CPC(대압 주조) 금형의 경우, 장기간 연속 생산으로 인해 측정 가능한 치수 편차가 발생합니다. 전기차(EV) 구조용 부품 금형의 경우, 2000회의 주조 사이클 후 열 응력, 재료 크리프 및 결합면 마모가 복합적으로 작용하여 캐비티 치수가 변합니다.
2,000회의 연속 사이클 후, CPC(대압 주조) 금형의 작업 조건에서 H13 열간 가공강 캐비티 인서트는 일반적으로 0.025~0.045 mm의 바깥쪽 팽창을 나타냅니다. 알루미늄 합금 주조 공장에서 평균 작업 온도가 470 ℃를 초과하면 팽창 값이 증가합니다.
전기차(EV) 구조용 부품 금형의 국부적인 얇은 벽 영역에서는 더 큰 치수 변화가 나타난다. 두께가 22 mm 미만인 얇은 벽 인서트 부위는 2,000회 주조 주기 후 0.05~0.07 mm의 캐비티 확대를 초래할 수 있으며, 이는 완성된 주조품의 조립 공차에 직접적인 영향을 미친다.
비슷한 열 부하 조건에서 LPDC 주조 금형은 2,000회 주조 후 0.018~0.032 mm의 상대적으로 작은 캐비티 팽창을 나타냅니다. 낮은 충전 압력은 CPC 대압 주조 금형의 고압 환경에 비해 기계적 응력을 감소시킵니다.
중력 주조 금형은 기계적 부하가 적으며, 치수 편차는 주로 열 크리프에서 기인합니다. 휠 금형 인서트의 경우, 5~7분의 생산 사이클 시간 하에서 2,000사이클 후 평균 캐비티 변화는 0.015~0.028 mm 이내로 유지됩니다.
Procast CAE는 누적 열-기계적 응력 추세를 시뮬레이션할 수 있습니다. 그러나 수천 사이클 후의 장기 크리프 변형은 완전히 계산할 수 없으므로, CPC 대압 주조 금형의 유지보수 판단을 위해서는 실제 치수 검사가 여전히 필수적입니다.
다중 인서트 결합 금형의 경우, 전체 치수 편차의 약 32 %가 결합면의 마모에 기인합니다. 반복적인 개폐는 결합면을 마모시키고 틈새를 점차 확대시켜, EV 구조 부품 주조품에 불필요한 플래시를 발생시킵니다.
금형 가동 주기가 목표 사이클 타임보다 지속적으로 빠를 경우 치수 편차가 가속화됩니다. 실제 사이클 타임이 설계 값보다 30 % 짧을 경우, H13 인서트의 경우 2,000샷에 도달한 후 캐비티 팽창이 약 48 % 증가할 수 있습니다.
1,800~2,000사이클 간격으로 정기적인 CMM 검사를 실시하면 치수 변화 추세를 파악하는 데 도움이 됩니다. 주조품 치수가 명백하게 공차 범위를 벗어날 때까지 기다리면, 이미 주조 기공 결함이 발생할 가능성이 있는 불량 부품이 대량으로 생산된 후일 것입니다.
금형 강재의 경도는 크리프 성능에 영향을 미칩니다. HRC 42 미만의 경도로 작동하는 H13 열간 가공용 강재는 CPC 대압 주조 금형의 박벽 인서트에 대해 장기간 고온 하중 하에서 52% 더 높은 크리프 변형을 보입니다.
마모된 캐비티에 부분 수리 용접을 실시하면 국부적인 내부 응력이 변화합니다. 용접 후 응력 제거 처리가 필수적이며, 이를 생략할 경우 EV 구조용 부품 금형의 경우 이후 600~800회 주조 사이클 내에 치수 편차가 가속화되어 나타납니다.
허용 가능한 캐비티 팽창 한계치는 금형 유지보수 사양서에 명시되어야 합니다. 캐비티 확대가 0.06 mm를 초과할 경우, 알루미늄 합금 주조 대량 생산의 연속성을 위해 인서트 수리 또는 교체 평가를 시작해야 합니다.
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FAQ
Q: 2000사이클 후 CPC 대압 주조 금형의 일반적인 캐비티 팽창량은 얼마입니까?
A: 일반적으로 0.025~0.045 mm이며, 작업 온도가 높을수록 변형값이 증가합니다.
Q: 어떤 두께의 얇은 벽면 인서트가 CPC 금형의 치수 편차를 더 크게 유발합니까?
A: 22 mm보다 얇은 단면은 2,000 사이클 후 0.05~0.07 mm까지 팽창할 수 있습니다.
Q: 과속 단주기 생산이 금형의 치수 편차에 어떤 영향을 미칩니까?
A: 사이클 시간을 30 % 단축하면 캐비티 팽창 정도가 48 % 증가할 수 있습니다.
Q: 몇 사이클마다 CMM 치수 검사를 실시해야 합니까?
A: CPC 대압 주조 금형의 경우 약 1800~2000 사이클 시점에 검사를 실시하도록 일정을 잡으십시오.
Q: 고온 조건에서 H13의 크리프 변형을 증폭시키는 HRC 수준은 얼마입니까?
A: HRC 42 미만일 경우 크리프 변형 위험이 52 % 증가합니다.
Q: 주조 금형 인서트의 캐비티 수리 용접 후 반드시 수행해야 하는 작업은 무엇입니까?
A: 치수 편차의 가속화를 방지하기 위해 응력 제거 처리가 필요합니다.
Q: CPC 금형 인서트 수리 평가를 유발하는 팽창 임계값은 얼마입니까?
A: 캐비티 확대가 0.06 mm를 초과할 경우 수리 또는 교체 평가를 시작해야 합니다.
