ダイカストプロセスは、あらゆる産業で一般的な標準的な製造技術です。このダイカスト加工は、複雑な形状や構造によって、その方法や技術が異なる場合があります。
このガイドでは、ダイカスト成形プロセスに関する基礎知識、その種類、用途、および長所と短所について解説します。.
ダイカストとは何か？
ダイカストは、溶融金属を高圧下で金型キャビティに押し込む金属鋳造の一種です。精密金型メーカーは、硬化鋼製の2つの金型――カバー金型（固定型）とエジェクタ金型（可動型）――を機械加工します。これらは射出成形金型と同様に機能し、パーティングラインに沿って金型キャビティを形成します。 ダイカスト製品の大部分は、亜鉛、銅、アルミニウム、マグネシウム、鉛、ピューター、スズ系合金などの非鉄金属で構成されています。メーカーは、特定の合金の融点や化学的特性に応じて、ホットチャンバー式またはコールドチャンバー式の成形機を採用しています。.
ダイカストプロセス
標準的な高圧ダイカスト成形プロセスは、高い寸法精度と優れた表面仕上げを確保するために、以下の4つの基本的な工程から構成されています：
1. ダイの準備と潤滑： 各サイクル開始前に、金型のキャビティを洗浄し、離型剤を噴霧します。次のような高性能潤滑剤を塗布し、 AMINO ダイカスト離型剤 金型の温度を適切に制御し、溶融金属が鋼製金型に付着するのを防ぎ、表面欠陥のないスムーズな離型を可能にします。.
2. 注入および急速充填： 原料金属は、保持炉またはるつぼで溶融されます。油圧式または空圧式のプランジャーが、計量された溶融金属をランナーシステムを通じて、通常10～175 MPa（1,500～25,400 psi）の高圧で密閉された金型キャビティに押し込みます。 この高速射出により、凝固が始まる前に薄肉部や複雑な形状の箇所が急速に充填され、表面の欠陥や充填不良が防止されます。.
3. 固化および排出（離型）： 水冷式金型内で液体金属が急速に冷却・凝固する間、高圧が維持されます。凝固が完了すると、金型の両半身が分離します。エジェクタプレートの駆動により、可動側のエジェクタ金型に配置された均一なエジェクタピンが、硬化済みの鋳造品をキャビティから押し出し、脱型工程が完了します。.
4. トリミングと仕上げ： 脱型後、二次加工工程において、スプルー、ランナー、ゲート、バリなどの金属くずを、有用な部品から取り除きます。通常、この工程は専用のトリミング金型やドレッシング金型を用いて行われます。最終的な寸法仕様を満たすために、切断、研削、穴あけ、研磨などの追加の二次加工が施される場合もあります。.
最後に、完成した部品は品質検査を受け、構造上の健全性を確認するとともに、収縮孔、コールドシャット、ガス閉じ込めなどの一般的な鋳造欠陥の有無を検査します。.
ダイカストプロセスの種類
ダイカスト技術の種類は、投資と生産コストによって異なります。どのダイカスト事業者も、多様なダイカスト技術を採用しています。以下では、最も一般的なダイカスト鋳造の種類について説明します。
ホットチャンバー・ダイカスト・プロセス
ホットチャンバーダイカスト法（グースネック式とも呼ばれる）では、射出機構が、付属の保持炉内の溶融金属のプールに直接浸漬されています。サイクルの開始時、ピストンが後退し、溶融金属がグースネックチャンバーに流れ込みます。.
空圧式または油圧式のプランジャーが、グースネックから金属を押し出し、金型のキャビティ内に送り込みます。この手法により、高い生産速度（最大毎分15サイクル）と容易な自動化が実現します。 しかし、この方法は亜鉛、スズ、鉛などの低融点合金に限定されます。アルミニウムのような高融点金属を使用すると、浸漬された鋼製のプランジャーやグースネックの部品を腐食・溶解させてしまうためです。.
申し込み
ホットチャンバーダイカストは、亜鉛製ファスナー、歯車、電子コネクタ、自動車用ドアハンドル、ロックハウジング、装飾用金具など、中小サイズの精密部品の大量生産に最適です。.
コールド・チャンバー・ダイカスト製法
コールドチャンバーダイカスト法では、金属は独立した専用炉で溶融されます。自動取鍋または作業員が、正確な量の溶融金属を、加熱されていないショットスリーブ（射出シリンダー）に移します。その後、油圧式または機械式のプランジャーが、圧力をかけて金属を金型キャビティに押し込みます。.
毎回の鋳造の前に、溶融金属をコールドチャンバーに手動または自動で移送する必要があるため、サイクル時間はホットチャンバー式鋳造機よりも若干長くなります。.
コールドチャンバー式ダイカスト機には、縦型と横型の両方のタイプがあります。縦型機は一般的にコンパクトな設計であるのに対し、横型機はさまざまなトン数クラスにおいて業界標準となっています。.
アプリケーション
コールドチャンバーダイカストでは、射出機構と溶湯が分離されているため、アルミニウム、マグネシウム、銅・真鍮など、融点の高い合金に最適な成形法となっています。代表的な用途としては、自動車用エンジンブロック、トランスミッションケース、電子機器の筐体、電動工具のケーシング、および携帯型機器の構造部品などが挙げられます。.
低圧ダイカスト・プロセス
高圧ダイカストと同様に、作業者は金型の両半身を固定プラテンと可動プラテンに取り付けますが、機械は垂直方向に設置されています。溶融金属を収容した気密性の保持炉は、固定プラテンの真下に設置されています。.
炉槽に低圧の空気（通常は最大1バール、または20～100 kPa）を吹き込むことで、溶融金属（通常はアルミニウムまたはマグネシウム）が垂直のライザー管を通って上方へ押し上げられ、上部の鋳型室へと流入する。 永久鋼製金型が最も一般的ですが、特殊な低圧設備では砂型も使用可能です。.
上向きの層流が重力に逆らって下から上へと鋳型内を満たし、乱流を最小限に抑えます。部品が凝固するまで圧力を維持することで、ライザー管からの連続的な供給が可能となり、体積収縮を補い、内部の空隙の発生を防ぎます。.
アプリケーション
自動車業界では、車輪、サスペンションアーム、および最高レベルの密度と熱処理能力が求められる重要なエンジン部品など、高強度の構造用アルミニウム部品の製造において、低圧ダイカストに大きく依存しています。.
真空ダイカストプロセス
真空ダイカストは、従来の高圧ダイカストの高度なバリエーションです。 真空ポンプにより、射出前および射出中に、密閉された金型キャビティ内の空気やガスが排出されます。この技術は、真空補助高圧ダイカスト（VHPDC）とも呼ばれ、空気の閉じ込めによって生じるガス孔を排除するために特別に設計されています。.
内部の気孔率を大幅に低減することで、真空ダイカスト法で製造された部品は、その後の熱処理や溶接を行っても、表面にブリースターが生じることがありません。.
アプリケーション
真空ダイカストは、自動車のシャーシ構造、航空宇宙部品、防衛装備、船舶用ハードウェア、高負荷の産業用アセンブリなど、高い構造的完全性と気密性が求められる分野で広く利用されています。.
スクイズ・ダイカスト製法
スクイーズ鋳造は、従来の鋳造プロセスと鍛造プロセスの利点を兼ね備えています。溶融金属を低速で開放型金型に注入し、金型が閉じられると同時に超高压の油圧を加え、金属を凝固させます。これにより、ガス孔や収縮孔がすべて排除され、卓越した機械的特性と微細な結晶粒構造が得られます。.
申し込み
スクイーズ鋳造は、自動車用コントロールアーム、ピストン、アルミホイール、軍用迫撃砲弾、および重荷重用ブラケットなど、高応力・厚肉アルミニウムおよびマグネシウム部品の製造において、商業的に成功を収めています。.
セミ・ソリッド・ダイカスト・プロセス
半固体金属鋳造（SSM）、あるいはチクソフォーミングは、ダイカストのニアネットシェイプ加工の一種であり、金属を液相線と固相線の温度範囲内の半固体状態で加工するものです。 このプロセスは、チクソトロピー（粘弾性）という流体挙動を利用している。すなわち、半固体のスラリーは射出時にせん断を受けると液体のように流れるが、静止状態になると粘度が増し、安定する。.
この層流で乱流のない充填により、空気の混入を防ぎ、金型への熱衝撃を軽減し、収縮を最小限に抑えた高密度で高強度の鋳造品を製造します。.
申し込み
半固体鋳造は、アルミニウム、マグネシウム、銅合金を用いた重要なハイエンド用途に指定されています。代表的な部品としては、航空宇宙用構造部品、医療機器の筐体、防衛用部品、エンジンマウント、エアマニホールド、圧力封じ込めバルブなどが挙げられます。.
重力ダイカストと圧力ダイカストの比較
重力ダイカスト（GDC）と加圧ダイカスト（PDC）はいずれも、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、銅などの非鉄合金を成形するために、繰り返し使用可能な金属金型（ダイ）を利用しています。両者の主な違いは、溶融金属が金型のキャビティに流入し、充填される方法にあります。.
重力鋳造では、溶融金属を（取鍋を用いて）上から注ぎ込み、重力の力のみによって下から上へと金型を満たしていきます。 加圧ダイカストでは、プランジャーが極めて高い油圧（1,500～25,400 psi）を用いて溶融金属を金型キャビティ内に押し込み、凝固が完了するまでその圧力を維持します。これにより、サイクルタイムの短縮や薄肉化が可能になります。.