가공 팁 29부
DED 방식을 사용하여 냉각 파이프가 있는 금형 주조 주형을 만드는 팁

금형 주조 주형은 주형 금속의 금형 주조 방식에 사용되는 주형 형식입니다. 이름에서 알 수 있듯이 금형 주조는 알루미늄이나 황동을 녹여 고압에서 정밀 주조로 주입하는 주조 방식입니다. 구성요소가 고압에서 주형되므로 금속이 전체 주형에 균일하게 주입될 수 있습니다. 이 공정으로 치수 정밀도가 높고 표면 등급이 높은 얇고 복잡한 형상의 금형 주조 제품을 제조할 수 있습니다. 주형을 제조하면 빠른 연속 주조 사이클이 가능하므로 이 공정은 대량 생산에 완벽합니다.

반면, 금형 주조 제품에서는 주조 공정 후 냉각 중에 부피 수축이 발생하므로 내부 응력으로 인해 기공과 균열이 발생합니다. 이는 금형 주조 제품의 일반적인 현상이지만 주조 공정 중에 금형을 냉각시켜 이러한 현상을 방지할 수 있습니다. 이렇게 하려면 냉각수가 흐르는 파이프를 주형에 내장하여 내부 주형 온도를 일정하게 유지합니다. 일반적으로 냉각 파이프는 주형에서 드릴링됩니다. 하지만 복잡한 주형 표면에서 일직선으로 파이프를 만들고 추가로 셋업을 변경하는 데 고정밀 절삭 기술과 함께 추가 시간이 필요합니다. 이러한 점으로 요즘에는 주형 내부의 주형 표면을 따라 내장할 냉각 파이프를 만들기 위해 적층 제조 기술(이후에는 "AM 기술"이라 함)이 등장했습니다. 당사는 이러한 AM 기술을 사용하여 금형 주조 주형용 냉각 파이프를 가공할 수 있는 몇 가지 팁을 살펴보겠습니다.

형상적응형 냉각수로 제조

주형 내 주형 제품의 표면 형상에 따른 냉각 파이프를 형상적응형 냉각수로라고 합니다. AM 기술을 활용하면 형상에 관계없이 이상적인 형상적응형 냉각수로를 만들어 복잡한 주형 형상의 주형 표면에 일치시킬 수 있습니다. 이렇게 하면 주형 냉각 효율성이 향상됩니다.

스프루 코어 형상적응형 냉각수로

지금부터는 AM 기술에 대해 좀 자세히 알아보겠습니다. 최근에 AM 기술을 활용하는 여러 기계가공방법이 발명되었지만 여기서는 3가지 주요 방법을 알아보겠습니다. 노즐에서 공급한 금속 가루를 레이저로 용해한 후 적층시키는 직접 용착 방식(DED 방식), 레이저를 사용해 금속 가루 베드를 용해하여 적층하는 분말 소결 방식(PBF방식) 및 수지를 금속 가루 베드에서 적층하는 결합체 분사 방식이 있습니다.

PBF 방식은 형상적응형 냉각수로를 만드는 데 자주 사용됩니다. 주형 내 복잡한 수로를 만드는 데 탁월합니다. 당사는 PBF 방식을 통해 형상적응형 냉각수로를 만들고 있지만 여기에는 긴 제조 시간 및 경도가 높은 주형 소재를 형삭하는 전문 지식 부족과 같은 특정 문제가 있습니다. 이러한 이유로 당사는 PBF 방식이 항상 형상적응형 냉각수로를 만드는 최상의 방법이라고 생각하지 않습니다. 그러면 DED 방식을 통해 형상적응형 냉각수로를 만들면 어떨까요?

주요 AM 방식

DED 방식을 통해 형상적응형 냉각수로 만들기

절삭 및 PBF 방식과 달리 DED 방식으로 여러 가지 유형의 분말을 결합하여 주형을 만들 수 있습니다. 이 기법을 활용하여 응용 분야에 따라 다양한 분말을 주형의 각 부분에 사용할 수 있습니다. 예를 들어 냉각 라인이 통과하는 코어 섹션(중심)을 열전도도가 높은 구리 합금으로 만들고 내마모성과 내식성이 필요한 주형 표면(표면)에 경도가 높은 공구 강철을 사용할 수 있습니다. 이러한 응용 분야의 경우 모든 소재에 같은 적층 높이를 달성하기 위한 형성 조건 최적화가 핵심입니다. 따라서 서로 다른 두 가지 소재가 교차하는 영역은 구분되지 않습니다. 당사는 고객에게 솔루션을 제시할 때 이러한 영역에 대한 당사 지식을 사용합니다.

주형의 여러 부품에 따라 소재를 다르게 하면 절삭이나 PBF 방식으로 제조한 형상적응형 냉각수로가 있는 금형 주조 주형보다 우수한 고경도 주형을 만들 수 있습니다.

형상적응형 냉각수로 생산 사례 연구

Fuji CO., Ltd.(사이마타 카와구치시), DMG MORI LASERTEC 65 DED hybrid는 향상된 냉각 효율성으로 주형을 생산하는 데 사용되고 있습니다. 위에서 언급한 대로 열전도도가 높은 구리 합금은 주형 코어 섹션에 사용되지만 이 경우 코어 섹션 형상을 절삭할 수 있으므로 코어는 소재의 가공 블록을 통해 제조됩니다. 절삭이 빠르고 더욱 정밀한 결과를 만드므로 형상에 따라 LASERTEC 65 DED hybrid의 주요 기능인 형삭과 절삭을 또는 번갈아 사용할 수 있습니다. 이후에 컷 코어 내부를 드릴링하여 냉각 파이프를 만들며 고경도 주형 강 Ferro 55는 절삭 마무리를 통해 코어 상단에서 주형됩니다. 주형만으로 Ferro 55 경도(HRC-55)를 달성할 수 있으므로 이 방식은 열처리 공정을 줄입니다.

실린더 헤드 주형

여기서는 AM DED 방식을 활용하여 냉각 파이프가 있는 금형 주조 주형을 가공하는 팁을 설명합니다. 절삭 기법은 제조 세계에서 꾸준히 발전하고 있지만 추가 기법도 발전하고 있습니다. 당사는 여러 가지 주형 가공 및 AM 기법을 활용하여 향상시키는 경험이 풍부합니다. 기존 기계가공방법을 향상시키고 적층 제조나 다른 새로운 기계가공방법에 대한 도움이 필요하면 언제든지 당사에 문의하십시오.

• DMG MORI 엔지니어에게 문의하기