알루미늄 주조 재료 가이드: 합금, 특성 및 다이 캐스팅 선택

재료 블록에 "알루미늄 주조 재료"라고만 쓰여진 도면이 책상 위에 놓입니다. 그 문구는 사양이 아닙니다. 그것은 매우 다른 분야를 가진 카테고리입니다. 대부분의 구매자를 위한 간단한 대답은 다음과 같습니다. 고압 다이 캐스팅의 경우 ADC12 또는 A380이 대부분의 하우징, 브래킷 및 커버 애플리케이션을 해결할 것입니다. 구부리거나, 충격을 흡수하거나, 용접 후 하중을 전달해야 하는 구조 부품의 경우 A356이 더 안전한 출발점입니다. 그 이유는 브랜드 선호도가 아닙니다. 이는 빠른 응고 하에서 각 합금이 거동하는 방식, 얼마나 많은 연성을 제공할 수 있는지, 그리고 이후 기계 가공 및 표면 처리에 드는 비용입니다. 이 가이드는 공정 전에 재료를 선택할 때 나타나는 합금, 선택 논리 및 실수를 안내합니다.

알루미늄 주조 재료 란 무엇입니까?

순수 알루미늄은 실용적인 주조 재료가 아닙니다. 유동성이 낮고 빠르게 산화되며 대부분의 엔지니어링 부품에 비해 주조 강도가 너무 낮습니다. 따라서 주조 합금은 알루미늄과 용융 거동 및 최종 기계적 특성을 변경하는 의도적인 첨가물로 제작됩니다.

실리콘이 지배적인 첨가물입니다. 실리콘이 7~12% 함유된 알루미늄 합금은 얇은 부분으로 쉽게 흘러 들어가고 응고되는 동안 수축이 덜하며 열간 찢어짐에 강합니다. 구리는 주조 강도를 추가하고 CNC 가공에서 재료를 깨끗하게 절단합니다. 마그네슘은 적절한 열처리와 결합될 때 시효 경화를 일으키고 내식성을 향상시킵니다. 철분은 다이캐스팅 합금에서 0.8~1.2% 범위로 유지되는데, 이는 다이 표면에 대한 납땜을 억제하기 때문입니다. 그러나 높은 철분은 부서지기 쉬운 바늘 모양을 형성하여 연신율을 감소시킵니다.

이 문구가 제련소 잉곳으로 시작하는 1차 합금과 재활용 알루미늄에서 나오는 2차 합금을 모두 포함한다는 점도 알아두는 것이 좋습니다. 아시아 다이캐스팅 공장에서 가장 널리 사용되는 주조 재료인 ADC12는 일반적으로 2차 합금입니다. 그것은 일반적인 관행입니다. 조성은 공개된 범위로 제어되고 불순물은 JIS H5302, ASTM B85 또는 고객별 제한 사항과 일치하도록 관리됩니다.

알루미늄 주조 합금의 주요 제품군

모든 알루미늄 주조 재료는 네 가지 실용적인 제품군 중 하나에 속합니다. 부품에 어떤 제품군이 필요한지 파악하면 합금 선택이 훨씬 쉬워집니다.

Al-Si-Cu 합금: ADC12, A380, A383

이는 고압 다이캐스팅의 주력 제품입니다. 실리콘은 8%에서 12% 사이에 있는 반면, 구리는 1.5%에서 3.5% 사이에 머물고 있습니다. 구리는 주조 강도를 높이고 기계 가공을 향상시킵니다. A383은 실리콘을 높이고 구리를 약간 낮추어 다이 솔더링을 줄입니다. 이는 길고 얇은 코어가 있는 다이에 유용합니다. 대량의 하우징, 브래킷, 커버 또는 오일 펌프 본체를 만드는 경우 이 제품군이 기본값입니다.

Al-Si-Mg 합금: A356, A357

완성된 부품을 구부리거나 충격 에너지를 흡수하거나 용접해야 하는 경우 일반적으로 A356 및 A357이 ADC12보다 좋습니다. 여기에는 약 7%의 실리콘과 0.3~0.7%의 마그네슘이 포함되어 있습니다. T6 조건에서 항복 강도는 ADC12와 비슷하지만 연신율은 상당히 높습니다. 이 합금은 낮은 압력에서 잘 부어지며 바퀴, 구조용 섀시 부품 및 차축 부품의 저압 및 중력 주조에 사용됩니다.

Al-Mg 합금: A514, EN AC-AlMg5Si

내식성과 밝은 양극산화 처리된 표면이 중요한 경우 Al-Mg 합금이 돋보입니다. 약 5%의 마그네슘 함량은 바닷물과 약한 화학물질에 대한 탁월한 저항성을 제공합니다. 그러나 유동성이 낮고 용융물이 더 쉽게 산화되므로 주조소에서는 더 까다롭습니다. 해양 하드웨어, 식품 장비 및 장식 하우징에 사용하십시오.

과공정 Al-Si 합금: A390

실리콘이 15% 이상 함유된 1차 실리콘 입자는 뛰어난 내마모성과 낮은 열팽창 계수를 제공합니다. A390은 엔진 블록과 압축기 실린더에 일반적으로 사용됩니다. 기계 가공이 더 어렵고 특수 공구가 필요합니다. 내마모성이 결정적인 요소가 아닌 이상 이를 지정하지 마십시오.

일반적인 알루미늄 주조 재료 비교

아래 표에는 고압, 저압 및 중력 주조에 사용되는 일반적인 알루미늄 주조 재료가 나열되어 있습니다. 값은 별도로 주조된 테스트 막대를 나타냅니다. 생산 주조의 실제 특성은 벽 두께, 냉각 속도 및 열처리에 따라 달라집니다. 출처: JIS H5302, ASTM B85 및 일반적인 합금 공급업체 데이터시트.

올바른 알루미늄 주조 재료를 선택하는 방법

서비스 조건부터 시작한 다음 거꾸로 작업하십시오. 이 순서는 값싼 합금을 먼저 선택하고 나중에 피로 또는 압력 테스트를 통과할 수 없다는 것을 발견하는 가장 흔한 실수를 방지합니다.

1. 캐스팅 과정을 먼저 결정하세요. 얇은 벽, 높은 부피 및 엄격한 공차는 고압 다이 캐스팅 및 Al-Si-Cu 합금을 가리킵니다. 대형 또는 구조 부품은 저압 또는 중력 주조 및 Al-Si-Mg 합금을 가리킵니다.
2. 신장 및 충격 요구사항을 정의합니다. 5% 이상의 연신율이 필요한 경우 ADC12와 같은 표준 HPDC 합금은 어려움을 겪을 것입니다. A356-T6 또는 연성 HPDC 등급이 더 나은 선택입니다.
3. 압력 견고성을 확인하십시오. 오일 팬, 밸브 본체 및 유압 매니폴드에는 가스 함량이 제어된 실리콘이 풍부한 재료가 필요합니다. 이러한 경우에는 A413 및 저압 A356이 인기가 있습니다.
4. 작동 온도를 고려하십시오. 엔진 블록 근처 부품이나 전기 시스템의 경우 열 전도성과 크리프 강도가 정적 항복 강도보다 더 중요할 수 있습니다.
5. 표면 마무리 경로를 살펴보십시오. 아노다이징의 경우 구리 함량이 낮고 아연 함량이 낮은 것이 중요합니다. ADC12는 Al-Mg 합금보다 더 어둡고 덜 균일하게 양극 산화 처리됩니다.
6. 가공 비용을 추정합니다. 구리 베어링 합금은 짧은 칩으로 가공되고 공차가 잘 유지됩니다. 과공정 합금은 표준 툴링을 파괴하고 특수 인서트가 필요합니다.

경험상 다음과 같습니다.

• 단순한 얇은 벽 하우징, 대용량: ADC12 또는 A380.
• 용접되거나 구부러지는 구조용 브래킷: A356.
• 내압 용기 또는 유밀 ​​하우징: A413 또는 저압 A356.
• 피스톤 또는 실린더 아래의 마모 표면: A390.

고압 다이캐스팅과 저압 주조 재료 비교

동일한 알루미늄 주조 재료가 고압 다이캐스팅과 저압 다이캐스팅 모두에 최적인 경우는 거의 없습니다. HPDC는 고압에서 1000분의 1초 만에 다이를 채워 1.5~3mm의 벽을 주조할 수 있지만 공기도 가두어 둡니다. ADC12와 같은 표준 HPDC 합금은 내부 다공성이 연성을 제한하기 때문에 연신율이 1~4%에 불과합니다. 저압 주조는 더 느리게 채워지고, 응고는 상승관에서 공급되며, 주조는 T6 열처리를 수용할 수 있을 만큼 충분히 밀도가 높습니다.

• HPDC 복잡한 모양, 얇은 벽, 높은 생산 속도에 적합합니다. ADC12, A380 및 진공 보조 연성 등급이 표준 재료 범위입니다.
• LPDC 연성이 높고 밀도가 높고 용접 가능하며 열처리 가능한 부품을 생산합니다. A356과 A357이 일반적인 출발점입니다.
• 중력 영구 주형 주조 둘 사이에 위치하며 T6 속성이 필요한 단순한 모양에 적합합니다.

공정이 재료 거동을 어떻게 변화시키는지 이해하는 것이 필수적입니다. HPDC 및 LPDC 라인이 있는 공장과 같이 두 경로를 모두 운영하는 제조업체는 부품을 하나의 공정에 강제로 적용하는 대신 합금을 부품에 맞출 수 있습니다. 기본 프로세스에 대한 배경 정보는 이 기술 개요를 참조하세요. 알루미늄 다이캐스팅 .

가공 및 표면 처리 시 알루미늄 주조 재료의 거동

주조는 주조소에서 끝나지 않습니다. 대부분의 다이캐스팅은 CNC 가공 및 표면 처리에 사용되며 재료에 따라 작업이 얼마나 쉬운지 결정됩니다.

• 가공성: Al-Si-Cu 합금은 표준 초경 공구에서 짧은 파손 칩과 우수한 표면 조도를 제공합니다. 고연성 합금은 길고 끈끈한 칩을 생성하며 공차를 유지하기가 더 어렵습니다. 과공정 합금은 공구를 빨리 마모시키며 다결정 다이아몬드 인서트가 필요할 수 있습니다.
• 아노다이징: 깨끗하고 밝은 양극 산화 마감을 위해서는 구리 함량과 아연 함량이 높은 것을 피하세요. Al-Mg 합금은 가장 깨끗한 필름을 생성합니다.
• 열전도율: LED 방열판과 EV 냉각판의 경우 열전도율이 주요 선택 요소입니다. 순수 알루미늄은 230W/m·K에 가깝습니다. ADC12는 대략 96W/m·K입니다. A356-T6은 약 151W/m·K입니다.

산업 응용 분야 및 실제 사례

합금은 성능을 좌우하기 때문에 용도에 따라 재료가 결정됩니다. 당사의 자체 생산에서는 자동차 엔진 부품부터 농업용 기어박스에 이르기까지 당사가 서비스를 제공하는 모든 부문에 동일한 규칙이 나타납니다.

• 자동차 엔진 부품: 실린더 헤드 커버, 오일 펌프 본체, 워터 펌프 하우징, 베어링 브래킷. 대부분은 비용, 기계 가공성 및 압력 견고성을 위해 ADC12 또는 A380으로 만들어집니다.

고성능을 위한 알루미늄 자동 엔진 실린더 부품 알루미늄 다이캐스팅으로 제작된 이 엔진 실린더 부품은 자동차 응용 분야에 강도와 방열 기능을 제공합니다. 위에서 설명한 재료 선택 원칙과 결합하여 자신의 사용 사례를 평가하십시오. 제품보기 →

• 변속기 및 기어박스 하우징: 여기에는 강성, 치수 안정성 및 오일 기밀성이 필요합니다. 하중 사례에 따라 제어된 다공성을 갖춘 ADC12 또는 저압 주조의 A356이 모두 사용됩니다.

내구성을 위한 알루미늄 다이 캐스팅 기어박스 하우징 이 기어박스 하우징은 알루미늄 다이캐스팅을 활용하여 구조적 무결성을 유지하면서 무게를 줄입니다. 다음 기술 노트에서 강조된 것처럼 주조 경로를 비교하는 데 이상적입니다. 제품보기 →

• 유압 밸브 및 공압 부품: 압력 견고성과 우수한 가공이 최우선입니다. 고실리콘 Al-Si-Cu 합금이 일반적이며 밀도가 높은 밸브 본체에는 저압 A356이 사용됩니다.

정밀용 알루미늄 다이 캐스팅 유압 밸브 알루미늄 다이캐스팅으로 제작된 정밀 유압 밸브로 안정적인 유체 제어가 가능합니다. 주변 단락에서는 합금 중심 성능을 강조하므로 평가에 적합한 예가 됩니다. 제품보기 →

• 오토바이 크랭크케이스 및 변속기 케이스: 진동 하중과 결합된 얇은 벽; ADC12 또는 A383이 일반적입니다.
• 농업용 기어박스: 소형 경작기 기어박스와 이앙기 부품은 충격과 먼지에 노출됩니다. 연성 및 내식성이 중요합니다.
• 신에너지 자동차 방열 기판: 구리 및 철 수준을 제어하면 전도성과 평탄도가 향상됩니다.
• 스마트 홈 및 의료 액세서리: 표면 품질과 치수 반복성이 합금 선택을 좌우합니다.

이 경로가 적합한지 고민하는 구매자에게는 알루미늄 다이캐스팅의 장점 별도의 기술 노트에 요약되어 있습니다.

표준 및 사양과 동등한 것

주조 도면에서는 종종 JIS 번호로 하나의 합금을 지정하고 ASTM 또는 EN AC 지정으로 다른 합금을 지정합니다. 상호 참조가 가능하면 조달 시 비용이 많이 드는 실수를 피할 수 있습니다. 아래 표는 일반 등급에 대한 기능적 동등성을 제공합니다.

재료 선택과 관련된 일반적인 주조 결함

재료 선택에 따라 주물에 이러한 결함이 얼마나 많이 나타날 것인지가 결정됩니다. 이것이 첫 번째 샘플이 돌아온 후가 아니라 도구를 절단하기 전에 재료 검토가 이루어져야 하는 이유입니다.

• 가스 다공성: 용존수소와 갇힌 공기로 인해 발생합니다. 실리콘 합금이 높을수록 수축 다공성은 감소하지만 가스 다공성은 그대로 유지됩니다. 진공 보조 또는 느린 충전 속도가 프로세스 수정 사항입니다.
• 수축 다공성: 마지막 섹션에 나타나 굳어집니다. 구리 함유 합금은 동결 범위가 길어서 수축을 공급하기가 더 어렵습니다. 적절한 공급 설계를 갖춘 A356은 더 관대합니다.
• 다이 납땜: 주물이 다이 표면에 달라붙습니다. 0.8% 이상의 철은 이 문제를 줄이기 위해 의도적으로 다이캐스팅 합금에 보관되지만, 과도한 철은 부서지기 쉬운 상을 생성합니다.
• 냉간 차단: 불량한 재료 흐름 및 산화막. 고실리콘 합금은 유동성을 더 오래 유지하므로 위험을 줄입니다. 더 높은 다이 온도도 도움이 됩니다.
• 산화물 함유물: 마그네슘이 용융 온도에서 쉽게 산화되는 Al-Mg 합금에서 더 일반적입니다. 주의 깊은 용융수지 취급과 여과가 필수적입니다.

알루미늄 주조 재료의 비용 및 조달 고려 사항

합금 가격은 실제 비용의 일부일뿐입니다. 가공, 스크랩, 공정 수율 및 재작업은 일반적으로 생산 프로그램에서 더 중요합니다.

• 합금 가격: ADC12는 가장 저렴한 일반적인 선택입니다. A356은 더 비싸고 A390 또는 특수 연성 HPDC 등급은 훨씬 더 비쌉니다.
• 2차 가공: 구리 함유 합금을 짧은 칩으로 가공하여 사이클 시간과 공구 마모를 줄입니다. 과공융 합금에는 고급 툴링이 필요합니다.
• 스크랩 제어: 다이캐스팅으로 인한 사내 반품은 통제된 비율로 재용해되어야 합니다. 재활용 스크랩이 너무 많으면 철 함량이 높아집니다.
• 공급업체 통합: 자체 금형, 다이 캐스팅, CNC 가공을 갖춘 제조업체는 재료 관련 문제를 더 빨리 해결할 수 있습니다. 동일한 공장에서 고압 주조와 저압 주조를 모두 실행하는 경우 부품을 하나의 공정에 강제로 넣기보다는 재료를 부품에 맞출 수 있습니다.
• 일관성: 대용량 부품의 경우 공급업체가 구성 범위를 유지하고 기계적 특성을 정기적으로 모니터링하는지 확인하십시오.

알루미늄 주조 재료에 관해 자주 묻는 질문

가장 일반적인 알루미늄 주조 재료는 무엇입니까?

JIS 시스템의 ADC12와 ASTM 시스템의 A380은 가장 일반적인 고압 다이캐스팅 재료입니다. 둘 다 Al-Si-Cu 제품군에 속하며 광범위한 하우징, 브래킷 및 구조 커버를 포괄합니다.

ADC12와 A356의 차이점은 무엇입니까?

ADC12는 고압 다이 캐스팅에 최적화되어 있습니다. 얇은 벽을 채우고 다이 솔더링에 저항하며 기계 가공이 잘 되지만 연성이 제한되어 있습니다. A356은 T6까지 열처리할 수 있는 Al-Si-Mg 합금으로, 연신율이 훨씬 높고 용접성이 뛰어납니다.

알루미늄 다이캐스팅을 열처리할 수 있나요?

표준 고압 다이캐스팅에는 갇혀 있는 가스가 포함되어 있으므로 T6 열처리로 인해 기포가 생기고 표면이 뒤틀릴 수 있습니다. 열처리가 필요한 경우 A356을 사용한 저압 주조를 선택하거나 전용 연성 합금이 포함된 진공 보조 HPDC를 사용하십시오.

얇은 벽에 가장 적합한 알루미늄 주조 재료는 무엇입니까?

A413 또는 ADC12와 같이 실리콘 함량이 12%에 가까운 합금은 유동성이 가장 좋습니다. 1.5mm 미만의 벽 두께에도 다이 온도, 사출 속도, 배기 등을 포함한 세심한 공정 제어가 필요합니다.

알루미늄 주조 합금에 구리를 첨가하는 이유는 무엇입니까?

구리는 주조 강도를 높이고 기계 가공성을 향상시키지만 내식성은 감소합니다. 구리 함유 합금은 코팅으로 보호되지 않는 한 해양 또는 화학적 환경에 적합하도록 선택해서는 안 됩니다.

어떤 합금이 최고의 양극 산화 표면을 제공합니까?

A514와 같은 Al-Mg 합금은 밝고 투명한 마감 처리로 양극 처리됩니다. 구리 함량이 높은 ADC12는 더 어둡고 일관성이 덜한 양극 산화 처리를 합니다. 장식용 양극 산화 처리가 사양의 일부인 경우 툴링을 시작하기 전에 합금을 검토하십시오.

올바른 알루미늄 주조 재료는 데이터시트에서 가장 높은 숫자를 가진 재료가 아닙니다. 프로세스와 서비스 조건에 맞는 것입니다. 벽 두께와 생산량부터 시작하여 기계적 요구 사항을 설정하고 마지막으로 총 비용과 합금을 비교합니다. 도면이 있고 직접적인 추천이 필요한 경우 고압, 저압 라인을 모두 운영하는 주물 제조사와 협의하는 것이 가장 빠른 길입니다.