アルミニウム合金ダイカストの拡大する応用分野

公開時間： 05 / 11 2021 著者：サイト編集者訪問：12449

1990年代以降、中国のダイカスト産業は驚くべき発展を遂げ、新しい産業へと発展してきました。現在、アルミニウム合金ダイカストプロセスは、自動車用アルミニウム合金成形プロセスで最も広く使用されているプロセスの49つになり、さまざまな自動車用成形プロセス方法のXNUMX％を占めています。

中国には約3,000のダイカスト企業があります。ダイカスト部品の生産量は266,000年の1995トンから870,000年には2005万トンに増加し、年間成長率は20％を超えています。その中で、アルミニウム合金ダイカスト部品が3/4以上を占めています。中国のダイカスト製品の種類は、自動車、オートバイ、電気通信、家電製品、ハードウェア製品、電動工具、IT、照明、エスカレーターステップ、おもちゃのライトなど、多様化しています。技術レベルと製品開発能力の向上に伴い、ダイカスト製品の種類と応用分野は拡大を続けており、そのダイカスト装置、ダイカスト金型、ダイカストプロセスは大きく変化しています。

ダイキャストアルミニウム合金

1914年にダイカストアルミニウム合金が商業生産されて以来、自動車産業の発展とコールドチャンバーダイカストマシンの発明により急速に発展してきました。ダイカストアルミニウム合金は、その性能に応じて、低強度と中強度（中国のY102など）と高強度（中国のY112など）に分けることができます。現在、工業用途で使用されているダイカストアルミニウム合金には、主に次のシリーズが含まれます：Al-Si、Al-Mg、Al-Si-Cu、Al-Si-Mg、Al-Si-Cu-Mg、Al-Zn 、 NS。

ダイカストアルミニウム合金の機械的特性の改善は、多くの場合、鋳造プロセスの性能の低下を伴います。ダイカストの高圧急速凝固の特性により、この矛盾はいくつかの側面でより顕著になります。したがって、一般的なダイカスト部品は溶体化処理が困難であり、ダイカストアルミニウム合金の機械的特性を改善することを制限しますが、酸素充填ダイカストと真空ダイカストは機械的改善の効果的な方法です。合金の特性上、広く使用することは依然として困難です。そのため、新しいダイカストアルミニウム合金の開発と研究が行われています。

高度なダイカスト技術

初期の横型コールドチャンバーダイカストマシンのダイカストプロセスは、溶融金属を金型に押し込む速度が1つだけで、射出速度は2m〜3m / sです。このプロセスでは、鋳造物の内部に多くの細孔があり、構造が緩んでいます。間もなくXNUMX段階注入に改善されます。注入プロセスは、低速と高速のXNUMXつの段階に単純に分けられますが、高速はわずかXNUMXm / sです。低速および高速でダイカストの密度を上げる

その後、増圧段階を追加し、スローインジェクション、ファストインジェクション、加圧の1960段階になりました。これは古典的な5段階の注入です。 40年代半ばには、この70段階の注入は一般的に押しのけられ、高速注入段階の速度は80m / sに増加しました。次の90年間で、世界中の主要なダイカストマシンメーカーが射出プロセスの研究と実験を行い、XNUMX年代の放物線射出システム、XNUMX年代のフラッシュレスダイカストシステムなど、いくつかの新しいプロセスを開発しました。そしてXNUMX年代フラッシュレス噴射システム。その一部は、この古典的なXNUMX段噴射の継続的な開発の延長であるXNUMX段噴射から各段を再分解します。これで、噴射速度と圧力が元の手動ハンドホイール調整制御からコンピューター制御に変更されました。近年、ダイカスト部品の細孔や収縮穴の問題を解決するために、さまざまな要求の高い高強度、高密度、溶接可能、熱処理可能、ねじれ可能なダイカスト部品を製造することができます。真空ダイカストの継続的な改善に加えて、スクイーズキャスティングや半固体ダイカストなどの新技術を開発し、一般に「高密度ダイカスト法」と呼ばれています。

真空ダイカスト技術

真空ダイカスト法は、キャビティ内のガスを排気または部分的に排気してキャビティ内の空気圧を下げ、合金溶融物中のガスの充填および除去を容易にして、合金溶融物がキャビティの下のキャビティを満たすようにすることである。圧力の作用、および圧力下で固化して高密度ダイカストを得る。通常のダイカスト法と比較して、真空ダイカスト法には以下の特徴があります。

気孔率は大幅に減少します。
真空ダイカストの鋳物は硬度が高く、微細構造が小さい
真空ダイカストの機械的特性は比較的高いです。

最近、真空ダイカストは主にキャビティ内のガスを除去するために使用され、XNUMXつの主要な形態があります。

金型から直接空気を送り出します。
型を真空ボックスに入れて空気を送ります。

真空ダイカストを使用する場合、排気ダクトの位置と金型の排気ダクトの面積の設計は非常に重要です。排気ダクトには「臨界領域」があります。これは、キャビティ内に排出されるガスの量、ポンプ時間、および充填時間に関連しています。排気ダクトの面積が臨界面積よりも大きい場合、真空ダイカスト効果は明らかです; それどころか、それは明らかではありません。真空システムの選択も非常に重要です。真空ポンプをオフにする前に、充填が完了するまでキャビティ内の真空を維持できる必要があります。

酸素化ダイカスト技術

ダイカストの細孔内のガスのほとんどはN2とH2であり、O2はほとんどありません。主な理由は、O2が活性金属と反応して固体酸化物を形成することです。これは、酸素を充填したダイカスト技術の理論的基礎を提供します。酸素を充填したダイカストは、ダイカストの前にキャビティを酸素で満たして、その中の空気を置き換えることです。溶融金属がキャビティに入ると、酸素の一部が排気溝から排出され、残りの酸素が溶融金属と反応して分散酸化物粒子を生成し、金型内で瞬時に真空を形成することで、気孔のない状態を実現します。ダイカスト。酸素を充填したダイカストのプロセスでは、キャビティ内の真空は化学反応によって生成されます。製造時の安全を確保するためには、酸素化量を厳しく管理し、酸素化圧力に合わせてキャビティ圧力を下げる必要があります。真空ダイカストと酸素化プロセスを組み合わせてキャビティを負圧状態にすることで、より良い結果を得ることができます。溶融金属充填プロセスでは、溶融金属は分散スプレー状態で充填する必要があります。ランナーサイズのサイズも、酸素を充填したダイカストの効果に大きな影響を与えます。適切なランナーサイズは、乱流の形で金型に充填される溶融金属を満足させるだけでなく、溶融金属の温度が急激に低下するのを防ぐこともできます。酸化物の高度に分散した分布は、鋳物に悪影響を与えることはありませんが、鋳物の硬度を高め、熱処理後に構造を微細化することができます。酸素を充填したダイカストは、酸素と反応するAl、Mg、およびZn合金に使用できます。現在、油圧トランスミッションハウジング、ヒーター熱交換器、油圧トランスミッションバルブ本体、コンピューターブラケットなど、さまざまなアルミニウム合金鋳造品を酸素充填ダイカストで製造することができます。

熱処理またはグループ溶接、高い気密性、および高温での使用を必要とするダイカスト部品の場合、酸素充填ダイカストには技術的および経済的な利点があります。

半固体ダイカスト技術

半固体ダイカストとは、凝固中に液体金属を攪拌し、一定の冷却速度で固相組成が約50％以上のスラリーを得た後、そのスラリーをダイカストに使用する技術です。半固体ダイカスト技術には、現在、レオロジー成形プロセスとチクソフォーミングプロセスのXNUMXつの成形プロセスがあります。前者は、液体金属を特別に設計された射出成形機のバレルに送り、スクリュー装置で剪断して半固体のスラリーに冷却し、ダイカストします。後者は、固体の金属粒子またはスクラップをスパイラル射出成形機に送ることであり、金属粒子は、加熱および剪断、次いでダイカストの条件下でスラリーに変換される。半固体ダイカスト成形プロセスの鍵は、半固体合金スラリーの効果的な調製、固液組成比の正確な制御、および半固体成形プロセスの自動制御の研究開発です。。半固体成形の自動生産を実現するために、アメリカの科学者は以下の技術を精力的に開発する必要があると信じています。

適応性と柔軟性を備えたバー輸送。
精密なダイカストの潤滑とメンテナンス。
制御可能な鋳造冷却システム;
プラズマのデガッシングと処理。

押出ダイカスト技術

押出ダイカストは「液体金属成形」とも呼ばれます。鋳造品は、優れたコンパクト性、高い機械的特性、および注入ライザーがありません。わが国の一部の企業は実際の生産にそれを適用しています。スクイーズダイカスト技術には、優れた技術的利点があります。従来のダイカスト、スクイーズ鋳造、低圧鋳造、真空ダイカストプロセスに取って代わることができ、差圧鋳造、連続鋳造と連続鍛造、半固体処理などのレオロジー鋳造プロセスと互換性があります。専門家は、押出ダイカスト技術は、複数のプロセス領域にまたがり、含意が豊富で、強力な革新的で、非常に挑戦的な最先端の新技術であると信じています。

電磁ポンプ低圧鋳造

電磁ポンプ低圧鋳造は、新たに登場した低圧鋳造プロセスです。ガス式低圧鋳造技術とは、加圧方法が全く異なります。非接触電磁力を利用して液体金属に直接作用することで、不純な圧縮空気や圧縮空気中の酸素分圧の高さによる酸化・吸入の問題を大幅に軽減し、アルミ液のスムーズな輸送を実現します。。また、充填タイプは乱流による二次汚染を防ぐことができます。さらに、電磁ポンプシステムは完全にコンピューターデジタル制御を採用しており、プロセスの実行は非常に正確であり、再現性が良好であるため、アルミニウム合金鋳造品は、歩留まり、機械的特性、表面品質、および金属利用の点で明らかな利点があります。この技術の継続的な詳細な研究により、プロセスはますます成熟してきました。

ダイカスト設備の開発

近年の開発により、中国のダイカストマシン、特にコールドチャンバーダイカストマシンの設計レベル、技術パラメータ、性能指標、機械的構造、製造品質がさまざまな程度に改善されました。オリジナルの全油圧式閉鎖機構をトグル式閉鎖機構に加え、自動装填、自動噴霧、自動ピックアップ、自動刃先などを追加し、電化製品も通常の電力制御からコンピューター制御に変更され、制御レベルは大幅に改善され、一部は到達または接近しています。国際レベルでは、大規模な自動化されたモジュール化に向かって進んでいます。この間、国内のダイカスト機械会社が次々と登場しました。香港LijinCompanyは典型的な代表です。同社は、国内をリードするダイカストモデルを数多く開発してきました。たとえば、横型コールドチャンバーダイカストマシンの最大空気噴射速度は6mです。 / s（1997）および8m / s（2000年初頭）、マグネシウム合金ホットチャンバーダイカストマシン（2000年初頭）、均一加速噴射システム（2002）、最大空気噴射速度10m / sおよび多段ダイカストシステム（2004 ）2004月）、射出システムのリアルタイム制御（30000年2004月）および8kNのクランプ力を備えた大型ダイカスト機（10000年2005月）など。近年、上海ダイカスト工場、グアナンダイカスト機工場やその他の主要企業は、最大空気噴射速度が10000m / sを超える水平コールドチャンバーダイカストマシンと、クランプ力が30000kNを超える大型ダイカストマシンを開発しました。 XNUMX年広東サンウィルイーリプレシジョンプレステクノロジー株式会社が生産を開始し、XNUMXkN〜XNUMXkNの大型ダイカストマシンを生産する。中国は独立した知的財産権製造業と強力なダイカストメカニズムを形成していることがわかります。

中国のダイカストマシンの総数は12,000台で、そのうち国内のダイカストマシンが約85％、輸入のダイカストマシンが約15％を占めています。過去1,800年間で中国のダイカスト機の年間販売台数は10000台を超え、そのうち2kN以上のダイカスト機が8000％、9000kN〜5kNのダイカスト機が5000％を占め、 7000kN〜13kNダイカスト機が3500％、4000kN〜20kNダイカスト機が3000％、60kN以下のダイカスト機が3000％を占めています。 30kN以下のダイカストマシンのうち、ホットチャンバーダイカストマシンが約XNUMX％を占めています。中小規模のダイカストマシンは、依然として国産の設備が主流です。国内のダイカストマシンと海外の高度なダイカスト装置とのギャップは、主に次の側面で明らかになります。

全体的な構造設計は後方にあります。
深刻なオイル漏れ;
信頼性の低さ：これは、国内のダイカストマシンの最も顕著な欠陥です。国内のダイカストマシンの平均故障間隔は3000時間未満であり、1950年代と1960年代の海外のレベルにさえ達していないことが理解されています。そして外国は一般的に20,000万時間を超えます。
品種・仕様不足、支持力不足：横型冷間ダイカスト機は基本的にシリーズ化されていますが、ギアが壊れている場合があります。たとえば、16000kNから28000kNの間に製品はありません。ホットチャンバーダイカストマシンにも4000kNを超える製品がありません。

ダイカスト金型の開発

初期のダイカストモールドコア材は、高温耐衝撃性に乏しく、45％鋼、鋳鋼、鍛鋼などを使用していたため、当時の耐用年数は短かった。科学技術の発展に伴い、ダイカストのコア材料に大きな変化が起こりました。現在では、高温高強度の3Cr2N8VH13熱間鍛造鋼がコア材料として使用されています。近年、輸入された8407の材料が使用されており、金型の耐用年数が大幅に向上しています。、
特に近年、国内のほとんどの工場でコンピューター設計とシミュレーション充填技術が採用されており、ダイカスト金型の生産品質が大幅に向上し、生産期間が大幅に短縮されています。中国の金型産業は急速に発展しています。 1996年から2004年まで、カビの年間平均成長率は14％でした。 2003年のダイカスト金型の生産額は3.8億元でした。

現在、中国国内の金型の市場への満足度は約80％に過ぎません。その中で、ミディアムとローエンドの金型が主に使用されます。大きくて複雑な精密金型は、生産技術、金型の品質と寿命、生産能力の面で国民経済の発展に対応できません。必要。

研究開発の方向性

自動車および二輪車産業および自動車付属品の消費および補助製品の需要は、ダイカスト部品の製造に幅広い市場を提供します。自動車へのアルミダイカストの応用も拡大していきます。今後のダイカスト技術の研究開発においても、アルミ合金ダイカストの深化がダイカスト技術開発の主な方向性となるでしょう。市場の需要に適応するために、以下の問題は将来さらに解決されるべきです。

新しい高強度、高耐摩耗性のダイカスト合金の適用を促進し、特別な安全要件のある鋳造に使用される着色可能なダイカスト合金と新しいダイカスト合金を研究します。
安定した性能と制御しやすい組成を備えたダイカストアルミニウム合金を開発します。
合金組成を簡素化し、合金グレードを減らし、グリーン生産を実現するための基礎を提供します。
新しいダイカストプロセスをさらに改善します（真空ダイカスト、酸素充填ダイカスト、半固体ダイカスト、スクイーズキャスティングなど）。
市場に迅速に対応する能力を向上させ、コンカレントエンジニアリング（CE）とラピッドプロトタイピング製造（RPM）を実装します。
CAD / CAM / CAEシステムの研究開発を実施します。
より多くのダイカストアルミニウム合金自動車部品を開発して適用します。

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Minghe Casting Companyは、高品質で高性能な鋳造部品の製造と提供に専念しています（金属ダイカスト部品の範囲には主に次のものが含まれます）薄肉ダイカスト,ホットチャンバーダイカスト,コールドチャンバーダイカスト）、ラウンドサービス（ダイカストサービス、CNCの機械化,金型製作、表面処理）。カスタムのアルミニウムダイカスト、マグネシウムまたはザマック/亜鉛ダイカスト、およびその他の鋳造要件については、お問い合わせください。

ISO9001とTS16949の管理下で、すべてのプロセスは、ブラスターからウルトラソニック洗濯機に至るまで、何百もの高度なダイキャスティングマシン、5軸マシン、およびその他の設備を介して実行されます。経験豊富なエンジニア、オペレーター、検査官のチームがお客様の設計を実現します。

ダイカストの委託製造業者。機能には、0.15ポンドからのコールドチャンバーアルミニウムダイカスト部品が含まれます。 6ポンドまで、クイックチェンジセットアップ、および機械加工。付加価値サービスには、研磨、振動、バリ取り、ショットブラスト、塗装、メッキ、コーティング、組み立て、および工具が含まれます。使用する材料には、360、380、383、413などの合金が含まれます。

亜鉛ダイカスト設計支援/コンカレントエンジニアリングサービス。精密亜鉛ダイカストのカスタムメーカー。ミニチュア鋳造、高圧ダイカスト、マルチスライドモールド鋳造、従来のモールド鋳造、ユニットダイおよび独立ダイカスト、およびキャビティシール鋳造を製造することができます。鋳物は、最大24インチインチ+/- 0.0005インチの公差で長さと幅で製造できます。