고생산성 대응을 위한 고진공 다이캐스팅 멀티캐비티 공법에 대한 연구

본 연구에서는 하나의 금형에 여러 부품을 배치하는 멀티 캐비티 방식을 통해 알루미늄 고진공 다이캐스팅 자동차 차체 부품의 생산성을 향상시키는 것을 목표로 합니다. 사출성형법은 용융된 알루미늄을 금형에 고속, 고압으로 주입하여 제품을 성형하는 방법이다. 용탕의 거동으로 인한 기포의 절연, 응고에 의해 수축하게 하는 기공 등 제품 내부의 결함을 유발할 수 있는 기계적 특성이 높습니다. 필요한 자동차 차체 부품에 적용하기 위해서는 금형 내에 진공을 형성하여 기포를 최소화할 수 있는 고진공 공법이 일반적으로 사용됩니다. 그러나 설비 투자 및 공정 관리 비용이 증가함에 따라 본 연구에서는 멀티 캐비티 방식을 사용하여 높은 생산량을 통한 사출 성형 제품의 원가 절감을 목표로 하고 있다. 자동차 산업은 전통적으로 파워트레인(엔진/변속기) 부품에 알루미늄 소재를 적극적으로 적용해 경량화를 추구해왔으나, 최근 전기차 시대의 급격한 변화에 따라 다양한 차체 부품에 알루미늄 다이캐스팅 공법이 적용되고 있다. 확장하다.

특히 차체 부품은 다른 부품과 조립되기 때문에 높은 기계적 성질을 요구하므로 차체 부품에 다이캐스팅 방식을 사용하려면 제품 내부의 기포를 관리하는 것이 중요하며 이를 위해 기본적으로 고진공 방식을 사용합니다. . 그러나 진공 장비 및 고진공 금형으로 인한 투자비 증가와 공정 관리의 어려움으로 인해 고진공 다이캐스팅 부품의 생산 비용이 증가하므로 본 연구에서는 여러 개의 제품을 하나의 제품에 삽입하는 멀티 캐비티 방식을 사용하였다. 곰팡이. 고진공 압주조로 차체 부품을 생산하는 목적으로 자동차 부품의 압주조 비용을 절감하는 것이 목적입니다. 멀티캐비티 다이캐스팅 방식으로 제작된 제품은 각 캐비티에 용융알루미늄을 주입하는 과정에서 작은 시간차로 인한 충진 패턴의 변화로 인해 제품 품질에 차이가 발생합니다.

본론

이론적 배경 및 시험조건

고압주조 정의

고압주조 원리

고진공 공법 특징

주조 장비의 용량은 투영 면적과 주조 압력에 따라 결정됩니다. 국내 주조공장의 인프라를 고려하여 최대 생산능력을 갖춘 3,500톤 주조기에 대한 캐비티 수를 검토하였습니다. 그러나 정확한 투영면적은 금형계획 설계가 완료된 후에야 산출할 수 있으므로 검토단계에서 금형계획의 투영면적은 제품의 투영면적과 제품의 개수에 비례한다고 가정하였다. 아래 식을 통해 Void를 확인하였다.

연구 방법 및 시험결과

경계 조건 설정

수평가지형 주조법은 캐비티 배열을 부채꼴 모양으로 배열해야 하기 때문에 금형 크기가 커지는 단점이 있었지만, 캐비티별로 충전 시간을 조율하는 데에는 유리한 방법이었다. 또한, 주 유로가 분기된 후 캐비티까지의 충진 유동 거리가 짧기 때문에 산화 트랩 관리 측면에서 훨씬 유리한 조건임을 확인하였다. 일부 산화개재물은 좌측과 우측 외측의 공동에 집중되는 경향이 있으나, 이는 주조방법을 재설계함으로써 충분히 개선될 수 있다고 생각된다.

또한 진공, 용탕 관리 등 공정조건 관리로 충분히 관리할 수 있는 영역이기 때문에 충진율과 산화비교에 유리한 수평분기형의 기본 개념을 바탕으로 추가적인 주조해석을 수행하였다. 포함. 범주 주조 방법 A 주조 방법 B 주조 방법 C. 각 캐비티에 대한 진입점의 충전 속도. 구분 주조방법 D 주조방법 E. 각 캐비티 입구의 충진율.

수평분기형 주조법의 좌우 최외각에 위치한 공동에 산화개재물이 집중되는 경향을 개선하기 위해 용탕 충전 패턴을 확인하였다. 이러한 현상은 포집된 공기가 제품의 측벽으로 흘러가는 것을 의미하므로 충전영역별 속도벡터를 분석하여 공기포집의 이상영역을 파악하였다. 이 중 [그림 15]와 같이 메인런너의 분기영역에서 속도벡터의 유동저항을 확인하였으며, 용탕의 원활한 충진을 위해 추가적인 주조해석을 수행하였다.

메인런너의 분기부에서 발생하는 비정상적인 공기포획을 개선하기 위해 [그림 16]과 같이 주조방법을 수정하여 설계하였다. 외부 캐비티의 충진율 편차를 해결하기 위해 A-A 단면과 B-B 단면이 분기되는 런너 단면의 분기 중심과 단면의 모양이 변경되도록 설계되었습니다. 주조법 변경 후의 주런너 속도 벡터 분석.

4캐비티 제품 내 산화 개재물을 평가하기 위해 인장시험을 실시하여 기계적 특성을 확인하였다. 본 연구에서는 멀티캐비티 고진공 다이캐스팅 공법에서 캐비티별 품질편차를 줄이기 위한 방안을 집중적으로 검토하였다. 다양한 주조방법의 설계와 주조해석, 실제 평가를 통해 다음과 같은 결론을 얻었다.

주조결함 분석

기계적 물성치 분석

결론

34;Theoretical and experimental studies on the casting of large die-type parts made of lamellar graphite gray irons using the technology of polystyrene molds pouring from two injection cups." Modeling and Simulation in Engineering. 34;Finite Element Analysis of Semi-Solid Injection Molding Technology of magnesium alloy hook based on any casting." Proceedings of the 2012 International Conference on Computer Application and System Modeling. 34;Optimization of Die Casting of Aluminum Alloy Automotive Exhaust Pipes by Numerical Simulation.” Materials Science Forum.