建築業界では、持続可能性、精度、耐久性、コスト効率など、常に進化し続ける分野を支援するために、新しい技術や材料が常に組み込まれています。亜鉛ダイカスト鋳造は、あまり注目されていませんが、世界に大きく貢献する決定的に重要な製造工程の一つです。 亜鉛ダイカスト しかし、多くの利点があるため、建築・建設業界での使用も明らかになりつつある。

この記事では、亜鉛ダイカスト鋳造についてさらに掘り下げ、建築業界における亜鉛ダイカスト鋳造アプリケーションの要件を満たし、その利点、他の製造方法と比較した長所と短所、亜鉛ダイカスト鋳造プロセスの将来について説明します。

亜鉛ダイカストとは？

亜鉛ダイカストは、溶融亜鉛を鋼鉄製の金型に高圧で押し込む精密製造プロセスです。金型が開き、凝固すると部品が排出され、非常に正確で繰り返し精巧な金属部品が製造されます。

ザマック3、ザマック5、ZA-8は、強度、流動性、耐食性、寸法安定性に優れ、ダイカスト鋳造に使用される亜鉛合金です。亜鉛の特性は、複雑な形状の小型から中型の金属部品の製造に最適です。

なぜ亜鉛ダイカストなのか？

建築業界がイメージする材料や部品は、丈夫で耐久性があり、手頃な価格で、美観に優れていなければなりません。亜鉛ダイカストがこれらの基準を満たす方法はたくさんあります：

1.構造的信頼性：

引張強さと延性は、亜鉛合金が建築の耐荷重や高精度の用途に使用するのに良いバランスを提供する。

2.設計の柔軟性：

最小限の機械加工で、あるいは機械加工なしで、薄肉や微細なディテールを含む複雑な形状を製造することができる。

3.耐食性：

これらの亜鉛部品は環境劣化から自然に保護され、内装だけでなく外装の建築部品にも適している。

4.表面仕上げの品質：

亜鉛ダイカストの表面仕上げは滑らかで、そのままでも、後処理がほとんど必要なく、塗装やコーティング、メッキがよく接着します。

5.経済的実行可能性

亜鉛は融点が約420℃と低いため、エネルギー消費量が少なく、金型も長持ちするため、単価を抑えて大量生産ができる。

建築業界における亜鉛ダイカストの歴史

初期の始まり

ジンダイカストは、その低融点と完璧な流動性がダイカストプロセスに最適な素材であることから、20世紀初頭から存在していた。このダイカスト技術が最初に発見された産業は、自動車や電子製品の前身であったが、1900年代半ばには、亜鉛が建築産業で使用するのに適した材料であることが認識され始めた。

20世紀半ば

1940年代から1950年代にかけて、ドア金物、窓ロック、換気システムなどの亜鉛ダイカスト製部品が住宅や商業施設に普及した。亜鉛の腐食しやすい性質と強度は、屋外での建築用途に最適でした。

20世紀後半

1970年代から1980年代にかけて、亜鉛ダイカストは機能性だけでなく装飾性も兼ね備えた建築部材として広く使われていた。リサイクル可能で費用対効果の高い製品は、持続可能な建築材料のトレンドに適していた。ダイカストマシンの進歩により、ダイカストはより速く、より精密に製造されるようになった。

21世紀

亜鉛ダイカストは、今日の近代建築で必要とされています。3Dプリンターや自動化された機械などにより生産性が向上し、建築部品はよりカスタマイズされた環境に優しいものとなっています。亜鉛は、ヨーロッパの一般的な有害金属ではなく、強度と耐久性に優れ、持続可能であるため、金物、屋根、排水、換気システムに広く使用されています。

亜鉛が理想的なダイカストの特性

亜鉛ダイカストの工業的レベルに入る前に、なぜこのような素材がダイカストに選ばれるのかを知る必要がある：

1. 融点が低い（～420℃）： エネルギー消費を削減し、生産サイクルを加速し、工具寿命を延ばす。
2. 高い流動性： 薄い壁や細かい形状の鋳造が可能。
3. 優れた強さ： 嵩張ることなく、圧倒的な強度対重量の食いつき比を実現。
4. 表面仕上げ： 優れた表面仕上げは、後処理の必要性を減らし、メッキや塗装を可能にします。
5. 亜鉛の長寿： 亜鉛は腐食しないので、製品は長持ちする。
6. 環境に優しい： 亜鉛は100%リサイクルが可能で、循環型モノづくりをサポートしています。

亜鉛ダイカストプロセス：ステップバイステップ

製造業者、技術者、学生が、この高性能な製造方法がどのように機能するかを理解したいのであれば、ステップ・バイ・ステップのプロセスを理解することが重要です。亜鉛ダイカスト鋳造の各工程の完全なステップ・バイ・ステップの説明は以下の通りです。

ステップ1：金型の設計と製作

目的 最終製品の形状を決める精密な工具（金型）を製造するために使用される。

• CADモデリング：  まず、コンピュータ支援設計（CAD）ソフトウェアを使用して、エンジニアがコンポーネントを3Dで設計する。
• 工具製作： 設計によれば、鋼鉄で作られた金型（ダイ）は、カバーとエジェクター・ダイの2つの半分が加工される。
• 冷却と排出チャンネル： ランナー、ベント、冷却ライン、そしてエジェクションピンは、メタルフローと部品除去に関係する金型の一部である。

注：  焼き入れされた工具鋼が金型を作り、その金型が摩耗して数十万から数百万の部品が作られる。

2.亜鉛合金の準備

目的 亜鉛合金の組成と温度が適正かどうかをチェックする。

• 亜鉛合金の選択： ザマック3、ザマック5、ZA8用の一般的な合金は、それぞれ強度、流動性、耐食性で選択される。
• 溶ける： 亜鉛は約380～420℃の炉で溶かされる。
• 温度モニタリング： 合金が安定した温度に保たれていなければ、品質を維持できず、欠陥が発生する。

ステップ3：ダイカストマシンのセットアップ

目的 迅速で正確な作業のために、マシンの準備はできている。

亜鉛ダイカストマシンの種類は主に2つある：

1. ホットチャンバー機（亜鉛用として最も一般的）

• さらに、射出システムは溶融亜鉛の中に沈められる。
• 亜鉛は融点が低いため、より速く、よりエネルギー効率が高い。

2. コールド・チェンバー・マシン

• 熱は出て行き、溶けた金属の入った別のチャンバーに注がれる。
• アルミニウムやマグネシウムのような金属に典型的だ。

亜鉛ダイカスト鋳造の一般的な選択肢は、スピードと簡便性の点からホットチャンバーである。

ステップ4：射出（金型への充填）

目的 金型キャビティに溶融亜鉛を高圧で充填するために使用される。

• クランピング： リークを防ぐため、ダイハーフは強い力でクランプされる。
• 注射をする： 溶融亜鉛はプランジャーによって（1,500～25,000psiの圧力で）ダイキャビティに押し込まれる。
• 充填時間： 空洞を充填するのに数ミリ秒を要するため、精度が高く、空隙が少ない。

結果 溶融亜鉛をこのような複雑なディテールで成形すると、正確な型形状になる。

ステップ5：冷却と固化

目的 溶融時に亜鉛が固体部品になるようにする。

• 冷却時間：  通常、部品のサイズと肉厚に応じて1～10秒である。
• 内部冷却： 凝固は金型内の水路によって助けられる。
• 熱管理： 適切に冷却することで、収縮、反り、内部応力を避けることができる。

この工程は、部品が均一に硬化し、寸法が維持されていることを確認するためである。

ステップ6：ダイ・オープニングとエジェクション

目的 これにより、鋳造部品を金型から安全に取り出すことができる。

• ダイが開く： 部品が冷えた後、部品は2つに分かれる。
• 排出ピン： 凝固した鋳物をダイキャビティから機械的に押し出す。
• 自動除去：  非常に大量の作業を行う場合、部品の回収はロボットやコンベアで行うことができる。

スムーズでない排出は、部品や金型を損傷する可能性があるため、タイミングと金型設計が重要である。

ステップ7：トリミングとデフラッシング

目的 鋳造による余分な材料（フラッシュ）がないことを確認する。

フラッシュ ダイのパーティングラインやベントに漏れる薄い性質の余分な金属。

トリミングの方法：

• 機械剪断
• 振動タンブリング
• CNC加工による厳しい公差

自動プレストリミング： 一貫性を保つため、大ロットやスピードによく使われる。

最終的な部品は、寸法仕様と美的基準を満たすものでなければならない。

ステップ8：表面仕上げ（オプション）

目的 そのため、外観や耐食性、機能を向上させることができる。

仕上げの種類：

• 研磨またはバフ研磨
• 粉体塗装または塗装
• 電気メッキ（クロム、ニッケル、真鍮）
• 陽極酸化処理（合金適合性）
• テクスチャリングまたは彫刻

亜鉛ダイカストの仕上げは、鋳物の表面が滑らかであるため、特に適している。

ステップ9：品質管理と検査

目的 これは、部品が要求される美的・技術的品質をすべて満たしていることを保証するためである。

• 寸法チェック： ノギス、マイクロメーター、座標測定機（CMM）を使用。
• 表面検査： 気孔、ひび割れ、変色などの欠陥が目視でチェックされる。
• パフォーマンステスト： 強度、耐食性、応力試験などである。

亜鉛ダイカストの応用建築産業

亜鉛ダイカストには、使用される部品を製造する上で様々な利点があるため、建築・建設用途では亜鉛ダイカストの役割は努力を惜しみません。しかし、これらの部品は、その強度、耐久性、美的魅力によって価格が決まるのが一般的で、機能で評価される部品もあれば、外観で評価される部品もあります。ここでは、亜鉛ダイカストが建設業で採用されている主な分野を紹介します：

1.建築金物

ドアハンドル、窓ロック、ヒンジ、ラッチ、ブラケットなどの建築金物から拡散した亜鉛ダイカストは、建築金物の最も典型的な種類の一つです。住宅や商業ビルにとって、これらの部品は機能性と美観の面で非常に重要です。亜鉛は精密で複雑な形状を作ることができるため、製造業者は複雑なデザインを作ることができ、装飾的な金物には最適です。さらに、亜鉛の耐食性は、これらの部品が屋外の過酷な条件下でもその寿命を全うすることを保証します。

建築用途での利点：

• 高い強度対重量比
• 仕上げが容易（メッキ、塗装）
• 耐食性による長寿命

2.建築用金具およびファスナー

建築に欠かせない金具やファスナーも亜鉛ダイカストで製造されている。ネジ、ボルト、ナット、クリップなどです。亜鉛は天然の錆や腐食に強いため、屋外や屋内の用途では当然の選択です。亜鉛ダイカスト製ファスナーは、壁、窓、屋根の部材を固定する際に信頼できる部品であり、建設現場での取り扱いも簡単です。

主なメリット

• 優れた耐食性（屋外用）
• 複雑な形状に対する良好な流動性
• 大量生産で経済的

3.排水システム

亜鉛ダイカストは、建築業界では、樋、雨どい、排水口カバーなどの排水システムの製造に使用されることがあります。亜鉛は耐水腐食性に優れ、時間が経っても形状を維持するため、このような用途に適した素材です。亜鉛の強度とダイカストの精度はともに、排水システムの稼動に必要な鋳造部品にぴったりとフィットし、効率的な水流管理につながります。

なぜ亜鉛が効くのか？

• 湿潤環境での耐食性
• 長持ちする耐久性
• 複雑なデザインを生み出すデザイン能力の詳細

4.屋根と換気部材

屋根のフラッシング、換気口カバー、排水管など、屋根や換気のための部品も亜鉛で製造されています。ジンクは自然な耐候性を持ち、さまざまな環境条件に耐えることができるため、雨や風、気温の変化にさらされやすい外部に使用される建築部品などに最適です。ほとんどの場合、これらの部品は建築物に完全に組み込まれるように設計される必要があり、鋳造プロセスで可能になる精度は一般的にかなりのものです。

屋根材に使われる理由

• 耐候性による長期性能
• 長期的な維持能力
• 審美的な多様性に基づいて、機能的で装飾的な作品が可能である。

5.エネルギー効率の高い持続可能な建築ソリューション

エネルギー効率の高い建築がますます注目される中、亜鉛ダイカストはその一翼を担っています。また、ジンクはリサイクル性に優れているため、メーカーはスクラップやその他の余分な材料をリサイクルすることができ、廃棄物を防ぎ、バージン材料の必要性を減らすことができます。さらに、ジンクは耐久性に優れた素材であるため、すべての部品が長持ちし、交換やメンテナンスが必要になる可能性が低くなります。

サステナビリティの利点：

• 亜鉛は100%リサイクル可能なため環境への影響が少なく、寿命も長い。
• 金属が完全に蒸発するため、他の金属に比べてエネルギー効率の高い製造プロセス。

6.建物の装飾部品

亜鉛ダイカスト鋳造は、メダリオン、装飾品、家具用金具、特注建築デザインなど、その他の機能的金具や装飾部品も生産しています。これらの部品は、強度や実用性に加え、建物の内外装を引き立てることがよくあります。鋳造プロセスにより、設計者は、使用に耐える非常に詳細で視覚的に魅力的な製品を設計することができます。

美しさと機能性：

• カスタム形状に対応する設計の柔軟性
• 耐久性に優れ、屋内外での使用に適している。
• そのため、建築様式に合わせてメッキや塗装で仕上げることも、加工業者に引き渡すことも容易である。

亜鉛ダイカスト鋳造の他の方法に対する利点

したがって、この比較は、亜鉛ダイカストが建物の小さな金属部品のための最良の選択肢であることが多い理由を説明します。

持続可能性と環境への影響

亜鉛のリサイクルは完全に可能です。しかし、亜鉛ダイカスト製品の90%以上は、材料特性を大幅に劣化させることなく、回収・再利用が可能です。実際、これはグリーンビルディングの実践やグリーン認証（LEEDやBREEAMなど）を目指す建設業界の世界的な傾向と一致しています。

また、亜鉛は融点が比較的低いため、アルミニウムや鉄鋼の生産に比べ、エネルギー消費を抑えながら効率的に鉱物資源を処理することができ、二酸化炭素排出量を削減することができる。

課題と考察

亜鉛ダイカストには多くの利点があるが、注意すべき欠点もいくつかある：

コンポーネントのサイズ制限： 小型から中型の部品は亜鉛ダイカストに最適です。非常に大きな部品の場合は、アルミニウムや他の材料の方が実用的かもしれません。

金型費用： スチール金型の最初のコストは、少量生産の場合、しばしば過大になることがある。

耐熱性： 融点が低く、高温用途には適さないため、亜鉛合金は環境によっては適さない。

とはいえ、これらの問題は、関連事例の利益に比べれば取るに足らないものだ。

将来の可能性とイノベーション

デジタル設計ツール、スマートビルディング、建設業界のモジュラー構造に合わせて、再現性が高くカスタマイズ可能な金属部品が必要とされています。このような進歩により、亜鉛ダイカスト鋳造はこのニーズに応えることができるようになりました。

• 3dプリント金型インサートによる金型製作時間とコストの削減に関連。
• シミュレーションに基づく金型設計： 品質向上と不良品削減。
• ハイブリッド素材： 亜鉛をポリマーやセラミックと組み合わせることで、性能が向上する。
• スマートビルディング スマートビルディング技術用の亜鉛ダイキャスト部品に埋め込まれたセンサーと電子機器。

さらに、プレハブ化、オフサイト化の流れは、亜鉛ダイカストの強みである大規模化に適した方向性である、 高精度製造.

結論

亜鉛ダイカストは、建築業界ではあまり活用されておらず、非常に価値のある技術です。そのため、強度、精度、美観、持続可能性のバランスが取れており、建築金物から電気筐体、装飾部品に至るまで、関心の高い無数の用途に適しています。古今東西、亜鉛ダイカストは重要な役割を果たしており、今日の建築設計や建設分野全般において、持続可能性と費用対効果の重要性が高まっていることを考慮すれば、亜鉛ダイカストが建築の将来においてさらに大きな役割を果たすことは間違いありません。品質や環境基準の面で妥協することなく、現代のあらゆる要求を満たすことができる亜鉛ダイカストは、建設業者、建築家、製造業者にとって賢い選択といえるでしょう。

よくあるご質問 

1.なぜ亜鉛はダイカストに適した金属なのか？

亜鉛がダイカストに最適な理由は、流動性に優れ、融点が低く、強度が高く、表面の仕上がりが良いからです。さらに、完全にリサイクル可能で、自然な耐食性を持ち、費用対効果に優れ、環境にも優しい。

2.亜鉛ダイカストはどのような産業で使用されていますか？

亜鉛ダイカストは、その精密さ、耐久性、耐食性から、自動車、電子機器、建設、家電産業で、トリム、ハウジング、コネクター、ハードウェアなどの部品製造に広く使用されています。

3.亜鉛ダイカスト部品はリサイクル可能ですか？

はい、亜鉛ダイカスト部品は100%リサイクル可能です。スクラップや不良品を再溶解し、品質を劣化させることなく再利用できるため、環境面でもコスト面でも有効です。