新エネルギーモーターハウジングプロジェクト向けに特注アルミニウムダイカスト金型を納入

中国佛山 — 2026年11月9日 — 専門の工具エンジニアチームが、完全なセットを納入することに成功しました。カスタムアルミダイカスト金型新エネルギー車（NEV）モーターハウジングプロジェクト専用に設計されたこのツールパッケージは、同社の電気自動車サプライチェーンへの継続的な拡大における重要なマイルストーンとなる。キャビティダイコアサイドアクションダイ、および補助挿入プレートは、厳格なダイの試作と寸法検証を経て、顧客の生産施設に出荷されました。

モーターハウジングは、電動ドライブトレインの中で最も構造的に要求の厳しいコンポーネントの1つです。精密なベアリングアライメント、ステータおよびロータ巻線の強力な放熱、電磁シールド、連続振動下での構造的剛性を同時に提供し、かつ可能な限り軽量である必要があります。これらの相反する要件を満たすために、このプロジェクトでは、高圧ダイカスト流動性、熱伝導性、機械的強度の最適なバランスを考慮して選定されたシリコン強化アルミニウム合金を用いた高圧ダイカスト（HPDC）。

プロジェクトの背景：新エネルギー車用モーターハウジングの機会

内燃機関からバッテリー電気パワートレインへの世界的な移行により、軽量化に対する前例のない需要が生まれています。高信頼性アルミニウム鋳造部品従来のエンジンブロックとは異なり、EVモーターハウジングは複数の機能を単一のネットシェイプ部品に統合しています。ステータキャリア、冷却ジャケット境界、トランスミッションインターフェース、およびパワーエレクトロニクスの取り付けポイントとして機能します。この統合により組み立て工程は削減されますが、鋳造品ごとに冶金学的および寸法的なハードルが高くなります。

モーターハウジングの鋳造重量は通常8～25キログラムで、壁厚は負荷経路に応じて3.5mm～8mmの範囲で変化します。ハウジング壁に直接鋳造された冷却チャネルは、最大2.5バールの圧力サイクル下での冷却液漏れを防ぐために、極めて低い気孔率が必要です。さらに、ベアリングポケットの穴は機械加工後0.03mm以内の同心度を維持する必要があり、これは金型が鋳造品を製造する数万ショットの生産工程全体を通して、収縮による歪みを最小限に抑え、肉厚を一定に保つ。

このプロジェクトの顧客は、複数の大手自動車メーカーに製品を供給するティア1のNEV（新エネルギー車）サプライヤーです。同社の生産計画では、年間約12万個のハウジングを生産する必要があり、これが金型のライフサイクル目標に直接影響を与えます。標準的な金型寿命は15万ショットと指定されており、金型は、約680℃の溶融アルミニウムと、制御された冷却回路によって180～220℃に維持される金型表面温度との間の繰り返し熱サイクルに耐えられるように設計されています。

精密金型設計：カスタムツーリングエンジニアリング

この設計段階ダイカスト金型顧客の3D部品形状、加工図面、および製造仕様の詳細なレビューから始まりました。エンジニアリングチームは、鋼材を切断する前に、MAGMASOFT鋳造シミュレーションを使用して、充填挙動、凝固パターン、および潜在的な欠陥箇所を評価しました。シミュレーションにより、2つの初期的な懸念事項が特定されました。1つは、ベアリングポケット付近の厚肉ボスで、微細な気孔が発生するリスクがあること、もう1つは、薄いリブ部分で、早期凝固やコールドシャットを引き起こす可能性があることです。

これらの問題に対処するため、設計チームはゲートシステム溶融金属をハウジングの円筒壁に沿って上方に流し、空気の混入を低減するために、片側多ゲート構造を採用した。流れの最前線には、冷たい金属や酸化膜を捕捉するために、特大のオーバーフロー口を設けた。厚みのあるボス部については、コアピンの真後ろに局所冷却バッフルを配置することで、ホットスポットから熱を逃がし、ゲート方向への方向性凝固を促進する逐次冷却方式を採用した。

金型には、ハウジングの取り付けフランジ、コネクタ開口部、冷却ポートボスを形成するための8つの油圧式サイドコアスライドが組み込まれています。各スライドは、アルミニウムの飛散による粘着摩耗に耐えるように、ガイド付き摩耗プレートと窒化処理された表面を備えています。排出は、フランジの縁に沿って配置された排出ピンと円筒壁の下にあるノックアウトプレートの組み合わせによって行われ、鋳造品が曲がったり表面が擦れたりすることなく均一に排出されることを保証します。

冷却回路の設計は、後付けではなく、重要なエンジニアリング課題として扱われました。キャビティインサートとコアインサートの両方に21本の個別の水路が設けられ、それぞれが独立した流量制御を備えたマニホールドを通っています。このレベルの熱管理により、鋳造業者は安定した金型表面温度プロファイルを維持することができ、これは一貫した鋳造品質と、熱疲労亀裂を低減することによる金型寿命の延長に不可欠です。

金型構造：H13工具鋼および熱処理

このプロジェクトで選択された主要な金型ブロック材料はH13工具鋼クロム・モリブデン・バナジウム熱間加工鋼は、ダイカスト業界高温強度、靭性、耐熱疲労性の優れた組み合わせにより、H13は標準的な選択肢となっています。アルミニウム合金を加工する生産用金型 なぜなら、劣悪な鋼材が繰り返しの熱衝撃サイクル後に悩まされる表面の熱割れ（ひび割れ）に耐性があるからである。

粗加工はCNCフライス盤で行い、成形面全体に3～5mmの削り屑を残した。その後、ブロックは包括的な熱処理サイクルにかけられた。すなわち、約1020℃でのオーステナイト化、油焼入れ、そして最終硬度44～46HRCまでの三重焼戻しである。この硬度範囲は、耐摩耗性と高速金属射出成形時の衝撃に耐えるために必要な靭性とのバランスをとっている。熱処理後、仕上げ加工は高精度CNCフライス盤と放電加工機で行い、キャビティ公差を±0.02mm以内に抑えた。

金型の寿命において、表面処理は決定的な役割を果たします。成形面およびサイドコアスライドはすべて、0.15～0.20 mmの深さまでプラズマ窒化処理を施し、耐熱性に優れた硬質層を形成することで、はんだ付け（アルミニウムの固着）を低減し、金型の離型性を向上させています。一部のコアピンおよび繊細なリブ部分には、さらにTiAlNのPVDコーティングを施し、摩擦を低減し、メンテナンス間隔を延長しています。パーティング面は手作業で研磨し、ほぼ完璧なシールを実現することで、40～60 MPaの高圧射出時でもバリの発生を防いでいます。

金型アセンブリ全体の重量は約4.8トンで、900トンの冷間鋳造機に取り付けることができます。金型ベースは予備硬化処理されたP20鋼で作られており、摩耗部品とインサート部品はすべてH13鋼またはその改良版であるH13 ESR（エレクトロスラグ再溶解鋼）を使用しており、重要な厚肉部における清浄度と全体焼入れの均一性を向上させています。

品質保証と金型試作

金型が出荷される前に、顧客の900トン冷間チャンバーマシンで完全な試運転が行われました。最初の試運転では、業界のベンチマークであるA380アルミニウム合金が使用されました。構造用鋳造品溶融温度は660～690℃に維持した。射出パラメータは反復的に調整した。ビスケット領域を通過する際の射出速度は0.2m/s、金属がダイに入る際の射出速度は4.5m/sまで加速し、収縮分を供給するためにエンドフィル時に55MPaの加圧を加えた。

このプロジェクトにおける重要な強化点は、真空ダイカスト技術。金型のパーティング面に取り付けられた真空バルブが、キャビティから毎秒60リットルを超える速度で空気を吸引し、閉じ込められたガスの多孔性を低減します。これは、冷却液の圧力下で気密性が求められ、強度を高めるためにT6熱処理が施されることが多いモーターハウジングにとって特に重要です。真空補助充填により、密度指標が98.5%を超える鋳造品が安定して得られ、顧客の圧力密閉型冷却ジャケットの仕様を満たしました。

寸法検査は座標測定機（CMM）を用いて実施し、鋳造における50の重要な特徴を3D CADモデルと比較した。主な結果として、ボアの同心度は0.022 mm、フランジの平面度は0.08 mm以内、円筒部全体の肉厚変動は±0.15 mmに抑えられた。X線透視検査により、試作バッチにおいて介在物やコールドシャットが検出されず、ベアリングポケットと厚肉ボスの内部健全性が許容範囲内であることが確認された後、検査が行われた。

表面品質も同様に重要でした。顧客は、CT5精密グレードと同等の鋳造表面仕上げを要求し、機械加工されたシール面には目に見えるフローライン、コールドラップ、はんだ付け痕があってはなりませんでした。最終的に試作された10個の鋳造品は、顧客の品質エンジニアリングチームによって承認され、その後、金型は剥離、防錆処理、そして輸出用の梱包が行われました。

業界への影響と将来展望

このモーターハウジング金型の納入成功は、世界のダイカスト業界を再構築するより深いトレンドを浮き彫りにしています。EVプラットフォームの規模拡大に伴い、自動車メーカーはサプライヤーに対し、より大型で統合された鋳造品の開発を求めています。これは、数十個の別々の部品を単一のニアネットコンポーネントに統合するギガキャスティング方式に代表される方向性です。このハウジングは構造的にはギガキャスティングではありませんが、鋳造統合を最大化し、後工程の機械加工と組み立てを最小限に抑え、高度な金型を活用して大量生産における一貫した品質を実現するという、同じエンジニアリング哲学を共有しています。

欧州および北米のOEMにとって、金型選定においてもう一つ重要な要素が浮上している。それは、EU炭素国境調整メカニズム（CBAM）である。ダイカスト金型自体には直接課税されないが、それによって製造される鋳造部品には、アルミニウムの製錬源と鋳造に使用されるエネルギーに関連した炭素排出量が内在している。エネルギー効率の高いプロセス、リサイクルアルミニウムとの互換性、そして不良率の低さ（スクラップの削減）を実証できる金型サプライヤーは、CBAMの報告要件に対応する顧客を支援する上で有利な立場にある。

今後の展望として、エンジニアリングチームは既に、より高性能な駆動系向けの第2世代モーターハウジングや、共通の金型プラットフォームを使用するインバーター筐体など、後継プロジェクトに関する予備的な協議を開始しています。同社のより広範な戦略は、モーターハウジング、バッテリートレイ、インバーターシェル、構造ブラケットといっ​​たNEV（新エネルギー車）向け鋳造金型ポートフォリオを拡充するとともに、世界の一流サプライヤーが求める精度と信頼性を維持することに重点を置いています。

今回の納入は、中国のダイカスト金型メーカーが世界市場で競争力を維持していることをさらに裏付けるものです。海外の顧客は、カスタム金型設計、H13鋼の冶金技術、真空ゲートの統合、迅速な試作能力といったサービスを、ヨーロッパや日本の金型メーカーと同等の品質レベルで、より短いリードタイムと迅速なエンジニアリングサポートで中国から提供できることをますます認識しています。今回のモーターハウジングのようなプロジェクトでは、3Dモデルの承認からサンプル鋳造までの総リードタイムは9.5週間でしたが、これはヨーロッパの国内金型メーカーが通常達成に苦労する期間です。

選択されたダイカストキーワード

・高圧ダイカスト（HPDC）—溶融アルミニウムを高速かつ高圧で鋼鉄製の金型に注入するプロセスで、寸法精度が高く、表面仕上げに優れた鋳造品を大量生産できます。

・ダイカスト金型 — 精密機械加工された鋼鉄製の工具で、通常はH13熱間加工鋼で作られ、充填、凝固、排出のサイクルを繰り返すことで鋳造部品の形状を決定します。

・H13工具鋼 ― クロム・モリブデン・バナジウム系の熱間加工用鋼で、高温強度、耐熱疲労性、繰り返し熱サイクル下での靭性に優れているため、アルミニウムダイカスト金型に広く使用されています。

・ゲーティングシステム — 溶融金属がダイキャビティに入る方法を制御し、流れの方向を制御し、酸化物や冷間金属欠陥を捕捉する、チャネル、インゲート、オーバーフローのネットワーク。

・真空ダイカスト — HPDCの高度なバリエーションで、金属注入前に金型キャビティから空気を排出することで、ガス気孔率を大幅に低減し、圧力密閉性や熱処理が可能な部品の鋳造密度を向上させます。