High Pressure Die Casting(HPDC) Process Development Calculator

By Technical Data-J

🏭 高圧ダイカスト工程設計および検証システム

エンジニアリング・ガイド: 本ツールキットは、NADCA (北米ダイカスト協会) の基準に基づき、ダイカスト工程開発に不可欠な計算式を提供します。 選択された合金に応じて、密度や熱定数が自動的に調整されます。 製品形状を入力することで、工程変数を最適化し、標準的な計算式を用いて機械の適合性を検証することができます。

NADCA準拠 v2.0 拡張版
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📐 製品・キャビティパラメータ

基本的な製品形状と材料特性を定義します。これらのパラメータは、後続のすべての計算の基礎となります。

一般的な範囲: 機械サイズにより50-2000 cm²
薄肉: <1.5mm | 中肉: 1.5-3mm | 厚肉: >3mm
装飾用: 400-600 bar | 機能用: 600-800 bar | 耐圧用: 800-1200 bar
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🔄 ランナー・オーバーフローシステム

ランナーシステムはビスケットからゲートまで溶湯を供給します。オーバーフローウェルは初期溶湯を捕捉し、背圧を提供します。

NADCAは大部分の用途で15-30%を推奨
一般的にキャビティ面積の10-20%
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⚙️ 機械パラメータ

PQ²機械線を定義するダイカストマシン仕様。これらは利用可能な最大圧力と流量を決定します。

機械線公式: P = Pmax × (1 - Q²/Qmax²) 射出システムの圧力-流量関係
一般的なサイズ: 50, 60, 70, 80, 90, 100 mm
最新機械: 6-10 m/s
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🎯 圧力設定

溶湯圧力は製品密度と表面品質を決定します。高圧は気孔を減らしますが、金型摩耗が増加します。

型締力公式: Fclamp = Pmetal × Atotal × Ks K_s = 安全係数 (1.1-1.2)
装飾用: 300-500 | 機能用: 500-800 | 耐圧用: 800-1000+ bar
NADCAは1.10-1.20を推奨
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🚪 ゲート設計

ゲートはキャビティへの溶湯流入を制御します。ゲート速度は重要です - 遅すぎると湯境、速すぎるとエロージョンが発生します。

ゲート速度: vgate = Q / (Agate × 100) Q = 流量 (cm³/s), A_gate = ゲート面積 (cm²)
金型抵抗 (ベルヌーイ): R = ρ / (2 × Cd² × Ag² × 10⁹) PQ²ダイアグラム上の動作点を計算するために使用
NADCAは0.5-0.7を推奨 (一般的: 0.6)

材質別推奨ゲート速度

材質 最小 (m/s) 最大 (m/s) 備考
アルミニウム3060厚肉には低め
マグネシウム4090急速凝固のため高め
亜鉛2550高密度のため低め

6 🌡️ 熱パラメータ (充填時間)
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NADCA充填時間計算のための温度設定。溶湯は臨界箇所で凝固する前にキャビティを満たさなければなりません。

NADCA最大充填時間: tmax = K × [(Ti - Tf + S×Z) / (Tf - Td)] × T K = 熱伝達定数 | T_i = 溶湯温度 | T_f = 流動停止温度 | T_d = 金型温度 | S = 固相率% | Z = 固相率あたりの温度 | T = 肉厚
アルミ: 640-680°C | マグネシウム: 640-680°C | 亜鉛: 390-430°C
アルミ: 180-250°C | マグネシウム: 200-280°C | 亜鉛: 150-200°C
一般的: 良好な表面仕上げには20-30%

7 💨 ショットプロファイル最適化
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3段階ショットプロファイルを最適化: 低速射出 → 高速射出 → 増圧。適切な低速射出はエア巻き込みを防ぎます。

臨界低速射出速度 (Garber): vcritical = c × √(g × D) × (1 - Fill%/100) c ≈ 50%超充填で0.579 | g = 9810 mm/s² | D = プランジャー径 | Fill% = スリーブ充填率
一般的: プランジャーサイズにより15-30mm

8 💨 ガス抜き・真空システム
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充填中にキャビティから空気を排出する必要があります。ガス抜き不足はガス巣と充填不良の原因となります。

ベント面積 (圧縮性流れ): Avent = ṁair / (ρair × vsonic × Cd) 経験則: A_vent ≈ ゲート面積の30-50%

9 ❄️ 熱管理 (冷却)
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冷却回路は金型から熱を除去します。適切な熱管理により一定のサイクルタイムと製品品質が確保されます。

ショットあたりの熱負荷: Q = m × [Cp × ΔT + Lf] C_p = 比熱 | L_f = 凝固潜熱
レイノルズ数 (乱流が必要): Re = ρvD/μ > 4000 乱流が効率的な熱伝達を確保
一般的なサイズ: 8, 10, 12 mm
推奨: 乱流のため1.5-3.0 m/s

10 🔩 スライドコア (オプション)
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傾斜ピン駆動スライドコアに必要なロック力を計算します。

スライドロック力: Flock = Fback / (cos(θ) - μ × sin(θ)) θ = くさび角度 | μ = 摩擦係数 (~0.15)
一般的: 15-25° (低いほど機械的利点が大)

🔬 詳細設定
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