低圧ダイカストと高圧ダイカスト：どちらが適していますか

ダイカストは、非常に精密で表面が滑らかな金属製品を製造する一般的な製造プロセスです。溶融金属を圧力をかけた状態で鋳型チャンバーに注ぎ、希望の形状に凝固させます。ダイカストには、低圧と高圧の 2 種類があります。それぞれの方法には明確な利点があり、さまざまな目的に適しています。

このガイドでは、以下を比較します。 低圧ダイカスト と 高圧ダイカスト そしてその長所と短所について議論します。

低圧ダイカスト

溶かした金属を ダイキャスト金型 LPDC では低圧で鋳造できます。凝固または収縮段階中に金型キャビティが継続的に充填されるため、精度が高くなり、体積低下を補うことができます。その他の特徴としては、上から下まで溶融金属の均一性が向上し、多孔性と酸化物の発生が減少することなどが挙げられます。

特徴

低圧ダイカスト (LPDC) は、通常 0.7 ～ 1.5 バールの低圧を使用して溶融金属を金型キャビティに押し込むことを特徴とした特殊なプロセスです。この方法は、優れた機械的特性と複雑な形状を備えた高品質の金属部品を製造するように設計されています。低圧ダイカストの主な特徴は次のとおりです。

• 低圧アプリケーション: このプロセスでは、比較的低い圧力を使用して金型を充填するため、乱流のリスクが軽減され、最終製品でのガス多孔性の形成が最小限に抑えられます。その結果、構造的完全性が優れ、欠陥が少ない部品が完成します。
• 低速充填速度: 溶融金属の低速かつ制御された充填速度は、安定した均一な流れを維持するのに役立ちます。これは、細かいディテールを実現し、コールドシャットやミスランの可能性を減らすために不可欠です。
• 重力補助充填: LPDC では、通常、金型は溶融金属リザーバーの上に配置され、重力によって充填プロセスが補助されます。これにより、金型の充填が改善され、金属の無駄が削減されます。
• 再利用可能な金型: このプロセスでは、熱伝導性に優れた再利用可能な金属金型 (ダイ) を採用しており、金属の冷却と凝固が速くなります。これにより、サイクル タイムと全体的な生産効率が向上します。
• 乱流の低減: 圧力の制御と充填速度の低速化により、鋳造プロセス中の乱流が大幅に低減されます。これにより、閉じ込められた空気や異物のリスクが最小限に抑えられ、表面仕上げの品質が向上します。
• 多用途: LPDC は、自動車部品 (ホイール、エンジン ブロックなど)、航空宇宙部品、さまざまな産業の構造部品など、幅広い部品の製造に適しています。特に、寸法公差が厳しい大型で複雑な部品の製造に適しています。

メリット

低圧ダイカストの利点は次のとおりです。

• 優れた成形性

低圧充填により液体金属の流動性が向上し、成形性が高まります。この方法で製造された鋳物は表面が滑らかで、形状がはっきりしています。成形性に優れているため、複雑な形状の鋳造部品を作成するのに最適です。

• 高純度鋳物

鋳物にはスラグがほとんど含まれていないため、極めて純粋です。スラグ含有量が低いのは、鋳造機の構成によるものです。溶融金属の表面には、通常スラグが見られます。しかし、キャビティに注入された液体金属には、上昇管が保持炉に下降するため、スラグは含まれていません。そのため、極めて純粋な鋳物となります。これは低圧手順であるため、スラグが鋳型に入り込む可能性は最小限です。

安定した充填プロセスにより、この技術は溶融金属の酸化も防ぎます。溶融金属が安定すると、その回転、衝突、飛散が軽減または排除されます。その結果、鋳物の品質を損なう可能性のある酸化スラグは形成されません。

• 結晶

鋳造品は圧力を受けて凝固するため、結晶化してコンパクトな構造を作ることができます。その結果、この方法で作られた鋳造品は頑丈で、高い強度が必要なアイテムに適しています。

• 精度の向上

この方法では、凝固プロセスが低圧で行われるため、非常に正確な部品が製造されます。その結果、溶融金属が凝固するにつれて収縮する体積を補うために、金型の空洞が継続的に充填されます。精度が非常に高いため、ホイールなどの軸対称の物体を作成するのに最も正確なプロセスです。

デメリット

低圧ダイカストの欠点は次のとおりです。

• 薄肉部品の製造には不向き

この方法で作られた鋳造品は、少なくとも 3 mm の薄肉にすることができます。そのため、薄肉部品を製造するには、この方法よりも高圧ダイカストの方が適しています。

• 腐食した金属部分

機器の金属が溶融金属と接触すると、アルミニウム鋳型が侵食される可能性があります。特に大規模な製造システムでは、メンテナンス費用が高額になる可能性があります。さらに、液体金属が機器の金属部分のコンポーネントを吸収し、性能が低下する可能性があります。

• 鋳造サイクルの短縮

欠点としては、圧力が低いためサイクルが遅く、その結果、製造できる部品が少なくなり、コストが高くなることです。

高圧ダイカスト

高圧ダイカストでは、金属液を圧力室に注ぎ、金型の空洞を素早く満たし、金属を高圧下で結晶化させて固め、鋳造アルミニウム部品を作ります。高圧ダイカストは、機械加工をほとんど必要とせずに、優れた寸法精度と滑らかな表面仕上げを備えたアルミニウム部品を大量に生産するのに最適な方法です。これは、強度の高いアルミニウム鋳造品を作るのに適した方法です。さらに、高圧ダイカストでは、重力鋳造や低圧ダイカストよりも薄い壁部分を生産できます。

特徴

高圧ダイカスト (HPDC) は、複雑で高精度の金属部品を高い生産速度で製造できることで知られる、効率性が高く、広く使用されている製造プロセスです。高圧ダイカストの主な特徴は次のとおりです。

• 高い射出圧力: HPDC では、溶融金属を非常に高い圧力 (通常 700 ～ 2500 バール) で金型キャビティに射出します。この高圧により、薄壁や複雑な形状の場合でも、溶融金属が金型を迅速かつ完全に満たすことができます。
• サイクル タイムの短縮: 高圧と高速射出速度により、HPDC は非常に短いサイクル タイムを実現し、大量生産に最適です。この効率性により、製造コストを大幅に削減し、生産性を向上させることができます。
• 精度と正確性: HPDC で使用される高圧により、金属が金型の寸法に正確に適合し、寸法精度が高く、許容差が狭い部品が製造されます。このため、HPDC は細部まで精巧な部品の製造に適しています。
• 薄壁セクション: 高圧で金属を射出できるため、他の鋳造方法では容易に実現できない非常に薄い壁の部品の製造が可能になります。これは、自動車や航空宇宙などの業界の軽量アプリケーションに特に有利です。
• 再利用可能な金属金型: LPDC と同様に、HPDC では高強度鋼で作られた再利用可能な金属金型 (ダイ) を使用します。これらの金型はプロセスに伴う高温と高圧に耐えることができ、この方法のコスト効率に貢献します。
• 表面仕上げ: HPDC では通常、優れた表面仕上げと最小限の後処理要件を備えた部品が製造されます。高圧により滑らかで緻密な表面が確保され、追加の機械加工や仕上げの必要性が減少します。
• 合金の互換性: HPDC は、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、銅など、さまざまな金属合金と互換性があります。この汎用性により、メーカーは強度、重量、コストなどの要素のバランスを取りながら、特定のアプリケーションのニーズに最適な材料を選択できます。

メリット

高圧ダイカストプロセスの利点は次のとおりです。

• 滑らかな表面仕上げ

HPDC コンポーネントの表面は滑らかで、コーティングやその他の仕上げに最適です。その結果、二次的な CNC 加工手順が少なくなり、コストと時間を節約できます。さらに、最終製品の美観が向上し、特に消費者向け製品に有利です。

• 薄肉コンポーネント

このプロセスの高圧により、壁厚が 1 mm の部品の鋳造が可能になります。この特性により、軽量でありながら強度と耐久性に優れた部品を製造できるため、電子機器、自動車、航空宇宙などの業界に役立ちます。

• 生産はコスト効率が良く、迅速です

HPDC は生産性の高い手順です。大量の部品を迅速に作成できるため、大量生産の場合、最も経済的な選択肢となることがよくあります。時間の経過とともに、鋳造サイクルの速度と精度によってユニットあたりのコストが下がり、無駄が減り、効率が向上します。

コンズ 

高圧を使用するデメリットは以下の通りです。 ダイカスト プロセス：

• 高い初期費用

HPDC には、特にツールとセットアップに多額の先行投資が必要です。これらの費用は、小規模な製造や試作では法外な額になる可能性があります。ただし、大量生産では、これらの費用は時間の経過とともに単価の減少によって相殺されることがよくあります。

• 多孔性の問題

HPDC の典型的な問題の 1 つは、気孔率です。気孔率とは、閉じ込められたガスによって鋳造部品に微細な穴や隙間ができることです。気孔率によって、鋳造品の機械的特性が損なわれ、寿命が短くなり、美観が損なわれる可能性があります。適切な設計とプロセス制御によってこの問題を軽減することはできますが、完全に排除することはできません。

• 限定熱処理

HPDC の多孔性により、鋳造後の部品の徹底的な熱処理能力がさらに制限されます。金属部品の強度と耐久性を高めるために頻繁に使用される熱処理は、多孔性領域の存在により効果が低下する可能性があります。

低圧ダイカストと高圧ダイカスト

低圧ダイカストと高圧ダイカストの比較を示す表を以下に示します。

特徴	低圧ダイカスト	高圧ダイカスト
圧力をかける	低圧（0.7～1.5バール）	高（700～2500バール）
充填率	ゆっくりとコントロールしながら	尊大
乱流	低い、ガス多孔性と介在物を低減	高い、欠陥を避けるために慎重な管理が必要
サイクルタイム	穏健派	急速な
寸法精度	高さがあり、複雑な形状に適しています	非常に高く、複雑で細かい部品に最適
壁の厚さ	厚い部分	薄肉部品の製造が可能
表面仕上げ	いいですね、後処理が必要かもしれません	優れた、多くの場合、後処理は最小限で済みます
材料の互換性	各種合金（アルミニウム、マグネシウム、銅系合金）	幅広い合金（アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、銅）
生産量	中～高生産量に適しています	大規模生産でもコスト効率が高い
一般的なアプリケーション	自動車部品（ホイール、エンジンブロック）、航空宇宙部品、構造部品	自動車部品、電子機器、消費財など

まとめ

間の選択 低圧ダイカスト (LPDC) と高圧ダイカスト (HPDC) のどちらを選択するかは、特定の製造ニーズと生産目標によって異なります。低圧ダイカスト (LPDC) は、優れた機械的特性と複雑な形状を必要とする部品に最適です。一方、高圧ダイカスト (HPDC) は、サイクル タイムが短い大量生産に優れています。これらの違いを理解することで、生産要件とアプリケーションの要求に最適なプロセスを選択できます。