KITECH 생산기술 전문지

"자동차의 전기화(Electrified) 추세에 따라 차량의 경량화, 고강도 부품에 대한 수요 증가로 진공 다이캐스팅(Vacuum Die Casting)의 적용이 확대 추세에 있다. 진공 다이캐스팅은 용탕 충진 직전 금형 내 공기를 제거함으로써, 용탕내 공기 포집(air entrapment)을 억제하고 금속 용탕의 연속적 충진을 유도하여 고밀도 주조품 생산이 가능한 잇점이 있다. 이러한 진공 다이캐스팅의 성능은 금형 캐비티내 진공 형성 특성에 크게 좌우되며, 이를 결정짓는 주요 인자는 진공 주조방안, 금형 및 슬리브 구성품의 sealing, 진공펌프 시스템, air venting 방식 (기계식 밸브 또는 chill block 등), 플런저 팁 간극(clearance) 등의 적절성이 매우 중요하다. 그러나, 산업계에서는 진공 다이캐스팅 진공 방안 설정이 대부분 경험에 의존하고 있어, 체계적인 진공도 관리가 시행되고 있지 못하고 있다. 특히, 활용도가 높은 chill block의 경우 목표 진공도가 캐비티의 체적에 따라 달라질 수 있기 때문에 캐비티 체적에 따른 vent의 간극 크기(gap size)와 플런저 팁 clearance가 적절하게 구현되어야 한다. 만약, 체적대비 gap size가 과도하게 크면 용탕의 진공 호스내 혼입과 외부 공기 유입이 발생할 수 있고, 반대로 너무 좁으면 가스 배출이 원활하지 않아 주조품 결함이 발생할 수 있어, 적절한 설계와 운용상의 관리가 필수적이다. 그러나, 현재까지 금형 캐비티 체적과 chill vent gap size, 플런저 팁 clearance 변화에 따른 진공도 특성에 대한 체계적인 연구가 미흡하여, 주조품의 품질과 공정 생산성에 큰 변동성을 초래하고 있다. 본 연구에서는 진공 다이캐스팅용 모형 금형을 제작하여 캐비티의 체적을 변화시켜가며 chill vent gap size과 플런저 팁 clearance가 금형 캐비티 내 진공도 미치는 영향을 분석하고자 하였으며, 이를 통해 산업 현장에서 진공 다이캐스팅 조건 설정에 유용한 기초 가이드를 제시하고자 한다."

키워드 die casting, vacuum, chill vent gap, tip clearance