圧力ダイカストとは？

高圧鋳造とは、現代の金属加工技術の中で急速に発展してきた、切削加工を少なくした特殊鋳造法の一種である。溶融した金属を高圧・高速で鋳型に充填し、高圧下で晶析・凝固させて鋳物を形成する方法です。高圧と高速が高圧鋳造の主な特徴である。一般的に使用される圧力は数十メガパスカル、充填速度（内ゲート速度）は約16～80m/s、溶湯が金型キャビティに充填される時間は約0.01～0.2秒と極めて短い。この方法で生産された製品は、生産効率が高く、手順が簡単で、鋳物の公差レベルが高く、表面粗さが良好で、機械的強度が高いという利点があるため、加工手順や設備を大幅に節約でき、原材料などを節約できます。従ってそれは鋳造になった 産業の重要な部分。

ダイカストプロセスの主なプロセスパラメータ

1.ダイカストプロセス入門

2.圧力

圧力の存在は、ダイカストプロセスを他の鋳造方法と区別する主な特徴である。圧力は、鋳造品にコンパクトな構造と明確な輪郭を得るための要因であり、圧力は射出力と比圧力で表すことができます。

2.1 射出力

射出力とは、ダイカストマシンの射出機構において、射出ピストンの動きを推し進める力である。射出力はダイカストマシンの機能を反映する主要なパラメータです。射出力の大きさは、射出シリンダの断面積と射出チャンバ内の作動流体の圧力によって決定されます。射出力の式は以下の通りである：F圧力＝P液XAシリンダー

2.2 比圧力

単位面積当たりの圧力室内の溶湯の圧力を比圧という。比圧は圧力室の断面積に対する射出力の比である。計算式は以下の通りである：P比＝P射出／A室

比圧とは、充填の各段階における溶湯の実際の力の表現方法であり、充填の各段階における溶湯の力、異なる断面積を溶湯が流れるときの力の概念を反映したものである。充填時の比圧は充填比圧または射出比圧と呼ばれる。昇圧期の比圧は昇圧比圧と呼ばれる。この2つの比圧の大きさは、射出力によっても決まる。

2.3 圧力の役割と影響

3.スピード

ダイカスト工程中、射出速度は圧力に直接影響され、圧力とともに、鋳物の内部品質、表面要求と輪郭の明瞭さに重要な役割を果たす。圧力は速度の基本的な速度表現であり、パンチ速度と射出速度の2種類に分けられます。

3.1 パンチスピードと性交スピードの関係

連続の原理によれば、同時に、速度V1で圧力室の断面積F1の合金液を流れるメタルフローの体積は、速度V2で断面積F2のインナーゲートを流れる合金液の体積と等しくなければならない F1室V1ショット＝F2内、V2内。従って、射出ハンマーの射出速度が速いほど、ゲートを流れるメタル量は多くなる。

3.2 射出速度

3.3 高速射出速度の役割と影響

速い射出速度が合金の機械的性質に及ぼす影響と効果は、射出速度を上げ、運動エネルギーを熱エネルギーに変換し、合金溶融物の流動性を向上させ、フローマーク、コールドバリアなどの欠陥を除去し、機械的性質と表面品質を向上させるのに役立つ。

3.4 インナーゲートの速度

溶湯が内ゲートに入ってキャビティに導入されるときの線速度を内ゲート速度といい、通常、内ゲート速度の範囲は15～70m/sである。内ゲートの速度は鋳物の機械的性質に大きな影響を与えます。インナーゲートの速度が低すぎると鋳物の強度が低下し、速度が速くなると強度が増し、速度が速すぎると強度が低下する。

4.温度

ダイカストプロセスにおいて、温度は充填プロセスの熱的状態と作業効率において重要な役割を果たします。ダイカストでいう温度とは、注湯、温度、金型温度を指します。温度管理は、良好な鋳物を得るための重要な工業的要因である。溶湯の注湯温度とは、圧力室からキャビティに入るときの平均温度を指す。注湯室の溶湯温度を測定するのは不便なので、一般的には保持炉の温度で表される。

4.1 注湯温度の役割と影響

鋳物の機械的性質に及ぼす合金温度の影響。合金温度が上昇すると、機械的性能は向上する。機械的性能は向上しますが、ある限度を超えると性能が劣化します：

4.2 金型温度の役割と影響

ダイカストの工程では、金型に一定の温度が必要となります。金型の温度もダイカスト工程における重要なファクターであり、生産効率を高め、高品質の鋳物を得るために重要な役割を果たします。

充填工程中、金型温度は金属液温度、粘度、流動性、充填時間、直接充填流動状態などに大きな影響を与える。金型温度が低すぎると、表層が凝縮し、高速の液流が再び途切れ、表層欠陥が生じ、成形温度が高すぎても、鋳物の滑らかな表面を得るには有益であるが、収縮しやすく、へこみやすい。

金型温度は、合金融液の冷却速度、結晶状態、収縮応力に大きな影響を与える。

金型温度が低すぎると収縮応力が大きくなり、鋳物にひびが入りやすくなる。

金型温度は金型寿命に大きな影響を与える。激しい温度変化は複雑な応力状態を形成し、頻繁な応力変化は初期の亀裂を引き起こす。

金型温度は鋳物の寸法公差レベルに影響を与えます。金型温度が安定していれば、鋳物の寸法収縮も安定し、寸法公差レベルも向上します。

5.時間

ダイカスト工程における "時間 "とは、充填時間、昇圧時間、保圧時間、保型時間のことである。これらの "時間 "は、圧力、速度、温度の3つの要素に加え、溶湯の物性も加わります。鋳造構造（特に肉厚）、鋳型構造（特に注湯方式、オーバーフロー方式）など総合的な結果である。

5.1 充填時間

溶湯が加圧された状態でキャビティに入り、充填されるまでの時間を充填時間という。亜鉛メッキ部品の充填時間は0.02S、燃料噴射部品の充填時間は0.04Sである。

5.2 充填時間

昇圧時間とは、充填工程における溶湯の昇圧段階を意味し、キャビティに充填された瞬間から昇圧圧力が所定値に達するまで、すなわち射出比圧上昇から昇圧圧力が上昇するまでの時間をいう。

5.3 保持時間

溶湯がキャビティに充填された後、昇圧作用により溶湯が凝固する時間を保持時間といいます。保持時間の役割は、射出パンチの圧力を未凝固の残材やゲート部の未凝固金属を介してキャビティに伝達させ、凝固した金属を加圧下で晶析させて緻密な鋳物を得ることです。

3.ダイカスト設計

不良品の発生を根本的に防ぎ、ダイカスト部品を低コストで大量生産するためには、ダイカスト部品の設計がダイカスト生産に適していなければなりません。優れたダイカスト設計は、金型の寿命、生産性、生産信頼性を確保することができます。良い歩留まり率で、以下はダイカストの構造とプロセスから設計原理と要求を説明します。

1.インナー・コンケーブを避け、サイド・コアの引き回しを最小限にする。

ダイカストの肉厚は一般的に2～5mm。一般に7mm以上の肉厚は、肉厚の増加とともに強度が低下するため好ましくないとされている。また、肉厚の設計はできるだけ等肉厚の原則に従うべきであり、主に局部的な熱間接合で発生する収縮応力と肉厚の違いによる大きな差が、内部気孔、変形、亀裂などの欠陥の原因となるのを防ぐためである。

特別なマッチング要件を除き、鋳物のすべての部品は角を丸く設計する必要があります。角を丸くする機能は、応力集中やひび割れを避けると同時に、鋳型の寿命を延ばすことである。さらに、部品に表面処理の要求がある場合、角を丸くすることで均一にコーティングすることができる。床

抜き勾配の役割は、製品をスムーズに脱型させ、部品の締め付け力を軽減し、部品に負担がかからないようにすることです。ダイカスト部品の最小傾斜角度を下表に示すが、許容される場合は最大の傾斜角度を取るべきである。一般的な範囲は片側1～3度です。

ダイカスト工程で金型が開いた後、製品は可動金型に包まれ、金型のエジェクターピンによって排出されなければならない。そのため、製品にエジェクターピンを配置する十分なスペースが必要です。ダイカスト製品のエジェクターピンの直径は、一般的に5mm以上5mm以下である。製造中に折れることが多いので、お勧めできません。ダイカスト製品を設計する際には、十分な突き出しスペースと位置があるかどうかを考慮してください。特殊な形状のシンブルの使用は避け、丸いシンブルを使用するようにしてください。同時に、シンブルと壁の位置関係にも注意してください。十分な距離、一般的には3mm以上。

ダイカスト部品は高い寸法精度を実現できるため、ほとんどの表面や部品は機械加工を必要とせず、直接組み立てて使用することができる。同時に、機械加工は次の2つの理由からサポートされていません。ひとつは、鋳物の表面は硬く耐摩耗性があるため、加工後に失われてしまうこと。このチルド層、2つ目はダイカスト内部に通常気孔があることです。分散した小さな気孔は使用に影響しない。加工後、気孔は外観や使用機能に影響を与えるために露出している。機械加工を必要とする特別な要件がある場合でも、それを使用する必要があります。加工代を合理的にコントロールし、加工時間を短縮し、空気穴が漏れる可能性を減らす。一般的に加工代は0.8以下に管理する。機械加工を最小限にするため、図面の公差を合理的に設定し、部品の取り付けを確実にする必要がある。公差範囲が不適切だと、その後の機械加工が増える。第二に、合理的な設計は部品の収縮と変形を減らす。第三に、角度のある取り付け穴は、突合せ形状の穴のために考慮することができる。

金属または非金属のインサートは、主に局部的な強度や耐摩耗性を向上させたり、形成が困難な内部空洞を形成したりするために、ダイカスト部品に鋳込むことができる。インサートを金属に埋め込む部分は、回転を防止し、軸方向の動きを防ぐように設計する必要があります。インサートを金型に挿入する際の利便性と、溶融金属の衝撃に耐える安定性を考慮する。

5.ダイカストの品質問題の解決事例

貝殻の100面加工で光が見えない問題

1.1 現状調査

1.2 加工に光が当たらない理由

1.2.1シェルを加工する場合、まずB1、B2、B3端面を基準面として移動金型面を加工し、加工した移動金型面を基準面として静止金型面を加工する。見えない部分を測定した結果、加工後の可動金型面は開先になっている（下図）。通常の加工品に比べ、不可視部の可動金型面は局部的に1mm加工が多くなっている。これは、B2基準面のクランプ不良や加工時の基準面の変形によるものである。

1.3.B2データムホールの変形理由

1.3.1部分バリの肉厚により、B2基準穴の端面が高くなる。見えない部分B2の肉厚は8mmで、通常の加工部分Bの2つの肉厚は同じである。肉厚の変化は少ない。バリの肉厚はB2基準穴の端面が高くなる原因ではない。

1.3.2金型の穴B1、B2、B3のコアは固定されており、コアの後退は見られない。中子後退の問題は解消できる。

1.3 B2 穴の段差により変形している。返品された不良部品を観察する。B2穴には深刻な段差があり、新しい段差ではない。この段差がB2穴の変形の主な原因である。

1.4 結論

結論衝突により、B2穴が静金型側に変形し、可動金型面加工時にB2が高くなる。可動金型面を開先加工し、局部加工を1mm多くする。静止金型面を加工する際、可動金型面を基準面とするため、可動金型のマルチ加工位置に対応する静止金型部分は加工量がなく、静止金型面加工が見えなくなる。

1.5 改善策

1.5.1 ダイカスト工場や洗浄工場に部品を置くときは、鋳物をたたかないように注意し、きれいに置き、工程を厳守する。鋳物の各層の間に段ボールを2枚重ねる。保管と輸送部門。回転中、フォークリフトが部品にぶつからないようにし、不適切なフォーク輸送方法と過度の輸送速度による部品のぶつかりを防止する。

1.5. 2 厚すぎるパーティングバリを避けるため、パーティングバリを適時清掃する。

2.2 理由分析

2.2.1 Lishellの701#穴で気孔が発生した部分の穴径はq26、加工後の穴径はp27.9、加工代は0.95mmと加工代が大きく、気孔が発生しやすい。

2.3 結論

結論701#の芯温が高すぎ、深いキャビティにあり、排気が悪く、加工代が大きすぎるため、加工後に701#の穴に穴が開きやすい。

2.4 改善策

2.4.1 技術部門は、701#の穴に水を加えてコア温度を下げるように設計した。金型図面を変更し、701#の穴にオーバーフロー溝を追加して排気効果を強化した。コア図面を変更し、701#の穴の加工代を0.9mmから0.7mmに削減した。