알루미늄 합금 다이 캐스팅의 생산은 다양한 요인이 최종 제품의 품질과 성능에 크게 영향을 줄 수있는 복잡한 프로세스입니다. 이러한 요인들 중에서, 냉각 방법은 다이 - 캐스트 부품의 미세 구조 및 특성을 결정하는 데 중요한 역할을합니다. 숙련 된 알루미늄 합금 주물 공급 업체로서, 나는 다른 냉각 방법의 다양한 효과를 직접 목격했습니다 - 제품.
미세 구조에 대한 영향
알루미늄 합금 다이 주물의 미세 구조는 응고 과정에서 냉각 속도와 밀접한 관련이있다. 서로 다른 냉각 방법은 상이한 냉각 속도를 제공하여 뚜렷한 미세 구조적 특성으로 이어진다.
빠른 냉각
물 담금질과 같은 빠른 냉각 방법은 미세한 미세 구조를 초래할 수 있습니다. 용융 알루미늄 합금이 빠르게 냉각되면, 고체 입자의 핵 생성 속도가 상당히 증가한다. 응고의 원리에 따르면, 핵 형성 속도가 높을수록 더 많은 수의 결정 핵이 생겨 미세 입자로 자랍니다. 미세 - 그레이드 된 미세 구조에는 몇 가지 장점이 있습니다. 그들은 힘과 경도를 포함하여 다이 주물의 기계적 특성을 향상시킬 수 있습니다. 작은 입자 크기는 더 많은 입자 경계를 제공하여 탈구 운동의 장벽 역할을합니다. 탈구는 결정 격자의 선 결함이며, 그들의 움직임은 재료의 변형과 관련이 있습니다. 탈구 이동을 방해함으로써 미세 - 그린 미세 구조는 재료의 소성 변형에 대한 저항성을 향상시켜 강도와 경도를 증가시킵니다.
그러나 빠른 냉각에는 몇 가지 단점이 있습니다. 다이 주물에 높은 잔류 응력을 소개 할 수 있습니다. 빠른 냉각 동안 캐스팅의 외부 층이 먼저 굳어지고 수축합니다. 여전히 반 - 녹은 상태에있는 내부 층은이 수축에 저항하려고합니다. 결과적으로 큰 내부 응력이 생성됩니다. 이러한 잔류 응력은 후속 가공 또는 열처리 공정 동안 다이 주물의 왜곡을 유발할 수 있습니다. 경우에 따라, 특히 복잡한 기하학 또는 높은 스트레스 농도가있는 영역에서 부품이 크래킹 할 수도 있습니다.
느린 냉각
대조적으로, 공기 냉각과 같은 느린 냉각 방법은 거친 미세 구조를 초래합니다. 냉각 속도가 낮 으면 핵 생성 속도가 상대적으로 낮으며 기존 결정 핵은 성장할 시간이 더 많습니다. 이것은 더 큰 곡물의 형성으로 이어진다. 거친 - 곡예 미세 구조는 일반적으로 미세한 곡물에 비해 강도와 경도가 낮습니다. 그러나 그들은 더 나은 연성을 제공 할 수 있습니다. 더 큰 곡물은 더 많은 탈구 이동을 허용하므로, 이는 재료가 고장 전에 더 많은 플라스틱 변형을 겪을 수 있음을 의미합니다. 이 특성은 다이 주물이 파쇄없이 어느 정도의 변형을 견딜 필요가있는 응용 분야에서 유리할 수 있습니다.
느린 냉각은 또한 잔류 응력을 줄이는 데 도움이됩니다. 냉각 과정이 더 점진적이기 때문에, 주조의 외부와 내부 층 사이의 차동 수축이 최소화된다. 결과적으로, 생성 된 내부 응력은 상대적으로 작으므로 왜곡과 균열의 위험을 줄입니다.
기계적 특성에 미치는 영향
인장 강도
냉각 방법은 알루미늄 합금 다이 주물의 인장 강도에 직접적인 영향을 미칩니다. 앞에서 언급했듯이, 미세한 곡물 미세 구조를 생성하는 빠른 냉각 방법은 인장 강도를 증가시키는 경향이 있습니다. 미세 곡물과 수많은 입자 경계는 탈구의 움직임을 방해하여 인장 하중 하에서 재료가 변형되기가 더 어려워집니다. 공급 업체로서의 경험에서 빠른 냉각 방법으로 생산 된 다이 주물은 종종자동차 부품을위한 알루미늄 다이 주물. 이 자동차 부품은 엔진 진동, 가속 및 제동력과 같은 차량 작동 중 힘을 견딜 수 있도록 강도가 높아야합니다.
반면에, 거칠고 거친 미세 구조를 가진 느린 냉각 다이 주물은 일반적으로 인장 강도가 낮습니다. 그러나 디자인이 강도 요구 사항을 낮추고 연성에 대한 강조가 더 높은 경우, 느리게 냉각 된 다이 주물이 적합한 선택이 될 수 있습니다.
경도
경도는 냉각 방법의 영향을받는 또 다른 중요한 기계적 특성입니다. 빠른 냉각은 일반적으로 미세 입자 미세 구조로 인해 경도 값이 높아집니다. 미세한 입자 물질의 수많은 입자 경계는 들여 쓰기 동안 원자의 움직임을 제한하여 국소 변형에 대한 저항이 더 높습니다. 이것은 다이 주물이 마모와 마모에 저항 해야하는 응용 분야에 유리합니다. 예를 들어,중장비를위한 알루미늄 다이 주물연마 재료와의 접촉 또는 고압 하중과 같은 가혹한 작동 조건을 견딜 수 있도록 높은 경도 표면이 종종 필요합니다.
느리게 - 냉각 된 다이 주물은 경도가 낮습니다. 그들의 거친 입자 구조는 들여 쓰기 동안 더 많은 원자 움직임을 허용하여 국소 변형에 대한 저항이 낮아집니다.
연성
연성은 골절 전에 소성 변형을 겪는 재료의 능력입니다. 느리게 - 냉각 된 다이 주물 거칠고 그레이드 된 미세 구조는 일반적으로 연성이 더 높습니다. 더 큰 곡물은 탈구가 움직이고 상호 작용할 수있는 더 많은 공간을 제공하므로 재료가 파손되지 않고 쉽게 변형 될 수 있습니다. 이 속성은 다이 주물을 균열하지 않고 형성하거나 구부러져야하는 응용 분야에서 중요합니다. 예를 들어,모터 부품 용 알루미늄 다이 주물어셈블리 과정에서 어느 정도의 연성이 필요하거나 소량의 오정렬을 수용 할 수 있습니다.
부식 저항에 미치는 영향
냉각 방법은 또한 알루미늄 합금 다이 주물의 부식 저항에 영향을 줄 수 있습니다. 미세 구조는 합금 요소의 분포와 재료의 위상 형성에 영향을 미치며, 이는 부식 거동에 영향을 미칩니다.
미세 - 빠른 냉각에 의해 생성 된 그레이드 된 미세 구조는 경우에 따라 더 나은 내식성을 가질 수 있습니다. 합금 요소의보다 균일 한 분포와 더 많은 입자 경계의 존재는 다이 주물의 표면에 보호 산화물 층의 형성을 촉진 할 수있다. 산화물 층은 금속과 부식성 환경 사이의 장벽으로 작용하여 추가 부식을 방지합니다. 그러나 빠르게 냉각 된 부품의 높은 잔류 응력은 일부 상황에서 부식을 가속화 할 수 있습니다. 이러한 응력은 다이 주물의 표면에 미세 균열을 일으킬 수 있으며, 이는 부식제가 재료로 침투 할 수있는 경로를 제공합니다.
거칠어진 미세 구조가있는 느린 냉각 다이 주물은 합금 요소의 이질적인 분포를 가질 수 있습니다. 이것은 전기 화학 전위가 다른 상이한 상을 형성 할 수있다. 부식성 환경에서, 이들 단계 사이에 갈바닉 세포가 형성 될 수 있으며, 이는 부식 과정을 가속화 할 수있다. 그러나 느리게 냉각 된 부품의 잔류 응력은 응력 부식의 위험을 줄일 수 있으며, 이는 응력의 결합 된 작용과 부식성 환경에서 발생하는 부식 유형입니다.
냉각 방법의 선택
알루미늄 합금 다이 캐스팅 공급 업체로서 냉각 방법의 선택은 고객 애플리케이션의 특정 요구 사항에 따라 다릅니다. 다이 주물에 높은 강도와 경도가 필요하고 부품의 형상이 허용되면 빠른 냉각 방법이 선호 될 수 있습니다. 그러나 응력 - 열처리 완화와 같은 잔류 응력을 완화하기 위해 추가 조치를 취해야합니다. 적용에 높은 연성과 낮은 잔류 응력이 필요한 경우 느린 냉각 방법이 더 나은 선택입니다.
경우에 따라, 다른 냉각 방법의 조합이 사용될 수있다. 예를 들어, 2 단계 냉각 공정을 사용할 수 있습니다. 첫째, 다이 주물은 빠르게 냉각되어 미세한 표면층을 달성하여 내마모성과 같은 표면 특성을 향상시킬 수 있습니다. 그런 다음 내부 잔류 응력을 줄이기 위해 부품을 천천히 냉각시킬 수 있습니다.
결론
결론적으로, 냉각 방법은 알루미늄 합금 다이 주물의 미세 구조 및 특성에 큰 영향을 미친다. 다른 냉각 방법은 기계적 특성, 부식 저항 및 잔류 응력 측면에서 다른 장점과 단점을 제공합니다. 전문 알루미늄 합금 다이 캐스팅 공급 업체로서 적절한 냉각 방법을 선택할 때 각 고객 애플리케이션의 특정 요구 사항을 신중하게 고려합니다. 냉각 방법이 다이 주물에 미치는 영향을 이해함으로써 고객의 다양한 요구를 충족시키는 고품질 부품을 생산할 수 있습니다.
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참조
- ASM 핸드북위원회. ASM 핸드북, 15 권 : 캐스팅. ASM International, 2008.
- Dieter, GE 기계식 야금. McGraw -Hill, 1986.
- Kalpakjian, S., & Schmid, SR 제조 엔지니어링 및 기술. 피어슨, 2014.