アルミ合金ダイカスト101

アルミニウム合金ダイカスト は、ダイカスト鋳造プロセスであり、正確で複雑な金属部品を効率的に製造する製造業で広く使用されているプロセスである。この場合、非常に強靭であると同時に軽量であることから、様々な用途を持つ金属を挙げることができる。これに加えて、実用的に耐食性のあるもの、すなわちアルミニウム合金は、特に自動車製造に人気がある。この記事では、アルミニウム合金のダイカストのプロセス、特性、課題、およびアプリケーションなどの領域についても見ていきます。その完全なプロセス、種類、他のプロセスとの違いについて深く洞察します。

ダイカストとは？

高圧を利用して溶融金属を金型キャビティに充填させる製造プロセスである。また、ニアネットシェイプ、正確な寸法の表面仕上げ、複雑な形状を持つ優れたモデルを生成することができる。

ダイカストの種類

ダイカストには多くの種類があります。これらの種類について詳しく説明しましょう；

1.ホットチャンバーダイカスト

主に亜鉛とマグネシウム合金に適している。このプロセスは、迅速な鋳造を容易にするために、溶融金属中に射出システムを沈める必要があります。大量生産には最適ですが、高融点合金の利用には不向きです。 亜鉛ダイカスト もっと詳しく

2.コールドチャンバーダイカスト

アルミニウムや真鍮のような融点の高い金属に最適です。溶融物をコールドチャンバーに移し、金型に注入します。装置への熱の危険は避けられますが、運転サイクルは長くなります。得たもの アルミダイキャストサービス のページで、このプロセスの詳細をご覧ください。

3.低圧ダイカスト

低圧ダイカストは、アルミニウムやマグネシウム合金に使用されます。気孔は最小限に抑えられるが、構造的な品質は高い。これに加えて、それは時間がかかるが、製品のより強い部分を作成するのに適しています。

4.高圧ダイカスト (HPDC）

アルミニウム、亜鉛、マグネシウム合金で一般的。ここでは、溶融金属を非常に高い圧力で複雑な形状や微細な表面テクスチャーに注入する。そのため、生産量の多い部品を必要とする用途に非常に適しており、断面の大きな部分は多孔質である可能性がある。こちらへ 高圧ダイカスト のページを参照されたい。

5.重力ダイカスト

常用圧力は、溶融金属を鋳型に鋳込むために使用される。一度に生産する部品の数が少ない生産ラインで使用されるが、圧力ベースのプロセスよりも比較的遅い。

7.スクイズダイカスト

ここでは、溶湯の圧力が高く、鋳巣の発生を防ぐことができる加圧鍛造法で半製品を作る。これは部品の構造に適しているが、コストが高く、サイクルタイムが遅い。

アルミニウム合金ダイカストの定義

アルミニウム合金ダイカスト とは、溶融したアルミニウム合金材料を、圧力下で金型またはダイスに押し込むプロセスである。そのため、所望の形状と非常に滑らかな表面仕上げを形成することができる。高強度、高剛性、低密度が要求される複雑な形状の部品製造において、良好な表面仕上げと正確な寸法が得られることから採用されています。アルミニウム合金は、高い腐食係数と熱伝導係数、硬度重量比という有利な特性をすべて備えています。このプロセスの利点のひとつは、ダイカストが大規模な生産工程に適していることです。

アルミ合金ダイカスト用の正しい材料の選択

最終製品の効率、品質、信頼性、コストを決定するため、使用される材料はアルミニウム合金ダイカスト事業において非常に重要です。適切に選択された合金は、以下のことを保証します：

1. 強度と耐久性： 製品は作業負荷に耐えなければならない。
2. 熱的および電気的性能：熱伝導率および熱放散と密接な関係がある。
3. 耐食性： アウトドアやマリン関連の製品やサービスに関する検索に欠かせない。
4. キャスタビリティー： 生産歪みを最小限に抑え、不良を少なくします。
5. 機械加工性と仕上げ：鋳造後の複雑な工程を確実に減らすことができる。
6. コスト効率： 予算執行に関する業績を達成する。
7. 持続可能性： このような合金は、環境への悪影響を最小限に抑え、さらには引き起こす可能性がある。

ダイカストにおけるアルミニウム合金

アルミニウム合金のダイカストは、軽量、高強度、耐食性など、金型に求められる特性を備えているため、多くの産業で一般的に使用されています。

アルミニウム合金ダイカストの完全なプロセス

アルミニウムダイカストは、溶融アルミニウム合金に圧力を加えることで、精巧で正確な最初の部品を形成します。以下はその主な工程である：

1.金型の準備

• 金型のデザイン： 再利用可能な鋼鉄型（金型）は、あらかじめ計画され、製造されたばかりの特定の部品の形状と機能を満たすように正確に彫られる。
• 金型の予熱： ひとつは、金型を加熱して熱衝撃を最小限に抑え、金属の流動を促進することである。
• 潤滑： 潤滑は、固着を防ぎ、いくつかの部品の取り外しを容易にするために使用される。

2.溶解と合金の選択

アルミニウム合金は、炉の中で摂氏約660度（華氏1220度）の温度でろう付けされる。このアルミニウムはその後、金属の材料特性を保持するために比較的一定の温度に保たれます。

3.インジェクション

• ホットチャンバーダイカスト： 低融点合金の場合（アルミニウムの場合は比較的稀である）。
• コールド・チャンバー・ダイカスト： その後、溶融アルミニウムは牽引車によって移送され、アルミニウム合金鍛造プレスのコールドチャンバーに注入され、そこで1,500～2万5,000ポンド・フォースの高圧で注入される。

高圧を使用すると、溶けたアルミニウムが細かい隙間まで確実に流れ込み、優れた仕上がりになります。

4.冷却と凝固

得られた溶融アルミニウムが所定の鋳型内で冷却され、凝固するプロセスです。冷却することで、鋳鉄の乾燥によって生じる収縮や反りなどの欠陥を最小限に抑えることができます。

5.退場

最後に、鋳型が完全に形成されると、エジェクターピンを使用して鋳型から鋳型が排出されます。鋳型は、Epicorソフトウェアを使って次のサイクルで使用する準備が整います。

6.トリミングと仕上げ

必要であれば、鋳物から湯道、湯口、湯垢を取り除き、必要な形だけを残す。サンドブラスト、研磨、コーティングなど、必要な表面仕上げを施す作業もある。

ダイカストアルミニウム合金の特性

それでは、アルミニウム合金ダイカストの重要な機械的、化学的、熱的特性について説明しましょう；

I.機械的性質

これには以下が含まれる；

• 高い強度対重量比： 自動車や航空宇宙産業など、重量と強度が重要なパラメータとなる産業に最適。
• 引張強度が高い： 合金が高応力条件に耐えることを可能にする。
• 優れた耐疲労性： 動的なアプリケーションでも、周期的なアプリケーションでも、信頼性の高いパフォーマンスを約束します。

II.熱的性質

以下は、ダイカストアルミニウム合金の熱特性の一部である；

• 熱伝導性が良い： しかし、熱交換器やエンジン部品など、熱伝導が望まれる用途では、素材のポジティブな特性として捉えられている。
• 耐熱性が良い： エンジンブロックや自動車部品に使用されるような高温にさらされる部品に適用される。

III.耐薬品性：

これらは一般的に

• 耐食性： 特にA360のようなグレードでは、これらの合金は過酷な条件下でも比較的良好な挙動を示す。
• 耐酸化性が良い： 水分や腐食性の影響を受けやすい外部部品の表面に影響を与えず、屋外や船舶での使用にも安全です。

このような特性により、アルミニウム合金はダイカスト用の高級素材となっており、その製品はさまざまな分野で効果を発揮している。

アルミニウム合金ダイカスト設計ガイド

アルミダイカストでは、設計ガイドと材料の選択が重要な役割を果たします。そこで、設計指針についてきちんと説明しましょう；

ダイカストに使用されるアルミニウム合金の主な特徴

私たちが使用しているアルミニウム合金の重要な特徴をいくつかご紹介しましょう；

1. 軽量だ： これらの合金は高い強度対重量比を持つ。そのため、自動車産業や航空機産業でさまざまな用途がある。
2. 耐食性： また、天然の酸化皮膜は、製品の寿命を縮める錆やその他の要因から保護してくれる。
3. 高い熱伝導性と電気伝導性： その結果、電子部品やエンジン部品のような放熱性と優れた電気系統を必要とする用途に最適である。
4. 優れた鋳造性： アルミニウム合金は流動特性にも優れており、金型の細部により多くの材料を流し込むことができるため、欠陥が減少し、設計者はより小さな細部を容易に実現することができます。
5. リサイクル可能： アルミニウムはほぼ無期限にリサイクルでき、特性も損なわれないため、持続可能な生産に適している。

アルミダイカストと他の製造プロセスとの比較

次の表は、アルミニウムのダイカストと別の製造工程の概要を説明したものです。この表は、すべての工程の主な比較を示しています；

高圧ダイカストアルミニウム合金

高圧ダイカスト（HPDC）は、アルミニウム合金のダイカスト鋳造プロセスで広く使用されている技術です。溶融アルミニウム合金を高圧で鋼のキャビティに強制的かつ迅速に注入します。

アルミニウム合金によるHPDCの利点

• 正確さと複雑さ： 薄くて繊細なパターンを、近い次元でコントロールできる。
• 表面仕上げ： この場合、表面の粗さが小さくなるため、最終製品に施される機械加工が少なくて済む。
• 効率が良い： ランプアップと高速製造が可能で、サイクルタイムが短い。

HPDCアルミニウム合金の使用

1. 自動車産業： 自動車のエンジン、ギアボックス、ホイール。
2. エレクトロニクス： ヒートシンク、エンクロージャー、コネクター。
3. 航空宇宙 風力タービン用ブレード、航空機部品、自動車部品、消費財。

アルミ合金ダイカストの長所

そこで、アルミダイカストの主な利点をいくつか挙げてみよう；

• 高精度で複雑な設計： アルミニウム合金は金型に流し込むことができ、複雑な形状や細かいパーティングラインをデザインに取り入れることができる。
• 良好な表面仕上げ： アルミダイカスト部品は一般的に非常に光沢があり、テーパーが付けられているため、研磨や仕上げといった鋳造後の処理はほとんど必要ない。
• 軽量で丈夫： アルミニウム合金は軽量であり、この特性は自動車産業や航空機産業のような重量を気にする産業の要求を満たしている。
• 優れた耐食性： あらゆる素材の中で、アルミニウム合金は最も腐食しにくい素材のひとつであり、屋外や海洋での使用に適しています。
• 大量生産のための費用対効果： 金型が作られた後、ダイカストは、部品あたりのコストを削減する大量生産のための、より費用対効果の高い方法の1つです。

アルミニウム合金ダイカストの短所。

アルミニウム合金ダイカストの使用に関連する最も一般的な問題の中には、次のようなものがあります：

• 高い初期金型費用： このことは、金型製作に関連するコストが高くなり、少量生産ではとても維持できないことを意味することが多い。
• 高温での強度に限界がある： ほとんどの非鉄合金展伸材と同様に、アルミニウム合金は鋼材のように高温を使用する用途には適さない。
• 気孔率の問題： ポロシティやボイドはアルミダイカストの典型であり、完成部品の機械的特性を変化させる可能性があります。
• 薄肉設計に限る： アルミダイカストは薄肉部品に適しているため、厚肉のヘビースロー部品には不向きである。
• キャスティング後の作業:部品によっては仕上げが必要な場合もあり、その場合は生産にかかる時間とコストの両方が増える。

アルミニウム合金ダイカストの用途

このプロセスの工業規模での応用について説明しよう；

1. 自動車産業： シリンダー、トランスミッションハウジングなど、高強度と同時に軽量化が求められる小型エンジン部品の製造に適している。
2. 航空宇宙 また、ブラケット、ハウジング、構造部品などの航空機部品にも適用され、航空宇宙用途に適した軽量かつ高強度のソリューションを提供する。
3. エレクトロニクス： アルミダイカストは、ノートパソコン、携帯電話、電源装置などの家電製品の筐体保護やヒートシンクに使用されています。
4. マリン ポンプ、ハウジング、電気エンクロージャーなどの部品は、腐食が非常に大きい海洋環境での用途に適している。
5. 産業機器： 機械や産業機器には、その強度の高さから、ギアやハウジングなどにアルミダイカストが使用されている。

アルミ合金ダイカスト鋳造時の課題

とはいえ、アルミニウム合金を使ったダイカストには懸念すべき問題もある。

よくある問題

これらの問題には以下が含まれる；

1. 多孔性： 鋳造中に気体の空隙が生じることがあり、その結果、材料にボイドが形成される。
2. 表面の欠陥： ただし、コールド・シャットやフロー・ラインなどの欠陥が存在する場合もある。
3. 次元の不安定さ： 冷却中のある程度の収縮が、許容度のばらつきの原因かもしれない。

ソリューション

• 真空ダイカスト： 滞留ガスを除去するため、気孔率を低下させる。
• 最適化されたゲーティングシステム： 鋳型に溶けた金属が適切に流れ込むようにし、鋳造工程で重要な役割を果たす。
• キャスティング後のトリートメント： 熱処理は機械的特性を高め、寸法安定性を利用する。

環境的・経済的メリット

アルミニウム合金ダイカストの重要な環境的・経済的利点をいくつかご紹介します；

I.リサイクル可能性

リサイクル可能な素材であるアルミニウムは、多くの特性を失うことなく簡単にリサイクルできる。また、公害のレベルを低下させ、組織が環境に優しくなるのに役立ちます。

II.費用対効果

ダイカスト技術は効率的であり、アルミニウム合金は他の材料よりもリサイクル可能であるため、費用対効果が高い。

III.エネルギー効率

軽量アルミニウム部品の利用は、自動車や航空宇宙などの用途におけるエネルギー節約を可能にし、それによって炭素の排出を最小限に抑えるのに役立つ。

アルミダイカスト合金の技術的進歩

ダイカストは、新しい形状や鋳造材料、技術の開発によって拡大する産業である。

新合金の開発

1. 既存の合金よりも強く、腐食性が低い。
2. 特殊合金は、例えば電気自動車産業のような特定の産業向けに設計されている。

新たなテクノロジー

1. アディティブ・マニュファクチャリング ダイカストと併用することで、難しい形状の様々なハイブリッド加工が可能。
2. オートメーション:ダイカストサイクルの生産性と精度を向上。
3. シミュレーション・ソフトウェア： 鋳物の欠陥を予測し、鋳物の設計を最適化する。

今後の動向

• 電気自動車に使用されるアルミニウム合金の需要増加。
• 新しい環境基準により、高性能で軽量な素材の製造が求められている。
• 連続品質モニタリングのためのインテリジェント生産システムの導入。

結論

アルミ合金はダイカスト業界では比較的新しいものです。アルミ合金は、ダイカスト業界では比較的新しい素材であり、その利点の多さから多くの変化をもたらしてきました。自動車メーカー、航空宇宙エンジニア、電子機器メーカーが軽量で高強度な材料を求めている限り、アルミ合金は、自動車フレーム、航空機部品、電子機器に使用することができます。そのため、自動車フレーム、航空機部品、電子機器にそれぞれ使用することができます。アルミ合金ダイカストの使用は、今後も増え続けるでしょう。技術が発展し、より洗練されるにつれて、アルミダイカスト合金の見通しはさらに明るくなり続ける。このユニークな素材とプロセスは、将来の製造のための最も重要な手段である。

よくある質問

ダイカスト鋳造でアルミニウム合金が選ばれるのはなぜか？

比較的軽量で耐食性にも優れ、強度対重量比も高いため、多くの産業で広く使用されている。

ダイカストにはどのような種類があるのか？

高圧ダイカスト、低圧ダイカスト、重力ダイカストの3種類に大別され、用途に応じて使い分ける。

ダイカストで使われるアルミ合金の種類は？

例えば、A360、A380、ADC12などがあり、その強度と鋳造能力から広く使用されている。

ダイカストで使われるアルミニウム合金の特徴は？

その他の特徴としては、引張強度、伸び、耐高温性などがあり、強度と信頼性を備えている。

アルミダイカストは、どのような点で環境への影響を軽減するのですか？

アルミニウムはリサイクル可能な素材であり、特に自動車や航空宇宙産業において、エネルギー効率を生み出す軽量な製品である。

アルミダイカストの弱点とその解決方法は？

気孔や表面粗さのような難点は、真空ダイカストやゲートシステムのテストによって最小限に抑えることができる。