高圧ダイカスト（HPDC）は、複雑な金属部品を大量に製造するための一般的な産業プロセスです。しかし、いくつかの鋳造欠陥がプロセス内に現れる可能性があり、その結果、完成品の品質が損なわれます。このペーパーでは、HPDCの主要な製造上の欠陥、その原因、それらがどのように検出されるか、どのように避けることができるかの概要を説明します。これらの欠陥の知識とそれらへの対処を通じて、メーカーはダイキャスティングプロセスの運用と信頼性の容易さを改善します。
高圧とは何ですか（HPDC）
高圧（HPDC）の下でのダイキャスティングとは、高圧下で溶融金属が鋼のダイカビティに注入される金属鋳造プロセスのカテゴリを指します。ダイキャビティは、形作られ、金型エンクロージャーのように機能する2つの半分の硬化ツールスチールで作られています。溶融金属は通常、本質的に非鉄であり、たとえばアルミニウムまたは亜鉛であり、1500 psiから25400 psiの範囲の高い圧力で注入されます。この圧力は、溶融金属の蒸気圧を大きく上回っており、ダイキャビティが高速かつ適切に満たされ、その後セットが許可されていることを保証し、それにより、非常に良好な表面の品質と精度で最終製品形状と非常に類似したキャストコンポーネントを取得します。
ダイキャスティングのプロセス
ダイキャストのプロセスは、以下を含むさまざまな段階に分解できます。
ダイの準備：鋼のダイの製造には、ダイを洗浄および潤滑し、指定された温度に加熱することが含まれます。
融解と注入：合金インゴットは炉で充電および溶け、ダイキャスティングマシンのショットスリーブに保持されます。次に、プランジャーで圧力をかけて、液体金属をダイインサートに迅速に強制します。
冷却と固化：この液体金属をできるだけ早く冷却し、ダイブロックで固化します。これは、金型内の中空の空洞の形で事前に決定されます。
排出：時には、部品が冷却されて固化した後にダイの半分が開き、キャスト部分はエジェクターピンを使用して空洞から排出されます。
5. トリミングと仕上げ。生成された部分は、余分な金属（フラッシュ）から切断され、機械加工、表面処理、塗装などの他の二次仕上げプロセスにさらされます。
キャスティング欠陥とは何ですか？
プロセス高圧ダイカスト（HPDC）には、製造上の欠陥がないわけではありません。これは、プロセスの不十分な制御、ダイの設計、または使用されている材料の結果である可能性があります。 HPDCに関連するこれらの一般的な製造の欠陥のいくつかには、ガスの気孔率、収縮の多孔性、包含、コールドシャット、はんだ付け、水疱、およびフローマークが含まれます。これらの種類の欠陥は、多くの場合、機械的特性が低下し、表面仕上げが悪い、鋳造された部分の早期故障をもたらします。以下のセクションでは、これらの一般的なHPDC欠陥を詳細に詳しく説明し、メーカーが高品質のダイプストコンポーネントを生産できるようにするために、それらの原因と予防と検出の測定について説明します。
HPDCの製造上の欠陥の種類
ダイカストの製造における多孔性
気孔率は、ダイキャスト部分と呼ばれることが多いコンポーネント内に存在する小さな開口部または空間の存在の程度として説明されています。このようなボイドは、問題の構造の構造的な健全性を損なう可能性があり、それにより、手元のコンポーネントの強度とシーリング能力が低下します。主に、圧力ダイキャスト（PDC）技術で観察される多孔性欠陥の2つの形態があります。
ガス気孔率
それは、液体金属が注入されている間に液体金属に閉じ込められているときに発生します。その結果、丸いまたは球状空洞が形成されます。
通気口の設計と注入のパラメーターを最適化することにより、改善できます
また、湿気、グリース、オイルを使用せずにカビの表面を清潔で乾燥させたままにするのに役立ちます。
収縮気孔率
固化の過程で発生する金属の収縮により、スポンジ状の空洞として知られる不規則な形の空洞は一般に、特にキャストの厚いセクションについて現れます。
Gates and Risersシステムを改善し、冷却速度を調整することにより、これを減らすことができます。
シンクマークの問題に対処し、CAEを使用して熱バランスと均一な壁の厚さのためにダイプスト部を変更するときに収縮毛穴を避けることが不可欠です。
ダイカストの製造に含まれる包含
包含物は、DIE鋳造プロセス内に閉じ込められ、HPDCサイクル中に形成される外的材料です。これらの材料は、その性質に応じて金属および非金属の包含物として分類されます。
金属包含物
通常、酸化物、金属間合金、およびその他の金属で構成されています
溶融金属、ダイ潤滑剤、または機械のいずれかによって引き起こされる
溶融物の準備、ろ過、機械のメンテナンスがうまく行われた場合、金属包含物を避けることができます
非金属包着
これらには、セラミックダスト、砂、または外部材料が含まれる場合があります
一般的に、汚染された材料の使用、または無気力な管理のために出現します
非金属包含物は、原材料の品質保証とダイウォッシュアウトプロセスの清潔さによって回避できます
| 包含タイプ | 組成 | 源 | 予防方法 |
| メタリック | 酸化物、金属間、金属粒子 | 溶融金属、ダイコーティング、機械コンポーネント | 溶融物の準備、ろ過、機械のメンテナンス |
| 非金属 | セラミック粒子、砂、異物 | 汚染された原材料、不適切な取り扱い | 原材料の厳格な品質管理、きれいなダイキャスティング環境 |
ダイキャスティング製造でコールドシャット
コールドシャットは、ダイキャストパーツで直線的に発生する不連続性として観察されます。そこでは、ダイでの高圧の適用を伴うさまざまな金属ダイキャスティングプロセス中に、2つの流れが完全に結合しません。これらの障害は、HPDC製造に大きな問題をもたらし、製品の強度と鋳造製品の表面仕上げに悪影響を及ぼします。
コールドシャットの原因
ダイキャスティングでは、最も重要なコールドシャットフォーメーションは、相互に関連している多くの要因に起因する可能性があります。
溶融金属の温度は十分に高くなく、非常に速く固まります
噴射速度は十分に高くなく、間違った金属の流れを引き起こします
ゲーティングシステムは不足しているため、空洞が不均一に充填されます
通気口の配置が不十分なので、閉じ込められたエアポケットがあります
ダイキャビティには全体に均等な温度がありません
注入段階では、噴射圧力パラメーターが適切に設定されていませんでした
製品の品質への影響
コールドシャットの存在は、ダイカストコンポーネントのパフォーマンスに大きく影響します。
ダイキャスティング製造のフラッシュ
高圧ダイカストでのフラッシュ形成は、注入の段階でのダイの2つの半分の間に余分な金属オーバーフローの形で発生します。高圧ダイカストによって作られたダイキャスティングによく見られるこの欠陥は、次元に影響を与えるだけでなく、仕上げプロセスに余分なコストを負い、ダイ抵抗を短くします。
フラッシュフォーメーションの理由
ダイの表面が摩耗または損傷し、分割線に沿って正しく一致しない場合、これはしばしば、特に低いクランプ圧力でフラッシュの存在を引き起こす可能性があり、噴射圧力下でのダイの皿が生じることがあります。このシナリオは、注入圧力が非常に高いため、閉鎖システムが故障した場合、またはそれが反転線を侵害しているため、warpageの影響を受けると悪化します。ダイパーツが不十分に整列していること、使用中に傷が付いたダイキャビティの表面、およびダイインサートの硬化リブの不足など、いくつかの製造の欠点は、圧力をかけたときに過度の曲げにつながり、したがって悪化します。
フラッシュを最小化する方法
定期的なダイのメンテナンスと修理
適切なクランプ力を確保します
注入パラメーターの最適化
ダイデザインにフラッシュトラップを組み込む
ダイカストの製造におけるフローマーク
フローマークとは何ですか
フローマークは、特にゲート部分の近くおよび金属流量セクションの上にあるダイキャスティングの表面上の特定の波状またはらせんパターンで見ることができます。表面のこのような欠陥は、固化線に続く不均一なパターンを引き起こし、薄い壁の領域や注入点から遠く離れた領域で非常に顕著です。アルミニウム圧力では、これらの表面は一般に平行線を作成します。これは、表面仕上げの主要な欠点と寸法精度として機能します。
フローマークに寄与する要因
金属の温度の変動は、流れマークの形成における最も重要な要因の1つです。これらの場合、過熱による粘度の変化は、空洞がまだ溶融金属で満たされているが、流れと表面の不連続性をもたらします。特に薄い壁のセクションでは、注入速度のわずかな違いでさえ、金属が不規則に流れるようにすることにより、フローマークの現象を悪化させます。これは、次のような多くの側面にも関連しています。
空洞の効果的な充填に必要な範囲よりも低い金属温度
過度のせん断と結果の流れ乱流を引き起こすゲート速度
材料の流れに対する抵抗とプロセスの一般的な混乱につながる不十分な通気口
望ましくないフローパターンと固化につながる不均一なダイ冷却
壁の厚さの変化は、溶融金属の速度の急激な増加または減少を必要とする
金属の不均一な分散をもたらすゲートの効果的な位置
ブリスターは鋳造の製造を死にます
ダイプスト表面に見られる水ぶくれの欠陥は、鋳造後に発生する測地型の形状の表面欠陥です。流れのマークや多孔性とは対照的に、これらの欠陥は、熱処理、またはサービス、目に見える表面の歪み、および構造自体の弱点を引き起こす条件中に発生する可能性があります。
水疱の原因
ダイでブリスターの形成を鋳造すると、主に固化中の閉じ込められたガスから来ます。ガスポケットは、空洞に注入された金属の酸化から作成され、後で熱くなります。この段階では、鋳造凝固の容易さを支援することを目的とした潤滑剤もガスになります。死んだ化学的分解生成物の不十分な除去、空洞のダイポケットの湿気、ダイスプレーの過剰使用、および空洞を埋める間の金属の酸化はすべて、この欠陥を引き起こす主要な要因の1つです。これらの問題の発生は、通常、熱曝露中にガスの生成が増加し、さらに多孔度が増加するため、表面温度が上昇する場合に通常悪化します。
予防技術
この点で、ブリスターリスク管理には、適切なダイ温度と潤滑システム管理が必要です。制御されたカバレッジを備えた自動化されたダイスプレーシステムを使用すると、ダイ温度を管理しながら、ガス生成を超えて潤滑剤が均一に適用されます。表面洗浄とエンクロージャーのジオメトリ設計により強化されたキャビティ換気の維持に対処することにより、充填セクターの乱流とガスの閉じ込め効果が最小限に抑えられます。
誤って死んでキャスティング製造
カビの空洞の不完全な充填
ミスランまたはミスランの欠陥は、溶融金属によるダイキャビティの不完全な充填による欠陥として定義されます。このような欠陥は、欠落しているか、完全に形成されていない機能によって特徴付けられる部分で発生します。これらの鋳造欠陥は通常、薄いセクション鋳造物に限定されており、ダイヤの領域は、空洞全体が充填される前に金属がすでに固化している門から最も遠い門から遠く離れています。ミスラン効果は、部品の寸法の不正確さだけではありません。彼らはしばしば、鋳造の機械的特性と表面品質も台無しにします。
ミスランの救済策
誤った欠陥に対処することは、金属の流れと温度制御の焦点を絞った懸念を必要とする問題です。ダイと金属の温度は、アプリケーションに最適なプロセス範囲に保持する必要がありますが、ゲートの位置はフローパターンを強化するために適切に配置する必要があります。厄介な地域での通気性の増加と、噴射速度の速度が変更され、壁の厚さの変動が変化し、空洞の充填が十分に達成されるようになります。オーバーフォーの位置調整とプロセス中の制御は、鋳造プロセスのパフォーマンスを向上させ、高圧ダイの鋳造物の誤った欠陥を最小限に抑えるためにも実行されます。
鋳造の過程での製造欠陥に貢献する要因
高圧ダイ鋳造プロセス中の製造欠陥の形成は、さまざまな要素に起因する可能性があります。ただし、これらの要素を評価し、適切に対処することにより、ダイキャスティングメーカーは、欠陥を効果的に排除し、鋳物の一般的な品質を向上させることができます。 HPDCの製造欠陥に関連する重要な要因のいくつかについて、以下で説明します。
不適切なダイのデザイン
キャスティングダイの製造は、最終キャストの品質に関する限り非常に重要です。デザインされていないダイは、次のような多くの鋳造欠陥をもたらします。
ガスポリット：通気口や気孔率の設計が不十分なため、ガスが閉じ込められている場合。
Coldshuts：これらの欠陥の特定の原因は、通常、金属がゆっくりまたは流れが乱れている貧しいゲーティングシステムに関連しています。
ミスランナー：リザーズとゲートの設計が不十分です。
ダイ構成に関する誤動作を回避するために、生産者は次のことを行うことをお勧めします。
ゲーティングまたはランナーシステムの適切な設計を使用して、金属が効率的に流れて逃げることができるようにします。
また、ガスの脱出を可能にするために、射出成形が行われたときに、通気するための備品を作成する必要があります。
ダイデザインシミュレーションをダイのデザインに適用し、ダイの生産が始まる前に懸念のある領域をキャプチャします。
誤ったプロセスパラメーター
HPDCプロセスの成功は、正しいプロセスパラメーターの維持に大きく依存しています。最適な設定からの逸脱は、さまざまな製造上の欠陥をもたらす可能性があります。重要なプロセスパラメーターには以下が含まれます。
溶融温度：低すぎると、冷たく閉じられて誤って誤解する可能性があります。高すぎると、ガスの気孔率につながり、はんだ付けが死ぬ可能性があります。
噴射圧力と速度：圧力や速度が不十分な場合、不完全な充填と誤りが発生する可能性がありますが、過度の圧力はフラッシュとダイアウジを引き起こす可能性があります。
冷却速度：不均一または不十分な冷却は、気孔率と反りの収縮につながる可能性があります。
誤ったプロセスパラメーターによって引き起こされる欠陥を最小限に抑えるには、メーカーは次のようにする必要があります。
合金、パートジオメトリ、およびダイデザインに基づいて、最適なプロセス設定を確立および維持します。
センサーと自動システムを使用して、プロセスパラメーターを定期的に監視および制御します。
定期的な監査を実施し、一貫性を確保するために必要に応じてパラメーターを調整します。
金属の組成と品質
ダイキャスティング金属合金の組み合わせと品質は、産業欠陥の原因と多くの関係があります。ダイキャスティングに対する懸念のこれらの問題は、金属の組成と品質に関連するものです。
不純物：鋳造金属に存在する外来材料は、金属のコア、包有物、または貧弱な構造を形成する場合があります。
組成の変動：合金組成の極端な変化により、予測不可能な収縮特性が生じ、材料の内部流も変更される可能性があります。
水素含有量：ガスの多孔度は、溶融金属内の水素濃度の増加によって引き起こされる場合があります。
金属の組成と品質の問題を緩和するために、メーカーには次の手順が推奨されます。
認識された信頼できるソースから原材料を入手します。
受け取った材料の検査とその構成を介して、厳格な品質保証システムを設置します。
フラックスすることにより、脱着などの金属に溶融処理を塗布して、金属を精製し、水素含有量を変化させます。
ダイキャスティング機器の不十分なメンテナンス
ダイキャスティングマシンのタイムリーなケアは、高品質の鋳物の一貫した生産において非常に重要です。世話をしないと、次のような建物の欠陥が発生する可能性があります。
フラッシュ：摩耗しているダイの表面は、ダイの2つの半分の間にある金属が行くため、フラッシュを引き起こします。
はんだ付け：ダイは、潤滑やダイの冷却が不十分なため、液体の金属がダイ表面に貼り付ける場所ではんだ付けもあります。
寸法の不正確さ：部品の寸法は、コンポーネントの摩耗や不整合のために同じではない場合があります。
機器のメンテナンスに関連する欠陥の影響を排除または最小化するために、企業が次のことをお勧めします。
すべてのダイカスト機械の体系的な予防保守スケジュールを実行します。
コア、インサート、その他の摩耗部品の摩耗または損傷を熱心に確認し、必要に応じて修復作業を実行します。
はんだ付けや過度の損傷から保護するために、ダイサーフェスの内部および外部冷却と潤滑を制御します。
結論
結論として、気孔率、包含、コールドシャット、フラッシュ、フローマーク、水ぶくれ、および誤解など、高圧ダイカストの一般的な製造欠陥の理解と対処は、高品質の部品を生成するために重要です。不適切なダイの設計、誤ったプロセスパラメーター、金属の組成と品質の問題、およびダイキャスティング機器の不十分なメンテナンスなど、これらの欠陥の原因を特定することにより、メーカーはターゲットを絞った予防と制御の測定を実装できます。欠陥を最小化すると、製品の品質とパフォーマンスが向上するだけでなく、顧客満足度と忠誠心も向上させます。
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ダイキャスティング欠陥に関するFAQ
高圧ダイカストの最も一般的な欠陥は何ですか？
多孔性、コールドシャット、不完全、および水疱やフローマークなどの表面欠陥は、高圧ダイ鋳造の最も一般的な見事な欠陥です。これらの欠陥は、温度制御や健康などの鋳造プロセス以外のいくつかの要因や、十分な疲労なしに発生する可能性があります。
ダイキャスティングプロセスで気孔率の欠陥をどのように制御しますか？
DIE鋳造の多孔性欠陥は、DIEの適切な通気、一貫した溶融温度を維持し、噴射速度を制御することにより回避される可能性があります。さらに、右合金を使用する必要があり、乱流を金属に噴出する乱流を避けて、縁の増殖を削減する必要があります。
高圧ダイキャスティングでコールドシャットの背後にある理由は何ですか？
プロファイルを埋めるために使用される溶融金属ストリームが完全に結合されない場合、高圧ダイキャスティングでコールドシャットが観察されます。これは、溶融温度が低い、注入速度が低い、またはDIEの過度の冷却が原因で発生する可能性があります。
水疱や流れマークなどの表面欠陥は、鋳物にどのように影響しますか？
水疱や流れのマークなどの表面欠陥は、ダイ鋳造部品の美学だけでなく、その形状の精度と物理的特性にも影響します。これらの欠陥は、必要な品質を達成するために、追加の仕上げ（たとえば研磨や研削）で追加のコストが発生する可能性があります。
HPDCの鋳造欠陥を最小限に抑えるのに役立つ主要なパラメーター監視は何ですか？
プロセスパラメーターが温度、溶融温度、噴射速度、および通気口が十分に制御されている場合、高圧ダイカストのキャスト欠陥は最小化できます。ダイキャスティングマシンを適切に機能させ、優れた品質の合金を利用することも、欠陥の減少に役立ちます。
