鋳巣を防ぐための、温度・射出・真空管理のポイント

鋳巣は、製造時に巻き込まれた空気やガスが高圧下で製品内部に閉じ込められ、球状に近い空洞として残る欠陥です。鋳巣の発生は、ダイカスト鋳造マシンの状態や、射出時のわずかなミスが影響します。

この記事では、鋳造マシンと射出条件という二つの観点から、鋳巣発生につながる具体的な要因を解説します。

鋳造の安定性を左右する温度とサイクルの管理

鋳巣は、溶湯が金型内で凝固する瞬間、キャビティ内にガスが残留することで発生します。そのため、溶湯と金型の温度を適切にコントロールすることが重要です。

温度設定のミス

金型温度と溶湯温度の設定ミスや入力ミスは、鋳造条件不備の直接的な原因です。

金型温度が低いと、金型に塗布した離型剤の水分が蒸発しきらずに残り、溶湯が入ってきた際にガス化して、鋳巣の原因になります。また、溶湯温度が低いと、湯口ゲートが早期に凝固したり、破断チル層が詰まったりして、湯流れを阻害し、充填不良を引き起こします。

一方、金型温度が高すぎるのも問題です。金型を局部的に過熱し、溶湯による侵食や衝突による消耗を招きます。金型表面が傷むと、離型剤の水分が侵入・蒸発する箇所ができ、間接的に鋳巣を引き起こす可能性があります。

マシン動作速度とサイクルタイムの影響

鋳造マシンの動作速度が遅い、またはサイクルタイムが適正でないことも、設定ミスに含まれます。

サイクルタイムが長いと、金型が空気にさらされる時間が長くなり、放熱量が増えて、結果的に金型温度が低くなります。前述の通り、金型温度の低下は水分の残留を招き、鋳巣の発生に直結します。また、サイクルタイムがバラつくと、製品品質に安定性がなくなります。

溶湯の流れを左右する射出条件のポイント

ダイカストの品質、鋳巣の抑制には、溶湯をキャビティ内に充填する際の速度と圧力の管理が重要です。

低速速度と射出のタイミング

射出工程の低速速度が遅いことも設定ミスの一つです。溶湯がスリーブ内でゆっくり前進する低速段階で速度が遅すぎると、溶湯が湯流れの過程で停滞しやすくなり、キャビティに到達する前に空気やガスを巻き込みやすくなります。また、射出タイミングタイマー設定が長いことも、同じように不良につながる可能性があります。

鋳造圧力の設定

鋳造圧力は、溶湯を押し固め、鋳巣の原因となる気泡を潰すための重要な圧力です。鋳造圧力の設定が低すぎる、または設定を間違えている場合、溶湯圧力で気泡を潰せず、鋳巣が残ってしまいます。

逆に、鋳造圧力の設定が高すぎる場合も問題です。過度な圧力が金型を変形させる原因となることがあります。金型が変形して合わせ不良が生じると、その隙間から大気が型内に侵入し、新たな鋳巣の原因となるガスが入り込みます。

ACC圧力の適正化

ACC圧力は、射出機構の油圧を補強する要素です。この圧力が不適正だと、鋳造圧力が設計通りにかかりません。

ACC圧力が不足していると、鋳造圧力も不足し、結果的に溶湯圧力で気泡を潰せない状態になります。窒素ガスの不足やチャージ圧の低下も、ACC圧力不足の原因です。

ACC圧力が高すぎる場合も問題で、射出圧が過大になり、金型に変形などの負荷をかける可能性があります。

真空の重要性

現在高品質ダイカスト、特に薄肉・大型設計品では、キャビティ内の空気を物理的に除去する真空ダイカスト技術が広まっています。

真空切換位置と真空時間

真空ダイカストは、湯流れ時の背圧影響を抑え、残存するエアや離型剤から揮発するガスを除去する目的で行われます。

真空切り替え位置が不適な場合、充填の過程で空気が残留する原因となります。溶湯の充填が始まってから真空吸引が開始されても、ガスを十分に排出できません。

まとめ

鋳巣を防止するためには、ガス発生の抑制、空気の巻き込み防止、残存ガスの除去が重要です。

軽量・薄肉ダイカスト開発センター.comを運営する帝産大鐘ダイカスト工業では、型メーカーと協力して流動解析を行い、内部品質に注意しています。また社内の取り組みとして、内部品質は鋳巣が入りそうな部位について目視で確認したり、カットして湯境やしわの有無を確認しております。

ダイカストの不良に関するお悩みをお持ちの方はぜひお気軽にご相談ください。

＞＞ダイカストの不良について相談する