HPDC対LPDC：自動車部品用ダイカストの選択

要点まとめ

自動車部品において高圧ダイカスト（HPDC）と低圧ダイカスト（LPDC）のどちらを選ぶかは、速度と強度のトレードオフにかかっています。HPDCは高速なプロセスであり、ハウジングなどの小型で薄肉の部品を大量生産するのに最適です。一方、LPDCは速度が遅いものの、エンジンブロックのような大型でより複雑な構造部品を、優れた機械的特性と極めて低い気孔率で製造できます。

基本プロセスの理解：HPDCとLPDCの仕組み

ダイカストは現代の自動車製造の要ですが、すべてのダイカスト法が同じというわけではありません。高圧および低圧ダイカストは金属部品を成形するための明確に異なる2つのアプローチであり、それぞれ独特なメカニズムを持っており、最適な用途が決まります。こうした基本的な違いを理解することは、特定の自動車部品に対して最適な工程を選定するために不可欠です。

高圧ダイカスト（HPDC）は、その速度と力によって特徴づけられます。このプロセスでは、溶融金属が「金型」と呼ばれる鋼製の鋳型に150〜1,200バール（2,175〜17,400 psi）という非常に高い圧力で注入されます。Dongrun Castingの製造専門家によると、金属は極めて高速で型腔を満たし、多くの場合1秒未満で完了します。この急速な射出により、薄肉かつ複雑な形状の部品を製造することが可能になります。機械は通常水平配置で、金型の一方は固定され、他方は可動式です。金属が固化すると金型が開き、成形品が排出されます。この一連の工程は非常に迅速であり、大量生産においてHPDCが極めて効率的であることを可能にしています。 Dongrun Casting 、によると、金属は極めて高速で型腔を満たし、多くの場合1秒未満で完了します。この急速な射出により、薄壁かつ複雑な幾何学形状を持つ部品の生産が可能になります。機械は一般的に水平方向であり、金型の一方は固定されており、もう一方は可動式です。金属が固化した後、金型が開き、部品が取り出されます。サイクル全体は非常に高速であり、大量生産においてHPDCが極めて効率的であることを可能にしています。

一方、低圧ダイカスト（LPDC）は、より制御された穏やかなプロセスです。この方法では、加えられる圧力がはるかに低く、通常0.7～1.4バールの範囲です。垂直方向に配置されるLPDC装置では、溶融金属を保持する保温炉が金型の下方に位置しています。金属は昇管を通じて重力に逆らってゆっくりと上方へ押し出され、鋳型空洞内に充填されます。この遅い層流状の流れにより、乱流が最小限に抑えられ、空気の巻き込みによる気孔のリスクが低減されます。凝固中も圧力が維持されるため、収縮を補うために継続的に溶融金属を供給でき、緻密で健全な部品が得られます。この方法は、優れた機械的特性を持つ部品を製造するのに最適です。

直接比較：自動車用途における主な相違点

自動車部品の高圧ダイカストと低圧ダイカストを評価する際、エンジニアはいくつかの重要な要因を検討する必要があります。この選択は、生産速度、コスト、部品品質、設計の可能性に直接影響を与えます。高圧ダイカスト（HPDC）は大量生産とスピードに優れている一方で、低圧ダイカスト（LPDC）は構造部品においてより優れた健全性を提供します。以下の表および詳細な比較により、意思決定を支援するための主な相違点を示しています。

圧力と気孔

最も大きな違いは圧力である。高速かつ乱流状態での充填を行うHPDCでは空気が閉じ込められやすく、鋳造品内部に気孔が生じる。これは管理可能であるが、高い構造的完全性や圧力に耐えることが求められる部品にとっては重大な弱点となる可能性がある。一方、LPDCは穏やかな上向き充填方式のため乱流が最小限に抑えられ、非常に低い気孔率の鋳造品が得られる。その結果、LPDC部品はより強く、信頼性が高く、熱処理にも適しており、これによりさらに機械的特性が向上する。

サイクルタイムと生産量

HPDCはスピードのために作られています 急速なサイクルにより,大量生産の際には効率が高く,大量の生産に当たって単位コストが大幅に下がります. 分析によると クルツ・エルサ 低濃度低濃度剤よりも4~6倍速くなります. LPDCのよりゆっくりと慎重なプロセスは,より長いサイクル時間を生み出し,プロトタイプや低容量シリーズ,または部品の品質がより長い生産時間を正当化するアプリケーションに適しています.

部品 の 設計 と 複雑性

HPDCは薄壁で複雑なディテールを持つ部品の製造に優れており、電子機器エンクロージャーやギアボックスハウジングなどの部品に最適です。しかし、サンドコアを使用できないため、複雑な内部形状を作成する能力が制限されます。Kurtz Ersaも指摘しているように、LPDCはサンドコアを使用可能です。この機能により、中空部分や複雑な内部流路を形成でき、剛性が高く、軽量化が求められる『閉鎖デッキ』式エンジンブロックや高度なシャシーコンポーネントにとって不可欠です。

自動車部品における適切なプロセス選定：エンジンブロックからハウジングまで

これらの原理を自動車製造に適用すると、それぞれのプロセスに対する明確な用途が見えてきます。選択は、部品の機能、構造的要求、および生産量によって決まります。一般的な原則として、大型で安全上重要な部品にはLPDCを、構造的要件がそれほど厳しくない小型の高生産量部品にはHPDCを使用します。

低圧ダイカストは、車両の性能と安全性を支える主要部品の製造において好ましい方法です。緻密で強度が高く熱処理可能な部品を製造できるため、以下に最適です。

• エンジンブロックとシリンダーヘッド: サンドコアを使用することで、現代の高効率エンジンにとって不可欠な複雑な冷却ジャケットや内部構造を実現できます。
• サスペンション部品： コンロールアームやナックルなどの部品には高い強度と疲労抵抗性が必要とされ、LPDCの低気孔率特性がこれを提供します。
• 構造フレームおよびシャシーパーツ： 大型の中空ダイカスト部品を軽量かつ極めて剛性の高いものとして製造することが可能です。
• 自動車用ホイール： 高品質なアルミ合金ホイールは強度と外観の美しさの両方が求められるため、LPDCが一般的に使用されます。

高速・高効率を重視する高圧ダイカストは、その他多数の重要な自動車部品を生産するための主力製法です。以下の用途に最も適しています。

• ハウジングおよびケース類： ギアボックス、トランスミッション、電子機器用ハウジングは、薄肉で外部形状が複雑な部品を大量生産する典型的な例です。
• ブラケットおよびマウント： 各種部品を固定するための小～中サイズのブラケット類は、HPDCによって経済的に製造されます。
• 内部の部品: ステアリングコラム部品、シートフレーム、ダッシュボード構造部品などは、HPDCの高精度が活かされることが多くあります。
• オイルパンおよびバルブカバー： これらの部品には寸法精度と滑らかな表面仕上げが求められますが、HPDCはこれを効率的に実現します。

ダイカスト成形は複雑な形状に対して優れた汎用性を提供しますが、自動車用途の中でも特に重要な駆動系やサスペンション部品では、最高レベルの強度と耐久性が要求される場合があります。このようなケースでは、鍛造などの他の製造方法が検討されることがあります。例えば、 シャオイ (寧波) メタルテクノロジー 自動車用鍛造部品の専門メーカーであり、極限の圧力下で金属を練り込むことで、優れた結晶構造と疲労強度を持つ部品を製造しています。これは、最適な製造方法が常に部品の特定の性能要件に基づく深い分析に依存していることを示しています。

コストと生産量の分析：財務的視点

HPDCとLPDCの選択における財務上の考慮は、技術的な側面と同様に極めて重要です。主なトレードオフは、初期投資と単位あたりの生産コストの間で生じます。HPDCは、非常に高い圧力を耐えうる堅牢な機械装置および耐久性のある金型への高額な初期投資を必要とします。しかし、サイクルタイムが非常に短いため、一度生産が始まれば、特に大量生産時には、部品単価が非常に低くなります。

一方、LPDCの装置および金型は一般的により安価であり、結果として初期投資が低く抑えられます。前述の通り、 Sinoway Industry これにより、LPDCは低～中程度の生産量の製造に適した選択肢となります。ただし、サイクルタイムが遅いため、単位あたりの機械および人件費が高くなり、大量生産では経済的ではありません。損益分岐点の計算が重要であり、数万個を超えるような生産数量では、HPDCの高い初期コストが相殺されるため、長期的にはより費用対効果の高い選択となることが多いです。一方、試作や特殊部品、小規模な生産シリーズでは、LPDCの導入のしやすさと優れた品質により、トータルでの価値が高くなる場合があります。

よく 聞かれる 質問

1. 高圧ダイカストをいつ使用すべきですか？

高圧ダイカストは、複雑な設計、薄肉構造、滑らかな表面仕上げを必要とする小型から中型の自動車部品を大量生産する場合に使用すべきです。ハウジング、ブラケット、内装部品など、生産速度とコスト効率が最も重要なコンポーネントに最適です。

2. 低圧ダイカストの欠点は何ですか？

低圧ダイカストの主な欠点は、サイクルタイムが遅いため単位あたりの生産コストが高くなること、および非常に薄肉の部品（通常は約3 mmの最小肉厚が必要）の製造には不適当であることです。このプロセスが遅いため、高圧ダイカスト（HPDC）と比較して大量生産では経済的ではありません。

3. 低圧ダイカストの利点は何ですか？

低圧ダイカストの主な利点は、気孔が極めて少ないため優れた機械的特性を有し、砂型コアを使用して大型で複雑な部品を製造できること、さらに鋳物を熱処理して強度をさらに向上できる点です。これにより、構造用や安全上重要な用途に適した非常に信頼性の高い部品が得られます。

4. 高圧ダイカストと低圧ダイカストの違いは何ですか？

基本的違いは,溶融金属を注入する圧力と速度にある. 高圧圧鋳造では,非常に高速で渦巻き詰めのために非常に高い圧力を使用します (1200barまで).これは,大量の薄壁部品に最適です. 低圧鋳造では,非常に低圧 (1バー程度) でゆっくりと制御された詰め込みを行い,より大きな構造部品に適した密度で強い部品を製造します.