精密部品のための亜鉛ダイカスト設計ガイドライン

亜鉛ダイカストは、複雑で高精度の部品を作るために、特別に設計された金型に亜鉛合金の溶融物を高圧で注入する柔軟な製造方法です。亜鉛は流動性が高く、融点が低く、後加工をあまりしなくても厳しい公差で加工できるため、このような方法は特に精密部品に適しています。.

ザマックダイカスト は、自動車、電子機器、消費財、医療機器などの産業で、コネクター、ギア、ハウジング、寸法公差と長寿命が要求される複雑な機構などの部品に使用されている。.

ほとんどの亜鉛合金はホットチャンバー機で加工され、素早いサイクルタイムと安定した品質を可能にしています。正確な部品は、ジンクの薄肉、複雑な形状、ネットシェイプ部品を製造する能力から恩恵を受け、材料の無駄と組立時間を削減します。.

とはいえ、特定の設計ルールに従い、材料特性、形状、フォーム、加工パラメータを考慮すれば、高い成功率を達成することができる。これらのルールは、欠陥を減らし、製造性を向上させ、精度を高めるのに役立つ。.

この記事では、亜鉛ダイカスト精密部品を設計するエンジニアを支援するために、各団体が設定した業界標準によってサポートされている主なガイドラインを示します。.

精密部品の亜鉛ダイカストの利点

を使用する。 亜鉛ダイカスト にはいくつかの利点があり、精密用途に最適な素材のひとつとなっている。.

• 第一に、最適化された設計において可能な限り0.025mm（0.001インチ）または-0.025mm（0.001インチ）に近い公差で、最高の寸法精度を提供します。.
• この精度は、亜鉛の収縮率の低さと流動性の高さによるもので、溶融金属を複雑な金型キャビティに流し込み、凝固させるために金型を離れることなく充填することができる。.
• 第二に、亜鉛は薄肉鋳造を可能にし、最小厚みは0.025インチ（0.635mm）で、表面仕上げを改善するために一般的には0.040インチ（1.016mm）である。.
• これにより、重量と材料コストを削減しながらも、電子筐体や自動車用センサーなどの軽量精密部品に使用するのに十分な強度を実現している。.
• 第三に、このプロセスは、複雑な形状、アンダーカット、スレッド、統合されたフィーチャーに適しており、多くの場合、再加工の必要はない。.
• 亜鉛の延性と耐衝撃性は、部品が機械的応力を受けないことを保証し、その鋳造性は気孔や表面欠陥も減少させます。.
• さらに、亜鉛部品はメッキ、塗装、仕上げが容易で、腐食から保護し、見栄えを良くすることができる。.
• 亜鉛 は、アルミニウムやマグネシウムなどの他の金属よりも融点が低い（Zamak合金では約380～390℃）。そのため、金型の磨耗が少なく、工具寿命が長くなり、大量ロットの生産コストを下げることができます。.
• 精密部品の場合、これは何千回ものサイクルにおける高品質の一貫性につながる。環境面での利点としては、環境に優しい製造方法に沿った完全なリサイクル性が挙げられます。.

選択材料亜鉛合金

正しい亜鉛合金を選択することは、機械的特性、鋳造性、公差に影響するため、精密部品にとって重要です。その ザマック・ダイキャスト シリーズ（2、3、5、7）とZAシリーズ（8、12、27）は、特定の組成と性能特性を持つ。.

• 一番人気は ザマック 3であり、強度、延性、寸法安定性を兼ね備えている。.
• ザマック5は硬度と引張強度が高く、負荷のかかる部品に最適です。.
• ZA-8は耐クリープ性に優れ、より高温の用途にも使用できる。.
• 一方、ZA-27は強度が高いが、アルミニウム含有量が高いため、コールドチャンバーで鋳造する必要がある。.

下の表は、精密部品の製造に使用される亜鉛合金の種類をまとめたものである：

これらの特性は、亜鉛合金が精密仕様を満たし、複雑な部品が高い流動性スコア（1～4のスケールで1～2、1が最高）を持つことを保証するために使用することができます。より正確には、メーカーはその安定性と厳しい公差に耐える能力から、ザマック3やZA-8のような合金を選びたいでしょう。.

主要な設計ガイドライン

グッド 亜鉛ダイカスト は、最小限のコストで強度を維持しながら、流動と排出を容易にするように設計されている。.

壁厚

気孔や歪みを避けるため、肉厚は均一でなければならない。精密部品の場合、±10%以内に保ち、良好な表面仕上げのために最低0.040インチ（1mm）、ミニチュアモデルでは0.020インチ（0.5mm）程度の微細な肉厚を使用する。.

空隙の可能性を最小限にするため、厚い部分と薄い部分の比率は3:1未満に保つべきである。.

壁を厚くすると流量は増加するが、サイクルタイムと消費量が増加する。注入口から離れるにしたがって、最小厚さは変化する：50mm未満の領域では0.5mm以下、200mmでは2mmまで。.

設計のチェックには、さまざまなシミュレーションを使 うことができる。亜鉛鋳造では、選択された場所では最低0.025インチ （0.635mm）を指定するが、ベスト・アズ・キャスト の場所では0.040インチ（1.016mm）を指定する。.

ドラフト角度

抜き勾配は部品の排出を助け、金型の損傷を防ぎます。亜鉛の場合、最小抜き勾配は外面で0.5°-1、内面で1-1、丸穴で0.1°-1である。可動部品（ダイ・エレメント）を使用する短いフィーチャーは、ゼロで印刷できますが、より高価になります。.

リブの場合、縮みと平行でない場合は5～10テーパーが使われる。標準的な許容差は、内壁で50（深さ1インチでドラフト角約1.9度）、外壁で100です。また、60度や120度の一定ドラフトを許容する精密公差もある。.

フィレとラディ

鋭利なエッジは応力集中やダイスの溶損につながるため、フィレットとRは常に追加する必要がある。内側フィレットの最小半径は0.016インチ（0.4mm）、外側は0.031インチ（0.8mm）である。より大きな半径（0.063インチまたは1.6mmまで）は、流動性と強度を向上させる。.

最小半径を使用すること（ボスとリブは0.060インチ（1.5mm））。高応力での半径は1mmを下回ってはならない。規格では、フィレットでは±0.08/±0.04インチ（±2/±1mm）を推奨している。これにより、部品の寿命が向上し、割れが減少する。.

リブとボス

リブは、かさばることなく補強効果を高める。浅く丸みのあるリブ（高さと厚さの比は3：1以下）を作り、歪まないように均等に配置する。リブと壁をフィレットで接着し、交差部に空隙ができないようにする。.

取り付けまたはネジ切りに使用するボスの高さは、直径と等しくなければならず、直径が大きい場合はリブをつけなければならない。ボスの間隔は6.5mm（0.25インチ）に保つ。重要な高さの公差は、±0.001インチ（±0.025mm）のリブという精密設計のように、リブに含めることができる。.

コア・ホールとスレッド

コアに穴をあけることで軽くなり、糸などのエレメントを通すことができる。最大深さは直径3mm、ブラインド9mm、貫通24mm程度で、より大きな開口部では直径12mmまで。直径は少なくとも0.25インチ（6mm）、L/D比は小さな穴で4:1以下。.

パーティングラインに関する考察

パーティング・ラインは、できるだけ大きな断面に入れるのが、バリが少なく、トリミングしやすい。垂直な線や複雑な線は避けるべきで、金型運動平面が直角になるのが最適である。パーティングラインの公差は、投影面積による線形の公差の合計である。.

精密部品の公差

亜鉛ダイカスト は標準よりもさらに高い精度公差を持っており、時にはそれらの特別な制御の65%が必要になります。リニア公差：最初のインチ精度は±0.002インチ、余分は±0.001インチです。.

幾何公差は、ミスアライメント（0.1mm TIR同半分）、平面度（0.005インチ3インチ以下の精度）、角度度からなる。パーティングラインのずれ：パーティングラインまで+0.004インチ、50 in 2以内。.

よくある欠陥を避ける

選択された厚みが不十分であったり、ゲートの位置がずれていたりすると、ポロシティが生じます。均一な壁とCAEで最適化されたインゲートによって、ポロシティを減らします。不均一な冷却は歪みの原因となり、クラウニングサーフェスやリブでこれを防ぎます。適切な抜き勾配とフィレットは、コールドシャットのような表面欠陥を排除します。シミュレーションについては、ダイカストメーカーにご相談ください。.

二次仕上げと作業

亜鉛は機械加工が可能で、簡単に後加工ができるが、後加工を最小限に抑えるように設計されている。0.010～0.030インチの機械加工ストックを追加する。仕上げはメッキ（化粧）、塗装、アルマイトのいずれか。優れたクラスは、鋳造のままで得られる32 Raである。.

亜鉛ダイカストの用途

亜鉛ダイカストは、その柔軟性と高品質の仕事により、産業界で非常に人気があります。.

自動車産業

亜鉛ダイカスト鋳造部品は、ドアロックハウジング、シートベルト部品、ブレーキシステム、ステアリング部品、センサーハウジング、装飾トリムなど、自動車で主流となっています。これらは他の材料と比較して高い耐衝撃性と耐久性を持っています。.

電気通信・エレクトロニクス

亜鉛は、コネクター、ハウジング、ヒートシンク、EMI/RFIシールド部品など、電子機器に使用されています。その導電性と微細で薄肉の部品を製造する能力は、コンピューター、スマートフォン、ネットワーク機器用の小型部品の製造を可能にします。.

消費財・ハードウェア

通常、錠前、蛇口、ハンドル、配管金具、玩具、建築金物などに使用される。亜鉛は魅力的な仕上げが可能で、二次的な仕上げは最小限で済む。その他の用途としては、医療機器、産業機械のギア、ブラケットなどがあります。.

亜鉛ダイカストの欠点

亜鉛ダイカストには数多くの利点があるが、メーカーがこの方法を採用する前に考慮すべき制限もある。.

サイズの制約

亜鉛ダイカストは、主に小型から中型の部品に使用できます。大きな部品は、ダイカストマシンの制約と金型の大きさのために生産が困難です。より大きな部品では、代替の生産工程がより実現可能で、より安価になります。.

高いイニシャルコスト

この工程では精密な金型と特殊な金型が必要となる。その結果、初期設定に費用がかかるため、亜鉛ダイカストは少量生産には適していません。しかし、大量生産には費用対効果があります。.

熱伝導率の問題

亜鉛合金は熱伝導性が高いため、鋳造時の熱管理が難しい。熱管理が悪いと欠陥が発生する可能性があるため、優れた金型設計と冷却システムが必要です。.

結論

亜鉛ダイカスト は、複雑な形状や狭い公差を持つ高精度部品を作るための効果的な製造プロセスとして登場しました。高い流動性、低い融点、高い寸法安定性、優れた機械的強度など、その特殊な材料特性により、亜鉛ダイカストは精度、寿命、表面のきめ細かさが重視される産業に適しています。.

均等な肉厚、十分な抜き勾配、丸みを帯びたフィレット、最適化されたリブやボス、パーティングラインの位置など、適切な設計原則を用いることで、メーカーは気孔、歪み、バリなどの欠陥をなくすことができる。.

のような亜鉛合金を注意深く選ぶことで、さらに改善することができる。 ザマック 3、Zamak 5、またはZA-8の中から、機械的特性と用途の要件に最も適したものを選択する。.

亜鉛ダイカストで達成可能な公差は精密公差で、二次加工を減らす傾向があり、その結果、生産サイクルが短縮され、総支出が少なくなります。また、亜鉛は仕上げ性にも優れ、部品のメッキ、塗装、コーティングが容易で、耐食性と外観が向上します。.

全体として、亜鉛ダイカストはこれらすべての要素（精度、強度、効率、費用対効果）を兼ね備えています。適切な設計方法と熟練したダイカスト職人によって、自動車、電子機器、消費財、医療機器、社内産業向けに安定した高品質の部品を提供することができます。.

よくある質問

精密亜鉛ダイカストに亜鉛が使われるのはなぜですか？

亜鉛は低収縮性、高流動性、高精度、表面仕上げの良い精密部品に適した材料です。.

亜鉛ダイカストの最小肉厚は？

0.020インチ（0.5mm）の小型部品が一般的だが、0.040インチ（1.0mm）も推奨される。.

高精度部品に使用するのに最適な亜鉛合金は？

最も広く使用されているのはザマック3で、寸法安定性があり、機械的特性も同等である。.

亜鉛ダイキャスト部品は、ネジ山や細かいディテールにも使用できますか？

そう、ジンクは芯抜き穴、ネジ山、アンダーカット、複雑なデザインも、ほとんど加工することなく容易に受け入れることができるのです。.

亜鉛ダイカスト鋳造は、大量に作るのに費用対効果があるのでしょうか？

はい、サイクルタイムが速く、ダイの寿命が長く、後処理が少なくて済み、リサイクルも可能なため、費用対効果は非常に高いです。.