경량 구조 부품을 위한 반용융 레오캐스팅#
반용융 레오캐스팅(SSR)은 기존 고압 다이캐스팅(HPDC)과 단조 사이의 간극을 메웁니다. 자동차, EV, 항공우주 프로그램을 위한 저기공성 지향 근최종형상 구조 부품을 제공합니다. Kingship은 400T–3000T 주조 라인과 로봇 주입 라인에서 SSR, 틱소캐스팅, 진공 보조 레오캐스트를 운영하며, 주력 반용융 등급인 A357 알루미늄을 가공하고 AZ91D / AM60B 마그네슘은 별도 역량으로 제공합니다.
이 페이지는 반용융 레오캐스팅이 무엇인지, 공정 원리, HPDC·틱소캐스팅과의 비교, 적합한 합금과 설계, 품질 관리 방법, 그리고 견적 요청 시 정확히 무엇을 보내야 하는지를 설명합니다.
반용융 레오캐스팅이란#
기존 HPDC는 완전 액상 금속을 고속(흔히 30 m/s 초과)으로 사출하여 공기를 포집하고 난류 충전을 일으킵니다. 반면 반용융 레오캐스팅은 금속을 액체-고체의 ‘무시(mushy)’ 영역 — 일반적으로 고형 분율 30–65% — 에서 주조하며, 남은 고체는 액상에 분산된 구상(球狀)의 비수지상(non-dendritic) 구조로 존재합니다.
이 물리적 효과 세 가지가 구조 부품에 가치를 더합니다.
- 층류·저난류 충전. 틱소트로픽 슬러리는 정지 시 점성이 높지만 전단 하에서 흐릅니다. HPDC보다 훨씬 적은 공기를 포집하며 층류로 캐비티를 충전합니다.
- 낮은 응고 수축. 주입 온도가 완전 액상 HPDC보다 약 100 °C 낮아, 부품 응고 시 보충해야 할 부피가 줄어듭니다.
- 구상 피딩. 구형 고체 입자가 수지상 가지보다 잘 피딩되고 밀집되어, 수축 기공과 핫 티어링(hot tearing)을 저감합니다.
그 결과 HPDC 대비 기공이 저감되고 기계적 성질이 기존 다이캐스팅보다 단조에 가까워지면서도, 주조 특유의 높은 생산성과 근최종형상 경제성을 유지합니다.
레오캐스팅 공정 원리#
SSR은 1단계의 ‘필요 시 슬러리 제조(on-demand slurry)’ 방식입니다. 아래 단계는 공정 흐름 개략도에 나타나 있습니다.
공정 흐름 개략도 — 특정 생산 셀을 나타낸 것이 아닌 예시입니다.
- 용해 및 합금. A357(또는 프로젝트별 등급)을 용해하고, 탈가스 및 결정립 미세화하여 화학 성분을 제어합니다.
- 슬러리 제조. 용탕을 2상 영역으로 냉각하고 기계적 또는 전자기 교반으로 전단하여 목표 고형 분율의 구상 반용융 슬러리로 만듭니다.
- 계량 및 사출. 정량된 슬러리 샷을 금형에 사출합니다. 슬러리가 틱소트로픽하므로 충전은 층류이며 공기 포집이 최소화됩니다.
- 응고 및 취출. 부품이 금형 내에서 급속 응고되어 근최종형상으로 취출됩니다. 사양에 따라 진공 보조로 가스 기공을 추가 저감할 수 있습니다.
- 마감. 트리밍, 숏 블라스팅, CNC 가공 및 표면 처리(예: 아노다이징)가 필요에 따라 이어집니다.
반용융 레오캐스팅 vs HPDC vs 틱소캐스팅 vs 단조#
공정 선택은 기공, 강도, 공차, 비용, 납기 사이의 트레이드오프입니다. 아래 표는 일반적인 엔지니어링 가이드이며, 특정 부품에 맞는 선택은 DFM에서 확정됩니다.
| 항목 | 반용융 레오캐스팅 | 고압 다이캐스팅 (HPDC) | 틱소캐스팅 | 단조 |
|---|---|---|---|---|
| 피드스톡 | 액상 용탕 (필요 시 슬러리) | 액상 용탕 | 예비 주조 비수지상 빌릿 | 고체 빌릿 / 슬러그 |
| 충전 시 고형 분율 | 30–65% (무시 영역) | ~0% (완전 액상) | 30–65% (무시 영역) | 100% (고체) |
| 충전 거동 | 층류, 저공기 포집 | 난류, 고공기 포집 | 층류, 저공기 포집 | 고체 변형 |
| 기공 경향 | HPDC보다 낮음 | 높음 (가스 + 수축) | HPDC보다 낮음 | 매우 낮음 |
| 기계적 성질 | HPDC보다 단조에 가까움 | 낮음 (기공 제한) | HPDC보다 단조에 가까움 | 최고 |
| 일반적 최소 벽두께 | 1.0–1.2 mm (프로젝트 의존적) | ~0.8–1.0 mm | 1.0–1.2 mm | 해당 없음 (성형) |
| 생산성 / 비용 | 주조 수준 | 주조 수준 (최저) | 주조 수준 | 가장 느림 / 최고 |
| 최적 용도 | 구조, 기밀, 경량 | 고물량 박벽 | 구조, 일관된 빌릿 | 최고 하중, 단순 형상 |
소재: A357 알루미늄 및 관련 등급#
A357은 Kingship의 주력 반용융 알루미늄 등급입니다. A356보다 마그네슘이 높은 Al–Si–Mg계 합금으로, 더 높은 강도와 T5/T6 열처리에 대한 우수한 반응성을 갖추어 구조 및 항공우주 등급 부품에 적합합니다.
| 등급 | 계열 | 반용융 적용 참고 |
|---|---|---|
| A357 | Al–Si–Mg (고Mg) | 주력 등급. A356 대비 강도가 높으며 구조/고신뢰성 부품에 우선 적용. 열처리 가능 (T5/T6). |
| A356 | Al–Si–Mg (저Mg) | 관련 범용 등급. A357의 추가 강도가 불필요한 경우 프로젝트별로 검토. |
| 319 | Al–Si–Cu | 파워트레인/고온 부품에 쓰이는 별개의 구리 함유 등급. A357과 동일하지 않으므로 혼동해서는 안 되며, 해당 특성이 필요한 적용에 한해 견적. |
| A360 / 360.0 | Al–Si (고Fe) | 표준 기존 다이캐스트 등급. 현재 본 공정에서 제공하는 반용융 등급이 아님. A357과의 혼동 방지를 위해서만 기재. |
마그네슘은 별도 역량입니다. AZ91D 및 AM60B 마그네슘은 동일한 반용융/마그네슘 레오캐스팅 계열로 제공되지만, 이 알루미늄 공정의 소재로 나열되지 않습니다. 프로그램이 마그네슘 기반이라면 마그네슘 다이캐스팅 서비스를 참고하시기 바라며, 모든 문의에는 소재 인증서가 동봉됩니다.
고형 분율과 공정 윈도우#
반용융 레오캐스팅은 고형 분율 약 30–65% 로 운영되지만, 이는 모든 부품에 대한 고정 보장이 아닌 공정 윈도우입니다. 도달 가능한 고형 분율은 다음에 따라 달라집니다.
- 합금의 액상선-고상선 범위와 전단 민감도,
- 부품 형상과 유동 길이,
- 게이팅/피딩 컨셉과 샷 프로파일,
- 금형 온도와 냉각 제어.
당사는 DFM 및 공정 개발 단계에서 프로젝트별로 공정 윈도우를 조정합니다. 고형 분율은 진공 보조, 게이팅, 열처리와 더불어 특정 부품의 기공 및 기계적 목표를 달성하기 위해 사용되는 여러 레버 중 하나입니다.
설계 타당성 및 가이드라인#
아래 표는 일반적인 설계 가이드를 정리한 것입니다. 모든 수치는 프로젝트 의존적이며 DFM에서 확정됩니다 — 사양이 아닌 엔지니어링 논의의 출발점입니다.
| 설계 매개변수 | 일반적 가이드 | 참고 |
|---|---|---|
| 최소 벽두께 | 1.0–1.2 mm | 유동 길이, 벽 형상, 소재에 따라 달라짐. |
| 드래프트각 | 1–3° (면당) | 스틱을 줄이고 취출성 개선. |
| 라디우스 / 필릿 | ≥ 0.5 mm | 응력과 기공을 억제하기 위해 예각 회피. |
| 리브-벽 비율 | ≤ ~0.6–0.8 | 피딩과 휨 제어. |
| 보스 / 스탠드오프 | 가능한 한 지지 | 슬러리가 갇히는 맹공 피처 최소화. |
| 주조 공차 | CT5–CT7 (ISO 8062, 지표) | 가공보다 넓으므로 기준점을 그에 맞춰 설계. |
| CNC 공차 (후가공) | ±0.01 mm 도달 가능 | 가공 피처에 적용, 형상별 확인. |
| 벽두께 변화 | 점진적 전이 | 수축을 유발하는 급격한 두꺼움-얇음 단차 회피. |
품질 관리 및 검사#
품질은 각 프로그램 단위로 범위가 설정됩니다. 일반적인 프로젝트 범위 검사 방법은 다음과 같습니다.
- X선 기공 검사 — 부품의 합격 기준에 따른 정성/정량 기공 평가.
- CMM 치수 검증 — 최초품 및 공정 중 치수 확인.
- 소재 인증 — 문의별 합금 성분 및 열처리 기록.
- PPAP / 릴리스 문서 — 고객 프로그램이 요구하는 경우 제공.
Kingship의 품질 경영 시스템 적합성(IATF 16949 / ISO 9001 기대치 등)은 프로젝트 자격 확인 단계에서 확인됩니다. 프로그램에 대한 구체적 인증 상태는 해당 단계에서 확립됩니다. 당사는 일괄적인 ‘기공 제로’나 ‘결함 없음’ 결과를 주장하지 않습니다 — 기공은 HPDC 대비 저감되며 부품별로 검증됩니다.
적용 분야#
저기공성과 경량화 덕분에 SSR은 구조 성능과 중량이 중요한 모든 곳에서 매력적입니다.
- EV 배터리 하우징 및 트레이 — 기밀, 경량 인클로저.
- 구조 브래킷 및 서브프레임 — 섀시 및 서스펜션 부재.
- 파워트레인 부품 — 319(구리 함유)이 지정될 수 있는 하우징 및 캐리어.
- 항공우주 브래킷 및 하우징 — A357의 강도와 열처리가 도움이 되는 곳.
- 통신 / 5G 인클로저 및 히트싱크 — 강성이 높고 가벼운 알루미늄 부품.
2차 가공#
레오캐스트 부품은 일반적으로 취급과 납기를 줄이기 위해 사내에서 마감됩니다.
- CNC 가공 — 형상과 프로젝트별로 확인되는 후가공 공차 ±0.01 mm 도달 가능.
- 숏 블라스팅 — 표면 전처리 및 외관 마감.
- 아노다이징 — 내식성 및 외관.
- 함침 / 실링 — 기밀성이 지정되는 경우.
- 조립 — 서브어셈블리 및 하드웨어 삽입 요청 시.
레오캐스팅 견적 요청#
완전한 문의는 당사 엔지니어가 유용한 DFM 피드백을 신속히 제공할 수 있게 합니다. 아래 체크리스트를 활용하세요.
| 제공 항목 | 중요 사유 |
|---|---|
| 3D 모델 / 도면 (STEP, IGES, PDF) | DFM, 게이팅, 타당성 검토 가능. |
| 목표 합금 (예: A357) | 공정 경로, 슬러리, 열처리 결정. |
| 예상 연간 물량 (EAU) | 금형 및 공정 경제성 결정. |
| 중요 치수 및 공차 | CNC vs 주조 구분 필요 피처 식별. |
| 표면 처리 (아노다이징, 블라스팅) | 2차 가공 역량 확인. |
| 품질 문서 (PPAP, 인증서) | 검사 및 릴리스 계획 범위 설정. |
| 목표 시장 / 적용 분야 | 소재 및 규제 요건 파악. |
위 내용을 갖춘 상태로 엔지니어에게 문의 주시면, DFM 피드백과 견적을 회신해 드립니다.
관련 역량 및 다음 단계#
- 알루미늄 다이캐스팅 및 마그네슘 다이캐스팅 페이지에서 공정을 비교해 보세요.
- 엄격한 공차 피처는 CNC 가공 및 금형/툴링을 참고하세요.
- 부품 논의를 준비하셨나요? DFM 피드백과 레오캐스팅 견적을 위해 엔지니어에게 문의하세요.