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鋳造技術の展望
ダイカスト金型の損傷とその対策
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静岡大学工学部教授 中村 保教授 |
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| ダイカストにおいて、金型の損傷は、製品品質、コスト、リードタイム等に重大な影響を及ぼす。 最も多く生産されているアルミニウム合金のダイカストにおいては、金型内には、１ショット毎に、 ６５０℃以上の溶湯が、100MPa程度の高い圧力で１〜２m/s程度の高速で注湯される。その間、 金型は水冷されていて、製品が取り出された後に、離型剤のスプレー塗布によって急冷される。 このように、金型には、熱的、機械的、化学的な大きな負荷が生じるため、様々な金型損傷が発生 する恐れがある。表１に示すように、西1)及び井澤4)は、これらのダイカスト金型に生じる損傷と その原因を挙げている。これらの金型損傷は、熱応力やその繰返しによる疲労に起因するヒートチェック や型割れ、溶湯との化学的・冶金的な反応に起因する焼付きや溶損、高い面圧や摩擦によるかじり、 変形、折損、へたりなどに分類される。 |
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| 表１ ダイカスト金型に発生するトラブルとその原因 1) | |||||
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| 図１ダイカスト金型表面に発生ヒートテック | 図2ダイカスト金型の加熱・冷却による表面圧縮･引張りの繰り返しモデル | ||||
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| 図１ 1)に、ダイカスト金型表面に生じるヒートチェックの一例を示す。数mm程度の亀甲状のクラックが 形成されているが、一部にはこのクラックが表面層の剥離を引起こす場合もある。このようなヒートチェックは、 数百回から数先千回のショットの繰返しによって形成され、繰返し数が増加するほどその損傷は激しくなる。 ダイカスト製品の表面には、これらのクラックの転写が形成されるため、その表面損傷程度が閾値を越えると、 金型を替えるか、再加工し直す必要が生じる。 ヒートチェックは、図２1)に示すように、注湯時に金型表面が600℃以上に加熱されたとき、金型内部との 温度差によって表面付近では圧縮応力を受けるが、離型剤のスプレー塗布時には金型表面が急冷されて 金型内部温度は高いままであるため、表面付近では引張応力を受ける。このように、１ショット毎に金型表面は この圧縮と引張の繰返し応力を受けるため、疲労限界の繰返しを越すと表面から疲労破壊、すなわちヒート チェックが生じると考えられる。 |
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