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ダイカスト製品の問題点と解決策 忘れたらアカン、ものづくり

忘れたらアカン、ものづくり のブログを書いている、マーシーです。

今日は、過去に取り扱った、ダイカスト製品の問題点と解決策について、
述べたいとおもいます。


■ダイカストの弱点
  近年アルミニウム合金、マグネシウム合金によるダイカストの生産量
が増大してきています。ただ、ダイカスト品は普通の鋳造品に比較すると、
強度やじん性に劣る短所があります。

鋳造材の中に残る巣や微細な気泡の存在が原因です。鋳物の巣は、溶けた
金属(溶湯)は周囲(型に接する部分)が最初に凝固して、内部が遅れて
凝固するために生じる凝固収縮により発生するもので、鋳造品に共通する
問題です。

  更に、ダイカストの場合は、微細な気泡が内部に残る現象が発生しま
す。これは、ダイカスト鋳造は金型との接触面での冷却が早いためと、
一気に溶湯を金型内に押し出し成型するため、元々金型内に存在する空気
を巻き込んだまま溶湯を送り込むことになります。
この空気が、溶湯の凝固の際に微細な気泡として内部に残ります。この気
泡は、ダイカスト品の強度やじん性を劣化させて、更には溶接性も阻害し
ます。

  加圧鋳造するダイカストの場合、残留する空気の体積は圧力により
減少しますが、気泡の無い鍛造品に比較すると、強度的にはかなり劣り
ます。

基本的な知識はこれで、ダイカスト技術入門


■アルミダイカスト品の強度改善
  ダイ力スト、特にアルミニウム合金の金型鋳造は、金属素形材の製造
法としては非常に生産性に優れた方法です。そのため自動車部晶を中心と
して着実に成長してきています。

  しかし、アルミダイ力ス卜品の用途をさらに拡大するには、鋳造材
特有の巣の発生と内部の微細な気泡が、強度やじん性を劣化させている
問題を解決しなければなりません。

  ただ、ダイカスト品は、すみずみまで圧力を上げて鋳造するのはかなり
高度な課題で簡単ではありません。単にアルミニウム合金の射出時の圧力を
増加させるだけでは不十分です。金型に接した材料は最初に冷却固化してし
まうので、ノズル部分から加圧しても、凝固する時点で溶湯全体にわたって
圧力を上げることが難しいのです。ダイカストのように複雑な造形では特に
難しいものがあります。

  その改善策として、主に二つの方法が提案されています。
第一の方法は金型内部や射出する溶湯中の空気をできるだけ排除すること
です。主に真空ダイカスト法という方法で対処されています。また、空気の
巻込みの少ないアルミニウムのホットチャンバー法も有効な対策として期待
されています。

  気泡対策のもう一つの方法として、空気の巻き込みが少ないように、金
型の下部から溶湯を注入した後に、付加的に全体や一部を加圧して、金型内
の全体の鋳造材料に高圧を加える方法です。この高圧鋳造のことをスクウィ
ーズキャスティング(Squeeze Casting)ともいいます。

  ところで、アルミニウム合金は合金の成分によっては、半凝固状態が作
れます。これは見かけはシャーベット状(固液共存状態)をしていますが、
これを鍛造的な鋳造を行なうことにより、高圧鋳造と同じようなじん性の高
い鋳造品が得られます。液体から固液共存状態にして鋳造する方法を半凝固
ダイカスト法(レオキャスト法)、固体から固液共存状態にして鋳造する方
法を半溶融ダイカスト法(チクソキャスト法)といいます。これらの高圧
鋳造方式では、金型は通常の型締め圧力以上の力が加わりますので、成形機
も金型もそれ自体を強化しなければなりません。









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