インベストメント鋳造 vs ダイカスト

インベストメント鋳造とダイカスト: どちらが用途に適しているか

鋳造は、1890 年代から使用されている確立された製造技術です。 現在一般的に使用されている XNUMX つの鋳造技術は次のとおりです。 インベストメント鋳造 & ダイカスト。 これらの技術は同じ基本原理を共有していますが、インベストメント鋳造とダイカストの間には特有の違いがあります。 インベストメント鋳造ではアルミニウムのキャビティにワックスを注入しますが、ダイカストでは溶融金属を高圧で金型のキャビティに押し込みます。

この記事では、これらの手法の概要を説明し、その主な利点について説明します。 インベストメント鋳造とダイカストの違いを理解することで、プロジェクトに最適な選択肢について情報に基づいた意思決定を行うことができます。

インベストメント鋳造とは何ですか? 

インベストメント鋳造プロセスは、ロストワックス鋳造の原理を中心に展開します。 これには、ワックス型を耐火材料のスラリーに浸してコーティングすることが含まれ、その結果、型が耐火材料の中に「埋め込まれた」状態になります。

最終コーティングが硬化すると、ワックスが熱によって溶けて除去され、コンポーネントの形状をした金型キャビティが残ります。 次に、溶融金属がキャビティに注入され、ワックスのパターンが金属に置き換えられます。 鋳造部品が取り外される前に、金属は金型内で冷えて固まります。

インベストメント鋳造の主な利点: プロジェクトにインベストメント鋳造を使用することのさまざまな利点は次のとおりです。

柔軟なデザイン: インベストメント鋳造では自由な設計が可能となるため、複雑な部品に最適です。 アルミニウム合金、鋳鉄、非鉄合金など様々な材質に対応可能です。 さらに、この鋳造技術は適応性が高く、サイズ、形状、厚さの制限がありません。

より厳しい公差と複雑な形状: インベストメント鋳造は、一貫した厳しい公差と複雑な形状を実現する精密鋳造法です。 インベストメント鋳造の一般的な公差は +/-0.010 インチから +/-0.004 インチの範囲です。 同様のプロセスとは異なり、インベストメント鋳造ではニアネットシェイプおよびネットシェイプ部品の製造が可能となり、さらなる後処理の必要性と関連コストが削減されます。

優れた表面仕上げ: インベストメント鋳造で使用されるワックス パターンには、標準の 125 マイクロ仕上げが施されています。 これにより、他の鋳造プロセスよりも優れた正確で滑らかな表面を備えたコンポーネントが得られます。 インベストメント鋳造には XNUMX つの金型のみが加工に関与するため、パーティング ラインがありません。 場合によっては、仕上げ作業が必要ない場合もあります。

カスタマイズ可能なサイズ範囲: プロジェクトの要件に応じて、インベストメント鋳造では小型の鋳物から大型の鋳物まで製造できます。 メーカーは、0.1kg から 100kg までの範囲の部品を鋳造できます。 さらに、インベストメント鋳造は生産前に大量の需要を必要とせず、コストを節約しながらわずか 10 個の生産が可能です。

ダイカストとは何ですか? 

　 ダイカストプロセス 非鉄合金を溶解し、ダイカストマシン内の既存の金型に射出する作業が含まれます。 工業的に使用される主なダイカストは XNUMX つあります。 

プロセス：

ホットチャンバーダイカスト: このプロセスには、金属を溶解し、油圧システムを使用して高圧で金型に射出することが含まれます。 亜鉛、マグネシウム、鉛、錫合金などの低融点金属に適しています。

コールドチャンバーダイカスト: ホットチャンバープロセスとは対照的に、コールドチャンバーダイカストでは、溶融金属を金型に射出する前に、コールドチャンバーに取鍋を入れます。 このプロセスの圧力は通常 2000 ～ 20000 psi で、アルミニウムなどの高融点金属に適しています。

溶融金属が射出されると、急速に冷却されて凝固し、最終的な鋳物が形成されます。 ダイカストで製造される鋳物はサイズや重量が異なるため、さまざまな用途に適しています。

ダイカストの主な利点:ダイカストにはいくつかの長所と短所がありますが、このプロセスの主な利点は次のとおりです。

高い機械的特性: ダイカストで作られた鋳物は優れた機械的特性を示します。 溶融金属が圧力下で凝固すると、得られる製品は緻密で微細な結晶のように見えます。 これらのコンポーネントは剛性が高く、高い強度、硬度、導電性、耐久性を備えています。

高い寸法精度: ダイカストは、長期間にわたって寸法精度を維持する部品を製造します。 また、最小限の変動でより厳しい公差を維持します。 その結果、このプロセスは高精度基準を必要とする複雑な機械部品の製造に適しており、さらなる機械加工の必要がありません。

複雑な薄肉部品を作成します。 アルミニウムダイカスト特に、優れた強度対重量比を備えた軽量で複雑なコンポーネントの製造が可能になります。 この利点により、他の多くの金属鋳造法とは異なります。 ダイカストでは、厚さ約 0.5 mm のアルミニウム部品を作成でき、亜鉛部品の肉厚は 0.3 mm まで薄くできます。

滑らかな表面仕上げ: ダイカスト部品 一貫して滑らかで結晶質の表面を持っています。 適切な形状の金型と適切な条件により、滑らかで微細な部品が得られ、多くの場合、追加の後処理操作は最小限で済みます。 これにより、生産の合計サイクル タイムが短縮されます。

インベストメント鋳造とダイカストには、プロジェクトの要件に応じて明確な利点があります。 インベストメント鋳造は、設計の柔軟性、より厳しい公差、複雑な形状、優れた品質を提供します。 表面仕上げ、カスタマイズ可能なサイズ範囲。 一方、ダイカストは、高い機械的特性、寸法精度、複雑な薄肉部品の作成能力、および滑らかな表面仕上げを提供します。 アプリケーションの特定の特性とニーズを考慮して、最適な鋳造方法を決定します。

詳細な比較: インベストメント鋳造とダイカスト  

XNUMX つのプロセスとその主な利点を理解したところで、次はインベストメント鋳造とダイカストを比較してみましょう。 以下の表は、より明確に理解できるように、それらの違いを簡潔にまとめたものです。

次のセクションに基づいて、より詳細な比較を見てみましょう。

作業工程：

インベストメント鋳造プロセスは、目的の最終製品を製造するために使用されるワックス パターンの作成から始まります。 オペレーターはワックスを湯口の底に取り付け、繰り返しセラミックの型に浸します。 セラミックが硬化して鋳物の形になったら、型を加熱してワックスを溶かします。 次に、溶融金属が金型キャビティに注入され、金属が冷えて固まった後、金型を壊して鋳造部品を取り出します。

一方、ダイカストでは、液体金属を高圧でキャビティに注入します。 技術者は硬化鋼工具を使用して、必要な製品の形状を持つダイキャビティツリーを作成します。 溶融金属はスリーブ上に置かれ、ピストンを使用して金型キャビティに押し込まれ、金属が金型を満たすときに継続的に圧力がかかります。 金属が冷えたら、オペレーターは木を取り外し、コンポーネントを抽出します。 通常、部品を完全に仕上げるには二次機械加工が必要になります。

鋳造材料の選択:

インベストメント鋳造は幅広い合金に適しており、鉄金属と非鉄金属の両方に適しています。 この鋳造プロセスでは、ステンレス鋼、銅、アルミニウム、亜鉛などの材料に対応できます。 また、機械加工が難しい合金の鋳造も可能になります。

一方、ダイカストは、アルミニウム、亜鉛、銅、鉛、マグネシウム合金などの非鉄金属に最適です。 したがって、インベストメント鋳造では、ダイカストと比較して幅広い材料オプションが提供されます。

設計の複雑さ:

インベストメント鋳造とダイカストを比較する場合、設計形状が重要な役割を果たします。 インベストメント鋳造では、より正確な寸法、薄肉コンポーネント、その他の複雑な形状を実現できます。 この技術により設計の柔軟性が向上し、さまざまな設計機能の組み込みや複雑な部品の鋳造が可能になります。

ダイカストはより大きなコンポーネントを製造し、良好な寸法結果を得ることができますが、インベストメント鋳造と同じレベルの複雑さを提供することはできません。

パーツサイズ

インベストメント鋳造は、0.02 kg から最大約 100 kg のコンポーネントに対応します。 ただし、このプロセスのパーツのサイズにはいくつかの制限があります。 これは、耐火材料スラリーへの繰り返しの浸漬を確実にするために、ワックス パターンをツール スプルーに確実にゲートする必要があるためです。

一方、ダイカストでは、サイズ制限が少なく、より大きなコンポーネントを製造できます。 基本的に、このプロセスで過去のサイズを取得できます。 ただし、ダイカストで大型部品を作成するには、より大きな工具と単価が必要になります。

表面処理

ダイカストとインベストメント鋳造を比較すると、インベストメント鋳造の表面仕上げがダイカスト部品よりも優れていることがわかります。 このプロセスの標準精度公差は IT5 ～ 6 で、最大 125 の微細仕上げが可能です。 これにより、二次加工の必要性が軽減または排除されます。

ダイキャストの表面仕上げも十分です。 ただし、このプロセスで作成された部品は、望ましい結果を得るために追加の機械加工が必要になります。

生産量

インベストメント鋳造は、通常 10,000 個未満の少量生産に非常に適しています。 対照的に、ダイカストは 10,000 時間あたり 100 ～ 2000 個の部品を生産できるため、大量プロジェクトや XNUMX 個を超える大規模生産に最適です。 金型のコストは高くなりますが、XNUMX つの金型で最大 XNUMX 万個の部品を製造できます。 さらに、このプロセスは優れた再現性と一貫性を保証するため、大規模な実行に最適です。

公差

インベストメントとダイカストはどちらも良好で厳しい公差を生み出すことができます。 ただし、鋳造プロセスの許容範囲は、使用される材料の種類と部品の形状に大きく依存します。

一般的に、部品が小さいほど寸法精度が高くなります。 したがって、小型のコンポーネントに関しては、インベストメント鋳造の方が厳しい公差 (約 +/-0.005 インチ) を実現します。 ただし、大型のインベストメント鋳造では、通常、寸法精度がいくらか失われます。 このような場合、ダイカストは +/-0.010 インチの標準公差と最大 +/-0.002 インチの精度公差を提供できるため、大きな部品にはより良い選択肢になります。

サイクルタイム

従来のインベストメント鋳造は非常に時間がかかり、ある程度の労力と何時間もの鋳造が必要です。 一方、従来のダイカストでは毎分最大 3 ～ 4 ショットを生成できます。 多面ダイカストでは、45 分あたり 100 ショットを超えるショット、または小型コンポーネントの場合は XNUMX 分あたり最大 XNUMX ショットを作成できます。 ダイカストは多くの場合、人間の関与がほとんど、またはまったく関与しない完全自動化で製造されます。

インベストメント鋳造とダイカスト: どちらがよりコスト効率が高いでしょうか?

インベストメント鋳造とダイカストの生産コストを比較する場合、生産量が重要な役割を果たします。 10,000 個を超える大量生産を扱う場合は、インベストメント鋳造よりもダイカストの方がコスト効率が高くなります。 ダイカストの自動化が進むため、メーカーは短期間により多くの部品を生産できるようになります。

一方、10,000 個未満の少量生産では、インベストメント鋳造の方がはるかにコスト効率が高くなります。 ダイカストマシンはより高価であり、少量生産ではダイカストコストを補うことはできません。 インベストメント鋳造では必要な機械が少なくなるため、工具コストが節約されます。 さらに、インベストメント鋳造では二次加工が必要ないことがよくあります。 その結果、加工コストをさらに節約できます。

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結論: ダイカストとインベストメント鋳造、どちらがニーズに適していますか?

ダイカストとインベストメント鋳造は十分に確立された技術ですが、さまざまな用途に最適です。 鋳造方法の選択は、特定のニーズによって異なります。 たとえば、ダイカストは、大量の部品を迅速に、コスト効率よく、一貫性を持って作成するのに最適です。 一方、インベストメント鋳造は、複雑または複雑な機能を備えた小型の製品に好まれます。

ダイカストは、アルミニウム、亜鉛、銅などの非鉄金属のみに適しています。ただし、ステンレス鋼などの鉄金属から部品を作成する必要がある場合は、インベストメント鋳造が最良の選択となります。 一般に、製造要件によって、選択する最適なプロセスが決まります。

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