다이캐스팅 기공 불량 원인 벤트와 냉각 회로 점검 방법

다이캐스팅 기공 불량은 공정 조건을 건드리기 전에 벤트 슬롯과 냉각 회로 상태를 먼저 확인해야 합니다. 사출 속도와 냉각수 온도 기록만 들여다보다가 원인을 놓치는 경우가 현장에서 반복됩니다.

기공이 절삭 단면에서 드러나거나 로트별로 발생 빈도가 달라진다면, 공정 파라미터 조정보다 금형 구조 쪽에서 먼저 원인을 찾는 것이 순서입니다. 저도 처음엔 그 순서를 거꾸로 잡았습니다.

 

다이캐스팅 기공 불량 절삭 단면

 

기공 불량은 왜 공정 조건 조정으로 잡히지 않는가

다이캐스팅 현장에서 기공이 반복적으로 발생하면 대부분 사출 속도나 용탕 온도를 먼저 건드립니다. 저도 처음엔 그 방향이 맞다고 봤습니다. 속도를 낮추면 난류가 줄어들고 가스 혼입이 줄어든다는 논리 자체는 맞습니다. 그런데 속도를 조정한 뒤 불량률이 일시적으로 줄었다가 며칠 지나면 같은 위치에서 다시 터졌습니다.

그때부터 의심 방향을 바꿨습니다. 공정 조건이 바뀌지 않았는데 기공이 다시 나타난다면, 조건이 아니라 금형 상태에 고정된 원인이 있다는 뜻입니다. 벤트 슬롯 상태를 확인했고, 탄화된 이물질이 쌓여 배기 단면이 좁아진 것을 발견했습니다. 용탕이 빠른 속도로 캐비티를 채울 때 빠져나가야 할 가스가 출구를 잃고 내부에 갇혔던 것입니다.

기공 위치가 고정되어 있다면 공정보다 금형을 먼저 봐야 합니다. 이 판단 하나가 진단 시간을 줄입니다.

가스 기공과 수축 기공은 생긴 모양이 다르다

현장에서 기공 불량을 처음 접하면 모두 같은 원인에서 비롯된다고 보기 쉽습니다. 그런데 절삭 단면이나 X선 검사 결과를 보면 기공 형태가 두 가지로 나뉩니다.

가스 기공은 단면에서 작고 둥근 형태로 보입니다. 응고 과정에서 가스가 금속 내부에 갇혀 만들어지는 공극으로, 벤트 슬롯이 막히거나 배기 면적이 부족할 때 발생합니다. 위치는 주로 가스가 마지막으로 모이는 최종 충진부나 오버플로우 근처에 집중됩니다.

수축 기공은 형태가 다릅니다. 불규칙하고 울퉁불퉁하며, 두꺼운 살 부위에 나타나는 경우가 많습니다. 금속이 응고되면서 부피가 줄어드는데, 냉각 속도가 균일하지 않으면 얇은 부분이 먼저 굳고 두꺼운 부분 안쪽에 수축 공간이 생깁니다. 냉각 회로 부분 막힘이나 냉각수 온도 불균일이 여기서 작용합니다.

이 구분이 왜 중요하냐면, 벤트 문제와 냉각 문제는 대책이 다르기 때문입니다. 같은 기공 불량이라도 원인을 혼동하면 대책이 엇나갑니다.

 

다이캐스팅 금형 벤트 슬롯과 냉각 회로 구조

 

로트별 기공 편차가 생긴다면 냉각 회로부터 들여다봐야 한다

동일 금형에서 로트별로 기공 발생 빈도가 달라지는 상황이 있었습니다. 어떤 날은 괜찮고 다음 날은 같은 위치에서 기공이 반복되는 패턴이었습니다. 처음엔 합금 조성 편차나 용탕 로트 차이로 봤습니다. 소재 성분 검사를 강화했지만 차이가 없었습니다.

판단을 바꾼 건 냉각수 온도 기록이었습니다. 금형 입출구 냉각수 온도 차이를 회로별로 따라가 보니 한 회로의 온도 차이가 다른 회로보다 눈에 띄게 적었습니다. 흐름이 약하다는 신호였습니다. 회로를 열어보니 스케일이 쌓여 부분적으로 막혀 있었습니다. 그 구간 금형 표면은 다른 부위보다 늦게 식고 있었고, 두꺼운 살 부위에서 응고가 늦어지면서 수축 기공이 반복적으로 만들어지고 있었습니다.

소재 쪽을 의심하느라 금형 상태 점검이 늦어졌습니다. 그 시간 동안 불량품이 계속 나왔습니다. 이후로는 기공 위치와 로트 편차가 겹칠 때 냉각 회로 점검을 소재 검사보다 먼저 진행하는 순서로 바꿨습니다.

• 냉각수 입출구 온도 차이를 회로별로 각각 확인한다
• 온도 차이가 작은 회로는 유량 저하 또는 스케일 막힘을 의심한다
• 수축 기공 위치와 해당 회로 위치를 도면에서 대조한다

벤트 슬롯 점검은 육안이 먼저고 수치는 그다음이다

벤트 슬롯 문제를 다루면서 가장 자주 보이는 오류는 슬롯 깊이 수치만 확인하는 방식입니다. 설계 도면상 벤트 깊이가 기준 범위 안에 있어도 탄화물이나 이물질이 쌓이면 실질 배기 면적은 크게 줄어듭니다.

알루미늄 다이캐스팅에서 가스 벤트 슬롯 깊이는 일반적으로 0.05~0.15mm 범위로 설계됩니다. 이 좁은 공간은 배기 기능을 하면서 동시에 용탕이 흘러넘치지 않게 막는 역할을 합니다. 그런데 쇼트를 반복할수록 이 좁은 슬롯에 탄화 잔류물이 쌓입니다. 육안으로 보면 표면이 어둡게 변색되거나 슬롯 안쪽이 매끈하지 않고 거칠어진 것을 확인할 수 있습니다. 그 상태에서 기공이 다시 발생하면 속도를 낮추기 전에 슬롯 청소부터 해야 합니다.

벤트 상태는 쇼트 누적 횟수와 연결해서 주기적으로 점검하는 것이 맞습니다. 수치만으로는 모릅니다.

공정 조건 조정 전에 확인할 두 가지 순서

기공 불량이 발생했을 때 조건 조정보다 구조 점검을 먼저 하는 판단 기준을 정리해 두면 대응 속도가 달라집니다.

첫 번째는 기공 위치가 고정되어 있는지 확인하는 것입니다. 기공이 매번 같은 위치에 나타난다면 공정 변수보다 금형 구조에서 원인을 찾아야 합니다. 가스 배기 경로에 해당하는 벤트 슬롯 위치와 비교해 일치하면 벤트 막힘을 먼저 점검합니다.

두 번째는 기공 형태와 발생 패턴이 로트별로 달라지는지 보는 것입니다. 편차가 있다면 소재보다 냉각 회로 상태를 먼저 들여다봐야 합니다. 같은 조건에서 로트가 바뀔 때 기공이 달라진다는 것은 소재 자체보다 열 이력이나 냉각 환경이 변했다는 신호입니다.

이 두 가지 판단 기준을 먼저 적용하면 공정 조건을 잘못 건드리는 시행착오를 상당 부분 줄일 수 있습니다.

기공 불량 원인을 진단했다면, 벤트 슬롯 설계 기준과 오버플로우 배치 원칙을 함께 이해하면 재발 방지 판단이 더 정확해집니다. 냉각 회로 스케일 관리 주기와 회로 배치 설계 기준도 수축 기공과 직접 연결되는 주제여서 참고해 두면 좋습니다.

기공 원인은 공정보다 금형 상태가 먼저다

기공 불량이 반복될 때 속도나 온도를 바꾸고 싶은 충동은 자연스럽습니다. 수치가 눈에 보이고 조작이 쉽기 때문입니다. 그런데 같은 불량이 같은 위치에서 반복된다면, 그건 조건 문제가 아니라 금형 상태 문제일 가능성이 높습니다. 벤트 슬롯 상태와 냉각 회로 유량을 먼저 확인하고 공정 조건을 건드리는 순서가 맞습니다. 지금 기공 위치가 어디인지, 로트별 편차가 있는지, 이 두 가지 질문에서 진단을 시작해 보시기 바랍니다.

 

 

다이캐스팅 오버플로우와 벤트 역할 차이와 기공 불량 점검 방법