반고체 금속 주조

Semi-solid metal casting

반고체 금속 주물(SSM)은 다이 주물의 거의 순 형태 변형이다.[1] 이 공정은 오늘날 알루미늄, 구리,[2] 마그네슘과 같은 비철 금속과 함께 사용되지만, 현재 적합한 다이 재료가 없는 고온 합금으로도 사용할 수 있다. 그 과정은 주조와 단조의 장점을 결합한다. 이 과정은 유체 특성 thixotropy의 이름을 따서 명명되는데, 이것이 이 과정을 가능하게 하는 현상이다. 간단히 말해서, 치환성 액체는 자르면 흐르지만 서 있을 때는 두꺼워진다.[3] 이런 유형의 공정에 대한 가능성은 1970년대 초에 처음으로 인정되었다.[3] 세 가지 다른 과정이 있다: thixocasting, rheocasting, thixomolding. 사마(SIMA)는 고온 및 저온 작업을 이용하여 틱스코스팅을 위한 알루미늄 합금을 준비하기 위한 전문 공정을 말한다.

SSM은 금속을 리퀴더스와 솔리더스 온도 사이에 놓는 온도에서 수행된다. 이상적으로는 금속이 30~65% 고체여야 한다. 반고체 혼합물은 점도가 낮아야 사용할 수 있으며, 이 점도가 낮은 재료에 도달하려면 액체 상으로 둘러싸인 구상 원주가 필요하다.[2] 가능한 온도 범위는 재료에 따라 달라지며 알루미늄 합금의 경우 50 °C까지 될 수 있지만, 좁은 용해 범위 구리 합금의 경우 10분의 몇 도만 될 수 있다.[4]

반고체 주물은 일반적으로 고급 용도에 사용된다. 알루미늄 합금의 경우 일반적인 부품은 구조 의료 및 항공우주 부품, 압력 함유 부품, 방어 부품, 엔진 마운트, 공기 매니폴드 센서 하니스, 엔진 블록 및 오일 펌프 필터 하우징을 포함한다.[5]

과정

반고체 주물을 제작하는 데는 여러 가지 기법이 있다. 알루미늄 합금의 경우, 보다 일반적인 공정은 티소캐스팅과 레어캐스팅이다.

마그네슘 합금으로 가장 흔한 과정은 성형이다.[6]

티소캐스팅

티소캐스팅은 비엔드리트 마이크로 구조의 프리캐스트 빌렛을 활용하는데, 이 빌렛은 일반적으로 막대가 주조될 때 용융을 힘차게 저어 생산된다. 유도 가열은 일반적으로 빌렛을 반고체 온도 범위로 다시 가열하는 데 사용되며, 다이 주물 기계는 반고체 물질을 경화된 강철 다이에 주입하는 데 사용된다. 티소캐스팅은 북미, 유럽, 아시아에서 상업적으로 행해지고 있다. 티소캐스팅은 단조나 롤링 스톡을 만들기 위해 고용된 동일한 이상적인 연속 가공 조건에서 제조된 프리캐스트 빌렛을 사용함으로써 발생하는 제품 일관성 때문에 극도로 고품질 부품을 생산할 수 있는 능력을 가지고 있다.[7] 사내 자기유체역학 연속주조 기능을 갖춘 시설은 사내 수익률 100%를 재활용할 수 있지만 반드시 사용해야 하는 특수빌렛 때문에 비용이 많이 든다는 것이 주요 단점이다. 그 밖의 단점으로는 합금의 수가 제한되어 있으며, 사내 자석유동성 주조 능력 스크랩이 없는 설비의 경우 직접 재사용할 수 없다.[8]

레오카스팅

빌렛을 다시 가열하는 티소캐스팅과 달리, 레오캐스팅은 일반적인 다이 캐스팅 용해로에서 생산되는 용해된 금속으로부터 반고체 슬러리를 개발한다.[7] 이는 티소캐스팅에 비해 큰 장점이 있는데, 이는 전형적인 다이 캐스팅 합금의 형태로 공급 원료가 덜 비싸고 직접적인 재활용이 가능하기 때문이다.[8] 그러나, Rheocasting은 또한 초기 급증한 활동 후에 Rheocasting을 통해 거의 재료가 처리되지 않는 프로세스 제어 문제를 야기한다.

티소몰딩

마그네슘 합금의 경우, 티소몰딩은 사출 성형과 유사한 기계를 사용한다. 한 단계 공정에서 실온 마그네슘 합금 칩은 용적 피더를 통해 가열된 배럴의 뒷부분으로 공급된다. 배럴은 아르곤 대기 아래 유지되어 마그네슘 칩의 산화를 방지한다. 배럴 안에 위치한 스크류 컨베이어는 마그네슘 칩이 반고체 온도 범위로 가열될 때 앞으로 공급한다. 나사 회전은 반고체 주조에 필요한 입상 구조를 생성하는 데 필요한 피복력을 제공한다. 슬러리가 충분히 쌓이면 나사가 앞으로 이동하여 슬러리를 강철 다이(Die)에 주입한다.[9]

스트레인 유도 용해 활성화(SIMA)

사마법에서는 먼저 재료를 SMM 온도로 가열한다. 고형분 온도에 가까워질수록 곡물이 재분해되어 미세한 곡물 구조를 형성한다. 솔리더스 온도가 통과되면 곡물 경계가 녹아 SSM 미세구조를 형성한다. 이 방법이 작동하려면 재료를 압출하거나 반강화 상태로 냉간 압연해야 한다. 이 방법은 37mm(1.5인치)보다 작은 막대 직경으로 크기가 제한된다. 이 때문에 더 작은 부품만 주조할 수 있다.[10]

이점

반고체 주조물의 장점은 다음과 같다.[11]

  • 복잡한 부품 생산 순 형태
  • 다공성 없음
  • 수축 감소
  • 우수한 기계적 성능
  • 압력 조임성
  • 엄격한 공차
  • 얇은 벽
  • 열처리 가능(T4/T5/T6)
  • 표면 마감 양호

높은 통합 압력은 높은 무결성 부품을 생산하기 위해 사용되며 다이캐스트 반고체 금속에 필요한 온도는 일반 주조물보다 낮으며, 일반적인 공구 강철 재료는 일반적으로 생산 용도에 사용된다. 적절한 고온 다이의 재료가 부족하기 때문에 공구강이나 스텔라이트와 같은 높은 용해점 금속의 주물은 실험 용도에만 제한된다. 다른 장점으로는 자동화 용이성, 일관성, 다이 주조율과 같거나 더 나은 생산률, 공기 유입 없음, 낮은 수축률, 균일한 미세구조 등이 있다.[3]

단점들

생산 설비는 공정 조건에 대한 높은 수준의 통제가 필요하지만, 표준 다이 캐스팅 기계는 최종 주입 압력이 높고 주입 속도가 낮지만 생산에 매우 적합하다. 티소캐스트 스크랩 판매는 비용이 많이 들 수 있지만, 현장 자석-유체역학 연속 주조 기능을 갖춘 시설은 사내 자재 반품을 완전히 재활용할 수 있다. 티소트로피(반고체 상태)는 물리적 또는 rhherological의 의미에서 중간 상태이기 때문에, 이 과정은 작은 열 손실은 부분 고체의 미세한 변화만 일으키기 때문에 주위 온도에 상대적으로 무감각하다. 생산 설비는 공정 조건에 대한 높은 수준의 통제가 필요하지만, 표준 다이 캐스팅 기계는 최종 주입 압력이 높고 주입 속도가 낮지만 생산에 매우 적합하다.

참고 항목

참조

메모들

  1. ^ "Welcome to MyNADCA!". diecasting.org. Retrieved 2015-08-20.
  2. ^ a b 영, 페이지 1.
  3. ^ a b c Lowe, Anthony; Ridgway, Keith; Atkinson, Helen (September 1999), "Thixoforming", Materials World, 7 (9): 541–543.
  4. ^ Vinarcik, Edward J. (2003), High integrity die casting processes, vol. 1, Wiley-IEEE, pp. 91–101, ISBN 978-0-471-20131-1.
  5. ^ P. 카프라노스, 10번 인터. Conf. 독일 아헨과 벨기에 리게, 2008년 합금 및 합성물의 반고체 처리
  6. ^ S. LeBeau & R 데커, Proc. 5 inter. "Thixomolded Magenium Alloys의 마이크로 구조 설계" Conf. 골든, 콜로라도, 1998년 합금 및 합성물의 반고체 처리
  7. ^ a b 스티븐 P. 중간자, 알루미늄 합금의 반고체 주조: 업데이트, 다이 캐스팅 엔지니어, 2008년 9월
  8. ^ a b John L., Jorstad (September 2006), "Aluminum Future Technology in Die Casting", Die Casting Engineering: 18–25, archived from the original (PDF) on 2010-12-11.
  9. ^ 스티븐 P. Midson, Robert K. Kilbert, Stephen E. Le Beau & Raymond Decker, "구조적 용도에 사용되는 마그네슘 티소몰드 반고체 성분 생산 지침", Proc. 8월 8일 인터. Conf. 리마솔, 키프로스, 2004년 합금 및 합성물의 반고체 처리
  10. ^ 영, 페이지 2
  11. ^ 스티븐 P. Midson, NADCA Semi-Solid & Substee Casting Conference, 1996년, 일리노이 주 로즈몬트 주물 회의

참고 문헌 목록

외부 링크