ダイカストとインベストメント鋳造の比較：主な違い

はじめに

一般的に鋳造は、何世紀にもわたって使用されてきた製造プロセスである。1890年代以降、さまざまな鋳造技術が更新されてきたが、基本的な作業原理はほとんど変わっていない。

広く使用されている2つの重要な鋳造方法です：ダイカスト鋳造とインベストメント鋳造である。先に述べたように、これらは一般的な原理を共有していますが、異なる特定の要件があります。

正確には、ダイカスト鋳造では、あらかじめ作られた鉄の金型に高温で溶けた金属を注入して部品を作ります。インベストメント鋳造では、ワックスを注入して目的の金型形状を作ります。
この記事では、ダイカスト鋳造とインベストメント鋳造を詳しく検証してみましょう。両技術の仕組みについて掘り下げます。また、あなたのプロジェクトに最も適したものを選択できるよう、比較分析も行います。

ダイカスト

ダイカストは、非鉄合金を溶かし、ダイカストマシンであらかじめ作られた金型に高圧で注入するプロセスである。その後、冷却されます。金属が凝固してダイが開くと、エジェクターピンを使って最終的な鋳物が排出されます。ダイカスト鋳造には、大きく分けて2つの工程があります：

• ホットチャンバーダイカスト： このプロセスでは、溶融金属を高圧で金型に注入するために油圧ストリームを使用する。亜鉛、錫合金、鉛、マグネシウムなどの金属は融点が低いため、この工程で使用される。
• コールドチャンバーダイカスト： このプロセスでは、溶融金属を凍結チャンバーに注入し、その後ダイに注入する。この工程で使用される圧力は2000～20000psiである。アルミニウムのような融点の高い金属に最適です。

ダイカスト・プロセスは、優れた機械的・電気的伝導性を持つ耐久性の高い部品を生み出します。寸法精度を長期間維持しながら、厳しい公差を維持し、良好な表面仕上げを施すことができます。

インベストメント鋳造

まず、希望する形状のワックス模型を作る。次に、それをセラミックなどの耐火物スラリーに浸し、型がスラリーに浸される。コーティングは固まったまま放置される。この工程で使い捨ての鋳型が出来上がる。その後、コーティングの中のワックスを溶かし、希望の形状の空洞を残す。

次に、ワックスに代わって溶けた金属をキャビティに流し込み、冷却する。金属部品が凝固するにつれて、外側の使い捨て鋳型が破壊され、最終的な鋳造製品ができる。

インベストメント鋳造は、様々な合金、鋳鉄、その他多くの非鉄合金からなる様々な材料に理想的に対応します。この工程は、厳しい公差と複雑な形状、すなわち、優れた表面仕上げを持つニアネット型やネット型の部品を実現することができます。その結果、このような精密部品には二次加工は必要ありません。

ダイカストとインベストメント鋳造の比較

加工

ダイカストプロセスでは、再利用可能な、あらかじめ作成されたスチール製の金型に溶融金属を強制的に注入します。溶融金属が凝固すると、射出され、この工程が高速サイクルで繰り返される。
一方、インベストメント鋳造では、ワックス・パターンの上にセラミックやその他の耐熱材料でできたシェルやコーティングを作ります。その後、熱を加えてワックスを流し出し、溶けた金属を使い捨てのセラミック・シェルに流し込む。最後にコーティングが壊され、最終的な鋳造部品が姿を現す。

材料適用性

ダイカストは非鉄合金に限られる。金属の例としては、アルミニウム、亜鉛、マグネシウムなどがある。これは、プロセスに関わる寿命と高圧レベルのためである。
インベストメント鋳造は、鉄と非鉄の両方の材料を含むより広い範囲をカバーしています。これらには、鋼、ニッケル合金、チタン、非鉄オプションが含まれます。

部品の精度と複雑さ

ダイカスト鋳造は、複雑な形状でも再現性の高い、厳しい公差と薄壁を実現します。インベストメント鋳造では、中子によって形成される複雑な外部形状と内部通路を、細部まで作り上げることができます。

表面仕上げ

両者を比較した場合、インベストメント鋳造部品の方がダイカスト部品よりも表面仕上げが優れています。ダイカストは、鋳物のように滑らかな表面を提供し、多くの場合、大量生産部品では最小限の仕上げしか必要としません。時には、希望する仕上げ要件を達成するために追加の機械加工が必要になることもあります。インベストメント鋳造では、セラミックシェルから非常に滑らかで詳細な表面が得られ、多くの場合、化粧品用途ではニアネットになります。このプロセスでは、IT5-6 の標準的な精密公差と最大 125 マイクロメートルの仕上げを達成できます。そのため、ほとんどの場合、追加の機械加工が必要となります。

生産コスト

ダイカスト鋳造は、金型コストは高いが、大量生産時の部品単価は低い。ダイカストは1時間当たり100～2000個の部品を生産することができ、設備によっては100万個に及ぶこともある。それに比べ、インベストメント鋳造は10,000個以下の生産に適しています。そのため、生産数が少ない場合に最適です。さらに、金型費用は安くなりますが、消耗品のシェルを使用するため、大量生産では部品あたりのコストが高くなる可能性があります。

生産効率

ダイカストの効率を考慮すると、従来のインベストメント鋳造よりもかなり速いプロセスです。ダイカストマシンは、最小限の人的介入で完全に自動化することができます。小さな部品であれば、毎分最大100ショットという非常に高いスループットを誇ります。

それに比べ、インベストメント鋳造は、より時間がかかり、バッチ式のプロセスである。ある程度の労力が必要で、少量から中量、または様々な合金に適しています。

比較表

利点と欠点の分析

ダイカスト

メリット

• 短いサイクルタイムで高いスループット。大量生産と一貫した寸法に最適。
• 公差が厳しく、肉厚が薄く、表面仕上げが良好であれば、機械加工の必要性を低減できる場合がある。
• 耐久性に優れたスチール製ダイは、長い工具寿命と安定した繰返し精度を実現します。

デメリット

• 金型コストが高く、リードタイムが長く、小ロットには不向き。
• 非鉄合金に限定され、注意深い工程管理を行わないと気孔が見られることがある。
• 金型が切断されると、設計変更にはコストがかかる。

インベストメント鋳造

メリット

• 優れたディテールと滑らかな表面、複雑な形状も可能。
• 鋼や超合金を含む幅広い合金に対応。
• 最小限の加工で、微細な形状が必要な部品に適している。

デメリット

• ダイカストよりもリードタイムが長い。
• 部品単価は大量生産するほど高くなる。
• セラミック・シェルは使い捨てなので、消耗品コストがかさむ。

結論

結論として、ダイカストとインベストメント鋳造を明確に区別することが不可欠である。加工技術は異なるが、基本原理は共通している。

ダイカストは、大量生産で公差の厳しい部品を得意とし、サイクルが速く、金型が償却されると単価が安くなる。

インベストメント鋳造は、形状が複雑であったり、合金の要求が厳しかったり、外観がニアネットでなければならない場合に輝きます。正しい選択は、体積、合金、公差、仕上げの優先順位によって異なります。

正確な提案と見積もりが必要ですか？CAD、合金、目標数量を共有してください。 今すぐMoldPartnerにご連絡ください！