ダイカストにおけるブリスタ（膨れ）発生の主な原因の解説

要点まとめ

ダイカストにおけるブリスタリングは、金属表面の下に閉じ込められた気体が膨張することで生じる盛り上がりを特徴とする表面欠陥です。主な原因は、溶融金属の乱流や金型の排気が不十分なことによるガスや空気の閉じ込めです。その他の重要な要因には、溶融金属または金型の温度が高すぎる、金型潤滑剤の不適切な使用、およびアルミニウム合金自体に含まれる不純物や物理的不具合などが挙げられます。

ブリスター形成におけるガスおよび空気の閉じ込めの役割

鋳造における泡が生じる最も根本的な原因は,金属注入中に模具腔内にガスが閉じ込められていることです. 泡は基本的にガス孔隙の特定の形態で,閉じ込められたガスは鋳造表面のすぐ下にあります. 溶けた金属が固くなり 閉じ込められたこのガスは 巨大な圧力にさらされます 部品が模具から外に出ると 外部サポートが取り除かれ,まだ柔らかい金属皮は 膨張するガスによって外へと押し出され,はっきりとした水泡を形成します.

このガスは様々な源から発生する可能性があります 最も一般的なのは,発射の前に既に模具腔とランナーシステムに存在している空気です. 溶融金属が急激に注入され,流路が最適化されていない場合, 渦巻が発生します. この乱れ乱れな流れは 折りたたみになり 金属が固まる前に 逃げられない空気のポケットを閉じ込めます 詳細は技術分析で CEX Casting ゲートおよびランナーデザインの不良が頻繁な原因となり、金型内への金属の滑らかで層流的な流れを確保できなくなります。

不十分なベントももう一つの重要な要因です。ベントとは、溶融金属がキャビティを満たす際に内部の空気を逃がすための小さな通路です。これらのベントが詰まっていたり、小さすぎたり、配置が不適切である場合、空気は逃げ場を失い、鋳造品内部に閉じ込められてしまいます。その結果、気孔が生じ、表面近くにあればブリスターを引き起こします。このような欠陥を防ぐには、ベントシステムの最適化が極めて重要です。

ガスや空気の巻き込みを防止するためには、以下のベストプラクティスを実施すべきです：

• ゲートおよびランナーデザインの最適化： 金型内のキャビティを滑らかに乱流なく充填することを促進するような設計を行うために、金型流動シミュレーションソフトウェアを使用してください。
• ベントの確保： 空気を完全に排出できるよう、効果的で清潔なベントおよびオーバーフローゲートを設計・維持してください。
• 射出速度の制御： 高速充填が始まる前に、キャビティ内の空気を穏やかに押し出すために、特に初期の低速ショット段階を含め、ショットプロファイルを調整してください。
• 真空補助の活用： 重要な部品の場合、金型内への注入前に空気を積極的に除去できる真空ダイカスト工程を導入することで、閉じ込められたガスによる欠陥のリスクを事実上排除できます。

工程パラメータ：温度と潤滑剤がブリスターを引き起こす仕組み

空気の物理的な閉じ込めに加えて、運転プロセスのパラメータもブリスター発生の条件作りにおいて重要な役割を果たします。その中でも特に重要となるのが温度管理と潤滑剤の塗布です。溶融金属または金型自体の温度が過度に高い場合、ガス関連の問題が悪化する可能性があります。ある概要によると、 サンライズ・メタル 高温は溶融合金内部の蒸気圧を高め、金型潤滑剤の分解を促進してガスを発生させ、それが閉じ込められてしまう原因となります。

金型潤滑剤、または離型剤は、鋳造物が金型に張り付くのを防ぐために必要ですが、誤った使用はガス偏析やふくれ（ブリスター）の主な原因となります。潤滑剤を過剰に塗布したり、不均一に塗布した場合、余分な液体が金型内でたまります。この過剰な潤滑剤は、熱い溶融金属と接触すると瞬時に蒸発し、ベントを通って逃げきれない大量のガスを発生させます。『 The Hill & Griffith Company 』の報告書でも指摘されているように、特に摩耗したプランジャーチップを補うために過剰な潤滑剤が使用される場合、プランジャー用潤滑剤は単独で最も大きな要因となることが多いです。

水分もまた重要な原因の一つです。冷却水ラインの漏れ、スプレーの水滴、あるいは離型剤自体に含まれる残留水分など、金型内のあらゆる水分は充填時に蒸気へと変化します。この蒸気は他の閉じ込められたガスと同様に振る舞い、鋳造表面下に圧力を生じさせてブリスターを引き起こす可能性があります。したがって、金型内を乾燥状態に保つことが極めて重要です。

工程パラメータによるブリスターを防ぐため、作業者は以下の是正措置に従う必要があります。

1. 厳密な温度管理を行う 過熱および過剰なガス発生を防ぐため、溶融合金と金型の両方が規定された温度範囲内に保たれていることを確認してください。
2. 潤滑剤を少量かつ均一に塗布する 高品質で残渣が少ない離型剤を最小限かつ一定に塗布するために、自動スプレー装置を使用してください。
3. 蒸発時間を確保する 金型を閉じる前に、潤滑剤に含まれる水または溶剤キャリアが完全に蒸発するよう、スプレー後には十分な時間をおいてください。
4. 定期的なメンテナンスを実施する 漏水や油圧ラインの漏れがないか定期的に点検・修理を行い、スプレーノzzleが滴下していないことを確認してください。

材料的および物理的欠陥を根本原因として

最終的な原因のカテゴリは、鋳造材料の完全性と金属の流れ内部における物理的不連続の存在に関係しています。ブリスターは合金自体に含まれる不純物から生じることがあります。たとえば、鉛やカドミウムなど沸点の低い元素は、鋳造プロセス中またはその後の熱処理中に蒸発し、内部にガス圧を生じさせます。同様に、アルミニウム合金は溶融中に水素を吸収し、凝固時にその水素が逃げようとして、気孔やブリスターを引き起こします。

充填プロセス中に導入される物理的欠陥も非常に悪影響を及ぼします。『 Engineering Failure Analysis ゲートシステム付近の領域で特に大きなブリスター（膨れ）が生じる主な原因として、ショットスリーブの壁から剥離した半凝固状の金属片である「コールドフレーク」が挙げられる。これらのフレークは鋳造品の微細構造に不連続部を生じさせ、その空洞に存在するガスが熱処理中に膨張することで、顕著な表面ブリスターを形成する。その他類似の欠陥としては、コールドドロップ、コールドショット、酸化皮膜があり、いずれも金属の均一性を損ない、ブリスターの発生源となる。

これらの材料関連の欠陥を防止するには、原材料の取り扱いから最終製造工程に至るまでの全プロセスを厳密に管理する必要があります。品質管理に対して強いコミットメントを持つサプライヤーと提携することは不可欠です。たとえば、高性能自動車部品の製造業者は、材料の完全性を最初から最後まで確保するために、IATF16949のような認定プロセスや社内品質管理体制に依存していることが多く、このような実践はこうした欠陥を防ぐ上で極めて重要です。

これらの異なる原因をより深く理解するために、以下の表では気体の巣（ガス・ポロシティ）に起因するブリスターと、物理的または化学的な欠陥に由来するブリスターを比較しています。

対策としては、原材料を十分に予熱および乾燥させること、高純度の合金を使用すること、鋳造前の溶存水素を除去するために窒素またはアルゴンによる効果的な脱気処理を実施することが含まれます。

ダイカストブリスターに関するよくある質問

1. ダイカストにおけるブリスターの主な原因は何ですか？

ブリスターの主な原因は、金型キャビティ内の空気などの捕獲されたガスです。これは、溶融金属の乱流や十分でないベントによって閉じ込められ、鋳物表面直下に存在したガスが膨張することで柔らかい金属表層を外側に押し出し、泡状の隆起を形成します。

2. 熱処理によりダイカスト部品に膨れ（ブリスター）が生じることがありますか？

はい、熱処理はブリスターの発生を引き起こす一般的な要因です。部品は鋳造直後には外観上問題がないように見えても、表面の下に気体が閉じ込められていたり、物理的な連続性の欠如がある場合、熱処理時の高温によって内部の気体が大きく膨張し、その欠陥が表面の膨れとして現れます。

3. ブリスターと一般的な気孔の違いはどうやって区別しますか？

ブリスターは表面または表面直下に現れる欠陥で、鋳物の表皮に盛り上がった膨らみとして現れます。一方、一般的な気孔とは鋳物内部のどこにでも存在しうる空洞のことであり、部品の内部深くに位置することもあります。両方とも閉じ込められた気体が原因ですが、ブリスターは特に表面近くにあり、表面を変形させるほど近接した気孔のことを指します。