ダイカスト金型の総合ガイド

ダイカスト金型を理解することで、プロジェクトを大幅に簡素化し、時間とコストを節約できます。BOYI はダイカスト金型の製造と部品生産を専門とし、最高の結果を達成できるよう高品質のツールと専門家の指導を提供しています。

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ダイカスト金型の詳細と、ダイカスト金型が製造プロセスをどのように強化できるかについて、引き続きお読みください。当社の高品質金型の利点、種類、特徴を確認し、BOYI がカスタマイズされたソリューションと専門家のガイダンスでプロジェクトをどのようにサポートできるかをご覧ください。

ダイカスト金型とは何ですか?

簡単に言えば、ダイカスト金型とは、溶融金属を特定の形状に成形するために使用するツールです。パンを焼くときに使用する金型のようなものだと考えてください。ただし、生地の代わりに金属を使用します。金型は、通常「ダイ ハーフ」と呼ばれる 2 つの主要な半分で構成されています。これらの半分は、必要な部品の正確な形状を作成するために精密に設計されています。

アルミニウム、亜鉛、マグネシウムなどの溶融金属を高圧下で金型に注入すると、金型のキャビティの形状がすぐに形成されます。金属が冷却されて固まると、金型が開き、新しく形成された部品が取り出されます。このプロセスは高速かつ効率的で、精度も高いため、同一部品を大量に生産するのに最適です。

ダイカスト金型の主要コンポーネント

ダイカスト金型の全体的な概念は非常に単純ですが、それを実現させるために連携して機能するいくつかの重要なコンポーネントがあります。

• キャビティ：: 溶けた金属を成形します。
• ペース：: 内部機能を形成します。
• エジェクタピン: 冷却後、部品を取り外します。
• 冷却チャネル: 冷却を調整して欠陥を防止します。

ダイカスト金型はなぜそれほど重要なのでしょうか?

金型は、ダイカスト工程で最も重要な部分であると言っても過言ではありません。適切に設計された金型は、金属がスムーズに流れ、キャビティの隅々まで充填され、ひび割れや多孔性などの欠陥を生じさせることなく均一に冷却されることを保証します。実際、金型の品質は最終製品の品質に直接影響します。そのため、ダイカスト金型は通常、工程に伴う高圧や高温に耐えられる高品質の鋼またはその他の耐久性のある材料で作られています。

ダイカスト金型の種類

ダイカスト金型にはさまざまなタイプがあり、それぞれ異なる生産ニーズと部品の特性に合わせて設計されています。

パーマネントモールド

名前が示すように、これらの金型は複数の部品を製造するために何度も使用されます。通常、これらの金型は鋼鉄で作られており、長期間使用できるように設計されています。永久金型は、何千、何百万もの同一部品を製造する大量生産に最適です。

半永久型

これらの金型には、一定回数のサイクル後に交換できる部品が含まれています。半永久金型は、部品の設計がより複雑な場合や、品質を維持するために金型の部品を定期的に交換する必要がある場合によく使用されます。

ホットチャンバーダイ

ホット チャンバー ダイは、主に亜鉛、マグネシウム、一部の鉛合金などの低融点金属に使用される特殊なダイカスト モールドです。「ホット チャンバー」という用語は、金属を溶かするつぼが機械内部にあり、射出チャンバーに直接接続されていることを指します。この設計により、溶融金属を圧力下で射出チャンバーに直接供給できるため、熱損失が最小限に抑えられ、金属がスムーズに連続的に流れます。

コールドチャンバーダイ

一方、コールド チャンバー ダイは、アルミニウム、真鍮、銅などの高融点金属用に設計されています。名前が示すように、溶融金属を含むるつぼは射出チャンバーの外側にあり、金属はプランジャーまたはピストンを使用して移送されます。この設計により、これらの金属を溶かすために必要な高温を使用できますが、プロセスに余分な手順が追加されるため、ホット チャンバー ダイと比較してサイクル時間が遅くなる可能性があります。

試作金型

プロトタイプ金型は、初期段階のテストと開発に使用され、メーカーは本格的な生産を開始する前に設計コンセプトを検証し、潜在的な問題を特定することができます。これらの金型は通常、開発プロセスの段階に応じて、アルミニウムや木材などの柔らかく安価な材料で作られています。

ダイカスト金型の作り方は？

ダイキャスト金型の作成は、精度と専門知識を必要とする詳細なプロセスです。ダイキャスト金型の作成方法を理解するのに役立つステップバイステップのガイドを以下に示します。

1. 金型を設計する最初のステップは、最終的な金属部品の希望する形状と仕様に基づいて金型を設計することです。これには、CAD (コンピュータ支援設計) ソフトウェアを使用して部品の 3D モデルを作成することが含まれます。
2. 材料の選択ダイカスト金型は通常、鋳造プロセスに伴う高圧と高温に耐えられる硬化工具鋼で作られています。
3. パターンメイキング: CAD 設計からパターン、つまり部品の物理モデルが作成されます。このパターンは、金型製造プロセスのガイドとして機能します。
4. 金型キャビティの作成: 金型のキャビティは、パターンに基づいて金型材料に彫刻または機械加工されます。このキャビティが最終的な金属部品の形状になります。
5. 金型の組み立て: 金型は通常、2 つの半分に分割されて作られ、ぴったりと合うように精密に組み立てられます。これにより、溶融金属をキャビティに注入して、希望の形状を形成できます。
6. 冷却システムの統合: 溶融金属を迅速かつ効率的に冷却するために、金型に冷却システムが組み込まれています。
7. テストと改良: 金型は試作鋳造でテストされ、希望の仕様を満たす部品が製造されるかどうかが確認されます。試作鋳造の結果に基づいて、金型に必要な調整や改良が行われます。
8. 生産金型が完成すると、それを使用して数百、数千もの金属部品を非常に効率的かつコスト効率よく製造できるようになります。

ダイカスト金型はどのように機能するのでしょうか?

この ダイカスト プロセスは、金属を加熱して溶融することから始まります。次に、この溶融金属を高速で金型のキャビティに注入し、隅々まで充填して精度と細部まで仕上げます。金型が充填されると、金属は冷却されて固まり、金型の形状になります。十分に冷却されると、金型が開き、完成した部品が取り出されます。

手順を簡単に説明すると次のようになります。

1. 金属を溶かす金属は、多くの場合、電気炉または誘導加熱装置を使用して、融点まで加熱されます。
2. 金属を注入する油圧システムにより溶融金属が高圧で金型に注入され、金属がすべての領域に素早く充填されます。
3. 冷却して固める: 金属は金型内で冷却され、目的の形状に固まります。
4. 部品を取り出す: 冷却されると金型が開き、エジェクタピンが完成した部品を押し出します。

ダイカスト金型設計における重要な考慮事項

ダイカスト金型の設計は製造プロセスにおける重要なステップであり、最終製品の品質と生産効率の両方に影響を及ぼします。ダイカスト金型を設計する際には、次の点に留意する必要があります。

• 部品の形状: アンダーカットなどの特徴が最小限に抑えられていることを確認します。複雑な設計には高度なツールが必要になる場合があります。
• 抜き勾配角度: 排出を容易にするために、単純な部品の場合は 1 ～ 3 度のドラフト角度を使用し、複雑な形状の場合は最大 5 度のドラフト角度を使用します。
• 材料の選択大量生産の場合は工具鋼 (H13 または S7) を使用し、少量生産やプロトタイプの場合はアルミニウムを使用します。
• 冷却システムの設計: 0.5 ～ 1 インチ間隔の冷却チャネルを目指し、熱伝達を最適化してサイクル時間を短縮します。
• ゲートとランナーの設計: ゲートの幅を 0.5 ～ 0.75 インチに設計します。均一な充填を確実にするために、大きな部品には複数のゲートを使用します。
• 排出メカニズム: 排出時の損傷を防ぐために、4 ～ 6 インチ間隔で、ピンの直径が 0.125 ～ 0.25 インチの排出ピンを使用します。
• 公差と表面仕上げ: 目標許容誤差は ±0.005 インチ、表面仕上げは 125 ～ 250 µin Ra です。
• 金型のメンテナンス: 取り外し可能なインサートやコアを使用して修理が容易になるように設計し、ダウンタイムを短縮します。
• 生産量: コスト効率を高めるために、10,000 個を超える数量の設計を最適化します。数量が少ない場合は、よりシンプルな金型を検討します。
• 費用対効果収益性を維持するために、総金型コストを予測部品コストの 10 ～ 15% 以内に抑えることを目指します。

ダイカスト金型の一般的な問題

最高の金型を使用しても、ダイカスト プロセス中に課題が発生する場合があります。最も一般的な問題には次のようなものがあります。

1.点滅

これは、溶融金属がキャビティから漏れ出し、部品のエッジに沿って薄い不要な材料層を形成するときに発生します。これは、金型の 2 つの半分の間のフィットまたは位置合わせが不適切で、高圧下で金属がキャビティから漏れ出す場合に発生します。

原因：

• クランプ力不足
• 摩耗または損傷した金型表面
• ダイの半分の位置合わせ不良

ソリューション：

• 鋳造プロセス中にクランプ力を増加させ、金型の半分間の密閉性を確保します。
• 摩耗による隙間の発生を防ぐため、金型表面を定期的にメンテナンスおよび修理します。
• 金型セットアップ時の正確な位置合わせを保証します。

2. 気孔

多孔性とは、金属部品の内部に小さな空隙や空気ポケットが存在することを意味します。これらの空隙は、溶融金属にガスが閉じ込められた場合、または金属が急速に冷却されて金型への充填が不完全な場合に発生します。多孔性により、部品の構造的完全性が弱まり、強度と耐久性が低下する可能性があります。また、表面の傷など、美観上の問題を引き起こすこともあります。

原因：

• 溶融金属内に閉じ込められた空気またはガス
• 不均一な冷却または急速な凝固
• 金型設計の通気不良

ソリューション：

• 射出段階で閉じ込められた空気やガスを逃がすために金型の通気システムを改善します。
• 射出速度と冷却速度を制御して徐々に固化させます。
• 真空アシスト鋳造技術を使用して空気の閉じ込めを最小限に抑えます。

3. クラッキング

ひび割れは、部品が急激にまたは不均一に冷却されると発生し、応力が集中して最終製品に破損や亀裂が生じます。これは、応力が蓄積されやすい複雑な形状や鋭いエッジを持つ部品の場合に特に問題となります。

原因：

• 過度の冷却速度または不均一な温度分布
• 高応力領域における材料強度不足
• 複雑な形状に対する不適切な金型設計

ソリューション：

• 冷却チャネルの配置を最適化し、金型全体で一貫した冷却を確保します。
• 熱ストレスに耐えられる熱処理された高強度材料を使用しています。
• 特に複雑な部品や鋭利なエッジのある部品において、応力点を減らすために金型設計を改良します。

4. 収縮

収縮は金属が冷えて収縮するときに発生し、部品が金型から引き離されて、空隙、亀裂、または凹凸のある表面が残ります。この欠陥は、金型の材料が厚い部分で特によく見られます。厚い部分は薄い部分よりもゆっくりと冷えるためです。

原因：

• 部品全体の冷却速度が不均一
• セクションごとに厚さが異なる金型設計が不適切
• 凝固中の溶融金属の供給不足

ソリューション：

• 部品全体にわたって均一な厚さを確保するための金型を設計します。
• 厚い部分に冷却チャネルを追加して、冷却速度のバランスをとります。
• 凝固プロセス中に追加の溶融金属を供給するためにライザーまたはオーバーフローキャビティを使用します。

5. 表面欠陥（水疱や気泡）

気泡や気泡などの表面欠陥は、部品の表面のすぐ下にガスや不純物が閉じ込められると発生します。これは、金型の通気不良、溶融金属へのガスの閉じ込め、または金属自体の汚染によって発生することがあります。

原因：

• 金型設計における不十分な通気
• 汚染された溶融金属
• 合金中の過剰な水分や不純物

ソリューション：

• 金型内の通気システムを改善してガスを逃がします。
• 射出前に溶融金属が適切に洗浄され、脱ガスされていることを確認します。
• 生産環境の湿度レベルを制御して湿気を最小限に抑えます。

ダイカスト金型製造の見積もりはBOYIにお問い合わせください

良い 金型メーカー 設計段階では、部品の形状、材料の選択、生産量などの要素を考慮しながら、お客様と緊密に連携します。また、ダイカスト プロセスの効率を改善するための貴重な洞察も提供し、長期的には時間とコストを節約できます。

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