ダイカストのプロセス、材料、金型、利点と欠点 | Neway
ダイキャスティングは、高精度かつ効率的な金属製造プロセスであり、産業、商業、消費財分野の製品製造の基盤となっています。ダイキャスト部品はその高い精度で知られ、大量生産における複雑な金属部品の製造に最適なプロセスです。ダイキャスティングでは、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛合金などの主要材料がよく使われ、それぞれに固有のメリットと適用用途があります。本記事では、カスタムダイキャスト部品をお探しの製造業の設計者・購買担当者の方々に向けて、ダイキャスティングの詳細をご紹介します。特にカスタムダイキャスト部品をお求めの方に有益です。
さまざまなダイキャスティングの種類を探る
ダイキャスティングは一つの手法ではありません。複数のタイプに分かれ、それぞれに特徴と用途があり、さまざまなプロジェクトや製造要件に対応します。
ホットチャンバーダイキャスティング
この方法では、金属をダイキャストマシンに直接接続されたチャンバー内で溶解します。亜鉛、マグネシウム、鉛合金など、融点の低い金属に適しており、時計のフレーム、ベルトバックル、電子タバコのケースなど小型部品の製造に向いています。詳細な比較はホットチャンバー vs コールドチャンバーをご覧ください。
コールドチャンバーダイキャスティング
ホットチャンバー方式とは異なり、金属を別の炉で溶かし、マシンに移してからキャストします。この方法は遅いですが、融点の高い金属（アルミニウム合金 A380など）に適しています。
ダイキャスティングの工程
ダイキャスティングの種類を問わず、プロセスは同じ流れに従います。主な工程は以下の通りです：
クランピング
最初に金型の上下半分（カバーダイとイジェクターダイ）を固定し、間の空間をキャビティとして形成します。
射出
次に、高圧で溶融金属をキャビティに注入します。圧力は材料とマシンの種類（ホットチャンバー/コールドチャンバー）に応じて調整され、金型の細部まで金属を確実に充填します。
冷却
射出後、金属がキャビティ内で冷却・固化します。この間も圧力を維持し、収縮を抑えて確実に充填させます。
イジェクション
金属が固まったら金型を開き、イジェクターピンで製品を押し出します。すぐに次の射出が可能で、大量生産に適しています。
トリミング
最後に、パーティングラインのバリやゲート、ランナー、スプルーなどの余分な金属を切り落とします。
これらの工程を理解することで、設計や生産計画がより効果的になります。
ダイキャスティングの材料選定
ダイキャスティングでは主に非鉄金属が使用されますが、時には鉄系材料も使われます。代表的な材料はアルミニウム、マグネシウム、亜鉛合金で、それぞれに特長と適用分野があります。詳細は材料データベースをご参照ください。
アルミニウム合金
アルミニウム合金は軽量で寸法安定性に優れ、複雑かつ精密な部品に最適です。例えば、360、A380、B390などがあります。
材料選択 |
|---|
商用: | 360 | A360 | 380 b | A380 b | 383 | 384 b | B390* | 13 | A13 | 43 | 218 |
ANSI/AA | 360.0 | A360.0 | 380.0 | A380.0 | 383.0 | 384.0 | B390.0 | 413.0 | A413.0 | C443.0 | 518.0 |
標準組成: | Mg 0.5 | Mg 0.5 | Cu 3.5 | Cu 3.5 | Cu 2.5 | Cu 3.8 | Cu 4.5 | Si 12.0 | Si 12.0 | Si 5.0 | Mg 8.0 |
実組成: | Si 9.0 | Si 9.5 | Si 8.5 | Si 8.5 | Si 10.5 | Si 11.0 | Si 17.0 | — | — | — | — |
化学組成
詳細組成 | |||||||||||
シリコン Si | 9.0–10.0 | 9.0–10.0 | 7.5–9.5 | 7.5–9.5 | 9.5–11.5 | 10.5–12.0 | 16.0–18.0 | 11.0–13.0 | 11.0–13.0 | 4.5–6.0 | 0.35 |
鉄 Fe | 2.0 | 1.3 | 2.0 | 1.3 | 1.3 | 1.3 | 1.3 | 2.0 | 1.3 | 2.0 | 1.8 |
銅 Cu | 0.6 | 0.6 | 3.0–4.0 | 3.0–4.0 | 2.0–3.0 | 3.0–4.5 | 4.0–5.0 | 1.0 | 1.0 | 0.6 | 0.25 |
マグネシウム Mg | 0.4–0.6 | 0.4–0.6 | 0.30 f | 0.30 f | 0.10 | 0.10 | 0.45–0.65 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 7.5–8.5 |
マンガン Mn | 0.35 | 0.35 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.35 | 0.35 | 0.35 | 0.35 |
ニッケル Ni | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.30 | 0.50 | 0.10 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.15 |
亜鉛 Zn | 0.50 | 0.50 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 1.5 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.15 |
錫 Sn | 0.15 | 0.15 | 0.35 | 0.35 | 0.15 | 0.35 | — | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 |
チタン Ti | — | — | — | — | — | — | 0.10 | — | — | — | — |
その他 | — | ||||||||||
その他合計 c | 0.25 | 0.25 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.20 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 |
アルミニウム Al | 残部 Al | ||||||||||
亜鉛および ZA 合金
亜鉛合金はダイキャストに最も適した材料で、耐衝撃性、柔軟性、めっき適性を備えています。流動性が高いため金型摩耗も最小限に抑制されます。詳細は亜鉛ダイキャスト材料をご覧ください。
銅合金
銅合金は高い強度、硬度、耐食性、優れた寸法安定性を示します。銅合金鋳造サービスも参照してください。
マグネシウム合金
マグネシウムはアルミニウムより軽量で加工性に優れ、追加のディテールや機械仕上げを必要とする鋳造部品に適しています。
ダイキャスト設計におけるジオメトリ
ダイキャスト設計では、最終部品が要求仕様と品質を満たすよう、いくつかの原則と考慮事項を理解する必要があります。主なポイントは以下の通りです：
パーティングライン
金型の上下半分が合わさる部分。位置により金型の複雑さや仕上がりが変わります。
ドラフト
金型開口方向に対して平行な壁にわずかな傾斜を付け、部品の取り出しを容易にします。
フィレット半径
部品の角やエッジを丸め、応力集中を緩和し、金属の流動を改善します。
ボス
取り付けや機能部分の突起。壁やリブと接続して支持と冷却を確保します。
リブ
部品に強度と剛性を加える薄く平らなセクション。流動と冷却にも貢献します。
穴・窓
部品の開口部。サイズと位置が流動と強度に影響します。
ダイキャストの公差
ダイキャストは高精度かつ狭公差を実現できますが、材料、公差設計、プロセスによって異なります。一般的な公差と品質基準はプロセス標準をご参照ください。
線形寸法
部品の直線寸法。収縮や熱膨張に影響されます。
平坦度
表面の平面からのずれ。冷却速度と設計に依存します。
円筒度
形状が完全な円にどれだけ近いか。流動と冷却に影響されます。
表面仕上げ
材料、設計、プロセスによりさまざまな表面仕上げが可能です。概要は金属部品の表面仕上げおよびアルマイト処理をご覧ください。
ダイキャスト仕上げ
鋳造直後の仕上げ。材料や金型の状態で異なります。
機械仕上げ
研削、研磨、ブラスト、バフ仕上げなど。
化学仕上げ
エッチング、陽極酸化、めっきなど。
粉体塗装
塗料や粉体を部品表面に付着させる仕上げ。
特殊仕上げで、独自の美観・機能性を付与できます。
ダイキャストの長所と短所
ダイキャストは複雑部品の大量生産に優れたメリットを提供しますが、制約もあります。詳細比較は砂型鋳造との比較およびロストワックス鋳造との比較をご覧ください。
多面スライド vs 従来型
多面スライドは複雑部品を高速サイクルで精密に成形、従来型はシンプルで大形部品向け。
多面スライドの利点
高精度・優れた表面品質・高速サイクルで高生産性。
従来型の利点
コスト低・シンプル設計・大形部品・低速射出に適応。
ダイキャスト vs ロストワックス鋳造
ダイキャストは高い生産性とコスト効率、ロストワックス鋳造は微細な形状と優れた表面品質を提供しますが、コストと時間がかかります。
ダイキャスト vs 砂型鋳造
ダイキャストは高精度・高速生産、砂型鋳造は設計変更に柔軟で大形部品向けです。
コストの考慮事項
ダイキャストコストには複数要因が影響します。詳細はコスト計算ガイドを参照。
材料選定：融点の高い材料はエネルギー消費が増大し、金型摩耗も早まります。
- 生産コスト：溶解、機械運転、労務費。
- 金型コスト：複雑金型は高価ですが、複数部品で費用を分散。
- 二次加工コスト：機械加工、表面仕上げ、組立で増加。
- 仕上げコスト：塗装、めっき、コーティングで追加。
- コスト削減：設計最適化、材料選定、二次加工削減、生産工程最適化。
産業別応用事例
ダイキャストは高精度・優れた表面品質により、自動車、航空宇宙、医療機器、家電、エネルギー産業など幅広い分野で活用されます。各分野が品質・精度・効率のメリットを享受しています。
多用途かつ効率的な製造プロセス
ダイキャストは複雑形状部品を高精度・優れた仕上げで大量生産する多用途かつ効率的なプロセスです。アルミニウムダイキャスト、亜鉛合金など、多彩な材料で多くの産業に最適解を提供します。カスタムプロジェクトの開始はカスタム製造サービスをご覧ください。
自動車、電子機器、航空宇宙、医療、建設分野で高品質部品の生産に欠かせない技術であり、技術・材料の進化とともに応用領域は拡大し続けています。
カスタムダイキャスト部品をお探しの設計者・購買担当者の皆様には、プロセス、材料選定、設計配慮、公差、表面仕上げ、コスト要因などを深く理解することが重要です。これにより、より適切な意思決定を行い、要件を満たす最適なソリューションを実現できます。
本ガイドがお役に立てれば幸いです。ご要望や修正のご依頼がございましたら、お気軽にお知らせください。
