ダイカストと砂型鋳造・重力金型鋳造・切削の違い｜数量・品質・費用で比較

ダイカスト・砂型鋳造・重力金型鋳造・切削の違い

ダイカストは、溶かしたアルミニウム合金などを金型へ圧入して成形する鋳造法です。金属が固まった後に金型を開いて製品を取り出し、同じ金型で繰り返し成形します。

砂型鋳造は、砂で作った鋳型へ溶かした金属を注ぐ方法です。模型を使う造型では、その形を砂へ写して空洞を作り、模型を抜いてから鋳込みます。製品を取り出す際に砂型を壊すため、次の鋳造には新しい砂型が必要です。この方式で砂型を作る模型は、繰り返し使えます。

重力金型鋳造は、金属製の鋳型へ溶かした金属を重力で流し込む方法です。型を開いて取り出す点はダイカストと共通し、金属を金型へ満たす方法が異なります。切削は、板や棒などの素材から工具で不要な部分を削り、製品の形を作ります。

数量・設計変更・供給期間による初期費用と総費用の違い

金型を使う工法では、製品の生産に先立って金型の設計・製作費がかかります。一つの金型で作る製品が増えると、一個へ配分する金型費は小さくなります。ただし、使用中の補修や金型の作り直しが必要になれば、その費用も加わります。

砂型鋳造には、模型を作る費用と、鋳造のたびに砂型を作る費用がかかります。自動造型機を使って繰り返し生産する方法もあるため、生産能力は造型・注湯・冷却などを含む設備全体で検討します。切削では、素材の費用に加え、工具を準備して固定・加工する時間が費用に影響します。削る量や仕上げる面が増えると、必要な加工時間や工具の使い方も変わります。

総費用は、比較する期間の型・治具費と製品代、必要な追加作業の費用を合計して求めます。型費を製品単価に含めている場合は、合計に重複して加えないようにします。生産予定数量が変わると費用の比較も変わるため、試作から量産・補給品までの数量と供給期間をそろえて比べます。

比較する期間の型・治具費をF、製品単価をp、生産予定数量をQ、製品単価に含まれない変更・補修などの費用をRとすると、総費用はF＋p×Q＋Rです。pはその数量と作業範囲に対応する単価を使い、FやRには製品単価に含めた金額を加えません。

形状・材質・品質に適した工法を選ぶ

工法ごとに使える合金や、作りやすい形状が異なります。例えば、中空部を持つ鋳物には、内部の形を作る砂の中子を入れ、鋳造後に崩して除去する方法があります。中子を使う場合は、成形する内面に加えて、残った砂を取り除く経路も必要です。切削では工具が加工する面に届くことが必要で、曲がった内部通路などは、部品を分割して加工・組立する方法も検討します。

内部通路を持つ部品を比較する検討例では、砂の中子を取り除ける開口、金型の中子を引き抜く方向、切削工具が届く経路を確認します。必要な内部形状と、成形・加工後に工具や中子を取り出せる構造を併せて検討します。

ダイカストは一般に、砂型鋳造や重力金型鋳造より薄肉形状や滑らかな鋳肌を得やすい工法です。一方、通常のダイカストでは充填時に巻き込む空気が内部に残り、気密性や熱処理・溶接の可否に影響することがあります。金型内の空気を減らす真空ダイカストなどの方法もあり、必要な品質に応じて製法と合金を検討します。

図面に品質要求と検査方法を示す

寸法公差や表面粗さを満たすため、鋳造した穴や取付面を切削で仕上げることがあります。鋳造のまま使う面と、切削して仕上げる面を図面に示すと、必要な後加工を具体化できます。材料、寸法、気密性、強度などの要求に対応する検査方法と合否基準を決め、製品で満たせるか評価します。

切削試作品と量産鋳造品の差を確認する

素材から削り出す試作では、鋳造用の金型を作る前に形状や組付けを評価できます。ただし、量産品に近い化学成分の素材でも、作り方や熱処理によって機械的性質が変わります。試作で使う素材の性質を確かめ、強度や気密性など量産時の性能に関わる項目は、量産の製法・条件でも評価します。

後加工と検査を含めた総費用の比較

工法ごとの費用は、同じ数量の完成品を必要な品質に仕上げる条件で比較します。材質や形状を変える案では、変更する箇所と、強度・寸法・機能への影響を確かめます。

鋳造や切削に加え、熱処理、仕上げ加工、表面処理、検査など、完成品に必要な作業の費用を含めます。例えば、鋳造した取付面を切削し、その寸法を検査する部品では、鋳造費に切削費と検査費を加えます。工法ごとに必要な後加工と検査を挙げ、完成品までの総費用を比べます。