다이캐스팅은 대량 생산되는 금속 부품에 생산성, 정밀도 및 표면 품질을 제공하지만, 성공 여부는 압력 하에서 급속한 충진 및 응고의 물리적 원리를 고려한 부품 설계에 크게 좌우됩니다. 벽 두께의 불균형, 날카로운 모서리, 과도한 질량 집중 또는 지나치게 엄격한 공차와 같은 잘못된 설계는 충진 불량, 기공, 수축, 변형, 균열 및 금형의 조기 마모를 초래하여 비용과 불량률을 증가시킵니다. 초기 설계 단계부터 이러한 권장 사항을 준수하면 결함 없는 주조품, 최상의 기계적 성능을 확보하고 기능성과 제조 용이성 간의 가장 비용 효율적인 균형을 달성할 수 있습니다.
벽 두께
다이캐스팅 부품의 벽 두께가 너무 얇으면 성형 과정에서 충전이 어렵습니다. 다이 캐스팅벽 두께가 너무 두꺼우면 내부 결정립이 거칠어져 수축 기포나 다공성 등의 결함이 발생하기 쉽습니다. 또한, 표면에 수축 자국이 생겨 다이캐스팅 부품의 기계적 특성이 저하될 수 있습니다. 벽이 얇은 부품은 밀도가 높아 강도와 내압성이 상대적으로 향상됩니다. 하지만 벽이 지나치게 두꺼우면 부품 무게가 증가하고 금속 소모량이 늘어나 비용이 증가합니다. 일반적으로 다이캐스팅 부품의 벽 두께는 5mm를 넘지 않아야 합니다.
알루미늄, 마그네슘 및 아연 합금의 벽 두께 (단위: mm)
| 벽면적 (cm²) | 알루미늄 및 마그네슘 합금 | 아연 합금 |
| 최저한의 | 추천 | |
| ≤ 25 | 0.8 | 2.0 |
| 25-100 | 1.2 | 2.5 |
| 100-500 | 1.8 | 3.0 |
| > 500 | 2.5 | 3.5 |
부품의 특정 부위가 지나치게 두꺼운 경우, 전체적으로 균일한 벽 두께를 얻기 위해 내부를 비워내는 설계를 사용해야 합니다. 이 방법은 두꺼운 부위의 수축 결함을 방지하는 동시에 부품 무게를 줄입니다.
두께 변화 시 매끄러운 전환
다이캐스팅 부품의 각 단면 벽 두께는 균일하거나 가능한 한 균일해야 합니다. 기능적 또는 기타 요구 사항으로 인해 완전한 균일성이 불가능한 경우, 두꺼운 부분과 얇은 부분의 비율은 3:1을 초과해서는 안 됩니다. 급격한 두께 변화를 피하기 위해 점진적인 전환(테이퍼 또는 곡률 반경)을 도입해야 합니다. 그렇지 않으면 용융 금속의 흐름이 저해되어 유동 자국이나 냉간 폐쇄가 발생할 수 있습니다. 또한, 두꺼운 부분과 얇은 부분의 응고 시간이 다르면 내부 응력이 불균일해져 균열이나 변형이 발생할 수 있습니다. 두께 변화가 급격한 경우에는 부드러운 전환을 위해 테이퍼 또는 곡률 반경을 추가하는 것이 좋습니다.
위 그림에서 디자인 #a는 최악의 디자인이고, 디자인 #d는 최고의 디자인입니다.
최소 구멍 수
알루미늄, 마그네슘, 아연 합금의 최소 구멍 직경 및 최대 구멍 깊이 (단위: mm)
구멍의 크기가 표에 제시된 값보다 작거나 깊더라도 다이캐스팅 과정에서 부분적으로 (파일럿 마크로) 형성한 후 기계 가공으로 마무리할 수 있지만, 이로 인해 부품 비용이 증가합니다.
금형이 고온의 용융 금속으로 인한 충격과 심각한 열 응력을 견딜 수 있도록 충분한 강도를 확보하려면 구멍 사이의 거리, 구멍과 홈 사이의 거리, 그리고 구멍과 모서리 사이의 거리도 고려해야 합니다.
| / | 구멍의 최소 직경 | 구멍의 깊이: 지름(d)의 곱 | ||||
| 자재 | 추천 | 실행할 수 있는 | 비관통형 구멍 | 비관통형 구멍 | 구멍을 통해 | 구멍을 통해 |
| / | / | / | d >5 | d <5 | d >5 | d <5 |
| 알루미늄 합금 | 2.5 | 2.0 | 4 | 3 | 8 | 6 |
| 마그네슘 합금 | 2.0 | 1.5 | 5 | 4 | 10 | 8 |
| 아연 합금 | 1.5 | 0.8 | 6 | 4 | 12 | 8 |
너무 얇은 단면을 피하세요
얇은 금형 단면은 강도가 낮아 고온에서 변형, 굽힘 또는 파손되기 쉽습니다.
갈비 살
리브는 주로 부품의 강도를 향상시키고 변형을 방지하며, 부차적으로 용융 금속의 흐름을 원활하게 하는 데 사용됩니다. 권장 리브 치수는 아래 표에 나와 있습니다.
권장 리브 치수표 (단위: mm)
| 항목 | 권장 치수 |
| 부품 벽 두께 | - |
| 뿌리 두께 t | t = (0.6 ~ 1) × T |
| 높이 H | H ≤ 5T |
| 필렛 반경 R | t ≤ R ≤ 1.25t |
| 드래프트 각도 α | α = 1° ~ 3° |
- 평평한 판형 디자인은 피하고, 보강재를 추가하여 부품 강도를 향상시키십시오.
- 리브는 용융 금속의 흐름을 돕는 역할을 하며, 리브의 방향은 금속의 흐름 방향과 일치해야 합니다.
- 갈비뼈의 위치는 적절하고, 대칭적이며, 고르게 분포되어야 합니다.
- 갈비뼈 접합부에 과도한 두께 증가가 발생하지 않도록 하십시오.
기울기 각도
세 가지 일반적인 다이캐스팅 합금과 금형 사이의 접착 경향이 다르기 때문에 일반적인 드래프트 각도는 다음과 같습니다.
- 알루미늄 합금: 접착력 최고 → 내부 드래프트 일반적으로 1°
- 마그네슘 합금: 알루미늄보다 접착력이 약간 낮음 → 내부 경사각은 일반적으로 0.75°
- 아연 합금: 접착력이 가장 낮음 → 내부 경사각은 일반적으로 0.5°
외부 드래프트 각도는 내부 드래프트 각도의 두 배가 될 수 있으며, 이는 주조물이 배출 중에 코어 쪽에 유지되도록 하기 위함입니다.
필렛 반경 디자인
외부 모서리가 날카로우면 안 됩니다. 날카로운 외부 모서리는 충전량 부족, 밀도 저하, 강도 저하를 유발할 뿐만 아니라 날카로운 모서리로 인해 안전상의 위험을 초래할 수 있습니다.
- 내부 모서리 필렛 – 내부의 날카로운 모서리를 피하십시오. 벽면과 벽면이 만나는 부분의 필렛 반경은 부품의 성능, 품질 및 금형 수명에 상당한 영향을 미칩니다.
- 용융 금속의 흐름을 개선하고, 난류를 줄이며, 충진 능력을 향상시키고, 가스 배출을 용이하게 합니다.
- 날카로운 모서리는 응력 집중을 유발하여 하중을 받을 때 균열이나 조기 파손으로 이어질 수 있습니다.
도금이 필요한 경우, 필렛은 균일한 코팅을 보장하고 날카로운 모서리 부분에 코팅이 쌓이는 것을 방지합니다.
내부 필렛 반경은 일반적으로 벽 두께와 같습니다. 필렛 반경이 지나치게 크면 수축, 다공성 및 표면 수축 자국이 발생하기 쉬운 국부적으로 두꺼운 부분이 생기므로 주의해야 합니다.
보스
- 돌출부를 벽이나 서로 너무 가깝게 배치하지 마십시오. 돌출부 설계는 균일한 벽 두께 원칙을 따라야 하며, 특정 부위가 과도하게 두꺼워지지 않도록 해야 합니다.
- 보스 높이를 최소화하십시오. 높이가 지나치게 높으면 강도가 약해지고 충전이 어려워집니다.
- 보스 주변에 갈비뼈 모양의 구조물을 추가하세요. 갈비뼈는 보스의 강도를 높이고 채우는 데 도움이 됩니다. 보스가 고립된 형태로 생기는 것은 피해야 합니다.
- 경사진 돌출부를 재설계하여 금형 구조를 단순화하십시오. 경사진 돌출부를 적절히 최적화하면 금형을 단순화하고 비용을 절감할 수 있습니다.
텍스트/문자
- 문자는 부품 표면에서 돌출되어야 합니다. 이렇게 하면 금형 가공 및 유지 보수 비용이 절감됩니다.
- 문자 크기는 용지를 제대로 채울 수 있도록 조정해야 합니다. 최소 문자 너비는 0.25mm, 높이는 약 0.25~0.5mm이며, 경사각은 10°입니다. 일반적으로 측벽에는 문자를 배치하지 않아야 합니다. 측벽에 문자를 배치하면 용지 배출을 방해하는 언더컷이 발생하기 때문입니다.
스레드
- 외부 스레드를 완전히 사용하는 것을 피하십시오.
- 내부 나사산은 직접 캐스팅해서는 안 됩니다.
플래시 및 게이트 제거를 용이하게 합니다
- 부분 벽과 분할선 사이에 예각이 생기지 않도록 하십시오.
- 플래시 제거를 복잡하게 만드는 복잡한 분할선 모양을 피하기 위해 부품 형상을 단순화하십시오.
허용 오차
분할선과 코어 슬라이드는 치수 공차 정확도에 영향을 미칩니다.
기능적 요구사항을 충족한다는 전제 하에, 허용 오차 요구사항을 가능한 한 완화하십시오.
- 더욱 엄격한 공차는 더욱 엄격한 금형 공차를 요구하며 → 금형 비용 증가로 이어진다
- 금형의 수명이 단축됩니다.
- 금형의 잦은 유지보수 및 교체가 필요합니다.
- 치수 검사 빈도 증가 및 불량률 상승 → 부품 비용 증가
가공을 피하려면 공차를 최대한 넉넉하게 설정해야 합니다. 가공을 피하면 부품 비용이 절감됩니다.
치수 정확도를 향상시키기 위해 분할선을 합리적으로 선택하십시오.
- D1과 D2 사이의 동심도가 중요한 경우 → 분할선으로 CC를 선택하십시오.
- D1과 D3 사이의 동심도가 중요한 경우 → 분할선으로 BB를 선택하십시오
- 좌측 또는 우측 끝단의 D1 직경 균일성이 중요한 경우 → 분할선으로 AA를 선택하십시오.
금형 구조 단순화
(1) 내부 언더컷을 피하십시오. 내부 언더컷은 측면 작동 코어 또는 2차 가공을 필요로 하며 이로 인해 금형 또는 부품 비용이 상당히 증가합니다. 내부 언더컷을 제거하는 합리적인 부품 설계는 비용을 절감합니다.
(2) 가능한 한 외부 언더컷을 피하십시오.
(3) 핵심 슬라이드에 방해물이 없도록 하십시오.
(4) 둥근 분할선을 피하십시오. 둥근 분할선은 금형 제조를 복잡하게 하고 반경에서의 강도를 감소시키며 금형 수명을 단축시킵니다.
(5) 금형 구조를 단순화하기 위해 분할선을 현명하게 선택합니다. 분할선은 가능한 한 가장 간단한 금형 구조, 가장 쉬운 가공 및 가장 낮은 비용을 가져오도록 해야 합니다.
CNC 가공
피하 CNC 가공 가능한 한 항상:
- 다이캐스팅은 이미 높은 치수 정확도와 표면 조도를 달성하며, 설계 단계에서 충분한 공차를 두면 가공 작업을 생략할 수 있습니다.
- 표면 피부 다이 캐스팅 서비스 밀도가 높고 단단하기 때문에 기계 가공 과정에서 이 층이 파괴됩니다.
- 가공 후 내부 기공이 노출되어 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.
- 정밀 가공은 부품 비용을 크게 증가시킵니다.
기계 가공이 불가피한 경우, 가공이 용이하도록 부품을 설계하고 가공 면적을 최소화하십시오.
가공 여유를 최대한 작게 유지하십시오. 외피는 밀도가 높지만 내피는 상대적으로 다공성이며 기포나 미세 기공이 발생할 수 있으므로, 밀도가 높은 층을 보존하기 위해 가공 여유를 최소화해야 합니다.
표면 가공 여유 (단면, 단위: mm)
| 가공면의 최대 치수 | ≤ 50 | 50-120 | 120-260 | 260-400 | 400-630 |
| 수당 | 0.3-0.5 | 0.4-0.7 | 0.6-1.0 | 0.8-1.4 | 1.2-1.8 |
구멍 가공 여유 (단면, 단위: mm)
| 구멍 직경 | ≤ 6 | 6-10 | 10-18 | 18-30 | 30-50 | 50-80 |
| 수당 | 0.05 | 0.10 | 0.15 | 0.20 | 0.25 | 0.30 |
생각해 내다:
- 가능한 한 표면 가공을 피하십시오.
- 가공이 필요한 경우, 여유분을 최대한 작게 유지하십시오(일반적으로 0.5~0.8mm 미만).
- 가공 후 내부에 기공이나 느슨한 구조가 노출되어서는 안 되며, 그렇지 않을 경우 강도와 압력 밀폐성이 심각하게 저하됩니다.
