ダイカストの極意：プロセス、材料、ヒントをマスターする

ダイカストは金属鋳造プロセスであり、その特徴は金型キャビティを使用して溶融金属に高圧をかけることです。金型は通常、より強力な合金から機械加工されます。このプロセスは射出成形に似ています。ダイカストを包括的に理解していただくために、JTR会社はダイカストとは何か？ダイカストのプロセスは？ダイカストの材料は？その他の質問を整理・要約しました。これを読めば「ダイカスト」を完全に理解できるでしょう。

「ダイカスト」の定義

ダイカストは、高圧を用いて溶融金属を複雑な形状の金型に押し込む精密鋳造技術です。ダイカストで作られた鋳物をダイカスト品と呼びます。

ほとんどのダイカスト品は鉄を含まないもので、亜鉛、銅、アルミニウム、マグネシウム、鉛、スズ、鉛スズ合金およびそれらの合金です。ダイカストの種類に応じて、コールドチャンバーダイカストマシンまたはホットチャンバーダイカストマシンが必要です。

これらの材料の引張強度は通常の鋳造合金のほぼ2倍であり、より高い強度と耐衝撃性を期待して製造されるアルミニウム合金自動車ホイール、フレーム、その他の部品によりポジティブな意味を持ちます。

ダイカストプロセス

典型的なダイカストプロセースは主に4つのステップ、または高圧ダイカストで構成されます。これら4ステップ（金型準備、材料充填、射出、シェイクアウト）は、さまざまなカスタマイズされたダイカストプロセスの基礎でもあります。

潤滑剤が準備工程で金型キャビティに噴霧されます。金型温度の管理を助けるだけでなく、潤滑剤は鋳物の離型も助けます。その後金型を閉じ、溶融金属を約10〜175 MPaの高圧で金型に注入します。

溶融金属が充填された後、鋳物が凝固するまで圧力を維持します。プレスロッドがすべての鋳物を押し出し、金型に複数のキャビティがある場合、1回の鋳造で複数の鋳物が得られることがあります。

シェイクアウト工程では、金型開口部、ランナー、ゲート、フラッシュなどの残留物の分離が必要です。通常、特殊なトリミングダイを通じて鋳物を絞ることで行われます。その他のシェイクアウト方法には、切断と研磨があります。ゲートが脆い場合は、鋳物を直接叩くこともでき、人的資源を節約できます。余分な鋳造ダイは溶解後に再利用できます。

高圧射出により、金型のどの部分も凝固する前に溶融金属で充填されるほど非常に速く金型が充填されます。これにより、充填が難しい薄肉部品でも十分に充填でき、ダイカスト部品の表面不連続を防止できます。

しかし、これは空気の巻き込みも引き起こします。金型を急速に充填すると空気が逃げにくいためです。パーティングラインにベントを設けるとこの問題を軽減できますが、非常に精密なプロセスでも鋳物中心に気孔が残ることがあります。ほとんどの部品はダイカスト後、表面仕上げサービスで、鋳造では完了できない構造（穴あけ、研磨など）を完成させることができます。

シェイクアウト完了後に欠陥を検査できます。最も一般的な欠陥には、停滞（溶液の不十分な充填）があります。これらの欠陥は、不十分な金型または溶融金属温度、金属汚染、ベント不足、過剰な潤滑剤などによって引き起こされる可能性があります。その他の問題には、気孔、収縮、熱割れ、フローマークがあります。フローマークは、ゲート欠陥、鋭いコーナー、過剰な潤滑剤によって鋳物表面に残されるマークです。

ダイカスト用金属

ダイカストで使用される金属には、主に亜鉛、銅、アルミニウム、マグネシウム、鉛、スズ、鉛スズ合金が含まれますが、ダイカストは稀ですが実行可能です。より特殊なダイカスト金属には、ZAMAK、アルミニウム亜鉛合金、米国アルミニウム協会規格：AA380、AA384、AA386、AA390、AZ91Dマグネシウムなどがあります。さまざまな金属のダイカスト特性は以下の通りです：

• 亜鉛： ダイカストが最も容易な金属、小型部品の製造にコスト効率が良い、メッキしやすい、高圧縮強度、可塑性、長寿命
• アルミニウム： 軽量、複雑で薄肉鋳造時の高い寸法安定性、強い耐食性、良好な機械的特性、高い熱伝導率と電気伝導率、高温での高強度
• マグネシウム： 加工しやすい、高い強度重量比、一般的に使用されるダイカスト金属の中で最軽量
• 銅： 高硬度、強い耐食性、一般的に使用されるダイカスト金属の中で最良の機械的特性、耐摩耗性、鋼に近い強度
• 鉛とスズ： 高密度と極めて高い寸法精度で、特殊な耐食保護部品として使用可能。公衆衛生上の理由から、この合金は食品加工・保管装置には使用できない。鉛、スズ、アンチモン（時には少量の銅）の合金は、活版印刷と箔押しで手書き文字を作るのに使用できる

金属	最小断面積	最小テーパー角
アルミニウム合金	0.89 mm (0.035 in)	1:100 (0.6°)
黄銅と青銅	1.27 mm (0.050 in)	1:80 (0.7°)
マグネシウム合金	1.27 mm (0.050 in)	1:100 (0.6°)
亜鉛合金	0.63 mm (0.025 in)	1:200 (0.3°)

アルミニウム、銅、マグネシウム、亜鉛でのダイカストの上限質量は、それぞれ70 lbs (32 kg)、10 lbs (4.5 kg)、44 lbs (20 kg)、75 lbs (34 kg)です。

ダイカストの利点と欠点

ダイカストの利点

ダイカストの利点には、鋳物が優れた寸法精度を持てることが含まれます。通常、これは鋳造材料に依存します。他の鋳造プロセスと比較して、ダイカストは滑らかな表面と約1〜2.5ミクロンのフィレット半径を持つ部品を生産します。ダイカストは約0.75mmの壁厚の部品を生産でき、フラスコ鋳造や永久金型鋳造と比較されます。ワイヤージャケット、発熱体、高強度ベアリング面などの内部構造を持つ部品を直接鋳造できます。その他の利点には、部品の二次加工の削減または回避、鋳物の生産速度、鋳物の引張強度（最大415 MPa）、高流動性金属の鋳造能力などがあります。

ダイカストの欠点

ダイカストの最大の欠点はその高コストです。ダイカスト装置（ダイカストマシン）、金型、金型関連部品の価格は他の鋳造方法と比較して相対的に高いため、ダイカスト製造は大量生産の場合にのみ高い経済的価値を持ちます。

その他の欠点には：ダイカストプロセスは比較的流動性の高い金属にのみ適しており、鋳物質量は30グラム〜10キログラムの間でなければなりません。通常のダイカストでは、最後のロットの鋳物には常にボイドが存在します。したがって、熱処理や溶接は実行できません。隙間のガスが熱の作用で膨張し、内部微細欠陥と表面剥離を引き起こすためです。

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

ダイカストで部品を作るには2つの異なる方法があります：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。両製造プロセスで、鋳造プロセス前に金型に離型剤が噴霧され、その後鋳造される部品が金型から簡単に取り出せるようにします。しかし、溶湯は直接金型キャビティに注がれるのではなく、まずダイカストマシンの鋳造キャビティに注がれます。そこから、合金がピストン（いわゆる鋳造グループ）によって1つ以上のチャネルを通じて金型に押し込まれます。2つのプロセスの違いは、以下で説明する鋳造チャンバーの構造です。

ホットチャンバーダイカスト

ホットチャンバーダイカストでは、その金属プールは液体、半液体の溶融状態で、圧力下で金型を満たします。このシステムの利点には、高サイクル速度（分あたり約15サイクル）、自動化の容易さ、金属溶解の容易さが含まれます。欠点には、融点の高い金属をダイカストできないこと、アルミニウムをダイカストできないこと（溶融プールから鉄を持ち出すため）があります。したがって、ホットチャンバーダイカストマシンは一般的に亜鉛、スズ、鉛の合金に使用されます。また、ホットチャンバーダイカストは大型鋳物のダイカストには難しく、通常は小型鋳物のダイカストに使用されます。

コールドチャンバーダイカスト

コールドチャンバーダイカストは、ホットチャンバーダイカストプロセスで使用できない金属（アルミニウム、マグネシウム、銅、アルミニウム含有量の高い亜鉛合金など）をダイカストする場合に使用できます。このプロセスでは、金属を別のるつぼで最初に溶かす必要があります。溶融金属の一定量を非加熱の射出チャンバーまたはノズルに移します。これらの金属は油圧または機械的圧力で金型に射出されます。

このプロセスの最大の欠点は、溶融金属をコールドチャンバーに移す必要があるためサイクルタイムが長いことです。コールドチャンバーダイカストマシンも垂直型と水平型に分かれます。垂直ダイカストマシンは通常小型マシンですが、水平ダイカストマシンにはさまざまなモデルがあります。

ダイカストの応用分野

ダイカストは主に大量生産、つまり同じタイプの多くの部品を鋳造するために使用されます。製造プロセスで高圧が使用されますが、高い鋳造品質が達成されます。ダイカストプロセスは、非常に薄い（最大1mm）（軽量）部品の製造に特に適しています。

最も一般的には、自動車業界向けにホイール、シリンダーブロック、シリンダーヘッド、バルブボディ、マニホールドなどのダイカスト部品が製造されます。その他、以下の業界でもダイカスト品が使用されます：

• 航空宇宙
• 家電
• 家具
• 電動工具
• 電子製品
• 機械
• 照明技術

将来、鋳造所は電気自動車などの他の業界に関心を持つでしょう。これは軽金属鋳造に大きな可能性を提供します。

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ダイカストは19世紀以来、製造業で広く使用されてきました。中国のトップダイカストサービスプロバイダーとして、JTRは長年にわたりお客様に完全なダイカストソリューションを提供してきました。高品質なダイカストサービスは私たちの収益性の鍵です。あなたの設計を実装する必要がある場合は、お気軽にお問い合わせください。設計やアイデアを完成させるだけで、あとは私たちがやります。