Overflow Design Methods of Family Mold for Rotor Using the Flow and Solidification Simulation

Abstract The family mold casting have advantages which are able to make products with different shapes and dimensions simultaneouslyin a single mold. In this study, the design of the 4 cavity rotor family mold was used by “Anycasting” software, the defectsoccurred during die casting were predicted and suggested the best optimization conditions for sound products. The result of theexperiment were that the optimum overflow design was needed for gas emission and control of residual oxides. It was clear that thedefects positions formed by diecasting were agreed with nearly them predicted by simulation.Key words: Family mold, Die casting, Filling aspect, Solidification aspect, Oxide distribution 1. 서 론 패밀리 금형은 하나의 금형에서 다양한 형상과 치수를 가진제품을 생산할 수 있는 금형으로 다품종 소량 생산 방식에 적합하다. 현재 가전 및 산업분야에서 사용되는 모터 회전자(Rotor)는 대부분 다이캐스팅 공정으로 생산되며[1], 크기가 작은 회전자 생산의 경우 다품종 소량 생산을 위한 패밀리 금형의 다이캐스팅 기술이 요구되고 있다. 그러나 다이캐스팅 공정에서 용탕에 의해 슬리브(Sleeve)가 완전히 충전되지 않은 상태로 가스와 함께 캐비티(Cavity)에 주입되기 때문에 주물 내에 기공과 산화물이 형성되어 불량의 원인이 되고 있다[2]. 이러한 현상은 가스와 산화물 배출을 원활하게 할 수 있는 오버플로우(Overflow) 및 가스 벤트의 설계 등을 통해 제어하여야한다[3].이러한 문제들을 개선하기 위해 CAE (Computer AidedEngineering)기술을 다이캐스팅 금형 설계 분야에 적용함으로써금형 내에 용탕이 충전, 응고되는 과정에서 발생하는 유동 및응고 현상을 시뮬레이션을 통해 예측하여 금형 설계에 이용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다[4-9].따라서 본 연구에서는 4 캐비티 회전자 패밀리 금형의 오버플로우 설계를 위해 2가지 오버플로우 타입을 적용하였고, 다이캐스팅 시 유동 및 응고 양상, 산화물 분포 등의 시뮬레이션분석을 통해 결함을 예측하고 해석 결과를 바탕으로 오버플로우 설계 방안을 도출하였다. 또한 충전율 계산과 X-Ray CT촬영을 통해 시뮬레이션에서 예측한 결과와 비교 분석하였다.