主要な違いは、溶けたアルミニウムがどのように金型に押し込まれるかにあります。 高圧ダイカスト (HPDC) は、10 ～ 175 MPa の射出圧力を使用してキャビティをミリ秒以内に充填します。 、低気圧の間 ダイカスト (LPDC) は 0.02 ～ 0.1 MPa の制御されたガス圧力に依存しますが、重力ダイカスト (GDC) は外部圧力をまったく使用せず、金属の重量のみを使用します。プロセスの基本におけるこれらの違いは、速度、部品の複雑さ、機械的特性、コストの異なる結果に連鎖します。
物理力学を理解すると、それぞれの方法がさまざまな用途に適している理由が説明されます。
溶融したアルミニウムは、硬化鋼の金型に射出されます。 速度 30 ～ 100 m/s 油圧ピストンによって。金属は 10 ～ 100 ミリ秒で空洞を満たし、持続的な圧力下で固化します。ホットチャンバー (低融点合金用) とコールドチャンバー (アルミニウム用標準) の 2 つのバリエーションが存在します。サイクルタイムは次のように高速に実行されます 1 パートあたり 15 ～ 60 秒 .
密閉炉はダイの下にあります。加圧ガス (通常 0.02 ～ 0.1 MPa) が金属をライザー チューブを通って金型キャビティ内に押し上げます。ゆっくりと制御された充填により乱流が最小限に抑えられ、 低いガス気孔率と優れた内部健全性 。サイクル時間は長くなり、通常は 1 部品あたり 3 ～ 8 分になります。
永久鋳型鋳造とも呼ばれる GDC は、圧力を加えずに、重力によって溶融アルミニウムを再利用可能な金型に直接流し込みます。充填はゆっくりと穏やかに行われるため、厚肉で構造的に重要な部品に最適なプロセスとなります。最もシンプルなセットアップです。 工具コストが HPDC より 30 ～ 50% 低い 同等の部品サイズの場合。
以下の表は、3 つの方法すべてにわたって、最も意思決定に関連する指標をまとめたものです。
| パラメータ | 高圧 (HPDC) | 低圧 (LPDC) | 重力 (GDC) |
|---|---|---|---|
| 射出圧力 | 10～175MPa | 0.02～0.1MPa | なし (重力のみ) |
| サイクルタイム | 15～60秒 | 3 ～ 8 分 | 3～10分 |
| 最小肉厚 | 0.5～1.0mm | 2～3mm | 3～5mm |
| 表面仕上げ(Ra) | 0.8～1.6μm | 1.6～3.2μm | 3.2～6.3μm |
| 気孔率レベル | 高い（ガス閉じ込め） | 低い | 低～中 |
| 溶接性・熱処理性 | 限られた（気孔率） | はい | はい |
| 工具コスト (相対) | 高 (5 万ドル～25 万ドル) | 中 | 低いest |
| 最適生産量 | 50,000 ～ 100 万個の部品 | 5,000 ～ 100,000 部品 | 500 ～ 50,000 個の部品 |
| 寸法許容差（ITグレード） | IT8～IT10 | IT10～IT12 | IT12～IT14 |
HPDC は射出速度が高いため、壁厚が 100 メートルほどの複雑なキャビティを充填することができます。 0.5mm — 他の 2 つの方法にはない機能です。自動車のトランスミッション ハウジング、EV バッテリー トレイ、スマートフォンのフレームはすべて、薄く複雑な形状を大規模に製造するこの機能に依存しています。
LPDC は、複雑さは中程度だが内部整合性が重要である場合に推奨されます。自動車用アルミホイール - 最も生産量の多い LPDC アプリケーションの 1 つ - には、 低い気孔率と一貫した微細構造 通常 3 mm 以上の壁と組み合わせて、制御された充填速度を実現します。
GDC は最も厚い断面を適切に処理します。エンジンのシリンダー ヘッドとインテーク マニホールドは一般的な GDC 部品であり、肉厚は 5 ～ 10 mm が通常であり、凝固が遅いため実際に結晶粒構造と機械加工性が向上します。
HPDC 部品は急速凝固により表面近くに微細な結晶粒構造を持ち、良好な引張強度をもたらします。通常、 240 ～ 310 MPa UTS A380 などの一般的な合金の場合。ただし、乱流充填による内部ガス多孔性により延性が制限され、熱処理が危険になります (ブリスターが形成される可能性があります)。
LPDC と GDC は両方とも T6 熱処理 (溶体化熱処理人工時効) を可能にし、引張強度を 280 ～ 330 MPa、伸び率 5 ～ 12% A356-T6 のような合金。そのため、サスペンション システム、ステアリング ナックル、航空宇宙用ブラケットなど、構造的に負荷がかかる部品に最適なルートとなっています。
| プロセス | 一般的な合金 | UTS(MPa) | 降伏強さ(MPa) | 伸び(%) |
|---|---|---|---|---|
| HPDC | A380 | 240～310 | 160～170 | 1～3.5 |
| LPDC (T6) | A356-T6 | 280～310 | 200～240 | 6–12 |
| GDC (T6) | A356-T6 | 275–310 | 195–235 | 5～10 |
HPDC ツールは高価です - 中複雑な自動車部品の生産金型は通常、コストがかかります 80,000～200,000ドル 100,000 ～ 500,000 ショットの定格があります。この初期費用は、大量に償却する場合にのみ経済的意味を持ちます。 500,000 部品の場合、部品あたりの工具コストはわずか 0.16 ～ 0.40 ドルに下がります。
GDC 金型は鋳鉄または軟鋼で作られることが多く、コストがかかります 30 ～ 50% 削減 同等の HPDC ダイよりも優れており、プロトタイプや 500 ～ 10,000 個の部品の少量生産に適しています。 LPDC ツールは通常、その中間に位置します。 30,000 ドル～100,000 ドル これは、年間 20,000 ～ 80,000 個のバッチを実行するホイールおよび構造部品業界によって正当化されます。
それぞれの方法は、これらのトレードオフに基づいて、個別のアプリケーションのニッチを切り開いてきました。
アプリケーション要件が定義されれば、意思決定の枠組みは簡単になります。
真空支援 HPDC はますますギャップを埋めつつあります。射出前に金型キャビティを真空にすることにより、ガスの気孔率が大幅に低下し、高圧鋳造部品の T5 または T6 処理が可能になります。このバリアントは現在、薄壁と熱処理性の両方が同時に必要とされる、ショック タワーやホワイト ボディ ノードなどの自動車構造部品で広く使用されています。
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