금속 부품을 만드는 방법을 선택하는 것은 대부분의 엔지니어가 프로그램당 한 번씩 결정하고 수년간 유지하는 결정입니다. 올바르게 결정하면 단위 비용, 리드 타임 및 품질이 모두 제자리를 잡습니다. 잘못 결정하면 영원히 부품당 너무 많은 비용을 지불하거나 설계에 필요한 공차를 유지할 수 없는 공정에 툴링을 커밋하게 됩니다.
중소형 금속 부품에 대한 이러한 결정을 지배하는 세 가지 공정은 다이캐스팅, 금속 사출 성형 및 CNC 가공입니다. 이들은 충분히 겹쳐서 실제적인 혼란을 야기하고 충분히 다르기 때문에 잘못된 선택은 비용이 많이 듭니다.
이 가이드는 실제로 질문을 결정하는 기준에 따라 이들을 비교합니다.
세 가지 공정 요약
다이캐스팅고압 하에서 용융 금속을 경화된 강철 다이에 주입합니다. 비철 합금, 주로 알루미늄, 아연 및 마그네슘에 적합하며 툴링이 존재하면 부품을 신속하게 생산합니다. 대량 생산되는 하우징, 브래킷, 인클로저 및 구조 부품으로 가장 잘 알려져 있습니다.
금속 사출 성형일반적으로 MIM으로 축약되는 이 공정은 미세 금속 분말과 바인더를 혼합하여 플라스틱처럼 혼합물을 주입한 다음 바인더를 제거하고 부품을 거의 완전한 밀도로 소결합니다. 다이캐스팅으로는 처리할 수 없는 철계 및 특수 합금을 처리하며 대량으로 작고 복잡한 부품을 생산합니다.
CNC 가공고체 재고에서 부품을 절단합니다. 툴링이 필요 없으며 거의 모든 금속을 처리하고 세 가지 중 가장 엄격한 공차를 유지하며 수량 1개와 수량 1000개에서 동일한 부품당 비용이 발생합니다(설정 상각 제외).
결정 기준
볼륨
이것은 일반적으로 첫 번째 필터이며 종종 마지막 필터입니다.
가공은 툴링 비용이 들지 않으므로 저용량에서 확실하게 승리합니다. 소량 또는 수백 개의 부품은 형상에 관계없이 거의 항상 가공을 선호합니다.
다이캐스팅 및 MIM은 모두 생산에 상각되어야 하는 상당한 툴링 투자가 필요합니다. 특정 연간 볼륨 미만에서는 툴링이 결코 회수되지 않습니다. 그 이상에서는 단위 비용이 가공보다 훨씬 낮아지고 수량이 증가함에 따라 격차가 벌어집니다.
교차점이 정확히 어디에 있는지 여부는 부품의 복잡성과 가공에서 제거할 재료의 양에 따라 달라집니다. 간단한 재고에서 빠르게 가공되는 부품은 높은 교차점을 가집니다. 긴 사이클 시간과 많은 재고 제거가 필요한 부품은 훨씬 더 빨리 교차합니다.
경계 근처의 모든 프로그램에 대해 올바르게 계산하십시오. 총 비용은 각 공정에 대해 툴링과 단위 비용에 수량을 곱한 값이며, 현실적인 수명 볼륨에 걸쳐 계산됩니다.
부품 크기 및 무게
MIM은 실질적인 상한선이 있습니다. 탈바인더 및 소결 단계는 부품 크기를 제한하며 MIM은 일반적으로 약 100그램 미만의 작은 부품에 적합하며 더 큰 부품은 어렵고 비경제적입니다.
다이캐스팅은 작은 브래킷부터 상당한 하우징까지 훨씬 더 넓은 크기 범위를 처리하며, 주로 기계 톤수에 의해 제한됩니다.
가공은 기계 엔벨로프와 재고 가용성에 의해서만 제한되는 모든 것 중에서 가장 넓은 범위를 처리합니다.
부품이 크면 MIM은 제외됩니다. 부품이 매우 작고 복잡하면 MIM이 매력적입니다.
재료
이것은 종종 결정적인 제약입니다.
다이캐스팅은 비철 합금으로 작동합니다. 알루미늄, 아연 및 마그네슘이 주류 선택입니다. 아연은 뛰어난 디테일 재현성과 긴 다이 수명을 제공합니다. 알루미늄은 더 나은 강도 대 무게비를 제공합니다. 강철은 기존 공정으로 다이캐스팅할 수 없습니다.
MIM은 다이캐스팅으로는 처리할 수 없는 것을 처리합니다. 스테인리스강, 공구강, 니켈 합금, 티타늄 및 특수 재료를 모두 사용할 수 있으며, 이것이 바로 MIM이 범주로 존재하는 이유입니다.
가공은 위에 언급된 모든 것을 포함하여 주식으로 구할 수 있는 거의 모든 것을 처리하며, 주조 공정으로는 도달할 수 없는 재료도 포함합니다.
부품이 스테인리스강이어야 하는 경우 다이캐스팅은 즉시 제외되며, 선택은 MIM 또는 가공으로 좁혀집니다.
형상 복잡성
MIM은 복잡한 형상에 탁월합니다. 공급 원료가 성형 중에 플라스틱처럼 작동하기 때문에 가공하기에는 비싸고 주조하기에는 불가능한 얇은 벽, 미세 디테일, 내부 특징 및 복잡한 외부 형상을 재현합니다.
다이캐스팅은 중간 정도의 복잡성을 잘 처리하며 얇은 벽과 통합된 기능을 생산하지만 언더컷은 툴링 비용과 복잡성을 증가시키는 슬라이드가 필요합니다.
가공은 복잡성을 처리하지만 모든 기능이 기계 시간을 증가시키기 때문에 직접적으로 비용을 지불합니다. 깊은 포켓, 작은 내부 반경 및 추가 설정이 필요한 기능은 모두 CNC 가공 비용 동인 가이드에서 다룬 방식으로 비용을 증가시킵니다.
일반적인 패턴: 형상이 복잡할수록 대량 생산 시 성형 가능한 공정이 유리하며 가공 비용이 증가합니다.
공차
가공은 세 가지 중 가장 엄격한 공차를 편안하게 유지하며 필요한 경우 연삭 또는 와이어 EDM으로 더 엄격하게 제어할 수 있습니다.
MIM은 괜찮은 공차를 유지하지만 소결 단계에서 수축이 발생하므로 예측하고 보상해야 합니다. 달성 가능한 공차는 가공보다 느슨하며 형상에 따라 다릅니다.
다이캐스팅은 중간 정도의 공차를 유지하며, 일반적으로 유사한 기능에 대해 MIM보다 느슨합니다.
중요하게도 주조 및 MIM 부품은 중요한 기능에 대해 일상적으로 후가공됩니다. 이 하이브리드 접근 방식은 일반적이며 종종 올바른 해결책입니다. 주조 또는 MIM으로 대량 형상을 경제적으로 형성한 다음 정밀도가 필요한 기능만 가공합니다. 이는 부피 경제의 대부분을 포착하면서 중요한 곳에서 공차 요구 사항을 충족합니다.
표면 마감
다이캐스트 부품은 많은 응용 분야에 적합한 우수한 주조 표면으로 나오며 페인팅, 분체 코팅 또는 도금을 쉽게 적용할 수 있습니다.
MIM 부품은 주조보다 종종 더 나은 미세 소결 마감을 가지고 있습니다.
가공된 부품은 마감되지 않은 경우 눈에 띄는 공구 자국을 가지고 있으며, 이는 2차 작업입니다.
첫 부품까지의 리드 타임
가공이 확실하게 승리합니다. 툴링 대기 없이 도면 승인 후 며칠 내에 부품을 생산할 수 있습니다.
다이캐스팅 및 MIM 모두 툴링이 필요하므로 첫 부품이 나오기까지 몇 주가 추가됩니다. 이는 프로그램 일정에 중요하며 많은 제품이 툴링을 커밋하기 전에 검증을 위해 초기 부품을 가공하는 이유입니다.
기계적 특성
가공된 부품은 일반적으로 가장 예측 가능하고 일관적인 단조 재료의 특성을 상속합니다.
MIM 부품은 높은 밀도로 소결되지만 항상 완전한 밀도는 아니며, 특성은 일반적으로 단조 등가물에 가깝지만 특정 측면에서는 부족할 수 있습니다.
다이캐스트 부품은 기공 가능성을 포함하여 주조 공정의 특성을 나타내는 특성을 가지며, 이는 압력 밀봉 및 후 용접 거동에 영향을 미칠 수 있습니다.
특성이 중요한 경우 일반 합금 수치 대신 공정에 특정한 재료 데이터를 요청하십시오.
비교 요약
| 기준 | 다이캐스팅 | MIM | CNC 가공 |
| 툴링 비용 | 높음 | 높음 | 없음 |
| 경제적 볼륨 | 중간에서 높음 | 중간에서 높음 | 모든 것, 낮음 선호 |
| 부품 크기 | 작음에서 큼 | 작음만 | 작음에서 큼 |
| 재료 | 비철만 | 철 및 특수 | 거의 모든 것 |
| 형상 복잡성 | 중간에서 높음 | 매우 높음 | 높음, 비용 발생 |
| 공차 능력 | 중간 | 좋음 | 최고 |
| 첫 부품까지의 리드 타임 | 몇 주 | 몇 주 | 며칠 |
| 2차 가공 일반적 | 예 | 때때로 | 필요 없음 |
결정 순서
각 단계가 옵션을 제거하므로 이 순서대로 진행하십시오.
1. 어떤 재료가 필요합니까?철 또는 특수 재료인 경우 다이캐스팅은 제외됩니다. 재료가 분말 또는 주조 가능한 합금이 아닌 재고로만 사용 가능한 경우 가공이 유일한 옵션일 수 있습니다.
2. 부품 크기는 얼마입니까?약 100그램 이상이면 MIM은 비실용적입니다.
3. 현실적인 연간 및 평생 볼륨은 얼마입니까?낮은 볼륨은 다른 모든 것을 무시하고 가공을 선호합니다. 희망하는 볼륨으로 정당화된 툴링은 흔하고 비용이 많이 드는 오류이므로 낙관적인 것보다 정직하게 하십시오.
4. 실제로 필요한 공차는 무엇이며 어떤 기능에 필요합니까?몇 가지 기능에 대해 엄격한 공차가 필요하고 나머지는 그렇지 않은 경우 하이브리드 접근 방식이 매력적입니다.
5. 형상은 얼마나 복잡합니까?대량 생산 시 높은 복잡성은 성형 가능한 공정을 강력하게 선호합니다.
6. 첫 부품은 언제 필요합니까?검증 부품이 빨리 필요한 경우 최종 생산 공정에 관계없이 해당 부품을 가공하십시오.
하이브리드 답변
많은 생산 부품이 하나 이상의 공정을 사용하게 되며, 이를 배타적인 선택으로 취급하기보다는 명시적으로 고려할 가치가 있습니다.
일반적인 패턴은 대량 형상을 위해 주조 또는 MIM을 사용한 다음 중요한 인터페이스, 베어링 보어 및 밀봉면을 가공하는 것입니다. 또 다른 패턴은 프로토타입 및 검증 수량에 대해 가공한 다음 설계가 고정되고 볼륨이 정당화되면 툴링 공정으로 전환하는 것입니다.
두 번째 패턴은 즉흥적인 것보다 계획이 필요합니다. 가공에 최적화된 설계가 자동으로 주조 또는 MIM에 적합한 것은 아니며, 전환 시 이를 발견하면 시간이 소요됩니다. 나중에 공정을 변경할 것으로 예상되는 경우 최종 공정을 설계 검토에 조기에 참여시키십시오.
부품에 대한 결정을 올바르게 내리기
위의 일반적인 논리는 분야를 좁힙니다. 구체적인 답변은 형상, 재료, 공차 및 현실적인 볼륨에 따라 달라지며, 세 가지 공정을 모두 운영하는 사람이 실제 부품을 살펴보는 것이 도움이 됩니다.
Elite Mold Tech는 CNC 가공 및 마감과 함께 다이캐스팅, 금속 사출 성형 및 금속 스탬핑을 포함하는 금속 부품 생산을 운영하므로 공정 권장 사항은 단 하나의 기능만 판매하는 것에 의해 형성되지 않습니다. 부품 파일을 보내면 커밋 전에 공정 평가 및 비교 비용을 제공합니다.
자주 묻는 질문
Q: 다이캐스팅이 가공보다 저렴해지는 볼륨은 얼마입니까?
A: 교차점은 부품의 복잡성과 가공에서 제거되는 재료의 양에 따라 달라집니다. 긴 사이클 시간과 많은 재고 제거가 필요한 부품은 빠르게 가공되는 간단한 부품보다 낮은 볼륨에서 교차합니다.
Q: 금속 사출 성형으로 큰 부품을 생산할 수 있습니까?
A: 실질적으로는 그렇지 않습니다. 탈바인더 및 소결은 부품 크기를 제한하며 MIM은 일반적으로 약 100그램 미만의 작은 부품으로 제한되며 더 큰 부품은 비경제적이 됩니다.
Q: 다이캐스트 부품은 나중에 가공이 필요합니까?
A: 자주, 중요한 기능에 대해. 주조로 대량 형상을 형성하고 엄격한 공차 인터페이스만 가공하는 것은 부피 경제를 포착하면서 정밀도 요구 사항을 충족하는 일반적인 접근 방식입니다.
Q: 어떤 공정이 가장 엄격한 공차를 유지합니까?
A: CNC 가공은 편안하게 유지되며, 더 엄격한 제어가 필요한 경우 연삭 또는 와이어 EDM을 사용할 수 있습니다. MIM은 괜찮은 공차를 유지하는 반면 다이캐스팅은 일반적으로 세 가지 중 가장 느슨합니다.
Q: 스테인리스강을 다이캐스팅할 수 있습니까?
A: 아니요, 기존 다이캐스팅은 알루미늄, 아연 및 마그네슘과 같은 비철 합금으로 작동합니다. 스테인리스강 부품의 경우 금속 사출 성형 또는 가공이 실용적인 경로입니다.