重力鋳造と圧力鋳造：どちらがベストか？

重力鋳造の紹介

重力鋳造とは、溶融金属を重力の力で鋳型に注入するプロセスで、単に鋳造とも呼ばれる。

重力鋳造の広い定義には、砂型鋳造、金型鋳造、塊型鋳造、消失型鋳造、粘土型鋳造など、さまざまな方法が含まれる。

しかし狭義には、重力鋳造は特に金型鋳造を指す。

金型鋳造は、耐熱性のある鋳型を使用する近代的な技術である。 合金鋼 を使って型を作る。

液体金属は通常、手作業でゲートに流し込まれ、最終製品は、金型キャビティへの充填、ガス抜き、冷却、液体金属の重さの力による金型の開放によって製造される。

製錬、鋳型への材料注入、ガス抜き、冷却、鋳型の開放、熱処理、後処理。

以下は重力鋳造の特徴である：

• 鋳物には気孔がほとんどないため、熱処理が可能。その結果、強度が大幅に向上し、ダイカスト製品を凌ぐ。
• この製品は密度が低い。自重成形のため、密度は ダイカストその結果、強度はわずかに低下するが、伸びは高くなる。
• 製品の表面仕上げは最適ではない。冷却と収縮により、ショットブラストと同様のクレーターが形成されることがある。
• 充填工程に時間がかかり、生産効率が低い。効率は高圧鋳造の1/4しかなく、製品のコストは低い。
• 金型はダイカストに比べて耐用年数が長く、コストも低い。
• プロセスは簡単だ。
• 重力鋳造は肉厚の薄い部品の製造には適さない。

I高圧鋳造の紹介

圧力鋳造は高圧鋳造と低圧鋳造に分けられる。

高圧鋳造は、溶融した合金を圧力室内の鋼製鋳型のキャビティに急速に注入し、高圧下で凝固させる鋳造技術である。

(1)金属液をキャビティ内に加圧充填し、結晶化させて固化させる。圧力範囲は通常15～100MPa。

(2)金属液は高速でキャビティに充填され、その速度は10～50m/s、場合によっては80m/sを超え、内部ゲートから導入される。この結果、金属液の充填時間は非常に短くなり、鋳物のサイズにもよるが、通常はわずか0.01～0.2秒である。

高圧鋳造の特徴は以下の通りである：

• 迅速な充填と効率的な生産。
• 高圧成形により、密度、強度、表面硬度は高いが、伸びは低い製品ができる。
• 優れた表面仕上げで、通常はRa6.3まで、場合によってはRa1.6まで。
• 薄い肉厚の部品を製造する能力で、アルミダイカストでは肉厚0.5mmに達する能力がある。
• 急速充填により内部ガスの巻き込みがなくなり、空隙率の低い製品が得られる。
• 高圧鋳造は、熱処理中に内部ガスが膨張し、バルジングやクラックなどの欠陥の原因となるため、熱処理を必要としない。
• 過度の加工は緻密な表層を傷つけ、内部の気孔を露呈させ、製品の強度を低下させるため、小さな加工代が必要である（理想的には0.25mm以下）。

しかし、高圧鋳造は金型コストが高く、金型寿命が短い。

I低圧鋳造の紹介

低圧鋳造技術のプロセスは以下の通りである：乾燥した圧縮空気が密閉されたルツボまたはタンクに導入される。ガス圧の影響により、液体金属は上昇気流に沿って上昇し、金型キャビティにスムーズに入ります。ガス圧は、鋳物が完全に凝固するまで、るつぼ内の液面上に維持される。

凝固後、液体表面のガス圧が解放され、ライザー内の液体金属がルツボに逆流する。

最後に鋳型を開け、鋳物を取り出す。

低圧鋳造は、設備、プロセス、製品性能の点で高圧鋳造と大きく異なる。

低圧鋳造で適用される圧力は比較的低く、通常20～60kPaの範囲であり、圧力源はガスによって供給される。

圧力が低いため、製品の充填は遅くなり、生産効率は低下するが、製品の空隙率は向上し、熱処理が可能になる。

一般に、低圧鋳造は高圧鋳造と重力鋳造の長所のバランスをとったものである。

メリットとデメリットの比較

の強さだ。 アルミニウム合金 は、原材料の違いによって大きく異なることがある。一方、ダイカスト製品は高圧で成形されるため、密度と強度が高い。例えば、A380ダイカスト製品の強度は360MPa、伸びはわずか3.7%です。

一般的に重力鋳造製品はダイカスト製品に比べ強度が低い。例えば、ZL101Aは熱処理後の強度は310MPaですが、伸びは5～6%です。また、ZL201aやZL204aのように、強度が380MPaを超える材料もあります。

製造工程を選択する場合、製品の肉厚が主な検討事項となる。高圧鋳造は非常に効率的なプロセスであり、製造プロセスと製品の性能が要件を満たす限り、第一の選択肢となるはずです。しかし、製品の肉厚が8mmを超える場合、高圧鋳造では内部気孔のために所望の強度要件を満たさない可能性があり、その場合は重力鋳造または低圧鋳造を検討することができる。