要点まとめ

ダイカスト金型は高精度で再利用可能なツールであり、通常は焼入れ鋼で作られた二つの半体から構成され、ダイカスト工程の中心的な役割を果たします。溶融金属が極めて高い圧力で金型の空洞内に注入されることにより、複雑な形状の金属部品を大量生産できます。この方法は、寸法精度が非常に高く、表面仕上げが滑らかな部品を作成できることで知られています。

ダイカスト金型とは？その中心的メカニズムの解説

ダイカスト金型は、別名ダイまたはツーリングとも呼ばれ、溶融金属に特定の所望の形状を与えるために使用される高度な製造用工具です。この金型は基本的に2つの主要な半分から構成されており、一方は固定された「カバー側金型」、もう一方は可動する「エジェクタ側金型」です。この2つの半分が高圧で締め付けられると、製品部品と完全に一致する内部空洞が形成されます。このプロセスはプラスチック用の射出成形と概念的には類似していますが、溶融金属の極端な温度や圧力に耐えられるように設計されています。

基本的な作業は、非鉄金属の溶融合金をこの密閉された空洞に高速かつ高圧で注入することです。この圧力は金属が凝固するまで維持され、金型の空洞の細部まで完全に充填されることを保証します。この技術は、他の鋳造方法では実現が難しい複雑な形状や薄肉部品を製造する上で極めて重要です。金属が冷却されて硬化した後、金型のエジェクタ側が後退し、押し出し機構によって完成した鋳物が排出されます。

使用する金属の選択は極めて重要であり、このプロセスは非鉄合金に最もよく用いられますが、それらに限定されるわけではありません。ダイカストで最も一般的に使用される材料には以下のようなものがあります：

• アルミニウム合金
• 亜鉛合金
• マグネシウム合金
• 銅合金（真鍮など）

これらの材料は、軽量で高い強度を持つアルミニウムやマグネシウムから、優れた耐食性と鋳造性を持つ亜鉛まで、さまざまな特性を提供します。据え Fictiv このプロセスは、一貫性と精度が最も重要となる大量生産に最適です。

ダイカスト金型の構造：主要な構成部品とその機能

ダイカスト金型は単なる中空の鋼塊以上の存在であり、正確に設計された多数の部品が連携して作動する複雑なアセンブリです。各部品は、溶融金属の導入から成形品の冷却、そしてきれいな脱型まで、鋳造サイクルにおいて極めて重要な役割を果たします。このプロセスの背後にある技術的理解には、これらの部品について知ることが不可欠です。主な構成要素には、他のすべての部品を保持する金型ベースと、部品の外形状を形成するキャビティがあります。

溶融金属の流れは、いくつもの通路によって制御されます。その流れは スプール から始まります。ここは、ダイカスト機から金属が金型に入る部分です。そこから ランナー を通って流れて行きます。これは金型の半体に削り出された通路で、金属を分配する役目を果たします。最後に ゲート 金型キャビティへ金属を導く狭い開口部。ランナーゲートシステムの設計は、流れ速度や圧力を制御し、欠陥を防ぐ上で極めて重要である。

金型内部で コア は部品の内側の形状を形成し、一方 穴 はその外側の表面を形成する。完成品を取り出すために、 噴射装置 ピンやプレートから構成されるエジェクターシステムが、固化した鋳物を金型から押し出す。同時に、 冷却システム 水または油が循環するチャネルで構成される冷却システムが金型の温度を調整する。この制御は、サイクルタイムの管理および工具への熱的損傷防止において重要である。また、金属注入時に閉じ込められた空気が逃げるためのベントも設けられている。

ダイカスト金型および機械の一般的な種類

ダイカスト金型は、構造または設計されている機械の種類に基づいて分類されることがよくあります。構造的には、一回のサイクルで一つの部品を作る単一キャビティ金型、または効率向上のために同時に複数の同一部品を作る多キャビティ金型があります。しかし、より重要な区別は使用される機械に関係しています。すなわち、ホットチャンバー方式とコールドチャンバー方式のダイカストです。

ホットチャンバ式ダイカスト 低融点の合金、例えば亜鉛、スズ、および鉛に使用されます。このプロセスでは、射出機構が炉内の溶融金属浴の中に直接浸されているため、金属を外部の炉から運搬する必要がなく、非常に短いサイクル時間で実行できます。この方法は、小型部品の大規模生産において高度に自動化され、効率的です。

コールドチャンバ式ダイカスト 高融点の合金、特にアルミニウムおよびマグネシウムに必要とされます。この方法では、別個の炉から正確な量の溶融金属をすくい取り、独立した「冷室」またはショットスリーブへ入れた後、プランジャーによって金型内へ注入します。以下に詳述されているように、 Wikipedia この分離は、高温の金属との長時間接触による射出部品の損傷を防ぐために必要です。サイクル時間はホットチャンバー方式よりも遅くなりますが、自動車および航空宇宙産業で使用される強度が高く軽量な構造部品の鋳造が可能になります。

ダイカスト成形プロセスおよび金型設計上の考慮事項

ダイカスト工程は、溶融金属を数秒で完成品に変換する非常に効率的で自動化されたサイクルです。この作業の中心となるのは金型であり、工程はいくつかの主要なステップに分けることができます。最終製品が厳格な品質基準を満たすためには、各段階を慎重に制御する必要があります。金型自体に使用される材料は通常、H13などの高品位で焼入れ処理された工具鋼であり、これは数十万回ものサイクルにわたり熱衝撃や摩耗に耐えられる能力があるため選ばれます。

製造サイクルは正確な手順に従います：

1. 金型の準備と締め付け： 金型の内面には離型剤が噴霧され、冷却および成形品の脱型を助けます。その後、2つの金型半体がダイカスト機によって確実に締め付けられます。
2. 射出： 溶融金属が高圧（1,500～25,000psi以上）で金型キャビティ内に注入されます。金属は極めて速く、場合によってはミリ秒単位でキャビティを充填します。
3. 冷却： 溶融金属は水冷または油冷された金型内で冷却され、固化します。この工程で、部品は最終的な形状を形成します。
4. 抜き取り： 固化後、可動側の金型半分が開き、エジェクターピンが鋳造物をキャビティから押し出します。
5. トリミング: 最後の工程では、完成した部品から余分な材料（バリ）やスルーやランナーを切り取ります。これは通常、トリム金型を使用した二次加工で行われます。

部品の成功した生産は、金型の初期設計に大きく依存しています。エンジニアは、部品品質を確保し、金型寿命を最大限に延ばすために、いくつかの要因を考慮しなければなりません。気孔や割れなどの一般的な欠陥を防ぐには、適切な設計が不可欠です。主な設計上の考慮点には以下が含まれます。

• 抜き勾配： 金型の開方向と平行な面には、部品が引っかかったり損傷したりすることなく取り出せるよう、わずかな角度（ドラフト）が与えられます。
• フィレットおよび半径： 内部の鋭い角は丸められ、金属の流れを改善するとともに、完成部品における応力集中を低減します。
• 壁厚さ: 壁は可能な限り均一であるべきであり、均一な冷却を促進し、反りや沈み目を防ぐ。
• 分割線： 金型の二つの半分が接する部分（パーティングライン）は、最終製品上でその目立ち方を最小限に抑え、トリミングを簡素化するために注意深く配置されなければならない。
• 換気方式: 金属を注入する際にキャビティ内に閉じ込められる空気を逃がすため、小さなチャネルを設ける必要があり、ガスによる気孔を防止する。

よく 聞かれる 質問

1. ダイカストと他の鋳造方法との違いは何ですか？

主な違いは、再利用可能な鋼製金型（ダイ）を使用し、高圧をかける点にあります。砂型鋳造のように各部品ごとに使い捨ての砂型を使うのとは異なり、ダイカストでは大量生産用に永久的な鋼製金型を使用します。インベストメント鋳造やペルマネントモールド鋳造と比較して、ダイカストははるかに高い圧力で金属を金型内に押し込むため、より薄い肉厚、より精巧なディテール、優れた表面仕上げを持つ部品を作成できます。

2. ダイカスト金型の製作にはどのような材料が使用されますか？

ダイカスト金型は高品質で耐熱性のある工具鋼から作られています。最も一般的な材料はH13工具鋼であり、硬度、靭性、および熱疲労抵抗性の優れたバランスから選ばれています。さらに高い耐久性が要求される金型には、マラージング鋼のような高級鋼材が使用されることもあります。この材料は、溶融金属で充填されてから冷却されるという繰り返しの熱サイクルに耐えられる必要があります。

3. ダイカスト金型の寿命はどのくらいですか？

ダイカスト金型の寿命（「金型寿命」とも呼ばれます）は、いくつかの要因によって大きく異なります。これには、鋳造される金属の種類（アルミニウムは亜鉛よりも研磨性が高く、温度も高い）、部品の複雑さ、サイクル時間、およびメンテナンスの質が含まれます。亜鉛の鋳造用の良好に管理された金型は100万サイクル以上持つことができますが、アルミニウム用の金型は主要な修理または交換が必要になるまでに10万から15万サイクル程度持つのが一般的です。