鋳造生産 - 浙江省寧波禾欣、低圧鋳造、重力鋳造、ダイカスト金型製造、アルミ鋳造工場に焦点を当てる

高圧ダイカスト、重力鋳造、低圧鋳造）圧力鋳型製造とは何ですか？

高圧ダイカスト金属液を圧縮射出パンチで駆動し、内ゲート速度50～100m/s、比圧力70MPa以上の高速で精密キャビティに充填し、充填時間はわずか0.01～0.2秒で、凝固後にCT4～6の高精度を有する薄肉部品が得られるが、キャビティからガスを完全に排出することが困難なため、鋳物内に拡散したエアホールが存在し、溶体化熱処理を受けることができず、伸び率はδ＜5%である。

低圧鋳造乾燥圧縮空気(0.02~0.08MPa)は密封坩堝の液面に作用し、金属液を上昇液パイプを通して注湯システムに沿って下から上へ鋳型に充填させ、充填速度は0.05~0.5m/sに制御することができる。晶析工程では、圧力維持圧力(0.1~0.3MPa)を適用して充填収縮を強制し、緻密な組織で不溶性気孔のない鋳物を得ることができ、T6で熱処理することができ、引張強さ≥300MPa、伸びδは7%~12%に達する。引張強さ≥300MPa、伸びδは7%~12%まで。

重力鋳造金属液は注湯取鍋が発生する重力位置エネルギーだけを頼りに金属鋳型または樹脂砂型に充填され、流動パターンは注湯システムの幾何学的パラメータによって決定される。順次凝固と収縮を達成するためにライザーを設定することにより、厚肉部品の収縮傾向は低く、鋳造気密性はグレードⅠ（0.02MPaの保持圧力で30秒間漏れなし）まで可能であるが、寸法公差は通常CT7~10しかなく、機械加工の許容範囲は大きい。

アルミニウム合金の鋳造製造プロセス

賀鑫模塑は、以下の特長を兼ね備えています。高圧ダイカスト、低圧鋳造、重力鋳造3つの主要なアルミニウム合金鋳造プロセスは、数十グラムの小型精密部品から数十キログラムの中・大型構造部品までをカバーしています。これら3つのプロセスには、充填メカニズム、冶金品質、寸法精度、および適用場面において本質的な違いがあります。適切な鋳造プロセスを選択することは、部品の内部密度、機械的特性、加工余量、および総合コスト。以下では、プロセスの原理、主要パラメータ、適用範囲の3つの観点から、エンジニアリングにおける機種選定のための技術的指針を示す。

選定の原則：高圧ダイカストは効率と薄肉部の高精度を追求し、低圧鋳造は緻密な組織と熱処理性を追求し、重力鋳造は低コストと小ロット生産の柔軟性を追求する。「最適なプロセス」というものは存在せず、製品の要件に最も適したプロセス案があるだけである。

3種類の鋳造プロセスの比較

高圧ダイカスト（HPDC）

充填速度50～100 m/s

充填時間0.01～0.2秒

比圧70 MPa以上

寸法公差CT4～6級

伸び率 δ< 5%

熱処理不溶性

溶融金属は、射出パンチの駆動により精密な金型キャビティに高速で充填され、凝固後に高精度な薄肉部品が得られる。しかし、金型キャビティ内のガスを完全に排出することが難しいため、鋳造品には一般的に微細な気孔が存在し、固溶熱処理を行うことができず、伸び率が低くなる。大量生産、薄肉、複雑な形状であり、かつ機械的特性に対する要求が極端に高くない部品に適している。

低圧鋳造 (LPC)

充填速度0.05～0.5 m/s

充電圧力0.02～0.08 MPa

保持圧力0.1～0.3 MPa

張力300 MPa以上

伸び率 δ7%~12%

熱処理T6処理が可能

乾燥した圧縮空気により、溶融金属を下から上へと層流で鋳型に充填させます。充填プロセスは安定しており制御しやすく、巻き込みによる気孔が発生しません。保圧段階では強制的な収縮補正を行い、組織が緻密で熱処理可能な高品質な鋳物を得ることができます。気密性、強度、伸び率に高い要求が求められる安全部品や構造部品に適しています。

重力鋳造 (GDC)

充填動力重力ポテンシャルエネルギー

金型タイプ金属型／樹脂砂型

寸法公差CT7～10級

密閉Ⅰ級

縮み補正方法注口順次凝固

金型費用低

溶融金属は、鋳込み鍋の傾斜によって生じる重力ポテンシャルのみに依存して鋳型に充填され、充填流態は鋳込みシステムの幾何学的パラメータによって決定される。リーダを通じて順次凝固による収縮補正が行われるため、肉厚の厚い部分における収縮孔の発生傾向が低く、気密性に優れている。小ロット、肉厚のばらつきが大きい、あるいは外観への要求が高い鋳物に適している。

加工パラメータの総合比較

比較次元	高圧ダイカスト（HPDC）	低圧鋳造 (LPC)	重力鋳造 (GDC)
充填メカニズム	高速乱流充填	層流式ボトムフィリング	重力式上注／下注
標準的な壁厚	1～6 mm	3～15 mm	4～30 mm
内部気孔	拡散性気孔、避けられない	非巻き込み型気孔	少量で、管理可能
熱処理性	不可 T6（気孔・気泡）	T6/T7対応	T6/T7対応
寸法精度	CT4～6（最高）	CT5～7	CT7～10
表面粗さ	Ra 3.2～6.3 μm	Ra 6.3～12.5 μm	Ra 12.5～25 μm
引張強さ（A356-T6）	—（熱処理不可）	300 MPa以上	280 MPa以上
伸び率（A356-T6）	-	7%~12%	5%~8%
金型寿命	8万～15万サイクル	3万～5万サイクル	2万～10万サイクル
金型1個あたりのコスト	高	真ん中	低～中
経済バッチ	年間5,000件以上	1,000件以上／年	100件以上／年
典型的なアプリケーション	薄肉シェル、コネクタ	ホイール、シリンダーヘッド、構造部品	マニホールド、ポンプ本体、厚肉部品

鋳造生産の全工程

どの鋳造プロセスを選択する場合でも、賀鑫の鋳造生産は以下の標準化されたプロセスに従い、金型設計から完成品の納品に至るまで、全工程にわたる品質管理を実現しています：

金型の設計と製造

製品図面に基づき、3DモデリングおよびCAE射出成形解析を行い、ゲートシステムと排気レイアウトを最適化し、高精度の鋳造金型を製造し、試作検証を完了する。

溶解と鋳込み

グレードごとに配合したアルミニウム合金インゴットを投入し、電気炉で溶解するとともに、溶融アルミニウムの温度（±5°C）を厳密に管理し、脱ガス・精錬を行った後、工程パラメータに従って鋳込みまたは射出成形を行う。

後処理と清掃

鋳物が冷却された後、ゲート、リーダ、バリを取り除き、サンドブラストまたはショットブラスト処理を行い、表面の酸化皮膜を除去することで、その後のCNC加工や表面処理のための清浄な基材を確保する。

品質管理

外観目視検査、寸法検査、X線非破壊検査（安全部品対象）、気密性試験、および機械的特性の抜き取り検査を実施し、合格品はCNC加工または梱包・出荷工程へ移される。

賀鑫鋳造の生産能力

低圧鋳造生産ライン

低圧鋳造機を2台備えており、単体重量0.5～25kgのアルミニウム合金鋳造品を生産可能です。年間生産能力は中～大量注文の需要に対応しており、A356、ZL101、ZL104などのグレードに対応しています。

重力鋳造生産ライン

傾斜重力鋳造機2台と砂型コア成形機6台を完備しており、複雑な内部構造を持つ鋳物の製造に対応可能です。金属型と樹脂砂型の両方の金型方式に対応しており、小ロット生産や試作のニーズに柔軟に対応します。

金型の自社製造

CNCマシニングセンターとEDM放電加工機を用いて鋳造金型を自社製造しており、金型開発期間は15～25日です。迅速な金型修正や設計変更に対応し、外部委託に伴うコミュニケーションコストを削減します。

全工程にわたる品質管理

アルミニウムインゴットの入荷時の分光分析、溶解工程における温度測定記録、鋳造品のX線非破壊検査から、完成品の3次元座標測定による全寸法検査に至るまで、主要工程のデータは追跡可能であり、自動車部品業界の品質管理システムの要件を満たしています。

アルミニウム合金鋳造の生産現場――低圧鋳造機がアルミニウム合金の溶湯を注ぎ込み、保圧・収縮補正を行うことで緻密な鋳造品が得られる

賀鑫の低圧鋳造生産現場では、溶融アルミニウムが下から上へと層流で鋳型に充填され、組織は緻密で気孔がない。

鋳造プロセスの選定における一般的な技術的課題

Q：高圧ダイカストと低圧ダイカスト、どちらを選べばいいですか？どちらが安価ですか？

単価の面では、高圧ダイカストは大量生産（年間需要 5,000 個以上）の場合に最も優れており、金型の償却後の単価が最も低くなります。低圧ダイカストの金型コストは中程度で、年間需要が 1,000～5,000 個のケースに適しています。重力鋳造の金型コストは最も低く、年間需要が100～1,000個の小ロット注文に適しています。しかし、コストだけが唯一の考慮事項ではありません。部品の機械的性能を向上させるためにT6熱処理が必要な場合や、気密性が厳しく求められる安全部品の場合は、低圧ダイカストまたは重力鋳造を選択するしかなく、高圧ダイカストは内部気孔があるため要件を満たすことができません。

Q：低圧鋳造の鋳物は、なぜ高圧ダイカストの鋳物よりも強度が高いのですか？

主な違いは次の2点にある。① 低圧鋳造では層流充填が採用されており、溶融アルミニウムが下から上へと穏やかに充填されるため、ガスが巻き込まれることがなく、鋳物内部に気孔が生じない。② 低圧鋳造の保圧・収縮補填メカニズムにより、鋳物は凝固過程において継続的に溶融アルミニウムの補充を受け、収縮孔の欠陥が解消される。一方、高圧ダイカストの高速乱流充填では、金型内のガスが溶融アルミニウムに巻き込まれて分散性気孔が形成され、T6熱処理による強化も不可能である。したがって、同一グレードの材料（A356など）の場合、低圧鋳造＋T6処理後の引張強度は300MPa以上に達するのに対し、高圧ダイカスト鋳造品は通常180～220MPaにとどまります。

Q：重力鋳造による鋳物の表面は粗いですが、そのまま外装部品として使用することは可能ですか？

重力鋳造（特に砂型鋳造）の表面粗さは通常 Ra 12.5～25μm であり、外観部品としてそのまま使用するには不向きである。しかし、以下の方法で改善が可能です：① 砂型に代わって金属型（金属鋳型）を採用することで、表面粗さを Ra 6.3～12.5μm まで向上させることができます；② 鋳造後にサンドブラストまたはショットブラスト処理を施し、均一なマット仕上げの表面を得る；③ 高光沢な外観が必要な場合は、鋳物をCNC加工した後、研磨、陽極酸化、またはメッキ処理を施す。外観に対する要求が極めて高く、後工程での加工が許容されない場合は、低圧鋳造の採用を検討することを推奨する。

Q：賀鑫社は、鋳造品の製造とそれに続くCNC加工を同時に実施できますか？

はい。賀鑫の鋳造工場とCNC加工工場は隣接して配置されており、金型設計→鋳造生産→熱処理→CNC精密加工→表面処理→製品梱包に至るまでの全工程を一体化した製造能力を備えています。お客様は最終製品の図面をご提供いただくだけで、鋳造と加工の2つのサプライヤーを個別に手配する必要がなく、コミュニケーションコストや納品リスクを低減できます。CNC加工工程では、重要な嵌合面の精度をIT7級（±0.015mm）まで保証いたします。