重力ダイカスト法
重力ダイカストの概要
重力鋳造（GDC）は、伝統的な金属成形プロセスです。その基本原理は、重力を利用して溶融金属をあらかじめ作成された金属鋳型（通常は鋳鉄、鋼、または銅合金製）に注入することです。 鋳型内で溶融金属が冷却・凝固した後、鋳型を開き、鋳取り品を取り出します。.
このプロセスは、自動車、機械、航空宇宙、家電産業などで広く採用されており、特に形状が複雑で高い寸法精度が求められる中・大型の金属部品の量産に適しています。.
重力ダイカスト法
重力鋳造（GD／金型鋳造）は、重力を利用して溶融金属を金属鋳型に流し込み、冷却・凝固させることで高精度の鋳造品を得るという原理に基づいています。 このプロセス全体において、鋳造品の一貫性と歩留まりを確保するためには、金型の状態、溶湯の品質、注湯パラメータ、および後処理技術に対する厳格な管理が求められます。.
水神機械は、大規模な工業生産向けの標準的なプロセスフローを提供するほか、小ロットのカスタマイズ生産に向けた最適化されたソリューションも提供しています。.
ステップ1：金型の設計・製造／検査
中核業務：
- 鋳造構造に合わせて金型（キャビティ、ランナー、ライザー、ベントチャネル、エジェクタ機構を含む）を設計し、溶湯の円滑な流れ、十分な供給、および徹底した脱気（気孔や収縮空洞の発生を回避）を確保する。;
- 金型材料には熱間加工用金型鋼（例：H13）を使用し、耐熱性および耐摩耗性を向上させるために熱処理（焼入れ＋焼戻し）を施す。キャビティ表面をRa 3.2～6.3μmまで研磨する（鋳造面の滑らかさを確保するため）；;
- 量産前の金型検査：キャビティ内の残留不純物を除去し、キャビティの摩耗・変形を確認し、エジェクタ機構の可動性を確認し、冷却チャネルに詰まりがないことを確認する（冷却システムが組み込まれている場合）。.
品質管理：
金型の寸法公差は、鋳造要件よりも1～2等級厳しく設定する必要があります。溶湯の溢れを防ぎつつ、効果的な排ガスを確保するため、排ガス路の幅は0.2～0.5mm、深さは0.1～0.3mmとします。.
ステップ2：原料の準備と金属の精錬
中核業務：
- 適切な合金材料（例：アルミニウム合金 A356、亜鉛合金 ZAMAK 5、銅合金（真鍮）H62）を選定する。原材料は業界規格（例：ASTM、GB/T）に準拠している必要があり、表面の油分、酸化スケール、その他の不純物を除去しなければならない。.
- 配合比率に従って材料を準備し、炉（抵抗炉、誘導炉など）内で溶融状態になるまで加熱する：アルミニウム合金は650～700℃、亜鉛合金は380～420℃、銅合金は900～1100℃。.
- 金属精錬処理：精錬剤（例：アルミニウム合金用のヘキサクロロエタン）を添加し、ガスや不純物を除去する。組成が均一になるよう、5～10分間静置する。分光分析装置を用いて合金の組成を分析し、規格を満たしていることを確認する。.
品質管理：
溶融金属中のガス含有量は 0.15ml/100g 以下（アルミニウム合金）、不純物含有量は 0.5% 以下とし、ガスや不純物による鋳物の気孔や介在物欠陥を防ぐ。.
ステップ3：金型の前処理
中核業務：
- 金型の予熱：電気またはガス加熱を用いて、金型の温度を150～300℃（アルミニウム合金鋳物）、100～200℃（亜鉛合金鋳物）まで上昇させます。 これにより、低温の金型が高温の溶融金属と接触することを防ぎ、コールドシャットや充填不良の発生を防止します。.
- 離型剤の塗布：耐熱性の離型剤（グラファイト系や水ガラス系の離型剤など）を、型腔、ランナー、およびエジェクタ機構の表面に薄く均一に塗布します。鋳物のスムーズな離型を確保し、金型型腔を保護するため、塗布厚さは0.05～0.1mmにしてください。.
品質管理：
金型の温度は均一でなければなりません（温度差は20℃以下）。鋳物の表面品質や離型効果に影響を与えないよう、離型剤の付着ムラや塗布漏れがないようにしてください。.
ステップ4：金型の閉合と位置決め
主な業務：
- 金型閉合装置（手動、油圧、または機械式）を使用して、上型と下型、あるいは多セグメント金型を閉合し、金型の位置決めを正確に行う（位置決めピンと位置決め穴間のクリアランスは0.03mm以下とする）。これにより、位置ずれや鋳造品への過剰なバリの発生を防ぐ。.
- 金型の締付圧力を確認してください：金型のサイズに応じて圧力を調整し（通常0.5～2MPa）、金型がしっかりと閉じるようにして、溶融金属の溢れ出しを防止してください。.
品質管理：
金型を閉じた後、キャビティは明らかな隙間がなくしっかりと密閉されており、位置決め誤差は0.05mm以下でなければならない。.
ステップ5：金属の鋳込み
中核業務：
- 鋳込み方法：手動鋳込み（小ロット、単純な鋳造品）または自動機械鋳込み（大ロット、高精度な鋳造品、例：ロボットアーム＋定量鋳込み機）；;
- 注湯パラメータの管理：均一な金属流量（乱流を回避）、注湯速度 0.5～2 L/s（鋳物のサイズに応じて調整）、注湯温度は合金の融点より 30～50℃高い（流動性を確保するため）；;
- 注湯角度：ランナーに沿って滑らかに注湯し、キャビティ壁への直接的な衝撃を避け（空気の混入やキャビティの摩耗を防ぐ）、金属がゆっくりとキャビティ全体を満たすようにします。.
品質管理：
注湯中の飛散や中断を防止し、鋳型充填時間を5～30秒以内に制御する（鋳造の複雑さによる）。これにより、気孔の原因となる過度に速い充填や、コールドシャットの原因となる過度に遅い充填を回避する。.
ステップ6：冷却と凝固
中核業務：
- 自然冷却（単純な鋳物）または強制冷却（複雑で高精度な鋳物）：金型に組み込まれた冷却通路を通じて冷却水または圧縮空気を送り込み、冷却速度を制御する。.
- 冷却時間：鋳物の厚さや合金の種類に応じて調整します（例：厚さ2～5mmのアルミニウム合金鋳物では10～20秒、厚さ10～20mmの鋳物では30～60秒）。これにより、完全な凝固と緻密な内部組織を確保します。.
品質管理：
冷却工程中は、鋳物の変形やひび割れを防ぐため、金型の早期開放は禁止されています。鋳物が凝固し、温度が200℃（アルミニウム合金）または150℃（亜鉛合金）を下回ってからでなければ、離型を行うことはできません。.
ステップ7：金型の開鋳と鋳造品の取り出し
中核業務：
- 所定の冷却時間が経過すると、エジェクタ機構（油圧式エジェクタピン、機械式エジェクタロッド）を用いて、鋳物が金型キャビティから排出される。排出速度は一定に保たれる（鋳物への衝撃による損傷を防ぐため）。.
- 鋳物は手作業またはロボットアームによって取り出され、その際に、ゲート系、ライザー、および鋳物との接合部からバリが除去されます（予備洗浄）。.
品質管理：
取り外し工程では、鋳物への衝突や傷の発生を防ぎます。排出痕の深さは0.1mm以下であり、鋳物の外観や性能に影響を与えることはありません。.
ステップ8：ゲート・ライザーの除去とバリ取り
主な業務：
- 機械的切断（研磨ホイールによる切断、プラズマ切断など）、パンチング、または研削などの方法を用いて、鋳物からゲート、ライザー、およびバリを取り除く；;
- 切断後は、切断面を研磨し、鋭いバリのない滑らかな表面に仕上げてください（バリの高さ ≤ 0.1mm）。.
品質管理：
取り外し作業中に鋳造本体を損傷しないように注意してください。切断面の平滑度は0.2mm/m以下にしてください。.
ステップ9：鋳物の洗浄と検査
中核業務：
- 表面洗浄：ショットブラスト（直径0.2～0.5mmのスチールショット）、サンドブラスト、または化学洗浄により、鋳造品の表面から酸化スケール、離型剤の残留物、および不純物を取り除く。.
- 目視検査：鋳造表面を目視で検査し、気孔、ひび割れ、コールドシャット、介在物、収縮空洞などの欠陥がないか確認する（表面気孔の直径は0.5mm以下、かつ1平方センチメートルあたり2個以下）。.
- 寸法検査：ノギス、マイクロメーター、座標測定機を使用して、鋳造品の重要寸法を検査する（公差は、±0.1～0.3mmなど、設計要件を満たす必要がある）。.
- 内部品質検査（重要鋳物）：X線探傷、超音波探傷、または浸透探傷検査を用いて、収縮空洞や亀裂などの内部欠陥の有無を確認する（内部収縮空洞の面積 ≤ 0.5%）。.
品質管理：
外観欠陥率は3%以下、寸法合格率は98%以上とし、重要鋳物の内部欠陥はASTM E446またはGB/T 6402規格に準拠しなければならない。.
手順 10：その後の処理（必要に応じて）
中核業務：
- 機械加工：鋳造品の主要部品（取り付け穴や嵌合面など）に対して、旋削、フライス加工、穴あけ、研削を行い、寸法精度と表面仕上げ（例：嵌合面の粗さ Ra 1.6～3.2μm）を向上させます。;
- 熱処理：アルミニウム合金鋳物は、強度と硬度を向上させるために時効処理（150～200℃、2～4時間保持）を施し、銅合金鋳物は、内部応力を除去するために焼鈍処理を施します。;
- 表面処理：用途の要件に応じて、塗装、陽極酸化処理（アルミニウム合金）、電気めっき（亜鉛合金／銅合金）、および不動態化処理を行い、耐食性と外観を向上させます。.
品質管理：
機械加工後の寸法公差は±0.05mm以下（主要部品）であり、熱処理後の硬度は設計要件を満たしている（例：アルミニウム合金 HB 80～100）。また、表面処理層の密着性は基準を満たしており（横断切断密着試験において剥離がない）。.
ステップ11：完成品の梱包と倉庫保管
中核業務：
- 適格な鋳物を分類し、ラベルを貼付する（型番、ロット番号、製造日を明記すること）；;
- 輸送中の破損を防ぐため、防湿・耐衝撃性の梱包材（気泡緩衝材、パールコットン＋段ボール箱など）を使用してください。;
- 入庫前に最終抜き取り検査を実施し（抜き取り率 ≥ 5%）、品質上の問題がないことを確認した上で、鋳物を倉庫に登録する。.
水銀鋳造液
重力鋳造は、高精度・高効率・大量生産が可能な金属成形プロセスです。その主な利点は、安定した鋳造品質、高い生産効率、および高い材料利用率にあり、アルミニウムや亜鉛合金など、流動性の良い合金を用いた鋳造品の製造に特に適しています。 金型への初期投資は比較的高いものの、大量生産においては1個あたりのコストを大幅に削減できるため、自動車、機械、家電などの業界において主流の鋳造プロセスとなっています。.