金型流動解析によるダイカストのアンダーキャストとポロシティの修正

金型流動解析でダイカストのスクラップ率を38%減少させる方法

民生用ダイカスト業界では、スクラップ率はコストと顧客満足度に影響する重要な要素です。このスロットルバルブボディを例にとると、複雑なディープキャビティ構造と厳しい品質要件（気孔率が0.4mmを超えてはならないなど）により、スクラップ率が48%と高くなることがよくあります。幸いなことに、金型流動解析は問題を特定し、金型設計を最適化するための高度なソリューションを提供します。この記事では、モールドフロー解析によってスクラップ率が48.52%から10%以下に削減された実際の事例を紹介し、ダイカスト・プロジェクトに役立つ実用的な知見を提供します。

ケーススタディスロットルバルブボディの課題

B15Bスロットルバルブボディは典型的な民生用ダイカスト部品で、サイズは107mm×103mm×63mm、肉厚は1.7mmから5mm、重量は約400gです。自動車の電子燃料噴射システムに使用され、完璧な外観と内部品質が要求される。しかし、生産現場では主に2つのスクラップ問題が発覚した：

• 空白の欠陥:ギヤボックス側のリミットピン（直径1.3mm、高さ9mm）およびその周辺にアンダーキャスティングが発生。
• 加工後のスクラップ:エアインテークリングとインナーゲートベースに過度の気孔がある。
  これらの問題は、金型設計とプロセスの限界に起因しており、従来の調整（射出速度など）では効果がなかった。

  金型流動解析の適用

  金型流動解析は、溶融合金の流動、冷却、ガス抜きをシミュレートし、欠陥の原因を突き止めます。B15Bの問題にどのように対処したかを紹介しよう：

1. アンダーキャスティングへの取り組み
   • リミット・ピン・アンダーキャスティング:分析の結果、深い空洞に閉じ込められたガスが充填を妨げていることがわかった。ベントピン（直径6mm、側面を0.15～0.2mm平らにしたもの）をピンの近くに追加し、閉じ込められた空気を逃がした。
     
   • ペリフェラル・アンダーキャスティング:シミュレーションの結果、オーバーフローシステムがないため、充填端での鋳造不足が判明した。スラグトラップとオーバーフローベントを追加することで、冷たい材料とガスが排出され、充填の完全性が向上した。
     

2. 気孔率の低減

   • エアインテークリングの気孔率:炉心接合部付近に集まった空隙。ムービングコアの水路をリングエリアまで延長し、チル層を形成してガスの巻き込みを最小限に抑えることで、冷却を強化した。
     

   • インナーゲートの気孔率:当初のゲート勾配27°は、推奨される30°～45°を下回っていた。35°に調整することで、合金の流れが改善され、気孔が減少した。

     結果と収穫

     これらの最適化により、B15Bのスクラップ率は48.52%から10%以下に低下し、材料費と加工費が大幅に節約された。これは、モールドフロー解析がダイカスト鋳造の効率を高める強力なツールであり、家電製品や電子機器のような複雑な消費者部品にも適用できることを示しています。

金型流動解析はダイカストを試行錯誤から精密最適化へと変えます。自動車部品や家電筐体の生産にかかわらず、この技術に投資することで、スクラップ率を大幅に削減し、競争力を高めることができます。信頼性の高いダイカストサービスをお探しですか？当社の専門家チームがお客様に合わせたソリューションを提供します！