다이캐스팅 금형 열처리 기술 가이드

열처리 기술은 다이캐스팅 금형 제조에 널리 적용되며, 이는 금형 구성 요소의 미세 구조와 성능을 크게 개선하고, 금형 수명을 연장하며, 가공 품질을 향상시키고, 공구 마모를 줄일 수 있습니다.

다이캐스팅 금형은 일반적으로 합금 공구강으로 제작됩니다. 대표적인 열처리 순서로는 구상화 열처리, 응력 제거/안정화, 담금질(또는 담금질 및 템퍼링), 그리고 다중 템퍼링 공정이 포함됩니다. 적절한 열처리 조합을 선택함으로써 요구되는 강도, 인성 및 고온 성능을 달성할 수 있습니다.

전처리:

1. 목적: 단조 또는 거친 가공으로 인한 잔류 응력을 제거하고, 절삭성을 높이기 위해 경도를 낮추며, 후속 담금질 및 템퍼링을 위한 균일한 조직을 준비합니다.
2. 방법 및 효과: 구상화 열처리는 미세하게 분산된 탄화물을 가진 균일한 미세구조를 생성하여 인성을 향상시킵니다. 담금질 후 템퍼링(즉, 담금질 후 템퍼링)은 종종 우수한 강도-인성 균형을 제공하므로, 높은 인성이 요구되는 금형의 경우 구상화 대신 담금질 후 템퍼링이 일반적으로 사용됩니다.
3. 권장 사항: 단조품 또는 거친 가공된 블랭크에 전처리를 수행하고 공정 배치 기록을 통해 향후 품질 추적성을 용이하게 하십시오.

안정화 처리:

1. 목적: 거친 가공 과정에서 발생한 내부 응력을 제거하고 담금질 시 변형 및 균열 발생 위험을 줄이기 위함. 특히 복잡한 형상의 금형에 중요합니다.
2. 일반 공정: 650°C~680°C로 가열 후 2~4시간 유지, 이후 용로에서 꺼내 공기 냉각합니다. 복잡한 형상의 금형은 내부 응력을 추가로 감소시키기 위해 공기 냉각 전 400°C 이하로 용로 냉각합니다.
3. 특수 사례: EDM(전기 방전 가공)으로 표면이 변형된 경우 재결정층 또는 손상층이 발생할 수 있으며 와이어 절단 균열이 발생하기 쉽습니다. 국부 응력을 제거하기 위해 저온 응력 제거 어닐링을 수행해야 합니다.

담금질 예열:

1. 이유: 다이캐스팅 금형은 열전도율이 낮은 고합금강으로 제작되는 경우가 많습니다. 급속한 직접 가열은 큰 온도 구배를 발생시켜 균열이나 변형을 유발할 수 있습니다. 따라서 단계별 예열이 필요합니다.
2. 예열 방법 및 온도: 저온 예열(400°C~650°C)은 박스형 또는 공기 가마에서 수행할 수 있습니다. 고온 예열은 열 균일성 향상을 위해 염욕 가마에서 수행하는 것이 더 좋습니다.
3. 예열 횟수 및 요구사항: 변형 제어 요구가 낮은 금형은 예열 단계를 줄일 수 있으나, 엄격한 변형 제어가 필요한 경우 열 기울기 응력을 줄이기 위해 다단계 예열을 적용해야 합니다. 예열 시간의 일반적인 경험적 추정치는 1분/mm입니다(참고용이며, 재료 및 부품 두께에 따라 검증 필요).

담금질 가열 및 유지:

1. 목적: 균일한 조성의 오스테나이트를 얻고 탄화물을 충분히 용해시켜 고온 강도와 연화 저항성을 향상시킵니다.
2. 온도 선정: 담금질 온도는 재료에 지정된 범위 내에서 선택해야 합니다. 높은 담금질 온도는 열적 안정성에 유리하지만, 결정립 성장 촉진 및 인성 저하를 유발할 수 있습니다. 높은 인성이 요구되는 금형은 일반적으로 상대적으로 낮은 담금질 온도를 사용합니다.
3. 담금 시간: 균질화를 보장하기 위해 염욕 담금 가열은 일반적으로 상대적으로 긴 담금 시간이 필요합니다. 일반적인 추정치는 0.8분/mm ~ 1.0분/mm입니다(참고값; 반드시 검증해야 함).

담금질 냉각:

1. 냉각 방법 선택: 단순한 형상이며 변형 민감도가 낮은 금형은 오일 담금질할 수 있습니다. 복잡한 형상이나 높은 변형 방지 요구 사항이 있는 금형은 단계적(단계) 담금질(점진적 전환을 통해 단계별로 냉각 속도를 가속화)로 처리하는 것이 더 좋습니다.
2. 템퍼링 전 평형화: 균열 및 변형을 방지하기 위해 냉각 방법과 관계없이 실온까지 직접 냉각하지 말고, 먼저 150°C~180°C로 평형화 냉각하십시오. 평형화 시간은 0.6분/mm(참고)로 추정할 수 있으며, 이후 즉시 템퍼링을 진행하십시오.
3. 참고: 표면 냉각/심부 과열로 인한 열응력 집중을 방지하기 위해 냉각 속도 프로파일을 제어하십시오. 단계적 또는 국소적 담금질을 사용할 경우 변형이 제어 가능하도록 하고 보정 절차를 마련하십시오.

템퍼링:

1. 필요성: 충분한 템퍼링은 담금질 잔류 응력을 제거하고 경도와 인성을 조정합니다. 다이캐스팅 금형은 일반적으로 철저한 템퍼링이 필요하며, 보통 세 번의 템퍼링으로 수행됩니다.
2. 첫 번째 템퍼링 온도는 일반적으로 재료의 2차 경화 영역에서 선택됩니다(조직 안정화를 위해).
3. 두 번째 템퍼링 온도는 요구되는 경도를 달성하기 위해 선택됩니다.
4. 세 번째 템퍼링 온도는 두 번째 템퍼링 온도보다 10°C~20°C 낮게 설정하며, 잔류 응력을 제거하고 조직을 미세화하는 데 사용됩니다.
5. 템퍼링 냉각: 템퍼링 후 오일 냉각 또는 공기 냉각을 사용할 수 있습니다. 단일 사이클 템퍼링 유지 시간은 2시간 이상이어야 합니다(부품 두께 및 재료 요구 사항에 따라 정확한 시간 결정).