【大阪・金型製作】金型を知ってコストダウンを考える！金型におけるクラック事例

金型の種類

金型は製造する製品によって用途や種類がたくさんあり、代表的なものでは鍛造用、鋳造用、プレス用、樹脂（プラスチック）用、ダイカスト用、ガラス用、ゴム用などがあります。

プレス用の金型は材料を挟み込むように製作されているため、成形が安定するような作りになっているのです。これは自動車のボディの部分に使用されている事が多く、プラスチック用に次いで多く使用されています。

プラスチック用はその特性上どんな形にも製作できるので対応できる製品が多く、電化製品から日用品まで幅広い分野で最も使用されている金型です。

ダイカスト用の金型は鋳造型の一種で、アルミ合金や亜鉛合金などを加工する際に使用されます。主な製品は自動車の部品やデジカメのボディ、電動工具のボディなどが代表例です。

金型製作の技術

金型製作の分野においては経験や技術が必要になるため自動化が進んでおらず、熟練の職人が手掛けていました。しかし、最近では解析技術の向上によって製造時に金型内でどのようになるのかがシミュレーションできるようになり、質のよい金型製作が可能となったのです。

鋳造法とダイカスト用について

鋳造法とは金属を融点よりも高い温度で溶かして、金型に流し込み冷やして固める加工法です。この加工法の歴史は長く、紀元前4000年頃のメソポタミア文明まで遡ります。

一方、ダイカスト法はアルミや亜鉛、マグネシウム、銅と亜鉛の合金である真鍮（しんちゅう）など、融点が低い金属を金型に流し込んで加工をします。

クラックが起こる原因と事例

ダイカスト法では700度の高温で溶かした素材を金型に流し込んで製造するのですが、このときに金型の表面温度が急上昇します。その後、水溶性の離型材や冷水を塗布する事でダイカスト金型の表面が急激に下がり、金型が収縮しようとするのです。

しかし、金型表面は収縮しても内部の温度が下がらないため、収縮の度合いが小さくなってしまいます。その表面と内部の収縮の差が、割れやクラックの原因となります。

クラックを防止する方法

クラックを防止する方法はいくつかあります。まず表面を高硬度化して熱間強度を上げる事で、冷水や水溶性の離型材による急激な冷却の抑制が可能です。また、クラックができたとしてもクラック部分について溶接修正を行い、その後表面処理をする事で金型の寿命が延び、再度使用できます。

他にも、表面処理を行う際に表面処理皮膜を分厚く、硬くすると表面が割れにくくなるのです。

クラックは金型の急な温度変化の繰り返しで引き起こされる現象です。十分な冷却性を持たせた構造と、熱伝導のよい耐ヒートクラック性材料で製造する事で対策ができます。