다이캐스팅(Die casting)은 다이주조라고도 하며 용융금속을 금형 안으로 주입해서 원하는 형상의 주물을 얻는 정밀주조법이다. 이 공법은 플라스틱 사출성형보다 먼저 개발된 금속 사출방법으로 자동차 업계를 중심으로 정밀도를 요구하는 대형부품 주조 추세로 가고 있다. 다이캐스팅은 사출방식을 사용함으로써 여러 주조 공정 중에서 고품질 확보와 규격화, 대량생산에 유리하고 우수한 생산성을 갖추고 있다. 또한 다른 주조 방법에 비해 표면거칠기, 치수안정성이 우수하고 얇은 두께를 가진 주물을 제조하는데 우월성을 보여준다.
다이캐스팅 재료
다이캐스팅 주조에 사용하는 금속재료에는 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 주석(Sn), 구리(Cu) 합금 등이 있다. 구리계 합금은 기계적 성질이 탁월하지만 주조성은 좋은 편이 아니다. 아연계 합금은 주조성과 기계적 성질이 우수한 특징을 보인다. 알루미늄과 마그네슘 합금은 보통 수준으로 다이캐스팅 성형이 무난하다. 자동차 부품 경량화에 따라 알루미늄, 마그네슘 주물의 신규 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 다이캐스팅 성형공법을 이용한 비철합금 부품의 경량화, 고품질화, 대형화, 경제적 양산화 추세는 시장의 요구에 따라 앞으로도 계속 이어질 전망이다. 기술의 발전으로 알루미늄과 마그네슘을 바탕으로 하고 탄화규소(SiC), 탄화붕소(B4C), 질화붕소(BN), 이산화규소(SiO)등의 화합물을 첨가한 복합재료(Metal Matrix Composite, MMC)들의 성형가공에도 다이캐스팅이 활용되고 있다.
다이캐스팅 불량
가스
다이캐스팅의 근본적이고 고질적인 불량은 가스 발생이다. 용탕 내부에는 수소가스와 질소가스가 다량 고용되어 있는데 플런저의 사출속도를 빨리하면 가스가 많이 발생한다. 금형 내부에 있는 이형제와 수분, 슬리브 작업조건에 따라서도 제품의 가스 함유량이 다르게 나타난다. 금형에 벤트(Vent)가 부족해도 가스가 외부로 빠져나가지 못하고 제품 내부에 침입한다. 가스가 외부로 배출되지 않으면 금형 내부에서 압축이 되어 압력이 높아지는데 이를 배압이라 한다. 압축가스 압력이 커지면 용탕 안으로 혼입되어 제품 말단 부위에 가스가 많이 발생하게 된다.
충진 불균일
불균일한 용탕 충진은 게이트 시스템과 캐비티의 진공상태를 점검해야 한다. 진공도가 클수록 가스량은 줄어드는데 95% 이상의 진공도에서 가스는 급격히 적어지고 충진이 안정화된다. 금형 내부의 진공 상태는 충진 균형을 유지하는데 도움이 된다.
파단층
파단층으로 인한 표면불량, 내부 수축공도 자주 발생하는 불량 유형이다. 파단층은 사출 직전 용탕을 저장하는 슬리브 내면 접촉부위에서 발생한 응고층이 박리, 파단된 상태로 용탕과 함께 금형 내부로 주입되기 때문에 발생한다. 파단층이 발생하면 도금 등 후가공시에 표면광택에 차이가 생기며, 사용중 일부가 떨어져 나가기도 한다.
변형
변형불량은 제품두께 차이에 의한 응고속도 차이, 부적합한 냉각회로설계, 부적절한 금형온도설정, 불안정한 온도에서의 제품취출, 밀핀위치 및 동작 불균형 등에 기인한다. 해석(CAE)을 거치면 충진균형, 가스고립 양상, 배압크기, 용탕속도, 용탕온도, 미세수축, 금형온도 등을 예측할 수 있으므로 최적 작업조건 설정에 응용할 수 있다.
우리나라는 고부가가치 다이캐스팅 주물은 선진국에 뒤지고 중저가 주물시장은 중국에 잠식당하고 있는 실정이다. 이를 극복하기 위해서는 금형설계, 금형온도제어 및 용탕관리, 스크랩 재활용 기술에 대한 연구개발에 집중해야 한다.