鋳巣を防ぐための離型剤・エアーブロー・冷却設定の見直し

製品に鋳巣が発生すると、機械的性質が不安定になり、製品の強度が著しく低下します。

鋳巣の発生要因は多岐にわたりますが、本記事では、その中でも特に現場のオペレーション設定に左右され、見落とされがちな離型剤とエアーブローの運用設定に焦点を当て、具体的な技術的課題とその解決策をご紹介します。

鋳巣の離型剤に関する要因

離型剤は、ダイカスト製造において金型から製品をスムーズに取り出すために欠かせない材料です。しかし、その塗布条件が適切でないと、鋳巣の原因となってしまいます。

　
1. 離型剤の塗布量が「多すぎる」場合

離型剤の塗布時間や流量が多すぎると、余分な離型剤や水分が金型表面に残ります。この残った水分は、高温の溶湯が充填される際に急激に気化し、金型内部のガス抜き機構では排出しきれずに溶湯内に巻き込まれてしまいます。その結果、球状の鋳巣として製品内部に残ってしまいます。

具体的には、離型剤の塗布時間が長い、離型剤の流量が多い、離型剤の圧力が高すぎるといった設定ミスが、鋳巣に直結する不良要因となります。

　
2. 離型剤の塗布量が「少なすぎる」場合

逆に離型剤の塗布量が少なすぎる場合や、離型剤の皮膜が適切に形成されていない場合も問題です。離型剤の皮膜が十分に形成されていないと、離型時の摩擦抵抗が増大し、製品が金型に焼き付いたり、金型表面の溶損を引き起こす可能性があります。金型にクラックや溶損が発生すると、その損傷部位に離型剤の水分が侵入し、蒸発不良の原因となり、結果的に鋳巣を発生させることとなります。

さらに、スプレーノズルからの液だれ、塗布量の制御不良、潤滑剤の塗布ムラといった設定や機器の不備も、不適切な塗布量につながり、鋳巣発生の原因となります。

エアーブロー設定が鋳巣に与える影響

離型剤を塗布した後のエアーブローは、単なる吹き付け作業ではありません。金型に残った余分な離型剤を除去して水分を蒸発させること、そして金型温度をコントロールするための外部冷却の役割を兼ねています。

　
1. エアーブロー圧力が「高すぎる」場合

エアーブロー圧力が高すぎると、特に湯流れの繊細な薄肉品や複雑形状のキャビティでは、金型表面の微細な離型剤皮膜を吹き飛ばしてしまい、かじりや金型損傷のリスクを高める可能性があります。また、射出工程の直前で溶湯の湯面を乱す可能性があり、結果的に鋳巣につながる可能性もあります。

　
2. エアーブロー圧力が「低すぎる」場合

エアーブロー圧力が低すぎると、最も重要な役割である離型剤の水分の蒸発と除去が十分にできなくなります。その結果、水分が金型内に残留し、溶湯に巻き込まれて鋳巣が発生します。エアブロー量が不足している場合や、ノズル詰まり、エア漏れが発生している場合も、圧力が低い場合と同様の不良が起こります。

　
3. 設定時間・塗布位置

エアーブローの設定時間が短い場合、水分を十分に飛ばしきれず不良に直結します。逆にエアーブロー時間が長すぎる場合も、サイクルタイムが長くなって生産効率が落ちるだけでなく、金型を過度に冷却してしまい、次の工程での離型剤の蒸発不良につながることがあります。

また、エアーブローの塗布位置が適正でない場合や、エアーブローが当たっていない箇所がある場合、特に中子裏や離型剤の水分が残りやすい型形状では、水分が抜けきらずに鋳巣を引き起こします。トンネル中子の動作とエアーブローのタイミングが合っていない場合も、鋳巣発生の要因となり得ます。

金型冷却と鋳巣の関係

金型冷却は、製品の凝固速度や寸法精度を制御する上で非常に重要です。一見鋳巣とは関係がないように思えますが、実は密接な関係があります。

　
1. 離型剤の水分蒸発不良

冷却温度設定の不適切さ、冷却系統の分け方の不備、または間欠タイマーの設定ミスといった冷却装置の管理ミスは、金型温度を不安定にします。特に金型温度が低い場合、あるいは冷却が効きすぎている場合、塗布された離型剤の水分が完全に蒸発せず、金型内に残留してしまいます。この残留水分が溶湯に巻き込まれることで、鋳巣が発生します。

　
2. 設計段階の冷却方案

設計段階においても、冷却本数が多すぎる、冷却設置位置が不適切、あるいは内部冷却が効きすぎて著しい温度勾配が生じるなど、金型冷却設計のミスが不良の遠因となることがあります。また、冷却パイプのOリングの劣化やカプラ部の不具合、ホースの破れなど、冷却系統のメンテナンス不良も、水漏れを通じて金型内に水分を侵入させ、鋳巣発生リスクを高めます。

薄肉・高精度ダイカストは当社にお任せください

このように、鋳巣対策は、単に溶湯のガス管理や設計上の工夫だけでなく、製造条件の管理が重要です。現場のオペレーション設定を適切に管理することで、鋳巣の発生を大幅に減らすことができます。

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。

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