ダイカストにおける温度制御の習得:最適品質のために
ダイカスト生産に影響を与える温度指標は二つあります。一つは湯温(注湯温度)、もう一つは金型温度です。
1. 湯温(注湯温度)
湯温とは、溶融金属が圧力室から金型キャビティに流入する温度を指します。鋳造プロセス中、保持炉内の合金液温度によって制御されます。
異なる形状・構造の鋳造品に対し、湯温を630〜730℃で維持可能です。複雑な薄肉部品については、通常より高い温度を選択し、溶湯流動性を向上させ良好な成形効果を得ます。逆に、厚肉部品には低温を適用し、凝固収縮を低減します。
しかし、鋳造温度が高すぎると、溶湯アルミニウムの吸気量が増加し、表面にピンホール、収縮孔、気泡を発生させやすくなります。また、金型腐食速度が加速し、金型の早期老化とクラックを招きます。
一方で、鋳造温度が低すぎると、コールドシャット、フローライン、不充填などの欠陥が発生。アルミニウムは成分偏析を起こしやすく、鋳造品内に硬質点が生じ加工困難になります。注湯温度が高いほど、ダイカスト金型の機械的特性が明確に低下します。
2. 金型温度
金型温度は一般的に金型表面温度を指し、標準測定値は合金液注湯温度の約1/3であるべきです。金型温度は機械的特性、寸法精度、ダイカスト金型寿命に大きく影響します。
(1) 金型温度が鋳造金型寿命に与える影響
連続ダイカストプロセスでは、金型は常に加熱と冷却を繰り返すため、内部温度差により熱応力が発生。金型材料が延性状態にあるとき、応力は金型塑性変形を引き起こし、脆性状態では金型の熱割れを導く。周期的熱応力は熱疲労と金型割れをもたらします。金型温度が高すぎると金型変形しやすくなります。
(2) 金型温度が離型剤効果に与える影響
高金型温度下では離型剤が過度に揮発し、緻密な皮膜が形成できず、スティッキング(張り付き)を引き起こします。一方、金型温度が低すぎると、離型剤が形成する皮膜に揮発しきれない水分が含まれ、離型不良を招き、鋳造品気孔とコールドシャットの原因にもなります。
(3) 金型温度がダイカスト部品品質に与える影響
- 金型温度が130℃未満:ほぼ全ての鋳造品が不充填、割れ、コールドシャット、フローライン等の欠陥を持ち、鋳造温度過低により歩留まりほぼゼロ。
- 金型温度130〜150℃:金型温度が理想温度に近いため鋳造品形成可能だが、品質は不安定。ほとんどの鋳造品表面にフローラインとコールドシャット。
- 金型温度150〜300℃:適切な鋳造安定温度範囲。
- 金型温度300℃超:鋳造温度過高により、表面気泡、スティッキング、収縮、溶着等の欠陥が発生しやすい。金型温度が250℃を超えると機械的特性が低下。
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