同じ週に 2 つの図面が同じ机の上に置かれます。 1 つは乗用車ドア用の 120 g のラッチ ブラケットです。もう 1 つは、排気マニホールドから約 90 mm の位置にある 1.8 kg のモーター ハウジングです。どちらも同じ注記を付けています:「ダイキャスト、合金は確認中」。
表に先立つ簡単な答えは、部品が小さく、薄肉で、見た目に目立つ場合、またはほとんど機械加工を行わずに厳しい公差を維持する必要がある場合に亜鉛を選択することです。部品が大きい場合、重量に敏感な場合、または高温になる場合は、アルミニウムを選択してください。
この 1 つのルールにより、自動車のダイカストに関するほとんどの決定が決まります。境界が実際にどこにあるのか、推測が間違っているとどれくらいのコストがかかるのか、合金を切り替えたときに図面のどの詳細を変更する必要があるのかはわかりません。この 3 つの質問はこの記事の残りの部分です。
亜鉛とアルミニウムは、物理的な理由により別の機械で鋳造されます。亜鉛合金は 390 °C 付近で溶解しますが、これはホットチャンバー装置がポット、グースネック、ノズルを溶解液に浸した状態に保ち、数秒で測定された量を噴射できるほど低い温度です。アルミニウムは 600 °C 付近で溶解し、650 ～ 700 °C で注入されます。これにより高温チャンバーの鉄部分が破壊されてしまうため、アルミニウムはコールドチャンバーで稼働します。つまり、金属はサイクルごとにショットスリーブに取り込まれます。
このプロセスのギャップにより、下流での影響のほとんどが説明されます。亜鉛は、より薄い部分をより速く充填し、より厳密な寸法を保持し、より良好な鋳造のままの表面を残します。アルミニウムは、同じ体積に対してはるかに少ない質量を持ち、より多くの熱に耐えます。
| プロパティ | ザマック 3 (亜鉛) | A380/ADC12（アルミ） |
|---|---|---|
| 密度 | 6.6g/cm3 | 2.71 g/cm3 |
| 融点 | ～387℃ | ~600 °C、650 ～ 700 °C で注入 |
| 極限引張強さ | ～283MPa | ～324MPa |
| 降伏強さ | ～221MPa | ～159MPa |
| 硬度 | ~82HB | ～80HB |
| 熱伝導率 | ~113 W/m・K | ~96 W/m・K |
| 実用最小限の壁 | 0.5～1.0mm | 1.5～2.5mm |
| 直線公差、小さな特徴 | ±0.025～0.05mm | ±0.05～0.13mm |
| 鋳造工程 | ホットチャンバー | コールドチャンバー |
| 一般的な金型寿命 | 多くの場合、500,000 ショット | 通常 100,000 ～ 150,000 ショット |
亜鉛はアルミニウムよりも約2.4倍密度が高い。同じ体積を亜鉛からアルミニウムに再設計すると、質量の約 59% が除去されます。 EV航続距離やバネ下質量目標などの重量重視のプログラムがアルミニウムから始まり、後戻りすることがほとんどないのはこのためです。
トレードオフは壁の厚さです。 0.6 mm のリブは亜鉛で確実に鋳造されています。 A380 の同じリブはショート ショットまたはコールド シャットの可能性が高いため、設計は 1.5 ～ 2.5 mm に移行します。軽量合金の厚い壁は、重量の利点の一部を奪い返し、常に凝固時間とサイクルコストを追加します。
3 番目の数値は温度であり、現場でのほとんどの故障は温度から始まります。亜鉛ダイカストは、約 95 ～ 100 °C を超えると急速に強度が低下し、定常荷重下でクリープが発生するため、室温でトルクを保持しているボルト接合部は、夏にボンネットの下が熱くなると緩む可能性があります。 A380 アルミニウムはその強度のほとんどを約 150 °C まで維持しますが、A360 や AlSi10MnMg などのグレードはさらに強度を高めます。
金属の価格だけで 2 つの合金を比較するのは罠です。亜鉛合金は通常、アルミニウムよりもキログラムあたりのコストが高く、密度が高いため、同じ体積の亜鉛部品でもより多くのキログラムを消費します。材料コストを考慮すると、亜鉛はほぼ毎回損失になります。
残りのプロセスを数えると、比較は反転します。融点が低くなり、凝固カットサイクル時間が短縮され、ホットチャンバー鋳造によりスクラップがトリミングされます。肉厚が薄く、公差が厳しいため、成形品が最終形状に近い状態で金型に残されるため、穴あけ、フライス加工、仕上げが低下します。金型はより低温で動作し、寿命がはるかに長くなり、工具コストがより多くの部品に分散されます。また、亜鉛は加工速度が速く、タップがきれいになります。これは、12 個のネジ穴のあるブラケットやハウジングにとって重要です。
実行可能なルール: 加工内容が高い場合、公差が厳しい場合、または年間生産量が多い場合には、亜鉛が優先されます。部品が重い、大きい、または熱負荷がかかる場合には、プロセスを節約しても 2.4 倍の密度のペナルティや使用中のクリープ障害が相殺されるため、アルミニウムが最適です。ツーリングも同じロジックに従い、ルートごとに異なるエンジニアリング作業になります。アルミニウム金型には、650 °C の金属サイクルに耐えるための熱間加工工具鋼、十分な冷却、および熱管理が必要です。
カスタム高圧アルミニウムダイカスト金型 精密部品用のカスタム高圧アルミニウムダイカスト金型。公差が厳しい場合や年間生産量が多い場合には、アルミニウム工具が現実的なルートとなる場合に検討してください。 製品を見る→ 亜鉛は、そうでなければ二次加工が個数価格を支配するであろう小型、精密、大量生産部品に使用されています。
これらの各部品は非常に小さいため、密度の低下はグラム単位で測定されますが、精度の利点は機械加工ステップの削減とスクラップの削減によって測定されます。
亜鉛 Die-Cast Car Luggage Rack Support Bracket 車の荷物ラック用の小型亜鉛合金ダイカストサポートブラケット。精度と機械加工の削減が重要な小型自動車部品に適しています。 製品を見る→ アルミニウムは、質量または熱が支配する部分を占めます。
亜鉛は数キログラムを超えるとほとんど競争力がありません。そのため、大型の鋳造品では、材料のデータシートではなく機械によって決定されることがよくあります。
高圧アルミダイカスト自動車モーターハウジング アルミニウム die-cast motor housing for automotive use, from 2 kg to 20 kg, suited to larger castings where mass and heat guide material choice. 製品を見る→ 亜鉛は成形ねじやタップねじによく適合し、薄い部分のトルクを保持するため、小さな亜鉛ブラケットは多くの場合インサートを必要としません。アルミニウムはねじ山側面が柔らかいため、カバー、アクセスパネル、フィルターハウジングなど、使用中に開閉するものには、アルミニウム用に設計された鋼製インサートまたはねじ山形成ねじを取り付ける必要があります。などの部分に 密閉されたオイルパンとサンプ 、ボルト パターンとボスの高さは、亜鉛の図面からコピーするのではなく、ねじ山の動作に基づいて設計する必要があります。
亜鉛はガルバニック系列ではアルミニウム、鋼、ステンレス鋼の下に位置するため、アルミニウム構造にボルトで固定された亜鉛部品が犠牲陽極になります。道路塩害や沿岸地域では、最初に腐食します。コーティング、絶縁ワッシャー、またはアルミニウム ブラケットが通常の修正方法ですが、これがシャーシのハードウェアの外装に亜鉛があまり一般的でない理由の 1 つです。
約 95 °C を超えると、永久的な負荷がかかると亜鉛がゆっくりと変形します。熱源の近くで予荷重がかかる亜鉛部品は、温度マージンを考慮して評価するか、アルミニウムに移行する必要があります。
亜鉛は、表面処理をほとんど行わずに、不動態化、粉体塗装、電着塗装、装飾メッキを施します。 A380 などの高シリコンアルミニウムは陽極酸化が不均一で、黒ずんだりまだらになったりすることが多いため、均一な陽極酸化の外観が必要なプログラムでは通常、低シリコン合金を指定するか、代わりに粉体塗装に切り替えます。
キログラムあたりではありません。亜鉛合金は通常より高価であり、密度は 2.4 倍です。厳しい公差、薄肉、重い機械加工内容によりアルミニウムの加工コストが上昇する場合、または金型の寿命が長くなりメリットが得られる量が十分に多い場合、亜鉛は完成品レベルで安くなります。
はい、ただし濡れた状態で直接接触することはありません。亜鉛はカップルの陽極であり、優先的に腐食します。接合部にはコーティング、絶縁ワッシャー、または互換性のあるシーラントを使用してください。
A380 アルミニウムの極限引張強さは、ザマック 3 の 283 MPa に対して約 324 MPa と高く、亜鉛の降伏強さはより高くなります。キログラムあたりの強度は僅差で、大差でアルミニウムが勝ちます。
亜鉛は 0.5 ～ 1.0 mm の壁で確実に鋳造されます。アルミニウムの場合、形状と流動長に応じて約 1.5 ～ 2.5 mm が必要です。これらの制限よりも薄くすると、ショート ショット、コールド シャット、気孔が発生することが予想されます。
ほぼ例外なくアルミニウム。これらの部品は大きく、熱経路が必要であり、多くの場合、構造上の特徴やシール上の特徴を備えています。亜鉛は依然として同じ車両の小さなブラケット、コネクタ、ラッチ部品に含まれています。
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