ダイカストの種類｜鋳造方式とアルミ・亜鉛・マグネシウム合金の違い

アルミダイカストや亜鉛ダイカストという呼び方は、使う材料の違いを表します。一方、ホットチャンバーとコールドチャンバーは、溶湯（溶かした金属）を金型へ送り込む装置の仕組みを表します。例えば、アルミニウム合金をコールドチャンバーの機械で鋳造した製品は、材料ではアルミダイカスト、射出方式ではコールドチャンバーに当たります。

一般に、アルミニウム合金にはコールドチャンバー、亜鉛合金にはホットチャンバーが使われます。マグネシウム合金には両方の方式が使われます。

合金は、主成分の金属にほかの元素を加えて、強度や鋳造のしやすさなどを調整した材料です。同じアルミニウム合金でも、添加する元素の種類や量によって性質が変わります。代表的な合金の特徴と、選定時の注意点を示します。

アルミニウム合金の耐食性は一律ではありません。雨水や塩分に触れる部品では、使う合金の耐食性と塗装などの表面処理を組み合わせて検討します。

亜鉛合金の部品に一定の力がかかり続けると、時間の経過とともに変形が進むことがあります。この現象をクリープといい、とくに温度が高い場所で使う部品では、力の大きさと使用期間を含めて評価します。外観を重視する部品には、めっきや塗装によって仕上げられることも亜鉛合金の利点です。

マグネシウム合金は、同じ体積ならアルミニウム合金より軽くできます。ただし、部品に必要な強度や剛性（変形しにくさ）を満たすには、肉厚を増やしたり、補強のリブを設けたりする場合があります。材料の密度に加え、形状を変更した後の部品の重さで軽量化の効果を比較します。たとえば、ケースの材料を変更する想定では、同じ形状のまま比較する場合と、肉厚やリブを変えて比較する場合を分けます。鋳造部品の質量は、合金の密度と部品の体積を掛けて求めます。肉厚やリブを変更した場合は、変更後の図面から体積を求め、必要な強度や剛性を満たす形状同士で重さを比べます。この例は比較方法を示すための想定であり、実製品の軽量化実績ではありません。

両方式の違いは、溶湯を金型へ送る射出部の位置と、そこへ溶湯を供給する方法にあります。

ホットチャンバーの仕組み

ホットチャンバーでは、保持炉の溶湯の中に射出部を浸しています。プランジャという押し出し部品が上がると、入口から射出部へ溶湯が入ります。プランジャが下がると入口がふさがれ、溶湯が通路とノズルを通って金型へ押し込まれます。亜鉛合金やマグネシウム合金の鋳造に使われます。

コールドチャンバーの仕組み

コールドチャンバーでは、炉から汲んだ溶湯を、機械のスリーブという筒状の部品へ入れます。プランジャが前進して注入口をふさぎ、溶湯を金型へ押し込みます。鋳造するたびにスリーブへ溶湯を供給する点が、ホットチャンバーとの違いです。

アルミニウム合金では、溶湯に浸かった射出部が侵食されることが問題になるため、一般的な設備ではコールドチャンバーを使います。「コールド」は、金属を冷たいまま金型へ入れるという意味ではありません。どちらの方式も、溶けた状態の金属を金型へ送り込みます。

材料を検討するときは、製品にかかる力や使用温度、雨水・塩分との接触、必要な外観を具体的にします。例えば、光沢のあるめっき仕上げを重視する部品と、軽量化を優先する部品では、比較する合金や表面処理が変わります。

長期間力がかかる部品では、合金ごとに、使用温度、力の大きさ、使用期間を定め、その条件で生じる変形が製品の許容範囲に収まるかを評価します。設備は、使う合金への対応に加え、型締力と金型を取り付けられる寸法を調べます。型締力は、金型を締め付ける力です。射出部が溶湯へ加える圧力とは役割が異なります。金型の取り付けでは、金型厚さの許容範囲や、タイバーという支柱の間隔など、機械ごとの寸法条件が関係します。