전기 기계 알루미늄 다이 캐스팅: 차폐, 냉각 및 소싱에 대한 엔지니어링 가이드

전기기계식 알루미늄 다이캐스팅 정밀 알루미늄 부품(모터 하우징, 커넥터 쉘, 터미널 박스 및 인클로저)은 녹은 알루미늄 합금을 고압 하에서 경화된 강철 다이에 밀어넣어 생산됩니다. 특히 주조 알루미늄이 EMI/RFI 차폐를 위한 전기 전도성과 열 방출을 위한 높은 열 전도성을 하나의 이음매 없는 부품에 결합하기 때문에 선택되었습니다.

다이캐스팅을 "전기기계적"으로 만드는 이유

모든 알루미늄 다이 캐스팅이 전기 기계식인 것은 아닙니다. 이 용어는 특히 기계 구조와 전기 또는 전자 시스템 사이의 경계에 위치하도록 설계된 주조를 의미합니다. 이러한 구별은 실제로 도면에 지정되는 특성을 변경하기 때문에 중요합니다.

순수 구조용 브래킷은 주로 강도와 치수 정확도를 기준으로 등급이 매겨집니다. 전기 기계식 주조는 여기에 알루미늄 자체에서 나오는 두 가지 추가 특성을 기준으로 등급이 지정됩니다.

• EMI/RFI 차폐를 위한 전기 전도성 — 단단하고 이음새가 없는 알루미늄 쉘은 PCB, 모터 권선 또는 RF 모듈 주위에 연속적인 전도성 장벽을 형성하여 간격이 있는 다중 패널 어셈블리가 할 수 없는 방식으로 전자기 간섭을 차단합니다.
• 수동적 방열을 위한 열전도율 — 알루미늄 다이캐스팅 합금은 대략 다음 범위의 열을 전도합니다. 90~150W/(m·K) 이를 통해 설계자는 나중에 별도의 방열판을 접착하는 대신 냉각 핀, 리브 및 방열판 형상을 하우징 벽에 직접 캐스팅할 수 있습니다.

이 범주의 일반적인 부품에는 모터 엔드 쉴드 및 프레임 캐스팅, 터미널 박스, VFD 및 인버터 드라이브 인클로저, 통합 장착 플랜지가 있는 커넥터 하우징, LED 드라이버 하우징 및 PDU(전력 분배 장치) 쉘이 포함됩니다. 그들이 공유하는 것은 작업 설명입니다. 형태를 유지하고, 열을 전도하고, 전기적으로 보호하는 작업이 모두 하나의 주조 부품에서 이루어집니다.

다이캐스팅 공정이 실제로 이러한 부품을 생산하는 방법

고압 다이 캐스팅(HPDC)은 전기 기계 주조를 대량으로 경제적으로 만드는 것입니다. 경화된 강철 다이는 수만 사이클 동안 재사용되고 각 샷은 이후에 목표 가공만 필요한 거의 그물 형태의 부품을 생성합니다. 이 프로세스는 다섯 가지 단계를 거쳐 진행됩니다.

다이는 정밀 가공된 강철이기 때문에 치수 정확도와 반복성은 사형 주조보다 다이캐스팅에 대한 가장 강력한 두 가지 주장입니다. 동일한 캐비티가 동일한 부품을 연속으로 생산하며, 이는 생산 라인에서 자동화된 조립을 위한 구성 요소에 꼭 필요한 것입니다. 진공 보조 다이 캐스팅은 사출 전에 다이 캐비티에서 공기를 배출하여 IP 등급을 유지해야 하는 하우징에 약점이나 누출 경로를 생성할 수 있는 가스 다공성을 줄이기 때문에 전기 기계 부품에 점점 더 많이 지정되고 있습니다.

올바른 알루미늄 합금 선택

합금 선택은 비용, 주조성 및 설치 후 부품의 성능에 가장 큰 영향을 미치는 단일 결정입니다. 4가지 합금이 전기기계 다이캐스팅 작업의 대부분을 차지하며 각각 다른 이유로 선택됩니다.

시작 규칙: 특정 요구 사항으로 인해 RF/EMI가 많은 애플리케이션은 ADC12로, 압력 밀폐형 하우징은 A360으로, 구조적 하중 지지 부품은 주조 후 열처리를 통해 A356으로 끌어들이지 않는 한 A380이 올바른 기본값입니다.

단일 부품으로 EMI 차폐 및 열 관리

이는 모터, PCB, 무선 모듈 또는 전원 공급 장치를 수용하는 모든 제품에 대해 사출 성형 플라스틱 대신 다이캐스트 알루미늄을 선택하는 것을 정당화하는 속성 조합입니다. 추가 엔지니어링을 적용하더라도 플라스틱이 왜 이를 일치시키기 위해 애쓰는지 이해할 가치가 있습니다.

플라스틱이 도움이 필요한 곳에 알루미늄 쉴드가 필요한 이유

플라스틱은 기본적으로 전기 절연체입니다. 플라스틱 하우징에 EMI 차폐 기능을 제공하려면 제조업체는 전도성 필러, 금속 도금 또는 전도성 코팅을 추가해야 합니다. 이러한 필러는 성형 공정을 통해 완벽하게 균일하게 분포되는 경우가 거의 없기 때문에 고르지 않은 분포로 인해 차폐에 간섭이 통과할 수 있는 작은 틈(때때로 EMI 구멍이라고도 함)이 남을 수 있습니다. 다이캐스트 알루미늄 쉘은 본질적으로 전도성이 있어 차폐를 만드는 데 필요한 조립 단계 없이 하나의 연속 장벽을 형성합니다.

플라스틱이 도움이 필요한 곳에서 알루미늄이 냉각되는 이유

열에도 동일한 논리가 적용됩니다. 열 전도성 플라스틱이 존재하지만 일반적으로 재료 비용이 증가하고 플라스틱의 흐름 동작, 강도 또는 표면 마감이 변경될 수 있습니다. 이러한 절충안은 각 적용 분야에 대해 신중하게 테스트해야 합니다. 이와 대조적으로 알루미늄은 기본 재료 특성으로 열을 발산하므로 냉각 핀과 내부 리브를 별도의 방열판으로 접착하는 대신 VFD 또는 LED 드라이버 하우징 벽에 직접 주조할 수 있습니다.

실제 접지 요구 사항이 있는 인클로저의 경우 설계자는 전도성 개스킷용 기계 접촉 영역과 홈을 미리 주조하여 조립 중에 나중에 고려하지 않고 차폐 경로를 도구에 내장합니다.

도면에 명시할 품질 표준 및 테스트

전기 기계식 주물은 하중을 견디고 열을 발산하며 전기적으로 기능하는 기능을 동시에 갖췄기 때문에 품질 검증은 표면 외관 그 이상을 확인하는 것을 의미합니다. 아래 표준 및 테스트는 공급업체의 검사 문서에 표시되어야 합니다.

다공성은 테스트할 때까지 거의 눈에 띄지 않고 구조적 완전성과 압력 견고성에 직접적인 영향을 미치기 때문에 가장 자세히 이해할 가치가 있는 결함입니다. 캐스팅 중에 두 가지 유형이 발생합니다. 가스 다공성 , 고속 사출 중에 갇힌 공기 및 윤활유 증기로 인해 발생합니다. 수축 다공성 , 이는 금속이 더 두꺼운 부분에서 응고되면서 수축하면서 형성됩니다. 두 가지 모두 적절한 환기, 진공 보조 주조 및 툴링 절단 전에 수행된 게이트/러너 설계를 통해 대부분 예방할 수 있습니다. 따라서 공급업체의 제조 가능성을 위한 설계(DFM) 프로세스를 검토하는 것이 완성된 부품 검사 보고서를 검토하는 것만큼 중요합니다.

툴링을 시작하기 전 체크리스트

다이캐스팅을 위한 툴링은 실제 초기 투자이므로 강철 다이를 절단하기 전에 공급업체와 이러한 사항을 확인하는 것이 좋습니다.

• 비용뿐만 아니라 기능에 맞춰 지정된 합금 — 가장 저렴한 옵션을 선택하지 않고 선택한 합금이 부품의 실제 열, 전도성 및 강도 요구 사항과 일치하는지 확인합니다.
• 툴링 전 DFM 검토 완료 — 벽 두께 변화, 구배 각도 및 게이트/러너 레이아웃을 구체적으로 검토하여 부품을 성형 가능하게 만드는 것이 아니라 다공성 위험을 최소화해야 합니다.
• 가공된 표면 공차는 별도로 호출됩니다. — 플랜지 면, 스레드 인서트, 베어링 보어 및 커넥터 개구부는 일반적으로 주조 후 드로잉 공차에 도달하기 위해 CNC 가공이 필요합니다. 어떤 표면이 필요한지 확인하십시오.
• 부품의 작업에 맞는 기공률 테스트 방법 - 장식용 브래킷과 압력이 없는 엔클로저는 다양한 수준의 X선 또는 누출 테스트를 보장합니다. 귀하의 부분에 해당되는 것이 무엇인지 물어보십시오.
• 요청 시 인증 서류 제공 가능 — ISO 9001, IATF 16949(자동차용) 및 RoHS/REACH 준수 문서는 자격을 갖춘 공급업체가 지체 없이 생성할 수 있는 문서여야 합니다.

자주 묻는 질문