中国におけるアルミダイカスト製造と設計のヒント

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アルミダイカスト中国のメーカーで、幅広い産業向けにサービスを提供しています。

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アルミダイカスト：そのプロセス、設計のヒント、多様なアプリケーションへの包括的なガイド

世界は、金属部品を作るための革新的で高度な技術へと急速に移行している。いくつかの産業では、精度の高い金属部品が求められています。さらに、さまざまな産業では、時間とお金が重視されます。そのため、アルミダイカストはこの分野で非常に重要な役割を果たしています。アルミダイカストは、シートメタルを必要な形状やデザインに変換する、高速で効率的かつ耐久性のあるプロセスです。そこでこの記事では、アルミダイカストについて詳しく説明します。これに加えて、プロセス、設計のヒント、適切な合金、利点、欠点、および市場で入手可能な表面仕上げオプションについても説明します。

アルミダイカストは効率的で経済的であり、耐久性のある形状や部品を幅広く提供しています。部品がダイカスト鋳造された後は、複雑な形状であっても極めて近い公差が得られるため、機械加工はほとんど必要ありません。アルミダイカストは、メッキや仕上げも簡単に行うことができます。アルミダイカストは寸法が安定し、耐熱性があります。

アルミダイカストをどのように定義しますか？

アルミダイカストは、シートメタルを必要な形状と形状に変換するためのユニークで一般的なプロセスです。このプロセスでは、溶融アルミニウム合金を金型に注入し、目的の金属部品を製造します。その後、鋼鉄製の金型またはダイが溶融アルミニウムを受け取ります。この工程は高圧下で行われます。金型は通常2つの部分から構成されています。これらは、最終製品の所望の形状を形成するために正確に機械加工されます。さらに、高い精度と効率を必要とするさまざまな産業で、幅広い用途があります。

アルミダイカストのステップ・バイ・ステップ

アルミダイカスト工程には、ダイカスト金型による未加工鋳造設計、後加工を含む仕上げ生産設計、および電気メッキ、電気泳動、塗装、陽極酸化、粉体塗装などの表面仕上げが含まれます。アルミダイカストは、さまざまな産業で応用されています。それでは、アルミダイカストの仕組みについて説明しましょう。ここでは、このプロセスで行われる各操作について完全に説明します。

1.金型設計

金型設計は、アルミダイカスト鋳造における第一のステップです。これには、金型またはダイの製造が含まれます。これらの金型によって、金属部品の最終的な形状や特徴が決定されます。金型設計には複数の工程があります。各工程について詳しく説明しましょう。

部品設計分析： 金属部品を作るためのツールを設計する前に、エンジニアはまず金属部品の寸法と特徴を分析しなければならない。そうすることで、潜在的な課題を特定することができる。さらに、最終的にはアルミダイカストの特性を高めることになります。この分析には、抜き勾配の角度、肉厚、ゲートとベントの位置のチェックが含まれる場合があります。
金型設計： 金属部品を分析した後、次のステップは金型設計である。ここでエンジニアは、金型製造のための詳細な計画を作成します。この計画には、キャビティ、中子、スライド、その他の機能など、さまざまな設計が含まれます。したがって、目的の部品を作るためには、これらの要素をすべて考慮に入れることが不可欠です。
素材の選択： 効果的な設計のほかに、金属部品や金型に適した材料を選ぶことも非常に重要です。アルミダイカストについて具体的に説明すると、金型やダイカストを作るために複数の材料を使用することができます。最も一般的な材料としては、高品質の工具鋼、すなわちH13やP20などが考えられます。これらは硬度、耐摩耗性、熱伝導性に優れています。

● 金型製造：板金部品と金型の設計が完了したら、次のステップに進みます。金型やダイの製作です。ここでは、高精度の機械加工技術を使うことができる。フライス加工やドリル加工、放電加工などが一般的です。また、徹底した検査と高い精度でこの工程を行います。

2.溶解と注入

金型が製造された直後、アルミダイカストの工程が始まる。作業者はアルミニウム合金の棒を炉に注入します。その後、炉内の高温により、棒材が溶融します。この温度は通常650℃～700℃（1200°F～1300°F）です。ダイカスト鋳造に使用されるアルミニウム合金の大部分に適合します。この直後、溶けたアルミニウムが射出システムに充填されます。射出システムは、プランジャーまたは油圧ピストンで構成されています。これは、溶融金属をダイキャビティに押し込むために高圧をかけます。これは非常に速いプロセスです。さらに、通常10～100m/s（30～300ft/s）の速度制限内で行われます。

3.冷却と凝固

ここで、溶けたアルミニウムが金型キャビティに入ります。その後、急速に冷えて固まり、金型やダイキャビティの特定の形状になります。さらに、冷却速度は最終製品の品質に大きな影響を与えます。つまり、冷却速度が速ければ速いほど、内部欠陥が発生しやすくなる。この欠陥には主に気孔が含まれる。一方、冷却速度が遅いと、巻き付きや歪みの原因となります。

そのため、アルミダイキャスト工程では、最適な冷却速度を提供するようにしてください。金型には冷却水路を設けることができます。これらのチャネルは、水または冷却剤の循環を制御します。そのため、最終的にはダイキャビティ内の温度分布を均一に保つことができます。こうして、金属部品に安定した品質を提供します。

4.退場

アルミダイカストマシンには通常、2つの半分があります。これらのハーフは、その内部にいくつかの分離を持っています。凝固したアルミニウム部品は、金型キャビティから排出されます。この排出を促進するのが、エジェクションピンとエジェクタープレートからなるエジェクションシステムです。エジェクションピンとエジェクタープレートは、部品をダイキャビティから押し出します。これは、金属部品を適切に排出するために非常に重要です。さもなければ、金属部品と金型の両方に損傷を与える可能性があります。さらに、エジェクターピンとエジェクタープレートは適切に設計されています。そのため、金属部品に損傷を与えることなく、スムーズかつ効率的に排出することができます。

5.トリミングと仕上げ

射出が効率的に行われれば、次の工程はアルミ部品のトリミングと仕上げです。これらの工程は、金属部品に最終的な外観を与えます。部品に付着している余分な材料、つまりフラッシュを除去するのです。これにより、金属部品の美的魅力が高まります。その上、効率も向上します。トリミング工程は手動または自動で行われる。トリムプレスやCNCマシニングセンターなど、複数の機器を使用します。

トリミングの後、金属部品は仕上げ加工を受ける。これには機械加工、研磨、コーティング、メッキなどが含まれます。これらの工程はすべて、金属部品の性能を向上させ、外観を洗練させます。これに加えて、仕上げ加工によって公差が厳しくなることもあります。そのため、最終的には表面品質が向上する。さらに、ニーズに応じて耐食性やその他の機能特性も提供します。

アルミニウムダイカストで使用されるさまざまなアルミニウム合金

ここに、さまざまな合金、その組成、多様な市場での用途を知るのに役立つ詳細な表がある。

合金	構成	プロパティ	アプリケーション
A380	アルミニウム（Al）：8.5-9.5%、ケイ素（Si）：2.5-3.5%、銅（Cu）：3.0～4.0%、鉄（Fe）：≦1.3%、マグネシウム（Mg）：≦0.1%、マンガン（Mn）：≦0.5%、亜鉛（Zn）：≦0.5%、チタン（Ti）：≦0.15%	– 優れた流動性と気密性 – 良好な機械的特性 – 優れた耐食性 – 複雑で薄肉の部品に最適	自動車部品（エンジンブロック、トランスミッションケース）、電子筐体、家電製品
A383	アルミニウム（Al）：8.5～9.5%、ケイ素（Si）：3.0～4.0%、銅（Cu）：≦0.1%、鉄（Fe）：≦1.3%、マグネシウム（Mg）：≦0.1%、マンガン（Mn）：≦0.5%、亜鉛（Zn）：0.1～0.5%、チタン（Ti）：≦0.15%	– A380より高い強度と硬度 – 良好な流動性と圧密性 – 優れた耐食性	自動車部品（ブラケット、ブラケット、ハウジング）、電気筐体、消費者製品
A360	アルミニウム（Al）：8.5～9.5%、ケイ素（Si）：0.7～1.3%、銅（Cu）：≦0.1%、鉄（Fe）：≦0.35%、マグネシウム（Mg）：≦0.1%、マンガン（Mn）：≦0.5%、亜鉛（Zn）：0.35～0.6%、チタン（Ti）：≦0.15%	– 高い強度と延性 – 優れた気密性 – 熱割れに対する優れた耐性	自動車部品（ブラケット、エンジン部品）、航空宇宙部品、電気コネクター
ADC12	アルミニウム（Al）：10.5-13.0%、ケイ素（Si）：0.3～0.6%、銅（Cu）：≦1.5%、鉄（Fe）：≦1.3%、マグネシウム（Mg）：≦0.3%、マンガン（Mn）：≦0.5%、亜鉛（Zn）：≦1.0%、チタン（Ti）：≦0.15%	– 優れた鋳造性と流動性 – 優れた強度と硬度 – 優れた耐食性	自動車部品（エンジンマウント、ブラケット、ホイール）、産業機械部品
A413	アルミニウム（Al）：11.0～13.0%、ケイ素（Si）：≦0.6%、銅（Cu）：≦0.1%、鉄（Fe）：≦0.5%、マグネシウム（Mg）：≦0.1%、マンガン（Mn）：≦0.35%、亜鉛（Zn）：≦1.0%、チタン（Ti）：≦0.15%	– 良好な鋳造性と流動性 – 高い強度と硬度 – 優れた耐食性	航空宇宙部品、自動車部品、消費者製品

アルミダイカストの効果的な設計のヒント

アルミニウムDI鋳造製造工程の全体的な効率を向上させるための効果的なヒントをいくつかご紹介します。

デザイン	説明	簡易図面
適切な合金を選ぶ	強度、耐食性、切削性を考慮して合金を選ぶ。
均一な厚みを保つ	均一な冷却と欠陥の減少のために、壁の厚さを2～5mmに保つ。
たっぷりの切り身を使う	角を丸くすることで、鋳造時のストレスを軽減し、流れを良くする。
機械加工の最小化	二次加工を減らすためにニアネットシェイプの設計を行う。
ドラフト角度の最適化	金型からの排出を容易にするため、片側1～2度の抜き勾配を含む。
部品の複雑さを最小限に抑える	設計を簡素化し、製造コストと不良を低減する。
鋭い角を避ける	応力の集中を防ぎ、流れを良くするために、エッジを丸くする。
均一冷却設計	反りや歪みを最小限に抑えるため、均一に冷却する。
薄い断面を選ぶ	薄い断面は、より速い冷却を促進し、材料の使用量を減らす。
シュリンクを考慮する	冷却時のアルミニウムの自然収縮を考慮して設計すること。
補強のためのリブの追加	強度が必要な部分はリブやガセットで補強する。
バランスの肉厚	欠陥や反りを防ぐため、厚みを一定に保つ。
特徴的なボスを組み込む	部品の取り付けや装着を容易にするためにボスを使用する。

アルミダイカストの長所とは？

アルミダイカストにはいくつかの利点があります。これらの利点について詳しく説明しましょう。

1.複雑な幾何学

アルミダイカストは、複雑な形状の部品を製造するための非常に効率的なプロセスです。作業全体を通して高い精度と一貫性が得られます。さらに、複雑な細部や薄い壁を持つ部品を扱う幅広い用途があります。

2.高い生産効率

アルミダイカストは高い生産性を提供します。大量生産を迅速に行うことができます。これには、後処理の必要性が少ない部品の製造も含まれます。さらに、その効率性は、生産リードタイムと全体的なコストを最小限に抑えるのに役立ちます。

3.軽量

アルミニウムは軽量である。この特性は、アプリケーションに最適です。このプロセスは、軽量化が重要な分野で広く使用されています。このような産業には、自動車や航空宇宙が含まれます。さらに、アルミダイキャスト部品は、優れた強度と耐久性を備えています。

4.優れた熱伝導性

アルミニウムは熱伝導性に優れています。そのため、放熱や熱管理が必要な複数の用途に最適な選択肢となっています。例えば、電子機器のヒートシンクなどである。これに加えて、エンジン部品も自動車用途で利用されています。

5.耐食性

アルミダイカストは、様々なアルミニウム合金と互換性があります。これらの合金は一般的に耐食性に優れています。そのため、ダイカスト部品の耐久性と寿命が最終的に向上します。さらに、特に屋外や腐食性の環境で使用される金属部品の製造に幅広い用途があります。

6.リサイクル性

の最大の特徴である。 アルミダイカスト製品は はリサイクル性に優れている。金属部品がスクラップや不良品になっても、簡単に溶かして製造工程で再利用できる。そのため、この持続可能性の側面から、アルミダイカストは環境に優しい製造オプションとなっています。

アルミダイカストの短所は何ですか？

アルミダイカストの欠点について詳しく説明しよう。

1.高い初期金型費用

複雑な部品とその形状はすべて特別な工具を必要とし、それには多額の初期費用がかかる。また、大量生産に対応する場合にも費用がかかる。これに加えて、初期投資は小規模または少量生産にも適している。

2.限られた素材オプション

アルミダイカストは一般的にアルミ合金に限定されます。そのため、他の鋳造法に比べて材料の選択肢が全体的に制限されます。さらに、アルミニウム合金は幅広い特性を持っています。そのため、さまざまな産業で特定の用途があります。

3.気孔率と欠陥

冷却速度が異なると、工程管理が不適切になる可能性があります。その結果、アルミダイカスト部品は収縮やその他の欠陥に悩まされることになります。そのため、このような問題を解決するには、追加の後処理工程が必要になります。これらの工程には機械加工や表面処理が含まれることもあり、製造コストが増加します。

4.寸法変化

ダイカスト鋳造では、部品間に寸法のばらつきが生じることがあります。一般に、寸法のばらつきにはさまざまな要因が関与しています。これらの要因には、収縮、熱膨張、収縮などがあります。このほか、公差が厳しい場合、追加の機械加工や二次加工が必要になることもあります。

5.設計上の制限

アルミダイカストはさまざまな設計上の柔軟性を提供しますが、特定の設計上の特徴には対応していません。鋭いコーナーやアンダーカットなどです。これらを満たすことは大きな課題です。これに加えて、金型の面でもさらなる配慮が必要です。

板金ダイカストの多様な用途

さまざまな産業で応用範囲が広い。詳しく説明しよう。

自動車産業： 主に自動車部門で使用され、ボディパネル、シャーシ部品、ブラケット、構造補強材などの部品を生産している。
航空宇宙と航空： 航空機部品の製造に広く使用されている。胴体パネル、翼のスキン、構造用リブ、内装品などである。
消費財： アルミダイカストは、キッチン用品、家庭用品、家電製品などの消費財の製造に広く使用されている。
医療機器： 医療分野では、機器筐体、機器パネル、トレイ、医療機器用部品の製造に広く使用されている。

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結論

結論として、アルミダイカストは複雑な部品に柔軟に対応できるため、現在人気が高まっている。アルミダイカストでは、溶かしたアルミ合金を金型のキャビティに注入します。その後、凝固させます。アルミニウム金属は、金型またはダイの形状に適合します。このプロセスには複数の利点があります。その上、この工程で製造された部品は、金属部品を炉で再び溶かすことで簡単にリサイクルできる。自動車、航空宇宙、医療、軍事防衛機器など、さまざまな産業で幅広い用途がある。