ダイカスト材料とその使用時期
ダイカストは、工業製品、商業製品、および消費財向けの非常に正確で効率的な金属製造プロセスです。非常に長持ちする工具を備えたダイカストは、複雑な金属部品の製造に適しており、大量生産に関して大きな価値を提供します。
いくつかの金属は、適切なダイカスト材料を作ることができます。これらは主に非鉄金属です （鉄をあまり含まない金属）鉄を使用することもありますが。主なダイカスト材料はアルミニウムです。 、マグネシウム 、および亜鉛 合金。これらはすべて、特定の利点と適切な用途があります。
この記事では、最高のダイカスト材料を紹介し、それぞれの利点と製造業界での一般的な用途を示します。
ダイカストとは何ですか？
ダイカストは、金属鋳造の一種であり、溶融金属を金型キャビティに注入または強制的に注入する一連のプロセスです。金属鋳造には、砂型鋳造（低コスト）、インベストメント鋳造（少量）、ダイカスト（大量）など、さまざまな形態があります。鋳造プロセスは、パターンタイプ、金型タイプ、互換性のある材料、および材料の供給方法（重力注入と高圧射出など）の点で異なります。
金属鋳造ファミリーの中で、ダイカストは複雑な部品の大量生産に特に適しています。これは、2つの工具鋼ダイの形の永久金型を使用しているためです。 。これらの金型は、通常は機械加工で製造するのに費用がかかりますが、非常に長持ちし、長期的に価値を提供します。
ダイカストは、工業製品、商業製品、および消費者製品の製造において多くの産業で採用されています。他の金属鋳造技術と比較して、良好な表面仕上げを必要とする中小規模の部品に適しています。
ダイカストプロセス
ダイカストにはいくつかのバリエーションがありますが（次のセクションで説明します）、プロセスは通常、設定されたルーチンに従います。
ダイカストを開始する前に、製造業者は2つの金属ダイを入手する必要があります。カバーダイの半分とエジェクタダイの半分です。これらの2つのダイが一緒になって、ダイカスト用の金型を形成し、2つのダイの半分の間のギャップが金型キャビティとして機能します。金型は通常、耐久性の高い硬化工具鋼から機械加工されます。
ダイカストプロセスの最初の適切な段階では、鋳造用のダイを準備します。これには、潤滑剤の塗布が必要です。 （通常は水ベース）キャビティ壁に鋳造物がダイの内側に付着しないようにします。潤滑剤は温度制御にも役立ちます。
次の段階は材料の配達です。ほとんどのダイカスト設定では、ダイカストマシンは溶融金属を注入します 高圧の下で金型キャビティに —正確な圧力の程度は、材料の種類と、それがホットチャンバーまたはコールドチャンバーのダイカストマシンであるかどうかによって異なりますが。圧力により、材料は最小の隙間にも押し込まれ、溶融金属が冷却および固化して収縮を緩和する間、この圧力が維持されます。
金属が冷却され、金型キャビティ内で固化した後、鋳造物は排出されます ダイを開き、エジェクタピンを使用して鋳物をダイから静かに押し出します。排出直後に別のショットを作成できるため、同一部品の迅速な大量生産が可能になります。
ダイカストプロセスの最終段階は、シェイクアウトです。 パーティングラインやゲート、ランナー、スプルー（溶融金属が金型に入るのを可能にするダイ設計の一部）からのフラッシュを含む、鋳造物に付着した余分な金属片を（手動または特殊な機械を介して）切断するステージ。キャビティ）。
ダイカストは、機械加工や3D印刷部品などと同じレベルの後処理を必要としない、優れた表面仕上げを実現します。
ホットチャンバーダイカストとコールドチャンバーダイカスト
ダイカストは、ホットチャンバーダイカストとコールドチャンバーダイカストの2つの主要なサブタイプに分類されます。これらのサブタイプは、金属が溶ける場所と注入方法が異なります。重要なのは、特定の材料のみがホットチャンバーダイカストに適していることです。 。 （コールドチャンバーダイカストにはまだ完全に溶融した金属が必要であることに注意してください。固体の金属を処理しません。）
ホットチャンバーダイカストの主な特徴は、ダイカストマシン内の金属を加熱する機能です。 グースネックマシンと呼ばれることもあります 、これらのシステムには、内燃領域と溶融金属用のポットが含まれています。ピストン（油圧式または空気圧式）により、溶融金属がチャンバーからダイに押し込まれ、次のショットに備えてチャンバーをすぐに再充填できます。
コールドチャンバーダイカストでは、ダイカスト材料を外部から加熱する必要があります。その後、溶融金属をトランスファーチューブでダイカストマシンに移送する必要があります。 または取鍋 。ラムは、溶融金属をチャンバーからダイに押し込みます（ホットチャンバーダイカストに使用されるよりも高い圧力で）。ショットごとに外部ソースから金属を転送する必要があるため、このプロセスは遅くなります。
ホットチャンバーダイカストは高速ですが、材料の適合性がより制限されます。これは通常、亜鉛、マグネシウム、鉛合金などの低融点の金属に対してのみ機能します。アルミニウム合金はチャンバーから鉄を拾う可能性があるため、処理できません。
ダイカスト材料に関する考慮事項
製造業者は、ダイカスト材料を選択する際に特定の要因と変数を考慮する必要があります。これらには以下が含まれます：
部品やプロトタイプのダイカスト材料を選択する際には、これらすべての要素を考慮する必要があります。
アルミニウムダイカスト合金
アルミニウムは主要なダイカスト金属の1つであり、アルミニウム合金はコールドチャンバーダイカストに使用されます。これらの合金には通常、シリコン、銅、マグネシウムが含まれています。
アルミニウムダイカスト合金は軽量で寸法安定性に優れているため、複雑で特徴のある部品に適しています。その他の利点には、優れた耐食性、耐熱性、および熱伝導率と電気伝導率が含まれます。
一般的なダイカストアルミニウム合金には次のものがあります。
- 380 ：鋳造性と優れた機械的特性のバランスが取れた汎用アルミニウム合金。エンジンブラケット、家具、電子機器の筐体、フレーム、ハンドル、ギアボックスケース、動力工具など、さまざまな製品に使用されています。
- 390 ：耐摩耗性、耐振動性に優れた合金。自動車のエンジンブロックのダイカスト用に特別に開発されたもので、バルブボディ、インペラー、ポンプハウジングにも適しています。
- 413 ：鋳造性に優れたアルミニウム合金。優れた耐圧性を備えているため、油圧シリンダーなどの製品、建築部品、食品および乳製品業界の機器に使用されます。
- 443 ：ダイカストアルミニウム合金の中で最も延性が高いこの合金は、消費財、特に鋳造後に塑性変形が必要な製品に適しています。
- 518 ：耐食性に優れた延性のあるアルミニウム合金。航空機のハードウェアフィッティング、装飾用ハードウェア、エスカレーターコンポーネントなど、さまざまな製品で使用されています。
マグネシウムダイカスト合金
マグネシウムは、もう1つの非常に人気のあるダイカスト材料です。アルミニウムよりもさらに軽量であり、機械加工性が高いという利点もあります。これにより、追加の機械加工されたディテールまたは機械加工された表面仕上げが必要な鋳造部品に適しています。
マグネシウムダイカスト合金の主な利点は、ホットチャンバーダイカストに適していることであり、アルミニウムなどのダイカスト金属よりも使いやすくなっています。マグネシウム合金の他の元素には、アルミニウム、亜鉛、マンガン、シリコンが含まれます。
一般的なマグネシウムダイカスト合金には次のものがあります。
- AZ91D ：鋳造性、耐食性、強度対重量比に優れた汎用合金。アプリケーションには、機械部品とパワートレイン部品が含まれます。
- AM60 ：優れた鋳造性、強度、振動減衰、および延性を備えた合金。シートフレームやパネルなどの自動車部品に使用されています。
- 希土類合金AS41BおよびAE42 ：優れた耐熱性、優れた耐クリープ性、耐食性、延性を備えた合金。どちらの合金もエンジン部品に含まれています。
亜鉛ダイカスト合金
ダイカスト金属のもう1つの主要なカテゴリは、亜鉛合金です。ホットチャンバーダイカストマシンで鋳造可能な亜鉛は、最も製造業者に優しいダイカスト材料であり、衝撃強度、延性、めっきへの適合性などの他の利点を提供します。鋳造性があるため、ダイの摩耗も最小限に抑えられます。
亜鉛はアルミニウムやマグネシウムよりも重く、通常はアルミニウム、銅、マグネシウムと合金化されています。
一般的な亜鉛ダイカスト合金には次のものがあります。
- ザマック 3 ：鋳造が容易で寸法安定性に優れた汎用亜鉛合金。北米では、亜鉛ダイカストの3分の2以上がZamak 3を使用しています。使用例には、シーリングファンや配管部品が含まれます。
- ザマック2 ：銅含有量が追加された、わずかに強く、より高価な合金。プラスチック射出成形用の金型の製造によく使用されます。
- ザマック5 ：Zamak 3に近い組成の亜鉛合金ですが、引張強度が高く、延性が低くなっています。自動車部品やホイールバランスウェイトなどの製品に人気があります。
その他のダイカスト合金
他のダイカスト材料には、亜鉛-アルミニウム合金に加えて、銅、シリコントンバック、鉛、スズ合金が含まれます。
銅合金は、優れた寸法安定性に加えて、高い強度、硬度、および耐食性を示します。一方、鉛とスズの合金は非常に密度が高く、腐食に強い可能性があります。亜鉛-アルミニウム合金は、ZA接頭辞で認識できます。アルミニウム含有量が少ないものはホットチャンバーダイカストにすることができますが、11％以上のものは通常できません。
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