自動車部品メーカーにとって、ダイカストによって効率的に製造できる主要部品の一つが、ダイカスト製エンジンブロックです。
この記事では、ダイキャストエンジンブロックの製造方法、使用される材料、製造段階、および適用分野について説明します。
ダイカストエンジンブロックはどのように形成されるのでしょうか?
ダイカストエンジンブロックの製造は、耐熱性材料と溶融合金（アルミニウムまたは鋳鉄）で作られた適切なエンジン型から始まります。
このプロセスでは、溶融合金を適切な金型に注入します。
射出圧力が高いため、溶融材料が金型のキャビティ全体に充填され、数秒でダイカストエンジンブロックが形成されます。
ダイカスト製エンジンブロックを製造するのに最も適した方法は、冷間ダイカスト法である。これは、金属合金の効率的な溶解と鋳造プロセスに必要な温度を効果的に制御できるためである。
ダイキャストエンジンブロック材料
ダイカスト エンジン ブロックの製造に必要な一般的な 2 つの材料は、アルミニウムと鋳鉄合金です。
エンジン ブロックのダイカストの手順について説明する前に、エンジン ブロックの材料としてアルミニウム合金または鋳鉄を選択することの利点と制限を確認しましょう。
ダイカストエンジンブロックにアルミニウムを使用する理由
アルミダイカストエンジンブロックには、製造材料（アルミニウム合金）またはダイカストプロセスに関連する次の利点があります。
アルミダイキャストエンジンブロックは強度がありながら軽量
エンジン ブロックのダイカストに使用されるアルミニウム合金は、軽量でありながら強度に優れています。密度が低いのはアルミニウムによるもので、銅、亜鉛、マグネシウムなどの他の合金元素が材料の強度やその他の特性を高めています。
これにより、エンジンの動作を支えるのに十分な強度を持ちながら、壁が薄い鋳造エンジンブロックの製造が可能になります。
優れた耐腐食性
アルミニウム合金は、安定した酸化アルミニウムの保護層を形成します。そのため、アルミニウム合金ダイカストエンジンブロックは、耐腐食性に優れています。
したがって、エンジン ブロックは、過酷な道路や気象条件で走行する車両でも安全に使用できます。
ダイキャストアルミエンジンブロックは環境に優しい
エンジンブロックのダイカストでは、溶融した合金材料を有効活用するため、廃棄物は発生しません。
さらに、古くなったエンジンブロックや破損したエンジンブロックはリサイクル可能です。これにより、ダイキャストエンジンブロックの生産は環境に優しく、人気があります。
設計の自由度とパフォーマンス効率
エンジン ブロックのダイカストにより、さまざまな自動車メーカーやエンジン メーカーが独自の設計を柔軟に考案できます。これにより、メーカーは革新的な設計や改良を考案できるため、高性能なエンジン ブロックの製造が可能になります。
エンジンブロックダイカストは高効率でコスト効率に優れています
エンジン ブロックを効率よく正確にダイカストして大量に製造できます。これは、製造プロセスが一部の機械加工技術ほど要求が厳しくなく、複雑でもないためです。たった 1 つのプロセスで、エンジン ブロックを短時間で低コストで準備できます。
したがって、メーカーとして規模の経済性を享受したいのであれば、エンジンブロックダイカストの方が良い方法です。
ダイカストエンジンブロックにおけるアルミニウム合金の限界:
アルミニウム合金は鉄合金よりも軽量で強度が低いため、大型車両のエンジンブロックの製造には適していません。
ダイカストアルミニウム合金に関する詳細はこちらをご覧ください。
ダイカストエンジンブロックに鋳鉄を選ぶ理由
軽量のアルミニウム合金エンジン ブロックよりも、強度と耐久性の方が重要な場合があります。そのような場合には、鉄合金または鋳鉄が役立ちます。
大型車両向けのディーゼルエンジン ブロックには、強化アルミニウム合金または鋳鉄が理想的な材料です。
では、ダイキャストエンジンブロックに鋳鉄を使用するのはなぜでしょうか?
理由は次のとおりです。
- 鋳鉄は入手しやすく、そのため他の鉄に比べて安価です。
- 高温・高圧にも耐えられるため、高い強度と耐久性を誇ります。
- 鋳鉄製のエンジン ブロックに大きな直径の穴を開けて、より大きなピストンを収容し、パワーを高めることができます。
- 鉄合金は優れた熱伝導性を持ち、運転中のエンジン冷却を向上させます。
- 鋳鉄はダンピング特性に優れています。これにより、鋳造エンジン ブロックの振動が低く抑えられます。
主な制限事項:
鋳鉄は重いため、高速走行車両のエンジンブロックのダイカストには適していません。鋳鉄の加熱および加工には、アルミニウム合金に比べてコストがかかります。また、少量生産にのみ適しています。
ダイカストエンジンブロック製造プロセスの手順
以下は、エンジン ブロックのダイカスト プロセス中に実行する必要がある主な手順です。
ステップ1: ダイキャストエンジンブロックの金型設計
これは、CAD ソフトウェアを使用してエンジン ブロックのデジタル設計を開発する、生産の初期段階です。あるいは、顧客が生産用の設計を提供する場合もあります。金型設計は、正確な金型を開発するためのガイドとなります。
ステップ2：エンジンブロック鋳型の砂型鋳造
2 番目のステップは、提供されたデジタル設計に基づいてエンジン ブロックをグリーン サンド鋳造することです。鋳型は通常、ジルコン砂と適切な結合剤および硬化剤の混合物から作られます。これは、ダイカスト プロセス中の高温に耐えることができるコスト効率の高い混合物です。
厳しい公差と優れた仕上げを備えたダイカストエンジンブロックの大量生産には、スチール金型を検討できます。
ステップ 3: 金型の準備
金型を徹底的に洗浄し、表面に付着した粒子や破片を除去します。次に、金型の表面にひび割れや物理的変形などの欠陥がないか検査します。
溶融した材料が金型に付着しないようにし、金型から簡単に取り出せるようにするために、金型の表面にコーティングを施す必要があります。
ステップ4: 材料の選択と準備
金型を正確に準備した後は、製造するダイカスト エンジン ブロックの種類に応じた溶融金属が必要です。また、その他の改良要素を追加する必要がある場合もあります。
素材の選定
エンジン ブロックの材質の選択は、顧客から得た仕様または基準によって異なります。材質は高品質で、汚染のないものでなければなりません。
耐久性の高いエンジン ブロックには鋳鉄が必要です。標準エンジン ブロックにはアルミニウム合金が適しています。
脱気
また、溶融合金材料から効果的にガスを抜くことも必要です。鋳造プロセス中に閉じ込められた空気によってエンジン ブロックに欠陥が生じる可能性があるため、これが必要です。
加熱温度制御
また、溶融金属が適切な粘度を保ち、準備した鋳型にスムーズに流れ込むように、合金の加熱プロセスを制御しなければなりません。そのため、炉には必要な温度監視および制御機器が必要です。
ダイカストに使用されるアルミニウム合金の種類に関する詳細はこちらをご覧ください。
ステップ5：エンジンブロックの鋳造プロセスと冷却
この段階では、溶融合金を慎重に鋳型に注ぎ、冷却と硬化のプロセスを経ます。冷却プロセスは均一でなければなりません。急激な冷却や不十分な冷却は、形成されたエンジン ブロックに欠陥や変形を引き起こす可能性があります。
ステップ6: 型抜き、トリミング、機械加工
エンジン ブロックが金型内で完全に冷却されたら、次のステップは脱型プロセスです。これは、ダイキャスト エンジン ブロックを金型から取り出すことです。
次に、金型の継ぎ目に沿って余分な材料をトリミングします。
ステップ7: ポストプロダクション加工
この工程では、ダイキャストエンジンブロックを機械加工し、正確な寸法を実現します。この段階では、シリンダーボーリングやホーニングなどのCNC加工工程が行われます。
ステップ8: 品質検査
これはダイキャスト エンジン ブロック製造の最終段階です。エンジン ブロックの寸法を検査し、設計パラメータに準拠しているかどうかを確認します。
高精度の分析ツールと機器を使用して、ダイキャストエンジンブロックに表面または内部の欠陥がないことを確認します。
すべての品質検査パラメータが満たされると、ブロックは使用に適していると認定され、顧客への配送用に梱包されます。
ダイカストエンジンブロックの用途
ダイキャストエンジンブロックは、以下のエンジンの主要部品として使用されます。
- スポーツ/レーシングカー
- バイク
- 自家用車
- 乗用車
- 大型トラック
- 攻撃機
結論
ダイカストエンジンブロックの製造には、材料を慎重に選択し、完璧な金型を準備する必要があります。製造プロセスの各段階で専門知識が求められます。
HM社は、ダイカスト、CNC自動車部品製造、および後処理工程において20年以上の経験を有しています。
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