ダイカスト成形不良を解決する実用ガイド

要点まとめ

ダイカスト欠陥のトラブルシューティングには、気孔、割れ、フローマーク、バリなどの一般的な不完全性を特定し解決するための体系的なアプローチが必要です。これらの問題は通常、金属温度、注入圧力、金型状態、または材料品質に関連する不適切なパラメータに起因します。有効な解決策の鍵は、特定の欠陥を体系的に診断し、金属の流れを最適化したり、金型の排気を適切に確保したり、機械設定を調整するなどして、その根本原因に対処することにあります。

トラブルシューティングの体系的アプローチ

ダイカスト欠陥のトラブルシューティングは、急激な変更ではなく、論理的な排除プロセスから始めるべきです。金型自体に複雑な問題があると判断する前に、最も単純で一般的な要因から順に体系的に確認していくことが重要です。いわゆる「簡単なことから試す」原則は、時間とコストを節約し、高価な金型に不要な改造を行うことを防ぎます。体系的なアプローチにより、簡単な解決策を見逃して、かえって複雑な原因を探してしまうことを防ぐことができます。

推奨されるトラブルシューティングの優先順位は、最も簡単にアクセスできる要素から始めます。まず最初に清掃状態に注目します。これには、金型の分割面、キャビティ、およびエジェクターピンが、前回のサイクルからの汚れ、堆積物、または残留バリなどがないようにすることを含みます。小さな金属片や残留物が金型の完全な閉鎖を妨げ、バリなどの欠陥を引き起こす可能性があります。この初期段階の確認は最も迅速かつ容易に行えるものであり、多くの場合、即座に問題を解決します。

次に、消耗品を評価します。これは、離型剤の品質およびその使用状況を検討することを意味します。均一にスプレーされていますか？多すぎますか、それとも少なすぎますか？不均一または過剰な使用は、気孔、流れ痕、あるいは溶着（ソルダリング）を引き起こす可能性があります。消耗品の次は、機械のパラメータに注目します。作業者は、金型締め力、射出速度、圧力、金属温度／金型温度などの設定が、対象の部品および合金に対して指定された範囲内にあることを確認する必要があります。これらのパラメータは、圧力や流動に関連する欠陥の根本原因となることがよくあります。

これらの手順をすべて尽くした後で初めて、より複雑な要因を検討するべきです。原材料の品質を評価し、インゴットが清潔で乾燥しており、正しい組成を持っていることを確認して、ガス孔や割れなどの問題を防いでください。最後に、他のすべての変数が除外された場合に限り、ゲートおよびベントシステムにおける金型自体の摩耗、損傷、または設計上の欠陥を点検します。たとえば、フラッシュのトラブルシューティングを行う際には、作業者がまず分割線を清掃し、次にクランプ力を増加させ、その後射出速度を調整すべきです。それでもフラッシュが解消しない場合にのみ、専門家による資料で詳述されているような修理のために金型を送付することを検討してください。 Dolin Casting .

金属の流れおよび凝固による欠陥

ダイカスト欠陥の重要なカテゴリの一つは、金型キャビティの充填時やその後の溶融金属の冷却・凝固過程における問題に起因します。これらの不完全性は、熱管理、流速、圧力と直接的に関連しています。これらの要因がどのように相互作用するかを理解することは、流れ跡、冷間割れ（コールドシェア）、亀裂、収縮による気孔など、最も一般的な外観上の欠陥を診断し予防する上で鍵となります。こうした各欠陥は、鋳造サイクル中に何が問題であったかについての手がかりを提供します。

流れしわと冷接は、金属の流動性や温度が不十分なことに起因する、密接に関連した欠陥です。流れしわは、溶融金属の流れの跡を示す表面の筋状や模様として現れます。冷接はそれより重度の形態で、2つの溶融金属のフロントが完全に融合せずに線状のラインとして現れます。この不完全な融合部は弱点となり、応力がかかった際に簡単に亀裂へと発展する可能性があります。これらの両方の欠陥は、キャビティが完全に充填され加圧される前に金属が過度に冷却されたことを示しています。

一方、割れや収縮による気孔は、通常、キャビティが充填された後の冷却および凝固段階に関連しています。割れは、特に肉厚が均一でない部品において、不均一な冷却による熱応力や、射出時の過剰な力によって生じることがあります。収縮気孔は内部の空隙や表面の凹み（サインクマーク）として現れ、鋳物が凝固する際に体積が減少する分を補うだけの溶融金属が不足している場合に発生します。これは周囲の領域よりも遅く冷える部品の厚い部分でよく見られる問題です。

これらの問題に対処するには、設計、材料、プロセスの調整を組み合わせる必要があります。部品の幾何学的形状を均一な肉厚になるように最適化し、金型を均等に予熱し、注入パラメータを調整することがすべて重要な対策です。以下の表は、こうした流動および凝固欠陥に対する一般的な解決策をまとめたものです。

ガス、圧力、汚染による欠陥

ダイカスト欠陥のもう一つ重要なグループは、直接見ることができにくい要因、すなわち巻き込まれたガス、不適切な圧力の加え方、溶融合金内の異物によって引き起こされます。気孔、ブリスター、バリ、介在物などのような欠陥は、鋳造品の構造的完全性や表面仕上げを著しく損なう可能性があります。こうした問題の多くは、金属の準備段階、金型の状態、あるいは極めて高い圧力下でキャビティがどのように充填されるかという物理現象に起因しています。

気孔は最も一般的な欠陥の一つで、金属内部に閉じ込められた小さな空洞や泡が特徴です。これらの空洞は部品の強度を低下させ、気密性や液密性が求められる部品において重大な問題となることがあります。発生する気体の来源はいくつかあります。溶融アルミニウム合金自体から放出される水素、充填過程での乱流によって金属内に巻き込まれた空気、あるいは高温の金属と接触した際に金型離型剤が燃焼して発生するガスなどが原因です。ブリスターはこの現象の表面的な形態であり、表面直下に閉じ込められた気体が膨張することで鋳造品の表面に盛り上がりが生じます。

フラッシュは圧力および金型の完全性に関連する欠陥です。これはダイの2つの半分が接する鋳造品の端に、薄い不要な金属のシートとして現れます。フラッシュは、溶融金属が高圧下でキャビティから漏れ出たときに発生します。この現象はいくつかの理由で起こります。例えば、金型を閉じた状態に保つために射出成形機のクランプ力が不足している、射出圧力が高すぎる、金型表面が摩耗または損傷している、あるいはゴミが金型の完全な閉鎖を妨げている場合などです。

最後に、介在物とは鋳造物に取り込まれた異物のことを指します。これらは溶融金属由来の酸化物、炉からのゴミ、再生材に含まれる不純物などの金属または非金属の粒子であり得ます。介在物は鋳造物内部に応力集中点を生じさせ、早期破損の原因となります。これらを防止するには、溶解および鋳造プロセス全体を通じて細心の清掃および取扱い手順が必要です。

ガス偏析およびブリスターのトラブルシューティング

• 一般的な原因： 溶融合金中の水素の溶解；インゴットや工具への水分付着；射出時の乱流；過剰または不適切な金型離型剤
• 有効な解決策：
  1. 鋳造前に溶融金属から溶解水素を除去するため、脱ガス処理技術を導入する。
  2. すべての金属インゴットおよび工具を完全に清掃し、使用前に乾燥させてください。
  3. ゲートおよびランナーシステムを最適化して、金型内への金属の流れが滑らかで乱流にならないようにする。
  4. 金型のベント穴が詰まっておらず、適切なサイズであることを確認し、閉じ込められた空気が逃げられるようにする。
  5. 高品質の金型潤滑剤を使用し、少量かつ均一に塗布すること。

フラッシュのトラブルシューティング

• 一般的な原因： 成形機の締め付け力が不足している；射出圧力が高すぎる；金型の分割面が摩耗または損傷している；金型表面に異物が付着している。
• 有効な解決策：
  1. 部品の表面積に対して十分な締め付け力があるよう、成形機の締め付けトン数を確認し、必要に応じて増加させる。
  2. 毎サイクル前に金型の分割面を清掃する。
  3. 射出圧力を、効果的かつ最も低いレベルまで低下させる。
  4. 分割線の摩耗や損傷を修復するため、定期的に金型のメンテナンスを行う。

金型と機械の相互作用による欠陥

溶融合金、鋼製金型、および鋳造機械自体の間における物理的・熱的相互作用は、よく見られる欠陥発生の原因である。はんだ付け（ソルダリング）、引きずり（ドラッグ）、熱ヒビ（ヒートチェック）、部品の不一致などの問題は、金属単独が原因ではなく、生産設備の状態や整列状態に起因している。こうした欠陥は、多くの場合、より適切なメンテナンスや治具の調整、あるいは金型と機械のセットアップおよび運用方法の変更が必要であることを示している。

はんだ付けとは、溶融した合金が金型キャビティの表面に化学的に結合または融合する現象を指します。これにより鋳造品表面にざらついた部分が生じ、金型から製品を脱型する際に金型に損傷を与える可能性があります。主な原因としては、高温や金属流による直接的な衝撃による金型材料の侵食、アルミニウム合金中の鉄含有量の不適切さ、あるいは金属が付着しやすい粗い金型キャビティ表面などが挙げられます。

引きずり傷やこすれ傷とは、鋳造品表面に現れる scratches や深い線状の傷で、常に脱型方向と平行に生じます。この欠陥は、製品が金型から取り出される際に問題が発生している明確な兆候です。一般的には、部品設計における十分でないドラフト角（抜き勾配）、部品を保持してしまう粗いまたは損傷したキャビティ表面、あるいは非対称に押し出されるエジェクターピンの不揃いなどが原因となります。

ヒートチェック（熱疲労とも呼ばれる）は、金型表面自体に微細な亀裂ネットワークが現れ、それが鋳造品に隆起した対応パターンとして転写される現象です。これは金型が繰り返し急激に加熱および冷却されることによって引き起こされる長期的な摩耗問題です。部品の不一致は別の機械的問題であり、金型の二つの半分が完全に整列しておらず、分割線に沿って段差やずれが目視で確認できる状態を指します。これは多くの場合、金型または機械のアライメントピンの摩耗または不適切なものが原因です。

これらの欠陥を防ぐには、金型の品質管理と継続的なメンテナンスが重要です。特に重要な用途では、高信頼性金属部品に特化したサプライヤーと協力することで、設計段階からの精度の重要性が強調されます。解決策は、予防措置と是正措置の両方を組み合わせて行うことが一般的です。

• はんだ付け： はんだ付けを防ぐためには、問題領域での金型の冷却を改善し、金型キャビティを滑らかな仕上げに磨き、合金の鉄含有量が推奨範囲内（通常0.8％～1.1％）にあることを確認することが不可欠です。高品質で正しく適用された金型離型剤を使用することも、重要なバリアとなります。
• 引きずり: 引きずりの対策としては、部品および金型設計の分析が必要です。これには、抜き勾配の増加、キャビティ壁面の研磨、およびエジェクタシステムがバランスよく正しく機能しているかの確認が含まれます。
• 熱ヒビ（ヘッドラック）: 長期間の量産運転では熱ヒビの発生は避けられませんが、金型の事前加熱を適切に行い、温度変動を極端にしないこと、高品質な工具鋼を使用することで、その発生を遅らせることができます。
• 位置ズレ部品: これは金型および機械の機械的点検を必要とします。対策としては、ダイカスト機械のトラブルシューティングを行い、摩耗または不適切なダウエルピンおよびアライメントピンを交換して、正しい位置合わせを再確立することが一般的です。

欠陥のない鋳造を実現するための能動的戦略

ダイカスト成形における欠陥のトラブルシューティングは、個々の問題に反応するというよりも、能動的な品質管理戦略を構築することが重要です。温度、圧力、汚染、機械的摩耗など、ほとんどの欠陥の根本原因は相互に関連しています。冷割れを解消するために射出速度を上げるといった、ある問題を解決するための変更が、バリ（フラッシュ）の発生など、別の問題を引き起こす可能性があります。したがって、一貫した成功のためには、包括的かつ体系的なアプローチが不可欠です。

この戦略の基盤は、細心のプロセス管理と定期的なメンテナンスです。これには、金型の丁寧な清掃、汚染を防ぐための原材料の慎重な取り扱い、および摩耗の兆候がないか機械や工具の定期点検が含まれます。最も単純な変数から始まる論理的なトラブルシューティング手順に従うことで、オペレーターは問題をより効率的に解決し、高価で不必要な介入を回避できます。最終的に、高品質で欠陥のないダイカスト品を生産することは、堅牢な部品設計、高品質な金型、そして工程パラメータに対する深い理解を組み合わせた結果です。

よく 聞かれる 質問

1. ダイカストの欠陥にはどのようなものがありますか？

一般的なダイカスト欠陥はいくつかのカテゴリに分類できます。これには、流動および凝固に関する問題（流れ痕、冷接合、割れ、収縮）、ガスおよび圧力に関する問題（ガス気孔、ふくれ、バリ）、汚染による問題（介在物）、および金型／機械の相互作用による欠陥（溶着、引き傷、熱ひび、位置ずれ）が含まれます。

2. 鋳造欠陥の確認方法は？

鋳造欠陥を確認する主な方法は、き裂、バリ、フロー痕、縮み跡などの表面的な問題を特定できる徹底的な外観検査です。ガス空隙や収縮による気孔といった内部欠陥の場合は、部品の内部品質を評価するためにX線検査や破壊検査といったより高度な方法が必要となる場合があります。

3. ダイカストにおけるバリ欠陥とは？

バリとは、金型の半分同士が接合する分割線に沿って、鋳物の縁に薄い余分な金属片が形成される一般的な欠陥です。これは通常、高温の溶融金属が高圧下でキャビティから漏れ出た際に発生し、原因としてはクランプ力が不十分である、金型が摩耗している、または金型表面に異物があることが挙げられます。

4. 主な7つの鋳造欠陥とは？

鋳造の欠陥は種類が多くありますが,最も一般的な7つは,ガス孔隙,収縮孔隙,裂け目,フラッシュ,冷閉,流出跡,溶接です. これらの欠陥は,金属の温度やガス含有量から注入圧や模具状態の問題まで,様々な原因を覆う.