アルミ鋳造対アルミダイキャスト：違いを説明

一般的に「アルミ鋳物」は鋳造法で作られたアルミ鋳物を指し、「アルミダイカスト」は高圧ダイカストで作られたアルミ鋳物を指します。両者の主な違いは、使用される鋳造プロセスです。

鋳造工程では、砂型鋳造、脱脂鋳造、重力鋳造、低圧鋳造、セラミックモールド鋳造、石膏モールド鋳造などの方法が用いられる。金型 鋳造工程一方、高圧ダイカストは、コールド・チャンバー・ダイカスト・マシンを使って製造されるダイカストの一種である。

この2つのプロセスで使用されるアルミニウムの等級は異なり、ZLは鋳造を表す。 アルミニウム合金 中国の国家規格であるGBとYLは鋳造アルミニウム合金を表しています。

アルミニウム鋳物は、一般的に熱処理によって強化することができ、T6熱処理が最も一般的な方法である。しかし、ダイカスト鋳物は、その内部に多量のガスが密に分布しているため、T6熱処理には適しません。なぜなら、T6熱処理の温度はアルミニウム合金の融点に近く、ダイカスト鋳物中のガスはダイカスト鋳物から放出されるためです。 ダイカスト は膨張して鋳物表面から押し出され、表面の損傷につながり、鋳物は使用できなくなる。

ガス欠後のドットのはみ出しにより、鋳物の外観が著しく損なわれ、使用できない。

アルミニウム合金 重力鋳造 およびアルミニウム合金低圧鋳造は、金型鋳造プロセスに属し、アルミニウム鋳物を製造するために使用されます。鋳型は熱間加工 ダイス鋼H13のような。

これらの鋳造工程は、同じブランドの 鋳造アルミニウム合金注湯温度と鋳型の開口時間、アルミニウム鋳物のコンパクト性、強度、その他の機械的特性は同様である。

しかし、アルミニウム合金重力鋳造とアルミニウム合金低圧鋳造の間には、成形原理、アルミニウム鋳造構造、労働強度、バッチ数、開発時間などの面で、下図に示すような違いがまだあります。

上記の比較によると、アルミニウム合金重力鋳造は、多品種、小ロットサイズ、短い開発サイクル、高い品質要求の製品を生産するのに理想的であり、アルミニウム合金低圧鋳造は、大ロットサイズ、薄肉、低圧鋳造プロセスに適した構造の製品に理想的である。

後者は開発サイクルが長いため、製造工程全体を通じて生産技術の向上に役立つ。

アルミニウム合金の低圧鋳造による代表的な製品は、自動車のホイールリムである。その構造は低圧鋳造プロセスに適しており、生産量が多いため、生産技術を向上させるのに十分な時間を確保できる。

対照的に、アルミニウム合金重力鋳造によって生産される典型的な製品は、産業用ロボット鋳物です。このようなアルミ鋳物には、少量生産、高い製品品質、短い開発サイクルが要求されます。その目的は、気孔や砂穴のない高品質のアルミニウム鋳物を短時間で製造することです。

アルミダイカスト：概要

アルミダイカストは洗練された製造工程であり、様々な産業における複雑な部品やコンポーネントの製造に大きな利点をもたらします。この高圧鋳造法では、精密に設計された金型キャビティに溶融アルミニウムを注入するため、押し出し、機械加工、インベストメント鋳造などの代替法では困難であったり、コスト高になったりするような複雑な形状の製造が可能になります。

ダイカストで最も一般的に使用されるアルミニウム合金は、383（AlSi10Cu3）と413（AlSi12(Fe)）で、最適な流動性、鋳造性、機械的特性のために選択されます。これらの合金は、高い熱伝導性、優れた耐食性、優れた強度対重量比などの優れた特性を示します。さらに、効果的な電磁干渉（EMI）および無線周波数干渉（RFI）シールドを提供するため、電子筐体や自動車部品に最適です。

ダイカスト工程は、いくつかの重要な段階からなる：

1. 金型の準備：金型キャビティ（金型）を専用の離型剤で処理し、粘着を防ぎ、部品の突き出しを容易にします。
2. 射出：通常650～710℃（1200～1310°F）に加熱された溶融アルミニウムが、部品の複雑さとサイズに応じて、5000～30000psiの圧力でダイに注入されます。
3. 凝固：圧力を維持したまま急冷することで、気孔を最小限に抑え、最適な微細構造を実現。
4. 排出：エジェクターピンやロボットシステムを使って、開いた金型から凝固した部品を取り出す。
5. トリミングと仕上げ：余分な材料（バリ）を取り除き、必要に応じて機械加工や表面処理などの二次加工を行う。

このプロセスは、1部品あたり30～60秒という短いサイクルタイムで大量生産を可能にし、他の製造技術に比べてコストを大幅に削減する。

アルミダイカスト設計における主な考慮事項は以下の通りです：

1. 部品の複雑さ：ダイカストは、複雑な内部通路、薄肉（0.5mm以下）、複雑な外部形状を持つ部品の製造に優れています。
2. 寸法精度：最新のダイカスト鋳造では、小さな部品で±0.1mm、大きな部品で±0.2mmの公差を達成することができ、生産工程全体にわたって一貫した再現性が保証されます。
3. 表面仕上げ：ダイカスト部品は、鋳造そのままの質感から鏡面研磨、陽極酸化表面、耐久性や美観を高める特殊コーティングまで、さまざまな仕様に合わせて仕上げることができます。
4. 製造性のための設計（DFM）：抜き勾配、均一な肉厚、戦略的なゲート位置などの特徴を組み込むことで、部品の品質と生産効率を最適化することができます。
5. 合金の選択最適な性能を得るためには、強度、延性、熱特性などの特定の用途要件に基づいて適切なアルミニウム合金を選択することが重要です。

ダイカストの工程

プレッシャーの役割

アルミダイカストにおいて、高圧は精密で高品質な部品を製造する上で非常に重要な要素です。溶融アルミニウムは、通常10,000～20,000 psi（69～138 MPa）の圧力で金型キャビティに注入されます。この非常に高い圧力により、金型への完全な充填が保証され、複雑な細部をとらえ、厳しい公差（多くの場合、±0.002インチまたは±0.05mm）と優れた表面仕上げ（63μinまたは1.6μm Raと低い）を持つ部品が製造されます。高圧はまた、金属密度を高め、気孔率を最小化し、機械的特性を向上させます。

凝固と空洞

溶融アルミニウムが金型キャビティを満たすと、急速な凝固が起こり、冷却速度は1000℃/秒を超えることが多い。この迅速な凝固は、微細な結晶粒組織と優れた機械的特性を実現するために極めて重要です。キャビティ形成を防ぎ、均一な凝固を確保するために、高度な熱管理技術が採用されています。これには、冷却流路の戦略的配置、トラップされたガスを除去するための真空支援ダイカスト（VADC）の使用、収縮を補正し空隙率を最小限に抑えるための凝固中の増圧（最大15,000 psiまたは103 MPa）の適用などが含まれます。

ドラフトとパーティングライン

抜き勾配とパーティングラインは、ダイカスト鋳造において重要な設計要素です。標準的な抜き勾配は、部品の形状と深さに応じて、外面が0.5°～2°、内面が0.75°～3°の範囲です。適切な抜き勾配は、部品の排出を容易にし、金型の摩耗を低減します。

パーティングラインは、バリ発生を最小限に抑え、部品品質を最適化するために、慎重に配置する必要があります。高度なCAD/CAMソフトウェアとフローシミュレーションツールを使用してパーティングラインの位置を最適化し、多くの場合、段差や複雑なパーティングサーフェスを組み込むことで、部品品質、工具の複雑さ、生産効率の最適な妥協点を達成します。フラッシュの厚みは、正確なダイアライメントとクランプ力制御により、通常0.005インチ（0.13mm）未満に制御されます。

複雑な形状の作成

アルミダイカストは、複雑な細部を持つ複雑な形状の製造に優れています。最新の金型設計により、薄肉（0.04インチまたは1mmまで）、深いリブ（アスペクト比最大10:1）、内部形状の複雑な中子抜きなどが可能です。マルチスライドダイカストマシンでは、アンダーカットやサイドアクションフィーチャーを持つ部品を、二次加工の必要なく製造することができます。

流動・凝固モデリングなどの高度なシミュレーションソフトウェアは、複雑な形状を完全に充填するために、ゲート位置、ランナーシステム、オーバーフロー設計の最適化に役立ちます。この機能と、複数の部品を1つの部品に統合するプロセスの能力を組み合わせることで、アルミダイカストは、自動車（トランスミッションケース、エンジンブロックなど）や航空宇宙（構造部品、ハウジングなど）のような産業向けの軽量で高強度の部品を製造するのに理想的なものとなります。

アルミニウム鋳造部品の特徴

機械的特性

アルミニウム鋳造部品は、その卓越した強度対重量比で有名であり、構造的完全性を損なうことなく軽量化が重要な用途に理想的です。特定の合金と熱処理によって、これらの部品は150MPaから300MPaを超える引張強度を達成することができます。その軽量性（密度は約2.7g/cm³）は、自動車用途では燃費の向上に、航空宇宙設計では操縦性の向上に貢献する。一般的に鋳鉄や鋼鉄よりも柔らかいが、アルミニウム鋳物は熱処理によって硬度を高めることができ、一部の合金はブリネル硬度（BHN）150まで達する。

熱的・電気的特性

アルミダイカストは優れた熱特性を示し、融点は約660℃（1220°F）、一部の高温合金では200℃（392°F）までの動作温度で構造的完全性を維持する能力があります。熱伝導率は通常96～167W/(m・K)で、鋼鉄の約4倍であり、エンジン部品やヒートシンクなどの用途で迅速な熱放散が可能です。電気的には、アルミ鋳造部品は約37% IACS（国際アニール銅規格）の導電率を誇り、電子筐体のEMI/RFIシールドに効果的であると同時に、特定の電気的用途では銅に代わるコスト効率の良い代替品となります。

耐食性と耐摩耗性

アルミニウム鋳造部品固有の耐食性は、空気に触れると保護酸化物層が急速に形成されることに由来します。この不動態化プロセスは大気腐食に対する優れた保護を提供し、マグネシウムやケイ素のような元素を添加することで耐性を向上させる合金もあります。厳しい環境では、陽極酸化のような表面処理によって耐食性をさらに向上させることができます。アルミニウム鋳物の耐摩耗性は、微細構造内に硬質シリコン粒子を形成するシリコンリッチ合金（例えば、A356またはA390）の使用、または硬質陽極酸化のような表面硬化処理の適用によって大幅に向上させることができる。

効率と量

アルミダイキャストプロセスは、高い寸法精度と表面仕上げで複雑な形状を製造することに優れています。最新の高圧ダイカストマシンは、1部品あたり30～60秒という短いサイクルタイムを実現し、中型部品では1時間あたり最大120部品の生産速度を可能にします。達成可能な公差は±0.002″～±0.004″（±0.05～±0.1mm）であるため、ネットシェイプに近い部品を製造することができ、鋳造後の機械加工作業を最小限に抑えることができます。この効率性と、薄肉（場合によっては0.5mmまで）や複雑な細部を鋳造する能力が相まって、アルミダイカストは、1台の自動車に100個以上のアルミダイカスト部品が含まれる可能性がある自動車産業などの大量生産に特に適しています。

アルミダイカストの用途と使用例

アルミダイカストは、その卓越した機械的特性、費用対効果、製造可能性により、さまざまな産業で広範な用途を見出す万能材料です。このセクションでは、主要分野におけるアルミダイカストの多様な用途を探求し、そのユニークな利点と革新的な用途を強調します。

自動車産業アルミダイカストは、大幅な軽量化と燃費の向上を可能にし、自動車分野に革命をもたらしました。その高い強度対重量比は、エンジンブロック、シリンダーヘッド、トランスミッションハウジング、車両シャーシの構造要素などの重要な部品に最適です。A380やA383のような先進的なアルミニウム合金は、優れた流動性と優れた機械的特性を備えているため、公差の厳しい複雑な薄肉部品の製造が可能です。さらに、アルミニウムの熱伝導性はパワートレイン部品の放熱性を高め、エンジン性能と寿命の向上に貢献します。

産業用途産業分野では、アルミダイカスト部品は製造装置や機械に不可欠です。この材料の耐食性、寸法安定性、および多様な動作条件に耐える能力は、重機から精密機器に至るまでの用途に適しています。アルミダイカストは、空気圧・油圧システム、ポンプハウジング、バルブボディ、ギアボックスなどに幅広く使用されています。その優れた機械加工性は、鋳造後の加工を可能にし、複雑な形状の高精度部品の製造を可能にします。さらに、アルミニウムのリサイクル可能性は、持続可能な製造慣行と一致し、産業活動の環境への影響を低減します。

エレクトロニクスと電気通信エレクトロニクス業界では、熱管理特性とEMIシールド機能のためにアルミダイキャストを活用しています。RFフィルターボックス、ヒートシンク、ネットワーク機器用の複雑なハウジングは、アルミニウムの優れた熱伝導性と効率的な放熱能力から利益を得ています。アルミダイキャスト筐体は、電磁干渉に対する堅牢な保護を提供し、繊細な電子部品の信頼性の高い動作を保証します。この素材の軽量性は、軽量化が重要な携帯電子機器において特に有利です。さらに、アルミニウムはさまざまな表面仕上げ技術に適合するため、家電製品の美観と機能性を高めることができます。

新たな用途アルミダイカストは、新興技術に新たな用途を見出しています。再生可能エネルギー分野では、ソーラーパネルのフレームや風力タービン部品に使用され、屋外環境での耐久性と耐腐食性を提供しています。航空宇宙産業では、航空機の軽量化のため、重要でない部品へのアルミダイカストの採用が増加しています。急成長している電気自動車市場では、アルミダイカストがバッテリーの筐体や構造部品に革新的に使用され、航続距離の延長や性能の向上に貢献しています。

結論として、アルミダイカストの多用途性は、合金開発と鋳造技術の進歩と相まって、産業界全体でその用途を拡大し続けています。軽量特性、強度、熱管理能力、費用対効果のユニークな組み合わせにより、アルミダイカストは現代の製造業に不可欠な材料となり、さまざまな分野で革新と効率化を推進しています。