4
구매본부

74. 표준
F/P
전산
▣ 다이캐스팅 핵심항목 표준화 및 F/PROOF 추진
주요공정 조건 표준화
핵심관리 항목 F/PROOF
검사결과 전산이력관리
다이캐스팅 제조공정
1
수입검사
2
용해★
3
다이캐스팅
★
4
사상
5
쇼트
6
★
핵심공정
검 사★
필수항목 현황
공정
핵심항목
1. 용탕 성분 분석 및 전산기록
- 성분 분석, 청정도 관리, 탈가스 및 기포관리, 검사결과 전산관리
비고
전산
용해
(2항목)
2. 용해로 조건관리 F/PROOF. 온도 경보장치
- 용해온도, 출탕온도, 로청소주기. 보온로 확보
다이캐스팅
(1항목)
검사
(1항목)
3. 다이캐스팅 조건관리 표준화
- 금형조건관리, 냉각수/이형제관리, 진공도 F/PROOF
4. 최종 완성품 검사 및 전산 기록
- 비파괴검사(X-RAY), 절단면 확대경검사, 내시경검사
F/P
표준
전산

75. ▣ 다이캐스팅 핵심항목 표준화 및 F/PROOF 추진
2 용해로 조건 관리 F/PROOF
1 용탕 성분분석 및 전산기록
■ 용탕 성분분석 주기적 실시 및 전산관리, 성분분석기 보유 권장
청정도 관리(K-Mold법), 탈가스 검사 및 기포검사(감압응고법)
구분
내
용
성분
■ 재질별/품목별 용해로 온도, 출탕온도, 용탕주입시간,
로청소 주기 설정 및 준수여부
- 용해로 보온로 (턴테이블로) 확보
비고
• 주조 장비별 용해 보온로
용탕 시편 체취후 분석 실시
1회/일
• 성분분석결과 및 K-Mold
결과 전산 기록 관리
성분분석기
다이캐스팅
구분
용해
온도
내
용
비고
• ADC12종 용해온도
: 710 ± 10℃
온도 이상시 경보장치
이상발생시
경보장치
• K-Mold법
청정도
개재물
용탕을 두께 5mm 정도의
틀에 부어 내부이물질 여부확인
1회/일
출탕
온도
• ADC12종 출탕온도
: 650 ± 10℃
출탕온도
K-Mold법
• 감압응고법
탈가스
및
기포검사
용탕 탈가스 처리후 시편채취
용탕내 수소가스량 검사 및
시편절단후 내부기포를 판정표
와 비교검사
감압응고법
1회/일
로청소
주기
• 용해로벽 DROSS 처리
(도가니식)
용해로
＊상기 내용은 작성사례이며, 라인 사정 및 제품 SPEC에 맞게 관리 필요
1회/SHIFT

76. ▣ 다이캐스팅 핵심항목 표준화 및 F/PROOF 추진
4
3 다이캐스팅 조건관리 표준화
■ 금형예열, 형개시간, 진공도, 냉각수, 이형제 관리기준 설정
및 준수, 진공도 Fool Proof 장치
구분
내 용
금형
예열
최종 완성품 검사 및 전산 기록
■ 검사항목 (외관, 치수, 내부기포, 수축상태 등) 설정 및
검사결과 전산 이력관리
- 비파괴검사기(X-RAY) 보유상태, 미보유시 절단면 확대경 /현미경검사
비고
• 작업표준서 기준으로 금형예열
주조
-예) 고속 5Shot, 저속20Shot 작업일보
금형
온도
• 금형예열후 제품육안확인
• 7.0±1.0sec
주조
작업일보
• 하절기:30±10℃
• 동절기:20±10℃
구분
설비점검
Check
Sheet
작업조건 전산관리
냉각수
(설비)
냉각수 온도
• 혼합비율 : 물70 : 이형제1
• 이송압력 : 4~7 kg/㎠
이형제
이형제 압력
이형제
일상
점검표
내 용
비파괴
검사
주조작업
Check
Sheet
형개
시간
다이캐스팅
비고
• 수축공, 두께
• 내부기포 검사
5EA/Lot
• 깊은홀 내부결함 검사
5EA/Lot
• 수축공, 두께
• 내부기포 검사
- Ø0.1~0.8 3EA이하
5EA/Lot
X-RAY검사기
외관
및
내부홀
내시경
절단
검사
절단면 확대경 검사
진공도
F/Proof
• 350~450mBar
주조
작업일보
진공도 이상시 경보장치
＊상기 내용은 작성사례이며, 라인 사정 및 제품 SPEC에 맞게 관리 필요
• 비파괴검사 및 절단검사 중 택일 실시