러너 디자인을 통한 무게절감과 비용절감

고압 다이캐스팅 공정에서 수익성을 확보하기 위해서는 고객 사양을 만족하는 균일한 품질을 확보해야 합니다. 자동차 산업에 제품을 공급하기 위해서는 수축공의 최소화, 리크(leak)는 물론 제조 부품의 균일한 치수와 같은 다양한 품질 요구 사항을 만족해야 합니다. 결과적으로 수익성을 유지하려면 용탕 손실, 러너 무게 또는 소모품 비용과 같은 다른 변수들을 최적화해야 합니다.

Kırpart는 MAGMASOFT®를 사용하여 러너의 무게를 줄이고 이를 통해 비용을 절감했습니다. 프로젝트 시작 전에 러너 및 비스킷의 총무게는 2594g이었습니다. 프로젝트의 주요 목적은 양산중인 부품의 러너 무게를 줄이는 것입니다.

알루미늄 원자재를 절약하는 것 외에도, 러너 무게를 줄이는 것은 특히 주조공정 전체를 수행하고 있는 주조공장에서 재고, 에너지 소비 및 용탕 손실에 대한 절감 효과를 증가시킵니다.

용해 공정과 주조 공정에서 각각 잠재적인 절감 효과를 구분하여 확인할 수 있습니다. 용해공정의 경우 러너무게의 절감으로 용해로에서 사용되는 가스 및 에너지 소비를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 단위 중량에 대한 용탕 손실의 영향을 감소시킬 수 있습니다. 용해공정 이외에도 원소재의 잉곳 출하량이 감소하면 물류 및 재고비용에 대한 연간 수익이 늘어나며 이는 마치 용융금속을 보온로에 보관해 두는 것과 같은 효과를 나타냅니다.

MAGMASOFT®를 사용하여 Kırpart는 해당 부품에 대해 5개의 서로 다른 러너 및 게이트 설계를 분석했습니다. 각 디자인에 대한 해석결과에서 특히 충진 결과와 응고 중 액상분율을 분석했습니다. 여기에 표시된 결과는 초기 디자인과 최종 디자인을 나타내고 있습니다. 시뮬레이션을 통해 러너 부피가 작아지더라고 주조품질은 동일하다는 것을 확인했습니다.

최종 디자인의 러너 단면을 보면 용융 금속의 충진 속도가 비스킷에서 게이트 쪽으로 변화화는 단면형상에 비례하여 증가하고 최적의 속도로 캐비티로 들어가는 것을 확인할 수 있습니다. 결과에서 볼 수 있듯이 속도결과는 초기 디자인과 다르게 러너를 따라 증가하는 거동을 보여주고 있습니다.

충진 중 러너에서의 속도변화에 대해서는 원하는 결과를 얻었지만 응고가 품질에 미치는 영향도 동시에 고려해야 합니다. 수축공과 관련된 품질 사양을 만족하는 건전한 제품을 얻기 위해 1000bar ~ 1200bar의 압력을 유지하였습니다. 응고하는 동안 보압을 충분히 적용하기 위해 러너 분기점이 최종응고 구역이 되도록 설계하였습니다.

금형의 경우 프로젝트 시작 초기부터 지속적으로 개선되었습니다. 프로젝트 초기 단계에서 MAGMASOFT®는 그 신뢰성을 입증했으며 지속적인 개선과 최적화 된 러너 설계를 위한 필수 도구가 되었습니다. 러너의 중량 감소 개선으로 생산 비용도 크게 절감되었습니다.

최종 러너 설계를 통해 총 주조중량이 29.68%에서 20.28%로 감소하여 많은 공정 단계에서 비용을 절감하였습니다. 러너의 중량 감소는 금형 스프레이 시간을 줄이고 응고 거동을 제어하게 됨으로써 최적화된 열 전달을 통해 사이클 시간을 10% 단축 할 수 있었습니다. 연간 생산량이 400,000대인 부품의 사이클 타임을 10% 단축하면 비용절감에 큰 효과가 있습니다.

이 연구는 생산 효율성을 극대화했을뿐만 아니라 열적으로 균형이 맞지 않는 금형 부분을 제거하여 금형의 효율성을 높였습니다 이러한 결과들은 Kırpart가 계속해서 증가하고 있는 고객 요구 사항을 만족시키는데 도움이 되었습니다. 이러한 어려운 상황에서 Kırpart가 성공할 수 있었던 것은MAGMASOFT®의 기여가 있었기 때문입니다.

Kırpart A.Ş.

Kırpart A.Ş.는 터키의 주요 엔진 부품 제조업체입니다. 이 회사는 1969년 이래로 전 세계 주요 자동차 OEM 및 Tier-1 회사의 신뢰할 수 있는 파트너이자 공급 업체입니다. 첨단 엔지니어링 역량, 방대한 경험과 숙련된 인력을 갖춘 역동적이고 혁신적인 회사인 Kırpart는 자동 온도 조절기, 물 및 오일 펌프와 같은 엔진 냉각 시스템 구성 요소를 설계, 개발 및 제조하는 전문 기업입니다. Kırpart의 알루미늄 고압 다이캐스팅 설비는 주조 설계를 포함한 생산 용량을 최적으로 사용하도록 제작되었으며 고객에게 부품의 성능을 보장하면서 동시에 중량을 감소시킬 수 있는 다양한 방안을 제공합니다.

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