금형의 열평형 상태는 주조품의 최종 치수에 직접적인 영향을 미칩니다. 캐비티 인서트의 열팽창은 LPDC, 중력 주조 및 CPC 대압 주조 금형의 실제 양산 조건에서 주조품의 치수 편차를 유발합니다.
안정된 열평형 상태에서 H13 캐비티 인서트는 바깥쪽으로 팽창합니다. 확대된 캐비티 내부에서 주조품이 응고되며, 알루미늄 휠 블랭크 생산 시 냉간 금형 시험 샘플에 비해 주조품 치수가 0.02~0.05 mm 더 커집니다.
예열이 불충분한 경우: 금형이 열평형 상태에 도달하지 못했습니다. 캐비티 팽창이 불충분하여 주조품 치수가 공칭값보다 작아지는 경향이 있으며, 이러한 현상은 LPDC 주조 금형의 배치 생산 초기 가동 단계에서 흔히 발생합니다.
금형 과열 상태(평균 온도 320 ℃ 이상 지속): 인서트의 열팽창이 더욱 증가하며, 주조품 치수가 상한 공차 한계를 초과할 수 있습니다. 이는 특히 CPC 대압 주조 금형의 22 mm 미만 얇은 벽 두께 인서트에서 두드러집니다.
금형의 불균일한 열평형은 비대칭적인 치수 편차를 유발합니다. 국부적인 고온 영역은 저온 영역보다 더 많이 팽창하여 주조 부품의 뒤틀림을 유발합니다. 알루미늄 합금 주조 공장에서 발생하는 구조 부품 형상 공차 불합격 사례의 31 %는 금형의 불균일한 온도 분포와 관련이 있습니다.
사이클 시간의 변동은 안정적인 열 균형을 깨뜨립니다. 사이클 시간이 단축되면 금형 내부에 더 많은 열이 축적되고, 사이클 시간이 길어지면 금형이 부분적으로 냉각됩니다. 중력 주조 금형 배치에서 사이클 시간이 안정화되지 않으면 동일한 금형이라도 주조품 치수가 변동하게 됩니다.
Procast CAE 열장 시뮬레이션은 금형의 열팽창 경향을 예측해 주지만, 장기적인 크리프 변형을 완전히 예측할 수는 없습니다. 알루미늄 주조 금형의 치수 폐쇄 루프 제어를 위해서는 실제 주조 샘플에 대한 CMM 측정이 여전히 필요합니다.
8시간 이상의 장시간 가동 중단 후에는 금형의 열평형이 완전히 상실됩니다. 가동 재개 후 처음 8~12개 제품은 치수 변동이 크므로, 이러한 초기 제품은 불량품으로 간주하여 LPDC 주형 생산 과정에서 분리해야 합니다.
냉각 회로의 부분적인 막힘은 국부적인 고온 영역을 생성합니다. 평균 금형 온도 측정값이 사양 범위 내에 머물러 있더라도, 삽입체의 국부적인 과도한 팽창으로 인해 EV 구조용 주조 부품의 치수가 허용 오차를 초과할 수 있습니다.
장기간 생산 후 발생하는 캐비티 마모는 추가적인 치수 편차를 유발합니다. 1,600~2,000 사이클 후, 열팽창과 표면 마모가 복합적으로 작용하여 CPC(대압 주조) 금형의 국부 주조 치수가 0.04~0.07 mm 증가할 수 있습니다.
금형 예열 온도 기록과 주조 치수 기록을 상호 대조해야 합니다. 주조 치수가 편차를 보일 경우, 중력 주조 금형의 기계 공정 매개변수를 조정하기 전에 먼저 금형의 열평형 상태가 변경되었는지 확인해야 합니다.
국경을 넘는 금형 인수 시, 주조 샘플의 치수 검사는 안정적인 열평형 상태에서 수행되어야 합니다. 냉간 시동 시험편을 측정하면 알루미늄 휠 금형 인수 검사 시 캐비티 치수 적격 여부에 대한 잘못된 판단을 초래할 수 있습니다.
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FAQ
Q: 열평형이 잡힌 금형은 냉간 금형 샘플과 비교하여 주조 치수에 어떤 영향을 미칩니까?
A: 주조 치수는 냉각된 금형 시험편보다 0.02~0.05 mm 더 커집니다.
Q: 예열이 불충분한 가동 초기 단계에서는 주조 치수에 어떤 경향이 나타납니까?
A: 캐비티 팽창이 불충분하면 주조 치수가 공칭값보다 작아지는 경향이 나타납니다.
Q: EV 부품의 형상 공차 불합격 사례 중 몇 퍼센트가 금형의 불균일한 열평형과 관련이 있습니까?
A: 공차 초과 사례의 31 %는 비대칭적인 금형 온도 분포에서 기인합니다.
Q: 장기간 가동 중단 후 치수 변동으로 인해 몇 개의 초기 주조품을 분리해야 합니까?
A: 재가동 후 처음 8~12개 제품은 치수가 불안정하므로 분리해야 합니다.
Q: 평균 온도는 정상으로 측정되는데 국부적으로 과도한 팽창이 발생하는 금형 결함은 무엇입니까?
A: 냉각 회로의 부분적인 막힘으로 인해 금형 인서트 내부에 고립된 고온 영역이 형성됩니다.
Q: 1,600~2,000회 생산 사이클 후 치수 편차를 유발하는 복합적인 요인은 무엇입니까?
A: 인서트의 열팽창과 캐비티 표면의 마모가 중첩된 결과입니다.
Q: 콜드 스타트 주조 샘플로 금형 캐비티 치수를 평가하는 것을 피해야 하는 이유는 무엇입니까?
A: 열적 균형이 맞지 않으면 주조 치수가 실제 안정된 생산 상태를 반영할 수 없기 때문입니다.
