알루미늄합금다이캐스팅금형의작업조건은고온및 고압과호환됩니다. 동시에작업모드의알루미늄합금다이캐스팅금형은액체금속의반복적인 충격을견뎌야합니다. 실제생산에서알루미늄합금다이캐스팅금형의높은비용, 긴생산주기및 조기고장으로인해서비스수명이크게단축됩니다. -알루미늄합금다이캐스팅금형의균열및 고장문제가효과적으로해결되지않으면생산기업의경제적이익에직접적인영향을미칩니다. 이러한이유로점점더 많은알루미늄합금다이캐스팅제조업체가균열고장분석을늘리고있습니다. 다음내용은 H13 강철열간가공다이강철을예로들어실제생산공정을결합하여알루미늄합금금형재료, 미세구조및 방전가공측면에서알루미늄합금다이캐스팅금형의균열및 고장원인을분석합니다. 이에상응하는조치가취해졌습니다.

1. 알루미늄합금다이캐스팅금형균열실패의원인분석

화학성분

화학적조성의관점에서볼 때, H13 강종열간가공다이강은주로 C, SijMn, Mo, Cr 및 V의농축원소를포함하며, 화학적특성의관점에서볼 때 H13 강종열간가공다이강은재료측면에서낮은 Si 및높은 Mo 열간가공다이강에속합니다. 생산공정에서제조업체는실제요구에따라강철의 Si 함량을적절하게줄이거나 Mo 함량을늘릴것입니다. Si 함량을줄임으로써바이어스를효과적으로줄일수 있습니다.

침전현상이발생하고오스테나이트입자를더욱정제하여강철의강도와인성을향상시킵니다. Mo의함량을높이면강철의경화성, 템퍼링저항및 내열성을향상시킬수 있습니다. 또한강철에서입자경계탄화물의침전과베이나이트의변형을효과적으로방지합니다. 실습에따르면낮은 Si 및높은 Mo 강철은응고과정에서과냉각가능성을줄여수상돌기, 세포원주결정및 수상돌기분리의발생을효과적으로방지하는것으로나타났습니다. Mo와 V 원소의조합은 VC, MoC, Mo2C와같은합금탄화물을형성할수 있습니다. 합금탄화물은적절한고온조건에서미세하게분산된상태로침전되어고온재료의열경화성특성을크게향상시킵니다. 화학적조성측면에서 H13 강종열간가공금형강은균열저항성이강하지만실제작업에서 H13 강종열간가공금형강은조기균열실패가있음을발견했습니다. 균열실패의원인을더 잘분석하기위해서는추가분석을위해 H13 강철열간가공다이강의미세구조를효과적으로결합해야합니다.

Microstructure

알루미늄합금다이캐스팅금형의미세구조를종합적으로연구하기위해진공담금질및 템퍼링후 사용하지않은금형재료와사용된 금형재료를연구대상으로사용하여알루미늄합금다이캐스팅금형의미세구조를분석한 다음균열실패원인을찾습니다.

진공담금질및 템퍼링후 사용되지않은금형재료

실험을통해열처리후 연구대상의기판에불균일한조직이분포하는것을확인했습니다. 저전력현미경으로연구대상을관찰한결과, 침전된입상탄화물이매트릭스상에다수분포되어분리되어있는것을발견했습니다. 즉, 정상조직의탄화물에비해이 부분은부피가더 큽니다. 탄화물및 합금탄화물의과도한침전으로인해금형재료는다량의주변탄소및 합금원소를잃습니다. 정상적인상황에서는금형에서분리된탄화물은금형이담금질로가열될때 쉽게용해되지않습니다. 그러나탄소와합금원소가부족하기때문에고온가열시마르텐사이트로쉽게변경되어품질스타의템퍼링이감소하고강철의강도와인성이크게감소하여지금바로파손되기쉽습니다. 저전력현미경을사용하여진공담금질전에어닐링된 강철을관찰함으로써강철매트릭스에도분리가있음을발견했습니다. 이현상의출현은철강원료의균일성이부족하다는것을의미합니다. 그리고분리현상을효과적으로처리하지않으면금형균열및 고장의위험이증가하고금형의최종서비스수명에영향을미칩니다.

사용후 금형재료

실제생산에서일반 H13 강철열간가공다이금형은약 30, 000 회사용후 금형표면에입계골절및 여러균열의교차점과같은다양한정도의균열이나타나며필링후 구덩이등이형성됩니다. 이현상의원인은대부분원료의야금결함때문입니다.

EDM

EDM은알루미늄합금다이캐스팅금형에서일반적으로사용되는가공방법중 하나입니다. 이가공방법은다른가공방법에비해높은가공정확도, 높은수준의자동화및 특정응용공정에서불규칙한모양의부품을쉽게처리할 수있다는장점을제공합니다. 그럼에도불구하고가공중에방출되는스파크는고온및 고압의특성을가지며작동유체의온도는다음과같습니다.

급격한감소로인해강철표면은열 재용융영역과열 영향영역으로나뉘게되었습니다. 소위열 용융영역은배출중에방출되는고온에의해표면금속이녹는것을의미합니다. 용융물이완전히배출되지않고남아있는용융물은작동유체가냉각되면서응고되기때문입니다. 열재용융영역은대부분강철표면의최상층에분포합니다. 열재용융영역의열 영향을받는층과비교하여금속재료는다음과같은영향을받습니다.

고온에서연소된후 용융현상은발생하지않았지만재료의금속조직구조가그에따라변경되었습니다. 많은연습을통해핫 몰드공정은핫 재용융영역과열 영향영역에서금형균열및 고장위험을증가시킬수 있음을발견했습니다. EDM 후알루미늄합금다이캐스팅금형이가스로를통과한 후금형의금속조직구조는그에따라변경되지않지만열적으로재용융됩니다.

그러나이 영역에미세한균열이나타나고균열이열 영향을받는영역으로확장되면미세균열범위가다시증가하여금형균열실패정도가증가합니다.

2. 알루미늄합금다이캐스팅금형의균열실패에대한예방조치

3. 결론

요컨대, 우리나라사회경제의급속한발전과함께알루미늄합금다이캐스팅금형제조업체는수와생산규모면에서급속히확장되었습니다. 그러나알루미늄합금다이캐스팅금형의생산비용에대한많은투자로인해생산품질을효과적으로보장할수 없으면제조업체의생산효율성과시장경쟁력에직접적인영향을미칩니다. 생산공정에서균열실패는알루미늄합금다이캐스팅금형의일반적인품질문제입니다. 이는제조업체의광범위한관심을끌었을뿐만아니라소비자에게도영향을미치는데 널리사용되었습니다. 이러한이유로알루미늄합금다이캐스팅금형의균열실패에대한연구를늘리는것이특히중요합니다. 위의내용은알루미늄합금다이캐스팅금형의균열실패원인을분석하고이를기반으로알루미늄합금다이캐스팅금형의균열실패에대한예방조치를제안합니다. 관련근로자에게일정한기준가치를제공하고우리나라알루미늄합금다이캐스팅금형산업의지속가능하고신속하며건강한발전을촉진할 수있기를바랍니다.

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