CNC 機械加工におけるアルミニウム鋳造:利点、欠点、および最適な方法を選択する方法

機械加工部品を設計する際の主な考慮事項の 1 つは、その材質です。アルミニウム合金は、さまざまな業界や用途の CNC 加工で一般的に使用されています。ただし、精密部品に成形する前に、まずいくつかの鋳造プロセスのうちの 1 つを経る必要があります。 

各鋳造方法には、独自の利点と考慮事項があります。この記事では、アルミニウム CNC 加工の長所と短所を調査し、最も一般的な鋳造技術の概要と、プロジェクトにそれぞれの鋳造技術が推奨される理由を説明します。 

顧客は、光沢のある仕上がりが得られるアルミニウムを見た目の魅力から選択することがよくあります。ほとんどのアルミニウム合金は耐食性も高く、塗装や仕上げが必要ない場合もあります。そしてもちろん、アルミニウムは強度と重量の比が優れていることでよく知られています。自動車産業や航空宇宙産業など、軽量の材料が必要な用途に最適です。アルミニウムは他のほとんどの金属（銅を除く）よりも導電性が高いため、電気コンポーネントや筐体によく使用されます。

CNC 加工の観点から見ると、アルミニウムにはいくつかの利点があります。欠けやすく、一般に成形が容易なため、加工が容易であり、サイクルタイムの短縮につながります。また、仕上げ工程でのバリ取りも少なくて済みます。アルミニウムは鋼や鉄ほど硬くないため、アルミニウムの加工に使用される工具は交換が必要になるまで劇的に長持ちします。最終的には、必要な労働力が少なくなり、大量の部品の注文に適した選択肢となる可能性があります。

アルミニウム CNC 加工の潜在的な欠点

アルミニウムは高い強度重量比を誇りますが、それでも鉄や鋼ほどの強度はありません。また、アルミニウムは機械加工が容易ですが、高温にさらされると不均一に曲がる傾向があるため、溶接や厳しい公差の維持がより困難になる可能性があります。

アルミニウムの多孔性も問題になる可能性があり、特定の化学薬品にさらされると、含有物を含むコンポーネントが弱くなり、漏れが発生しやすくなります。このような問題を防ぐには、合金を適切に選択し、品質管理を実施する必要があります。また、アルミニウムは鉄や鋼よりも高価になる可能性があるという事実を無視することはできません。軽量の材料や高品質の仕上げを必要としない用途では、鉄や鋼が選択されることがあります。トラクターやその他の農機具に鉄が使われているのをよく見かけるのはこのためです。 

4 つの一般的なアルミニウム金属鋳造技術

アルミニウムの鋳造方法は、合金の種類を選択する際に重要な役割を果たします。 Stecker では、いくつかの国際的なパートナーに加えて、中西部の中心部にある多くの鋳造工場と協力しています。未加工のアルミニウム合金材料は、用途に必要な精密部品に機械加工する前に鋳造する必要があります。最も一般的な金属鋳造技術には次のものがあります。

1.高圧ダイカスト

ダイカスト法では、溶融したアルミニウムを高圧で鋼製金型に注入し、急速に凝固して最終部品の形状を形成します。モールドまたはダイは再利用可能なため、大規模な生産に適しています。

なぜそれを選ぶのですか？ 複雑で公差が厳しく、表面が滑らかな部品を大量に製造する必要がある場合は、高圧ダイカストを選択することもできます。納期を短縮するのに適しており、仕上げ要件が少なくなります。

2.永久鋳型鋳造

ダイカストと同様に、永久金型鋳造では鋼製の金型を使用してアルミニウムを所望の形状に成形します。違いは、永久鋳型鋳造の場合、溶融アルミニウムが鋳型に注がれ、重力を利用して鋳型に充填されることです。一方、ダイカストでは、高圧を使用して液体アルミニウムを金型に注入します。 

それを選ぶ理由 パーマネントモールド鋳造はダイカストよりも時間がかかりますが、気孔率が少なく (表面が滑らかで)、強度が高いことが必要な用途には良い選択となる可能性があります。 

3.砂型鋳造

砂型鋳造は最も一般的なタイプの鋳物です。その名の通り、溶かしたアルミニウムを砂型に流し込みます。冷却したら、金型を取り外して製品を露出させ、最終的な機械加工と仕上げに送られます。 

なぜそれを選ぶのですか？ 砂型鋳造は初期の工具コストが低く、少量の注文に適しています。他の方法では鋳造が難しいプロトタイプや大型コンポーネントにも使用できます。ただし、一般に、砂型鋳造では仕上げが粗くなり、厳しい公差を達成することがより困難になるため、追加の機械加工や仕上げが必要になる可能性があります。

4.ロストフォームキャスト

ロストフォーム鋳造では、溶けたアルミニウムが型に注がれるときに蒸発するフォームパターンを使用します。この方法では、コアを必要とせずに、複雑な形状や中空セクションを持つパーツを作成できます。

それを選ぶ理由 ロストフォーム鋳造は複雑な形状に適しており、通常はそれほど多くの機械加工を必要としません。多くの場合、大量の複雑で高許容度の設計に選択されます。

関連:高品質の機械加工部品のための金属鋳造の重要性

使用するアルミニウム合金の決定

純アルミニウムは非常に柔らかい素材であるため、CNC 用途には適していません。アルミニウム合金は延性を向上させることでこの問題に対処します。場合によっては、合金の種類によって鋳造方法の種類が決まります。たとえば、380 または 413 アルミニウム合金は高圧ダイカストに最適ですが、強度が損なわれるため砂型鋳造はできません。 319 合金は熱処理が不要なため、砂型鋳造に最適であり、コスト削減にも貢献します。砂型鋳造に適したその他の合金は、333 および 356 です。

どのアルミニウム合金を使用するかは、必ずしもすぐに決まるわけではありません。 CNC 機械会社は、設計の複雑さ、必要な精度、生産量、費用対効果、またはその他の要因に基づいて、あるタイプのアルミニウム合金または鋳造方法を別のタイプよりも推奨する場合があります。次のステップを決定するために CNC 機械工場がどのように協力するかを調べるには、CNC 機械工場ガイドをご覧ください。 .

お客様が部品設計を持ち込んで当社に来られると、当社の機械加工専門家が、使用する理想的で最も経済的な材料と方法を決定するお手伝いをします。あなたのデザインにどのタイプの材料や鋳造方法が適しているか迷っていますか?無料の相談と見積もりについては、Stecker のチームに今すぐお問い合わせください。

著者について

ジェイソンは顧客の課題を解決することに喜びを感じています。ジェイソンはビジネス開発担当副社長として、SMC の現在の顧客数社にとって頼りになる人物であるとともに、新規ビジネスの開発を担当しています。ジェイソンはエンジニアリング、生産、販売に携わっており、顧客に製造上の課題に対するソリューションを提供できることが自分の最大の強みであると感じています。