亜鉛ダイカスト: 合金, プロセス, アプリケーション & 利点

1. 導入

亜鉛ダイキャスティング 高精度の生産において重要な役割を果たす広く採用されている製造プロセスです, 大量金属成分.

優れたキャスティブ性を活用します, 寸法安定性, 亜鉛合金の強度, このプロセスは、自動車や電子機器から医療や消費財まで、幅広い産業をサポートしています.

亜鉛の低融点 (通常、約420〜450°C) 迅速なサイクル時間を可能にします, 最小限のエネルギー消費, 拡張ツール寿命, 複合体にとって特に費用対効果が高くなります, 薄壁のデザイン.

アルミニウムやマグネシウムなどの他のダイカスト材料とは異なります, 亜鉛は優れた表面仕上げ品質と並外れたメッキの互換性を提供します, これは、機能的アプリケーションと美的アプリケーションの両方に不可欠です.

2. 亜鉛ダイキャスティングとは何ですか?

亜鉛 ダイカスト 溶融亜鉛または亜鉛合金が高圧下で再利用可能な金型に強制される製造プロセスです, diesとして知られています, 正確な金属コンポーネントを作成します.

基本原理には、溶融金属をダイキャビティに注入することが含まれます, 固化することを可能にします, そして、完成した部分を排出します.

このプロセスは、緊密な許容範囲を持つ部品を生成できます, 滑らかな表面仕上げ, 比較的短時間で複雑なジオメトリ.

3. ダイキャスティング用の一般的な亜鉛合金

亜鉛合金 ダイカストで使用されているのは、機械的パフォーマンスを最大化するために策定されています, 表面仕上げ, 寸法精度, そして加工のしやすさ.

最も広く使用されているのは、です Ladesシリーズ (負荷 2, 3, 5, 7) そして ZA合金 (For-8, 12, 等).

亜鉛ダイキャスティングアロイテーブル

4. 鋳造機器と工具

通常、亜鉛ダイキャスティングが採用されます ホットチャンバーダイキャスティングマシン, 注入メカニズムを溶融金属に直接浸す.

この設計により、エネルギー損失が最小限の高速操作が可能になります.

ツーリングコンポーネント:

• グースネックシステム: ホールディングポットからショットスリーブに溶融亜鉛を転送.
• 袖を撃った & プランジャー: 10,000〜15,000 psiの圧力の下で金属を金型に注入します.
• 材料: 通常作られています H13工具鋼 または P20, 熱疲労や侵食に抵抗するためのニトリッドやPVDコーティングのような表面処理で.

亜鉛はアルミニウムよりも侵食性が低いためです, ダイは続くことができます 1 百万サイクル, 長期的なツーリングコストを大幅に削減します.

5. 亜鉛ダイキャスティングプロセスの手順

亜鉛ダイキャスティングプロセスは、大量に生成するための正確で効率的な方法です, 高精度の金属成分.

亜鉛の並外れたキャスティブのおかげです, 低融点, 寸法安定性, このプロセスは、緊密な許容範囲を達成できます, 滑らかな表面仕上げ, および薄壁の幾何学.

溶融準備と温度制御

• 亜鉛合金は通常、420〜450°Cで溶けます (788–842°F) 合金の種類とプロセスのバリエーションに応じて.
• 融解はaで発生します ホットチャンバーマシンと統合された炉 または、冷たい章の機械のための別のるつぼ.
• 正確な温度制御 過熱を避けるために不可欠です (酸化と多孔性を引き起こします) または過小評価 (これにより、流動性が低下します).
• 脱気 そして フラックス 鋳造品質を改善するために、閉じ込められたガスと酸化物を除去するために使用できます.

充電と注射

• ホットチャンバーダイキャスティング (亜鉛に最も一般的です):

• • の グースネックシステム 油圧の下で溶融亜鉛をダイに直接引き込みます (7–35 MPa).
  • 短いサイクル時間 (通常 <1 2番目の充填時間) プロセスを大量生産に最適にします.

• コールドチャンバーダイキャスティング (ZA-12に使用, ZA-27):

• • Molten亜鉛はショットスリーブにひどくなります, その後、ピストンがそれをダイに押し込みます.
  • グースネックシステムを腐食させる高いアルミニウム含有量を持つ合金に必要.

キャビティの充填と固化

• 溶融亜鉛は高速でスチールダイキャビティを満たします (最大1〜3 m/s), それがすべての複雑な形と薄い壁に到達するようにします.
• 急速な熱抽出は、ダイの壁から発生します, 有効化:

• • 迅速な固化 (ミリ秒から数秒以内)
  • 高次元精度
  • 細粒構造 機械的特性が改善された

• 死ぬ 空気の閉じ込めを防ぎ、多孔性を減らすために真空アシストを使用することができます.

排出と死ぬサイクリング

• 部品が固まると, エジェクターピン 型から押し出します.
• ダイサーフェスは冷却または潤滑されています リリースエージェント スムーズなパーツのリリースを確保し、寿命を延ばします.
• 典型的な 亜鉛ダイキャスティングのサイクル時間: 20ショットごとに60秒, 部品の複雑さと合金タイプに応じて.
• その後、ダイは閉じられ、次の注入のために準備されます。亜鉛の速い冷却により、迅速なサイクリングが可能になります.

トリミングとフラッシュの取り外し

• 排出後, 余分な材料 (フラッシュ, 偽り, ランナー) 使用してトリミングされます:

• • 油圧または機械的 プレスをトリミングします
  • CNCの討論システム
  • 複雑な幾何学用の手動討論ツール

• 適切なゲーティングとオーバーフロー設計は廃棄物を最小限に抑え、清潔な部分分離を保証します.

検査と寸法検証

• 最初の検査には含まれる場合があります:

• • 目視検査 フラッシュ用, 表面欠陥, またはコールドシャット
  • 寸法測定 CADまたは技術的な描画仕様に対して
  • オプション X線または圧力テスト 内部欠陥の場合

6. 亜鉛ダイキャスティングの仕上げと加工後

亜鉛合金ダイキャスティングは、金型の外にある優れた表面仕上げと緊密な許容範囲を持つコンポーネントを生産することで有名です,

ほとんどの産業用アプリケーションおよび消費者アプリケーションは、最終仕様を満たすためにまだ後処理を必要とします.

バリ取り, トリミング, およびフラッシュ削除

ダイからの排出後, パーツはしばしば持っています 余分な材料 別れの線とゲートエリアで.

これは、設計仕様を満たし、取り扱いと組み立ての安全性を確保するために削除する必要があります.

一般的な方法:

• メカニカルトリミングプレス: 高速かつ正確です, 大量生産に最適です.
• 手のburring: 複雑な幾何学を持つ小さなバッチまたは部品に使用されます.
• 振動仕上げ: 滑らかなエッジと表面の準備のための研磨媒体を備えたタンブリング部品.

ゴール: きれいな輪郭を実現します, 鋭いエッジを取り外します, コーティング用の部品を準備します.

表面の洗浄と治療前

表面の清潔さは、めちゃくちゃなめっきです, 絵画, またはコーティング. 適切な接着を確保するために、亜鉛の天然酸化物層と潤滑剤を除去する必要があります.

テクニックには含まれます:

• アルカリ洗浄: オイルを除去します, グリース, そして潤滑剤を死にます.
• 酸ピクルス: 酸化物を除去し、閃光を錆びます.
• ショットブラストまたはビーズブラスト: 表面を均一にし、コーティングの準備をします.

結果: 化粧品の外観を向上させながら、塗料とプラットの結合を改善します.

表面仕上げ技術

亜鉛合金はそうです 装飾的および機能的なコーティングと非常に互換性があります, 外観や腐食保護を必要とする部品に理想的にする.

メッキ

• ニッケルメッキ: 明るいものを提供します, 耐性仕上げ, 多くの場合、自動車や配管で使用されます.
• クロムメッキ: 装飾的または耐摩耗性の表面のための鏡のような仕上げ.
• 亜鉛または亜鉛ニッケルメッキ: 過酷な環境での追加の腐食保護に適用されました.

粉体塗装

• 粉末ポリマーの静電化, その後、〜180〜200°Cで硬化します.
• 耐久性を提供します, 色の柔軟性, 衝撃や化学物質に対する良好な耐性.

ラッカーまたはクリアコーティング

• 透明なコーティングは、外観を変えることなくメッキまたは研磨表面を保護します.

熱処理 (一部の合金ではオプション)

亜鉛合金は、通常、硬化のために熱処理されていません, しかし ストレス緩和治療 適用される場合があります:

• 温度範囲: 80–120°C数時間.
• 目的: 鋳造または機械加工から内部ストレスを軽減します, 寸法の安定性を高めます.

いくつか (亜鉛アルミニウム) 合金が受ける可能性があります 年齢硬化 時間の経過とともに強度を改善するため.

機械加工および二次操作

ダイキャスティングはネットの形状に近いものを提供しますが, 二次機械加工が必要になる場合があります:

• ねじ切り, 掘削, またはタッピング
• アセンブリの交配サーフェス
• キャスティングだけでは耐性機能を達成できません

注記: 亜鉛の優れた機械性により、二次操作に最適です, と 低ツール摩耗 そして 滑らかなチップ形成.

7. 亜鉛ダイ鋳物の材料特性

亜鉛ダイ鋳造物は、優れた鋳造性だけでなく、堅牢な機械的および物理的特性についても評価されます.

これらの特性により、亜鉛合金は高強度を必要とする精密成分に適しています, 寸法精度, そして、良い表面仕上げ.

亜鉛合金の物理的特性

亜鉛合金の機械的特性

寸法安定性 & クリープ抵抗

• 寸法安定性: 亜鉛ダイ鋳物は、長期にわたって正確な耐性を維持することができます, 特に中程度の温度環境で.

• • 典型的な公差: ±0.05 mm以上

• クリープ抵抗: 上記の制限 100 ℃. 亜鉛合金はそうです 高温の構造負荷には理想的ではありません, しかし、部屋で適度に適度に上昇した温度でうまく機能します.

8. 品質管理と欠陥緩和

亜鉛ダイキャスティングで高い製品品質を維持するには、堅牢な監視と検査システムが必要です.

典型的な欠陥と救済策:

次のような非破壊検査方法 X線検査, 超音波, そして 染料浸透試験 多くの場合、内部または表面の欠陥を検出するために使用されます.

9. 利点 & 亜鉛の鋳造品の制限

利点

優れた流動性:

亜鉛合金は優れた流動性を示します, 薄い壁で複雑なコンポーネントの生産を可能にします, 薄い 0.8 mm.

このプロパティにより、溶融亜鉛は複雑なカビの空洞を正確に満たすことができます, 非常に詳細な部品の製造を促進します.

高精度の寸法精度:

亜鉛ダイキャスティングは、非常に厳しい寸法許容範囲を達成できます, 通常、中小サイズのサイズの部分では±0.05-0.1 mm以内.

この精度は、多くの場合、広範なマシン後の必要性を排除します, 時間とコストの両方を節約します.

迅速な生産率:

亜鉛用のダイキャスティングマシンは、短いサイクル時間で動作することができます, 通常は範囲です 10-60 サイクルごとに秒, 部分の複雑さに応じて.

この高速生産能力により、大量製造に最適です, 全体的な生産コストを削減します.

良い表面仕上げ:

亜鉛ダイを介して生成された部品は、一般的に型から滑らかで光沢のある表面を持っています.

これにより、多くの表面仕上げ操作の必要性が排除され、メッキや絵画などのさらなる治療のための優れたベースを提供します.

費用対効果:

亜鉛は、他の多くのダイキャスティング金属と比較して比較的安価です.

さらに, 過剰な金属を簡単にリサイクルできるため、プロセスは最小限の材料廃棄物を生成します, さらにコストを削減します.

ツーリングと機器のコストが低いことも、その経済的実行可能性に貢献しています.

幅広い合金オプション:

さまざまな亜鉛合金があります, それぞれが特定のパフォーマンス要件に合わせて調整されました.

例えば, ザマック合金は強さのバランスを提供します, 耐食性, キャストプロパティ,

ZA合金は耐摩耗性が高いことで知られていますが, 材料選択に柔軟性を提供します.

制限事項

高温でのパフォーマンスが制限される:

亜鉛合金は融点が低く、耐熱性が低い.

それらの機械的特性は、高温で大幅に低下します (通常、120°Cを超えています),

高熱への継続的な暴露を含むアプリケーションに不適切にすること, 高性能車両のエンジン内部など.

サイズの制約:

亜鉛ダイキャスト部品のサイズは、ダイキャスティングマシンと金型の容量によって制限されます.

大規模なコンポーネントの生産は挑戦的で費用がかかります, より強力なマシンとより大きなマシンが必要なため, より高価なカビ.

熱感度:

亜鉛合金は、ダイキャスティングプロセス中の急速な温度変化に敏感です.

この熱感度は、熱応力のような問題につながる可能性があります, 反る, プロセスパラメーターの場合、キャストパーツの割れ目, 冷却速度など, 慎重に制御されていません.

特定の腐食性環境に対する感受性:

亜鉛には固有の腐食抵抗がありますが, 腐食性の高い環境で, 特に強酸またはアルカリを持つもの, 材料は時間の経過とともに腐食する場合があります.

表面処理は耐食性を高めることができます, 全体的なコストに追加されます.

地域合金の可用性:

特定の亜鉛合金の生産と利用可能性は、一部の地域で制限される場合があります.

これは、サプライチェーンの課題につながる可能性があります, より長いリードタイム, 特殊な合金を調達するためのコストの増加.

10. 亜鉛ダイ鋳物の用途

自動車 業界

• 応用分野: 車両構造コンポーネント, インテリア/エクステリアトリム, および機能的な部分
• コンポーネント: エンジンマウント, 括弧, ドアハンドル, ノブ, ホイールハブ, グリル, と装飾トリム

エレクトロニクス 業界

• 応用分野: 電子エンクロージャー, コネクタ, そして熱管理
• コンポーネント: プラグコネクタ, デバイスハウジング, 半導体のヒートシンク, および回路基板の備品

消費財セクター

• 応用分野: 家電製品, おもちゃ, および装飾製品
• コンポーネント: キッチン用品用のハンドル/ノブ, おもちゃモデル, 装飾的な置物, 家具用のハードウェア

ハードウェア & 配管業界

• 応用分野: 建設器具と配管システム
• コンポーネント: 蛇口, バルブ, ドアロック, ヒンジ, アーキテクチャハードウェア

医療機器フィールド

• 応用分野: 手術装置と生物医学的成分
• コンポーネント: 生体適合性楽器ハウジング, 埋め込み可能なデバイスケーシング (表面処理で), および診断ツールパーツ

再生可能エネルギー部門

• 応用分野: 風力および太陽エネルギーインフラストラクチャ
• コンポーネント: 風力タービンブラケット, ソーラーパネル取り付けシステム, およびエネルギー貯蔵システムのエンクロージャー

11. 比較表: 亜鉛対アルミニウム対マグネシウムダイキャスティング

キーテイクアウト:

• 亜鉛 に最適です 高精度, 小さい, 複雑な部品 優れた表面の品質と ツーリングコストが低い, 特に 大量生産.
• アルミニウム のために望ましい 軽量構造コンポーネント 中程度の強さと より高い熱抵抗.
• マグネシウム 提供 最高の強度と重量の比率, に適したものにする 航空宇宙と携帯用電子機器, ただし、より専門的な処理と安全性の制御が必要です.

12. 結論

亜鉛ダイキャスティングはaです 成熟, 正確な, 費用効率の高い製造プロセス 大量の複雑な金属部品の生産に理想的に適しています.

その機械的堅牢性, 優れたキャスティブ可能性, そして、優れた表面の品質は、自動車から医療機器に至るまでの産業にとって好ましい選択となり続けています.

いくつかの熱制限がありますが, その設計の柔軟性, 生産コストが低い, そして、リサイクル性は、将来のための主要な金属形成技術として鋳造物をしっかりと固定します.

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