금속은 특히 금형 제조와 대량 생산에서 제조 공정의 핵심을 구성합니다. 금속은 모두 서로 다른 특성을 가지고 있어 특정 용도에 더 적합한 금속이 있습니다. 이 블로그에서는 20가지 유형의 금속과 그 특성, 그리고 사출 성형, CNC 가공, 금형 제조에 적용되는 금속에 대해 설명합니다. 프로젝트가 대량 생산이든 맞춤형 제작이든, 이러한 금속의 특성을 알면 현명한 재료 선택에 도움이 될 것입니다.
다양한 유형의 금속 재료의 특성
1. 스테인리스 스틸
어쨌든 스테인리스 스틸은 철, 크롬 및 기타 원소의 합금으로 부식과 얼룩에 대한 저항력이 뛰어납니다. 내구성이 매우 뛰어나고 강하며 습도가 높은 환경에서도 산화와 녹에 대한 저항력이 높습니다. 또한 세척이 매우 쉬워 식품 안전 분야에 이상적입니다. 또한 스테인리스 스틸은 극한의 열과 고압 환경을 견딜 수 있기 때문에 다양한 산업 분야에서 다용도로 사용할 수 있는 소재입니다.
이 문서는 특히 식품 가공과 관련된 제조업체를 위한 대량 생산 금형(주어진 시간에 수십만 개의 부품을 생산하는 금형)에 초점을 맞추고 있습니다. 내식성은 청결과 견고함이 요구되는 식품 및 관련 분야의 사출 금형 제조에 매우 중요합니다. 스테인리스 스틸은 기계 부품, 공구, 심지어 수술 기구에도 사용됩니다.
2. 알루미늄
알루미늄은 가볍고 무게 대비 강도가 높으며 내식성이 뛰어나 가장 일반적으로 사용되는 금속 중 하나입니다. 가공과 성형이 용이하기 때문에 디테일과 정밀도가 가장 중요한 금형에 주로 사용됩니다. 알루미늄은 열 및 전기 전도율이 매우 높기 때문에 열 방출과 관련된 모든 용도에 이상적입니다.
알루미늄은 상대적으로 저렴하고 가공하기 쉬워 시제품 및 소량 생산을 목적으로 하는 금형 제작에 일반적으로 사용되는 소재입니다. 가볍고 정밀한 부품이 필요한 자동차, 항공우주, 소비재 산업에서는 일반적으로 알루미늄 몰드를 선호합니다. 또한 전자 제품, HVAC 시스템 및 효과적인 열 방출이 필요한 부품과 같은 제품 생산에도 사용됩니다.
3. 탄소강
필러 재료는 강철의 주요 합금 원소인 탄소강입니다. 탄소 함유량에 따라 저탄소강, 중탄소강, 고탄소강으로 구분되며, 각 탄소강은 경도, 연성 또는 강도와 관련하여 서로 다른 특성을 제공합니다. 탄소강은 내구성이 높고 비용이 저렴하며 인장 강도가 우수하여 고강도 용도에 가장 적합한 옵션입니다.
고강도 공구 및 기타 부품은 일반적으로 탄소강으로 만들어집니다. 또한 일반적으로 공구강의 높은 내마모성은 아니지만 인성이 요구되는 대량 금형에 지정됩니다. 자동차, 제조 및 건설 분야에서도 탄소강 금형을 정기적으로 사용합니다.
4. 공구강
탄소 또는 합금일 수 있으며, 경화된 상태는 일반적으로 공구에 사용되기 때문에 공구강이라는 이름이 붙었습니다. 열처리를 통해 기계적 특성이 개선되는 경우가 많습니다. 특히 내마모성, 인성 및 날카로운 모서리에 대한 압력 유지 능력이 중요한 성형 공구, 금형 및 금형용으로 만들어집니다. 또한 열 피로에 대한 저항성이 뛰어나 다양한 가열 및 냉각 사이클을 거치는 금형에 적합한 소재입니다.
공구강은 사출 성형, 다이캐스팅, 스탬핑 등 금형에서 파링을 형성하는 데 중요한 역할을 합니다. 공구강 재종의 예로는 내구성과 정밀도가 가장 중요한 자동차, 항공우주, 정밀 제조 등의 산업에서 일반적으로 사용되는 D2, H13, A2 등이 있습니다.
5. 황동
구리와 아연의 합금인 황동은 강도, 내식성, 미적 매력이 독특하게 조화를 이루고 있습니다. 기계 가공성이 좋고 전기 전도성이 뛰어나며 녹과 부식에 강합니다. 황동은 또한 황금빛 마감으로 유명하여 장식용뿐만 아니라 기능적인 용도로도 많이 사용됩니다.
황동은 복잡한 디자인과 우수한 내마모성이 필요한 부품을 위한 금형 제작 복합 성형에 널리 사용됩니다. 구리의 가장 일반적인 용도는 자동차 및 전자제품과 같은 산업에서 전기 커넥터, 피팅 및 부품과 보석, 배관 및 하드웨어의 배선을 위한 장식용 하우징입니다.
6. 구리
구리는 열전도율과 전기 전도율이 매우 높은 연성 및 가단성 금속입니다. 또한 내식성이 뛰어나고 습기, 공기 및 일부 산의 영향에 강합니다. 구리는 성형 및 용접이 용이하여 다양한 제조 분야에 적합한 소재입니다. 적갈색과 천연 항균 특성을 지닌 대나무는 건강 지향적인 특정 응용 분야에서 매력적입니다.
구리는 빠른 열전도가 요구되는 전기 부품, 열교환기, 정밀 금형에 자주 사용됩니다. 구리는 또한 빠른 열 방출 특성으로 인해 전자 및 자동차와 같이 빠른 냉각이 필수적인 산업에서 유용하게 사용됩니다.
7. 브론즈
청동은 구리-주석 합금으로, 특히 해양 환경에서 다른 합금보다 부식에 강합니다. 순수 구리보다 더 견고하고 단단하지만 가공성이 매우 뛰어납니다. 또한 청동은 내마모성이 뛰어나고 마찰이 적기 때문에 장시간 사용해야 하는 움직이는 부품에 사용됩니다.
청동은 베어링, 기어, 부싱과 같이 마모가 심한 용도에 적용됩니다. 지속적인 마모가 발생하거나 극한의 환경 조건을 견뎌야 하는 고성능 부품을 제조하기 위한 금형 제작에 적용됩니다. 항공우주, 자동차 및 산업 산업에서 자주 사용됩니다.
8. 티타늄
티타늄은 비강도가 높고 부식과 고온 열화에 대한 저항성이 뛰어난 견고한 금속입니다. 금속 중 무게 대비 강도 비율이 가장 우수하여 무게에 민감한 애플리케이션에 적합합니다. 밀도가 낮아 항공우주 분야에 유용하며, 염수 및 화학물질에 대한 내식성이 높아 혹독한 환경에 노출되는 경우가 많은 다양한 산업 분야에서 유용하게 사용할 수 있습니다.
항공우주, 의료 및 고성능 제조에 사용됩니다. 티타늄은 항공우주 부품 생산, 의료 기기 및 기타 고성능 자동차 부품과 같이 고온과 고압이 존재하는 금형 제작에 사용됩니다. 특히 과도한 재료의 무게 없이 강도가 필요한 금형에 유용합니다.
9. 니켈
니켈은 무취의 은백색 금속 원소로 연성, 내식성, 고온 안정성이 높습니다. 녹는점이 높기 때문에 고온 환경에 적합합니다. 니켈 합금은 산화 및 내마모성이 뛰어나며 극한의 산업 환경에서도 잘 견디는 것으로 유명합니다.
니켈은 일반적으로 금형 제작 및 공구 제작을 위한 고응력, 고온 응용 분야에 사용됩니다. 이러한 형태의 적층 가공은 항공우주, 화학 및 에너지 제조 부문에서 심한 마모와 고강도의 금형과 공구가 필요할 때 자주 활용됩니다. 니켈은 또한 해양 및 화학 공정 분야에서 부식 방지 부품을 생산하는 데 필수적입니다.
10. 아연
부드럽고 가단성이 좋은 금속으로 내식성이 우수하여 습기 및 대기 요소에 노출되는 응용 분야에 사용할 때 긍정적인 특성을 제공합니다. 쉽게 주조 및 성형할 수 있어 다이캐스팅에 유용합니다. 아연의 녹는점이 상대적으로 낮기 때문에 생산 주기를 단축할 수 있습니다.
아연 다이캐스트 부품의 예: 다이캐스트 알루미늄 엔진 부품, 전기 커넥터 및 소비자 제품과 같은 제품을 만들기 위해 다이캐스팅에 사용됩니다. 이 때문에 자막 또는 아연 합금은 대량 생산 금형에 널리 사용됩니다. 자동차, 전자, 건설 산업에서 광범위하게 사용되고 있습니다.
11. 몰리브덴
몰리브덴은 부식 방지 특성이 뛰어난 고밀도 금속으로, 매우 높은 작동 온도에서도 경도를 유지합니다. 주로 합금강과 초합금에 사용되며 내열성 및 내마모성 측면에서 최종 제품의 품질을 크게 향상시킵니다. 또한 스트레스가 많은 환경에서도 피로에 대한 저항력과 내구성이 뛰어납니다.
몰리브덴은 주로 항공우주, 자동차, 에너지 산업에서 극한의 열과 강도를 필요로 하는 부품에 사용됩니다. 터빈 블레이드, 발열체, 중장비와 같이 고온이나 부식성 환경을 견뎌야 하는 부품의 금형 제조에 자주 사용됩니다.
12. 텅스텐
가장 무거운 금속 중 하나이자 녹는점이 가장 높은 텅스텐은 열과 마모에 매우 강합니다. 매우 단단하고 밀도가 높기 때문에 높은 내마모성과 고온이 요구되는 광범위한 분야에 사용됩니다. 텅스텐은 부식에도 강하지만 특정 조건에서는 부서지기 쉽습니다.
텅스텐은 특히 항공우주, 군사 및 중장비 산업에서 고성능 금형, 절삭 공구 및 내마모성 부품을 가공하는 데 널리 사용됩니다. 텅스텐은 기존 금속이 너무 빨리 마모되는 금형 제작의 고마모 및 고열 응용 분야에 사용하기에 적합합니다.
13. 인코넬
인코넬은 니켈과 크롬으로 만든 일련의 초합금으로, 열에 노출되면 강해지고 산화에 대한 내성이 강합니다. 따라서 극한의 열, 고압, 부식성 환경에서 생산성이 매우 높습니다. 인코넬은 고온에서도 높은 강도를 유지합니다.
인코넬을 사용하는 일부 산업은 항공우주, 화학 처리 및 발전 분야입니다. 엔진 터빈 블레이드, 배기 시스템 및 기타 까다로운 부품과 같이 고온 환경에서 작동해야 하는 부품을 제조하기 위한 금형 제작에 주로 사용됩니다.
14. 고속 강철(HSS)
고속강은 고온에서 사용해도 경도와 절삭 날을 유지하도록 설계된 공구강의 한 종류입니다. 특히 빠르고 효율적인 절삭으로 잘 알려져 있으며 고성능 절삭 및 성형 공구와 금형에 자주 사용됩니다.
HSS는 절삭 공구, 드릴 비트, 공작 기계뿐만 아니라 금형 정밀 제작에 널리 사용됩니다. 자동차, 항공우주, 금속 가공 및 제조 분야에서 CNC 가공을 서둘러야 할 때 가장 적합한 소재입니다.
15. 주철
주철은 철, 탄소, 실리콘으로 구성된 견고한 금속 소재입니다. 주조성이 뛰어나기 때문에 복잡한 모양을 만드는 데 사용됩니다. 또한 주철은 내마모성이 뛰어나고 변형에 강하지만 충격에 의해 부서질 수 있습니다.
중장비 부품, 엔진 블록, 파이프 등 고강도 및 내마모성이 필요한 부품은 주철을 주형에 넣어 제작합니다. 자동차, 건설, 기계 제조가 주철을 사용하는 일반적인 산업입니다.
16. 단조 강철
둘 다 강철을 녹을 때까지 가열하고 금형에 부어 굳히는 방식으로 만들어지지만 단조강은 열과 압력을 가해 강철을 구부려서 주강보다 더 강하게 굳히는 방식으로 만들어집니다. 따라서 피로와 스트레스에 강하고 인장 강도가 높습니다. 단조강은 극한의 힘을 견딜 수 있으며 고하중 또는 고응력 환경의 부품에 이상적입니다.
공구 제조, 금형 제작, 기계 및 중장비용 부품과 같이 응력이 높은 분야에 사용됩니다. 탄력성이 뛰어나 자동차 및 항공우주 산업의 금형에 적합합니다.
17. 두랄루민
두랄루민 – 알루미늄에 구리를 첨가한 경량 합금으로 순수 알루미늄보다 강도가 높습니다. 부식에 훨씬 강하고 내구성이 뛰어나지만 대부분의 다른 금속보다 가볍습니다. 따라서 강도는 떨어뜨리지 않으면서 무게에 민감한 애플리케이션에 매우 인기가 높습니다.
두랄루민은 항공우주 및 군사 엔지니어들이 작동 장치와 구조적 정직성을 위해 흔히 사용하는 소재입니다. 금형 제작에서는 가전제품 및 자동차 부품용 금형과 같이 고강도가 필요한 경량 금형에 활용됩니다.
18. 스테인리스 스틸 17-4 PH
17-4 PH, 스테인리스강 17-4 PH는 우수한 기계적 특성과 내식성 및 가공 용이성을 제공하는 침전 경화 귀족강입니다. 강도와 내식성으로 인해 까다로운 응용 분야에 자주 사용되었습니다.
피로도와 극한 환경 처리로 널리 사용되는 17-4 PH 스테인리스강은 항공우주, 화학 처리 및 고응력 금형 분야에 사용됩니다. 정밀 금형 및 금형 제작에 자주 선택됩니다.
19. 합금강
합금강은 크롬, 니켈, 바나듐과 같은 합금 원소를 추가하여 기계적 특성을 더욱 향상시킵니다. 이러한 요소들은 강철의 경화성, 인성, 부식 및 마모에 대한 저항성을 향상시킵니다. 고응력, 극한 조건 및 수많은 엔지니어링 응용 분야에 적합한 것으로 잘 알려져 있습니다.
고강도 금형에 고저항강을 사용하는 것이 바람직하지 않은 경우 합금강을 사용하는 것이 좋습니다. 특히 건설, 자동차, 항공우주 산업과 같이 공구와 금형에 무거운 하중이 가해지는 곳에서는 더욱 그렇습니다.
20. 무연 강철
무연강은 기존의 납 함유 강철을 대체할 수 있는 환경 친화적인 대체재입니다. 강도, 경도, 인성 등 기계적 특성은 거의 동일하지만 일반 강철보다 훨씬 더 안전하고 지속 가능성이 높습니다.
무연강은 자동차 부품, 금형 설계, 기계 등 다양한 산업 활동에 사용됩니다. 이는 환경법 강화가 필요한 프로젝트에 특히 유용합니다.
가공 및 생산에서 금속 유형의 일반적인 선택
금형 제조 공정에 가장 적합한 금속 유형을 선택할 때 고려해야 할 몇 가지 사항이 있습니다:
견고함이 필요합니다:
- 무거운 금형의 경우 일반적으로 큰 압력 하에서 강도와 인성이 높은 공구강 또는 합금강 또는 고속강을 선택합니다.
내식성:
- 금형이 거친 환경에 노출되는 경우 일반적으로 스테인리스 스틸, 청동, 인코넬과 같은 소재가 선택됩니다.
내열성:
- 고온 금형의 경우 티타늄, 텅스텐, 몰리브덴이 좋은 소재입니다.
기계 가공성:
- 알루미늄, 황동, 구리와 같은 금속은 가공과 성형이 쉽기 때문에 자주 사용됩니다.
비용 고려 사항:
- 아연, 알루미늄, 무연강은 대량 생산 시 성능은 우수하지만 비용 구조가 저렴해야 하는 경우에 적합한 선택입니다.
몰딩을 위한 일반적인 금속 선택 유형 요약
- 프로토타입 제작 및 제작 적합합니다: 알루미늄은 가장 비용 효율적이며 가공성과 열전도율이 뛰어납니다. 특히 자동차, 전자제품, 소비재 분야에서 프로토타입 및 소량 생산에 주로 사용됩니다.
- 고정밀 및 고온 애플리케이션용: 공구강(예: H13, D2)과 스테인리스강이 가장 많이 사용됩니다. 이러한 소재는 항공우주, 자동차 및 의료 기기 산업에서 반복 사용과 고온을 견딜 수 있는 고정밀 및 내구성이 뛰어난 금형을 위해 일반적으로 사용됩니다.
- 내마모성 및 응력 저항성이 높은 금형용: 니켈 합금(예: 인코넬 718)과 단조강은 항공우주 및 발전 분야와 같이 극심한 마모, 피로, 고온을 견뎌야 하는 금형에 자주 선택됩니다.
- 대량 생산, 섬세한 금형용: 아연 합금(예: Zamak)은 특히 자동차, 가전제품 및 가정용품 산업에서 섬세한 마감이 필요한 대량 생산 금형에 널리 사용됩니다.
금속 선택 유형에 대해 자주 묻는 10가지 질문
Q1: 금형 제조에 사용할 금속 소재는 무엇인가요?
- 강도, 내식성, 기계 가공성, 내열성 및 비용을 평가합니다. 고응력 툴링이 공구강 또는 스테인리스강용 내식성 금형과 같은 금속을 사용하는 경우 금속 공학적으로 요구됩니다.
Q2: 알루미늄으로 사출 성형이 가능한가요?
- 예, 알루미늄은 가볍고 기계 가공이 가능하며 온도가 적당한 재료로 사출 성형에 일반적으로 사용됩니다.
Q3: 고온용 금형 제작에 가장 적합한 금속은 무엇인가요?
- 내열성이 뛰어난 티타늄, 인코넬, 텅스텐은 고온 금형에 적합한 소재입니다.
Q4: 구리가 금형에 적합합니까?
- 예, 구리는 열전도율이 중요한 전극과 같은 툴링에도 사용되어 전자 및 정밀 부품의 금형에 사용됩니다.
Q5: 대량 생산 금형의 경우 가장 저렴한 금속은 무엇인가요?
- 아연과 알루미늄은 상업적으로 가장 경제적인 금속으로, 다이캐스팅과 사출 성형 등 다양한 공정에 사용됩니다.
Q6: 고정밀 사출 금형에 사용되는 최고의 소재는 무엇입니까?
- H13 및 D2와 같은 공구강은 고온 경도와 내마모성을 갖춘 고정밀 금형에 가장 적합한 것으로 간주됩니다.
Q7: 소량 생산 금형에 가장 경제적인 금속은 무엇인가요?
- 알루미늄은 비용 때문에 소량 생산에 적합한 저렴한 소재이지만 가공하기도 비교적 쉽습니다.
Q8: 황동은 다른 소재보다 강도가 높지만 응력이 높은 애플리케이션에서는 피해야 합니다.
- 황동은 응력이 높은 용도에 적합하지 않습니다. 스트레스를 많이 받는 금형보다는 마모가 적고 장식적이고 복잡한 금형에 더 적합합니다.
Q9: 대량 금형에 아연을 보관하는 이유는 무엇인가요?
- 따라서 아연은 녹는점이 낮고 유동성이 좋으며 디테일 재현성이 높아 대량 생산 금형에 사용되며, 빠르고 비용 효율적인 생산 주기를 가능하게 합니다.
Q10: 항공우주 금형에는 어떤 소재가 적합합니까?
- 니켈 합금(인코넬)과 고성능 공구강은 고온 경도, 강도 및 엄청난 응력에 대한 내성으로 인해 항공우주 금형에 적합한 소재입니다.
BFY Mold 정보
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