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고압 다이캐스팅 공정을 사수하라 – 마르포스의 ‘TTV 열화상 시스템을 이용한 모니터링 솔루션’

다이캐스팅이란 다이(DIE)라고 부르는 금속 재질의 틀(즉, 금형)에 소재가 되는 금속을 녹여서 높은 압력으로 강제로 밀어 넣는 주조 방법의 하나다. 다이캐스팅의 장점은 대량 생산에 있어서 가격이 저렴하고 생산 속도가 빠른 것을 들 수 있다. 이와 반대로 다이캐스팅의 단점은 장비와 다이 제작비가 고가이며, 다이 내열강도 때문에 용융점이 낮은 비철 금속에 제한된다는 것이다. 이 다이캐스팅 과정에서 온도 관리를 제대로 하지 못하여 불량 소재를 생산하게 되면 막대한 손해가 발생할 수가 있다.  

다이캐스팅 공정
다이캐스팅 사이클에 소요되는 공정으로는 주탕 붓기, 주입, 응고, 다이 열림, 소재 탈착, 윤활유 및 에어 분사, 다이 닫힘의 순서로 진행된다. 여기서 특히, 윤활유 및 에어 분사 공정이 균일한 온도로 작업이 가능할 때 금형 수명이 증대되고 가열 시간의 단축 및 윤활유 소모를 줄일 수 있다. 생산성과 품질을 향상할 수 있으며, 불량 비용, 유지보수 비용 및 수리 비용이 감소하는 효과를 얻을 수 있다. 마르포스의 TTV 열화상 시스템을 이용하여 이 공정을 관리할 수 있다.  

위 사진을 보면 주탕 불량, 고온 균열, 기공, 수축 등과 같이 다이캐스팅 결함의 종류를 확인할 수 있다.
위 사진을 보면 주탕 불량, 고온 균열, 기공, 수축 등과 같이 다이캐스팅 결함의 종류를 확인할 수 있다.
일반 다이캐스팅 공정과 금형 온도를 관리한 다이캐스팅 공정의 비교 그래프다. X축은 시간이며, Y축은 온도를 나타낸다. 우측 그림과 같이, 금형 온도를 관리한 다이캐스팅 공정의 경우는 첫째, 사이클 타임이 단축되어 부품의 생산량이 증가하며, 둘째, 다이는 지속해서 최적의 온도 범위를 유지하여 생산 공정의 향상에 기여하고 결함 및 다이의 열 변형 가능성을 방지합니다. 만약, Pre-Heating(예열)의 효과가 가미된다면 온도분포가 균일화되어 다이에서의 열 충격 또한 줄어든다.
일반 다이캐스팅 공정과 금형 온도를 관리한 다이캐스팅 공정의 비교 그래프다. X축은 시간이며, Y축은 온도를 나타낸다. 우측 그림과 같이, 금형 온도를 관리한 다이캐스팅 공정의 경우는 첫째, 사이클 타임이 단축되어 부품의 생산량이 증가하며, 둘째, 다이는 지속해서 최적의 온도 범위를 유지하여 생산 공정의 향상에 기여하고 결함 및 다이의 열 변형 가능성을 방지합니다. 만약, Pre-Heating(예열)의 효과가 가미된다면 온도분포가 균일화되어 다이에서의 열 충격 또한 줄어든다.

마르포스 TTV 열화상 시스템
마르포스의 TTV 열화상 시스템은 다이캐스팅 공정의 실시간 모니터링, 공정 및 오프라인 분석을 위한 기록, 온도 데이터에 대한 리포트 작성, 다이캐스팅 장비(DCM), 분무기, 온도 조절기와의 통합 및 통신, 공정 개선 및 최적화로 인한 빠른 투자 회수 등의 목적으로 적용될 수 있다. 

마르포스 TTV 열화상 시스템은 다이캐스팅 파운드리에 사용되는 다이 표면의 복사열에 대한 화상 이미지를 캡처하고 재현하도록 설계된 적외선(IR) 열화상 시스템이다. 이러한 이미지는 적외선(IR) 열화상 카메라를 통해 캡처되며, 이는 적절하게 보호되어 다이캐스팅 기계에 장착된다. 열화상 카메라 장치는 일반적으로 다이가 완전히 열렸을 때 카메라가 다이의 다양한 부분을 프레임 할 수 있는 기계의 위치에 설치되어 원하는 이미지를 얻게 한다. 기계의 물리적 구성에 따라 장애물, 다이 표면 및 사용 중인 렌즈 유형을 고려하여 최적의 경사각을 정의해야 한다.

전용 소프트웨어 응용 프로그램은 방사 측정 이미지를 저장하고, 이미지에 사용자가 정의한 제어 영역에 대한 최대 온도 데이터를 측정 및 저장하며, 사용자가 저장된 이미지에 대해 분석을 할 수 있으며, 시스템 진단을 제공한다. 그리고 작동 상태를 모니터링하고 기록된 온도에서 시스템 오류 또는 비정상적인 프로세스 조건이 발생한 경우 화면에 알람을 생성한다. 

마르포스 TTV 열화상 시스템에 사용되는 적외선 열화상 카메라와 컨트롤러
마르포스 TTV 열화상 시스템에 사용되는 적외선 열화상 카메라와 컨트롤러

TTV 시스템의 하드웨어
열화상 카메라 그룹은 파운드리와 같은 열악한 환경에서 사용하기 위해 특별히 설계되었으며 적외선 파에 투명한 게르마늄 광학 창 및 카메라를 지속해서 쿨링하는 공압 시스템을 갖추고 있어 깨끗한 공기의 일정한 흐름을 보장한다. 

열 화상 처리를 위한 애플리케이션 소프트웨어를 포함하는 컨트롤러에는 산업용 PC인 Marposs E9066T 터치스크린이 장착되어 있으며, 적외선(IR) 카메라 및 머신의 PLC와 인터페이스 역할을 한다. 또한 ‘디지털 I/O 또는 필드 버스’를 사용하면서 이더넷 연결을 통해 회사 네트워크와 인터페이스 할 수 있다.

마르포스 TTV 열화상 시스템은 전 세계 약 150개 이상의 OEM에 공급되어 적용되었으며, 금형 표면 관리의 중요성이 점점 대두되고 있어 그 저변이 확대될 것으로 보고 있다. 

웨비나

지난 7월 6일 MFG TV에서 열린 웨비나에서는 이번 기사에서 다룬 내용 외에 마르포스 TTV 열화상 시스템의 구성 및 운영 방법과 자세한 하드웨어 정보와 경제성 분석 등의 상세한 내용이 공개되었다. 웨비나 다시 보기를 통해 이 내용을 확인할 수 있다.

About 이상준 기자

생산제조인을 위한 매거진 MFG 편집장 이상준입니다. 대한민국 제조업 발전을 위해 일합니다.

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