1990년대이후중국의다이캐스팅산업은놀라운발전을이루며새로운산업으로발전했습니다. 현재알루미늄합금다이캐스팅공정은자동차알루미늄합금성형공정에서가장널리사용되는공정중 하나가되었으며다양한자동차성형공정방법의 49 %를차지합니다.

중국에는약 3, 000 개의다이캐스팅기업이있습니다. 다이캐스팅부품의생산량은 1995 년 266, 000 톤에서 2005 년 870, 000 톤으로증가했으며연간성장률은 20 % 이상을유지했습니다. 그중알루미늄합금다이캐스팅부품이 3/4 이상을차지합니다. 중국의다이캐스팅제품유형은자동차, 오토바이, 통신, 가전, 하드웨어제품, 전동공구, IT, 조명, 에스컬레이터계단, 장난감조명등 다양합니다. 기술수준과제품개발능력이향상됨에따라다이캐스팅제품의종류와응용분야가계속확대되고있으며다이캐스팅장비, 다이캐스팅금형및 다이캐스팅공정도엄청난변화를겪었습니다.

다이캐스트알루미늄합금

다이캐스트알루미늄합금은 1914년상업생산에들어간이래자동차산업의발전과콜드챔버다이캐스팅기계의발명으로급속도로발전했습니다. 다이캐스트알루미늄합금은성능에따라저강도및 중강도(예: 중국의 Y102)와고강도(예: 중국의 Y112)로나눌수 있습니다. 현재산업용애플리케이션에사용되는다이캐스트알루미늄합금은주로다음시리즈를포함합니다: Al-Si, Al-Mg, Al-Si-Cu, Al-Si-Mg, Al-Si-Cu-Mg, Al-Zn 등입니다.

다이캐스트알루미늄합금의기계적특성의개선은종종주조공정성능의저하를동반합니다. 다이캐스팅의고압급속응고의특성으로인해이러한모순은일부측면에서더욱두드러집니다. 따라서일반다이캐스팅부품은용액열처리를받기가어렵기 때문에다이캐스팅알루미늄합금의기계적특성을개선하기위해산소충전다이캐스팅및 진공다이캐스팅은합금의기계적특성을개선하는효과적인방법이지만여전히널리사용하기는어렵습니다. 따라서새로운다이캐스트알루미늄합금의개발과연구가계속되고있습니다.

고급다이캐스팅기술

초기수평저온챔버다이캐스팅기계의다이캐스팅공정은용융금속을금형에밀어넣는속도가하나뿐이며사출속도가 1m ~ 2m/s에불과합니다. 이공정에서는주물내부에많은기공이있고구조가느슨합니다. 곧 2단사출로개선될예정입니다. 사출공정은단순히저속과고속의두 단계로나뉘지만고속은 3m/s에불과합니다. 느린속도와빠른속도로다이캐스팅의밀도를높입니다.

그후 압력증가단계가추가되어느린주입, 빠른주입및 가압의 3 단계가되었습니다. 이것이고전적인 3단계주입방식입니다. 1960년대중반에이 3단계사출은일반적으로사라지고고속사출단계의속도가 5m/s로증가했습니다. 그후 40 년동안전 세계의주요다이캐스팅기계제조업체는사출공정에대한연구와실험을수행하고 70 년대포물선사출시스템, 80 년대플래시리스다이캐스팅시스템, 90 년대플래시리스사출시스템과같은새로운공정을개발했으며, 그중일부는 3 단계사출에서각 단계를다시분해하여이클래식 3 단계사출의지속적인개발의연장선입니다. 이제사출속도와압력은원래수동핸드휠 조정제어에서컴퓨터제어로변경되었습니다. 최근에는다이캐스팅부품의기공및 수축구멍문제를해결하기위해사람들은다양한고강도, 고밀도, 용접가능, 열처리가능및 비틀림가능한다이캐스팅부품을생산할수 있으며다양한고 요구사항을충족할 수있습니다. 진공다이캐스팅을지속적으로개선하는것 외에도스퀴즈주조및 반고체다이캐스팅과같은새로운기술이도입되었으며일반적으로 "고밀도다이캐스팅방법"이라고합니다.

진공다이캐스팅기술

진공다이캐스팅방법은캐비티의가스를배출하거나부분적으로배출하여캐비티의기압을줄여합금용융물의가스충전및 제거를용이하게하여합금용융물이압력의작용으로캐비티를채우고압력하에서응고하여고밀도다이캐스팅을얻는것입니다. 일반다이캐스팅방식과비교하여진공다이캐스팅방식은다음과같은특징이있습니다:

최근진공다이캐스팅은주로캐비티의가스를제거하는데 사용되며, 크게두 가지형태가있습니다:

진공다이캐스팅을사용할때는배기덕트의위치와금형의배기덕트면적을설계하는것이매우중요합니다. 배기덕트에는캐비티에서펌핑되는가스의양, 펌핑시간및 충전시간과관련된 "임계영역"이있습니다. 배기덕트의면적이임계면적보다크면진공다이캐스팅효과가분명하고, 반대로그렇지않으면분명하지않습니다. 진공시스템의선택도매우중요합니다. 진공펌프가꺼지기전에충전이완료될때까지캐비티의진공을유지할수 있어야합니다.

산소화다이캐스팅기술

다이캐스팅의기공에있는대부분의가스는 N2와 H2이며, O2는거의없습니다. 주된이유는 O2가활성금속과반응하여고체산화물을형성하여산소충전다이캐스팅기술의이론적근거를제공하기때문입니다. 산소충전다이캐스팅은다이캐스팅전에캐비티를산소로채워공기를대체하는것입니다. 용융금속이캐비티에들어가면산소의일부가배기홈에서배출되고나머지산소는용융금속과반응하여분산된 산화물입자를생성하여금형에순간진공을형성하여다공성없는다이캐스팅을얻습니다. 산소충전다이캐스팅과정에서캐비티의진공은화학반응에의해생성됩니다. 생산의안전을보장하기위해산소화양을엄격하게제어하고캐비티압력을산소화압력에맞게줄여야합니다. 진공다이캐스팅과산소화공정을결합하여캐비티를음압상태로만들면더 나은결과를얻을수 있습니다. 용융금속충전공정에서는용융금속을분산스프레이상태로채워야합니다. 러너의크기도산소충전다이캐스팅의효과에큰 영향을미칩니다. 적절한러너크기는난류의형태로금형을채우는용융금속을만족시킬수 있을뿐만아니라용융금속온도가너무빨리떨어지는것을방지할수 있습니다. 고도로분산된산화물분포는주물에악영향을미치지않지만주물의경도를높이고열처리후 구조를개선할수 있습니다. 산소충전다이캐스팅은산소와반응하는알루미늄, 마그네슘, 아연합금에사용할수 있습니다. 현재유압변속기하우징, 히터열교환기, 유압변속기밸브본체, 컴퓨터브래킷등과같은다양한알루미늄합금주물을산소충전다이캐스팅으로생산할수 있습니다.

열처리또는그룹용접, 높은기밀성, 고온에서의사용이필요한다이캐스팅부품의경우산소충전다이캐스팅은기술적, 경제적이점이있습니다.

반고체다이캐스팅기술

반고체다이캐스팅은액체금속을응고시키는동안교반하여일정냉각속도에서약 50% 이상의고상조성의슬러리를얻은다음이 슬러리를다이캐스팅에사용하는기술입니다. 반고체다이캐스팅기술에는현재유변학적성형공정과틱소성형공정의두 가지성형공정이있습니다. 전자는액체금속을특수설계된사출성형기배럴로보내스크류장치로전단하여반고체슬러리로냉각시킨다음다이캐스팅하는것입니다. 후자는고체금속입자또는스크랩을나선형사출성형기로보내면금속입자가가열및 전단조건에서슬러리로변환된 다음다이캐스팅됩니다. 반고체다이캐스팅성형공정의핵심은반고체합금슬러리의효과적인제조, 고액조성비율의정밀한제어및 반고체성형공정의자동화제어에대한연구개발입니다. 반고체성형의자동화생산을실현하기위해미국과학자들은다음과같은기술을적극적으로개발해야한다고생각합니다:

압출다이캐스팅기술

압출다이캐스팅은 "액체금속성형"이라고도합니다. 주조는콤팩트하고기계적특성이높으며쏟아지는라이저가없습니다. 우리나라의일부기업은실제생산에적용했습니다. 스퀴즈다이캐스팅기술은우수한기술적이점을가지고있습니다. 전통적인다이캐스팅, 스퀴즈주조, 저압주조, 진공다이캐스팅공정을대체할 수있으며차압주조, 연속주조및 연속단조, 반고체가공과같은유변학적 주조공정과호환됩니다. 전문가들은압출다이캐스팅기술이여러공정영역에걸쳐있는최첨단신기술로, 의미가풍부하고혁신성이강하며매우도전적인기술이라고생각합니다.

전자기펌프저압주조

전자기펌프저압주조는새롭게떠오르는저압주조공정입니다. 가스식저압주조기술과비교하면압력방식이완전히다릅니다. 비접촉전자기력을사용하여액체금속에직접작용하여불순한압축공기와압축공기내 산소의높은분압으로인한산화및 흡입문제를크게줄이고알루미늄액체의원활한운송을실현합니다. 또한충전식은난기류로인한 2차오염을방지할수 있습니다. 또한전자기펌프시스템은컴퓨터디지털제어를완전히채택하고공정실행이매우정확하며반복성이좋기때문에알루미늄합금주물은수율, 기계적특성, 표면품질및 금속활용측면에서명백한이점을가지고있습니다. 이기술에대한지속적인심층연구를통해프로세스는점점더 성숙해졌습니다.

다이캐스팅장비개발

최근몇 년동안의개발을통해중국다이캐스팅기계의설계수준, 기술매개변수, 성능지표, 기계구조및 제조품질, 특히원래완전유압식폐쇄메커니즘에서토글형 폐쇄메커니즘으로변경된저온챔버다이캐스팅기계가다양한수준으로개선되었으며자동로딩, 자동스프레이, 자동픽업, 자동절단면등을추가했습니다. 전기제품도일반전력제어에서컴퓨터제어로변경되었으며제어수준이크게향상되었으며일부는국제수준에도달했거나접근했으며대규모자동화및 모듈화를향해나아가고있습니다. 이기간동안새로운국내다이캐스팅기계회사가속속등장했습니다. 홍콩리진컴퍼니가대표적인업체입니다. 이회사는국내최고의다이캐스팅모델을다수개발했습니다. 예를들어, 수평저온챔버다이캐스팅기계의최대공기주입속도는 6m. /s(1997년) 및 8m/s(2000년초), 마그네슘합금핫 챔버다이캐스팅기계(2000년초), 균일가속사출시스템(2002년), 최대공기주입속도 10m/s 및다단다이캐스팅시스템(2004년 6월), 사출시스템의실시간제어(2004년 8월), 클램핑력 30000kN의대형다이캐스팅기계(2004년 7월) 등을개발했습니다. 최근상하이다이캐스팅기계공장, 관난다이캐스팅기계공장및 기타주요기업은최대공기분사속도가 8m / s 이상인수평저온챔버다이캐스팅기계와클램핑력이 10000kN 이상인대형다이캐스팅기계를개발했으며 2005 년광동선윌일리정밀프레스기술유한회사 (광동선윌일리정밀프레스기술유한회사). 는생산에투입된 10000kN ~ 30000kN 대형다이캐스팅기계를생산할것입니다. 중국은독립적인 지적재산권제조산업으로강력한다이캐스팅메커니즘을형성하고있음을알 수있습니다.

중국의총 다이캐스팅기계수는 12, 000 대이며이중 국내다이캐스팅기계가약 85 %를차지하고수입다이캐스팅기계가약 15 %를차지합니다. 지난 2 년동안중국에서다이캐스팅기계의연간판매량은 1, 800 개이상이며그중 10000kN 이상의다이캐스팅기계가 2 %, 8000kN ~ 9000kN 다이캐스팅기계가 5 %, 5000kN ~ 7000kN 다이캐스팅기계가 13 %, 3500kN ~ 4000kN 다이캐스팅기계가 20 %, 3000kN 이하의다이캐스팅기계가 60 %를차지했습니다. 3000kN 이하의다이캐스팅기계중 핫챔버다이캐스팅기계가약 30%를차지합니다. 중소형다이캐스팅기계는여전히국산장비가주도하고있습니다. 국내다이캐스팅기계와외국의첨단다이캐스팅장비간의격차는주로다음과같은측면에서나타납니다:

다이캐스팅금형개발

초기의다이캐스팅금형코어재료는 45%의강철, 주강및 단조강등을사용했습니다. 고온내충격성이좋지않아당시에는수명이짧았습니다. 과학기술의발달로다이캐스팅코어소재에큰 변화가일어났습니다. 오늘날에는고온, 고강도 3Cr2N8VH13 열간단조강이핵심재료로사용됩니다. 최근에는수입된 8407 재료가사용되어금형의수명이크게향상되었습니다. 특히최근몇 년동안대부분의국내공장은컴퓨터설계및 시뮬레이션충전기술을채택하여다이캐스팅금형의생산품질을크게향상시키고생산기간을크게단축했습니다. 중국의금형산업은빠르게발전하고있습니다. 1996 년부터 2004 년까지금형생산량의연평균성장률은 14 %였습니다. 2003 년다이캐스팅금형의생산량은 3.8 억위안이었습니다.

현재중국국산금형의시장만족도는약 80%에불과합니다. 그중에서도중저가금형이주로사용됩니다. 크고복잡한정밀금형은생산기술, 금형품질및 수명, 생산능력측면에서국가경제의발전을충족시킬수 없습니다.

연구개발방향

자동차및 오토바이산업과자동차액세서리의소비및 지원제품에대한수요는다이캐스팅부품생산을위한광범위한시장을제공합니다. 자동차에다이캐스트알루미늄합금의적용도계속확대될것입니다. 향후다이캐스팅기술의연구개발에서알루미늄합금다이캐스팅의심화는여전히다이캐스팅기술개발의주요방향이될 것입니다. 시장수요에적응하기위해향후다음과같은문제를추가로해결해야합니다: