精度と"おいしい取り組み"を兼ね備えたダイカスト金型メーカー3選 >>
ダイカストとは、その技術力や生産性において金属加工業界で高く評価されている鋳造方法の一つです。精密に作られた金型の中にアルミニウムやマグネシウムといった非鉄金属の合金を高速・高圧で溶湯を充填し、瞬時に冷やし固めて製品を成形します。ダイカスト技術の適用範囲は幅広く、自動車、精密機械、家電製品、電動工具のボディーなど、様々な工業製品の部品製作に用いられている優れものです。
この鋳造方法で使用する金型を、ダイカスト金型と呼びます。
「ダイカスト金型」とは、「ダイカスト法」と呼ばれる鋳造方法で使用される金型のことです。ちなみに「鋳造」とは、加熱して液状化させた素材を金型に流し込む方法であり、「ダイカスト法」とは、鋳造法を発展させた方法です。
ダイカスト金型では、比較的融点が低い金属を使用します。例えばアルミや亜鉛、マグネシウム、真鍮などを加熱して液体化したものを金型に流し込む、という形になります。
ダイカスト金型は、固定盤に取り付ける「固定型」と、可動盤に取り付ける「可動型」の2つから成ります。この固定型と可動型の2つの型の間には非常に高い圧力で湯（融解したアルミなど）を注入しますが、間から吹き出さないように何百トンもの力をかけて押し付けあった状態にしておきます。その後、注入した湯が冷えて固まったら金型から成形物を取り出します。
この時、2つの型を押し合わせる力が弱い場合や金型に歪みがある状態だと、接合面に湯が入り込んでしまい、突起ができてしまうケースがあります。この突起を「バリ」と呼びますが、もしバリができてしまった場合は「バリ取り」を行う必要があるため、精度の高い金型を作ることが重要なポイントとなってきます。
上記でご紹介してきた通り、ダイカスト金型は「固定型」と「可動型」に分かれていますが、さらに「入れ子」と「主型」に分けられます（固定型の「入れ子」と「主型」、可動型の「入れ子」と「主型」）。
入れ子はものを形づくるものであり、HRC45〜50の硬度に優れた熱間工具鋼を使用します。硬度が必要であることから、加工作業の前後に焼き入れなどの熱処理を行う点が特徴です。また、主型は入れ子を固定するもので、HRC40前後の炭素鋼や鋳鉄などが使われています。
「重力鋳造」は湯を流し込んで成形物を製作する鋳造方法ですが、ダイカスト法と異なり圧力はかけません。それに対し、ダイカスト法は非常に高い圧力をかけるため、金型内の細かい部分まで湯を行き渡らせられます。この点から、重力鋳造と比較すると肉厚が薄く複雑な形状の成形物の製作が可能となります。肉厚が薄い成形物を作れると、成形物の軽量化という面でもメリットがあります。
ただし、ダイカスト法は数百度の湯に非常に高い圧力をかける必要があるため、ダイカスト金型は熱に強いこと・丈夫であることが求められます。そのため、金型を作る際には耐熱性や強度、粘りに優れた鉄をベースにした合金が使われます。
ダイカストを詳細に知るためには、ダイカストを構成する基本的な3要素を知らなければなりません。3要素とは、「ダイカストマシン」「ダイカスト金型」「合金材料」です。それぞれの特徴と役割について簡潔に説明しましょう。
ダイカストマシンは、ダイカスト金型を使用して鋳造するための機械装置です。金型を開閉する「型締装置」、金型内に溶けた金属を充填する「射出装置」、ダイカスト製品を金型から取り出すための「押出装置」で構成されています。
ダイカストマシンの特長は、高精度な製品を効率的かつ大量に生産できること。同じ金型を何度も使用して鋳造できることや、製品表面が滑らかに仕上がるため、後工程を省略できるのも利点です。マシンのタイプは、射出部と溶湯の保管路が分離された「コールドチャンバー」と、射出部と溶湯保管炉が一体となった「ホットチャンバー」の2種類があります。
ダイカスト金型は、溶かした金属を流し込んで成形するための鋳型そのものです。固定型と可動型で構成され、この2つを組み合わせて出来るキャビティ(空洞部)に溶湯を注入して鋳造を行います。ダイカスト金型のテクニカルな役割は2つ。1つは「製品形状の付与」。もう1つは「鋳造合金の熱抽出」です。ダイカスト金型の本体自体は、耐熱性や強度性の高い合金を材料として使用し、これをマシニングセンタなどの専用機械で設計に従い切削して製作、ダイカストマシンに設置して運用します。
ダイカストは、「非鉄金属」を鋳造しさまざまな形状に成形するための鋳造技術です。実際に使用される合金材料は、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、銅、チタンといったものですが、いずれも非鉄金属の合金です。とくに多く使用されているのは「アルミダイカスト」と「亜鉛ダイカスト」です。アルミダイカストは軽量ながら耐食性に優れ、経年による寸法変化も少ないため、自動車用部品に用いられています。亜鉛ダイカストは高い引張り強さ、耐衝撃性、高硬度が持ち味。その特性を活かして機械部品や装飾部品に用いられています。
ダイカスト金型の構造は、固定部と可動部をベースに、おも型、入子、中子といった主要部品や別部品で構成されています。構造的な特徴から見るダイカスト金型は、直彫り金型、入子型、共通おも型、ユニット入子の4つに分類されます。
ダイカスト金型の材料鋼には靭性良好で熱間強度も高い「SKD61」(汎用熱間工具鋼）が広く用いられているほか、そのSKD61を改良した「AUD61」(SKD61改)も使用されています。それぞれの特徴について分かりやすく解説しています。
ダイカスト製品の製作は不適切な方法で行うと、鋳巣、ヒケ、充てん不足、割れ・歪み、破断チル層、湯じわといった鋳造不良を発生させてしまう恐れがあります。どのような不良があるのか、原因と対策についてまとめてみました。
ダイカスト製品における鋳物設計は、構想設計・基本設計・製品設計・方案設計の4つに分類できます。いずれも製品の品質を左右する重要なプロセスです。各工程で検討される内容や効率化のポイントについて、それぞれ簡潔にレクチャーしています。
様々な不良欠陥を回避し、短納期・低コストでダイカスト製品を仕上げるには、流動解析を用いたシミュレーションが必須です。流動解析を行うと、湯流れと充填の過程を詳細に把握し、トラブルのない鋳造方法を事前に見出すことができます。
軽量かつ高耐久、加工性も良いアルミニウム合金や亜鉛合金を用いて製作されるダイカスト製品は、機械部品、装飾部品、航空部品など様々な分野で用いられています。特に多いのが自動車用部品です。
ダイカスト法と重力鋳造(一般的な鋳造法)は似て非なるもの。金型を使用する点は共通していますが、溶解金属の金型への流し込みの際に、圧力を使用するかしないかで対応が異なります。ダイカストは圧力を使用しますが、重力鋳造は圧力を使用しません。
ダイカスト金型を長く安全に使い続けるためには、メンテナンス・補修の知識も必要です。ダイカスト金型のメンテナンスの方法にはヒートチェックへの肉盛溶接や湯回り改良などがあります。メンテナンス前には設計データの有無の確認や、生産計画への配慮も必要です。
ダイカスト金型では減価償却を行うことができます。減価償却は業務に使用している設備や機械の購入費用を耐用年数に応じて分割して経費計上する会計制度です。ダイカスト金型の場合、減価償却期間は2～3年となります。
ダイカスト金型の費用は、注文内容や製作を依頼する業者、製法などによって変わります。費用を抑えるためには、設計から鋳造まで一貫対応しているなど、低コストでダイカスト金型を製造する取り組みを行っている業者への依頼が必要です。
ダイカスト金型の納期は、製作を依頼する業者の実力や製法、注文内容によって変わります。短納期をクリアするためには、社内一貫体制やソフトウェア、システムを導入しているなど、工期短縮への施策を実施している業者に依頼することです。
特注ダイガスト法は、普通ダイガスト法より高品質な製品を作れる特殊な工法です。真空ダイカスト法、無孔性ダイカスト法、局部加圧ダイカスト法、アンダーカット成形法、スクイズダイカスト‥など様々な種類があります。
高品質なダイガスト金型を安定的につくるためには、適切な冷却が行われなければなりません。ダイカスト金型には冷却管や冷却水穴といったパーツが取り付けられており、冷却水の供給と排水を行う冷却回路を構成しています。
ダイカスト金型には寿命がありますが、適正なメンテナンスを行うことにより寿命を延ばすことができます。ダイカスト金型の寿命の見極めは、ヒートクラックや型割れ・型モゲ、鋳巣など不良の発生状況をチェックすることによって可能です。
ダイカスト金型の製作費用を援助してもらえる「ものづくり補助金」という補助金制度があります。制度の適用を受けるためには、制度の目的や支援対象経費など、要件を満たさなければなりません。申請書の作り方も採択確率を左右するポイントです。
ダイカスト金型の製作にかかわる助成金制度についてもっと詳しく見る
ダイカスト法のメリットは、加工性がよく複雑な形状の製品を作れる、大量生産しやすい、寸法精度が良い、薄肉軽量化に貢献できること。一方デメリットには、切削加工に比べて強度性が低い、初期費用が高い、といったものがあります。
日本ダイカスト協会では、会員企業の方々へダイカストに関する情報発信や、交流会、講演会などを行い、ダイカストの未来を考えた取り組みを行っています。多くの企業が会員として入会しており、産業振興と国民経済の向上に役立つことが協会の目的です。
アルミダイカストは溶かしたアルミニウム合金に対し、高速かつ高い圧力をかけて金型に充填する鋳造方式です。技術者の技術力に依存せず一定の品質で大量の製品が仕上がることから、自動車の部品などに多く用いられています。
マグネシウムダイカストは、比重がアルミニウムの2/3、鉄の1/4と軽量なのが特徴です。構造用実用材料の中でも軽く、比強度や比剛性も高い点で優れています。切削抵抗もアルミニウムの1/2と加工のしやすさもあります。
亜鉛ダイカストはアルミダイカストに次いで生産量の多いダイカスト製品です。材料は亜鉛をベースにした亜鉛合金が用いられます。様々な分野で利用されている亜鉛ダイカストについてまとめました。
ダイカスト金型の展示会は日本国内はもちろん世界中で開催されています。展示会ではそれぞれの関連企業の最新技術や新商品が紹介されており、生産性をさらに向上させるさまざまなソリューションを知ることができる絶好の機会です。
ダイカストのインサート成形では、インサート品を装着した金型に溶かした非鉄金属を流し込んで成形します。瞬時に生産できるため、大量生産が可能。複雑な形状でも、丈夫で多機能な製品を高精度で生産できるメリットもあります。
亜鉛は水に溶けやすい性質を持っています。酸化されやすさを示すイオン化列では、亜鉛はアルミよりも大きいため、亜鉛ダイカストはアルミダイカストよりも錆びやすいのです。そのため表面加工を施して湿気の少ない風通しの良い場所で管理することで、錆を防止できます。
ダイカスト部品のバリとは、加工した際にできるギザギザした突起や出っ張りなどのことです。バリをそのままにするとダイカスト部品だけでなく、その他の部品に影響が出るほか作業中の怪我リスクもあります。ダイカスト部品にとって、バリは適切に除去しなくてはいけないものです。
ダイカスト金型を使った鋳造中に、焼き付きが生じてしまうことがあります。焼き付きが生じると製品の外観を損ねるほか、寸法精度にも影響がでてしまいます。焼き付きは金型が部分的に過熱されることで生じるため、適切な金型設計や鋳造条件の決定、離型剤の種類や塗布方法の見直しが必要です。
溶湯をセミソリッド状態にしてから鋳造するのがセミソリッドダイカストと呼ばれる工法で、レオキャスト法・チクソキャスト法といった種類があります。熱処理や溶接がしやすい、引け巣が少ないなどの特徴を持っています。
ダイカスト製品は丈夫であることに加え、軽い特徴を持っています。そのため、バッテリーや電装品が搭載されることで重くなりやすい電気自動車との相性が良いです。電気自動車で使われているダイカスト製品や、おさえておきたいポイントを紹介します。
溶接とは、融接、圧接、ろう接などの方法を用いて部材を接合する加工方法のことです。様々なものが溶接で加工されますが、アルミダイカストの溶接はとても難しいとされています。ただ、巣が発生しにくい鋳造法であれば不可能ではありません。
アルマイト処理によって耐食性や耐摩耗性を向上させることが可能です。また、着色ができるようになったり、絶縁性を持ったりするようになります。ただ、注意しておきたいポイントもあるので事前に確認しましょう。
鋳造には、ダイカストの他にも低圧鋳造などの選択肢があります。低圧鋳造とは、溶融金属を低圧・低速で金型に注入していく鋳造方法のことです。ダイカストより高気密な製品づくりができますが、時間がかかってしまうなどのデメリットもあります。
ダイカストには、コールドチャンバーやホットチャンバーといった種類があります。大きく異なるのが、ダイカストする際に加熱するのか、しないのかです。それぞれの特徴と対応できる素材、メリット・デメリットを紹介します。
ダイカストのコールドチャンバー・ホットチャンバーについてもっと詳しく見る
部品を大量生産したいと考えた際、ダイカスト以外に射出成形が選択肢に挙がります。射出成形とはどのような加工方法なのか、おさえておきたいメリットやデメリット、ダイカストとはどういった違いがあるかなどを確認しておきましょう。
ダイカストは金型に溶かした合金を流し込み、圧力をかけて製造する鋳造加工です。この製造方法の特徴によって、きわめて高い寸法精度を実現しています。寸法精度の高さを実現している理由に、金型の製造技術が向上したことがあります。金型に流し込む際に圧力をかけるため、緻密な金型をそのまま反映できるのです。
砂型鋳造は、ダイカストと同様に鋳造技術の一つです。ダイカストの場合は金属を使って金型を作るのに対し、砂型鋳造の場合は砂と添加剤を用いて鋳型を作ります。砂型鋳造は、ダイカストでは難しいほど大きなものの製造も可能です。
ダイカストは、複雑な形状の部品であっても高精度で生産可能です。ですが、金型の表面にヒビが生じるヒートチェックと呼ばれる現象が起こると高精度での生産ができません。リスクを確認するためにも試験が必要です。
ダイカスト鋳造とロストワックス鋳造は、よく比較される鋳造方法です。ロストワックス鋳造は、高い精度の鋳造が可能、技術者によって仕上がりが左右されるなど、メリットもデメリットもあります。使用できる素材やコストなど異なる点があるため、両方を比較して選択しましょう。
ダイカストとロストワックス鋳造の違いについてもっと詳しく見る
ダイカスト金型からダイカスト鋳造品を取り出すために用いられているのがエジェクタピン。正しく使うためには選び方にも注意が必要です。また用途に合わせて、選ぶべきエジェクタピンも異なります。種類も合わせて確認しておいてください。
ダイカスト金型に使用するエジェクタピンについてもっと詳しく見る
