【ものづくり】2018日本ダイカスト会議・展示会

ブローホール改善、複雑形状ダイカスト、厚肉ダイカスト、中国ダイカストメーカー

2018/11/16

要約

  2018日本ダイカスト会議・展示会 (会期:2018年11月8日 (木)~11月10日 (土)、会場:パシフィコ横浜)は、日本ダイカスト協会が主催。ダイカスト並びにダイカスト関連企業による新技術、新製品、設備、機器、副資材等を関係者に広く紹介することにより、ダイカスト及び関連業界の発展に寄与することを目的としている。今年で20回目の開催となり、製品メーカー、設備メーカー、金型メーカーなど合わせて212社が出展。また、エンジニアが多く参加する展示会、セミナー、ダイカスト工場見学会が同時開催されていた。本稿では自動車用ダイカスト鋳造部品の最新量産技術を中心に取材した内容を紹介する。

2018日本ダイカスト会議・展示会入場口 2018日本ダイカスト会議・展示会会場風景
2018日本ダイカスト会議・展示会
入場口
2018日本ダイカスト会議・展示会
会場風景

 

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ブローホール改善技術(高真空、PF法)

  アルミ鋳造は大きく分けて、ダイカスト、重力鋳造、低圧鋳造、高圧鋳造と4つに区分される。ダイカストは、精密な金型に溶融金属を圧入し、高精度で鋳肌の優れた鋳物をハイサイクルで大量に生産する鋳造方式で、特長としては、①生産性が高い、② 寸法精度が高く後加工が少なくてすむ、③薄肉に鋳造できる、などがあげられる。ダイカストの金型費は高価だが、生産性が高く、大量生産の場合はコストメリットがあり、自動車部品に向いている。

  一方でダイカストの欠点もある。ダイカストは比較的低温の金型に溶湯を高速 (0.1秒)で注入し、固化する瞬間に超高圧 (700~1000気圧)を加えて成形する。そのためガスの巻き込みによるブローホールや凝固収縮による引け巣の発生は不可避で、断面をカットしてよく見るとブローホールだらけなのが普通である。そのブローホールが影響する爆発が心配で、強度アップのための熱処理もできない。そのため、多少鋳巣(いす)があっても良いようなカバー類を中心に採用されていた。高品質な製品は低圧鋳造または高圧鋳造で、低品質の製品はダイカスト鋳造とするのが長く定説になっていた。

  しかし2000年頃から、自動車部品メーカー各社はコストメリットのあるダイカスト法を技術的に見直し、ブローホール、引け巣の改良を行う新工法に取り組んできた。各社による研究の成果によって、ブローホールは熱処理を可能とするレベルとなり、エンジンや足回りなどの強度部材への適用が実用化され始めている。今回の展示会から、特殊ダイカストに取り組む自動車アルミ部品3社を取材した。

 

(出展会社概要) 特殊ダイカスト法

会社名 展示品 工法・材料など
㈱アーレスティ
(愛知県豊橋市)
量産:エンジンマウント
        熱処理可能品
PF法
サイクルタイム50秒
量産:サブフレーム
        溶接可能品
PF法真空法併用
サイクルタイム50秒
リョービ㈱
(広島県府中市)
量産:シリンダーブロック
        ライナーレス高気密品
高真空法
サイクルタイム50秒
東洋電産㈱
(静岡県沼津市)
量産:アルミ製ドラムクラッチ
        高強度・高耐摩耗
PF法、ハイシリコン材
サイクルタイム50秒

 

特殊ダイカスト法によって期待できる効果

〇:対策良好

  普通真空法 高真空 PF法 PF+真空 局部加圧
ブローホール (射出不良)
引け巣 (凝固不良)
熱処理
溶接

注)
真空ダイカスト:真空ポンプ等でキャビティ内を減圧しエア巻き込みを防ぐ。
 普通真空 -20~-50 KPa (20~50%真空)
 高真空  -90~-95 KPa (90~95%真空)

PF法 (Pore Free Die Casting):キャビティ内の空気を酸素O2に置換し、アルミと反応させて超微細酸化物を形成する過程の真空状態を利用する。ブローホールの少ない素材を作ることができ、熱処理が可能となる

ブローホール:
 普通ダイカスト  10~15㏄/100g
 熱処理可能レベル 5㏄/100g
 溶接可能レベル  3㏄/100g

 

PF法ダイカスト (アーレスティ)

  アーレスティのダイカストラインは普通ダイカスト、PF法ダイカストライン、PF法真空法併用ダイカストラインの3種類がある。PF法は普通ダイカストと比較して、製造したアルミ鋳物のガス含有量を抑えることが可能なため、熱処理が可能となる。アーレスティでは溶接用はもう1ランク上の品質にするため、PF法と真空ダイカストを併用するという。

量産:自動車強度部材 エンジンマウント (PF法) 量産:自動車溶接部材 サブフレーム  (PF法+真空ダイカスト)
ADC12 ダイカスト品
材質:ADC12
熱処理を実施できている。
展示パネル:PF法
左右の部材がダイカスト品
溶接用はもう1ランク上の品質にするため
PF法にさらに真空ダイカストを併用する

特殊ダイカストPF法

引張強度MPa 伸び%(靭性)
鋳ばなし 245 × 1.9 ×
熱処理T6 321 2.2
熱処理T7 276 4.2

 

高真空ダイカスト (リョービ)

  リョービのダイカスト事業は、創業以来75年にわたり蓄積してきた技術力と独自の一貫体制で、世界の主要な自動車メーカー各社へダイカスト製品を供給している。

  真空ダイカストは、キャビティ内を減圧してダイカストする方法。展示品は高真空ダイカスト法のライナーレスのシリンダーブロック。通常はライナーとよばれる円筒材が圧入されるため、多少のブローホールは許容されるが、ライナーレスとなるとアルミのブローホールは極限まで減らさないと圧力保持ができないため、製品にならない。普通ダイカストでは真空度は20%~50%程度だが、給湯方法やシール方法を工夫し90% (-90kPa)以上の高真空度でダイカストしている。ブローホールはあっても0.5mm以下に抑えることができている。

量産:ライナーレスのシリンダーブロック 展示パネル:高真空ダイカスト
シリンダーブロック
後工程の溶射は別会社で実施
高真空ダイカスト

 

特殊材ダイカスト (東洋電産)

  東洋電産は日本軽金属のグループ会社。そのため、材料面での支援や試作やモニターなどの相互協力体制を引いている。展示品はハイシリコンアルミ製のダイカスト。潤滑性を向上させてかじりを防止するという。材料は日本軽金属製。東洋電産の強みは材料による差別化技術。特殊ダイカストにはPF法で対応する。

量産: アルミ製ドラムクラッチ(トランスミッション部品) 展示パネル:スチール成形からの置換でコストダウン
アルミ製ドラムクラッチ 展示パネル
高強度、高耐摩耗性 ダイカスト型も3枚割でノウハウがある


複雑形状ダイカスト技術(アルミ置き中子、耐圧崩壊性中子)

  中空製品は重力鋳造で作ることが多い。重力鋳造はダイカストと同様に低品質鋳造に分類され、ダイカストより肉厚が厚いため、薄肉ダイカストによる軽量化のニーズが高い。

 

(出展会社概要) 複雑形状ダイカスト

会社名 展示品 工法・材料など
リョービ㈱
(広島県府中市)
量産:シリンダーブロック
       冷却回路
置き中子 (アルミ製)
量産:二輪ハブ
       センター肉抜き
耐圧崩壊性中子
(2層コーティング:表層雲母+内層樹脂)
東洋電産㈱
(静岡県沼津市)
量産:オイルポンプカバー
       シェル中子による油圧回路
重力鋳造品 (非ダイカスト)
シェル中子

注) 置き中子:内側を細工するようなアンダーカット形状の場合、金属製の中子をキャビティイにはめ込み、鋳造後、製品とともに取り出す。
シェル中子:崩壊性中子。中空状の穴の部分に相当する形状の砂を加熱し焼き固めた鋳型のこと。ダイカスト用ではなく、主に重力鋳造で使用する。

 

アンダーカット・ダイカスト  (リョービ)

  ダイカストの金型鋳造では2つ割のため、通常工程ではアンダーカットや中空形状はできないが、中子を用いてアンダーカット形状の製品を作ることができる。

  ダイカスト用中子は3種類ある。引き抜き中子(外周細工用)、置き中子 (内周細工用)、崩壊性砂中子(中空用)。崩壊性砂中子も他と同様、ダイカスト用は高圧に耐えアルミが浸透しない特殊コーティングを実施している。

量産:シリンダーブロック 量産:二輪ハブ
シリンダーブロック 二輪ハブ
置き中子 (アルミ製)
展示パネル:置き中子によるアンダーカット形状の成形
形状:中空複雑形状、材質:ADC12、重量:3.2kg
展示パネル:崩壊性中子による中空形状の成形
(耐圧・崩壊性中子、二重コーティング)

 

シェル中子による油圧回路の自由化・重力鋳造 (東洋電産)

  東洋電産はダイカスト工程のほかにも重力鋳造工程 (グラビティ)があり、主に中空構造の製品を生産している。展示品はオイルポンプカバーでシェル中子による油圧回路の自由化という合理化。シェル中子が細いので製造は高難度という。

量産:オイルポンプカバー 展示パネル:世界初シェル中子による油圧回路の自由化
オイルポンプカバー 展示パネル
形状:油圧回路の自由化 (黄色部)
材質:AC4B
熱処理:T7 (強度より伸びを重視)
中子も細いので難しい


厚肉ダイカスト技術(重力鋳造ハイブリッド、高圧鋳造ハイブリッド)

  一般にダイカストは薄肉品、重力鋳造は厚肉や中空形状で使用される。非ダイカスト法で生産される厚肉製品に対しても、ダイカスト化して生産サイクルタイムを詰めるニーズが高い。新工法として、低圧鋳造とダイカストの両工法の長所を生かしたハイブリッド機の展示があり取材した。

 

(出展会社概要)

会社名 展示品 工法
リョービ㈱
(広島県府中市)
ステアリングナックル
(厚肉品)
<新工法>GDスクイズ
重力鋳造+ダイカスト
サイクルタイム:80秒
宇部興産㈱
(山口県宇部市)
サスペンション部品
(厚肉品)
<新工法>HFC
ハイブリッドフィルキャスティング
低圧鋳造+ダイカスト
サイクルタイム:120秒

 

GDスクイズによる厚肉製品の成形 (リョービ)

  一般にダイカストは薄肉品、重力鋳造は厚肉や中空形状で使用されるが、リョービでは重力鋳造にダイカストの加圧機構を組み合わせた。一般の重力鋳造に比べて、高強度、高生産性、高寸法精度が特長。コンパクトな設備で高品質な製品を提供する。

量産:ステアリングナックル(厚肉品) 展示パネル
ステアリングナックル 展示パネル
材質:AC4CH
熱処理:T6 (伸びより強度重視)
重量:3.2kg

 

ハイブリッドフィルキャスティング (宇部興産)

  過去に高圧鋳造スクイズキャストを実用化し、技術に定評のある宇部興産が開発する「ハイブリッドフィルキャスティング」。低圧鋳造とダイキャストのハイブリッド機で、低圧鋳造機をベースにダイカストの精密ガス制御や加圧機構を組み込んだ。その結果、製品は靭性が向上し、熱処理もできる。足回り部品への適用が可能となった。また低圧鋳造で課題だった生産性も改善され、従来300秒かかっていた生産サイクルタイムは120秒に短縮された。現在はサスペンションなどの強度部材だけでなく、ブレーキなどの耐圧部材まで視野に入れて開発している。完成すれば最強のダイカストマシーンとなる。

試作:自動車強度部材 展示パネル (開発中)
自動車強度部材 展示パネル


中国ダイカストメーカー

  中国から20社・台湾から3社の出展があった。自動車部品に実績があり、製品を見て技術力もある3社を取材した。

  アルミ素材は、後工程の機械加工が内製の場合は必ず現地調達しなければならない部品。日系自動車メーカーの場合、日本から取引先を伴って進出するため困らないが、中堅ティア1ではそうもいかない。

  今回紹介するのは、いずれも中国に工場があり、自動車会社やティア1と取引のあるダイカストメーカー。3社とも日系との取引は少なく、今回の出展によって足掛かりをつかめればと話していた。現地調達に困っている場合は参考にしてほしい。

 

(出展会社概要)

会社名 展示品 取引先
広東文燦圧鋳有限公司 VWトランスミッションケース
ダイカスト製
自動車メーカー:VW直納
部品メーカー:欧州系は多数、日系1社
寧波海威汽車零件股份有限公司 自動車向けダイカスト各種 部品メーカー28社のうち、日系はデンソー、TBKの2社
広東鴻図科技股份有限公司 クラッチハウジング
バルブボディ
ダイカスト製
自動車メーカー20社のうち、日系は日産、トヨタ、ホンダ
部品メーカー9社のうち、日系はJATCO 1社

 

ダイカスト+機械加工 (広東文燦圧鋳有限公司)

  中国在住の日本人のダイカスト業界OB社員の方が説明してくれた。技術的にはVWの直納メーカーであり問題ないとのこと。中国工場との付き合いで一番問題になるのが、言葉の問題だが、広東文燦圧鋳は納入先に欧米系が多く、技術関係者の多くが英語で対応可能という。日本人技術者が英語で歩みよれば、技術員同士のコミュニケーションも成立すると思われる。

VWトランスミッションケース VWトランスミッションバルブボディ ローター
VWミッションケース VWミッションバルブボディ ローター
工法:アルミダイカスト (引き抜き中子)
3方向に細工がある高難度部品
高品質保証度品:バリがあると重欠陥
VWの浮字が見えるアルミダイカスト製
日系ティア1向け
数少ない日系向け製品

展示パネル:工場(広東省佛山市、江蘇省南通市、河北省天津、安徽省)
生産実績:4,000トン/月、ダイカスト130台
取引先:自動車メーカーはVW直納、部品メーカーは欧州系多数、日系1社

 

ダイカスト専業 (寧波海威汽車零件股份有限公司)

展示品:自動車向けダイカスト製品 展示パネル:取引先
自動車向けダイカスト製品 取引先
拡大画像:ヒートシンク・フィン(デンソー向け)
拡大画像:ウォーターポンプ・カバー(TBK向け)
取引先:部品メーカー28社のうち、日系はデンソー、TBKの2社
工場:浙江省寧波市
生産能力:3,300トン/月、ダイカスト60台

 

ダイカスト+機械加工 (広東鴻図科技股份有限公司)

展示品:クラッチハウジング 展示品:バルブボディ
クラッチハウジング バルブボディ
独トランスミッションメーカー GETRAG社向け 高品質保証度品:バリがあると重欠陥

展示パネル:会社案内 展示パネル:取引先
会社案内 取引先
工場:広東省肇慶市高要、江蘇省南通、湖北省武漢市
生産能力:7,500トン/月、ダイカスト126台
従業員:4,200人
自動車メーカー20社のうち、日系は日産、トヨタ、ホンダ
部品メーカー他9社のうち、日系はJATCO 1社


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キーワード
ものづくり、ダイカスト、アルミ、鋳造、機械加工、PF法、耐圧、厚肉、真空、中空、中子、GDスクイズ、ブローホール、アーレスティ、リョービ、東洋電産

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